Запорное устройство системы водоснабжения
Изобретение относится к системам заправки водой различных емкостей, в частности бака пассажирского вагона. Запорное устройство состоит из соединяемого с водоналивной трубой корпуса (1), соединяемого с поплавком (17) клапана (5) и приспособления для сигнализации о достижении необходимого уровня воды. В корпусе выполнены отверстия (13), сообщенные с его полостью, и расположен клапан (5) с возможностью перемещения между опорным и упорным седлами. Для исключения воздействия потока воды на поплавок (17) и его соединительные элементы поплавок (17) связан с верхней частью штока клапана. Шток выполнен с возможностью прохождения через него воды к приспособлению для сигнализации после контакта клапана с упорным седлом. Изобретение упрощает конструкцию, повышает стабильность работы запорного устройства. 12 з.п. ф-лы, 11 ил.
Изобретение относится преимущественно к области железнодорожного транспорта и предназначено для отключения подачи воды в систему водоснабжения пассажирского вагона после заполнения ее водой, а также может найти применение в любой области народного хозяйства, где требуется контроль за расходом воды в системах водоснабжения, а также для установки в системах подачи текущей среды, например для заправки жидким топливом самолетов.
Известно запорное устройство системы водоснабжения пассажирского вагона (см. патент РФ №2117595 от 20.08.1998 г.), содержащее соединяемый с водоналивной трубой корпус, соединенный с поплавком клапан, приспособление для сигнализации окончания заполнения бака водой.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и нестабильность работы из-за наличия турбулентности.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение заключается в упрощении конструкции, в повышении стабильности работы запорного устройства при различных давлениях в заправочных магистралях.
Указанный результат достигается тем, что в запорном устройстве, содержащем соединяемый с водоналивной трубой корпус, соединенный с поплавком клапан, приспособление для сигнализации окончания заполнения бака водой, в корпусе выполнены отверстия, сообщающиеся с его полостью, клапан расположен в корпусе с возможностью перемещения между опорным и упорным седлами, а его шток своей верхней частью связан с поплавком и выполнен с возможностью поступления через него воды к выполненному в корпусе каналу сигнального приспособления.
В одном из вариантов устройства оно снабжено закрепленным на корпусе отражателем, охватывающим его в зоне расположения отверстий, поплавок своим основанием непосредственно соединен со штоком клапана, а его внутренняя боковая поверхность сопряжена с наружной поверхностью отражателя или расположена на расстоянии от нее, при этом канал сигнального приспособления сообщен с изогнутым штуцером, расположенным между корпусом и отражателем или поплавком и отражателем.
Возможна модификация первого варианта, в которой устройство снабжено закрепленным на корпусе отражателем, охватывающим его в зоне расположения отверстий, поплавок выполнен с гильзой, скользящей по отражателю, и соединен со штоком клапана непосредственно своим основанием или через промежуточный элемент, при этом канал сигнального приспособления сообщен с изогнутым штуцером, расположенным между корпусом и отражателем.
Во втором варианте устройства отверстия в корпусе расположены со стороны днища наполняемой емкости, поплавок своим основанием непосредственно соединен со штоком клапана, а его внутренняя боковая поверхность сопряжена с наружной поверхностью корпуса или расположена на расстоянии от нее, при этом канал сигнального приспособления сообщен со штуцером, пропущенным через одно из отверстий корпуса.
В модификации второго варианта устройства отверстия в корпусе расположены со стороны днища наполняемой емкости, поплавок выполнен с гильзой, скользящей по корпусу и соединен со штоком клапана непосредственно своим основанием или через промежуточный элемент, при этом канал сигнального приспособления сообщен со штуцером, пропущенным через одно из отверстий корпуса.
В третьем варианте устройства поплавок расположен под отверстиями корпуса, соединен со штоком клапана скобой и выполнен с гильзой, скользящей по корпусу.
В устройстве по любому из вариантов шток клапана может быть выполнен полым для сообщения полости корпуса, сообщенной с каналом приспособления для сигнализации, и полости корпуса, ограниченной нижней поверхностью клапана.
В полости корпуса, сообщенной с каналом, может быть размещен поршень, закрепленный на заглушенном конце штока, выполненного с отверстием для сообщения полости штока со штоковой частью полости корпуса, сообщенной с каналом.
В устройстве по любому из вариантов шток клапана может состоять из телескопически соединенных трубчатой направляющей, открытой в нижней части, и тяги, соединенной с поплавком непосредственно или через промежуточный элемент, причем направляющая и тяга сопряжены между собой с возможностью уплотнения кольцевого зазора между ними для исключения вытекания из него воды в полость корпуса, сообщенную с каналом указанного приспособления, при максимальном выдвижении тяги из направляющей и промежуточном положении клапана, при этом тяга пропущена через верхнее отверстие корпуса с возможностью его уплотнения при достижении необходимого уровня воды и поступления воды в полость, сообщенную с каналом приспособления для сигнализации, через указанный кольцевой зазор.
Тяга может быть выполнена составной, при этом одна часть сопряжена с направляющей, а другая часть пропущена через верхнее отверстие корпуса и соединена промежуточным элементом, выполненном, например, в виде скобы.
Корпус целесообразно выполнять в виде одной детали, через переходник сопрягаемой с водоналивной трубой, при этом опорное седло клапана может быть зафиксировано между корпусом и переходником.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показан первый вариант запорного устройства; на фиг.2 - модификация первого варианта устройства; на фиг.3 - другая модификация первого варианта устройства; на фиг.4 - четвертая модификация первого варианта устройства; на фиг.5 - второй вариант запорного устройства; на фиг.6 - модификация второго варианта устройства; на фиг.7 - другая модификация второго варианта устройства; на фиг.8 - показан третий вариант запорного устройства в начале заполнения бака водой; на фиг.9 - то же, при некотором начальном уровне воды в емкости; на фиг.10 - то же, при одном из промежуточных положений клапана; на фиг.11 - то же, при окончании поступления воды в емкость.
Представленными чертежами количество возможных модификаций запорного устройства не ограничивается, т.к. любой из описанных клапанов может быть использован в любом из вариантов запорного устройства.
Для повышения стабильности работы клапана в полости корпуса, сообщенной с приспособлением для сигнализации, размещается поршень, закрепленный на заглушенном конце полого штока, выполненного с отверстием для сообщения полости штока со штоковой частью полости корпуса.
Клапан может быть выполнен с опорным выступом (несколькими выступами).
Опорное седло может иметь направляющий цилиндрический выступ для клапана.
Запорное устройство состоит из полого разъемного или цельного корпуса 1 с упорным седлом 2. Внутри полого корпуса 1 расположено опорное седло 3 с каналами 4 для пропуска воды. На опорном седле 3 размещен клапан 5 с полым штоком 6, имеющим заглушенный конец с поршнем 7 или со штоком, состоящим из телескопически соединенных трубчатой направляющей 8 и тяги, выполненной из частей 9 и 10. Ниже поршня 7 в полом штоке 6 предусмотрено отверстие 11, соединяющее между собой полость штока 6 с полостью 12. В корпусе 1 предусмотрены отверстия 13 для слива воды в бак. В верхней части корпуса 1 в зоне полости 12 установлен штуцер 14 с гибким шлангом для сигнализации окончания заполнения бака водой. Устройство монтируется на водоналивную трубу 15 бака.
В запорном устройстве по первому варианту используется отражатель 16, закрепленный на торцевой или боковой поверхности корпуса с образованием между ним и корпусом пространства для подачи воды в бак.
Особенностью второго варианта запорного устройства является выполнение отверстий 13 на внутреннем кольцевом выступе корпуса 1 со стороны днища бака.
Поплавок 17 в первом и втором вариантах может иметь самое разнообразное конструктивное выполнение. Его конкретная конструкция и выбор материала для его изготовления определяется типом конкретной системы водоснабжения и ее особенностями.
Поплавок может быть непосредственно закреплен на верхнем конце штока 6 или части 10 штока при другом варианте выполнения клапана. Внутренняя поверхность поплавка может быть расположена с зазором относительно корпуса 1 или отражателя 16 для образования между ними воздушного пространства или сопрягаться с ними. Во втором случае корпус и отражатель выступают в качестве направляющей для поплавка.
Возможен третий вариант выполнения поплавка с гильзой 18, скользящей по корпусу 1 или отражателю 16 и ограничивающей в поплавке воздушную полость. При использовании третьего варианта выполнения поплавка для соединения его и штока используется промежуточный элемент 19, например скоба или траверса.
Работает запорное устройство при первом варианте выполнения клапана следующим образом.
При подаче воды в водоналивную трубу 15 бака, вода через каналы 4 опорного седла 3, через отверстия 13 поступает в бак. При достижении уровня воды поплавка 17 и дальнейшем его росте поплавок 17 вместе со штоком 6 и клапаном 5 несколько поднимается вверх относительно опорного седла 3. После нарушения контакта между нижней частью клапана 5 и поверхностью опорного седла 3 вода под давлением поступит через полость штока 6 и отверстие 11 под поршень 7 в штоковую часть полости 12. Поршень 7 со штоком 6 и клапаном 5 поднимутся вверх до контакта последнего с седлом 2. Подача воды в бак прекратится. Вода из полости 12, при нахождении поршня 7 в верхнем положении поступит через штуцер 14 и гибкий шланг в переливную трубу 20, сигнализируя об окончании заполнения бака водой.
При втором варианте выполнения клапана запорное устройство работает следующим образом.
При достижении определенного уровня заправки (фиг.8) поплавок 17 через скобу 19 и часть 10 тяги поднимает часть 9 тяги на 2,5 мм (фиг.9), перекрывая связь с атмосферой за счет уплотнения кольцевого зазора между направляющей 8 и частью 9 тяги (уплотнителем служит стандартное резиновое кольцо 21) - этим снимается влияние давления магистрали, а соответственно, давления в полости корпуса на усилие прижима клапана 5 к вставке седла 3. Этим достигается стабильность уровня заправки. Вода, продолжая поступать в бак через поплавок, скобу, тягу, поднимает клапан и через 2,5 - 3 мм клапан, перерезая поток жидкости, совместно с частью 10 тяги поднимается вверх (фиг.10), перекрывает канал 22 сигнального приспособления, затем резиновое кольцо 23 части 10 тяги достигает через 6 мм крышки 24 или отражателя 16 (фиг.2), уплотняя отверстие 25 корпуса. При этом клапан не достигает упорного седла 2. Под действием давления магистрали клапан перекрывает подачу воды, достигая седла 2 корпуса (фиг.11), одновременно обеспечивая поступление воды через кольцевой зазор между направляющей 8 частью 9 тяги в полость 12, сообщенную с каналом 22, в который устремляется вода через кольцевой зазор между корпусом и направляющей. Вода в части 26 полости 12 играет роль гидродемпфера, снижая гидравлический удар (чем больше давление в магистрали, тем сильнее снижается гидроудар). После перекрытия вентиля магистрали все элементы клапана возвращаются под действием собственного веса в исходное состояние.
Предлагаемые варианты запорного устройства имеют неоспоримое преимущество по сравнению с ближайшим аналогом, т.к. в нем отсутствуют элементы, находящиеся в потоке воды и влияющие на его работу и уровень заправки. Первые два варианта запорного устройства не требуют какого-либо позиционирования его частей, т.к. влияние потока воды исключено самой конструкцией. В третьем варианте выполнения запорного устройства исключения потока воды достигается взаимным положением скобы 19 и отверстий 13.
Для обеспечения необходимой стабильности срабатывания клапана в первом варианте выполнения может быть использована пружина 27, размещаемая в полости 12 под поршнем 7 и имеющая малую жесткость.
1. Запорное устройство системы водоснабжения, содержащее соединяемый с водоналивной трубой корпус, соединенный с поплавком клапан и приспособление для сигнализации о достижении необходимого уровня воды, отличающееся тем, что в корпусе выполнены отверстия, сообщающиеся с его полостью, клапан расположен в корпусе с возможностью перемещения между опорным и упорным седлами, а его шток своей верхней частью связан с поплавком и выполнен с возможностью поступления через него воды к выполненному в корпусе каналу приспособления для сигнализации.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено закрепленным на корпусе отражателем, охватывающим его в зоне расположения отверстий, поплавок своим основанием непосредственно соединен со штоком клапана, а его внутренняя боковая поверхность сопряжена с наружной поверхностью отражателя или расположена на расстоянии от нее, при этом канал приспособления для сигнализации сообщен с изогнутым штуцером, расположенным между корпусом и отражателем или поплавком и отражателем.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено закрепленным на корпусе отражателем, охватывающим его в зоне расположения отверстий, поплавок выполнен с гильзой, скользящей по отражателю, и соединен со штоком клапана непосредственно своим основанием или через промежуточный элемент, при этом канал приспособления для сигнализации сообщен с изогнутым штуцером, расположенным между корпусом и отражателем.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в корпусе расположены со стороны днища наполняемой емкости, а поплавок своим основанием непосредственно соединен со штоком клапана, а его внутренняя боковая поверхность сопряжена с наружной поверхностью корпуса или расположена на расстоянии от нее, при этом канал приспособления для сигнализации сообщен со штуцером, пропущенным через одно из отверстий корпуса.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в корпусе расположены со стороны днища наполняемой емкости, поплавок выполнен с гильзой, скользящей по корпусу, и соединен со штоком клапана непосредственно своим основанием или через промежуточный элемент, при этом канал приспособления для сигнализации сообщен со штуцером, пропущенным через одно из отверстий корпуса.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поплавок расположен под отверстиями корпуса, соединен со штоком клапана скобой и выполнен с гильзой, скользящей по корпусу.
7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что шток клапана выполнен полым для сообщения полости корпуса, сообщенной с каналом приспособления для сигнализации, и полости корпуса, ограниченной нижней поверхностью клапана.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в полости корпуса, сообщенной с каналом приспособления для сигнализации, размещен поршень, закрепленный на заглушенном конце штока, выполненного с отверстием для сообщения полости штока со штоковой частью полости корпуса, сообщенной с каналом приспособления для сигнализации.
9. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что шток клапана состоит из телескопически соединенных трубчатой направляющей, открытой в нижней части, и тяги, соединенной с поплавком непосредственно или через промежуточный элемент, причем направляющая и тяга сопряжены между собой с возможностью уплотнения кольцевого зазора между ними для исключения вытекания из него воды в полость корпуса, сообщенную с каналом указанного приспособления, при максимальном выдвижении тяги из направляющей и промежуточном положении клапана, при этом тяга пропущена через верхнее отверстие корпуса с возможностью его уплотнения при достижении необходимого уровня воды и поступления воды в полость, сообщенную с каналом приспособления для сигнализации через указанный кольцевой зазор.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что тяга выполнена составной, при этом одна часть сопряжена с направляющей, а другая часть пропущена через верхнее отверстие корпуса и соединена с промежуточным элементом.
11. Устройство по любому из пп.1-6, 8 или 10, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде одной детали через переходник, сопрягаемый с водоналивной трубой.
12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что промежуточный элемент выполнен в виде скобы.
13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что опорное седло клапана зафиксировано между переходником и корпусом.
