УСТРОЙСТВО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПРОТИВОТОКА, ШЛАНГОВАЯ МУФТА ДЛЯ ГИДРАНТА И ГИДРАНТ
BACKFLOW PREVENTION DEVICE, HOSE COUPLER FOR HYDRANT AND HYDRANT

Данное изобретение касается устройства предотвращения противотока, шланговой муфты для гидранта, а также касается гидранта.
Гидранты соединены с водораспределительной системой и представляют собой арматуру для забора воды, чтобы тем самым дать возможность пожарной бригаде, а также общественным и частным пользователям осуществлять забор воды из водораспределительной системы. Сетевое давление в водораспределительной системе обычно составляет ок. 6-9 бар. Гидранты содержат трубу для подачи воды с внутренним пространством и внешней стороной, причем эта водораспределительная система обычно через расположенный со стороны дна участок входа в трубу соединена с внутренним пространством. Забор воды из внутреннего пространства осуществляется через боковые патрубки.
Проблема технических решений согласно уровню техники заключается в том, что загрязненная вода снаружи может вдавливаться, соответственно, всасываться через шланговую муфту внутрь гидранта и далее в водораспределительную систему.
В публикации DE 10 2006 028 854 раскрыто устройство предотвращения противотока с цилиндрическим корпусом и с фланцем на первом конце и выпускной стороной на втором конце. Эта выпускная сторона снабжена двумя захватами байонетного затвора для создания байонетного запорного соединения, например, с одной (внешней) пожарной колонкой. Внутри корпуса устройства предотвращения противотока установлен вертикально подвижный запорный элемент клапана, который под действием вытекающей воды поднимается от интегрированного в устройство предотвращения противотока седла клапана, а в закрытом состоянии гидранта прилегает к седлу клапана и, тем самым, запирает устройство предотвращения противотока. Такое устройство предотвращения противотока своим фланцем насажено на выпускное отверстие гидранта подземного типа и привинчено.
У такого устройства предотвращения противотока из уровня техники проблема заключается в том, что оно должно соединяться посредством своего фланца с выпускным отверстием гидранта подземного типа, например, путем утомительного привинчивания. Однако, болты приходится устанавливать и затягивать в труднодоступных зонах. Ослабление этих болтов тоже усложняется из-за плохой доступности, отложений загрязнений и, в частности, коррозии, и занимает много времени. Должны также предусматриваться соответствующие герметичные уплотнения между устройством предотвращения противотока и выпускным отверстием, например, резиновое уплотнение между фланцем устройства предотвращения противотока и выпускным отверстием гидранта. Еще одна проблема известных устройств предотвращения противотока состоит в том, что они в установленном положении по габаритам, например, по длине, по диаметру, соответственно, вообще по размерам образуют расширение чрезмерно больших размеров на выпускном отверстии гидранта. Вследствие чего возникают, например, проблемы с требуемой площадью. Из-за этого большого расширения известные до сих пор устройства предотвращения противотока не находят применения в гидрантах надземного типа. Другим недостатком известных до сих пор устройств предотвращения противотока является то, что они могут подвергаться несанкционированным манипуляциям, повреждаться или удаляться.
Поэтому задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство предотвращения противотока, которое лишено вышеназванных недостатков.
Эта задача решается посредством устройства предотвращения противотока с признаками, приведенными в независимом пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения устройства, а также шланговая муфта для гидранта, и гидрант с такой шланговой муфтой охарактеризованы в других пунктах формулы изобретения.
Согласно данному изобретению, предложено устройство предотвращения противотока, которое предназначено для установки во внутренний канал шланговой муфты гидранта. Указанное устройство предотвращения противотока содержит обратное устройство (устройство для предотвращения обратного хода), которое содержит запирающее тело, уплотнительное седло и возвратное приспособление, причем указанное возвратное приспособление предназначено для того, чтобы пружинно-упруго напрягать запирающее тело в герметизирующее прилегание к уплотнительному седлу.
Таким образом, получено устройство предотвращения противотока, которое через снабженную устройством предотвращения противотока шланговую муфту большей частью своей длины может вводиться в выпускной канал гидранта. Благодаря этому устройство предотвращения противотока, по существу, полностью проходит внутри выпускного канала гидранта и не выступает из выпускного канала гидранта или выступает из него совсем незначительно. Тем самым, неожиданным и поразительным образом достигается то преимущество, что снабженный устройством предотвращения противотока гидрант остается по-прежнему компактным. К тому же, устраняются проблемы, связанные с нехваткой места, и не наносится ущерб эстетическому восприятию. Точно так же могут быть предотвращены несанкционированные манипуляции и похищение.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройства предотвращения противотока возвратное приспособление содержит по меньшей мере одну пружину сжатия, которая ориентирована в осевом направлении внутреннего канала шланговой муфты, причем эта пружина сжатия предназначена для того, чтобы предварительно нагружать запирающее тело герметично к уплотнительному седлу. Указанная пружина сжатия надежно поджимает запирающее тело к уплотнительному седлу, так что это обратное устройство в ненагруженном давлением состоянии (забор воды не происходит) надежно заперто. Благодаря этому предотвращается попадание через трубу для подачи воды в водораспределительную систему воды, возможно загрязненной воды для тушения пожара, чужеродных веществ или вообще твердых или жидких субстанций. Как только гидрант открывается, давление воды, прикладываемое к запирающему телу, давит на него в направлении открытия, чтобы тем самым обеспечить надежный забор воды.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройства предотвращения противотока запирающее тело по меньшей мере на отдельных участках снабжено окружным уплотнением. Это окружное уплотнение может быть помещено в паз, выполненный на участке поверхности запирающего тела.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройства предотвращения противотока указанное запирающее тело аксиально направляется множеством ребер, предусмотренных в окружном направлении вокруг этого запирающего тела. Благодаря такому аксиальному направлению предотвращается перекос запирающего тела. Тем самым, обратное устройство всегда надежно закрывается и открывается.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройства предотвращения противотока указанные ребра выполнены за одно целое с участками внутреннего канала шланговой муфты. Например, эти ребра могут быть образованы соответствующими выемками на внутреннем периметре внутреннего канала таким образом, что остаются ребра. Вода благодаря этому может вытекать через указанные соответствующие выемки. Такое изготовление оказалось надежным и экономичным.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройства предотвращения противотока указанное запирающее тело по меньшей мере в направлении запирания по существу конически сходится. В одном примере уплотнительное седло по меньшей мере в зоне герметизации может по форме корреспондироваться с указанным коническим выполнением запирающего тела. Тем самым, запирающее тело, соответственно, привязанное к нему уплотнение увеличенной в окружном направлении поверхностью входит в герметичное прилегание к уплотнительному седлу и может надежно герметизировать указанное обратное устройство.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройства предотвращения противотока запирающее тело содержит по меньшей мере два связываемых друг с другом частичных тела, причем по меньшей мере одно из частичных тел снабжено окружной выемкой для размещения уплотнения. В этом варианте выполнения такое уплотнение при удобном доступе может насаживаться на указанную проходящую в окружном направлении выемку одного из частичных тел, например, посредством упругой деформации уплотнения. Затем оба этих частичных тела могут соединяться друг с другом, например, с помощью резьбового соединения. Это окружное уплотнение, таким образом, удерживается между обоими частичными телами с геометрическим замыканием.
В одном альтернативном варианте выполнения устройства предотвращения противотока запирающее тело выполнено как единое целое и снабжено окружной выемкой для размещения уплотнения. Это уплотнение может вставляться в выемку, например, посредством упругой деформации, и надежно остается на месте за счет своей упругой силы.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройство предотвращения противотока содержит по меньшей мере одну ось, которая одним концом связана с запирающим телом, а другим концом пружинно-упруго предварительно напряжена к шланговой муфте. Этот вариант выполнения препятствует возможному перекосу и, тем самым, обеспечивает надежное предварительное напряжение запирающего тела к уплотнительному седлу.
В одном альтернативном варианте выполнения устройства предотвращения противотока запирающее тело содержит по меньшей мере одну присоединенную поворотно с помощью шарнира уплотнительную пластину, которая посредством указанного возвратного приспособления таким образом пружинно-упруго предварительно напряжена, что эта уплотнительная пластина по меньшей мере на отдельных участках может герметично прилегать к уплотнительной поверхности. В этом альтернативном варианте выполнения указанное обратное устройство открывается и, соответственно, закрывается посредством выполненной, например, по существу, круглой уплотнительной пластины, которая пружинно-упруго предварительна напряжена к уплотнительной поверхности. Указанное устройство предотвращения противотока, согласно данному варианту выполнения, отличается своей надежностью. К тому же это устройство предотвращения противотока экономично в изготовлении.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройства предотвращения противотока указанная по меньшей мере одна уплотнительная пластина своим периферийным (окружным) участком может герметично прилегать к уплотнительной поверхности. В другом предпочтительном варианте выполнения устройства предотвращения противотока запирающее тело содержит две уплотнительные пластины, по существу, полукруглой формы. В еще одном предпочтительном варианте выполнения устройства предотвращения противотока эти уплотнительные пластины полукруглой формы поворотно шарнирно присоединены таким образом, что соответственно ее периферийный участок полукруглой формы может герметично прилегать к уплотнительной поверхности. Предпочтительно указанное возвратное приспособление содержит торсионную пружину, которая по меньшей мере одним своим плечом пружинно-упруго предварительно напрягает по меньшей мере одну уплотнительную пластину в герметичное прилегание к уплотнительному седлу. Предпочтительно возвратное приспособление содержит торсионную пружину с двумя плечами, причем эти два плеча соответственно пружинно-упруго предварительно напрягают указанные две уплотнительные пластины в герметичное прилегание к уплотнительному седлу. Тем самым, такое предварительное поджатие может особенно надежно оказываться на обе уплотнительные пластины полукруглой формы.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройство предотвращения противотока содержит также базовую часть, предназначенную для поворотной установки указанной по меньшей мере одной уплотнительной пластины, причем эта базовая часть может помещаться во внутренний канал шланговой муфты. Предпочтительно базовая часть содержит фланец, который своей внешней поверхностью может герметично соединяться с внутренней поверхностью внутреннего канала шланговой муфты. Таким образом, базовая часть может быть надежно герметизирована относительно внутреннего канала.
Данное изобретение касается также шланговой муфты для гидранта, содержащей устройство предотвращения противотока согласно любому из пунктов 1-17 формулы изобретения, предназначенное для перекрытия обратного течения воды через шланговую муфту внутрь гидранта. Предлагаемая изобретением шланговая муфта может соединяться с водовыпуском, соответственно, с выпускным каналом гидранта, например, посредством резьбового соединения, и к тому же обеспечивает подключение водяного рукава с помощью корреспондирующей муфты на водяном рукаве, например, по типу кулачковой муфты. Предлагаемая изобретением шланговая муфта отличается своей компактностью, поскольку она объединяет в себе как собственно шланговую муфту, так и указанное устройство предотвращения противотока. Несмотря на имеющееся устройство предотвращения противотока эта предлагаемая изобретением шланговая муфта выступает от водовыпуска гидранта не больше, чем, например, обычные шланговые муфты. Тем самым, такая шланговая муфта может надежно использоваться как с гидрантами подземного типа, так и с гидрантами надземного типа.
В одном предпочтительном варианте выполнения указанная шланговая муфта выполнена для соединения по резьбу с водовыпуском гидранта. В одном примере эта шланговая муфта посредством предусмотренной на ней наружной резьбы может просто и надежно ввинчиваться в ответную внутреннюю резьбу внутри водовыпуска гидранта.
Данное изобретение касается также гидранта со шланговой муфтой, выполненной согласно пунктам 18 или 19 формулы изобретения, и предназначенной для перекрытия обратного течения воды через шланговую муфту внутрь гидранта. Указанный гидрант может представлять собой гидрант подземного типа или гидрант надземного типа. Предлагаемый изобретением гидрант предотвращает обратное течение воды через свою шланговую муфту внутрь гидранта и, тем самым, в подключенную водораспределительную систему.
Здесь следует четко указать на то, что вышеописанные варианты выполнения могут комбинироваться любым образом. Исключаются лишь комбинации таких вариантов выполнения, которые вследствие комбинации могли бы привести к противоречиям.
Ниже данное изобретение будет разъяснено подробнее на примерах осуществления, представленных на чертежах. На чертежах показано следующее.
Фиг.1a вид в разрезе шланговой муфты с устройством предотвращения противотока в выдвинутом состоянии запирающего тела, в первом представлении;
Фиг.1b вид в разрезе показанной на Фиг.1a шланговой муфты с устройством предотвращения противотока в выдвинутом состоянии запирающего тела, во втором представлении;
Фиг.2a вид в разрезе показанной на Фиг.1a, Фиг.1b шланговой муфты с устройством предотвращения противотока во вдвинутом состоянии запирающего тела, в первом представлении;
Фиг.2b вид в разрезе показанной на Фиг.2a шланговой муфты с устройством предотвращения противотока во вдвинутом состоянии запирающего тела, во втором представлении;
Фиг.3a, Фиг.3b вид в разрезе шланговой муфты с устройством предотвращения противотока в открытом и закрытом состоянии, в другом варианте выполнения; и
Фиг.4a, Фиг.4b вид в разрезе шланговой муфты с устройством предотвращения противотока в открытом и закрытом состоянии, в следующем варианте выполнения.
На Фиг.1a-2b представлена шланговая муфта 10, соответствующие виды в разрезе. Шланговая муфта 10 может соединяться с водовыпуском гидранта (не показан) по резьбу. Эта шланговая муфта 10 внутри, соответственно, в ее внутреннем канале снабжена устройством 12 предотвращения противотока.
Указанное устройство 12 предотвращения противотока содержит обратное устройство 14, которое допускает вытекание воды из гидранта (на этих чертежах направление истечения воды проходит справа налево, см. также стрелки W на Фиг.1a), однако, перекрывает обратное течение воды в гидрант. Тем самым, вода может забираться из гидранта, однако, никакая вода не может впускаться через шланговую муфту 10 в гидрант, соответственно, всасываться через нее. На Фиг.1a, 1b показана шланговая муфта 10 в состоянии с выдвинутым запирающим телом 16, тогда как на Фиг.2a и 2b эта шланговая муфта 10 показана в состоянии с вдвинутым запирающим телом 16.
Изображения на Фиг.1a и 1b отличаются друг от друга тем, что шланговая муфта 10 представлена на них в разных ракурсах. При этом на Фиг.1b показана шланговая муфта 10 по Фиг.1a, однако, аксиально повернуто на угол 90°. Такое же соотношение положений имеет место и между Фиг.2a и 2b.
Обратное устройство 14 содержит запирающее тело 16, уплотнительное седло 18 и возвратное приспособление 20, которое пружинно-упруго предварительно напрягает запирающее тело 16 в герметичное прилегание к уплотнительному седлу 18. В показанном на Фиг.1a-2b варианте выполнения возвратное приспособление 20 содержит пружину 22 сжатия, которая ориентирована в осевом направлении внутреннего канала. Эта пружина 22 сжатия герметично поджимает запирающее тело 16 к уплотнительному седлу 18. Для этого указанная пружина 22 сжатия насажена на ось 24. Один конец оси 24 связан с запирающим телом 16. Ось 24 установлена в упорном (осевом) подшипнике 26 таким образом, что эта ось 24 может направляться аксиально. Упорный подшипник 26 надежно предотвращает возможный перекос оси 24 при ее аксиальном перемещении.
Насаженная на ось 24 пружина 22 сжатия одним концом прилегает к плоскому участку упора 28, который в свою очередь жестко связан с телом шланговой муфты 10. Другой конец пружины 22 сжатия прилегает к участку шляпки 29, которая связана с дистальным концом оси 24. Пружина 22 сжатия прикладывает усилие нажима между упором 28 и шляпкой 29 оси 24, в результате чего запирающее тело 16 пружинно-упруго предварительно напрягается (нагружается) к телу шланговой муфты 10.
В ненагруженном давлением состоянии гидранта (никакого забора воды) ось 24 под действием упругой силы пружины 22 сжатия отжимается от упора 28 (и тем самым и от тела шланговой муфты 10), вследствие чего запирающее тело 16 прижимается к уплотнительному седлу 18 (см. Фиг.2a и 2b). Запирающее тело 16 в этой ситуации вдвинуто. Это запирающее тело 16 посредством упругой силы пружины 22 сжатия прижимается к уплотнительному седлу 18, так что возвратное приспособление 20 в этом состоянии надежно заперто. Таким образом, предпочтительным образом никакая вода не сможет попасть снаружи в гидрант.
В случае забора воды (см Фиг.1a, 1b) вода давит на обращенную внутрь гидранта поверхность запирающего тела 16. Сила, оказываемая давлением воды на запирающее тело 16, перемещает его против действия упругой силы пружины в открытое положение. Запирающее тело 16 в этой ситуации выдвинуто. Таким образом, в этом состоянии вода может надежно отбираться из гидранта.
Как только гидрант снова закроется, упругая сила пружины будет преобладать и снова заставит запирающее тело 16 войти в плотное прилегание к уплотнительному седлу 18. Тем самым предотвращается обратное течение в гидрант, например, воды для тушения пожара.
Для герметизации запирающее тело 16 снабжено окружным уплотнением 30, предназначенным для надежной герметизации относительно уплотнительного седла 18. Указанное уплотнение 30 может содержать материал на основе каучуков. В показанном варианте выполнения запирающее тело 16 содержит два частичных тела 32', 32'', которые связаны друг с другом. Частичное тело 32’, обращенное наружу, снабжено окружной выемкой, в которую сбоку может быть установлено уплотнение 30 и, соответственно, может быть снято. Как только оба частичных тела 32', 32'' будут соединены друг с другом, уплотнение 30 с геометрическим замыканием будет удерживаться между обоими частичными телами 32', 32''. Хотя это и не показано, но указанная выемка может быть выполнена и в другом частичном теле 32'', или такая выемка может быть образована в обоих частичных телах 32',32''. Далее, хотя это и не показано, запирающее тело может быть выполнено как единое целое и снабжено окружной выемкой для приема уплотнения.
Внутренний канал шланговой муфты 12 по периметру снабжен несколькими ребрами S, в которые запирающее тело 16 упирается по своему периметру по меньшей мере на отдельных участках. Тем самым, запирающее тело 16 может надежно направляться посредством ребер S в аксиальном направлении. Эти ребра S могут быть выполнены как единое целое с (материальными) участками внутреннего канала шланговой муфты 10, например, за счет того, что соответствующие выемки A выполняются в материале внутреннего канала. Те участки внутреннего канала, в которых материал не удален, таким образом образуют соответствующие ребра S. Тем самым, между соседними выемками A имеется одно ребро S. В выдвинутом состоянии запирающего тела 16 вода вытекает по выемкам A к выпускной стороне, как показано на Фиг.1a стрелкой W направления. Запирающее тело 16 может по существу конически сходиться по меньшей мере в направлении запирания, т.е. в направлении внутрь гидранта. Это запирающее тело 16 может по существу конически сходиться также и в направлении к выпускной стороне гидранта. Например, тем самым могут предотвращаться завихрения в вытекающей воде. Благодаря этому может оптимизироваться течение воды, например, в плане оптимальной интенсивности расхода воды.
В неработающем состоянии гидранта, при вдвинутом положении запирающего тела 16 (см. Фиг.2a, 2b) выпускная сторона шланговой муфты 10 может быть герметизирована, соответственно, защищена от внешнего окружения с помощью насаживаемой заглушки 34. При этом выступающие наружу на шланговой муфте 10 кулачки 36 и соответствующие выемки на крае заглушки 34 могут приводиться в зацепление друг с другом по типу кулачкового соединения друг с другом. Заглушка 34 может иметь механизм 38 предварительного напряжения, содержащий шток 40, который с помощью пружины 42 сжатия с предварительным напряжением давит на дистальный конец запирающего тела 16. Тем самым запирающее тело 16 продолжает надежно прижиматься с плотным прилеганием к уплотнительному седлу 18.
На Фиг.3a,3b и Фиг.4a,4b соответственно показана шланговая муфта 110; 210 с встроенным устройством 112; 212 предотвращения противотока в открытом и закрытом состоянии, в следующих различных вариантах выполнения. В обоих вариантах выполнения устройство 112; 212 предотвращения противотока содержит обратное устройство 114; 214, которое перекрывает обратное течение воды в гидрант, пока этот гидрант закрыт. Точно так же в обоих вариантах выполнения обратное устройство 114; 214 содержит запирающее тело 116; 216, уплотнительное седло 118; 218 и возвратное приспособление 120; 220, которое пружинно-упруго предварительно напрягает запирающее тело 116; 216 в герметичное прилегание к уплотнительному седлу 118; 218.
На Фиг.3a, 3b показан вид в разрезе шланговой муфты 110 с устройством 112 предотвращения противотока в открытом и закрытом состоянии соответственно, в другом варианте выполнения. В показанном варианте выполнения запирающее тело 116 выполнено как поворотно шарнирно присоединенная уплотнительная пластина 116, а возвратное приспособление 120 выполнено как торсионная пружина 120 или стержневая пружина кручения (представлено схематично), которая пружинно-упруго предварительно напрягает уплотнительную пластину 116 к телу шланговой муфты 110 таким образом, что эта уплотнительная пластина 116 своим периферийным (окружным) участком по меньшей мере в отдельных местах герметично упирается в уплотнительную поверхность 118. Как только гидрант открывается, сила, прикладываемая в направлении течения к уплотнительной пластине 116, становится больше, чем упругая сила торсионной пружины 120. Вследствие этого уплотнительная пластина 116 отходит от уплотнительного седла 118, и вода течет к выпускной стороне. Как только гидрант снова будет закрыт, начнет преобладает создаваемый торсионной пружиной 120 крутящий момент, и уплотнительная пластина 116 снова прижмется к уплотнительному седлу 118. Тем самым предотвращается обратное течение воды в гидрант.
На Фиг.4a, 4b показан вид в разрезе шланговой муфты 210 с устройством 212 предотвращения противотока в открытом и закрытом состоянии соответственно, в другом варианте выполнения. В показанном на этих фигурах варианте выполнения запирающее тело выполнено в виде уплотнительных пластин 216, включающих в себя две уплотнительные пластины 216', 216'' по существу полукруглой формы. Эти уплотнительные пластины 216', 216'' присоединены шарнирно поворотно таким образом, что их соответствующий периферийный (окружной) участок полукруглой формы герметично прилегает к уплотнительному седлу 218. Далее, возвратное приспособление выполнено как одна или несколько торсионных пружин 220, соответственно, стержневых пружин кручения (представлено схематично), каждая из которых, например, посредством обоих плеч торсионной пружины пружинно-упруго предварительно напрягает уплотнительные пластины 216', 216'' в герметичное прилегание к уплотнительному седлу 218. Устройство 212 предотвращения противотока содержит также базовую часть 221, на которой поворотно установлены обе уплотнительные пластины 216', 216''. Базовая часть 221 может вставляться во внутренний канал шланговой муфты 210. Для этого указанная базовая часть 221 имеет фланец 223, который по своей внешней поверхности герметично соединен с внутренней поверхностью внутреннего канала шланговой муфты 210, например, посредством уплотнительного кольца круглого сечения. Указанное устройство 212 предотвращения противотока с помощью пружинного стопорного кольца или упругого стопорного кольца Зегера может съемно фиксироваться на внутреннем канале шланговой муфты 210. Тем самым, шланговая муфта 210 также может быть дополнительно (впоследствии) снабжена устройством 212 предотвращения противотока. Так же могут упрощаться и работы по техобслуживанию.
Как только гидрант открывается, прикладываемая в направлении течения к уплотнительным пластинам 216', 216'' сила становится больше, чем крутящий момент, прикладываемый торсионной пружиной 220, соответственно, стержневой пружиной кручения, вследствие чего уплотнительные пластины 216', 216'' отделяются от уплотнительного седла 218 (см. Фиг.4a). Таким образом, вода течет к выпускной стороне гидранта. Как только гидрант будет снова закрыт, эти уплотнительные пластины 216', 216'' снова будут прижаты торсионной пружиной 220 к уплотнительному седлу 218, соответственно, притиснуты к нему, чтобы тем самым предотвращать обратное течение воды в гидрант (см. Фиг.4b).