Проходной запорный клапан, самозакрывающийся при отсутствии давления на его входе

Проходной запорный клапан, самозакрывающийся при отсутствии давления на его входе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Основная область использования изобретения - водопроводная санитарно-техническая арматура. Изобретение относится к клапанам и кранам и более конкретно к проходным запорным клапанам для жидкостей или газов, самозакрывающимся после прекращения рабочей операции, содержащим средства управления клапанами, в которых жидкость или газ из трубопровода непрерывно воздействует на поршень, диафрагму или сильфон, и, согласно отличительным признакам изобретения, средства для предотвращения случайного или произвольного действия клапанов, содержащие пружину, сопротивляющуюся их включению.

Общеизвестен проходной запорный клапан, выполненный в виде съемной вентильной головки, устанавливаемой в резьбовое гнездо корпуса водопроводного крана или смесителя холодной и горячей воды, содержащий корпус с входным напорным и выходным отверстиями для прохода воды, в котором установлены запорный орган с приводным звеном в виде поворотного вала, связанного с рукояткой для управления клапаном.

Известен проходной запорный клапан, выполненный в виде съемного патрона, устанавливаемого в гнездо корпуса рычажного водопроводного крана или смесителя холодной и горячей воды, содержащий корпус с входными напорным и выходным отверстиями для прохода воды, в котором установлен запорный орган и приводное звено запорного органа в виде подвижного рычага, связанного с рукояткой для управления клапаном (см., например, патент DE 33991752, кл. F 16 K 11/078, 10.07.1997).

В настоящее время почти повсеместно в мире испытывается дефицит пресной воды, вследствие чего во многих населенных пунктах подача питьевой воды в водопроводную сеть производится по суточному графику. В этих условиях при применении указанных выше известных проходных запорных клапанов имеют место случаи непреднамеренного оставления водопроводных кранов или смесителей в открытом состоянии во время или после прекращения подачи воды в водопровод, что при последующем включении давления часто приводит к затоплению жилых помещений. Обычно это происходит при участии малолетних детей и сопровождается крупным материальным ущербом.

Известен проходной запорный клапан, самозакрывающийся по истечении заданного времени после открытия, выполненный в виде съемной вентильной головки, устанавливаемой в резьбовое гнездо корпуса водопроводного крана или смесителя холодной и горячей воды, содержащий корпус с входным напорным и выходным отверстиями для прохода воды, в котором установлены запорный орган, приводное звено запорного органа в виде поворотного вала, связанного с рукояткой для управления клапаном, а также спиральная приводная пружина/ механический таймер на основе часового спускового механизма, храповой механизм для взвода пружины одновременно с открытием запорного клапана с помощью рукоятки и фрикционная муфта для обеспечения закрытия клапана с помощью рукоятки независимо от срабатывания таймера (см., например, патент RU 2173807 С2, кл. F16K 21/04, 20.09.2001). Указанный проходной самозакрывающийся запорный клапан, наряду с сокращением расходования воды, позволяет решать и проблему предотвращения случайного неконтролируемого истечения воды через клапан. Однако такой клапан не получил широкое распространение для этих целей из-за некоторых неудобств при пользовании им в быту, существенно более высокой его стоимости и пониженной надежности в сравнении с обычными запорными клапанами, не обладающими подобной функцией. Неудобства при пользовании обусловлены тем, что при каждом открытии и регулировании клапана с помощью рукоятки для управления клапаном со стороны пользователя необходимо приложение некоторой дополнительной мускульной энергии на преодоление момента сцепления фрикционной муфты со спусковым механизмом и на взвод пружины, что вносит существенные отличия в приемы пользования клапаном в сравнении с традиционными запорными клапанами. Неудобства вносит также и необходимость повторения открывания клапана после его самозакрывания при отборе больших объемов воды. Существенное повышение стоимости вызвано применением довольно сложного и точного в изготовлении механического таймера и других узлов, а понижение надежности связано с тем, что механизм управления клапаном содержит дополнительные высоконагруженные звенья, такие как фрикционная муфта, храповой механизм, механический таймер и другие, постоянно участвующие в работе при регулировании клапана с помощью рукоятки. Такой режим работы этих механизмов клапана неизбежно приводит к быстрому их износу, выходу из строя, а иногда и к заклиниванию, что в свою очередь также может явиться причиной серьезной аварии.

Известны также проходные запорные клапаны, механизмы управления которыми снабжены электрическими исполнительными устройствами, электронными преобразователями физических параметров рабочей среды на входе и выходе клапана и программируемым контроллером. Применение подобного рода клапанов, в принципе, позволяет решать множество проблем, в том числе и проблем предотвращения затопления жилищ, экономии воды и т.п. Однако применение электрических и электронных устройств в условиях повышенной влажности, какими являются, например, ванны и душевые, сопряжено со значительным их удорожанием. Кроме того, выход из строя или внезапное отключение электрического питания при наличии таких устройств может также стать еще одной причиной не менее ущербных аварий. Наконец, известен проходной запорный клапан, самозакрывающийся при отсутствии давления на его входе, содержащий корпус с входным напорным и выходным отверстиями для прохода рабочей среды, в котором установлены запорный орган, приводное звено запорного органа в виде винта или эксцентрика, связанного с поворотной в вертикальной плоскости массивной рукояткой, и односторонний объемный серводвигатель с выходным звеном в виде мембраны, напорная камера которого сообщена с входным отверстием, при этом к мембране со стороны напорной камеры прикреплен запорный орган, а с обратной стороны мембраны установлен толкатель, взаимодействующий с приводным звеном запорного органа (см., например, авт.свид. SU 1765588 А, кл. F 16 K 31/12, 21/04, 30.09.1992). В этом проходном запорном клапане развиваемое действием давления усилие на мембране за счет силы трения между толкателем и винтом или эксцентриком создает на последнем тормозной момент, удерживающий массивную рукоятку в установленном открытом положении. При отсутствии давления на входе в клапан тормозной момент уменьшается, массивная рукоятка-груз под действием веса поворачивается относительно своей оси и воздействует на толкатель, в результате чего запорный орган клапана закрывается. Описанный клапан имеет такие же недостатки, что и указанный выше проходной запорный клапан с механическим таймером: низкую долговечность и неудобство пользования. Причина низкой долговечности аналогична: при каждом открытии и регулировании клапана с помощью рукоятки преодолевается тормозной момент повороту рукоятки, что неизбежно вызывает интенсивный износ взаимодействующих частей (винта, эксцентрика, толкателя). Неудобствами являются различия в способах монтажа и приемах управления такими клапанами в сравнении с традиционными из-за наличия груза и повышенных усилий на рукоятке. Описанный известный проходной запорный клапан по совокупности своих существенных признаков является наиболее близким к предлагаемому клапану.

Задачей изобретения является усовершенствование описанного известного проходного запорного клапана, самозакрывающегося при отсутствиидавления на его входе, направленное на устранение перечисленных выше недостатков. При этом изобретением поставлена задача создания такого проходного запорного клапана, самозакрывающегося при отсутствии давления на его входе, надежность которого была бы значительно повышена в сравнении с известными клапанами, и который по способу монтажа и приемам пользования ничем бы не отличался от обычных традиционных запорных клапанов, а для его функционирования не использовался бы никакой другой источник энергии, кроме потенциальной энергии самой рабочей среды в перекрываемом клапаном трубопроводе.

Решение этой задачи изобретением достигается тем, что проходной запорный клапан, самозакрывающийся при отсутствии давления на его входе, содержащий корпус с входным напорным и выходным отверстиями для прохода рабочей среды, в котором установлены запорный орган, приводное звено запорного органа, связанное с рукояткой для управления клапаном, и односторонний объемный серводвигатель, напорная камера которого сообщена с входным отверстием, снабжен установленным в корпусе предварительно напряженным упругим элементом, подвижное выходное звено которого выполнено с возможностью одностороннего воздействия на приводное звено запорного органа и его перемещения действием усилия упругого элемента из любого его положения в положение закрытия запорного органа, при этом односторонний объемный серводвигатель выполнен с возможностью взаимодействия его выходного звена с выходным звеном упругого элемента, преодоления усилия упругого элемента действием давления в напорной камере и перемещения выходного звена упругого элемента в положение, в котором прекращается его взаимодействие с приводным звеном запорного органа и обеспечивается свободное перемещение приводного звена запорного органа между положениями его закрытия и открытия посредством рукоятки для управления клапаном, удерживания выходного звена упругого элемента в упомянутом выше положении действием давления в напорной камере, а при отсутствии давления - перемещения выходного звена объемного серводвигателя и приводного звена запорного органа в положение закрытия запорного органа действием усилия упругого элемента (п.1 формулы).

Введение в проходной запорный клапан предварительно напряженного упругого элемента, выполнение его с возможностью одностороннего воздействия на приводное звено запорного органа и перевода запорного органа клапана из любого его положения в закрытое положение обеспечивают автоматизм закрытия клапана при прекращении подачи давления, а при последующем включении давления на его входе - нахождение клапана только в закрытом состоянии. Выполнение объемного серводвигателя с возможностью взаимодействия только с упругим элементом и отстранения упругого элемента от взаимодействия с приводным звеном механизма для управления запорным органом при наличии давления на входе обеспечивают работу устройства без потребления энергии извне и освобождают пользователя от каких-либо дополнительных нагрузок или действий при ручном открытии и регулировании клапана. Так как срабатывание механизмов клапана, участвующих в его автоматическом закрытии, происходит в сотни раз реже (два раза при каждом прерывании подачи давления), чем ручное воздействие на механизмы управления запорным органом клапана в нормальном режиме его эксплуатации (например, водопроводного крана на кухне), то долговечность предлагаемого клапана в сравнении с описанными известными клапанами, в которых все элементы механизмов работают при каждом ручном воздействии, повышается примерно в таком же соотношении.

Далее изобретением поставлена задача нахождения наиболее предпочтительных вариантов конструктивной реализации предлагаемого запорного клапана применительно к наиболее распространенным традиционным видам проходных запорных клапанов для водопроводных кранов и смесителей холодной и горячей воды.

Первый вариант касается проходных запорных клапанов с приводным звеном запорного органа в виде поворотного вала. Решение задачи достигается тем, что клапан выполнен в виде съемной вентильной головки, устанавливаемой в резьбовое гнездо корпуса водопроводного крана или смесителя холодной и горячей воды с входным напорным и выходным каналами, содержащей приводное звено запорного органа в виде поворотного вала, при этом односторонний объемный серводвигатель выполнен в виде кругового цилиндра, образованного в корпусе соосно валу, а выходное звено объемного серводвигателя выполнено в виде поршня в форме плоского кольцевого диска, подвижно установленного в цилиндре и на валу, в поворотном валу со стороны его торца, обращенного к запорному органу, выполнено осевое отверстие, соединенное с напорной камерой объемного серводвигателя для подвода давления из входного напорного отверстия, предварительно напряженный упругий элемент выполнен в виде цилиндрической пружины, установленной в корпусе соосно цилиндру и поворотному валу, выходное звено упругого элемента выполнено в виде толкателя, подвижно установленного на валу и имеющего форму цилиндрической втулки с фланцем для упора пружины, толкатель помещен в охватывающую его снаружи и соединенную с корпусом направляющую втулку, выполненную, по меньшей мере, с одним осевым пазом, и снабжен, по меньшей мере, одним радиальным выступом, предназначенным для вхождения в осевой паз на направляющей втулке, в поворотном валу на его цилиндрической поверхности выполнено, по меньшей мере, одно радиальное отверстие, в которое установлен, по меньшей мере, один радиальный цилиндрический шип, а толкатель снабжен, по меньшей мере, одним цилиндрическим пазовым кулачком в виде сквозного окна во втулке толкателя с винтовым и прямолинейным осевыми участками рабочего профиля, взаимодействующими с радиальным цилиндрическим шипом на поворотном валу, при этом высота пазового кулачка равна ходу толкателя, а угловая протяженность - повороту вала между положениями закрытия и открытия запорного органа, запорный орган клапана выполнен в виде плоского золотника, содержащего связанную с валом поворотную и установленную в корпусе неповоротную пластины с проходными пазами, при центральном расположении входного напорного канала в резьбовом гнезде корпуса водопроводного крана или смесителя для сообщения осевого отверстия в поворотном валу с входным напорным отверстием в центре поворотной пластины запорного органа образовано сквозное отверстие, торцовая часть вала выполнена с возможностью ее герметичного прилегания к центральной части обращенной к валу торцовой поверхности поворотной пластины, центральная часть зеркала неповоротной пластины сообщена с входным напорным отверстием, например, посредством проходящей через центр пластины канавки, соединенной с ее напорным пазом, при радиальном расположении входного напорного канала в резьбовом гнезде корпуса водопроводного крана или смесителя для сообщения осевого отверстия в поворотном валу с входным напорным и отверстием между обращенной к валу торцовой поверхностью поворотной пластины и торцом вала образован просвет, например, посредством волнообразной пружинящей пластины (п.п.2, 3, 4 формулы).

Такое выполнение проходного запорного клапана позволяет обеспечить надежное его функционирование, долговечность, удобство пользования им и возможность установки в корпуса с резьбовым гнездом как вновь производимых водопроводных кранов или смесителей, так и для замены уже находящихся в пользовании.

Следующие варианты конструктивной реализации предлагаемого клапана касаются широко распространенных однорычажных водопроводных кранов или смесителей холодной и горячей воды. Первый из них является наиболее предпочтительным и заключается в том, что клапан выполнен в виде съемного патрона, устанавливаемого в гнездо корпуса рычажного водопроводного крана или смесителя холодной и горячей воды с входным напорным и выходным каналами, содержащего приводное звено запорного органа в виде подвижного рычага, при этом односторонний объемный серводвигатель выполнен в виде некругового цилиндра, ось которого параллельна продольной оси корпуса патрона, выходное звено объемного серводвигателя выполнено в виде поршня в форме плоского вкладыша, подвижно установленного в цилиндре, а напорная камера объемного серводвигателя сообщена с входным отверстием для прохода воды, предварительно напряженный упругий элемент выполнен в виде пружины кручения, установленной на соединенном с корпусом патрона пружине-держателе, выходное звено упругого элемента выполнено в виде пропущенного через стенку корпуса штока, прикрепленного к толкателю Г-образной формы и к поршню, а толкатель снабжен контактным упором для передачи движения подвижному рычагу, подвижный рычаг выполнен с шаровой опорой и снабжен прикрепленными перпендикулярно его продольной оси пластинчатым плечом для взаимодействия с контактным упором на толкателе и плечом с шаровым наконечником для передачи управляющего движения запорному органу, запорный орган выполнен в виде плоского золотника, содержащего подвижную, неподвижную и опорную пластины с проходными пазами, зеркало которых параллельно продольной оси корпуса клапана, подвижная пластина соединена с водилом, выполненным в виде рычага с проушиной на его конце для взаимодействия с шаровым наконечником, а на водиле образована поворотная опора, например, в виде цилиндрического шипа и камня, предназначенных для вхождения в продольный направляющий паз на опорной пластине при его предназначении для установки в смеситель холодной и горячей воды, он выполнен из условия размещения в корпусе двух таких упругих элементов и двух таких объемных серводвигателей, подключения напорных камер каждого из серводвигателей к входным отверстиям, одного для холодной воды, другого - для горячей, при этом подвижный рычаг выполнен качающимся и поворотным относительно корпуса, а пластинчатое плечо на рычаге выполнено в виде углового сектора с возможностью взаимодействия с контактными упорами на толкателях выходных звеньев обоих упругих элементов и с упорами для ограничения поворота рычага при регулировании температуры воды на выходе смесителя (п.п.5, 6 формулы).

Такое выполнение проходного запорного клапана позволяет обеспечить надежное его функционирование, долговечность, безопасность применения и возможность установки в корпуса как вновь производимых, так и уже находящихся в эксплуатации водопроводных однорычажных кранов или смесителей с гнездом под сменный картридж.

Далее изобретением предлагается вариант конструктивной реализации предлагаемого клапана, по которому он выполнен в виде однорычажного водопроводного крана или смесителя холодной и горячей воды, содержащего запорный орган в виде съемного патрона с приводным звеном запорного органа в виде подвижной рукоятки, установленной на рычаге патрона, при этом односторонний объемный серводвигатель выполнен в виде кругового цилиндра, установленного в корпусе крана или смесителя, выходное звено объемного серводвигателя выполнено в виде поршня в форме плоского диска, подвижно установленного в цилиндре, корпус крана выполнен с каналом для подключения напорной камеры объемного серводвигателя к входному напорному отверстию, предварительно напряженный упругий элемент выполнен в виде цилиндрической пружины, выходное звено упругого элемента выполнено в виде центрального штока, подвижно установленного в охватывающую его снаружи и соединенную с корпусом направляющую втулку с гнездом для упора пружины, шток соединен с одной стороны с фланцем для упора пружины и поршня, а с другой - с тарелкой для взаимодействия с подвижным рычагом посредством толкателя и контактного упора, выполненного на рукоятке, цилиндр, поршень, пружина, шток с фланцем и тарелкой выполнены в виде съемного приводного блока, корпус которого образован гильзой цилиндра, соединенной с направляющей втулкой, при его выполнении в виде смесителя холодной и горячей воды, корпус выполнен из условия размещения двух таких упругих элементов и двух таких объемных серводвигателей, подключения напорных камер каждого из серводвигателей к входному отверстию, одного к отверстию для холодной воды, другого - для горячей, при этом толкатель установлен с возможностью взаимодействия с тарелками штоков обоих серводвигателей, а контактный упор на подвижной рукоятке выполнен в виде углового сектора (п.п.7, 8, 9 формулы).

Такое выполнение проходного запорного клапана позволяет путем модернизации однорычажных водопроводных кранов и смесителей с запорным клапаном в виде сменного патрона (картриджа) обеспечить безопасность их применения.

Изобретением поставлена задача обеспечения удобства пользования однорычажными смесителями холодной и горячей воды с клапаном, самозакрывающимся при отсутствии давления на его входе в случае, если к одному из входных каналов на длительное время отключена подача воды. Решение этой задачи достигается тем, что для обеспечения удобства пользования смесителем в случае длительного преднамеренного прекращения подачи воды к одному из входных напорных каналов смеситель снабжен установленными на входе в каналы обратными клапанами, а каналы в смесителе сообщены между собой через встроенный в корпус смесителя проходной запорный клапан с ручным переключением (п.10 формулы).

Варианты частных случаев реализации изобретения, в пределах его объема, могут быть значительно расширены с учетом возможного разнообразия механизмов для управления запорным органом клапанов и самих запорных органов, например с плоским, шаровым или коническим запорным элементом, видов движения их приводного звена, например поступательного или поворотного, а также от видов передаточного механизма для преобразования этого движения в требуемый для запорного органа клапана вид перемещения, например, поступательного в поворотное, поступательного в поступательное с передаточным отношением, качающегося в поступательное и т.п., конструктивного оформления одностороннего объемного серводвигателя, например, в виде мембранного элемента, сильфона, гибкой оболочки, поворотного объемного гидромотора и т.п., конструктивного оформления упругого элемента, например, в виде пневмоцилиндра со сжатым газом, сильфона или гибкой оболочки, заполненных газом или жидкостью, спиральной или торсионной пружины и т.д.

В соответствии с вышеизложенным для пояснения сущности изобретения приводится обобщенная схема проходного запорного клапана, самозакрывающегося при отсутствии давления на его входе, на которой запорный клапан изображен с запорным органом в виде плоской задвижки, с приводным звеном запорного органа в виде ползуна, связанного с рукояткой для управления клапаном в виде качающегося рычага, с объемным серводвигателем в виде плунжерного цилиндра и с упругим элементом в виде пружинного амортизатора.

На чертежах, поясняющих изобретение, показаны:

Фиг.1. Обобщенная схема проходного запорного клапана, самозакрывающегося при отсутствии давления на его входе.

Фиг.2. Продольный разрез проходного запорного клапана в виде вентильной головки к водопроводному крану или смесителю с центральным расположением входного напорного канала в резьбовом гнезде корпуса.

Фиг.3. Поперечное сечение вентильной головки Фиг.2.

Фиг.4. Продольный разрез фрагмента вентильной головки с радиальным расположением входного напорного канала в резьбовом гнезде корпуса крана.

Фиг.5. Эскизы основных элементов вентильной головки с центральным расположением входного отверстия.

Фиг.6. Продольный разрез проходного запорного клапана в виде съемного патрона для однорычажного водопроводного смесителя холодной и горячей воды.

Фиг.7. Вид сверху патрона на Фиг.6 со снятой рукояткой.

Фиг.8. Поперечное сечение А-А патрона на Фиг.6.

Фиг.9. Поперечное сечение В-В патрона на Фиг.6.

Фиг.10. Эскизы основных элементов патрона на Фиг.6.

Фиг.11. Вариант выполнения самозакрывающегося проходного запорного клапана в виде однорычажного водопроводного смесителя холодной и горячей воды с запорным органом в виде съемного патрона.

Фиг.12. Продольный разрез съемного приводного блока для запорного клапана на Фиг.11.

Обобщенная схема проходного запорного клапана, самозакрывающегося при отсутствии давления на его входе, показана на Фиг.1. Клапан содержит корпус 5 с входным напорным отверстием 13 и выходным отверстием 1. В корпусе установлен запорный орган 2, приводное звено 4 запорного органа, связанное с рукояткой 3 для управления клапаном, и объемный серводвигатель 11 одностороннего действия с выходным звеном 8. Напорная камера 12 объемного серводвигателя 11 сообщена с входным напорным отверстием 13. Движение выходного звена 8 серводвигателя 11 под действием давления р в напорной камере 12 возможно только в строну, противоположную напорной камере 12. В обратном направлении выходное звено 8 объемного серводвигателя 11 может перемещаться только от внешнего воздействия. В корпусе клапана установлен предварительно напряженный упругий элемент 6, подвижное выходное звено 7 которого выполнено с возможность воздействия на приводное звено 4 запорного органа, направленное в сторону закрытия запорного органа 2. Геометрические и силовые параметры упругого элемента 6 выбираются из условия обеспечения перемещения приводного звена 4 запорного органа из любого его возможного положения в положение 10, соответствующее закрытию запорного органа 2. Объемный серводвигатель 11 выполнен и расположен относительно выходного звена упругого элемента таким образом, чтобы обеспечивалось взаимодействие его выходного звена 8 с выходным звеном 7 упругого элемента 6, направленным на преодоление усилия упругого элемента 6, и перемещение выходного звена 7 действием давления р в напорной камере 12 в крайнее положение 9, в котором оно становится недосягаемым для приводного звена 4 запорного органа 2. При этом приводное звено 4 получает возможность свободного перемещения с помощью рукоятки 3 под действием внешнего управляющего воздействия F в зоне h между положениями 10 закрытия и положением 9 открытия запорного органа 2.

Работает клапан следующим образом. При отсутствии давления р перед входным отверстием 13 (Фиг.1) действием усилия от предварительной деформации упругого элемента 6 приводное звено 4 запорного органа удерживается в крайнем положении 10 закрытия запорного органа 2 вместе с выходным звеном 8 объемного серводвигателя 11. При подаче давления р ко входному отверстию 13 и достижении в напорной камере 12 величины, достаточной для преодоления объемным серводвигателем 11 усилия от предварительной деформации упругого элемента 6, выходное звено 7 упругого элемента 6 досылается выходным звеном 8 объемного серводвигателя 11 в свое крайнее положение 9 и удерживается там на протяжении всего времени наличия давления р перед входным отверстием 13. Благодаря тому что выходное звено 7 упругого элемента 6 выполнено таким образом, что его воздействие на приводное звено 4 механизма управления запорным органом возможно только в сторону его закрытия, приводное звено 4 и запорный орган 2 при перемещении выходного звена 7 упругого элемента 6 под действием усилия выходного звена 8 объемного серводвигателя 11 в сторону положения 9 остается в закрытом положении 10 и освобождается от какого-либо взаимодействия с выходным звеном 7 упругого элемента. После этого регулирование потока рабочей среды через запорный клапан производится обычным способом посредством внешнего воздействия F на рукоятку 3.

При отключении давления р перед входным отверстием 13, сопровождаемом падением усилия на выходном звене 8 объемного серводвигателя 11, если запорный клапан открыт и приводное звено 4 запорного органа к этому моменту находится в любом месте между положениями 10 закрытия клапана и 9 открытия, то действием усилия упругого элемента 6 выходное звено 8 объемного серводвигателя 11, приводное звено 4 запорного органа и запорный орган 2 переместятся в положение 10, соответствующее закрытию клапана. Если же в момент отключения давления р клапан закрыт и его запорный орган 2 и приводное звено 4 находятся в положении 10, то произойдет только совместное перемещение выходных звеньев 8 и 7 объемного серводвигателя 11 и упругого элемента 8 из положения 9 в положение 10, при этом приводное звено 4 запорного органа останется на месте.

На Фиг.2 изображен пример варианта выполнения проходного запорного клапана (п.п.2-3 формулы изобретения) в виде вентильной головки, устанавливаемой в резьбовое гнездо 19 корпуса водопроводного крана или смесителя холодной и горячей воды с центрально расположенным входным напорным каналом 47 и радиально расположенным выходным каналом 44. Клапан смонтирован в корпусе 26 с резьбовой нарезкой, с входным напорным отверстием 46 и выходным отверстием 45. Приводное звено механизма управления запорным клапаном выполнено в виде поворотного вала 32, связанного с рукояткой 30 для регулирования потока через клапан. Объемный серводвигатель выполнен в виде кругового цилиндра 40, образованного в корпусе 26 соосно валу 32, а выходное звено объемного серводвигателя выполнено в виде поршня 21 в форме плоского кольцевого диска, подвижно установленного в цилиндре 40 и на валу 32. Поверхности поршня 21, сопрягаемые с цилиндром 40 и валом 32, герметизированы с помощью эластичных уплотнительных колец 22 и 23. Для сообщения напорной камеры 42 объемного серводвигателя с напорным отверстием 46 на торце поворотного вала 32 со стороны запорного органа выполнено осевое отверстие 43, соединенное с радиальными отверстиями, выходящими в проточку для упорного кольца 20. Предварительно напряженный упругий элемент выполнен в виде цилиндрической пружины 33, установленной в корпусе 26 соосно цилиндру 40 и поворотному валу 32. Выходное звено упругого элемента выполнено в виде толкателя 39, подвижно установленного на валу 32 и имеющего форму цилиндрической втулки с фланцем 24 для упора пружины 33 и поршня 21. Толкатель 39 помещен в направляющую втулку 31 с двумя осевыми пазами 34, снабжен двумя радиальными выступами 35, предназначенными для вхождения в осевые пазы 34 на направляющей втулке 31. Направляющая втулка 31 выполнена съемной, снабжена опорным фланцем с фиксирующими пазами 27, которые при сборке совмещаются с выступами 28 на корпусе 26. Крепление направляющей втулки 31 в корпусе 26 производится с помощью пружинящего кольца 29. В поворотном валу 32 на его цилиндрической поверхности выполнено радиальное отверстие, в которое установлен цилиндрический шип 36, а толкатель 39 снабжен двумя цилиндрическими пазовыми кулачками в виде сквозного окна с винтовым участком 38 и прямолинейными осевым участком 37 и поперечным участками 41 рабочего профиля, взаимодействующего с радиальным цилиндрическим шипом 36 на поворотном валу 32. Высота участков 37 и 38 равна ходу толкателя, а угловая протяженность поперечного участка 41 равна повороту вала между положениями закрытия и открытия запорного органа клапана. Для получения минимальных осевых габаритов устройства наиболее предпочтительным является угол поворота, равный 90° или меньше. На корпусе 26 в зоне расположения шипа 36 предусмотрены сквозные отверстия 25 для установки шипа 36 при сборке клапана и для отвода возможных утечек через уплотнения 22 и 23 на поршне 21. Запорный орган вентильной головки выполнен в виде плоского золотника, содержащего связанную с валом поворотную пластину 17 и неповоротную пластину 15, с проходными пазами. Для сообщения осевого отверстия 43 в поворотном валу 32 с входным напорным отверстием 46 в центре поворотной пластины 17 запорного органа образовано сквозное отверстие 16, а на торцовой части вала установлено уплотнительное кольцо 18, герметизирующее соединение вала с торцом поворотной пластины 17. Центральная часть зеркала неповоротной пластины сообщена с входным напорным отверстием 46 посредством проходящей через центр пластины канавки 48, соединенной с ее напорными пазами.

При радиальном расположении входного напорного канала в резьбовом гнезде корпуса водопроводного крана или смесителя для сообщения осевого отверстия в поворотном валу с входным напорным отверстем между обращенной к валу торцовой поверхностью поворотной пластины и торцом вала образован просвет, например, посредством волнообразной пружинящей пластины (п.п.2, 3 формулы).

На Фиг.3 показано поперечное сечение А-А по средней части вентильной головки Фиг.2. На Фиг.4 показан вариант вентильной головки для установки в резьбовое гнездо крана или смесителя с радиальным расположением входного напорного канала 47 и осевым расположением выходного канала 44 (п.4 формулы).В этом варианте подвод давления к торцу вала осуществляется сообщением входа в осевое отверстие 43 с входным отверстием 46 с помощью пружинящей волнообразной пластины 49, установленной между поворотной пластиной 17 и торцом вала 32, которая одновременно служит для предварительного поджатия поворотной пластины 17 и неповоротной пластины 15 между собой. На Фиг.5 изображены основные элементы вентильной головки с центральным расположением входного отверстия 46 (по варианту п.п.2-3 формулы).

Работает вентильная головка следующим образом. При отсутствии давления во входном напорном канале 47 и в напорной камере 42 действием усилия предварительного сжатия пружины 33 толкатель 39 вместе с поршнем 21 досылаются в крайнее нижнее положение, в котором пазовый кулачок на толкателе, воздействуя на шип 36, фиксирует приводной вал 32 в положении закрытия клапана (фиг.2). При подаче давления в напорный канал 47 оно поступает в напорную камеру 42 через отверстие 43 в поворотном валу 32. После достижения давлением величины, достаточной для преодоления объемным серводвигателем усилия предварительного сжатия пружины 32, под действием усилия на поршне 21 толкатель 39 досылается в крайнее верхнее положение до упора выступов 35 в основание пазов 34 на направляющей втулке 31 и удерживается в этом положении на протяжении всего времени наличия давления в напорном канале 47. При этом во время перемещения толкателя под действием поршня 21 шип 36, находясь в соприкосновении только с осевым участком 37 пазового кулачка, остается неподвижным, а после выхода толкателя 39 в крайнее верхнее положение шип 36 оказывается в зоне поперечного участка пазового кулачка, с зазором относительно него, в которой обеспечивается возможность свободного перемещения шипа 36 и поворотного вала 32 между положениями закрытия и открытия запорного клапана обычным способом с помощью внешней рукоятки 30 для регулирования потока.

При отключении давления в трубопроводе и напорном канале 47, сопровождаемом падением усилия на поршне 21, если запорный клапан находится в открытом состоянии, а поворотный вал 32 к этому моменту находится в любом положении между закрытым и открытым положением запорного органа клапана, то действием усилия пружины 33 толкатель 39 и поршень 21 переместятся в крайнее нижнее положение, при этом в некоторой точке этого перемещения, в зависимости от величины открытия клапана, произойдет соприкосновение шипа 36 с винтовым участком 38 профиля пазового кулачка и под действием тангенциальной составляющей контактного усилия со стороны кулачка вал 32 повернется в положение закрытия запорного клапана, а толкатель 39 остановится при упоре профиля пазового кулачка в шип 36. При этом осевая составляющая контактного усилия со стороны кулачка воспринимается упорным кольцом 20. Если же в момент отключения давления поворотный вал 32 находился в положении закрытия клапана, т.е. шип 36 находился в соприкосновении с осевым участком 37 пазового кулачка, а между ним и концом профиля кулачка имелся зазор величиной в ход толкателя, то произойдет только совместное осевое перемещение толкателя 39 и поршня 21 из их крайнего верхнего положения в крайнее нижнее положение, при этом шип 36, приводной вал 32 и запорный орган клапана останутся на месте. При отсутствии давления в напорном канале открытие запорного клапана вентильной головки с помощью рукоятки становится невозможным, так как винтовой кулачковый механизм не является обратимым.

На Фиг.6 показан пример наиболее предпочтительного варианта выполнения проходного запорного клапана, самозакрывающегося при отсутствии давления на его входе, предназначенного для однорычажных водопроводных смесителей холодной и горячей воды. Клапан выполнен в виде сменного патрона (картриджа), устанавливаемого в цилиндрическое гнездо 57 корпуса 51 смесителя с входными 85 и выходным 82 каналами для прохода воды. Цилиндрический корпус клапана состоит из основания 83 и крышки 75, скрепленных между собой