История создания.
В этом разделе будет показана история создания автоматического кошачьего туалета "ДФК-лаб".
Туалет Kopfgescheit Kg7010. Первая попытка российско-австрийской компании создать туалет без наполнителя (печальный опыт).
Из туалета Kopfgescheit выброшена вся автоматика, корпус склеен и стал неразъемным, к соплу вода подведена напрямую от шарового крана. Приемник, навязчивым китайским голоском, предупреждает, что датчик заметил движение в районе туалета и скоро нужно идти смывать, открыв кран.
Появились первые элементы дистанционного управления: шаровый кран; блок управления шаровым коаном с wi-fi связью; wi-fi камера; pir - датчик движения.
Теперь управление туалетом перешло на уровень интернета, можно было поехать на дачу, оставив кошек в квартире и не только видеть состояние туалета, но и запустить смыв наблюдая за его результатом. Pir датчик движения включал свет, при посещении туалета питомцем. Корпус туалета скрылся под подиумом, кошкам стало удобно и они полюбили свой туалет. Но это был не автоматический, а дистанционно управляемый туалет. А недостатки принципа работы (смыв струёй), делали туалет недостаточно результативным. Это компенсировалось тем, что наблюдая смыв через камеру и управляя дистанционно шаровым краном, можно было сгладить недостатки смыва, подовая воду так долго. как нужно.
Демонстрация недостатка смыва струёй. На видео можно наблюдать, как очень интенсивная струя воды не может сдвинуть с места свободно лежащие экскременты. Это обусловлено эффектом гидродинамики, описываемым уравнением Бернулли. В месте омывания препятствия вода ускоряется, вызывая притяжение его к поверхности.
Перечислю еще несколько недостатков дистанционного управления через интернет:
- После запуска смыва - интернет пропал. В этом случае - вода хлещет, счетчик крутит, туалет блокирован для использования, есть опасность затопления соседей при засорении канализации;
- Интернет пропал и туалет не очищается, кошки начнут ходить рядом, как на фото ниже.
Так как смыв струёй недостаточно эффективен, особенно при низком давлении в системе водопровода, плохо промывается канализационная труба, вызывая постепенный засор и перепив через чашу (все это хорошо продемонстрировало краткое использование туалета Kopfgeschei). Начались поиски нового принципа.
Был изготовлен прототип автоматического туалета, на котором проводились бесчисленные эксперименты, искались параметры сопла, углы, направления, напоры и т.д. Все это показало, что познать гидродинамику - "...это вам не ЕШАКА купить!" (грамматика от первоисточника). Результат всегда был противоположным от теоретических выкладок и ожиданий.
И вот пришла ИДЕЯ подавать струю в наполненный лоток! Прощай Бернулли, здравствуй Архимед!
Прототип, в котором впервые был опробован принцип заполнения чаши водой.
Три этапа эволюции: лотки; туалет Kopfgescheit Kg7010; прототип DFK.
Работа прототипа проверялась сначала на имитаторах, потом в дело пошли сюрпризы из лотков питомцев. Принцип показал свою перспективность и требовал перевоплощения в реальную модель!
Прототип был явно маловат для взрослых кошек и тогда изготовили второй образец, размером побольше. На нем отрабатывалась электронная часть туалета, в обязанность которой входило: поймать сигнал; выдержать паузу, включить воду; выдержать паузу, выключить воду.
Автоматика первых экземпляров само-смываемых лотков реализовывалась на основе обратного клапана с магнитной заслонкой. Открытие заслонки провоцировал растущий столб воды. Преодолевая притяжение магнита, вода распахивала затвор обратного клапана и сбрасывая содержимое в канализацию. На фото, обратный клапан белого цвета. Под клапаном регулируемые магниты.
Дальнейшее развитие магнитного обратного клапана пошло в направлении попыток управлять им. А значит и процессами происходящими в лотке туалета.
На видео показан момент управляемого открытия заслонки. Однако, заслонку можно было только открыть, а закрытие происходило после сброса воды.
Однако, управлять сбросом - это пол дела. Необходимо выполнить сброс именно в тот момент, когда кошачьи экскременты находились вблизи сбросной воронки. Первое, что приходит в голову - это механически улавливать их специальными сепараторами. Струя воды, заполняющая лоток, вызывала круговое движение воды, перемещающей экскременты по периферии потока. Задача сепаратора заключалась в захвате и удержании экскрементов в районе сливной воронки, в ожидании сброса воды.
Тот же вариант, с мягкими наконечниками, для безопасности питомцев.
Конструкции сепараторов менялись, в стремлении сделать их более технологичными.
Несмотря на то, что сепараторы выполняли свою функцию, но время их эффективной работы ограничивалось временем наполнения чаши туалета, и интенсивностью водной струи подающейся в чашу. На данном этапе это было компромиссное решение, с эффективностью порядка 50%. Необходимо было увеличить время улавливания экскрементов. Энергии внешней струи явно было недостаточно и в туалете появился собственный источник энергии - электронасос (помпа) мощностью 19 ватт.
Первая проверка помпы. Блок питания не подходит данной помпе и струя прерывается.
Как помогала помпа? Помпа забирала воду в гидрозатворе туалета и направляла её назад в подающее сопло чаши. Создавался циркуляционный контур, когда вода засасывалась внутрь гидрозатвора и из сопла попадало в чашу туалета. В момент работы циркуляционной помпы забор воды из внешнего водопровода прекращался. Однако движение воды в лотке продолжалось и экскременты с большей эффективностью улавливались сепаратором. Одновременно они засасывались в воронку и оставались в гидрозатворе до сброса воды в канализацию. Эффективность смыва повысилась и помпа стала одним из знаковых этапов совершенствования туалета. Дя того, чтобы экскременты не попадали в заборный патрубок циркуляционной помпы, она отделялась от объема гидрозатвора циркуляционным фильтром. Данное решение применяется и в современных моделях туалета. Эта схема стала "классической".
Появление помпы, создало предпосылки для отказа от сепаратора.
Следующем этапом развития туалета стало