Юный техник, 2002 № 11

ПОЛИГОН Не теряйте ни капли воды!

Когда-то в древности люди мылись редко. Мыслитель Древней Греции Платон мечтал о том, что наступит время, и каждый юноша станет посещать баню не реже раза в месяц. А сегодня 150 литров воды на человека в сутки — норма. И чистой пресной воды начинает не хватать. Еще десятилетие, другое — и она станет сопоставима по цене с нефтью. Что же делать, возвращаться в античные времена? В научно-фантастическом романе Станислава Лема «Возвращение со звезд» люди будущего руки не моют, а очищают при помощи некоего энергетического воздействия: грязь отлетает с сухим треском. Что за энергия снимает грязь без вреда для кожи, автор — указывает. И это хорошо. Ведь чистота без соприкосновения с водой понравится не многим.

Между тем расход воды часто бывает завышен лишь в силу нашего неумения ее экономить. Вот простой пример. В дачных условиях мы умываемся и моем посуду при помощи умывальника с клапаном. С ним достаточно двух ведер воды в день на целую семью.

Расход воды при замене водопроводного крана клапаном мог бы уменьшится в 10 раз. Все дело в том, что при обычном мытье рук под краном большая часть воды течет мимо, а при нажатии на стержень клапана дачного умывальника точно попадает на руки. Пользоваться краном с клапаном очень неудобно. Но можно усовершенствовать его так, что он не уступит в удобстве обычному крану. Сделать это можно множеством способов, но для начала познакомимся со свойствами клапана дачного умывальника. Как ни странно, это настоящее саморегулирующееся устройство.

Клапан и его седло имеют одинаковую коническую форму. Их трение друг о друга приводит к полезному износу, детали прирабатываются друг к другу, зазор, вызванный неточностью изготовления, постоянно уменьшается. Поэтому деталь эта служит не менее двадцати лет, и при мало-мальски точном исполнении через клапан не просачивается ни капли. Плохо лишь то, что клапан тотчас же закрывается, как только мы перестаем его удерживать. Вот если бы замедлить закрывание… Но как?

Скорость опускания можно уменьшить, повысив трение деталей. Но тогда клапан перестанет надежно закрывать при слабом напоре воды. Выход из положения — демпфер. Это устройство, в котором сила трения приблизительно пропорциональна скорости. Главное, что при скорости клапана, близкой к нулю, сопротивление его движению тоже почти равно нулю. Поэтому клапан, снабженный демпфером, будет так же хорошо закрываться при слабом давлении воды, как и обычный.

На рисунке изображена схема такого устройства. В основе его легкий поршень, движущийся с небольшим зазором в наполненном водой цилиндре.

Есть способы экономии воды подороже. На Западе в 60-е годы в богатых домах появились умывальники, из кранов которых, стоило лишь поднести руку, начинала течь вода.

Чудо совершалось при помощи электроники. Рука человека пересекала луч фотоэлемента, начинал работать миниатюрный электродвигатель с замедляющей передачей (рулевая машинка от управляемого снаряда). Он вращал кран.

Насадка — клапан Ю. Ивченко для обычного водопроводного крана. Делается из насадки от фильтра для воды.

В качестве клапана годится даже гвоздь диаметром 6 мм со шляпкой, обработанной напильником. Несмотря на простоту, насадка дает многократную экономию воды.

Клапан для садового умывальника, оснащенный демпфером, благодаря которому он медленно закрывается:

_{1 — цилиндр; 2 — поршень демпфера; 3 — клапан.}

Сообщалось, что расход боды на мытье рук с такими кранами уменьшался в 30 раз! Однако такое устройство для повсеместного применения было слишком дорого. Несколько ранее чудо-умывальник с электронным управлением демонстрировался на одной из выставок детского технического творчества при московском Политехническом музее. Умывальник имел бачок с водой и клапан, поднимавшийся при помощи электромагнита. Для этого требовался ток в сотые доли ампера.

Устройство управлялось емкостным реле от приближения рук и отличалось исключительной простотой. В те годы, правда, электроника выполнялась на лампах, требовавших питания от сети. Там, где была нужда в умывальнике, не было электричества, а об экономии воды в городских домах даже не помышляли. Чудо-умывальник так и остался учебным наглядным пособием. А жаль. Помимо экономии воды, автоматические умывальники решают еще одну проблему. Кран мы открываем грязными руками, а закрываем чистыми, после чего они, строго говоря, становятся грязными. Так передается инфекция. Замена крана на клапан-автомат решит две серьезные проблемы: многократно сэкономит воду и прервет цепочку передачи болезней. Нет нужды пояснять, что это нехитрое устройство ждет большое будущее.

Водопроводный кран на основе клапана, открываемого поворотом винта. Клапан не вращается и потому не изнашивается:

_{1 — рукоятка; 2 — гайка; 3 — нажимной винт; 4 — седло клапана; 5 — клапан.}

Все детали крана делаются на токарном станке. Для устойчивости к коррозии их материал должен быть близок по составу к материалу трубы. Седло клапана запрессовано в трубу ударами молотка. Наружную поверхность крана желательно никелировать.