Устройство нагрева и охлаждения питьевой воды в железнодорожном вагоне

Полезная модель относится к санитарно-техническому оборудованию пассажирских вагонов, в частности к установкам и устройствам для питьевого обеспечения пассажиров питьевой горячей и холодной водой.
Водоснабжение пассажирских вагонов является важнейшим санитарно-техническим оборудованием, обеспечивающим необходимые условия пассажирам во время их длительной поездки. Независимо от типа пассажирского вагона каждый из них оснащен устройством водоснабжения, предназначенным для обеспечения пассажиров питьевой водой.
В соответствии к общими техническими требованиями к установкам охлаждения, нагрева и обеззараживания питьевой воды пассажирских вагонов предъявляются требования, связанные с особенностями их эксплуатации, в том числе, к ограничению по общему водопотреблению, к потребляемой электрической мощности, а также к наличию вероятности вторичного микробиологического загрязнения воды. Кроме того, установка должна иметь краны раздачи холодной и нагретой воды, обеспечивающих возможность налива воды в стакан емкостью не менее 200 мл за время не более 10 секунд. Подача воды в установку должна осуществляться из бака водоснабжения вагона через дополнительные фильтры, обеспечивающие содержание взвешенных веществ в воде не более 1 мг/л. Оборудование должно обеспечивать биологическую безопасность питьевой воды и снижение риска распространения инфекций путем инактивации болезнетворных микроорганизмов, вирусов физическими методами (высокой температурой, ультрафиолетовым излучением).
Известна система водоснабжения, содержащая водяной бак с наливными магистралями, соединенный с устройством слива, сантехническое оборудование, связанное магистралями с блоком подготовки воды, включающий насос подачи холодной воды, гидроаккумулятор и водонагревательный блок. Насос подачи холодной воды связан с водяным баком и с гидроаккумулятором, соединенным с водонагревательным блоком и с сантехническим оборудованием. Магистраль подачи горячей воды к сантехническому оборудованию соединена с магистралью подачи холодной воды к водонагревательному блоку. Последний выполнен из двух нагревателей, соединенных между собой трубопроводами с запорной арматурой, образуя контур подогрева воды. Блок подготовки воды может быть размещен в отдельном корпусе, установленном под вагоном. (RU 97319, кл. B61D 35/00, 2010 г).
Однако при эксплуатации известной системы водоснабжения вагонов возникает образование на внутренних поверхностях трубопроводов биопленки, в составе которой живут микроорганизмы, способные вызывать инфекционные заболевания у людей и биодеструкцию материалов. Устранения биообрастаний обеспечивается регулярно проводимыми мероприятиями по дезинфекции систем водоснабжениями вагонов. При благоприятных условиях время образования биопленок составляет от нескольких суток до нескольких часов, что приводит к высокой вероятности их появления в процессе эксплуатации вагона.
Прототипом полезной модели является устройство охлаждения и нагрева питьевой воды в железнодорожном вагоне, входящего в систему водоснабжения питьевой водой (RU 2719044, кл. В01D 35/00, 2020 г). Устройство смонтировано в корпусе и содержит накопительный бак для регулирования подачи и потребления воды, связанный с баком охлаждения и дозирования воды и с баком нагрева и дозирования воды. На входе подачи воды в накопительный бак установлен фильтр, связанный через дроссель с электромагнитным клапаном. Накопительный бак снабжен двухуровневым поплавковым датчиком и дыхательным клапаном. Накопительный бак с баком охлаждения и баком нагрева связан дросселями. Внутри бака охлаждения воды установлен термостат, испаритель для охлаждения воды, последовательно связанный с конденсатором и компрессором, а на трубопроводе подачи холодной воды потребителю установлен УФ - обеззараживатель воды, связанный с краном через датчик потока воды. Бак нагрева воды снабжен тэном и датчиками температуры. Баки горячей и холодной воды для обеспечения гидравлического режима системы связаны трубками с накопительным баком. Для дозированной подачи воды на краны трубопроводы расположены в верхней части баков, а для обеспечения дискретной подачи воды конец трубопровода на участке его выхода из бака загнут вниз. Снизу баки холодной и горячей воды снабжены трубопроводами для их опорожнения.
Недостатком известного устройства является сложность при поддержании температурного режима холодной и горячей воды из-за того, что во время разбора воды в момент включенных нагревательных и охлаждающих элементов, горячая водо - паровая смесь забрасывается в накопительный бак, вода в котором перемешивается и, тем самым, не удается обеспечить необходимый режим температуры горячей и холодной воды на кранах дозирования и подачи воды.
Проблемой полезной модели является усовершенствование устройства подачи питьевой воды в железнодорожных вагонах.
Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик устройства подачи питьевой воды в железнодорожном вагоне.
Поставленная проблема и указанный технический результат достигаются тем, что устройство нагрева и охлаждения питьевой воды в железнодорожном вагоне смонтировано в корпусе и включает накопительный бак с двухуровневым поплавковым датчиком и дыхательным клапаном, связанный трубопроводами с баком охлаждения и дозирования воды и с баком нагрева и дозирования воды, каждый из которых связан с раздаточным краном. Согласно полезной модели, перед накопительным баком смонтирован бак - расширитель снизу связанный паропроводом с баком нагрева и дозирования воды, а сверху паропроводом с накопителем баком.
На раздаточных кранах могут быть смонтированы индикаторы нагревательных и охлаждающих элементов соответственно бака нагрева и дозирования и бака охлаждения и дозирования воды.
Индикаторы нагревательных и охлаждающих элементов для наглядности и удобства потребителям, выполнены световыми, которые мигают во включенном состоянии элементов и светят постоянно при отключенных элементах.
Наличие бака расширителя, смонтированного перед накопительным баком и связанного паропроводами с накопительным баком и с баком нагрева и дозирования воды, позволяет скомпенсировать температуру паро-воздушной смеси при возможном забросе воды в накопительный бак. В баке-расширителе горячая вода и часть пара конденсируется и остается, а в накопительный бак по паропроводу поступает небольшая часть пара, которая через дыхательный клапан выводится в атмосферу.
Полезная модель поясняется чертежом, где представлено устройство нагрева и охлаждения питьевой воды в железнодорожном вагоне.
Устройство нагрева и охлаждения питьевой воды в железнодорожном вагоне смонтировано в корпусе 1 и включает накопительный бак 2 с двухуровневым поплавковым датчиком 3 и дыхательным клапаном 4, связанный трубопроводом 5 с баком 6 охлаждения и дозирования воды и трубопроводом 7 с баком 8 нагрева и дозирования воды. Перед накопительным баком 2 смонтирован бак-расширитель 9, сверху связанный паропроводом 10 с баком 2 накопителем, а снизу паропроводом 11 с баком 8 нагрева и дозирования воды. Бак 6 охлаждения воды снабжен элементом 12 охлаждения и датчиком 13 температуры. Бак 8 нагрева воды снабжен нагревательным элементом 14, датчиком 15 температуры и аварийным датчиком 16. Бак 6 охлаждения воды снизу подключен к трубопроводу 17 подачи холодной воды потребителю на котором смонтирован обеззараживатель 18 на базе источника УФ - облучения и датчик 19 потока воды, выход которого подключен к блоку 20 оповещения со световым индикатором 21 о включенном элементе 12 охлаждения и световым индикатором 22 о включенном элементе 14 нагрева. В свою очередь бак 8 нагрева воды сверху трубопроводом 23 подключен к блоку 20. На концах трубопроводов 17 и 23 установлены раздаточные краны 24 и 25 соответственно раздачи холодной и горячей воды. Для опорожнения баков 6 и 8 в их нижней части смонтированы краны 26 и 27.
Устройство нагрева и охлаждения питьевой воды в железнодорожном вагоне работает следующим образом.
В устройство вода, соответствующая ГОСТУ Р 51232-98 «Вода питьевая» поступает по магистральному трубопроводу 28, проходит через фильтр 29 в накопительный бак 2, предназначенный для гидравлической развязки системы подачи питьевой воды в вагоне и установления постоянного давления. Накопительный бак 2 связан с атмосферой через дыхательный клапан 4. При уменьшении или превышения уровня воды в накопительном баке 2 срабатывает двухуровневый датчик 3, отвечающий за подачу сигнала на открытие электромагнитного клапана (на фигуре не показан).
2
Из накопительного бака 2 по трубопроводам 5 и 7 вода подается в бак 6 охлаждения и в бак 8 нагрева воды. В баке 6 вода с помощью элемента 12 охлаждается и далее по трубопроводу 17, проходя через обеззараживатель 18 на базе УФ источника облучения в котором под воздействием высокой дозы излучения до 40 мДж/смпроисходит обработка воды ультрафиолетом. Далее вода через датчик 19 потока поступает в блок 20 и далее на кран 24 раздачи холодной воды. При этом кран 24 можно открывать, если световой индикатор 21 не мигает, а светит в постоянном режиме.
В баке 8 с помощью нагревательного элемента 14 вода нагревается. Нагретая до требуемой температуры вода поступает через блок 20 оповещения на кран 25 раздачи горячей воды. Световой индикатор 22 блока 20 показывает потребителю воды можно ли включать кран 25. При мигающем индикаторе 22 воду брать не желательно, т.к. возможен заброс горячей воды в накопительный бак 2.
Для исключения заброса горячей воды в накопительный бак 2, при нарушении правил пользования устройством, перед накопительным баком 2 смонтировали бак-расширитель 9. В случае, когда разбор воды происходит при включенных элементах охлаждения 12 и нагрева 14, разогретая паровоздушная смесь по паропроводу 11 поступает в нижнюю часть бака-расширителя 9, в котором вся горячая вода и часть пара конденсируется и остается, а в накопительный бак 2 н по паропроводу 10 поступает небольшая часть пара, который тут же выводится через дыхательный клапан 4. Таким образом, заброс горячей воды в накопительный бак 2 не происходит, и не нарушается температурный режим раздачи холодной и горячей воды.
Для проведения регламентных работ и для опорожнения баков 6 и 8 при открытии кранов 26 и 27 смонтированных снизу через трубопровод 30 слива осуществляется слив воды из баков 6 и 8.
В настоящее время устройство нагрева и охлаждения питьевой воды в железнодорожном вагоне находится на стадии подготовки к промышленному производству.