Устройство и способ для смешивания текучей среды, находящейся под давлением, и добавляемой компоненты, рабочая машина, противопожарный аппарат и спасательное транспортное средство
DEVICE AND METHOD FOR MIXING A PRESSURIZED FLUID AND AN ADDED COMPONENT, A WORKING MACHINE, A FIREFIGHTING APPARATUS AND A RESCUE VEHICLE

Уровень техники
Изобретение относится к смешиванию текучей среды, находящейся под давлением, и добавляемой компоненты, в частности к смешиванию абразива с находящейся под давлением водой.
Смесь текучей среды, находящейся под давлением, и добавляемой компоненты используют, например, при обработке конструкций и материалов, например, при изготовлении пазов и отверстий, при гидроабразивной резке или при удалении покрытия. Решение для смешивания жидкости и добавляемой компоненты раскрыто в описании патентного документа ЕР 2168722 А1.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей изобретения является разработка нового типа устройства и способа для смешивания текучей среды, находящейся под давлением, и добавляемой компоненты, рабочей машины, противопожарного аппарата и спасательного транспортного средства. Решение согласно изобретению отличается тем, что раскрыто в независимых пунктах формулы изобретения. Некоторые варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
В настоящем изобретении представлено устройство для смешивания текучей среды, находящейся под давлением, и добавляемой компоненты. Устройство включает в себя вход для подачи текучей среды, находящейся под давлением, контейнер добавляемой компоненты и выход для выведения смеси текучей среды и добавляемой компоненты. Текучая среда, находящаяся под давлением, разделена на часть, подаваемую в контейнер добавляемой компоненты, и оставшуюся часть. Контейнер добавляемой компоненты находится под давлением, и добавляемую компоненту подают из контейнера добавляемой компоненты с целью соединения ее с указанной оставшейся частью для формирования вместе с этой оставшейся частью смеси текучей среды, находящейся под давлением, и добавляемой компоненты, подаваемой на указанный выход. Устройство также включает в себя по меньшей мере два контейнера добавляемой компоненты. Посредством клапанной системы добавляемую компоненту попеременно подают из разных контейнеров добавляемой компоненты с целью соединения ее с текучей средой, находящейся под давлением. Таким образом, добавляемая компонента может быть получена из контейнера добавляемой компоненты и смешана с текучей средой надежно и без перебоев. Кроме того, можно подавать добавляемую компоненту в требуемый момент, а опустошение, например, одного контейнера добавляемой компоненты не приводит к прерыванию подачи добавляемой компоненты или прерыванию использования аппарата. Текучая среда, находящаяся под давлением, может быть жидкостью или газом. Некоторыми примерами текучей среды являются вода и воздух. Добавляемой компонентой может быть, например, какой-либо абразив. Вариантом абразива является песок, размер зерна которого может быть, например, 0,2-2,0 мм. Согласно некоторому варианту, размер зерна абразива может быть 0,001-3 мм. Добавляемая компонента может представлять собой, например, минерал, металл, железо или стекло в виде зерен, шариков или порошка, бентонит или глину или какую-либо иную добавляемую компоненту, подходящую для указанной цели.
Согласно некоторому варианту осуществления изобретения, клапанная система содержит по меньшей мере два клапана, первый из которых выполнен с возможностью установки в первое положение, предусмотренное для пропускания текучей среды, находящейся под давлением, в первый контейнер добавляемой компоненты, а второй клапан выполнен с возможностью установки в эквивалентное первое положение, предусмотренное для пропускания добавляемой компоненты из первого контейнера добавляемой компоненты с целью соединения ее с оставшейся частью текучей среды, находящейся под давлением. Кроме того, первый клапан выполнен с возможностью установки во второе положение, предусмотренное для пропускания текучей среды, находящейся под давлением, во второй контейнер добавляемой компоненты, а второй клапан выполнен с возможностью установки в эквивалентное второе положение, предусмотренное для пропускания добавляемой компоненты из второго контейнера добавляемой компоненты с целью соединения ее с оставшейся частью текучей среды, находящейся под давлением. Этот тип решения является простым и надежным. Согласно некоторому варианту осуществления изобретения, контейнер добавляемой компоненты, из которого в данный момент подают добавляемую компоненту, находится под давлением, и одновременно давление в другом контейнере добавляемой компоненты снимают. Тогда легко можно, например, ввести какую-либо добавляемую компоненту в контейнер добавляемой компоненты, давление в котором было снято. Согласно некоторому варианту осуществления изобретения, снятие давления выполняют тем, что первый клапан устанавливают в указанное первое положение, предусмотренное для сброса давления во втором контейнере добавляемой компоненты, и устанавливают в указанное второе положение, предусмотренное для сброса давления в первом контейнере добавляемой компоненты. Таким образом, решение может быть реализовано простым способом, и, например, количество клапанов может быть небольшим.
Согласно некоторому варианту осуществления изобретения, первый и второй клапаны механически соединены, чтобы обеспечить одновременный переход между первым и вторым положением. Этот тип решения является простым, адаптируемым и надежным.
Согласно некоторому варианту осуществления изобретения, каналы клапанов сформированы в цельном валу, предпочтительно цилиндрической формы, причем вал выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси из первого положения клапанов ко второму положению клапанов и обратно. Такая конструкция является прочной и надежной.
Согласно некоторому варианту осуществления изобретения, текучая среда, находящаяся под давлением, является водой, а добавляемая компонента может быть абразивом, таким как песок. Тогда данное устройство может быть использовано, например, для гидроабразивной резки и/или для пожаротушения.
Представленное устройство может быть использовано, например, для обработки конструкций и материалов, например, при изготовлении пазов и отверстий, при гидроабразивной резке или при удалении покрытия. Данное устройство может быть использовано для обработки, например, камня, бетона или иного твердого материала. Данное устройство может быть использовано, например, при ремонте мостов для вскрытия старой контактной поверхности. Дальнейшим применением может быть, например, удаление покрытия, удаление дорожной разметки, удаление резины с аэродромных поверхностей и т.д. В настоящем изобретении дополнительно представлена рабочая машина, которая включает в себя устройство, раскрытое в этой связи. Рабочая машина может быть, например, строительной машиной или эквивалентным устройством, которое используют на рабочей площадке. Кроме того, рабочая машина может быть подвижной рабочей машиной, такой как машина техобслуживания, землеройная машина или погрузчик.
В настоящем изобретении также представлен противопожарный аппарат, включающий в себя источник находящейся под давлением воды, противопожарное устройство и устройство, раскрытое в этой связи. Кроме того, в настоящем изобретении представлено спасательное транспортное средство, включающее в себя указанный противопожарный аппарат.
Краткое описание чертежей
Теперь изобретение раскрыто более подробно в связи с некоторыми вариантами осуществления изобретения и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает упрощенную схему системы гидроабразивной резки;
Фиг. 2 представляет собой схематичный вид сверху по диагонали узла клапанной системы;
Фиг. 3 показывает поперечный разрез клапанной системы по фиг. 2 в месте расположения 3-позиционного 2-ходового клапана; и
Фиг. 4 показывает поперечный разрез клапанной системы по фиг. 2 в месте расположения клапана 4-позиционного 2-ходового клапана.
Осуществление изобретения
Фиг. 1 показывает систему гидроабразивной резки, которая в представленном варианте осуществления изобретения представляет собой противопожарный аппарат 1. Противопожарный аппарат 1 включает в себя источник находящейся под давлением воды, устройство 2, предназначенное для смешивания текучей среды и добавляемой компоненты, и противопожарное устройство 3.
В представленном варианте осуществления изобретения источником находящейся под давлением воды является насос 4 высокого давления, который может быть подсоединен к арматуре водопровода и который подсоединен для того, чтобы подавать находящуюся под давлением воду ко входу 5 устройства 2, предназначенного для смешивания текучей среды и добавляемой компоненты. Смесь воды и абразива, действующего как добавляемая компонента, поступает из выхода 6 устройства 2 к противопожарному устройству 3. Противопожарное устройство 3 может включать в себя пистолетную часть 7 и сопло 8. Смесь распыляют из сопла 8 противопожарного устройства 3 на цель. Противопожарное устройство 3 присоединено шлангом 9 к выходу 6. Длина шланга 9 может быть, например, 1-200 м.
Устройство 2 имеет два контейнера 10а и 10b добавляемой компоненты. После входа 5 часть текучей среды, находящейся под давлением, подают к каналу 11, чтобы подать к контейнеру 10а или 10b добавляемой компоненты. Оставшуюся часть текучей среды, находящейся под давлением, подают через канал 12 к выходу 6. Канал 12 может быть оснащен дросселем 13, который вызывает/обеспечивает разницу значений давления между входом и выходом контейнера добавляемой компоненты.
Посредством клапанной системы 14 выбирают, на какой из контейнеров 10а или 10b добавляемой компоненты будет подано давление. Кроме того, посредством клапанной системы 14 добавляемую компоненту подают из находящегося под давлением указанного контейнера добавляемой компоненты с целью соединения ее с оставшейся частью текучей среды, находящейся под давлением. Смесь текучей среды, находящейся под давлением, и добавляемой компоненты подают к выходу 6. Посредством клапанной системы 14 можно также понизить давление в контейнере добавляемой компоненты, не находящемся под давлением. Клапанная система 14 имеет первый клапан 15, установленный в первое положение, показанное на фиг. 1, чтобы пропускать текучую среду, находящуюся под давлением, в первый контейнер 10а добавляемой компоненты. Клапанная система 14 также имеет второй клапан 16, установленный в эквивалентное первое положение, предусмотренное для пропускания добавляемой компоненты из первого контейнера 10а добавляемой компоненты с целью соединения ее с оставшейся частью текучей среды, находящейся под давлением. Из контейнера добавляемой компоненты эта добавляемая компонента вытекает под действием силы тяжести. Добавляемая компонента, выходящая из контейнера добавляемой компоненты, может также содержать некоторое количество текучей среды.
Между вторым клапаном 16 и выходом 6 может быть запорный клапан 17. Управление запорным клапаном 17 может происходить, например, с противопожарного устройства 7, и оно может быть использовано, чтобы выбирать - вводить добавляемую компоненту в текучую среду или нет. Количество добавляемой компоненты, вводимой в текучую среду, может быть задано, например, посредством размеров канальных систем. Обычно доля добавляемой компоненты в смеси составляет 0,5-10%. Чтобы иметь возможность регулировать количество добавляемой компоненты, можно также установить дроссель 27, например, между вторым клапаном 16 и запорным клапаном 17. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, управление запорным клапаном 17 происходит посредством гидравлической управляющей системы 18. Гидравлическая управляющая система 18 включает в себя управляющий цилиндр 19, управление положением шпинделя которого происходит посредством управляющего клапана 20. Управление управляющим клапаном 20 может происходить посредством управляющего сигнала, например, от противопожарного устройства 7. Управляющий сигнал может быть, например, электрическим сигналом и поступать от противопожарного устройства 7 к управляющему клапану 20, например, электрически.
Что касается гидравлической управляющей системы 18, то на фиг. 1 дополнительно показаны соединители 21 и 22, посредством которых устройство 2 присоединено к гидравлическим линиям и клапану 23 для выравнивания давления. Вместо гидравлической управляющей системы 18 управление запорным клапаном 17 может происходить посредством, например, пневматической управляющей системы или некоторой иной подходящей для этой цели управляющей системы.
Когда первый клапан 15 и второй клапан 16 переведены во второе положение, то первый клапан 15 установлен так, чтобы пропускать текучую среду, находящуюся под давлением, во второй контейнер 10b добавляемой компоненты. Второй клапан 16 установлен в эквивалентное второе положение, предусмотренное для пропускания добавляемой компоненты из второго контейнера 10b добавляемой компоненты с целью соединения ее с оставшейся частью текучей среды, находящейся под давлением.
Первый клапан 15 установлен в указанное первое положение, предусмотренное для сброса давления во втором контейнере 10b добавляемой компоненты. В указанном втором положении первый клапан установлен так, чтобы снять давление в первом контейнере 10а добавляемой компоненты. В представленном варианте осуществления изобретения первый клапан 15 представляет собой 4-позиционный 2-ходовой направленный клапан, а второй клапан 16 представляет собой 3-позиционный 2-ходовой направленный клапан.
Снятие давления происходит через арматуру 24 для снятия давления. Арматура для снятия давления может содержать, например, шланг, посредством которого давление выходит в окружающее пространство. Возможно, что через арматуру 24 для снятия давления может выходить, например, воздух, попадающий внутрь контейнера добавляемой компоненты при заполнении этого контейнера. Кроме того, возможно, что через арматуру 24 для снятия давления может выходить изнутри контейнера добавляемой компоненты текучая среда, такая как вода.
Клапанная система 14 также соединена с манометрами 25а и 25b. Первый манометр 25а показывает величину давления в первом контейнере 10а добавляемой компоненты, а второй манометр 25b показывает величину давления во втором контейнере 10b добавляемой компоненты.
Переход первого клапана 15 и второго клапана 16 из первого положения во второе и обратно происходит посредством поворота рабочей рукоятки 26. Первый клапан 15 и второй клапан 16 присоединены друг к другу механически. В результате перемещение рабочей рукоятки 26 приводит к одновременному переходу клапанов 15 и 16 между первым и вторым положением.
Структура клапанной системы 14 показана на фиг. 2, 3 и 4. Каналы клапанов 15 и 16 сформированы в цельном валу 28. Вал 28 имеет цилиндрическую форму. На конце вала 28 закреплена рабочая рукоятка 26, посредством которой вал поворачивают вокруг его оси. Диапазон перемещения рабочей рукоятки 26 ограничен штифтами 29.
Вал 28 установлен внутри корпуса 30 клапана. Вал 28 герметично соединен с корпусом 30 посредством уплотнений, установленных вокруг вала 28. Профиль уплотнения может быть таким, что он включает в себя состоящую из двух частей кромку.
На фиг. 2 дополнительно показаны фитинги 31 и 32, посредством которых клапанная система 14 присоединена к первому контейнеру 10а добавляемой компоненты. Кроме того, на фиг. 2 показаны фитинги 33 и 34, к которым присоединены манометры 25а и 25b. На фиг. 3 и 4 показаны фитинги 35 и 36, посредством которых клапанная система 14 присоединена ко второму контейнеру 10b добавляемой компоненты.
На фиг. 4 также показано отверстие 37. Через отверстие 37 происходит снятие давления. К отверстию 37 на противоположном конце по отношению к рабочей рукоятке 26 вала присоединена арматура 24 для снятия давления, которая может включать в себя, например, резьбу, посредством которой можно присоединить шланг для снятия давления.
Устройство 2 для смешивания текучей среды, находящейся под давлением, и добавляемой компоненты может быть соединено с подвижным устройством, таким как рабочая машина или транспортное средство. С другой стороны, весь противопожарный аппарат 1 может быть соединен с подвижным устройством, таким как рабочая машина или транспортное средство.
Специалистам в данной области будет очевидно, что с развитием технологии основная идея изобретения может быть реализована множеством различных способов. Таким образом, изобретение и его варианты осуществления не ограничены раскрытыми выше примерами, а могут варьироваться в пределах объема формулы изобретения.