КАМЕРА НАЛИВА ВОДЫ В ТАРУ ПОКУПАТЕЛЯ ВОДЫ, СНАБЖЁННАЯ ВОДОСТОКОМ ДЛЯ ПЕРЕЛИВШЕЙСЯ ВОДЫ В ПРОЦЕССЕ АКВАВЕНДИНГА Российский патент 2025 года по МПК G07F13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к аквавендинговым аппаратам, т.е. к автоматам продажи воды путем автоматически управляемой выдачи воды в тару покупателя воды в зимних условиях. Уровень техники

Известна камера налива воды в тару покупателя воды в процессе аквавендинга, именуемая в известном источнике, указанном ниже, как «первая ниша 14», содержащая стенки камеры, а именно левую, правую и заднюю стенки камеры, являющиеся вертикальными стенками, дно камеры, именуемое в данном известном источнике как «первая нижняя стенка 13», механически связанное со стенками камеры, при этом указанное дно [13] камеры выполнено плоским и расположено горизонтально, а часть дна [13] камеры, а именно центральная часть, выполнена в виде решетки [12] для отвода из камеры [14] перелившейся воды, благодаря чему дно [13] камеры является частью водосточной системы камеры [14]. Кроме того, известная камера [14] содержит крышку камеры, именуемую в данном известном источнике как «первая верхняя стенка 16», механически связанную со стенками камеры, а также патрубок [17] налива воды в тару покупателя воды в процессе аквавендинга, расположенный в верхней части камеры [14] и закрепленный на крышке [16] камеры (источник: описание и фиг. 1 по патенту RU № 62268 U1, МПК G07F13/00, опубл. 27.03.2007 Бюл. № 9, при этом указанные в квадратных скобках позиции относятся только к этому описанию и к этой фиг. 1).

Признаки данной известной камеры, общие с признаками заявленной для патентования камеры, заключаются в том, что она (известная камера) содержит стенки камеры, дно камеры, механически связанное со стенками камеры и являющееся частью водосточной системы камеры, а также патрубок налива воды в тару покупателя воды в процессе аквавендинга, расположенный в верхней части камеры.

Причина, препятствующая получению в этой известной камере технического результата, который обеспечивается заявленной для патентования камерой, заключается в том, что в известной камере удаление из камеры перелившейся воды осуществляется через решетку в горизонтально расположенном дне камеры, вследствие чего некоторое количество перелившейся воды остается на дне камеры и замерзает в зимнее время эксплуатации камеры, требует расположения под решеткой емкости с отводящим трубопроводом для сбора и отведения перелившейся воды, что в совокупности создает проблемы в процессе эксплуатации камеры на улице в зимнее время из-за обледенения дна камеры.

Известна камера налива воды в тару покупателя воды, снабженная водостоком для перелившейся воды в процессе аквавендинга (прототип), которая содержит стенки камеры, дно камеры, механически связанное со стенками камеры и являющееся водостоком камеры совместно со сточным патрубком дна, патрубок налива воды в тару покупателя воды в процессе аквавендинга, расположенный в верхней части камеры, а также фальшдно камеры, которое установлено выше дна камеры и расположено горизонтально в его (фальшдна) рабочем положении с возможностью прохождения в указанный водосток камеры перелившейся воды либо через это фальшдно, если оно выполнено с перфорационными отверстиями, либо в обход этого фальшдна через его боковые зазоры, если оно выполнено с боковыми зазорами относительно стенок камеры (прототип: описание изобретения по патенту RU №2784194 С1, МПК G07F13/00, патентообладатель: Вяткин В.В., опубл. 23.11.2022 Бюл. № 33).

Признаки известной камеры налива (прототипа), общие с признаками заявленного технического решения, есть все перечисленные выше признаки прототипа.

Причина, препятствующая получению в известной камере налива (прототипе) технического результата, который обеспечивается заявленным для патентования техническим решением, заключается в том, что перелившаяся вода в ситуации отсутствия в камере налива тары покупателя создает на поверхности фальшдна гидроудар, обусловливающий горизонтально разлетающиеся водяные брызги, попадающие на стенки камеры и замерзающие на стенках камеры в зимнее время.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявленное для патентования техническое решение, заключается в необходимости исключить возможность обледенения стенок камеры от перелившейся воды в зимний период аквавендинга.

Раскрытие сущности изобретения

Технический результат, опосредствующий решение указанной технической проблемы, заключается в следующем.

В процессе аквавендинга нередко возникают ситуации перелива воды, т.е. когда вода, истекающая из патрубка налива воды, не попадает в тару покупателя воды, а проливается мимо тары непосредственно на фальшдно камеры и далее поступает в водосток камеры. Для этого имеют место в основном две причины: некорректные действия покупателя и сбои в работе автоматики.

При этом возможны два варианта такого перелива: 1) перелив при нахождении тары покупателя в камере налива, - первый вариант перелива; 2) перелив, когда тары покупателя еще или уже нет в камере налива, - второй вариант перелива.

Особенность первого варианта перелива заключается том, что перелившаяся вода из патрубка налива не падает непосредственно на фальшдно камеры, а падает на тару, имеющую округлые формы, причем с небольшой высоты относительно тары, так что такая перелившаяся вода скатывается по таре на фальшдно и далее самотеком проходит в водосток камеры. В этом случае перелившаяся вода, скатившаяся по таре на фальшдно, не создаёт на этом фальшдне гидроудара и по этой причине не возникают обусловленные таким гидроударом водяные брызги.

Особенность второго варианта перелива заключается том, что перелившаяся вода из патрубка налива падает непосредственно на фальшдно камеры, причем уже с заметно большей высоты относительно фальшдна, создавая тем самым на фальшдне гидроудар, обусловливающий образование горизонтально разлетающихся водяных брызг. Такие брызги попадают на стенки камеры налива и в зимнее время быстро замерзают, создавая мозаичные наледи на стенках камеры налива. Эти наледи затрудняют периодическое обслуживание камеры налива в зимнее время, а также ухудшают эстетику.

Проблема, обусловленная первым вариантом перелива, одинаково успешно решается прототипом и заявленным техническим решением, так как для этого достаточно присущего обоим техническим решениям наличия водостока камеры и фальшдна камеры, выполненного с возможностью прохождения через это фальшдно или в обход его перелившейся воды в водосток камеры, причем при любом варианте выполнения фальшдна (наличие в фальшдне перфорационных отверстий или выполнение фальшдна с боковыми зазорами относительно стенок камеры).

Однако проблема, обусловленная вторым вариантом перелива, не решается в прототипе, так как даже в варианте наличия в фальшдне перфорационных отверстий указанный гидроудар непременно происходит по причине того, что каждое перфорационное отверстие заведомо имеет меньший диаметр относительно условного диаметра потока перелившейся воды и, кроме того, расположение этих перфорационных отверстий пространственно никак не сопряжено с потоком перелившейся воды.

Таким образом, исходя из сказанного, технический результат в заявленном техническом решении в итоге заключается в гарантированной возможности сквозного прохождения через фальшдно потока перелившейся воды по второму варианту перелива непосредственно в водосток камеры, не создавая на фальшдне камеры указанного гидроудара.

Достигается технический результат тем, что камера налива воды в тару покупателя воды, снабженная водостоком для перелившейся воды в процессе аквавендинга, содержит стенки 1 камеры, дно 2 камеры, механически связанное со стенками 1 камеры и являющееся водостоком камеры совместно со сточным патрубком 3 дна, патрубок 4 налива воды в тару покупателя воды в процессе аквавендинга, расположенный в верхней части 5 камеры, фальшдно 6 камеры, которое установлено выше дна 2 камеры и расположено горизонтально в его (фальшдна) рабочем положении с возможностью прохождения в указанный водосток камеры перелившейся воды либо через это фальшдно 6, если оно выполнено с перфорационными отверстиями, либо в обход этого фальшдна 6 через его боковые зазоры, если оно выполнено с боковыми зазорами относительно стенок 1 камеры, а также мультитуннельное сопло 8 постоянного поперечного сечения для турбулентно-ламинарного перехода, установленное в патрубке 4 налива воды, при этом в фальшдне 6 камеры выполнено осевое отверстие 7, вертикально соосное с указанным мультитуннельным соплом 8, диаметр поперечного сечения которого не превышает диаметр этого осевого отверстия 7.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведено схематическое изображение продольного сечения вертикальной плоскостью камеры налива воды при горизонтальном (рабочем, стационарном) положении фальшдна 6; на фиг. 2 приведена фотография мультитуннельного сопла постоянного поперечного сечения для турбулентно-ламинарного перехода, а именно, вид сбоку и со стороны его выходного торца, т.е. нижнего конца сопла в его рабочем положении; на фиг. 3 приведена фотография того же сопла, вид сбоку и со стороны его входного торца, т.е. верхнего конца сопла в его рабочем положении; на фиг. 4 схематично показано вертикальное (продольное) сечение группы продольных (т.е. ориентированных в направлении оси Z) пластин сопла, разделяющих канал сопла на продольные туннели, в ортогональных осях координатах X-Z, где X - одна из горизонтальных (поперечных для сопла) осей, Z - вертикальная (продольная для сопла) ось; на фиг. 5 схематично со стороны любого торца сопла (входного или выходного; или в поперечном сечении сопла) показана группа продольных (т.е. ориентированных в направлении оси Z) пластин сопла, разделяющих канал сопла на продольные туннели, в ортогональных осях координатах X-Y, где X - та же горизонтальная (поперечная для сопла) ось, Y - другая горизонтальная (другая поперечная для сопла) ось.

Осуществление изобретения

Камера налива воды в тару покупателя воды, снабженная водостоком для перелившейся воды в процессе аквавендинга, содержит стенки 1 камеры, одна из которых выполнена в виде светопрозрачной двери (не показано), дно 2 камеры, сточный патрубок 3 дна камеры, патрубок 4 налива воды в тару покупателя воды в процессе аквавендинга, расположенный в верхней части 5 камеры, фальшдно 6 камеры, выполненное с осевым отверстием 7, а также мультитуннельное сопло 8 постоянного поперечного сечения для турбулентно-ламинарного перехода, установленное в патрубке 4 (фиг. 1). При этом данное мультитуннельное сопло в предшествующем уровне техники известно (патент RU № 221739 U1, МПК В67С3/00, G07F13/00, опубл. 21.11.2023 Бюл. 33, патентообладатель Вяткин В.В.).

Дно 2 камеры выполнено, например, в виде воронки (как показано на фиг. 1), на выходе которой установлен сточный патрубок 3, так что вместе они образуют водосток камеры для перелившейся в процессе аквавендинга воды. Однако для осуществления функции водостока камеры дно 2 камеры может быть выполнено также и в виде наклонного желоба со сточным патрубком в нижней части этого желоба (не показано).

Фальшдно 6 камеры расположено выше дна 2 камеры (и, соответственно, выше водостока камеры) и занимает горизонтальное положение в его рабочем положении. При этом фальшдно в предпочтительном варианте его выполнения является поворотным, т.е. выполнено с возможностью его перевода из рабочего горизонтального положения в вертикальное (или близкое к вертикальному) и обратно, что необходимо для доступа к дну 2 камеры с целью технического облуживания водостока камеры. Кроме того, фальшдно 6 выполнено с возможностью прохождения (при его горизонтальном расположении) через него или в обход его той воды, которая в нештатной ситуации аквавендинга при нахождении в камере тары покупателя пролилась из патрубка 4 мимо этой тары; причем для варианта прохождения воды через фальшдно 6 это фальшдно выполнено с соответствующими перфорационными отверстиями, а для варианта прохождения воды в обход фальшдна 6 в порядке альтернативы предусмотрены зазоры между этим фальшдном и стенками 1 камеры налива воды.

В фальшдне 6 также выполнено осевое отверстие 7, которое расположено вертикально соосно (т.е. на одной вертикальной оси) с патрубком 4 налива воды и, соответственно, с установленным в нем мультитуннельным соплом 8 постоянного поперечного сечения для турбулентно-ламинарного перехода. При этом диаметр этого поперечного сечения сопла 8 (т.е. внутренний диаметр сопла 8) не превышает диаметр осевого отверстия 7 или, иными словами, диаметр отверстия 7 равен или превышает диаметр поперечного сечения сопла 8 (т.е. внутренний диаметр сопла 8).

Патрубок 4 налива воды представляет собой полый вертикально ориентированный круглый цилиндр, т.е. отрезок круглой трубы с внутренней резьбой (эта резьба не показана и позицией, соответственно, не обозначена). При помощи этой резьбы внутри патрубка 4 установлено мультитуннельное сопло 8 постоянного поперечного сечения для турбулентно-ламинарного перехода, причем установлено при помощи резьбового соединения, обеспеченного тем, что в свою очередь это сопло 8 выполнено с соответствующей ответной наружной резьбой 9 (фиг. 2, 3). При этом на фиг. 2-5 показан вариант мультитуннельного сопла с восемью гидротуннелями, так как он является наиболее удобным с точки зрения технологии изготовления сопла. Однако, как было установлено в экспериментах, проведенных заявителем, необходимый эффект турбулентно-ламинарного перехода в отношении воды, истекающей из патрубка 4 налива, имеет место и при ином количестве гидротуннелей в диапазоне 4÷9 включительно.

Указанная мультитуннельность сопла 8 обеспечивается установленной внутри него и закрепленной в нем при помощи сварки объемной пластинчатой конструкцией, состоящей (в оптимальном варианте) из четырех продольно ориентированных пластин 10÷13 (фиг. 2-5), создающих внутри сопла 8 восемь продольных туннелей 14 (фиг. 4, 5).

Рассматривая данные пластины 10÷13 в прямоугольной системе координат OX, OY, OZ (используемой на фиг. 2-5), надо отметить, что все эти пластины ориентированы своими плоскостями параллельно оси апликат OZ, одновременно являющейся осью сопла 8. Кроме того, пластины 10÷13 связаны между собой сваркой и тем самым образуют единую объемную пластинчатую конструкцию. При этом одна из них, а именно пластина 10, расположена параллельно координатной плоскости ZOX (или условно в самой этой плоскости, но в любом случае по диаметру сопла 8), а другие пластины 11÷13 расположены параллельно координатной плоскости YOZ, причем эти другие пластины расположены на расстоянии друг от друга и от внутренних стенок сопла 8 для образования указанных туннелей 14, которые создают искомую мультитуннельность сопла 8.

При этом назначение этой мультитуннельности заключается в возможности при ее помощи обеспечить турбулентно-ламинарный переход, необходимость в котором обусловлена тем, что исходный поток воды, протекающий по соответствующему трубопроводу и направляющийся в тару покупателя из патрубка 4, является турбулентным по определению, причем как из-за скорости потока, обусловленной ограничением на максимальное время заполнения водой тары покупателя, так и из-за извилистости пути движения этого потока внутри трубопровода, подводящего воду к патрубку 4. При таких обстоятельствах такой турбулентный поток, выходя из патрубка 4, имеет тенденцию к разбрызгиванию воды по сторонам, что обусловливает как потери воды и известные неудобства покупателю воды, когда его тара находится в камере налива воды, так и неконтролируемое увеличение условного диаметра потока воды в области его непосредственного падения на фальшдно 7. Для решения этих проблем необходимо изначально турбулентный поток преобразовать в ламинарный, т.е. осуществить турбулентно-ламинарный переход, что и обеспечивает мультитуннельное сопло 8.

Возможность турбулентно-ламинарного перехода в рассматриваемом мультитуннельном сопле 8 обусловлена известным гидравлическим законом, выраженным формулой Рейнольдса: Re=υ⋅d/v, где υ - средняя скорость потока воды, d - условный диаметр потока, v - кинематический коэффициент вязкости воды, Re - число Рейнольдса. При этом из опыта широко известно критическое число Рейнольдса для круглого потока воды (Re_кр.≈2300), так что при Re<Re_кр. имеет место ламинарный поток, а при Re>Re_кр. - турбулентный. Отсюда следует, что для турбулентно-ламинарного перехода в отношении определенной жидкости (в нашем случае воды) надо либо уменьшать υ, либо уменьшать d, либо уменьшать оба эти параметра. Однако в аквавендинге уменьшение υ не представляется возможным, так как это ведет к увеличению времени наполнения водой тары покупателя воды, что обычно вызывает у покупателя психологический дискомфорт. Таким образом, искомый турбулентно-ламинарный переход возможен только за счет значительного уменьшения d. Однако, если это уменьшение d осуществить за счет уменьшения условного диаметра потока в патрубке 4 (d_pat), то приемлемый эффект турбулентно-ламинарного перехода не будет достигнут, так как в соответствие с известным в гидравлике законом неразрывности потока уменьшение d неизбежно ведет к соответствующему (относительно компенсирующему) увеличению υ. Надо, следовательно, уменьшить d так, чтобы при этом не произошло увеличение υ. Это возможно только путем создания условия, при котором не действует закон неразрывности потока. Другими словами, исходный поток воды в патрубке 4 с условным диаметром d_pat должен быть расщеплен (разделен) на несколько туннельных потоков, условный диаметр каждого из которых d_tun значительно меньше условного диаметра d_pat. Эту функцию как раз и выполняет мультитуннельное сопло 8 постоянного поперечного сечения, в котором указанное расщепление (разделение) исходного потока на множество туннельных потоков меньшего условного диаметра осуществляют продольно ориентированные пластины 10-13, исключающие действие закона неразрывности потока.

Функционирование камеры налива воды в ситуации второго варианта перелива воды, указанного выше на стр. 4 этого описания, заключается в следующем.

Покупатель воды устанавливает свою тару для воды на горизонтально расположенное фальшдно 6, подводя горлышко тары под патрубок 4, и запускает процесс отпуска воды в тару покупателя воды. При этом возможна нештатная ситуация, предусмотренная указанным вторым вариантом перелива воды из патрубка 4. В этом случае ламинарный поток воды из патрубка 4, сформированный установленным в нем мультитуннельным соплом 8 и свободно падающий вниз с сохранением (благодаря ламинарности) своего условного диаметра, в этом своем падении проходит через осевое отверстие 7 в фальшдне 6 непосредственно в полость дна 2 (водосток камеры), так как диаметр этого отверстия 7 равен или превышает условный диаметр этого ламинарного потока, заданный диаметром постоянного поперечного сечения мультитуннельного сопла 8 (т.е. внутренним диаметром сопла 8). В результате на поверхности фальшдна 6 не создается гидроудар и, следовательно, не возникают водяные брызги, которые могли бы привести к обледенению стенок 1 камеры налива в зимнее время.

Что касается текущего обслуживания фальшдна 6 и водостока камеры, то сначала с рабочей поверхности фальшдна 6 убирают грязь, нанесенную тарой покупателя, простой протиркой поверхности фальшдна 6 в его горизонтальном положении. После этого фальшдно 6 переводят (поворачивают) в вертикальное положение или близкое к нему, открывающее доступ обслуживающего персонала к внутренней поверхности дна 2, и осуществляют техническое обслуживание водостока камеры налива.

Изобретение относится к аквавендинговым аппаратам, т.е. к автоматам продажи воды путём автоматически управляемой выдачи воды в тару покупателя воды в зимних условиях. Техническая проблема заключается в необходимости исключить возможность обледенения стенок камеры от перелившейся воды в зимний период аквавендинга. Технический результат заключается в гарантированной возможности сквозного прохождения через фальшдно потока перелившейся воды непосредственно в водосток камеры, не создавая на фальшдне камеры гидроудара. Камера содержит стенки 1, дно 2, механически связанное со стенками и являющееся водостоком камеры совместно со сточным патрубком 3, патрубок 4 налива воды, расположенный в верхней части 5 камеры, фальшдно 6 камеры, а также мультитуннельное сопло 8 постоянного поперечного сечения для турбулентно-ламинарного перехода. При этом сопло 8 установлено в патрубке 4, а в фальшдне 6 выполнено осевое отверстие 7, вертикально соосное с соплом 8, диаметр поперечного сечения которого не превышает диаметр отверстия 7. 5 ил.

Камера налива воды в тару покупателя воды, снабжённая водостоком для перелившейся воды в процессе аквавендинга, содержащая стенки (1) камеры, дно (2) камеры, механически связанное со стенками (1) камеры и являющееся водостоком камеры совместно со сточным патрубком (3) дна, патрубок (4) налива воды в тару покупателя воды в процессе аквавендинга, расположенный в верхней части (5) камеры, а также фальшдно (6) камеры, которое установлено выше дна (2) камеры и расположено горизонтально в его (фальшдна) рабочем положении с возможностью прохождения в указанный водосток камеры перелившейся воды либо через это фальшдно (6), если оно выполнено с перфорационными отверстиями, либо в обход этого фальшдна (6) через его боковые зазоры, если оно выполнено с боковыми зазорами относительно стенок (1) камеры, отличающаяся тем, что она содержит установленное в патрубке (4) налива воды мультитуннельное сопло (8) постоянного поперечного сечения для турбулентно-ламинарного перехода, внутри которого установлены четыре пластины (10÷13), ориентированные своими плоскостями в прямоугольной системе координат OX, OY, OZ параллельно оси апликат OZ, являющейся осью сопла (8), при этом эти пластины связаны между собой сваркой с образованием единой объёмной пластинчатой конструкции, так что одна из них, а именно пластина (10), расположена параллельно координатной плоскости ZOX или в этой плоскости, а другие пластины (11÷13) расположены параллельно координатной плоскости YOZ, причём эти другие пластины (11÷13) расположены на расстоянии друг от друга и от внутренних стенок сопла (8) для образования продольных туннелей 14 сопла 8, а в указанном фальшдне (6) камеры выполнено осевое отверстие (7), вертикально соосное с мультитуннельным соплом (8), диаметр поперечного сечения которого не превышает диаметр этого осевого отверстия (7).