ВОДОЗАБОРНАЯ КОЛОНКА Российский патент 2004 года по МПК B61K11/00 B61D35/00 

Изобретение относится к средствам технического обслуживания железнодорожного транспорта, преимущественно к стационарным водозаборным средствам для заправки и дозаправки водой баков пассажирских вагонов м локомотивов.

Уровень техники

Известна водозаборная колонка (Авторское свидетельство СССР №308898, МПК В 61 К 11/90, БИ №21, 1974 г.), которая имеет присоединенные к разводящей водопроводной сети и канализации исполнительное устройство включения-выключения подачи воды, содержащее присоединенный к разводящей водопроводной сети канализации корпус с выходным патрубком, исполнительный механизм с ручным приводом, снабженный размещенным в корпусе штоком и приводом штока, взаимодействующий с регулирующим органом, выполненным в виде расположенного под штоком клапаном, причем устройство может иметь систему продувки водопроводных шлангов воздухом, для которой в полости корпуса под клапаном установлена возвратная пружина, поджимающая клапан к седлу, а привод штока выполнен в виде проходящего через отверстие в штоке коромысла, шарнирно соединенного со стойкой на корпусе колонки, причем одно плечо коромысла соединено с тягой, фиксируемой в рабочем положении, а другое - с золотниковым устройством, размещенном в корпусе и соединенным с воздушной магистралью и полостью корпуса над клапаном.

К недостаткам эксплуатации такой водозаборной колонки следует отнести повышенный расход воды и разлив ее по платформе вследствие того, что согласно описанию известного устройства заполнение бака водой контролируется по водомерному стеклу, находящемуся внутри вагона, а отключение исполнительного устройства включения-выключения подачи воды осуществляется непосредственно у водозаборной колонки.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей создания изобретения является экономия расхода воды при заправке бака пассажирского вагона водой за счет учета остатка воды в баке от предыдущего рейса путем исключения перелива благодаря ограничению подачи воды в бак тем количеством воды дозаправки, которое не превышает незаполненную часть объёма заправляемого бака.

Технический результат достигается тем, что водозаборная колонка, имеет присоединенные к выходному патрубку разводящей водопроводной сети и канализации исполнительное устройство включения-выключения подачи воды, содержащее выходной патрубок и исполнительный механизм с ручным приводом, причем водозаборная колонка может иметь систему продувки водопроводных шлангов воздухом, при этом водозаборная колонка содержит снабженные входными и выходными устройствами дистанционной передачи информации датчик гидростатического давления (уровнемер), выходной сигнал которого пропорционален уровню незаполненной части заправляемого бака, блок сравнения, сигнализации и блокировки, порог срабатывания которого на отключение заправляемого бака от водозаборной колонки соответствует задаваемому оператором минимальному уровню незаполненной части заправляемого бака, и блок управления, продолжительность выходного сигнала которого прямо пропорциональна уровню незаполненной части заправляемого бака и обратно пропорциональна заданному оператором максимальному расходу воды, а также имеет исполнительное устройство коммутации гидравлических каналов, содержащее исполнительный механизм и включенные в цепь управления исполнительным механизмом кнопочный переключатель и магнитный пускатель со схемой блокировки, а исполнительный механизм соединен с регулирующим органом, снабженным трехходовым вентилем, посредством которого реализованы два рабочих состояния водозаборной колонки, согласно одному из которых при рабочем состоянии с обесточенным магнитным пускателем заполняемый бак вагона соединен с датчиком гидростатического давления (уровнемером) через водопроводный шланг водозаборной колонки и через нормально открытый проход трехходового вентиля регулирующего органа исполнительного устройства коммутации гидравлических каналов, а при рабочем состоянии с включенным магнитным пускателем заправляемый бак пассажирского вагона подключен к выходному патрубку исполнительного устройства включения-выключения подачи воды посредством водопроводного шланга водозаборной колонки через нормально закрытый проход трехходового вентиля регулирующего органа исполнительного устройства коммутации гидравлических каналов водозаборной колонки, причем выходное устройство дистанционной передачи информации датчика гидростатического давления (уровня) имеет три выхода, к одному из которых на этапе настройки схемы водозаборной колонки подключен показывающий прибор, к другому выходу датчика гидростатического давления (уровня) подключен блок сравнения, сигнализации и блокировки, один из выходов которого соединен со схемой блокировки магнитного пускателя, а другой выход блока сравнения, сигнализации и блокировки подключен к схеме сигнализации о завершении процесса дозаправки бака пассажирского вагона, а один из выходов дистанционной передачи информации датчика гидростатического давления подключен к блоку управления, посредством которого магнитный пускатель включен на промежуток времени, пропорциональный уровню незаполненной части заправляемого бака и обратно пропорциональный заданному оператором максимальному расходу воды водозаборной колонки.

На чертеже представлена функциональная схема водозаборной колонки.

Лучший вариант реализации устройства

Водозаборная колонка предназначена для дозаправки водой пассажирского вагона 1. Заправляемый бак 2 пассажирского вагона 1 может содержать остаток воды от предыдущего рейса, который для исключения перелива необходимо учитывать при очередной заправке. Водозаборная колонка снабжена исполнительным устройством 3 коммутации гидравлических каналов, которое содержит кнопочный переключатель 4 и магнитный пускатель 5, включенные в цепь управления исполнительным механизмом 6. Исполнительный механизм 6 кинематически жестко связан с регулирующим органом 7, снабженным трехходовым вентилем, к одному из проходов которого присоединен водопроводный шланг 8 водозаборной колонки, другой конец которого присоединяют к баку 2 пассажирского вагона 1 на время дозаправки.

Водозаборная колонка может находиться в одном из двух рабочих состояний. При рабочем состоянии с обесточенным магнитным пускателем 5 водозаборная колонка находится в исходном положении, при котором бак 2 посредством водопроводного шланга 8 через нормально открытый проход трехходового вентиля регулирующего органа 7 соединен с датчиком 9 гидростатического давления, посредством которого гидростатическое давление в баке 2 преобразовано в стандартизованный сигнал, пропорциональный уровню (L) незаполненной части бака 2. Датчик 9 гидростатического давления снабжен тремя выходными устройствами (LT) дистанционной передачи информации. Одним выходным устройством (LT) дистанционной передачи информации датчик 9 гидростатического давления соединен с входом показывающего прибора 10 уровня, который может быть установлен на щите водозаборной колонки или подключен на этапе наладки функциональной схемы водозаборной колонки. Другим выходным устройством датчик 9 гидростатического давления соединен с входным устройством дистанционной передачи информации блока 11 сравнения, сигнализации и блокировки, с выходами которого связана схема блокировки магнитного пускатели 5 система 12 сигнализации (звуковой и визуальной), сообщающей об окончании процесса заправки бака 2. Еще один выход датчика 9 гидростатического давления соединен с входом блока 13 управления исполнительным устройством 3 коммутации гидравлических каналов водозаборной колонки. Блок 13 управлении снабжен устройством (S ) включения-выключения магнитного пускателя 5 и имеет вычислительное устройство (Y), посредством которого сигнал уровня незаполненной части бака 2 преобразован в сигнал включения магнитного пускателя 5, причем продолжительность его включения равна расчетному времени заправки бака 2.

Согласно известному устройству водозаборная колонка снабжена исполнительным устройством 14 включения-выключения подачи воды вручную, содержащим рычаг 15 и исполнительный механизм 16 с ручным (рычажным) приводом (H), соединенным с регулирующим органом 17, снабженным двухходовым вентилем, одни вход которого подключен к выходному патрубку 18 разводящей водопроводной сети, а выход вентиля регулирующего органа 17 соединен посредством выходного патрубка 19 с трехходовым вентилем регулирующего органа 7 исполнительного устройства 3 коммутации гидравлических каналов.

При рабочем состоянии с включенным магнитным пускателем 5 заправляемый бак 2 подключен к выходному патрубку 18 разводящей водопроводной сети посредством водопроводного шланга 8 водопроводной колонки, через нормально закрытый проход трехходового вентиля регулирующего органа 7 исполнительного устройства 3 коммутации гидравлических каналов и через выходной патрубок 19 исполнительного устройства 14 включения-выключения подачи воды.

Работа устройства

Водозаборную колонку согласно приведенной на чертеже функциональной схеме подготавливают к работе с помощью исполнительного устройства 14 включения-выключения подачи воды, для чего рычаг 15 ручного привода переустанавливают из положения "закрыто" в положение "открыто". При этом исполнительный механизм 16 перемещает затвор регулирующего органа 17 относительно седла его двухходового вентиля в положение, при котором выходкой патрубок 18 разводящей водопроводной сети через открытый вентиль двухходового регулирующего органа 17 и выходной патрубок 19 исполнительного устройства 14 соединен с трехходовым вентилем регулирующего органа 7 исполнительного устройства 3 коммутации гидравлических каналов водозаборной колонки.

В результате водозаборная колонка подключена к разводящей водопроводной сети и подготовлена к работе.

Функциональная схема водозаборной колонки согласно предложенному техническому решению предназначена дая работы последовательно в двух рабочих состояниях:

- состояние 1 с обесточенным магнитным пускателем 5 - измерение уровня незаполненной части заправляемого бака 2 очередного пассажирского вагона 1;

состояние 2 с включенным магнитным пускателем 5 - дозаправка водой бака 2 очередного пассажирского нагона 1.

Вначале функциональную схему водозаборной колонки приводят в состояние 1, для чего в исполнительном устройстве 3 коммутации гидравлических каналов магнитный пускатель 5 с использованием кнопочного переключателя 4 обесточивают (или сохраняют в обесточенном состоянии), при этом посредством исполнительного механизма 6 трехходовой вентиль регулирующего органа 7 установлен в нормально открытое положение, при котором бак 2 пассажирского вагона 1 через гибкий водопроводный шланг 8 водозаборной колонки и через нормально открытый трехходовой вентиль регулирующею органа 7 подключен к датчику 9 гидростатического давления, который расположен непосредственно на выходе водозаборной колонки и является ее комплектующим элементом. Применение датчика 9 гидростатического давления и такая его установка позволяют в состоянии 1 функциональной схемы водозаборной колонки с обесточенным магнитным пускателем 5 одним и тем же прибором (датчиком 9 гидростатического давления) дистанционно измерять уровень остатка воды в баках 2 в поочередно подключаемых к водозаборной колонке с помощью водопроводного шланга 8 пассажирских вагонах 1. В известных устройствах в качестве датчика уровня используют водомерные стекла, которые являются комплектующим элементом пассажирского вагона 1 и установлены в труднодоступном месте.

Измеренное значение уровня незаполненной части заправляемого бака 2 считывают со шкалы показывающего прибора 10, вход которого подключен к одному из выходов устройства дистанционной передачи датчика 9 гидростатического давления. Показывающий прибор 10 может входить непосредственно в комплект водозаборной колонки или в комплект наладочных средств измерения. Через другой выход устройства дистанционной передачи датчика 9 гидростатического давления стандартизованный сигнал, пропорциональный уровню L незаполненной части бака 2, передается на вход вычислительного устройства Y блока 13 управления исполнительным устройством 3 коммутации гидравлических каналов водозаборной колонки. В вычислительном устройстве Y сигнал, пропорциональный уровню (L м) незаполненной част бака 2, преобразуется в сигнал продолжительности (t, c) включения S магнитного пускателя 5. Так для бака 2 постоянной площади сечения (F, м²) время включения находится из выражения

t=V/Q_мax=(L· F)/Q_мax=k· L c,

где Q_мax, м³/с - максимально возможный мгновенный расход воды для конкретной водозаборной колонки, устанавливаемый при настройке ее функциональной схемы;

k, с/м - коэффициент конкретной водозаборной колонки, устанавливаемый при настройке ее функциональной схемы.

В течение времени (t, с) магнитный пускатель 5 включен - водозаборная колонка приведена в “рабочее состояние 2”, при котором через нормально закрытый трехходовой вентиль регулирующего органа 7 вода заполняет бак 2.

По истечении расчетного времени дозаправки бака 2 сигнал S на выходе блока 13 управления прекращается, и магнитный пускатель 5 обесточивается. Подача воды прекращается. Функциональная схема водозаборной колонки переходит в "рабочее состояние 1", при котором датчик 9 гидростатического давления соединен с баком 2 через водопроводный шланг 8 водозаборной колонки и нормально открытый проход трехходового вентиля регулирующего органа 7. В рабочем состоянии 1 с выходных устройств датчика 9 гидростатического давления стандартизованные сигналы, пропорциональные уровню незаполненной части бака 2, подаются на вход блока 11 сравнения, сигнализации и блокировки, на вход показывающего прибора 10 и на вход блока 13 управления исполнительным устройством 3 коммутации гидравлических каналов.

В блоке 11 сравнения, сигнализации и блокировки сравнивают действительный уровень L_действ незаполненной части бака 2 с заданным его минимальным значением L_мин, устанавливаемым оператором при настройке водозаборной колонки.

Если выполняется условие L_мин≥_{Lдейст, заправка вагона прекращается, на вход средства 12 сигнализации подается предупреждающий сигнал об окончании заправки бака 2 вагона 1 и сигнал для размыкания цепи блокировки магнитного пускателя 5 - заправка прекращается, функциональная схема водозаборной установки переводится в состояние 1.}

Если условие l_мин≥_{Lдейств не выполняется, заправка бака вагона водой продолжается - функциональная схема водозаборной установки продолжает оставаться в состоянии 2. Этапы дозаправки продолжаются до выполнения условия Lмин≥Lдейств.}

Промышленная применимость

Согласно заявленному техническому решению водозаборная колонка оснащена комплектующими приборами, представленными номенклатурным каталогом 2001 промышленной группы “Метрам”, включающими:

- средства измерения остатка воды в баках пассажирского вагона после очередного рейса (датчик гидростатического давления Метрах 43-ДГ, модель 3536 МП-1, Конфигурация: Установка давления в точках 20 и 4 мА. Уровень дозаправки);

- в качестве исполнительного устройства выбран отсечной клапан 788D.

Достоинством предложенного технического решения является установка датчика уровня непосредственно на водозаборной колонке для измерения и запоминания остатка воды в подключаемом вагоне, что позволяет своевременно прекращать подачу воды без участия оператора.

В целом предложенное техническое решение реализует:

- дистанционное измерение остатка воды в баке пассажирского вагона;

- определение высоты незаполненной части бака;

- доливку в бак такого количества воды, которое не превышает объема незаполненной части бака;

- автоматическое отключение подачи воды в бак в момент достижения заданного уровня.

Применение предложенного технического решения позволяет:

- экономить расход воды;

- предупредить разлив избытка воды по платформе для исключения образования ледового покрытия;

- повысить производительность труда благодаря тому, что один оператор сможет обеспечить заправку водой достаточно большое количество вагонов.

Изобретение относится к средствам технического обслуживания железнодорожного транспорта. Водозаборная колонка содержит снабженные входными и выходными устройствами дистанционной передачи информации датчик 9 гидростатического давления, выходной сигнал которого пропорционален уровню незаполненной части заправляемого бака 2, блок 11 сравнения, сигнализации и блокировки, блок 13 управления, исполнительное устройство 3 коммутации гидравлических каналов, содержащее исполнительный механизм 6 и включенные в цепь управления исполнительным механизмом кнопочный переключатель и магнитный пускатель 5 со схемой блокировки. Исполнительный механизм соединен с регулирующим органом, снабженным трехходовым вентилем 7. Заправляемый бак при обесточенном магнитном пускателе может быть соединен с датчиком 9 через открытый проход трехходового вентиля 7 для измерения уровня незаполненной части бака или при рабочем состоянии с выключенным магнитным пускателем через трехходовой вентиль подключен к выходному патрубку исполнительного устройства включения-выключения подачи воды. Изобретение обеспечивает экономию воды. 1 ил.

Водозаборная колонка, которая имеет присоединенные к выходному патрубку разводящей водопроводной сети и канализации исполнительное устройство включения-выключения подачи воды, содержащее выходной патрубок и исполнительный механизм с ручным приводом, причем водозаборная колонка может иметь систему продувки водопроводных шлангов воздухом, отличающаяся тем, что водозаборная колонка содержит снабженные входными и выходными устройствами дистанционной передачи информации датчик гидростатического давления, выходной сигнал которого пропорционален уровню незаполненной части заправляемого бака, блок сравнения, сигнализации и блокировки, порог срабатывания которого на отключение заправляемого бака от водозаборной колонки соответствует задаваемому оператором минимальному уровню незаполненной части заправляемого бака, и блок управления, продолжительность выходного сигнала которого прямо пропорциональна уровню незаполненной части заправляемого бака и обратно пропорциональна заданному оператором максимальному расходу воды, а также имеет исполнительное устройство коммутации гидравлических каналов водозаборной колонки, содержащее исполнительный механизм и включенные в цепь управления исполнительным механизмом кнопочный переключатель и магнитный пускатель со схемой блокировки, а исполнительный механизм соединен с регулирующим органом, снабженным трехходовым вентилем, посредством которого реализованы два рабочих состояния водозаборной колонки, при одном из которых, при рабочем состоянии с обесточенным магнитным пускателем, заполняемый бак вагона соединен с датчиком гидростатического давления через нормально открытый проход трехходового вентиля регулирующего органа исполнительного устройства коммутации гидравлических каналов и через водопроводный шланг водозаборной колонки, а при рабочем состоянии, с включенным магнитным пускателем, заправляемый бак пассажирского вагона подключен к выходному патрубку исполнительного устройства включения-выключения подачи воды посредством водопроводного шланга водозаборной колонки через нормально закрытый проход трехходового вентиля регулирующего органа исполнительного устройства коммутации гидравлических каналов водозаборной колонки, причем выходное устройство дистанционной передачи информации датчика гидростатического давления имеет три выхода, к одному из которых во время настройки схемы водозаборной колонки подключен показывающий прибор, к другому выходу подключен блок сравнения, сигнализации и блокировки, один из выходов которого соединен со схемой блокировки магнитного пускателя, а другой выход подключен к схеме сигнализации о завершении процесса дозаправки бака пассажирского вагона, причем один из выходов дистанционной передачи информации датчика гидростатического давления подключен к блоку управления, посредством которого магнитный пускатель включен на промежуток времени, пропорциональный уровню незаполненной части заправляемого бака и обратно пропорциональный заданному оператором максимальному расходу воды водозаборной колонки.