СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА (ВАРИАНТЫ)

Представленные варианты технического решения относятся к санитарно-техническому оборудованию транспортных средств и могут быть использованы, например, в железнодорожных вагонах.
Из уровня техники известны различные варианты выполнения систем водоснабжения пассажирских железнодорожных вагонов, например, система водоснабжения по патенту РФ на полезную модель №4949, кл. МПК B61D 35/00, опубл. 16.09.1997 г. Данная система имеет два бака для воды, установленных в вагоне и соединенных трубопроводом, а также трубопроводы с запорной арматурой, соединяющие водяные баки с сантехническим оборудованием. К трубопроводу, соединяющему баки, подсоединен кипятильник с водоразборным краном. Водяные баки связаны между собой дополнительным трубопроводом, в котором смонтированы соединенные последовательно перекачивающее устройство и стерилизатор воды. Система может быть оборудована дополнительным сливным трубопроводом, который подключается в магистраль с перекачивающим устройством и стерилизатором до или после последних. Данная система позволяет осуществлять стерилизацию воды и подачу потребителям обеззараженной воды. Недостатком рассмотренной системы является ее низкая экономичность вследствие больших потерь воды из-за слива быстро остывающей в трубах горячей воды.
Известна также система водоснабжения пассажирского железнодорожного вагона (см. патент РФ на полезную модель №87129, кл. МПК B61D 35/00, опубл. 27.09.2009 г.), которая включает водяной бак и средства его заправки,
сантехническое оборудование, блок подготовки воды, включающий прикрепленный снизу ко дну водяного бака фильтр для очистки воды с расположенным под фильтром отстойником и средства управления процессами заправки водяного бака и очистки отстойника. Фильтр для очистки воды имеет полый корпус. В его корпусе расположены приемная полость, выпускная полость и установленные между упомянутыми полостями фильтрующие элементы. Приемная полость фильтра свободно сообщается с водяным баком и с полостью отстойника, а выпускная полость фильтра имеет патрубки, снабженные связанными с пультом управления клапанами. К патрубкам присоединены трубопроводы, ведущие к сантехническому оборудованию. Отстойник имеет патрубок для слива отстоя. На этом патрубке установлен клапан, связанный с пультом управления. В средства управления процессами заправки водяного бака и очистки отстойника фильтра входят связанные с пультом управления датчики уровня воды, вмонтированные в стенку водяного бака на разном расстоянии от его дна по вертикали. Средства заправки водяного бака состоят из установленных в баке водоналивных труб и переливной трубы. Применение рассмотренной системы позволяет повысить качество воды и продлить межремонтные сроки эксплуатации. Однако, данная система не содержит средств подогрева холодной воды, что не соответствует предъявляемым пассажирами требованиям комфорта.
Наиболее близким аналогом к предлагаемым вариантам реализации технического решения системы водоснабжения является система водоснабжения пассажирского вагона повышенной комфортности, описанная в патенте РФ на полезную модель №42214, кл. МПК B61D 35/00, E03C 1/02, опубл. 27.11.2004 г. Система водоснабжения содержит основной бак для воды, связанный с дополнительными баками и сантехническим оборудованием трубопроводами, блок подготовки воды. Он включает в себя насос, гидроаккумулятор, блок нагревателей воды, которые установлены в трубопроводах подачи воды к сантехническому оборудованию. Насос и гидроаккумулятор установлены между основным баком и нагревателями воды. К входу насоса подсоединен фильтр очистки воды. Выход насоса соединен с двумя фильтрами очистки, установленными параллельно друг другу. К фильтрам подсоединен гидроаккумулятор. Для повышения надежности системы основной бак соединен с гидроаккумулятором дополнительным трубопроводом, минуя насос. Линия подачи холодной воды к сантехническому оборудованию врезана в трубопровод подачи воды между фильтрами и гидроаккумулятором. После гидроаккумулятора вода поступает из основного и дополнительных баков к нагревателям воды, откуда через запорную арматуру - к сантехническому оборудованию (в душ и умывальник). Система имеет сливную магистраль. Недостатком рассмотренной системы является сложность ее обслуживания.
Техническое решение согласно первому и второму варианту исполнения предлагаемой системы водоснабжения направлено на сокращение энергозатрат на нагрев воды перед ее подачей к сантехническому оборудованию, а также на повышение надежности работы системы, упрощение ее обслуживания.
Указанные задачи решены благодаря тому, что согласно первому варианту исполнения в системе водоснабжения железнодорожного вагона, содержащей водяной бак с наливными магистралями, соединенный с устройством слива, сантехническое оборудование, связанное магистралями с блоком подготовки воды, включающим насос подачи холодной воды, гидроаккумулятор и водонагревательный блок, причем насос подачи холодной воды связан с водяным баком и с гидроаккумулятором, соединенным с водонагревательным блоком и с сантехническим оборудованием, в отличие от системы по патенту РФ №42214 магистраль подачи горячей воды к сантехническому оборудованию соединена с магистралью подачи холодной воды от гидроаккумулятора к водонагревательному блоку, который выполнен из, по меньшей мере, двух нагревателей, соединенных между собой трубопроводами с запорной арматурой, образуя контур догрева воды. Нагрев воды сначала в одном водонагревателе, а затем - в другом, а также подача неиспользованной горячей воды в водонагревательный блок позволяют снизить энергозатраты при эксплуатации системы.
Блок подготовки воды размещен в корпусе, установленном либо в вагоне либо под вагоном. Установка блока подготовки воды в отдельном корпусе позволяет упростить обслуживание оборудования и снизить затраты на ее обслуживание, а расположение корпуса под вагоном позволяет освободить пространство внутри вагона.
В блоке подготовки воды между насосом подачи холодной воды и гидроаккумулятором установлены параллельно друг другу, по меньшей мере, два фильтра очистки воды. Фильтры позволяют повысить качество подаваемой к сантехническому оборудованию воды, а их установка не последовательно, а параллельно друг другу в магистрали повышает надежность системы и увеличивает пропускную способность системы.
Для повышения надежности работы системы водяной бак связан с гидроаккумулятором блока подготовки воды дополнительной магистралью, подсоединяемой к магистрали подачи воды к гидроаккумулятору после фильтров, минуя насос подачи холодной воды.
В блоке подготовки воды в трубопроводе, соединяющем магистраль подачи горячей воды к сантехническому оборудованию с водонагревательным блоком, установлен насос.
Водонагревательный блок и трубопровод, соединяющий магистраль подачи горячей воды к сантехническому оборудованию с водонагревательным блоком, соединены с трубопроводом аварийного слива.
Магистрали подачи воды от водяного бака к блоку подготовки воды, к сантехническому оборудованию и трубопровод, соединяющий магистраль подачи горячей воды к сантехническому оборудованию с водонагревательным блоком, соединены с соответствующими магистралями блока подготовки воды через узел стыковки, расположенный на корпусе.
Согласно второму варианту задача решается тем, что в системе водоснабжения железнодорожного вагона, содержащей водяной бак с наливными магистралями, соединенный с устройством слива, сантехническое оборудование, связанное магистралями с блоком подготовки воды, включающим насос подачи холодной воды, гидроаккумулятор и водонагревательный блок, причем насос подачи холодной воды связан с водяным баком и с гидроаккумулятором, соединенным с водонагревательным блоком и с сантехническим оборудованием, в отличие от решения по патенту РФ №42214 магистраль подачи горячей воды к сантехническому оборудованию соединена с магистралью подачи холодной воды от гидроаккумулятора к водонагревательному блоку, который выполнен из, по меньшей мере, двух нагревателей, соединенных между собой трубопроводами с запорной арматурой, образуя контур догрева воды, а блок подготовки воды размещен в корпусе, установленном в вагоне. Нагрев воды сначала в одном водонагревателе, а затем - в другом, а также подача неиспользованной горячей воды в водонагревательный блок позволяют снизить энергозатраты при эксплуатации системы. Посредством установки блока подготовки воды в отдельном корпусе реализуется модульный принцип размещения оборудования, что позволяет упростить обслуживание оборудования и повысить экономичность эксплуатации, а расположение корпуса под вагоном позволяет дополнительно освободить пространство внутри вагона.
Магистрали подачи воды от водяного бака к блоку подготовки воды, к сантехническому оборудованию и трубопровод, соединяющий магистраль подачи горячей воды к сантехническому оборудованию с водонагревательным блоком, соединены с соответствующими магистралями блока подготовки воды через узел стыковки, расположенный на корпусе.
В блоке подготовки воды между насосом подачи холодной воды и гидроаккумулятором установлены параллельно друг другу, по меньшей мере, два фильтра очистки воды. Фильтры позволяют повысить качество подаваемой к сантехническому оборудованию воды, а их установка не последовательно, а параллельно друг другу в магистрали повышает надежность системы и увеличивает пропускную способность системы
Для повышения надежности работы системы водяной бак связан с гидроаккумулятором блока подготовки воды дополнительной магистралью, подсоединяемой к магистрали подачи воды к гидроаккумулятору после фильтров, минуя насос подачи холодной воды.
В блоке подготовки воды в трубопроводе, соединяющем магистраль подачи горячей воды к сантехническому оборудованию с водонагревательным блоком, установлен насос.
Водонагревательный блок и трубопровод, соединяющий магистраль подачи горячей воды к сантехническому оборудованию с водонагревательным блоком, соединены с трубопроводом аварийного слива.
Варианты исполнения системы водоснабжения поясняются следующими графическими материалами, на которых изображено:
- на фиг.1 - схема исполнения системы водоснабжения железнодорожного вагона по 1-му варианту;
- на фиг.2 - схема исполнения системы водоснабжения железнодорожного вагона по 2-му варианту;
- на фиг.3 - схема расположения корпуса блока подготовки воды.
Согласно первому варианту исполнения система (см. фиг.1) состоит из водяного бака 1, соединенного трубопроводом через фильтр 2 грубой очистки воды с блоком 3 подготовки воды, включающим насос 4 подачи холодной воды вагона (унитазу, умывальнику и душу), гидроаккумулятор 5 и водонагревательный блок 6. Насос 4 подачи холодной воды соединен трубопроводами с двумя фильтрами 7 тонкой очистки воды, которые установлены параллельно друг другу в блоке 3 подготовки воды. Такое решение установки фильтров 7 позволяет увеличить производительность системы, а в случае выхода одного из них из строя - повысить надежность системы, качество воды, поступающей к сантехническому оборудованию, в этом случае не снижается. Выходы фильтров 7 соединены с гидроаккумулятором 5, который подсоединен через запорную арматуру - краны 8 и 9 с магистралью подачи холодной воды к сантехническому оборудованию и с водонагревательным блоком 6 соответственно. Включение в систему насоса 4 подачи холодной воды и гидроаккумулятора 5 повышает надежность системы водоснабжения и эффективность ее работы. Водонагревательный блок 6 состоит из, по меньшей мере, двух нагревателей 10, 11, соединенных между собой трубопроводами 12 и 14 с запорной арматурой. Причем посредством соединения нагревателя 10 с нагревателем 11 трубопроводом 12 образуется контур догрева воды. От нагревателя 11 вода поступает в магистраль 13 подачи горячей воды к сантехническому оборудованию. Магистраль 13 подачи горячей воды к сантехническому оборудованию соединена с трубопроводом 14 подачи воды от нагревателя 11 к нагревателю 10. Магистраль 13 подачи горячей воды к сантехническому оборудованию также соединена с трубопроводом подачи холодной воды к водонагревательному блоку 6, а именно, к нагревателю 10, образуя контур рециркуляции горячей воды. В трубопровод рециркуляции горячей воды через запорную арматуру установлен насос 15.
Для повышения надежности системы при отказе насоса 4 подачи холодной воды водяной бак 1 соединен с гидроаккумулятором 5 дополнительным трубопроводом, минуя насос 4 подачи холодной воды.
Блок 3 подготовки воды размещен в корпусе 16 (см. фиг.3), установленном, например, под вагоном, образуя мобильный модуль оборудования. Такая компоновка оборудования системы водоснабжения позволяет увеличить полезную площадь внутри вагона, упростить ее обслуживание при эксплуатации, а, следовательно, сократить время, необходимое на обслуживание системы, и трудозатраты.
Все трубопроводы, связывающие оборудование блока 3 подготовки воды системы водоснабжения, установленного в корпусе 16, соединяются с соответствующими магистралями, идущими к сантехническому оборудованию через узел стыковки (на фиг.1 не показан), размещаемый в верхней части корпуса 16. Узлы стыковки трубопроводов выполнены унифицированными.
Система заправки водой состоит из наливных магистралей 17 (см. фиг.1), расположенных по разным сторонам вагона и соединенных с водяным баком 1. Для контроля заправки в водяном баке 1 установлены на разной высоте водяного бака 1 датчики уровня (на чертежах не показаны).
Для исключения замерзания воды в наливных магистралях зимой при заправке наливные магистрали 17 водяного бака 1 связаны с трубопроводами системы отопления.
Водный бак 1 соединен с устройством слива 18.
Согласно второму варианту исполнения система (см. фиг.2) состоит из водяного бака 1, соединенного трубопроводом через фильтр 2 грубой очистки воды с блоком 3 подготовки воды, включающим насос 4 подачи холодной воды, гидроаккумулятор 5 и водонагревательный блок 6. Сантехническое оборудование включает унитаз, умывальник и душ. Насос 4 подачи холодной воды соединен трубопроводами с двумя фильтрами 7 тонкой очистки воды, которые установлены в блоке 3 подготовки воды параллельно друг другу. Такое решение установки фильтров 7 позволяет увеличить производительность системы, а в случае выхода одного из них из строя - повысить надежность системы, качество воды, поступающей к сантехническому оборудованию, в этом случае не снижается. Выходы фильтров 7 соединены с гидроаккумулятором 5, который подсоединен через запорную арматуру - краны 8, 9 с магистралью подачи холодной воды к сантехническому оборудованию и с водонагревательным блоком 6 соответственно. Включение в систему насоса 4 подачи холодной воды и гидроаккумулятора 5 повышает надежность системы водоснабжения и эффективность ее работы.
Блок 3 подготовки воды размещен в корпусе 16 (см. фиг.3), образуя мобильный модуль оборудования, установленный, например, под вагоном. Такая компоновка оборудования системы водоснабжения позволяет увеличить полезную площадь внутри вагона, упростить ее обслуживание при эксплуатации, а, следовательно, сократить время, необходимое на обслуживание системы, и трудозатраты.
Все трубопроводы, связывающие оборудование блока 3 подготовки воды системы водоснабжения, установленного в корпусе 16, с соответствующими магистралями, идущими к сантехническому оборудованию, соединяются с последними через узел стыковки 25 (см. фиг.2), размещаемый, например, в подвагонном модуле, в верхней части корпуса 16. Узлы стыковки трубопроводов выполнены унифицированными.
Водонагревательный блок 6 (см. фиг.2) состоит из, по меньшей мере, двух нагревателей 10, 11, соединенных между собой трубопроводом 12 с запорной арматурой, образуя контур догрева воды. От нагревателя 11 вода поступает в магистраль 13 подачи горячей воды к сантехническому оборудованию.
Магистраль 13 (см. фиг.2) подачи горячей воды к сантехническому оборудованию для повышения надежности работы системы соединена также и с нагревателем 10, образуя контур рециркуляции горячей воды. В трубопровод рециркуляции горячей воды через запорную арматуру установлен насос 15, расположенный в блоке 3 подготовки воды.
Для повышения надежности системы при отказе насоса 4 подачи холодной воды водяной бак 1 соединен с гидроаккумулятором 5 дополнительным трубопроводом (см. фиг.2), минуя насос 4 подачи холодной воды.
Система заправки водой системы состоит из наливных магистралей 17 (см. фиг.2), расположенных по разным сторонам вагона и соединенных с водяным баком 1. Для контроля заправки в водяном баке 1 установлены на разной его высоте датчики уровня (на чертежах не показаны).
Для исключения замерзания воды в наливных магистралях зимой при заправке наливные магистрали водяного бака 1 связаны с трубопроводами системы отопления.
Водный бак 1 соединен с устройством слива 18.
Система водоснабжения железнодорожного вагона по обоим вариантам исполнения работает следующим образом. После прибытия состава на станцию продолжительной стоянки осуществляют заправку водяного бака 1 (см. фиг.1, 2) из станционных колонок по наливным магистралям 17. Датчики уровня (не показаны), установленные в водяном баке 1 сигнализируют о процессе заполнения водяного бака 1. При максимальном заполнении водяного бака 1 датчик уровня выдает информацию на пульт управления системой (не показан на фигурах) о необходимости прекращения подачи воды в водяной бак 1. В случае несвоевременного прекращения подачи воды излишки последней удаляются из водяного бака 1 через устройство слива 18.
Из водяного бака 1 вода поступает при открытом шаровом кране 19 (см. фиг.1, 2) через фильтр 2 грубой очистки воды к блоку 3 подготовки воды, а именно к насосу 4 подачи холодной воды в систему. В целях недопущения изменения направления потока воды за насосом 4 подачи холодной воды в систему установлен обратный клапан 20. После указанного насоса 4 вода поступает в фильтры 7 тонкой очистки и далее к гидроаккумулятору 5. В случае выхода из строя насоса 4 подачи холодной воды в систему открывается электромагнитный клапан 21, установленный в дублирующем трубопроводе, и вода поступает к гидроаккумулятору 5, минуя насос 4 подачи холодной воды.
После гидроаккумулятора 5 вода поступает в магистраль подачи холодной воды к сантехническому оборудованию в вагон и через открытый в нормальном (штатном) режиме кран 9 (см. фиг..1, 2) и предохранительный клапан 22 в нагреватель 10 водонагревательного блока 6. Нагретая вода из нагревателя 10 при отрытом кране 23 и через предохранительный клапан 24 поступает в нагреватель 11 водонагревательного блока 6, в котором она догревается до необходимой температуры и поступает в вагон к сантехническому оборудованию.
Поскольку блок 3 подготовки воды может быть установлен в отдельном корпусе 16, например, под вагоном (см. фиг.3), все магистрали подачи воды от водяного бака 1 к блоку 3 подготовки воды и от него к сантехническому оборудованию соединяются через узел стыковки 25.
В целях экономии затрат на нагрев воды неиспользованная потребителями (пассажирами) горячая вода поступает на вход нагревателя 10 (см. фиг.1, 2) водонагревательного блока 6, где смешивается с холодной водой, поступающей от гидроаккумулятора 5. Таким образом реализован контур рециркуляции горячей воды.
При повышении давления воды в контуре подачи воды к нагревателям 10 и 11 срабатывают предохранительные клапаны 22 и 24 и вода сбрасывается из системы.
В случае выхода из строя нагревателя 10 (см. фиг.1, 2) водонагревательного блока 6 вода в нагреватель 11 также поступает через нагреватель 10, после чего подается к сантехническому оборудованию. При штатной работе обоих нагревателей 10, 11 или выходе из строя нагревателя 10 электромагнитный клапан 26 открыт для подачи горячей воды в магистраль к сантехническому оборудованию. В случае выхода из строя нагревателя 11 электромагнитный клапан 26 закрывается и вода поступает из нагревателя 10 к сантехническому оборудованию через открытый электромагнитный клапан 27. При выходе из строя одного из нагревателей контур рециркуляции горячей воды не разрывается, поскольку вода из него постоянно поступает в нагреватель 10 независимо от того находится он в рабочем состоянии или вышел из строя.
Таким образом, описанная система согласно обоим вариантам исполнения повышает надежность работы системы, снижает затраты на нагрев горячей воды и сокращает ее расход из-за отсутствия слива остывшей воды, поскольку в магистрали подачи горячей воды всегда поддерживается необходимая температура воды.
Как отмечалось ранее основное оборудование блока подготовки воды перед подачей ее к сантехническому оборудованию может устанавливаться в модуле, вынесенном в подвагонное пространство. Такое размещение оборудования позволяет увеличить полезную площадь внутри вагона.