Устройство смесителя для ванны, обзор различных моделей

Ванная – это важная комната, в которой осуществляются ежедневные гигиенические процедуры. Поэтому она должна быть обустроена всем тем, что необходимо для умывания. Трудно представить, чтобы в этом помещении не было смесителя, именно за счет него мы можем нормально умываться, чистить зубы по утрам и просто споласкивать руки. Поэтому этот важный элемент, во-первых должен быть удобным, ну и во-вторых эстетичным и гармонировать с остальными элементами этого помещения. Если вы планируете самостоятельную установку, то обязательно нужно изучить устройство смесителя для ванной и его основные виды.

Содержание

1. Какое устройство у смесителя для ванной в зависимости от вида
2. Однорычажные
3. Двухвентильный
4. Термостатический
5. Бесконтактный или сенсорный
6. Смесители с душем
7. Схемы и чертежи
8. Вентильного вида
9. Рычажных изделий
10. Видео

Какое устройство у смесителя для ванной в зависимости от вида

Смеситель для ванны – элемент, за счет которого происходит регулирование расхода и температуры воды, исходящей из крана. К его функциям относится перенаправление потока воды из крана в душ. Но стоит помнить, что устройство смесителя как и другие типы устройств не застраховано от различных типов поломок, поэтому важно знать, как устроен механизм этих приборов в зависимости от их видов.

Если предварительно изучить особенности устройства смесителей для ванной с душем ремонт этих устройств, то все поломки можно устранить самостоятельно, не прибегая к помощи профессионалов. Но прежде чем приступать к изучению, стоит выяснить, какие виды этих изделий бывают:

• однорычажные;
• двухвентильные;
• с термостатом;
• с сенсорным управлением.

ДвухвентильныйОднорычажныйСенсорныйС термостатом

Однорычажные

Устройство однорычажного смесителя или многокомандного выделяется наличием одной ручки, за счет которой регулируется напор воды и выбирается температура.

Устройство однорычажного смесителя

Особенности этого изделия:

• рабочий процесс рычага происходит за счет его поднятия и опускания. При поднимании рычага вверх происходит усиление напора воды;
• при поворотах ручки вправо или влево устанавливается нужная температура воды;
• опускание вниз, осуществляет полное перекрытие воды.

Однорычажный смеситель выпускается нескольких видов – имеющие шаровый или керамический картридж.

КерамическийШаровой

Название шаровые появилось из-за того что регулирующая головка имеет форму шара. Этот элемент имеет нержавеющую стальную основу. Керамический картридж выполнен в виде двух пластин, которые плотно притертые друг к другу. Пластины выполнены из металлокерамики. Металлокерамический материал, который идет на изготовление этих изделий, поддается шлифованию ультразвуком, в итоге наблюдается подходящая подгонка пластин друг к другу. Использование этой технологии обеспечивает взаимодействие на молекулярном уровне, поэтому вода не проливается просто так.

Двухвентильный

В устройстве двухвентильного прибора имеется кран букса. Именно за счет этого составляющего элемента происходит регулирование напора и температуры подаваемой воды из крана. Этот тип до того, как на рынке ни появились однорычажные устройства, был самым популярным, востребованным среди многих потребителей.

Конструкция этого прибора выполнена в виде камеры маленького размера, главное предназначение которой состоит в перемешивании струй горячей и холодной воды. В результате смешанная холодная и горячая вода выходит наружу через носик крана, а сетка, которая имеется на конце носика, предотвращает разбрызгивание жидкости в разные стороны.

Устройство двухвентильного смесителя

Чтобы можно было этот вид смесителя отремонтировать самостоятельно, достаточно изучить его особенности конструкции. Поэтому стоит рассмотреть его важные характерные качества:

• для укрепления конструкции к трубам водопроводной сети применяются специальные удерживающие элементы – эксцентрики;
• размер расстояния между подводными трубками должен составлять от 14,8 до 15,2 см. В противном случае установка смесителя не получится;
• главные составляющие детали всей конструкции являются встроенные в корпус устройства две головки с вентильным типом. От этих элементов зависит срок службы изделия. Сверху головок закреплены ручки винтами. Они изготавливаются из разнообразных материалов, могут иметь разный дизайн, форму и параметры.

Эксцентрики

Обычно чтобы предотвратить вытекание воды из корпуса применяются различные резиновые прокладки, уплотнительные кольца из резиновой основы, пластикового материала. Чтобы смеситель нормально работал, а также смог прослужить длительный период, необходимо периодически менять эти элементы.

Чтобы восстановление этого прибора было легким, стоит внимательно рассмотреть все составляющие элементы его конструкции. В состав этих устройств входят элементы:

• основной элемент – корпус камера. В этом устройстве осуществляется перемешивание холодной и горячей воды;
• переключатель золотникового типа;
• эксцентрики;
• излив с сеточкой или без нее;
• фланцы с декоративным видом. Эти элементы закрывают места, в которых присоединяется водопроводная система к смесителю;
• уплотнители из резинового материала, которые предназначены для разных частей устройства;
• головки запоры вентильного типа;
• ручки.

Подсоединение к водопроводной системе этих видов устройств осуществляется при помощи стальных уголков. Чтобы установка была крепкой, применяются эксцентрики. Между корпусом смесителя и эксцентриками обязательно устанавливаются прокладки из резиновой основы, эти элементы предотвращают вытекание воды.

Термостатический

Смесители с термостатом – это новые технологии, которые являются комфортными и удобными. При этом по сравнению с другим и видами устройств они обладают целым рядом положительных качеств:

• чтобы отрегулировать температуру и степень поступления воды нет нужды вращать ручки;
• можно задать необходимую температуру воды. Изменение температуры не будет осуществляться с учетом напора и температуры в области центрального водоснабжения;
• за счет того что в термостатических устройствах предусмотрена своя система безопасности при работе с этим смесителем невозможно обжечься горячей водой.

Устройство термостатического смесителя

Смесителя устройство и ремонт достаточно простые. В основе конструкции идет специальный смешивающий элемент, управление которого осуществляется за счет специального патрона, содержащего пластины из биметаллической основы и воск. Пластины обладают повышенной чувствительности к температурным перепадам, в то время как патрон обладает способностью быстрого реагирования на происходящие температурные изменения. Реагирование патрона сопровождается расширением и сжатием. Установка температурного режима осуществляется при помощи специальной шкалы. Для того чтобы выбрать необходимую температуру достаточно установить рукоятку напротив необходимого температурного показателя, а тем временем приводится в действие крепежно-регулировочный винт.

Однако, поскольку этот прибор достаточно новый, поэтому его ремонт лучше не проводить самостоятельно. Тем более если вы его используете впервые. В этих ситуациях лучше воспользоваться помощью профессионалов, которые смогут устранить неполадки за короткий период.

Бесконтактный или сенсорный

Стоит сразу отметить, эти приборы не применяются для бытового использования, в основном их сфера применения общественные места, где имеется много людей. Устройство сенсорных смесителей предусматривает наличие важных элементов, за счет которых и осуществляется бесконтактный рабочий процесс этих приборов – специальные датчики. Работа датчиков осуществляется при помощи инфракрасных лучей, которые реагируют на тепло или движения. Поэтому как только человек подносит руки к этим устройствам, они сразу срабатывают.

Сенсорные устройства можно настраивать на длительность работы, на температуру. Однако в них эти показатели зафиксированные, поэтому при их перестановке могут возникнуть определенные проблемы.

Устройство сенсорного смесителяПринцип работы

Смесители с душем

Часто для ванной применяются модели с душем, поэтому обязательно нужно знать устройство смесителя для ванной с душем. Обычно это идут двухвентильные или однорычажные устройства, к которым дополнительно подсоединен душ. Не стоит использовать один смеситель для ванной и раковины, лучше их устанавливать сразу два.

Хорошим вариантом для ванной будет однорычажный смеситель с коротким изливом. Устройство этого прибора позволит быстро набрать воду в ванную, а при необходимости при помощи специальной кнопки воду можно переключить на душ. Дополнительно производитель эту конструкцию может комплектовать штангами, при помощи которых можно душ повесить на стену.

Ремонт смесителей для ванной с душем ничем не отличается от ремонта других устройств. Иногда в этих приборах быстро изнашивается шланг. При износе этого элемента, его можно с легкостью заменить.

Устройство смесителя с душем

Схемы и чертежи

Нередко многим потребителям приходится сталкиваться с поломками смесителя в ванной, поэтому в этом случае необходимо знать, как устроены эти приборы. Знание всех особенностей устройства смесителей с душем или без него, поможет сделать качественный ремонт.

Вентильного вида

Вентильный прибор считается самой распространенной конструкцией. Для того чтобы разобрать эту конструкцию, стоит внимательно рассмотреть все ее составляющие элементы и их схему расположения. Ниже можно найти фото со схемами и чертежами конструкции, на которых подробно расписаны все составляющие элементы вентильных приборов. Эти изделия обычно бывают двух типов – с червячным механизмом или с краном буксой из керамической основы.

Первый вид прибора имеет простую конструкцию, но у него часто изнашиваются резиновые прокладки, которые находятся в штоке червячного механизма. Краны буксы из керамической основы приходится постоянно подтягивать, чтобы избежать появления течи.

Схема этих изделий состоит из следующих важных компонентов:

• запорная шайба;
• сальники или уплотнители;
• прокладка, которая располагается между вентильной головкой и корпусом крана;
• букса;
• муфта с направляющими;
• прокладка клапана;
• седло.

Вентильный кран

Рычажных изделий

Для того чтобы можно было яснее понять как выглядит схема и чертеж однорычажных изделий стоит в интернете посмотреть картинки с подробным описанием всех элементов этих конструкций.

Описание схемы выглядит так:

• в корпусе устройства установлен главный элемент конструкции – картридж, который отвечает за смешивание горячей и холодной воды;
• все остальные детали, которые могут сломаться установлены внутри картриджа. Поэтому при поломке приходится менять весь картридж;
• управление прибором происходит рычагом, от которого прибор и приобрел свое название;
• замыкает устройство, излив или гусак, через который вода выходит наружу.

Рычажный

Но для того чтобы самостоятельно осуществить ремонт стоит рассмотреть подробные чертежи этих приборах, на которых размечены каждые элементы и их места расположения. Чертежи помогут с легкость разобрать конструкцию и затем собрать.

Выбор смесителя для ванной не такая уж сложная задача. Можно выбирать любое устройство – двухвентильное, однорычажное, с термостатом, главное чтобы оно нравилось вам. Но если ваша ванная комната имеет классический стиль, то многие профессионалы и дизайнеры рекомендуют использовать двухвентильные приборы, они убудут в этих помещениях наиболее уместными.

Видео

https://youtu.be/U9i-JRRrACU

Устройство смесителя для ванной с душем — внутренняя часть смесителя

24 Марта 2022

Просмотров: 
2443551149

Время чтения: 
18 минут

Содержание

Виды смесителей для ванной

Что входит в конструкцию смесителя

Устройство однорычажного смесителя для ванной

Ремонт смесителей в ванной для новичков

Как конструкция изделия влияет на правильный выбор устройства

Как поменять прокладку в кране модели шарового смесителя

Конструкция смесителей и отличия от кранов

Бесконтактные краны и смесители

Особенности устройства смесителей с термостатом

Установка смесителя в ванной

Конструкционные особенности смесителя для кухни

Как починить смеситель самостоятельно

Коротко о главном

Выбор качественного смесителя с последующим корректным монтажном во многом определяет комфорт при эксплуатации санузла в квартире или частном жилом доме. Все составные части смесителя должны удовлетворять ряду технологических требований: надёжности долговечности, универсальности, ремонтопригодности, взаимозаменяемости деталей. Для выбора нужного сантехнического оборудования потребителю следует изучить его строение и принцип работы. 

Сантехприборы для ванной комнаты

Виды смесителей для ванной

Чтобы понять устройство смесителя для ванной с душем, необходимо сначала ознакомиться с основными типами сантехприборов рассматриваемой категории. Всё оборудование для ванной комнаты подразделяют на следующие виды:

• Однорычажные. Самый простой тип сантехнического оборудования. Запорный вентиль представляет собой шаровый кран, который приводится в действие путём откидывания небольшого рычага в центральной части. Регулировка температуры осуществляется посредством поворота этого же рычага вправо или влево.

Однорычажное оборудование

• Двухвентильные. Проверенная годами технология позволяет попеременно открывать и регулировать горячую или холодную воду с разными напорами. Кран открывается с помощью двух независимых клапанных заслонок.

Двухвентильное оборудование

• С встроенным термостатом. Усовершенствованная технология, которая позволяет ограничивать напор и подачу горячей воды. Способствует безопасности маленьких детей или недееспособных лиц при эксплуатации сантехприбора. Могут быть как однорычажными, так и двухвентильными, ограничение потока осуществляется в автоматическом режиме либо за счёт стопорной кнопки на корпусе рычага.

Оборудование со встроенным термостатом

• Бесконтактные. Предназначены для установки в общественных помещениях с повышенными санитарно-гигиенические требованиями. Кран открывается посредством электропривода при поднесении рук к сенсорному датчику оборудования.

Бесконтактное оборудование

• Смесители со встроенной душевой лейкой. Помимо двух вентилей либо рычага, оборудование также оснащают дополнительным патрубком, к которому фиксируется душевой шланг. Переключение напора с точки излива на лейку душа производится путём поворота механического тумблера либо нажатия кнопки, которая приводит в движение клапанную заслонку.

В зависимости от типа, каждый сантехприбор отличается габаритами, формой, способом монтажа, а также особенностями эксплуатации.

Смеситель с душевой лейкой

Что входит в конструкцию смесителя

Чтобы понять, из чего состоит смеситель для ванной с душем, необходимо рассмотреть его схему или чертежи в разрезе. Каждый сантехнический агрегат, подключаемый к водопроводным трубам, оснащен следующими деталями и механизмами:

• Блокирующая шайба, которая фиксирует головку крана-буксы, предназначенную для установки рычага или вентиля.
• Уплотнительные полимерные кольца, необходимые для обеспечения герметичности шарового крана при закрывании. Упругий материал сжимается, исключая протекание.
• Муфта с направляющими, расположенная внутри смесителя, – представляет собой латунный шток, который приводится в движение при открывании или закрывании вентиля. Обеспечивает доступ воды в трубку излива, регулирует потоки ХВС и ГВС.
• Неподвижная букса – основной элемент смесителя – представляет собой корпус из нержавеющего металла, внутри которого располагается клапанный механизм, а также головка крана для фиксации вентиля.
• Клапанная заслонка – устанавливается на подвижный шток муфты, снабжается полимерной прокладкой в нижней части, при блокировке потока надёжно перекрывает отверстие трубки излива.

Кран-букса

• Седло – круглое отверстие у основания излива, сквозь которое поток воды, достигший необходимой температуры и напора, поступает к потребителю.
• Патрубок для крепления душевого шланга. Оснащается резьбовым соединением, как правило, диаметром ½’.
• Тумблер для переключения потоков с лепестковой заслонкой – перенаправляет приготовленную воду в душевую лейку или в трубку излива.

Несмотря на разный дизайн сантехнических приборов, материал изготовления, устройство смесителя внутри корпуса практически всегда идентично, что позволяет быстро заменить износившуюся деталь, а расходные материалы пробрести в ближайшем хозяйственном магазине.

В то же время, в зависимости от типа привода, каждое оборудование для ванной имеет определённый набор деталей и механизмов, которые устанавливают только для приборов конкретного типа.

Тумблер для переключения потока с душа на трубку излива

Устройство однорычажного смесителя для ванной

Устройство крана для воды с самым простым типом управления, в дополнение к описанным выше базовыми деталям, оснащается следующими элементами:

• Поворотный рычаг, приводящий в движение клапанный механизм при его подъёме, оснащается указателями температуры. При повороте изделия вправо или влево до упора открывается только один из подобных трубопроводов. В случае удерживания рычага в центральном положении происходит смешивание потоков.
• Шаровый блок – внутренняя полость смесителя, которая выполнена в виде сферы. Внутри данного элемента имеются три отверстия. Через два отверстия в смесительную шаровую камеру поступает холодная или горячая вода, а через третье – уже подготовленная жидкость попадает в трубку излива и доставляется к потребителю.
• Керамический картридж – устанавливается на приборах повышенной ценовой категории. Оснащается тремя водопропускными отверстиями и смесительной камерой в верхней части.

Керамический картридж

При выборе однорычажного крана следует рассмотреть приобретение именно керамической буксы, так как органический материал предотвращает образование накипи и известкового налёта, что многократно повышает долговечность прибора. 

Ремонт смесителей в ванной для новичков

Составляющие смесителя могут выйти их строя при эксплуатации в любой момент. Далеко не в каждом случае требуется обращение к профессионалам, так как большинство проблем можно локализовать и исправить своими руками с помощью стандартного набора инструментов. Алгоритм ремонтных работ во многом зависит от характера поломки:

• Если у основания излива образовывается протечка, что свидетельствует об износе полимерной упругой прокладки в месте крепления, для проведения ремонтно-восстановительных работ требуется открутить накидную гайку на гусаке, после чего снять трубку излива и извлечь прокладку. Новый расходный элемент приобретают в сантехническом магазине. После замены изделий течь прекращается.

Откручивание накидной гайки

• В случае, когда в месте соединения прибора с вентилем образуется вода, вентиль либо рычаг демонтируют путём ослабления фиксирующего винта отвёрткой или шестигранником. На втором этапе выкручивают буксу, которую обследуют на предмет наличия изношенной прокладки. Изделие заменяют на новое, после чего кран собирают в рабочее положение.
• Поломка рычажного крана. Такие проблемы часто возникают при засорении смесительной камеры или картриджа. Рычаг снимают для обеспечения доступа к внутреннему пространству крана. Картридж извлекают из своего посадочного места, погружают в раствор с химическими реактивами.
• Неисправность переключателя потоков с трубки излива на душевую лейку. Если при переключении тумблера образуется течь, это свидетельствует о засорении прохода в месте расположения клапана. Резиновая прокладка на заслонке перемещается с трудом, постоянно задевая за острые края загрязнения это вызывает резкий износ материала.

Замена прокладки

Клавишу или рычаг для переключения потока снимают, после чего выкручивают шток клапана, на котором заменяют прокладку.

• Проблемы с бесконтактным сантехприбором. При обнаружении такой поломки в домашних условиях можно лишь произвести замену питающих элементов. Однако именно разряженные батареи часто являются причиной выхода из строя оборудования. Смеситель полностью демонтируют из посадочного седла, после чего с его тыльной стороны снимают сенсорный блок. Батарею фиксируют на пружинах, легко извлекают и заменяют на новую.

В некоторых случаях при образовании трещин на поверхности смесительной камеры либо при срыве резьбового соединения на штуцерах, предназначенных для фиксации прибора к подающим трубопроводам, простым ремонтом обойтись не удастся. Принцип работы смесителя в таких случаях нарушается, что требует полной замены оборудования.

Замена батареек на сенсорном приборе

Как конструкция изделия влияет на правильный выбор устройства

Устройство смесителя для ванной в большинстве случаев влияет на выбор изделия при его покупке в торговой точке. Чтобы не допустить ошибку и достичь желаемого результата, важно учесть ряд нюансов:

• Если кран приобретают в классический интерьер ванной комнаты, следует рассмотреть двухвентильный агрегат.
• В случае, когда требуется предельно простая и надёжная конструкция, лучшим решением будет приобретение однорычажного прибора.
• Если в доме проживают маленькие дети, следует позаботиться о безопасности и купить вентильный сантехприбор с встроенным термостатом и ограничителем подачи горячей воды.
• При установке крана в общественном санузле либо при оснащении жилого помещения высокотехнологичными системами «устный дом», рекомендуется приобретение сенсорного оборудования.

Вне зависимости от типа прибора, перед покупкой следует изучить рынок. Оптимальная конструкция смесителя вовсе не гарантирует его безупречную эксплуатацию.

Латунный смеситель для ванной

Эксперты рекомендуют рассматривать приборы только от проверенных производителей, чья продукция имеет множество положительных отзывов, и выбирать латунные краны, так как они меньше других подвержены коррозии.

Как поменять прокладку в кране модели шарового смесителя

Устройство смесителя для кухни или для ванной комнаты отличается наличием шаровой камеры либо керамического картриджа. Сантехнические приборы старого образца, как правило, выполнены со смесительным резервуаром сферической формы. При образовании течи требуется замена прокладки, для чего домашнему мастеру следует выполнить следующие шаги:

• С рычага или вентиля демонтировать пластиковую декоративную заглушку, которая, как правило, указывает на холодную или горячую воду. Данное действие выполняют при помощи отстрой шлицевой отвёртки.
• Под заглушкой имеется винт, который крепит поворотный вентиль к буксе. Фиксирующий элемент выкручивают с помощью крестовой, шлицевой отвёртки либо с использованием Г-образного внутреннего шестигранника.

Демонтаж вентиля

• Далее необходимо подобрать классический водопроводный ключ нужного размера, а если его не оказалось под рукой, мастера советуют применить разводной инструмент. С помощью ключа аккуратно выкручивают буксу таким образом, чтобы не сорвать резьбу и не повредить латунную поверхность элемента.
• Кран-буксу извлекают из внутренней полости смесителя таким образом, чтобы в поле зрения попала полимерная прокладка.
• Изделие извлекают и заменяют на новое с аналогичными габаритами.
• Конструкцию собирают по тому же алгоритму, после чего прибор эксплуатируют в рабочем режиме.

Строение смесителя для ванной с встроенным керамическим картриджем ничем не отличается от классического шарового крана, так как каждый канал для холодного, горячего или смешанного потока оснащается такой же клапанной заслонкой с прокладкой, подлежащей замене при наступлении физического износа.

Простой шаровый кран на магистрали ХВС

Конструкция смесителей и отличия от кранов

Многие потребители не видят различий между смесителями и водопроводными кранами, что нередко вызывает недоразумения при покупке товара в торговой точке. Схема смесителя отличается от классического крана по следующим признакам:

• Стандартный шаровой кран предназначен для блокировки либо пропускания определённого потока воды по трубопроводу.
• В кране отсутствует смесительная камера, из-за чего он может интегрироваться лишь в единый трубопровод горячей или холодной воды.
• Устройство крана смесителя подразумевает наличие внутренней камеры, предназначенной для накопления двух турбулентных потоков и смешивания их молекул между собой.
• По мере открывания двух вентилей или рычага смесительного прибора по каждому из двух трубопроводов в камеру смешения поступает определённое количество горячей и холодной воды.
• По мере смешивания двух жидких сред температура в трубке излива или душевой лейке достигает комфортного значения.

Таким образом, кран ставят исключительно как вспомогательный инструмент либо при отсутствии в водопроводной системе жидких сред с разной температурой.

Шаровая камера смесителя

Бесконтактные краны и смесители

Чтобы понять, как устроен смеситель для ванной сенсорного типа, необходимо разобраться в принципе его работы. Гидравлические и механическая части сантехприбора мало чем отличаются от классического оборудования. Различия заключатся в некоторых нюансах:

• На поверхности смесителя отсутствуют механические вентили или рычаг для подъёма штока крана-буксы.
• Клапанная заслонка приводится в движение встроенным электромотором, работающим от батареек.
• Сигнал на миниатюрный электродвигатель поступает с реле, которое соединяется посредством провода с фотоэлементом.
• Для нормальной эксплуатации прибора потребитель подносит руки к месту расположения бесконтактного сенсора, фотоэлемент срабатывает, реле передаёт сигнал, в результате чего моторчик поднимает шток крана-буксы. Поток воды приводится в движение через излив.
• По завершении процедуры достаточно убрать руки из поля действия фотоэлемента, и клапан автоматически закроется.

Главное преимущество бесконтактного смесителя – обеспечение санитарно-гигиенических требований, что особенно актуально в общественных туалетах с большим потоком людей.

Фотоэлемент сенсорного сантехприбора

В то же время данные приборы обладают рядом минусов:

• Как правило, напор воды не подлежит регулировке без разбора оборудования.
• Строение крана смесителя рассматриваемого типа, как правило, либо не подразумевает возможность регулировки температуры, либо эта процедура выполняется поворотом дополнительного рычага на корпусе, из-за чего бесконтактная эксплуатация теряет смысл.
• Требуется постоянная замена элементов питания.
• В случае приобретения некачественного дешёвого сантехприбора велика вероятность разгерметизации внутренней камеры, где располагается регулирующее реле, что приведёт к его заливу и выходу из строя.
• Оборудование высокого качества от известных производителей стоит значительно дороже классических вентильных или рычажных агрегатов.

Таким образом, установка такого сантехприбора в домашних условиях нецелесообразна по экономическим и техническим причинам.

Патрон смесителя с термостатом

Особенности устройства смесителей с термостатом

Устройство крана смесителя для кухни или ванной комнаты, оснащённого встроенным термостатом, отличается обеспечением повышенной безопасности во время эксплуатации. Прибор работает по следующему принципу:

• В смесительной камере сантехнического агрегата находится дополнительный картридж, который называется патроном.
• Конструктивный элемент стабилизирует перепады давления, поддерживая в резервуаре постоянную температуру вне зависимости от напора в подающем трубопроводе.
• Внутри патрона находится вяжущая среда, изготовленная из воска с органическими и полимерными примесями. При чрезмерном нагревании материал начинает плавиться, что приводит в движение клапан, который начинает ограничивать поступление перегретой воды.
• Современные приборы оснащают термопарами – двумя пластинами или стержнями, выполненными из разных металлов. При нагревании через них проходит слабый электрический разряд, который передаёт сигнал с реле на электропривод, перекрывающий клапан.
• В отличие от сенсорного оборудования, такие смесители отличаются полной энергонезависимостью и не требуют замены элементов питания.

Термопара на термостате сантехприбора

Таким образом, при внезапном падении напора, что актуально в случае последовательного соединения сантехприборов на едином подающем трубопроводе, температура воды не повышается и не падает. Механическая схема смесителя для ванной рассматриваемого типа никак не отличается от стандартного шарового прибора. Данное оборудование относится к товарам повышенной ценовой категории и нередко предлагается в составе премиальной линейки таких известных на весь мир брендов, как Grohe. 

Установка смесителя в ванной

При монтаже сантехнического прибора в ванной комнате необходимо выполнить ряд подготовительных шагов и следовать следующей технологической карте:

• Прежде всего на стене выводят два подающих трубопровода от главных магистралей – ХВС и ГВС.
• Концы труб крепят к водорозеткам – фитингам, которые заглубляют в стену точно в месте фиксации смесителя.
• Стандартное расстояние между водорозетками составляет 150 мм. Если резьбовые штуцеры сантехприбора не соответствуют этому размеру в пределах 15 мм, применяют латунные эксцентрики, которые накручивают на фитинги.

Водорозетки в стене санузла

• Высота водорозеток над поверхностью чистого пола должна быть 800 мм, а свободное пространство над кромкой ванны – 250 мм. В случае монтажа смесителя в стоячей душевой кабине параметр составляет 1200 мм.
• Глубина посадки фитингов под плитку должна быть такой, чтобы точки подключения выглядывали за чистовую плоскость на величину до 15–20 мм.
• На каждом штуцере сантехнического оборудования имеется накидная гайка и декоративный экран, которые надеваются на резьбовые соединения до фиксации.
• Крепления каждого резьбового сопряжения должны производить с помощью льна, герметика или ФУМ-ленты.
• После фиксации сантехприбора к водорозеткам монтируют трубку излива, вентили либо рукоятку переключателя и душевой шланг.
• Каждое соединение внутри самого агрегата должно оснащаться полимерной прокладкой. Лучшим решением будет применение силиконовых изделий.

После монтажа смесителя в ванной перед заделкой водорозеток необходимо произвести опрессовку системы повышенным давлением (в пределах 6 атм.). Если разгерметизации не произошло, сантехнику можно эксплуатировать в рабочем режиме.

Подключение сантехники к водорозеткам

Конструкционные особенности смесителя для кухни

Смеситель на кухне, в отличие от сантехнического оборудования для ванной комнаты, оснащают следующими основными и вспомогательными деталями:

• Фиксация крана производится не к трубопроводам, а на отдельный резьбовой штуцер, который устанавливают в специальное отверстие на поверхности кромки раковины, после чего затягивают гайкой.
• Подключение подающих магистралей ХВС и ГВС производят посредством сопряжения соответствующих трубок смесителя с гибкой подводкой в металлической броне с накидными гайками.
• При выборе сантехнического оборудования для кухни учитывают высоту гусака – трубки излива, так как струя должна попадать в центр раковины, а под краном можно было поставить высокую кастрюлю.
• Некоторые типы смесителей для кухонных раковин оснащают аэраторами – особой насадкой, устанавливаемой на край трубки излива, содержащей набор сеток, которые разбивают сплошную струю. При смешивании потока воды с кислородом жидкая среда увеличивается в объёме, а расход при этом снижается.

Сантехприбор с аэратором на кухне

• По типу управления краны-буксы бывают одновентильные, двухвентильные либо однорычажные.

Сантехника для кухни должна обладать повышенной стойкостью против воздействия химических реактивов, содержащихся в моющих средствах. Лучшим решением будет приобретение латунного изделия либо крана из нержавейки.

Как починить смеситель самостоятельно

Чтобы починить смеситель самостоятельно, домашнему мастеру потребуется простой набор инструментов и расходных материалов:

• Разводной ключ с возможностью изменения габарита обхвата.
• Крестовая или шлицевая отвёртка.
• Внутренний шестигранник Г-образного типа.
• Плоскогубцы в случае блокировки металлического прибора под слоем накипи или ржавчины.
• Ветошь для очистки агрегата.
• Ёмкость для промывки внутренней камеры в щелочной среде.
• Набор силиконовых или других полимерных прокладок.
• Лён, ФУМ-лента, жидкий герметик.

ФУМ-лента и лён для герметизации

Сам процесс ремонтно-восстановительных работ также выполняют согласно несложному алгоритму:

• Идентификация проблемы путём включения прибора на полную мощность и определение места протечки.
• При необходимости замены оборудования – приобретение нового устройства с установкой его на место старого прибора.
• В случае необходимости проведения ремонта – демонтаж накидных гаек в месте протечки, вентилей или запорных рычагов.
• Замена полимерных прокладок с установкой новых изделий идентичных габаритов.
• Повторная сборка оборудования путём фиксации накидных гаек, клипсовых, замковых соединений.
• Тестирование смесителя в рабочем режиме, при необходимости восстановление элементов чистовой отделки.

Если тестирование или опрессовка прошли успешно, смесителем можно пользоваться, но при обнаружении протечек следует повторить процедуру либо произвести ремонт в нужном месте.

Ремонта смесителя в ванной своими руками

Коротко о главном

Каждый смеситель для ванной комнаты состоит из основных или вспомогательных деталей, отвечающих за работу прибора. Главным рабочим органом каждого сантехнического агрегата является кран-букса, который открывает или блокирует поток поступающей жидкости. Шток, расположенный в буксе, приводится в движение механическим способом либо электродвигателем. Смесители бывают однорычажные или двухвентильные, внутренняя камера выполняется в виде сферического резервуара либо керамического картриджа, препятствующего образованию накипи.

А вам когда-нибудь доводилось устанавливать или ремонтировать смеситель на кухне или в ванной комнате? Столкнулись ли в процессе с трудностями? Какие важные пункты стоит соблюдать в процессе?

Автор

Давыдов Андрей

Специальность:
Консультант

Все статьи

Поделиться

Поделиться

Как работают краны? (Объяснение 5 различных типов!)

ByDino Pelle 28 октября 2021 г. 4 ноября 2021 г.

Задумывались ли вы когда-нибудь, «как работают краны?» Что ж, я здесь, чтобы ответить на этот вопрос, рассказав вам о 5 типах смесителей для раковины, которые можно найти в большинстве домов.

Содержание

Что такое смеситель для раковины?

Смесители для раковины представляют собой простые клапаны, которые включаются и выключаются для управления расходом тысяч галлонов воды каждый год на кухне, в ванной или подсобном помещении (прачечной).

Неисправность крана обычно проявляется постоянным капанием воды из носика (наконечник крана, откуда выходит вода). Вы также можете заметить медленную утечку вокруг ручки или воротника смесителя для раковины.

Как работают краны? Существует 5 типов

Чтобы решить любую проблему со смесителем для раковины, вы должны сначала определить, какой у вас тип (или тип) смесителя. Это позволит вам приобрести правильные запасные части. И да, в большинстве случаев это означает, что вам или сантехнику нужно будет разобрать кран.

Но не будем забегать вперед. Эта статья посвящена определению типа вашего смесителя для раковины. Итак, давайте начнем.

1. Смесители прямого и обратного сжатия

Эти типы смесителей для раковины, всегда двуручные, имеют шайбу, которая опирается на седло в нижней части штока.

При включении компрессионного крана шайба поднимается, позволяя воде течь к изливу. Когда кран с обратным сжатием открыт, шток опускается, создавая пространство между шайбой и сиденьем, позволяя воде подниматься вверх.

Простая замена шайбы штока часто останавливает капание из носика, но на старых смесителях может также потребоваться замена седла. Замена уплотнительного кольца или набивки в штоке обычно устраняет утечки из рукоятки.

Как работают смесители: это схема типичного компрессионного смесителя с двумя ручками.

2. Мембранные смесители

Мембранный смеситель — это еще один тип смесителя с двумя ручками, который в большинстве случаев легко ремонтируется.

Замена уплотнительного кольца предотвратит большинство утечек из ручки. Замена резиновой диафрагмы, которая является частью, контролирующей поток воды, предотвращает протечки как из носика, так и из ручки.

Как работают смесители: типичная резиновая диафрагма, используемая в данном случае в смесителе американского стандарта.

3. Дисковые краны

Дисковый кран имеет либо две ручки, либо один рычаг. У него есть пара пластиковых или керамических дисков, которые двигаются вверх и вниз, чтобы регулировать объем воды. Кроме того, диски вращаются для регулирования температуры (от горячего к холодному).

Дисковый кран в сборе редко нуждается в замене, но впускные отверстия могут засориться, а уплотнения могут изнашиваться.

Как работают смесители: это схема типичной сборки дискового смесителя с одним рычагом.

4. Картриджные смесители

Картриджные смесители регулируют поток воды с помощью картриджа, управляемого одним рычагом. Ремонт включает в себя замену уплотнительных колец или замену всего картриджа на новый.

Как работают смесители: это схема двухрычажного смесителя для раковины картриджного типа.

5. Смесители с вращающимся шаром

Смеситель с вращающимся шаром имеет один рычаг. В нем используется пластиковый или латунный шар с прорезями, установленный на паре подпружиненных резиновых седел. Ручка вращает шар, чтобы регулировать температуру воды и поток.

Когда этот смеситель протекает из носика, это обычно означает необходимость замены пружины и седла. Течь вокруг рукоятки указывает на работу уплотнительных колец или ослабленное регулировочное кольцо.

Как работают краны: схема сборки крана с вращающимся шаром.

Заключительные мысли

Вышеизложенное отвечает на самый основной вопрос: как работают краны?

Как вы можете догадаться, это может быть намного больше. Мы только что рассмотрели 5 наиболее распространенных типов смесителей для раковины. Но на современном рынке, где дизайн кухни стоит на первом месте, существует множество типов нестандартных или необычных смесителей, некоторые из которых имеют собственные запатентованные узлы и механизмы.

Если вы столкнулись с краном раковины, который не можете починить, вызовите проверенного сантехника, чтобы он посмотрел. Не стесняйтесь задавать вопросы и наблюдать за процессом ремонта. Возможно, в следующий раз вы сможете сделать ремонт самостоятельно.

• Как очистить аэратор крана
• Почему мой кран протекает?
• Как починить протекающий кран: полное руководство по устранению неполадок
• Как сэкономить воду в ванной
• Кухонные смесители из матового никеля: руководство для покупателя
• Как прочистить распылитель кухонной раковины
• Как сэкономить воду на кухне

Позвоните в 1-Tom-Plumber

Свяжитесь с нами здесь или позвоните по телефону 1-Tom-Plumber (1-866) -758-6237), если вам нужна помощь в ремонте или замене смесителя для раковины.

Сертифицированная команда сантехников и специалистов по канализации 1-Tom-Plumber немедленно реагирует на любую аварийную сантехнику, прочистку канализации или повреждение водой. Мы также выполняем раскопки подземных водопроводов и канализационных магистралей. Наша группа быстрого реагирования доступна каждый день и ночь в году, даже в праздничные дни.

Похожие посты

Листья в канализации (как их убрать и не допустить!)

11 июля 2022 г.

Листья в канализации, знаете ли вы, в какое время года это обычно происходит? Я дам вам подсказку. Температура падает, свитера достают из складов, а тыквенная приправа распространяется безудержно. Да, это почти то прекрасное время года снова….

Подробнее Листья в канализации (как их удалить и не допустить!)Продолжить

Советы по сантехнике

Мощные туалеты со смывом ? Вы ищете лучший туалет со смывом высокого давления для своего дома? Унитаз с мощным сливом может стать решением, если вы обнаружили, что ваши стоки часто забиваются.

Это также преимущество, если…

Подробнее Туалеты со смывом высокой мощности Продолжить

Как работает смеситель — урок

Quick Look

Уровень: 6
(5-7)

Необходимое время: 15 минут

Зависимость от урока: Нет

предметных областей:
Физические науки

Поделиться:

TE Информационный бюллетень

Краткое содержание

Учащиеся узнают об основных инженерных принципах внутренней работы простого предмета домашнего обихода – крана. Учащиеся используют основные понятия простых механизмов, силы и потока жидкости, чтобы описать путь воды через простой кран. Наконец, они переводят эти знания в размышления о том, как различные конструкции смесителей также используют те же самые концепции.

Инженерное подключение

Инженеры используют принципы механических и жидкостных систем для проектирования многих предметов повседневного обихода, таких как кран. Инженеры используют математические уравнения, чтобы вычислить связанные с ними давление, силу и поток жидкости в таких объектах. Еще одним хорошим примером совместного использования инженерных, механических и гидравлических систем является плотина и ворота плотины, удерживающие воду. Когда ворота открываются, вода начинает вытекать из соответствующего резервуара. Чтобы предотвратить катастрофу, давление воды на ворота должно быть прямо пропорционально площади воды, протекающей мимо ворот. Инженеры должны знать, как все взаимосвязано, чтобы все системы работали вместе.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

• Перечислите две инженерные концепции, использованные при проектировании крана: простые механизмы и поток жидкости.
• Опишите хотя бы одну простую машину, используемую в основном кране.
• Опишите поток воды в кране.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12,
технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) ,
проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естественные науки или математика;
внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

Общие базовые государственные стандарты — математика

• Свободно делите многозначные числа по стандартному алгоритму.
  (Оценка
  6)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом?

  Спасибо за ваш отзыв!

• Свободно складывать, вычитать, умножать и делить многозначные десятичные числа, используя стандартный алгоритм для каждой операции.
  (Оценка
  6)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом?

  Спасибо за ваш отзыв!

• Напишите, прочитайте и оцените выражения, в которых буквы обозначают числа.
  (Оценка
  6)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом?

  Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – технология

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Подписаться

Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!

PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.

Рабочие листы и вложения

Кран накладной (doc)

Смеситель накладной (pdf)

Посетите [www.teachengineering.org/lessons/view/cub_faucets_lesson01], чтобы распечатать или загрузить.

Больше учебных программ, подобных этому

Урок средней школы

Основы Fluid Power

Учащиеся узнают об основных понятиях, важных для гидроэнергетики, которая включает в себя как пневматические (газовые), так и гидравлические (жидкостные) системы.

Основы гидроэнергетики

Высший элементарный урок

Скольжение вправо с помощью наклонной плоскости

Студенты изучают строительство пирамиды, изучая простой механизм, называемый наклонной плоскостью. Они также узнают о другом простом механизме, винте, и о том, как он используется в качестве подъемного или крепежного устройства.

Скользите вправо, используя наклонную плоскость

Урок средней школы

Занятия математикой: анализ сил в ферменном мосту

Изучите основы анализа усилий, которые инженеры выполняют в соединениях ферм для расчета прочности ферменного моста, известного как «метод соединений». Найдите растяжения и сжатия для решения систем линейных уравнений, где размер зависит от количества элементов и узлов в ферме…

Занимаемся математикой: анализ сил в ферменном мосту

Предварительные знания

Учащиеся должны иметь базовые знания о простых механизмах и понимать понятие давления.

Введение/Мотивация

В наших домах столько классной техники. Сегодня мы узнаем об обычном объекте, с которым все часто соприкасаются. Мы собираемся узнать о кранах.

Подумайте обо всех видах кранов, которые вы видели. Есть смесители, для включения которых нужно завинтить ручку; есть краны, для включения которых нужно потянуть за рычаг; есть смесители, для включения которых нужно нажать кнопку, а есть смесители, к которым даже не нужно прикасаться, чтобы их включить. В какой-то момент инженеру пришлось спроектировать все эти смесители.

В каждом смесителе используется несколько важных технических решений. Первый — это простые машины. В большинстве смесителей используется обычный простой механизм, такой как винт или рычаг, для создания усилия, необходимого для остановки непрерывного потока воды. Еще одна инженерная концепция, которую использует кран, — это поток жидкости. Смесители должны сдерживать поток воды при выключении и регулировать поток воды при включении. В нашем сегодняшнем уроке мы сосредоточимся на обычном кране с одной ручкой, похожем на наружный кран, к которому можно присоединить садовый шланг.

Мы начнем с воды и пройдем путь от труб в вашем доме через кран к вашей раковине. Вода в трубах вашего дома находится под давлением выше, чем давление окружающего вас воздуха. Эта разница давлений является причиной того, что вода поднимается из труб на уровне земли, поступающих в ваш дом, и выходит через кран. Если бы по какой-то причине давление воздуха вокруг вас поднялось до давления воды в трубе, вода больше не вытекала бы из трубы. Итак, за счет давления в трубе вода готова к движению. Все, что должен делать кран, — это удерживать воду, пока мы не захотим ее использовать.

Если бы вы были молекулой воды, протекающей через этот кран, первое, с чем вы соприкоснулись бы, — это маленькое круглое отверстие: около четверти дюйма в диаметре. С другой стороны этого отверстия будет небольшая резиновая пробка. Если бы кран был закрыт, эта пробка была бы прижата к отверстию с другой стороны. Это то, что удерживает воду. Резиновая пробка удерживается на месте с помощью простого механизма — винта. Кто знает, к какой простой машине относится винт? Клин. Винт представляет собой клин, обернутый вокруг цилиндра.

Теперь добавим поток жидкости. Когда кран открывается, винт отодвигает резиновую пробку от отверстия, создавая небольшую щель, через которую можете пройти вы — молекула воды — и несколько тысяч ваших друзей. Давление внутри трубы падает, когда вы проходите через отверстие. Помните, что без этого перепада давления вы не смогли бы пройти через отверстие. Когда кран закрыт, винт работает в другую сторону и закрывает отверстие, останавливая поток воды — тем самым запрещая вам проходить через отверстие.

Примерно так вода попадает из труб в земле, через кран в вашем доме и в раковину. Помните, что инженеры проектируют простые смесители с учетом двух важных инженерных концепций — простых механизмов и потока жидкости (воды). После урока проведите связанное с ним упражнение Слишком большое давление! Моделирование отношений сила-давление-площадь, чтобы помочь проиллюстрировать отношения между силой, давлением и площадью, путем создания простой системы, которая удерживает воду из труб различного диаметра.

Предыстория урока и концепции для учителей

Роль давления

Вода в трубах в нашем доме проходит под давлением выше, чем давление окружающего нас воздуха. Эта разница давлений является причиной того, что вода поднимается по трубам на уровне земли в ваш дом и в конечном итоге выливается из крана. Обычно это давление создается за счет градиента гидростатического давления. Лучший способ думать о гидростатическом давлении — это думать о плавательных бассейнах. Когда ныряешь глубоко под воду в бассейне, обычно болят уши — это из-за повышения давления. Чем глубже вы идете, тем больше давление и тем сильнее болят уши. Это верно до тех пор, пока вода не сильно движется, и здесь в игру вступает «статическая» часть. На самом деле взаимосвязь между давлением и глубиной точно моделируется следующим уравнением:

P = ρgh

, где P — давление, ρ — плотность жидкости (воды), g — сила тяжести, а h — высота воды над рассматриваемой точкой.

Образец расчета: вода имеет плотность 999 кг на кубический метр; гравитация на Земле составляет около 9,81 метра в секунду в квадрате. Если цилиндр с водой наполнить высотой пять метров, давление можно рассчитать по формуле:

999 кг/м ³ × 9,81 м/с ² × 5 м = 49,0 кПа.

Значит давление 49килопаскалей, что равно 1000 ньютонов на квадратный метр. Поэтому важно знать, что давление можно измерять в килопаскалях или ньютонах.

Можно найти давление жидкости в любой заданной точке, зная только плотность жидкости, гравитацию и высоту до поверхности воды. Итак, поскольку плотность воды и гравитация всегда равны, давление на самом деле зависит только от высоты. Таким образом, как показано на рисунке 1, точки А и В находятся на одной высоте h, поэтому давление в обеих точках вначале одинаково.

Рисунок 1. Градиент гидростатического давления.

Copyright

Copyright © Крис Шеридан и Джанет Йоуэлл, Колорадский университет в Боулдере, 2006.

Однако давление падает, когда вода проходит через узкое отверстие (в сосуде справа на рис. 1). Без этого перепада давления вода не прошла бы через отверстие. А поскольку отверстие довольно маленькое, оно оказывает сопротивление потоку. Тогда скорость, с которой вода проходит через кран, равна разности давлений, деленной на сопротивление отверстия, или:

PInside — POutside = (Скорость потока)*(Сопротивление)

Из приведенного выше уравнения видно, что если давление снаружи равно давлению внутри, то левая часть уравнения должна равняться нулю. Таким образом, либо скорость потока, либо сопротивление должны быть равны нулю. Мы можем сделать вывод, что скорость потока должна быть равна нулю, так как все трубы имеют хоть какое-то небольшое сопротивление. Кроме того, если перепад давления становится очень большим, а сопротивление относительно небольшим, скорость потока становится довольно большой. Наконец, если разница давлений останется прежней, а сопротивление уменьшится, скорость потока увеличится. Именно такое падение сопротивления происходит, когда кран открывается, а резиновая пробка отодвигается от отверстия.

Сколько силы?

Итак, сколько сил нужно, чтобы удержать всю эту воду? К счастью, это достаточно легко рассчитать: необходимая сила равна давлению воды, умноженному на площадь отверстия. Это выражается общим уравнением:

Ф=П*А

Где F — сила воды, действующая на пробку, P — давление воды, а A — площадь отверстия. Поскольку пробка не движется, сила воздействия воды на пробку должна быть равна силе воздействия пробки на воду.

Рисунок 2. Внутреннее устройство крана.

Copyright

Copyright © Крис Шеридан, Колорадский университет в Боулдере, 2006.

Пример расчета : Предположим, что давление воды в трубе (показанной на рис. 2) составляет около 30 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм; это станет важным позже). Во-вторых, площадь отверстия составляет 0,049 квадратных дюймов (получается путем возведения радиуса отверстия в квадрат и умножения на число Пи). Таким образом, сила воздействия воды на резиновую пробку равна 30 фунтов на квадратный дюйм, умноженным на 0,049.2) = 1,47 фунта

Мы знаем, что ответ должен быть какой-то единицей силы. Фунты на квадратный дюйм, умноженные на квадратные дюймы, действительно равны фунтам, поэтому единицы работают.

Как кран машина?

Теперь перейдем к механической системе в общем кране. Резиновая пробка устанавливается на место с помощью винта (см. рис. 2). Этот винт служит для уменьшения силы, необходимой для удержания воды. Винт преобразует крутящий момент (крутящую силу) в линейную силу. Это также обеспечивает механическое преимущество, которое преобразует небольшую входную силу в потенциально большую выходную силу. Чтобы проиллюстрировать концепцию механического преимущества, мы можем рассмотреть пример простого клина, поднимающего коробку на рис. 3.

Рисунок 3. Пример того, как клин поднимает коробку или блок.

Copyright

Copyright © Крис Шеридан, Колорадский университет в Боулдере, 2006.

Пример расчета : Предположим, что ящик на рис. 3 весит 100 фунтов и что нам требуется сила 50 фунтов, чтобы поднять ящик. Если мы используем клин, такой как на рис. 3, мы можем использовать меньшее усилие, чтобы поднять коробку. Это означало бы, что около 50 фунтов будут опираться на клин, а остальные 50 фунтов — на пол в противоположном углу коробки. Это приближение прекрасно работает, пока коробка не сильно наклонена. Следовательно, если наш клин имеет длину пять дюймов и высоту один дюйм, мы можем приблизить величину необходимой силы.

Первым шагом является вычисление наклона гипотенузы треугольника, образующего клин. Уклон рассчитывается делением высоты на длину.

Высота ÷ Длина = Наклон

1 дюйм ÷ 5 дюймов = 1/5

Итак, наклон клина составляет одну пятую. Это безразмерная величина, потому что дюймы, разделенные на дюймы, не имеют единиц измерения. Затем необходимую силу можно рассчитать, используя следующее уравнение.

Сила для подъема ящика × Наклон = Сила для толкания клина

50 фунтов × 1/5 = 10 фунтов

Опять же, та же самая операция, выполняемая с числами, также выполняется с единицами измерения (фунтами), умноженными на безразмерное количество, которое снова равно фунтам. Уравнение дает необходимую приложенную силу в десять фунтов. Таким образом, чтобы поднять коробку, потребуется всего десять фунтов, приложенных к клину. В этой оценке не учитывается трение между клином и ящиком, а также между клином и полом.

Однако за это снижение силы приходится платить. Чтобы угол коробки поднялся на один дюйм, клин должен скользить по горизонтали на пять дюймов. Точнее, расстояние, на которое вам нужно толкнуть клин, равно расстоянию, на которое вы хотите поднять коробку, деленному на наклон клина:

1 дюйм ÷ 1/5 = 5 дюймов

В приведенном выше случае работа — это сила, необходимая для подъема ящика, умноженная на расстояние, на которое эта сила действует. Важной концепцией здесь является то, что независимо от того, как поднимается коробка, потребуется одинаковое количество работы, чтобы поднять коробку на один дюйм. В приведенном выше примере мы толкнули с силой в десять фунтов на расстояние в пять дюймов. Необходимая работа тогда равна 50 дюйм-фунтам. Если бы мы решили не использовать клин, нам пришлось бы применять пятьдесят фунтов вместо десяти. Однако нам нужно было бы применить эту силу только на один дюйм.

Связанные виды деятельности

• Слишком большое давление! Моделирование взаимосвязи сила-давление-площадь. Учащиеся экспериментируют с взаимосвязью между силой, давлением и площадью, создавая простую систему, удерживающую воду из труб разного диаметра.

Закрытие урока

Сегодня мы говорили о том, как работает кран. Мы узнали, что инженеры проектируют разные типы кранов. Существует множество инженерных концепций, которые используются при проектировании смесителя. Кто может назвать один? Первый — это простые машины. В кране, о котором мы говорили сегодня, использовалась простая машина, винт, чтобы вода не текла постоянно. Еще одна инженерная концепция, на которой основан кран, — это поток жидкости. Инженеры должны думать о том, как течет вода, чтобы регулировать включение и выключение воды.

Как вода течет через наш кран? Что ж, первое, с чем соприкасается вода, это маленькое круглое отверстие. С другой стороны этого отверстия находится небольшая резиновая заглушка. При закрытом кране пробка прижимается к отверстию с другой стороны. Это то, что удерживает воду. Резиновая пробка удерживается на месте винтом. Когда мы поворачиваем винт, он освобождает резиновую пробку, и вода течет. Можете ли вы придумать другие способы остановить быстрое или медленное течение воды по трубе? Именно над этим работают инженеры, разрабатывая новые смесители.

Словарь/Определения

Сила: Что-то, что действует извне, чтобы толкать или тянуть и возражать.

Давление: количество силы, распределенной по площади; измеряется как сила на единицу площади, например, в фунтах на квадратный дюйм.

psi: фунты на квадратный дюйм; единица давления, обычно используемая в системе США.

Сопротивление: Противодействие тела или предмета чему-либо, проходящему через него, например, трубе (предмету) с проходящей через нее водой.

Простая машина: категория устройств, включающая клин, рычаг и винт, которые способны обеспечивать механическое преимущество и передавать усилие.

Оценка

Оценка перед уроком

Мозговой штурм : В самом начале урока дайте парам или группам учащихся несколько минут, чтобы они придумали решение простой задачи. Напомните учащимся, что в мозговом штурме никакая идея или предложение не является «глупой». Все идеи должны быть выслушаны с уважением. Поощряйте дикие идеи и препятствуйте критике идей. Спросите у студентов:

• Как они могли поднять 100-фунтовый ящик на несколько дюймов над землей? Придумывают ли учащиеся способы использования простых механизмов, таких как клин или винт? Если да, укажите, какие из идей учащихся используют понятия и принципы простых машин.

Оценка после внедрения

Групповое обсуждение : Отобразите изображение внутренней работы крана (или используйте прикрепленный рисунок 2). Укажите на винтовой механизм крана и спросите учащихся, что это за механизм. (Ответ: простая машина) Укажите на резиновую пробку и спросите учащихся, какую функцию выполняет эта деталь. (Ответ: Она сдерживает поток воды.) Спросите учащихся, что произойдет, если резиновую пробку переместить на разную высоту. (Ответ: Течение воды быстрее или медленнее.) Спросите учащихся, что нужно сделать, чтобы переместить пробку в разные места. (Ответ: Вы должны повернуть винт.)

Оценка итогов урока

Инженер лучше !: Инженеры использовали винт для управления водой в простом кране. Предложите учащимся подумать о других простых механизмах, которые можно использовать для сдерживания потока жидкости для новой конструкции крана. Попросите их нарисовать свой новый дизайн крана. Они должны маркировать простые машины, которые они использовали, а также другие детали, чтобы объяснить их конструкцию.

Расширение урока

Затем урок можно масштабировать в объяснении в зависимости от того, что учащиеся уже знают о простых машинах. Если учащиеся знают, что такое простая машина, то учитель может более подробно рассказать о математике, используемой для расчета уменьшения силы и выполненной работы. Или, может быть, просто урок о том, что такое простые машины, что они могут и чего не могут.

Спросите учащихся: «Что происходит, когда вы ныряете глубоко под воду?» Математический ответ таков: давление возрастает линейно по уравнению: P = ρgh, где ρ равно плотности жидкости, g — сила тяжести, h — высота воды над человеком. Конечно, вы не получите такой точной реакции, но большинству девочек и мальчиков знакомо то, как увеличивается давление по мере того, как пловец погружается глубже. Это приводит к вопросу: «Что такое давление воды?» Наконец, «сколько вам нужно надавить, чтобы сдержать давление воды?»

Math Extension 1 : (старшеклассники) Используя уравнение для давления в толще воды, попросите учащихся рассчитать давление в самой глубокой точке океана, Марианской впадине. Во-первых, найдите глубину траншеи и используйте уравнение градиента гидростатического давления для расчета давления. Найдите ответ на http://www.marianatrench.com/

.

Расширение по математике 2 : (старшеклассники) Если учащимся требуется дополнительная математическая задача, они могут рассчитать необходимую силу и перемещение, необходимые для подъема 2-фунтовой книги, по одному дюйму для разных клиньев. Затем можно рассчитать работу для каждого клина. (Ответ: Работа должна быть такой же.)

Рекомендации

Агентство по охране окружающей среды США, Подземные воды и питьевая вода, Академия питьевой воды, Спутниковое обучение, 21 февраля 2006 г.

Авторские права

© 2006 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Крис Шеридан, Тод Салливан, Джеки Салливан, Малинда Шефер Зарске, Джанет Йоуэлл

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж Колорадского университета в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы цифровой библиотеки было разработано в рамках гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда, грант GK-12 №.