開關閥門組件、防凍給水管道裝置及車站供水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種開關閥門組件、防凍給水管道裝置及車站供水系統(tǒng)。所述開關閥門組件的閥體內(nèi)包括進水流道、出水流道、主流道、三通閥芯、主氣閥、輔助氣閥、分支流道和復位組件。三通閥芯在使出水流道連通到主流道時觸發(fā)輔助氣閥使分支流道連通到第一腔體而允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面，第一活塞和第二活塞同向遠離壓縮氣體入口，部分壓縮氣體進入主流道后從出水流道流出；第二活塞移動觸發(fā)復位組件以驅(qū)動輔助氣閥復位而使分支流道連通到第二腔體，當?shù)诙惑w中的壓縮氣體對第二活塞外端面的作用力大于主流道中的壓縮氣體對第一活塞的作用力時，第一活塞將壓縮氣體入口關閉。本發(fā)明操作簡單安全，性能穩(wěn)定可靠，節(jié)省能耗。
【專利說明】開關閥門組件、防凍給水管道裝置及車站供水系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛的供水系統(tǒng)領域，具體涉及一種防凍給水管道裝置、使用在防凍給水管道上的開關閥門組件及使用防凍給水管道裝置的車站供水系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]水源儲備是鐵路客車的重要組成部分，是旅客旅途生活必不可少的基本條件之一，也是旅客列車人性化服務的重要方面。目前，我國鐵路客車多采用車上儲水箱進行水源儲備。由于鐵路客車區(qū)間運行時間長、站停時間短，因此鐵路客車在鐵路區(qū)間的每個?？空就？繒r，需要快速地進行水源供應。
[0003]鐵路客車?？空緸榭蛙囘M行水源補充是通過給水管道將水井內(nèi)的水輸送至客車的儲水箱中。現(xiàn)有給水管道的長度均較長，當在低溫環(huán)境時，給水管道的殘留液體便有可能因為未及時排除而結冰，從而使給水管道堵塞，影響后續(xù)列車的儲水。
[0004]為解決低溫環(huán)境下鐵路客車給水管道因結冰而堵塞的問題，現(xiàn)有技術中試圖采用三種方式進行解決，具體如下:
[0005]第一種方式:采用電伴熱帶。即在給水管道上附加電伴熱帶。但由于給水管道為軟管，又要經(jīng)常拉來拉去，電伴熱帶非常容易被損壞，且為防人員觸電只能低壓供電，由于給水管道較長，低壓供電的電能損耗也比較大。
[0006]第二種方式:采用自動收管裝置。給水管道采用膠管，在給客車加完水之后，將膠管自動收回到水井內(nèi)。但由于膠管的柔軟度隨著環(huán)境溫度的變化而變化，在冬季嚴寒天氣情況下，膠管變硬，造成收管裝置無法將膠管收回井下。
[0007]第三種方式:采用電磁閥控制壓縮空氣氣路，用壓縮空氣清除管道內(nèi)的殘留液體。但由于電磁閥對工作環(huán)境要求較高，極易發(fā)生故障，工作狀態(tài)很不穩(wěn)定。而客車給水對設備的穩(wěn)定性要求極高，因此也不能很好地解決低溫環(huán)境下給水管道的結冰問題。
[0008]鑒于上述三種解決方式的弊端，現(xiàn)有給水管道在低溫環(huán)境下采用長流水方式防止給水管道結冰，即為給水管道不間斷供水。由于水流不斷的流動，因而給水管道在低溫環(huán)境中不會結冰。但長流水方式由于在客車不需要儲水的時候依然需要不間斷地供水，因而造成水資源的大量浪費。
[0009]由上可知，有必要提供一種能夠及時清除管道內(nèi)的殘留液體、節(jié)約水資源，且對工作環(huán)境要求不高、具有性能穩(wěn)定可靠、運行維護費用低的防凍給水管道裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供了一種能夠及時清除管道內(nèi)的殘留液體、節(jié)約水資源，且具有性能穩(wěn)定可靠、運行維護費用低的防凍給水管道裝置。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種開關閥門組件，包括閥體，所述閥體包括:
[0012]進水流道、出水流道和氣體流道，分別與水源、給水管道和壓縮氣體源連通；所述氣體流道包括主流道和分支流道；[0013]三通閥芯，用于使出水流道選擇性地連通到進水流道或主流道；
[0014]中空腔體，通過分支流道與壓縮氣體源連通；
[0015]主氣閥，包括主活塞桿、固定于主活塞桿兩端的第一活塞和第二活塞，第一活塞設置于主流道內(nèi)的壓縮氣體入口處并以其密封面阻止或允許壓縮氣體流入所述主流道；第二活塞設于中空腔體中并將所述中空腔體分隔為第一腔體和第二腔體且具有分別朝向第一腔體和第二腔體的內(nèi)、外端面；
[0016]輔助氣閥，設置于所述分支流道的出口處，用于使分支流道選擇性地連通到第一腔體或第二腔體；
[0017]復位組件，設置在主氣閥與輔助氣閥之間并以連接端連接到輔助氣閥；
[0018]三通閥芯在使出水流道連通到主流道時觸發(fā)輔助氣閥使分支流道連通到第一腔體而允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面，作用于第二活塞內(nèi)端面的壓縮氣體和作用于第一活塞的壓縮氣體同向作用推動第一活塞和第二活塞遠離壓縮氣體入口移動從而允許部分壓縮氣體從壓縮空氣入口進入主流道后從出水流道流出；
[0019]第二活塞的移動觸發(fā)復位組件以驅(qū)動輔助氣閥復位而使分支流道連通到第二腔體而允許壓縮氣體進入第二腔體作用于第二活塞的外端面，當?shù)诙惑w中的壓縮氣體對第二活塞外端面的作用力大于主流道中的壓縮氣體對第一活塞的作用力時，第一活塞朝向壓縮氣體入口移動直到將壓縮氣體入口關閉。
[0020]其中，所述中空腔體還包括與分支流道的出口、第一腔體和第二腔體均連通的切換腔；
[0021]所述輔助氣閥包括設置于所述切換腔內(nèi)的第三活塞；
[0022]所述輔助氣閥被三通閥芯觸發(fā)后，所述第三活塞移動至所述分支流道出口與第二腔體之間，以阻止所述分支流道的壓縮氣體進入第二腔體，并允許所述分支流道的壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面；
[0023]所述輔助氣閥通過復位組件驅(qū)動而反向運動被復位后，所述第三活塞移動至所述分支流道出口與第一腔體之間，以阻止所述分支流道的壓縮氣體進入第一腔體，并允許所述分支流道的壓縮氣體進入第二腔體作用于第二活塞的外端面。
[0024]進一步地，所述輔助氣閥還包括具有第一端和第二端的輔活塞桿，
[0025]三通閥芯在使出水流道連通到主流道時觸發(fā)輔助氣閥的第一端使分支流道連通到第一腔體而允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面；
[0026]第三活塞固定于所述輔活塞桿的第二端，并連接到復位組件的一端。
[0027]優(yōu)選地，所述復位組件包括杠桿，所述杠桿以樞紐固定于第二腔體中，包括自由端和與所述輔助氣閥連接的連接端，所述自由端和所述連接端處于所述樞紐的兩側；
[0028]當?shù)谝换钊麑嚎s氣體入口關閉時，所述杠桿的自由端位于第二活塞的外端面一側且與第二活塞的外端面不接觸；
[0029]在第一活塞和第二活塞遠離壓縮氣體入口移動的過程中，第二活塞的外端面碰觸所述杠桿的自由端并推動所述杠桿的自由端運動，使所述杠桿的連接端聯(lián)動以推動所述輔助氣閥復位。
[0030]其中，當?shù)谝换钊麑嚎s氣體入口關閉時，壓縮空氣作用于第一活塞的密封面上的區(qū)域的面積小于第二活塞的外端面的面積。[0031]優(yōu)選地，
[0032]第一腔體中設有:第一彈簧和閥塞，所述閥塞設置于第一腔體的進口與第二活塞的內(nèi)端面之間，以允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面上并阻止所述壓縮氣體反流；第一彈簧連接在閥塞與第一腔體的內(nèi)壁之間并處于壓縮狀態(tài)；
[0033]和/ 或
[0034]第二腔體內(nèi)設有:第二彈簧，其連接在第二活塞外端面與第二腔體的內(nèi)壁之間并處于壓縮狀態(tài)。
[0035]所述分支流道的內(nèi)徑小于所述主流道的內(nèi)徑。
[0036]優(yōu)選地，
[0037]所述壓縮氣體的壓力為0.3?0.4兆帕；
[0038]所述三通閥芯為球形或圓柱形閥芯；
[0039]所述第一活塞允許所述壓縮氣體進入主流道到阻止所述壓縮氣體進入所述主流道的時間為8?20秒。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種防凍給水管道裝置，包括:
[0041]與水源連通的供水管道；
[0042]與壓縮氣體源連通的供氣管道；
[0043]給水管道；及
[0044]前述的開關閥門組件；其中，
[0045]所述供水管道與所述開關閥門組件的進水流道連通；所述供氣管道與所述開關閥門組件的氣體流道連通；所述給水管道與所述開關閥門組件的出水流道連通。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，還提供了一種車站供水系統(tǒng)，包括水源、壓縮空氣源和前述的防凍給水管道裝置。
[0047]由上述技術方案可知，本發(fā)明中的開關閥門組件可有效地防止供水管道內(nèi)的結冰現(xiàn)象，并且具有節(jié)約水資源、操作簡單安全、性能穩(wěn)定可靠和節(jié)省能耗的優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，以下將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，以下描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員而言，還可以根據(jù)這些附圖所示實施例得到其它的實施例及其附圖。
[0049]圖1示出了開關閥門組件的結構示意圖；
[0050]圖2a示出了水源通過開關閥門組件向給水管道供水狀態(tài)圖；
[0051]圖2b示出了人工關閉水源并轉動三通閥芯后開關閥門組件的內(nèi)部狀態(tài)圖；
[0052]圖2c示出了開關閥門組件中氣體流道導通狀態(tài)圖；
[0053]圖2d示出了開關閥門組件中第一活塞阻止氣體流道導通狀態(tài)圖；
[0054]圖3示出了機械連鎖裝置與輔助氣閥中的輔活塞桿之間的位置關系圖；
[0055]圖4示出了防凍給水管道裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】[0056]為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu)選實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細節(jié)僅僅是為了使讀者對本發(fā)明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細節(jié)也可以實現(xiàn)本發(fā)明的這些方面。
[0057]本發(fā)明的發(fā)明人觀察到，在低溫環(huán)境下，利用壓縮空氣的壓力及時清除客車給水管道中的殘留液體能夠很好地防止給水管道結冰，從而達到防凍效果。但現(xiàn)有壓縮空氣氣路均采用電磁閥控制，由于電磁閥對工作環(huán)境要求較高，而客車給水管道所處環(huán)境較惡劣，因而采用電磁閥控制壓縮空氣氣路的工作狀態(tài)并不穩(wěn)定。因此本發(fā)明的發(fā)明人在給水管道中設置開關閥門組件，該開關閥門組件在設定時間內(nèi)利用壓縮氣體將給水管道內(nèi)的殘余液體清除，并在設定時間結束后自動關閉壓縮氣體源，從而有效地防止給水管道結冰，且對環(huán)境要求不高、操作簡單安全、性能穩(wěn)定可靠。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種開關閥門組件，包括閥體，閥體包括進水流道、出水流道、氣體流道、三通閥芯、中空腔體、主氣閥、輔助氣閥和復位組件。其中，
[0059]進水流道與水源連通，出水流道與給水管道連通，氣體流道與壓縮氣體源連通。
[0060]氣體流道包括主流道和分支流道。
[0061]三通閥芯，用于使出水流道選擇性地連通到進水流道或主流道；優(yōu)選地，三通閥芯為球形或圓柱形閥芯。
[0062]中空腔體，通過分支流道與壓縮氣體源連通；
[0063]主氣閥，包括主活塞桿、固定于主活塞桿兩端的第一活塞和第二活塞，第一活塞設置于主流道內(nèi)的壓縮氣體入口處并以其密封面阻止或允許壓縮氣體流入主流道；第二活塞設于中空腔體中并將中空腔體分隔為第一腔體和第二腔體且具有分別朝向第一腔體和第二腔體的內(nèi)、外端面。
[0064]輔助氣閥，設置于分支流道的出口處，用于使分支流道選擇性地連通到第一腔體或第二腔體。
[0065]復位組件，設置在主氣閥與輔助氣閥之間并以連接端連接到輔助氣閥；
[0066]三通閥芯在使出水流道連通到主流道時觸發(fā)輔助氣閥使分支流道連通到第一腔體而允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面，作用于第二活塞內(nèi)端面的壓縮氣體和作用于第一活塞的壓縮氣體同向作用推動第一活塞和第二活塞遠離壓縮氣體入口移動從而允許部分壓縮氣體從壓縮空氣入口進入主流道后從出水流道流出；
[0067]第二活塞的移動觸發(fā)復位組件以驅(qū)動輔助氣閥復位而使分支流道連通到第二腔體而允許壓縮氣體進入第二腔體作用于第二活塞的外端面，當?shù)诙惑w中的壓縮氣體對第二活塞外端面的作用力大于主流道中的壓縮氣體對第一活塞的作用力時，第一活塞朝向壓縮氣體入口移動直到將壓縮氣體入口關閉。
[0068]第一活塞允許壓縮氣體進入主流道到阻止壓縮氣體進入主流道的時間為8?20秒。
[0069]進一步地，中空腔體還包括與分支流道的出口、第一腔體和第二腔體均連通的切換腔；
[0070]輔助氣閥包括設置于切換腔內(nèi)的第三活塞；
[0071]輔助氣閥被三通閥芯觸發(fā)后，第三活塞移動至分支流道出口與第二腔體之間，以阻止分支流道的壓縮氣體進入第二腔體，并允許分支流道的壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面；
[0072]輔助氣閥通過復位組件驅(qū)動而反向運動被復位后，第三活塞移動至分支流道出口與第一腔體之間，以阻止分支流道的壓縮氣體進入第一腔體，并允許分支流道的壓縮氣體進入第二腔體作用于第二活塞的外端面。
[0073]更進一步地，輔助氣閥還包括具有第一端和第二端的輔活塞桿，
[0074]三通閥芯在使出水流道連通到主流道時觸發(fā)輔助氣閥的第一端使分支流道連通到第一腔體而允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面；
[0075]第三活塞固定于輔活塞桿的第二端，并連接到復位組件的一端。
[0076]優(yōu)選地，本發(fā)明中的復位組件包括杠桿，杠桿以樞紐固定于第二腔體中，包括自由端和與輔助氣閥連接的連接端，自由端和連接端處于樞紐的兩側；
[0077]當?shù)谝换钊麑嚎s氣體入口關閉時，杠桿的自由端位于第二活塞的外端面一側且與第二活塞的外端面不接觸；
[0078]在第一活塞和第二活塞遠離壓縮氣體入口移動的過程中，第二活塞的外端面碰觸杠桿的自由端并推動杠桿的自由端運動,使杠桿的連接端聯(lián)動以推動輔助氣閥復位。
[0079]其中，當?shù)谝换钊麑嚎s氣體入口關閉時，壓縮空氣作用于第一活塞的密封面上的區(qū)域的面積小于第二活塞的外端面的面積。在第一活塞將壓縮氣體入口關閉時，作用于第一活塞端面的壓縮空氣的壓強與作用于第二活塞外端面的壓縮空氣的壓強相同，由于作用于第一活塞的密封面上的區(qū)域的面積小于第二活塞的外端面的面積，因此壓縮空氣作用于第二活塞外端面的作用力大于第一活塞端面所受的壓力，因此第一活塞能夠?qū)⒅髁鞯赖膲嚎s氣體入口密封，以阻止壓縮氣體進入主流道。
[0080]優(yōu)選地，
[0081]第一腔體中設有:第一彈簧和閥塞，閥塞設置于第一腔體的進口與第二活塞的內(nèi)端面之間，以允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面上并阻止壓縮氣體反流；第一彈簧連接在閥塞與第一腔體的內(nèi)壁之間并處于壓縮狀態(tài)；
[0082]和/ 或
[0083]第二腔體內(nèi)設有:第二彈簧，其連接在第二活塞外端面與第二腔體的內(nèi)壁之間并處于壓縮狀態(tài)。
[0084]優(yōu)選地，
[0085]分支流道的內(nèi)徑小于主流道的內(nèi)徑。在本發(fā)明中，分支流道的內(nèi)徑可以是最大內(nèi)徑、最小內(nèi)徑、平均內(nèi)徑、入口內(nèi)徑和出口內(nèi)徑等。
[0086]下面通過優(yōu)選實施例對開關閥門組件的結構及工作原理進行詳細闡述。
[0087]圖1示出了開關閥門組件的結構示意圖。如圖1所示,開關閥門組件包括閥體10。閥體10包括進水流道101、出水流道102、氣體流道103、閥芯為球形或圓柱形的三通閥芯104、中空腔體、主氣閥、輔助氣閥和復位組件。其中，
[0088]進水流道101、出水流道102和氣體流道103,分別用于與水源、給水管道和壓縮氣體源連通。
[0089]氣體流道103包括分支流道105和主流道。在本發(fā)明的各個實施例中，作為優(yōu)選方案，主流道包括與壓縮氣體源連通的水平流道131和與三通閥芯104連通的垂直流道132。水平流道131的內(nèi)徑等于或小于垂直流道132的內(nèi)徑，且水平流道131的出口與垂直流道132的中下部連通。水平流道131與垂直流道132的交接處即可認為是主流道的壓縮氣體進口。
[0090]三通閥芯104，包括兩個接口及連通兩個接口的彎折流道。作為優(yōu)選實施例，該彎折流道的彎折角度采用90度。三通閥芯104在閥體10內(nèi)的第一位置和第二位置兩個位置進行相互轉動。其中，在第一位置時，進水流道101與出水流道102連通；在第二位置時，出水流道102與氣體流道103連通。通過三通閥芯104的轉動，進而實現(xiàn)出水流道102選擇性地連通到進水流道101或氣體流道103。當然，本實施例中三通閥芯104內(nèi)的彎折流道的彎折角度為90度只是示例性的，而非對彎折角度的限定，在實際生產(chǎn)過程中，彎折流道的彎折角度根據(jù)閥體10中進水流道101、出水流道102和氣體流道103連通之間的角度確定。
[0091]中空腔體，通過分支流道105與壓縮氣體源連通。在本發(fā)明的實施例中，分支流道105可直接與壓縮氣體源連接；作為更優(yōu)選的實施例，分支流道105還可與主流道中的水平流道131連通，這樣可減少在閥體10表面開孔，提高閥體10的強度。優(yōu)選地，本實施例中的分支流道105的內(nèi)徑小于水平流道131的內(nèi)徑。
[0092]主氣閥，包括主活塞桿106、固定于主活塞桿106兩端的第一活塞107和第二活塞108。其中，
[0093]第一活塞107設置于主流道內(nèi)的壓縮氣體入口處，并以其密封面阻止或允許壓縮氣體流入主流道。
[0094]第二活塞108設于中空腔體中并將中空腔體分隔為第一腔體109和第二腔體110。其中，第二活塞朝向第一腔體的端面定義為內(nèi)端面，朝向第二腔體的端面定義為外端面。
[0095]優(yōu)選地，第二活塞108的內(nèi)端面面積和外端面的面積相等。第一活塞107的端面面積小于第二活塞108的外端面的面積。
[0096]在本發(fā)明的各個實施例中，作為優(yōu)選方案，第一活塞107設置于垂直流道132與水平流道131的交接處，水平流道131的出口即主流道的壓縮氣體入口。第一活塞107的端面面積大于水平流道131的出口的面積。水平流道131的出口面積即第一活塞107的密封面面積。在氣體流道103和出水流道102未連通時，第一活塞107的端面與水平流道出口外圍的端面相貼，由于作用于第一活塞107的密封面上的區(qū)域的面積小于第二活塞的外端面的面積，因此壓縮空氣作用于第二活塞外端面的作用力大于第一活塞端面所受的壓力，因此第一活塞能夠?qū)⒅髁鞯赖膲嚎s氣體入口密封，以阻止壓縮氣體進入主流道。
[0097]本發(fā)明的實施例中，中空腔體優(yōu)選采用L型腔體。定義L型中空腔體中，豎直部分為第二腔體110，水平部分為第一腔體109。優(yōu)選地，第二活塞108偏向第一腔體109部分的外圍套有密封圈，以使第一腔體109密封。
[0098]中空腔體的開口處還設有與分支流道的出口、第一腔體和第二腔體均連通的切換腔 111。
[0099]輔助氣閥設置于所述分支流道105的出口處，用于使分支流道105選擇性地連通到第二腔體110或第一腔體109。
[0100]在本發(fā)明的各個實施例中，作為優(yōu)選方案，輔助氣閥能夠使分支流道105選擇性地連通到第二腔體Iio或第一腔體109，具體為:[0101]輔助氣閥包括輔活塞桿112、固定于輔活塞桿112上的第三活塞113和第四活塞114，第三活塞113設置于切換腔111內(nèi)。輔活塞桿112的第一端延伸至三通閥芯104處并通過三通閥芯104的機械連鎖裝置觸發(fā)，第三活塞113固定于輔活塞桿112的第二端，第二端延伸至第二腔體110并連接到復位組件的一端。第三活塞113和第四活塞114之間留有間隙。[0102]輔助氣閥被三通閥芯104觸發(fā)后，第三活塞113移動至分支流道出口與第二腔體之間，以阻止分支流道的壓縮氣體進入第二腔體，并允許分支流道的壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面。
[0103]輔助氣閥通過復位組件驅(qū)動而反向運動被復位后，第三活塞移動至分支流道出口與第一腔體之間，以阻止分支流道的壓縮氣體進入第一腔體，并允許分支流道的壓縮氣體進入第二腔體作用于第二活塞的外端面。
[0104]復位組件，設置在主氣閥與輔助氣閥之間并以連接端連接到輔助氣閥。在本發(fā)明的各個實施例中，作為優(yōu)選方案，復位組件包括杠桿115。其中，
[0105]杠桿115以樞紐固定于第二腔體110中，其包括與輔助氣閥連接的連接端和自由端。自由端和連接端處于所述樞紐的兩側。連接端與輔活塞桿112伸入第二腔體110中的第二端連接，其自由端設置于第二腔體110中第二活塞108的左端。本發(fā)明中所述的左端、右端是以圖示中的相對位置來定義，只是用于描述方便，并不限定杠桿自由端的設置方向。
[0106]本實施例中復位組件采用杠桿只是示例性的，其還可采用齒輪或其他聯(lián)動部件，只要能夠?qū)崿F(xiàn)在第二活塞108移動過程中推動輔活塞桿使輔助氣閥回到未觸發(fā)時的位置的部件均落入本發(fā)明的保護范圍。
[0107]進一步地，第一腔體109中設有:第一彈簧117和閥塞118。其中，
[0108]閥塞118設置于第一腔體的進口與第二活塞的內(nèi)端面之間，以允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面上并阻止所述壓縮氣體反流。
[0109]第一彈簧117連接在閥塞與第一腔體的內(nèi)壁之間并處于壓縮狀態(tài).[0110]第二腔體110內(nèi)設有:第二彈簧116，其連接在第二活塞外端面與第二腔體的內(nèi)壁之間并處于壓縮狀態(tài)。
[0111]下面結合附圖對開關閥門組件的工作原理進行詳細闡述。
[0112]圖2a為水源通過開關閥門組件向給水管道供水狀態(tài)圖。如圖2a所示，三通閥芯104使進水流道101和出水流道102連通,水源向給水管道輸水。此時，輔助氣閥處于未觸發(fā)狀態(tài)。壓縮氣體中的一部分經(jīng)水平流道出口作用于第一活塞107的外端面，壓縮氣體中的另一部分經(jīng)分支流道105進入第二腔體110并作用于第二活塞108的外端面，由于水平流道131和第二腔體110中壓縮氣體的壓強相同，而壓縮氣體作用于第一活塞107的密封面上的區(qū)域的面積小于第二活塞108外端面，因此第二活塞108外端面所受的壓力大于第一活塞107端面所受的壓力，故主氣閥中的第一活塞107封堵水平流道131的出口，即主流道的壓縮氣體入口，從而阻止壓縮氣體進入主流道。
[0113]在人工關閉水源輸送管道后(此操作與原有關閉水源輸送管道的給水閥門動作相同，未增加操作難度)，轉動三通閥芯104，如圖2b，出水流道102與氣體流道103的主流道連通。同時三通閥芯104內(nèi)的機械連鎖裝置觸發(fā)輔助氣閥，輔助氣閥使分支流道105與第一腔體109連通，第二腔體110關閉。分支流道105中的壓縮空氣經(jīng)第三活塞113與第四活塞114之間的間隙、進氣流道111進入第一腔體109并作用于第二活塞的內(nèi)端面。第一活塞107受水平流道131中壓縮氣體的作用力、第二活塞108受第一腔體109中壓縮氣體的作用力，隨著第一腔體109壓縮氣體進氣量和壓力的增加，第一活塞107和第二活塞108所受作用力大于第二腔體110中壓縮氣體對第二活塞108的作用力，則主氣閥中的第一活塞107和第二活塞108受同向作用力的作用向遠離壓縮氣體入口的方向移動，從而使主流道的壓縮氣體入口打開，壓縮氣體經(jīng)主流道和出水流道102進入給水管道，并清除給水管道中的殘留液體。
[0114]在第二活塞108的移動過程中，第二活塞108的外端面觸發(fā)杠桿115的自由端，并推動杠桿115的自由端沿與第二活塞108相同的運動方向移動，從而驅(qū)動輔助氣閥復位，如圖2c，此時氣體流道依然導通。輔助氣閥回到未觸發(fā)前的位置，則分支流道105與第二腔體連通，第一腔體109失壓；由于第二腔體的體積大于第一腔體109的體積，第二腔體110需要在一段時間內(nèi)增加進氣量，當?shù)诙惑w110中的進氣量增加到壓縮氣體對第二活塞108的作用力大于主流道中的壓縮氣體對第一活塞107的作用力時，第二腔體110中的壓縮氣體推動第二活塞108朝向壓縮氣體入口方向移動,第一活塞107在主活塞桿106的聯(lián)動下相應朝向壓縮氣體入口方向移動，直到將壓縮氣體入口關閉，如圖2d。
[0115]本實施例中壓縮氣體源所采用壓縮氣體的壓力在0.3?0.4MPa壓力范圍內(nèi)。第一活塞允許壓縮氣體進入主流道到阻止所述壓縮氣體進入所述主流道的時間為8?20秒，即主氣閥延時關閉時間為8?20秒。由此可知，開關閥門組件通過主氣閥第二活塞108兩側的充排氣速度及壓力形成的時間差，實現(xiàn)主氣閥延時和自動關閉的功能。
[0116]優(yōu)選地，可在分支流道105上設置壓縮氣體進氣量調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)壓縮氣體進氣量調(diào)節(jié)閥，可實現(xiàn)主氣閥延時的時間。
[0117]圖3示出了機械連鎖裝置與輔助氣閥中的輔活塞桿之間的位置關系圖。如圖3所示，機械連鎖裝置為設置于三通閥芯中的一撥片結構301。在人工關閉水源輸送管道的水閥后，三通閥芯旋轉90度，使出水流道與氣體流道連通，此時撥片結構301撥動輔助氣閥的輔活塞桿使輔助氣閥移動至觸發(fā)后位置。
[0118]在水閥打開時，三通閥芯反向旋轉，撥片結構301旋轉但并不能使輔助氣閥的輔活塞桿移動，待三通閥芯反向旋轉90度，水源輸送管道打開，進水流道與出水流道連通。輔助氣閥在復位組件作用下復位。
[0119]經(jīng)實驗檢測，本實施例中的開關閥門組件，在8秒鐘即可吹干30?40米給水管道內(nèi)的殘留液體。該開關閥門組件每動作一次消耗0.3?0.4MPa的壓縮氣體30?50升，核算空氣壓縮機耗電量小于0.005kwh/次，折合電費不足5厘錢/次。
[0120]由以上技術方案可知，本發(fā)明中的開關閥門組件可有效地防止供水管道結冰現(xiàn)象，并且具有節(jié)約水資源、操作簡單安全、性能穩(wěn)定可靠以及節(jié)省能耗等諸多優(yōu)點。
[0121]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種使用上述開關閥門組件的防凍給水管道裝置。圖4示出了防凍給水管道裝置的結構示意圖。如圖4所示，防凍給水管道包括與水源連通的供水管道401、與壓縮氣體源連通的供氣管道402、給水管道403和開關閥門組件404，其中，
[0122]供水管道401與開關閥門組件的進水流道連通；供氣管道402與開關閥門組件的氣體流道連通；給水管道403與開關閥門組件的出水流道連通。[0123]對于開關閥門組件的具體結構此處不再贅述。
[0124]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，還提供了一種車站供水系統(tǒng)。該車站供水系統(tǒng)包括水源、壓縮空氣源防凍給水管道裝置。利用防凍給水管道裝置，在低溫環(huán)境下，車站供水系統(tǒng)可正常為車站的車輛進行供水。
[0125]與管道內(nèi)長流水的現(xiàn)有方式相比，本發(fā)明專利不僅能節(jié)水，還能便于管路檢修和維護。
[0126]本發(fā)明所述的車站，可為火車車站、汽車車站或其他車輛?？康攸c。
[0127]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限制本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種開關閥門組件，其特征在于，包括閥體，所述閥體包括: 進水流道、出水流道和氣體流道，分別與水源、給水管道和壓縮氣體源連通；所述氣體流道包括主流道和分支流道； 三通閥芯，用于使出水流道選擇性地連通到進水流道或主流道； 中空腔體，通過分支流道與壓縮氣體源連通； 主氣閥，包括主活塞桿、固定于主活塞桿兩端的第一活塞和第二活塞，第一活塞設置于主流道內(nèi)的壓縮氣體入口處并以其密封面阻止或允許壓縮氣體流入所述主流道；第二活塞設于中空腔體中并將所述中空腔體分隔為第一腔體和第二腔體且具有分別朝向第一腔體和第二腔體的內(nèi)、外端面； 輔助氣閥，設置于所述分支流道的出口處，用于使分支流道選擇性地連通到第一腔體或第二腔體； 復位組件，設置在主氣閥與輔助氣閥之間并以連接端連接到輔助氣閥； 三通閥芯在使出水流道連通到主流道時觸發(fā)輔助氣閥使分支流道連通到第一腔體而允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面，作用于第二活塞內(nèi)端面的壓縮氣體和作用于第一活塞的壓縮 氣體同向作用推動第一活塞和第二活塞遠離壓縮氣體入口移動從而允許部分壓縮氣體從壓縮空氣入口進入主流道后從出水流道流出； 第二活塞的移動觸發(fā)復位組件以驅(qū)動輔助氣閥復位而使分支流道連通到第二腔體而允許壓縮氣體進入第二腔體作用于第二活塞的外端面，當?shù)诙惑w中的壓縮氣體對第二活塞外端面的作用力大于主流道中的壓縮氣體對第一活塞的作用力時，第一活塞朝向壓縮氣體入口移動直到將壓縮氣體入口關閉。
2.根據(jù)權利要求1所述的開關閥門組件，其特征在于，所述中空腔體還包括與分支流道的出口、第一腔體和第二腔體均連通的切換腔； 所述輔助氣閥包括設置于所述切換腔內(nèi)的第三活塞； 所述輔助氣閥被三通閥芯觸發(fā)后，所述第三活塞移動至所述分支流道出口與第二腔體之間，以阻止所述分支流道的壓縮氣體進入第二腔體，并允許所述分支流道的壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面； 所述輔助氣閥通過復位組件驅(qū)動而反向運動被復位后，所述第三活塞移動至所述分支流道出口與第一腔體之間，以阻止所述分支流道的壓縮氣體進入第一腔體，并允許所述分支流道的壓縮氣體進入第二腔體作用于第二活塞的外端面。
3.根據(jù)權利要求2所述的開關閥門組件，其特征在于，所述輔助氣閥還包括具有第一端和第二端的輔活塞桿， 三通閥芯在使出水流道連通到主流道時觸發(fā)輔助氣閥的第一端使分支流道連通到第一腔體而允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面； 第三活塞固定于所述輔活塞桿的第二端，并連接到復位組件的一端。
4.根據(jù)權利要求1所述的開關閥門組件，其特征在于，所述復位組件包括杠桿，所述杠桿以樞紐固定于第二腔體中，包括自由端和與所述輔助氣閥連接的連接端，所述自由端和所述連接端處于所述樞紐的兩側； 當?shù)谝换钊麑嚎s氣體入口關閉時，所述杠桿的自由端位于第二活塞的外端面一側且與第二活塞的外端面不接觸；在第一活塞和第二活塞遠離壓縮氣體入口移動的過程中，第二活塞的外端面碰觸所述杠桿的自由端并推動所述杠桿的自由端運動，使所述杠桿的連接端聯(lián)動以推動所述輔助氣閥復位。
5.根據(jù)權利要求1所述的開關閥門組件，其特征在于， 當?shù)谝换钊麑嚎s氣體入口關閉時，壓縮空氣作用于第一活塞的密封面上的區(qū)域的面積小于第二活塞的外端面的面積。
6.根據(jù)權利要求1至5之一所述的開關閥門組件，其特征在于， 第一腔體中設有:第一彈簧和閥塞，所述閥塞設置于第一腔體的進口與第二活塞的內(nèi)端面之間，以允許壓縮氣體進入第一腔體作用于第二活塞的內(nèi)端面上并阻止所述壓縮氣體反流；第一彈簧連接在閥塞與第一腔體的內(nèi)壁之間并處于壓縮狀態(tài)； 和/或 第二腔體內(nèi)設有:第二彈簧，其連接在第二活塞外端面與第二腔體的內(nèi)壁之間并處于壓縮狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求1至5之一所述的開關閥門組件，其特征在于， 所述分支流道的內(nèi)徑小于所述主流道的內(nèi)徑。
8.根據(jù)權利要求1至5 之一所述的開關閥門組件，其特征在于，包括至少一種以下特征: 所述壓縮氣體的壓力為0.3~0.4兆帕； 所述三通閥芯為球形或圓柱形閥芯； 所述第一活塞允許所述壓縮氣體進入主流道到阻止所述壓縮氣體進入所述主流道的時間為8~20秒。
9.一種防凍給水管道裝置，其特征在于，包括: 與水源連通的供水管道； 與壓縮氣體源連通的供氣管道； 給水管道；及 權利要求1至8中任一項中所述的開關閥門組件；其中， 所述供水管道與所述開關閥門組件的進水流道連通；所述供氣管道與所述開關閥門組件的氣體流道連通；所述給水管道與所述開關閥門組件的出水流道連通。
10.一種車站供水系統(tǒng)，其特征在于，包括水源、壓縮空氣源和權利要求9中所述的防凍給水管道裝置。
【文檔編號】F16K11/20GK103542134SQ201310460008
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】韓志國 申請人:韓志國