ВЕНТИЛЬ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ И ВОЗДУХА В УСТАНОВКАХ РАСПЫЛЕНИЯ ВОДЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
WATER AND AIR CONTROL VALVE FOR WATER SPRAYERS

Изобретение относится к вентилю для распределения воды и воздуха, применяемому в установках распыления воды под давлением, в частности, для производства искусственного снега.
Современные установки создания искусственного снежного покрова включают в себя многочисленные технологические достижения, которые позволили повысить их эффективность и производительность за счет лучшего использования климатических условий.
В частности, это относится к устройствам распыления, которыми оборудованы эти установки для производства искусственного снега и которые могут работать при самых разных значениях расхода воды и воздуха, чтобы наилучшим образом использовать климатические условия.
Обычно это регулирование значений расхода осуществляют при помощи вентилей, предназначенных для распределения воды и воздуха, которыми оборудуют контуры питания, соединенные с этими устройствами распыления.
Вентиль этого типа, широко применяемый в установках оснежения, описан, например, в документе FR 2573854.
Этот вентиль представляет собой золотниковое распределительное устройство, соединенное с трубопроводами подачи воды и воздуха в установку. Единый цилиндрический золотник перемещается скольжением внутри камеры, выполненной в корпусе вентиля, для управления прохождением потоков воды, воздуха и для опорожнения.
Несмотря на свою привлекательность и эффективность, этот вентиль все же имеет недостаток, так как содержит только один слив, выполненный на водяном контуре на выходе затвора. Вода, которая может присутствовать в водяном контуре, при сильных морозах может привести к замерзанию устройства распыления, расположенного на выходе; другим недостатком является возможность попадания воды в воздух в случае неисправности прокладок, поскольку канал является общим для обоих контуров.
Известны также универсальные вентили, выполненные с возможностью распределения воды и, в случае необходимости, воздуха в установках распыления воды под давлением.
Такие вентили, описанные, например, в документе FR 2795494, на практике являются эффективными и гибкими в использовании; однако они является относительно громоздкими, когда их объединяют, и требуют независимого управления водяным и воздушным контурами, которое оказывается достаточно сложным.
Кроме того, это приводит к увеличению числа средств управления и связанных с ними агрегатов, в частности гидравлических и электрических соединений, со всеми вытекающими отсюда экономическими последствиями.
Кроме того, с увеличением размера сетей оснежения возникают новые проблемы:
- воздушный контур местами может задерживать значительные количества воды; эта вода может являться основной причиной образования льда в снежных пушках,
- водяной контур может также содержать воздух, который может вносить искажения в регулировку вентилей.
Ни одна из вышеуказанных двух систем не позволяет эффективно решать проблемы, связанные с продувкой контуров, то есть с прочисткой входных контуров при открывании вентиля, и проблемы, связанные с удалением текучей среды, содержащейся в выходном контуре, при закрывании вентиля.
Задача изобретения состоит в создании вентиля для распределения воды и воздуха, имеющего компактную и экономичную конструкцию и в то же время обеспечивающего эффективное управление выходным расходом текучих сред. Этот вентиль обеспечивает также опорожнение обоих контуров и предпочтительно позволяет также производить продувку контуров (в частности, воздушного контура).
Поставленная задача решена в вентиле, содержащем, согласно изобретению, с одной стороны, корпус, оборудованный двумя независимыми контурами циркуляции текучей среды, - один для воздуха и другой для воды, при этом указанные контуры содержат, каждый: (i) камеру, в которой установлен клапан в виде золотника, (ii) канал для входа текучей среды, заходящий в указанный корпус через входное отверстие и соединенный с указанной камерой через выходное отверстие, (iii) канал для выхода текучей среды, соединенный с указанной камерой через входное отверстие и выходящий из указанного корпуса через выходное отверстие, и (iv) канал, сообщающийся с указанным выходным каналом или выполненный с возможностью установления сообщения с последним, оборудованный входным отверстием и выходящий (предпочтительно на уровне нижнего конца соответствующей камеры) через выходное отверстие, в частности, для обеспечения удаления текучей среды, содержащейся в указанном выходном канале,
и, с другой стороны, средства для управления указанными клапанами, расположенными и направляемыми в их соответствующей камере, каждый, между:
- открытым положением, в котором указанный входной канал сообщается с указанным выходным каналом через проходную зону указанной камеры и в котором указанный канал опорожнения перекрыт, и
- закрытым положением, в котором указанная проходная зона (и предпочтительно выходное отверстие входного канала и/или входное отверстие выходного канала) перекрыта указанным соответствующим клапаном, и в котором канал опорожнения открыт,
при этом указанные средства управления содержат:
- единый привод для управления указанными клапанами, и
- конструкцию, обеспечивающую механическое соединение между двумя клапанами для обеспечения одновременного управления указанными обоими клапанами внутри их соответствующей камеры.
Согласно частному варианту осуществления, привод взаимодействует с одним из клапанов, и соединительная конструкция механически соединяет верхний конец обоих клапанов для обеспечения их одновременного управления.
Согласно еще одному отличительному признаку, вентиль конструктивно выполнен таким образом, чтобы клапанами можно было управлять в конфигурации, в которой клапан воздушного контура находится в своем открытом положении, тогда как клапан водяного контура находится в своем закрытом положении.
Он выполнен также конструктивно таким образом, чтобы перевод клапанов в открытое положение позволял регулировать расход и контролировать давление, по меньшей мере, одной из текучих сред.
Согласно другому отличительному признаку, вентиль в соответствии с настоящим изобретением содержит канал на своем воздушном контуре и/или канал на своем водяном контуре, выполненный(е) с возможностью взаимодействия с клапаном соответствующего контура для осуществления продувки воды в воздухе или воздуха в воде, в зависимости от случая, во входных трубопроводах перед открыванием указанных воздушного и/или водяного контуров.
Согласно еще одному отличительному признаку, канал опорожнения воздушного контура выполнен в корпусе вентиля за пределами габаритов соответствующей камеры таким образом, чтобы его входное отверстие сообщалось с выходным каналом указанного воздушного контура и чтобы его выходное отверстие выходило на уровне нижнего конца указанной камеры; и клапан указанного воздушного контура выполнен с возможностью перевода средствами управления в промежуточное положение между закрытым и открытым положениями, в котором, с одной стороны, указанный входной канал сообщается с выходным каналом через проходную зону соответствующей камеры и, с другой стороны, канал опорожнения открыт, в частности, для обеспечения активной операции продувки воздушного контура во время открывания указанного воздушного контура.
Согласно еще одному отличительному признаку, выходной канал воздушного контура содержит часть в виде лабиринта, содержащую камеру из двух частей, входной и выходной, разделенных поперечной перегородкой, оборудованной сквозным отверстием, смещенным вверх относительно входного отверстия указанной входной части, при этом указанная выходная часть камеры продолжена в верхней части выходным отверстием воздушного контура и содержит в нижней части входное отверстие канала продувки/опорожнения.
Выполнение этого выходного канала воздушного контура в виде лабиринта позволяет отделять содержащиеся в воздухе конденсаты.
Кроме того, канал опорожнения водяного контура предпочтительно выполнен в клапане указанного водяного контура на уровне его нижнего конца, при этом указанный канал опорожнения содержит выходное отверстие, выходящее напротив нижнего конца соответствующей камеры, и входное отверстие, сообщающееся с зоной прохода текучей среды указанной камеры, при этом указанный канал опорожнения открывают или закрывают в зависимости от положения указанного клапана при помощи пробки, выполненной на уровне нижнего конца указанной камеры.
Предпочтительно, для водяного контура, выходное отверстие входного канала находится под входным отверстием выходного канал; с другой стороны, для воздушного контура, выходное отверстие входного канала находится над входным отверстием выходного канала.
Объектом настоящего изобретения является также способ применения, по меньшей мере, одного вентиля для распределения воды и воздуха в установках распыления воды под давлением, например, с целью производства искусственного снега, при этом указанный вентиль или указанные вентили содержат, каждый:
с одной стороны корпус, оборудованный указанными независимыми контурами, каждый из которых предназначен для циркуляции текучей среды, один для воздуха и другой для воды, при этом указанные контуры содержат, каждый, (i) камеру, в которой установлен клапан в виде золотника, (ii) канал для входа текучей среды, заходящий в указанный корпус через входное отверстие и соединенный с указанной камерой через выходное отверстие, (iii) канал для выхода текучей среды, соединенный с указанной камерой через входное отверстие и выходящий из указанного корпуса через выходное отверстие, и (iv) канал для опорожнения, сообщающийся с указанным выходным каналом или выполненный с возможностью установления сообщения с последним, оборудованный входным отверстием и выходящий через выходное отверстие, в частности, для обеспечения удаления текучей среды, содержащейся в указанном выходном канале,
и, с другой стороны, средства для управления указанными клапанами, расположенными и направляемыми в их соответствующей камере, каждый, между:
- открытым положением, в котором указанный входной канал сообщается с указанным выходным каналом через проходную зону указанной камеры, и в котором указанный канал опорожнения перекрыт, и
- закрытым положением, в котором указанная проходная зона перекрыта указанным соответствующим клапаном, и в котором канал опорожнения открыт,
при этом указанные клапаны воздушного контура и/или водяного контура выполнены также с возможностью перевода в промежуточное положение между закрытым и открытым положениями, в котором, с одной стороны, указанный входной канал сообщается с выходным каналом через указанную проходную зону соответствующей камеры и, с другой стороны, канал опорожнения открыт,
при этом способ содержит последовательность следующих этапов, начиная от закрытого положения для обоих контуров текучей среды:
а) перемещение в промежуточное положение, по меньшей мере, одного из клапанов для осуществления продувки соответствующего контура,
б) перемещение в открытое положение только клапана воздушного контура для обеспечения подачи воздуха, и затем
в) перемещение в открытое положение клапана водяного контура для обеспечения подачи воды,
при этом указанные этапы осуществляют в обратном порядке для обеспечения возвращения в закрытое положение указанных двух клапанов во время прекращения подачи воды и воздуха.
В частном варианте выполнения оба клапана воздушного контура и водяного контура можно переводить в промежуточное положение для осуществления продувки обоих контуров; в этом случае предпочтительно промежуточное положение клапана водяного контура достигается раньше промежуточного положения клапана воздушного контура.
В случае, если вентиль конструктивно выполнен таким образом, чтобы положение клапанов позволяло регулировать расход и контролировать давление текучей среды, предпочтительно положение клапанов в открытой конфигурации и время выдержки в указанном положении зависят от измеряемого значения давления и/или расхода текучей среды или от данных, поступающих от датчика наличия воды в выходном канале.
Далее следует описание частного варианта осуществления изобретения, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан вентиль в соответствии с настоящим изобретением в положении подъема;
на фиг.2 показан вентиль, изображенный на фиг.1, вид сверху;
на фиг.3 показан вентиль, изображенный на фиг.1 и 2, вид в разрезе по вертикальной плоскости сечения III-III фиг.1, проходящей через ось клапана водяного контура (в данном случае в открытом положении);
на фиг.4 показан вентиль, изображенный на фиг.1 и 2, вид в разрезе по вертикальной плоскости сечения IV-IV фиг.1, проходящей через ось клапана воздушного контура (в данном случае в открытом положении).
на фиг.5 показан вентиль, изображенный на фиг.1 и 2, вид в разрезе по вертикальной плоскости сечения V-V фиг.2, проходящей через ось клапанов воздушного и водяного контуров (в данном случае в закрытом положении);
на фиг.6 детально показаны составные элементы водяного контура, частичный и слегка увеличенный вид фиг.5;
на фиг.7 детально показаны составные элементы воздушного контура частичный и детальный вид фиг.5;
на фиг.8-11 показана кинематика перехода клапанов воздушного и водяного контуров из их закрытого положения в их открытое положение.
Вентиль 1 в соответствии с настоящим изобретением, показанный на фиг.1-5, предназначен, в частности, для применения в установках распыления воды под давлением, в частности, в установках оснежения (снежных пушках) для производства искусственного снега.
В случае таких установок оснежения вентиль 1 предпочтительно располагают в укрытых местах, распределенных вдоль предназначенной для оснежения трассы; он выполнен с возможностью соединения, с одной стороны, входных источников воды и воздуха под давлением в виде трубопроводов, проходящих вдоль трассы от машинного зала, содержащего насосные и компрессорные агрегаты, и, с другой стороны, выходных трубопроводов, связанных с устройствами распыления (например, в виде снежных пушек).
Этот вентиль 1 содержит корпус 2, в данном случае в виде компактного блока в форме параллелепипеда, над которым находятся средства 3 управления.
Корпус 2 вентиля выполнен, например, из алюминия; предпочтительно он представляет собой сборку из нескольких литых частей.
Этот корпус 2 вентиля оборудован двумя независимыми контурами C1 и C2, каждый из которых предназначен для циркуляции текучей среды:
- первый контур C1, детально и отдельно показанный на фиг.6, обеспечивает циркуляцию воды под давлением, и
- второй контур C2, детально и отдельно показанный на фиг.7, предназначен для циркуляции воздуха под давлением.
Для облегчения понимания описания использование терминов «вход» и «выход» учитывает направление нормального прохождения текучей среды в соответствующих контурах C1 и C2.
Водяной контур C1, показанный, в частности, на фиг.6, содержит собственную камеру 5, в которой установлен и направляется подвижный клапан 6, который детально будет описан ниже.
Камера 5 содержит сквозное отверстие в основном цилиндрической формы, выполненное по высоте корпуса 2 вентиля и центрованное по оси 5′. Она содержит два осевых конца 5а и 5b, открывающихся соответственно вверх и вниз во время применения вентиля 1.
Этот контур C1 содержит также три канала 7, 8 и 9 для прохождения воды внутри камеры 5:
- канал 7 для входа или подачи воды, ограниченный передним входным отверстием 7а в корпусе 2 вентиля и выходным отверстием 7b (в данном случае спиралевидным), выходящим в камеру 5 (фиг.3 и 6),
- канал 8 для выхода воды, ограниченный входным отверстием 8а (в данном случае спиралевидным), сообщающимся с камерой 5 (фиг.3 и 6), и выходным отверстием 8b, выходящим из указанного корпуса 2 вентиля, и
- канал 9 для опорожнения, ограниченный входным отверстием 9а и выходным отверстием 9b, который будет детально описан ниже.
Входной конец 7а канала 7 подачи предназначен для герметичного соединения с общим источником питания установки (не показан); что касается выходного отверстия 8b выходного канала 8, то оно выполнено с возможностью герметичного соединения со снежной пушкой, предпочтительно через гибкий трубопровод.
Входной 7 и выходной 8 каналы сообщаются с камерой 5 таким образом, что выходное отверстие 7b входного канала 7 находится под входным отверстием 8а выходного канала 8. Этот отличительный признак представляет особый интерес при операциях опорожнения, что будет описано ниже.
Промежуточная часть 5с камеры 5, которая расположена между двумя отверстиями 7b и 8а, образует, когда она не закрыта клапаном 6, зону циркуляции воды внутри указанной камеры 5 (в данном случае в восходящем направлении).
Для оптимизации опорожнения самотеком выходного контура ось 8' выходного канала 8 наклонена вверх в направлении его выхода, например, под углом наклона в 45°.
Вышеуказанный клапан 6 выполнен в виде моноблочной удлиненной детали, образуя золотник, выполненный с возможностью перемещения скольжением в продольном направлении в камере 5.
Этот клапан 6 содержит, в частности, две цилиндрические части, верхнюю 6а и нижнюю 6b, соединенные моноблочным центральным штоком 6с.
Обе цилиндрические части 6а и 6b имеют одинаковый диаметр, соответствующий, с учетом зазора, диаметру направляющей камеры 5. Они оборудованы тороидальными прокладками для обеспечения герметичности водяного контура C1.
Шток 6с имеет диаметр, примерно равный половине диаметра вышеуказанных цилиндрических частей 6а и 6b.
Эти цилиндрические части, верхняя 6а и нижняя 6b, направляются, каждая, в части камеры 5, соответственно со стороны ее верхнего конца 5а и ее нижнего конца 5b.
В данном случае нижняя цилиндрическая часть 6b клапана 6 перемещается напротив выходного отверстия 7b канала 7 подачи, образуя подобие клапана и регулируя расход воды на выходе контура C1 на уровне выходного канала 8.
Эта нижняя цилиндрическая часть 6b клапана 6 направляется, в частности, во втулке или гильзе 10, установленной на уровне нижнего конца 5b камеры 5 (образуя, таким образом, ее нижний конец).
Эта гильза 10 содержит трубчатую цилиндрическую часть 10а, вставленную в корпус 2 вентиля на части высоты камеры 5.
Нижний фланец 10b позволяет закрепить эту гильзу 10 на нижней части корпуса 2 вентиля; дно 10с этой гильзы 10 содержит также отверстия (на чертеже не видны с учетом плоскости сечения), которые позволяют удалять воду во время опорожнения, что будет детально описано ниже.
Нижняя цилиндрическая часть 6b клапана 6 содержит верхний конец 6b1 в виде усеченного конуса, сходящегося снизу вверх.
Этот профиль переменного сечения позволяет регулировать расход во взаимодействии с профилем 5с камеры 5 и контролировать давление между входным каналом 7 и выходным каналом 8.
Канал 9 опорожнения выполнен непосредственно в клапане 6.
Этот канал 9 опорожнения выполнен в данном случае в виде отверстия, просверленного в нижней цилиндрической части 6b клапана 6 и центрованного по оси 6′ указанного клапана.
Его входное отверстие 9а расположено со стороны верхнего конца 6b1 нижней цилиндрической части 6b. В данном случае оно выполнено в виде наклонного канала, соединенного с камерой 5. Его выходное отверстие 9b находится со стороны гильзы 10 опорожнения, то есть со стороны нижнего конца 5b камеры 5.
Дно 10c гильзы 10 содержит пробку 11 в виде штока или штифта, которая расположена коаксиально по отношению к камере 5, к клапану 6 и к каналу 9 опорожнения. Это пробка 11, оснащенная тороидальной прокладкой на своем конце (на чертежах не показана), предназначена для перекрывания канала 9 опорожнения, когда клапан 6 переводят в открытое положение, что будет описано ниже. При нормальном закрытом положении вентиля 1, наоборот, пробка 11 отделена от канала 9, что позволяет производить автоматическое опорожнение водяного контура C1.
Воздушный контур C2, отдельно показанный на фиг.7, аналогичен водяному контуру C1, описанному выше со ссылками на фиг.5 и 6 (кроме его оригинальной системы продувки/опорожнения).
В частности, он тоже содержит камеру 15, в которой установлен и направляется клапан 16.
В данном случае камера 15 тоже выполнена в виде сквозного отверстия общей цилиндрической формы, выполненного по высоте корпуса 2 вентиля и центрованного по оси 15′.
Эта камера 15 содержит два выходящих наружу осевых конца 15a и 15b, которые должны быть направлены соответственно вверх и вниз во время применения вентиля 1.
Оси 5′ и 15′ двух камер 5 и 15 корпуса 2 вентиля проходят параллельно друг другу.
Контур C2 тоже содержит три канала для прохождения воздуха через его камеру 15:
- канал 17 для входа или подачи воздуха, ограниченный передним входным отверстием 17a в корпусе 2 вентиля и выходным отверстием 17b (в данном случае спиралевидным), выходящим в камеру 15,
- канал 18 для выхода воздуха, ограниченный входным отверстием 18a (в данном случае спиралевидным), выходящим внутрь камеры 15 (фиг.7), и выходным отверстием 18b, выходящим из корпуса 2 вентиля (фиг.2 и 7), и
- канал 19 продувки/опорожнения, тоже ограниченный сквозным входным отверстием 19a и сквозным выходным отверстием 19b.
Входной конец 17a канала 17 подачи предназначен для герметичного соединения с общим источником питания установки (не показан); выходное отверстие 18b выходного канала 18 выполнено с возможностью герметичного соединения со снежной пушкой, предпочтительно при помощи гибкого трубопровода.
Входной 17 и выходной 18 каналы воздушного контура C2 сообщаются с камерой 15 таким образом, что выходное отверстие 17b входного канала 17 находится над входным отверстием 18a выходного канала 18.
Промежуточная часть 15с камеры 15, расположенная между этими двумя отверстиями 17b и 18a, образует зону циркуляции воздуха внутри указанной камеры 15 (в данном случае в нисходящем направлении), если она не перекрыта клапаном 16.
Выходной канал 18 примерно находится в плоскости, которая расположена перпендикулярно к плоскости, образованной осью камеры 15 и осью 17′ входного канала 17.
Кроме того, входное 17a и выходное 18b отверстия воздушного контура C2 находятся с одной стороны корпуса 2 вентиля и центрованы по осям, находящимся в параллельных вертикальных плоскостях.
Выходной канал 18 воздушного контура C2 отличается также тем, что содержит часть в виде лабиринта, предусмотренную для отделения и извлечения содержащихся в воздухе конденсатов.
Для этого выходной канал 18 содержит камеру 20, состоящую из двух частей, входной 20a и выходной 20b (относительно направления нормального прохождения воздуха в этом канале 18), разделенных поперечной перегородкой 20c.
Эти части, входная 20a и выходная 20b, камеры 20 имеют, каждая, общую цилиндрическую форму и центрованы по осям 20a′ и 20b′, параллельным относительно друг друга и относительно оси 15′ камеры.
Эта камера 20 оборудована также набором отверстий, выполненных соответствующим образом для изменения направления воздушного потока; в частности, поперечная перегородка 20с содержит сквозное отверстие 20с1, которое смещено вверх относительно входного отверстия 20a1 входной части 20a. Это входное отверстие 20a1 соответствует концу малого канала 18с подачи, который проходит от входного отверстия 18a, причем ось этого канала 18с расположена перпендикулярно к оси 15′ камеры 15.
Предпочтительно эти отверстия 20a1 и 20c1 камеры 20 центрованы по осям, параллельным относительно друг друга и смещенным по высоте. Кроме того, эти отверстия 20a1 и 20с1 ориентированы перпендикулярно по отношению к находящейся напротив стенке, соответственно к передней стенке перегородки 20с и к задней стенке выходной камеры 20b, причем это расположение позволяет задерживать микроскопические капли воды, увлекаемые воздухом.
Кроме того, выходная часть 20b камеры 20 содержит верхнее отверстие, центрованное по ее оси 20b′, которое выходит в выходное отверстие 18b выходного канала 18, и нижнее отверстие, тоже центрованное по оси 20b′, которое соответствует входному отверстию 19a канала 19 продувки/опорожнения.
В отличие от описанного выше водяного контура C1 канал 19 продувки/опорожнения воздушного контура C2 выполнен непосредственно в корпусе 2 вентиля за пределами габаритов соответствующей цилиндрической камеры 15.
Этот канал 19 продувки/опорожнения выполнен таким образом, что:
- его входное отверстие 19a выходит в выходной канал 18 воздушного контура C2, как было указано выше, и
- его выходное отверстие 19b выходит на уровне нижнего конца 15b камеры 15.
Клапан 16 этого воздушного контура C2 аналогичен клапану 6, описанному выше для водяного контура C1. Он выполнен в виде подвижного золотника, содержащего две цилиндрические части 16a и 16b, соединенные моноблочным штоком 16c.
В данном случае обе цилиндрические части 16a и 16b тоже имеют одинаковый диаметр, соответствующий, с учетом зазора, диаметру камеры 15. Они тоже оборудованы тороидальными прокладками для обеспечения герметичности воздушного контура C2.
Эти верхняя 16a и нижняя 16b цилиндрические части направляются, каждая, в части камеры 15 соответственно со стороны верхнего конца 15a и нижнего конца 15b этой камеры.
Шток 16с имеет диаметр, соответствующий примерно половине диаметра вышеуказанных цилиндрических частей 16a и 16b.
Нижняя цилиндрическая часть 16b клапана 16 образует клапан, предназначенный для перемещения на уровне:
- входного отверстия 18a выходного канала 18, обеспечивая регулирование расхода и контроль давления на выходе контура C2, и
- выходного отверстия 19b канала 19 продувки/опорожнения для получения открытого и закрытого положений этого канала.
Профиль верхнего конца нижней части 16b клапана 16 можно выполнить с переменным сечением для оптимизации вышеуказанного регулирования расхода и контроля давления.
Кроме того, средства 3 управления вентилем 1 выполнены таким образом, чтобы обеспечивать одновременное или синхронное перемещение двух клапанов 6 и 16 внутри соответствующей камеры 5 и 15.
Как показано, в частности, на фиг.5, эти средства 3 управления для этого содержат два основных элемента:
- единый привод 25 для перемещения клапанов 6 и 16, и
- конструкцию 26, обеспечивающую механическое соединение между двумя клапанами 6 и 16.
Единый привод 25, представляющий собой, например, электрический редукторный двигатель, закреплен на верхней стороне корпуса 2 вентиля и защищен конструкцией обтекателя.
Этот привод 25 может быть приводом с переменной скоростью и с контролем положения (например, является редукторным двигателем типа бесщеточного); он связан с соответствующими средствами управления, конфигурированными соответствующим образом (в частности, контроль скорости и положения позволяет устанавливать продолжительность каждой фазы описанного ниже цикла).
Для обеспечения своей работы вентиль 1 предпочтительно оборудован также различными датчиками 27 давления, как для воздуха, так и для воды. Эти датчики давления в данном случае сообщаются с каналами 7 и 17 питания и выходными каналами 8 и 18 двух контуров C1 и C2.
Корпус 2 вентиля содержит также отверстия, позволяющие прокладывать провода питания и/или управления.
Этот вентиль 1 содержит также устройства конца хода, связанные с различными агрегатами, обеспечивающими его работу и сбор параметров, относящихся к этой работе.
Средства управления можно запрограммировать таким образом, чтобы автоматически регулировать положение клапанов 6 и 16 по измеряемой физической величине, например по давлению, и/или расходу воды, и/или воздуха, или по присутствию воды (обнаруживаемому соответствующим датчиком, например, внутри камеры 20). Продолжительность выдержки в одном из положений (описаны ниже) может, таким образом, зависеть от значения, по меньшей мере, одной из указанных измеряемых физических величин.
Согласно варианту осуществления, приводной элемент 25 приводит во вращение винт 28 вокруг его оси, при этом указанный винт 28 взаимодействует с внутренним резьбовым отверстием 29, выполненным в осевом направлении внутри верхней цилиндрической части 6a клапана 6, которым оборудован водяной контур C1.
Что касается конструкции 26 механического соединения между двумя клапанами 6 и 16, то она выполнена в виде пластины, неподвижно соединенной при помощи любого соответствующего средства (например, посредством завинчивания) с верхним концом цилиндрической части 6a и 16a, образующей клапаны 6 и 16.
Таким образом, ход поступательного движения, сообщаемого клапану 6 водяного контура C1 приводом 25, в данном случае точно и постоянно соответствует ходу клапана 16, которым оборудован воздушный контур C2. Таким образом, учитывая конструкцию корпуса 2 вентиля и клапанов 6 и 16, воздушный контур открывается раньше, чем водяной контур.
На практике, согласно изобретению, средства 3 управления обеспечивают перемещение скольжением двух клапанов 6 и 16 в соответствующих цилиндрических камерах 5 и 15, причем каждый из них между:
- открытым положением (фиг.3, 4 и 11), в котором входные каналы 7 и 17 сообщаются с соответствующими выходными каналами 8 и 18 через промежуточные зоны 5c и 15c камер, и в котором каналы 9 и 19 опорожнения перекрыты, и
- закрытым положением (фиг.5), в котором промежуточные зоны 5c и 15c перекрыты соответствующими клапанами 6 и 16, и в котором выходные каналы 8 и 18 сообщаются с соответствующими открытыми каналами 9 и 19 опорожнения.
В частности, в закрытом положении, как показано на фиг.5, клапаны 6 и 16 обоих контуров C1 и C2 находятся в верхнем положении в соответствующей камере 5 и 15.
В этом закрытом положении водяной C1 и воздушный C2 контуры перекрыты:
- нижняя цилиндрическая часть 6b клапана 6 водяного контура C1 перекрывает выходное отверстие 7b входного канала 7, и
- нижняя цилиндрическая часть 16b клапана 16 воздушного контура C2 перекрывает входной конец 18a выходного канала 18.
В этом же закрытом положении вода установки на выходе вентиля может протекать просто под действием силы тяжести через канал 9 опорожнения, который открыт (пробка 11 находится за пределами канала 9 опорожнения) и выходить через отверстия, выполненные в дне 10с гильзы 10.
Точно так же нижний конец клапана 16 воздушного контура C2 находится над выходным отверстием 19b канала 19, обеспечивая удаление воды, которая может присутствовать в выходном канале 18 и в установке на выходе вентиля.
Начиная от этого закрытого положения, чтобы подать воду и воздух в установку на выходе вентиля, средства 3 управления перемещают клапаны 6 и 16 в направлении нижнего конца 5b и 15b их соответствующей камеры 5 и 15.
Перед открыванием водяного контура C1 специальная конструкция вентиля 1 позволяет получать различные положения защиты и запуска.
В частности, одно из положений обеспечивает активную продувку трубопровода подачи воздуха, не позволяя, в частности, воде, которая может присутствовать в этом трубопроводе, доходить до устройства распыления на выходе (присутствие воды может привести к образованию льда в некоторых частях устройства распыления, в частности в кристаллизаторах). Это действие оптимизировано за счет лабиринтной формы выходного канала 18.
Как показано на фиг.8 и 9, конструкция вентиля 1 обеспечивает управление клапанами 6 и 16 в первой промежуточной конфигурации, в которой:
- клапан 6 по-прежнему находится в положении закрывания водяного контура C1, и
- клапан 16 воздушного контура C2 занимает так называемое промежуточное положение, находящееся между закрытым и открытым положениями.
В этом промежуточном положении воздушный контур C2 имеет следующую конфигурацию:
- с одной стороны, входной канал 17 начинает сообщаться с выходным каналом 18 через промежуточную зону 15 с камеры, которую, по меньшей мере, частично освобождает нижний конец 16b клапана 16 (входное отверстие 18a выходного канала 18 частично открыто), и
- с другой стороны, выходное отверстие 19b канала 19 сохраняет открытое положение (оно не перекрыто клапаном 16).
Воздух под давлением, поступающий из входного канала 17, проходит одновременно к выходному отверстию 18b выходного канала 18 и через канал 19; происходит продувка воздушного трубопровода на выходе вентиля.
Вода, которая может присутствовать в воздухе, активно удаляется через канал 19 (поэтому этот канал называют каналом продувки/опорожнения). Таким образом, можно избежать проблем закупоривания устройств распыления на выходе водой в твердом состоянии.
Продолжение перемещения клапанов 6 и 16 в направлении их соответствующих открытых положений приводит ко второй промежуточной конфигурации, показанной на фиг.10, в которой:
- клапан 16 воздушного контура C2 по-прежнему остается в открытом положении (сообщение между входным каналом 17 и выходным каналом 18 через промежуточную зону 15с камеры 15), но теперь канал 19 продувки/опорожнения (и, в частности, его выходной конец 19b) перекрыт нижней цилиндрической частью 16b клапана 16, и
- клапан 6 удерживает водяной контур C1 в его закрытом положении.
Таким образом, давление в воздушном контуре снежной пушки создается еще до поступления воды, что позволяет избежать любого возврата воды через возможные смесительные камеры.
После этого, как показано на фиг.11, клапан 6 водяного контура C1 тоже достигает своего открытого положения, в котором его нижняя цилиндрическая часть 6b освобождает выходное отверстие 7b канала 7 подачи.
В этом положении и на уровне водяного контура C1 входной канал 7 сообщается с выходным каналом 8 через промежуточную зону 5с камеры, а канал 9 опорожнения перекрыт пробкой 11.
Если питание устройств распыления необходимо прекратить, клапаны 6 и 16 перемещают в обратном порядке, чтобы обеспечить их возвращение в закрытое положение, показанное на фиг.5.
Во время их возвращения в закрытое положение водяной контур C1 перекрывается раньше, чем воздушный контур C2, что позволяет производить очистку и продувку воды, находящейся на уровне устройства распыления на выходе.
В конечном закрытом положении после работы происходит автоматическое опорожнение обоих контуров C1 и C2, при этом вода выходит за счет силы тяжести через соответствующие каналы 9 и 19 в открытом положении.
В не показанном на чертежах варианте осуществления водяной контур C1 оборудован выходным каналом, идентичным или аналогичным выходному каналу воздушного контура C2.
В этом случае промежуточное положение клапана водяного контура позволяет производить продувку входного контура, в частности удаление воздуха, находящегося в воде, например, во время заполнения водопровода.
Предпочтительно это промежуточное положение продувки водяного контура достигается раньше положения продувки воздушного контура, в частности, чтобы на входном водяном контуре можно было производить действия, не расходуя воздух.
За этими операциями продувки на воде и на воздухе следует открывание воздушного контура, затем открывание водяного контура (как было описано выше).
Таким образом, вентиль позволяет удалять воздух, содержащийся в водопроводах, который может помешать регулированию давления.
Такой вентиль позволяет ограничить применение средств, предназначенных для выполнения этой функции удаления воздуха; при этом следует обеспечивать соответствующий контроль над приводом и за осуществляемыми циклами работы.
Эти средства продувки на водяном контуре можно предусмотреть независимо от наличия средств продувки на воздушном контуре.
Кроме того, средства продувки на воздушном контуре и средства продувки на водяном контуре можно выполнить независимыми от каналов, осуществляющих опорожнение (при помощи специальных каналов или отверстий, выполненных в корпусе вентиля, взаимодействующих с соответствующим клапаном 6 и/или 16).