CN218843243U - 一种水龙头及水管防冻装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种水龙头及水管防冻装置,包括储水器和文丘里射流器,所述文丘里射流器安装于储水器内部,储水器两端设有进水口和出水口,文丘里射流器的进水端通过进水口与供水管相连,出水端通过出水口与出水管和水龙头相连,储水器和供水管设于地表防冻层以下,供水管进入进水口处设有截止阀门,本实用新型利用流体力学的射流原理,通过文丘里射流器在供水时将储水器抽负压,停水时使水龙头和水管中留存的余水自动会流进入防冻层以下的储水器中,避免水龙头和水管中留存余水发生冻结的问题,适用于北方地区户外水龙头及水管防冻技术领域。

Description

一种水龙头及水管防冻装置
技术领域
本实用新型属于北方地区户外水龙头及水管防冻技术领域,具体的说,涉及一种水龙头及水管防冻装置。
背景技术
冬季到来,因我国北方地区农村自来水的水龙头及厕所大部分在室外,每逢用水后水龙头和水管内常留存余水,使得水龙头或水管在寒冷的外部环境下被冻住甚至冻裂,无法实现用水,甚至导致近几年农村推行的旱厕改水厕到冬季就停用,给群众生活带来很大的不方便。
实用新型内容
本实用新型提供一种水龙头及水管防冻装置,用于解决北方地区户外水龙头及水管冬季防冻的问题。
为实现上述目的,本实用新型所采用的技术方案如下:
一种水龙头及水管防冻装置,包括储水器和文丘里射流器,所述文丘里射流器安装于储水器内部,储水器两端设有进水口和出水口,文丘里射流器的进水端通过进水口与供水管相连,出水端通过出水口与出水管和水龙头相连,储水器和供水管设于地表防冻层以下,供水管进入进水口处设有截止阀门。
进一步的,所述截止阀门上方设有用于关闭阀门的操作杆,且地面上开设有与操作杆适配的操作孔。
进一步的,所述储水器和供水管设于地表防冻层以下,与自来水供水管深度相同。
进一步的,所述供水管和出水管的型号采用DN15或DN20水管。
进一步的,所述储水器的容积大于出水管的容积,供水管和出水管的型号采用DN20的水管,储水器容积为1.1升。
进一步的,所述文丘里射流器的型号采用DN20外螺纹或者插口的文丘里射流器。
进一步的,所述储水器和文丘里射流器采用塑料材质。
进一步的,所述储水器和文丘里射流器水平设置,文丘里射流器的抽气(或水)管朝下设置。
本实用新型由于采用了上述的结构,其与现有技术相比,所取得的技术进步在于:在储水器内部安装设置文丘里射流器,并在供水管的下游端设置截止阀门,即在供水管进入进水口处设有截止阀门,利用流体力学的射流原理,当打开截止阀门用水时,供水管的自来水流经文丘里射流器向出水管供水,并从水龙头流出或者对厕所进行冲洗,文丘里射流器的喉管处高速水流产生负压,经喉管处的抽气(或水)管将储水器中的空气吸出,使储水器中处于负压状态;用水结束后关闭截止阀门,供水管中自来水的流速为零,水龙头、出水管及竖管中留存的自来水在储水器中的负压及自然大气压共同作用下,经抽气(或水)管自动回流到防冻层之下的储水器中,将水龙头和出水管及直立水管中的自来水排空,无余水留存,起到防冻效果;再次打开截止阀门时,储水器中的自来水会随着供水管中的自来水一起流出,如此反复,这样既不浪费水资源,相对于常规技术中采用各种加热设施进行防冻,本实用新型提供的防冻装置,不需要任何能源解决水龙头防冻问题,一劳永逸,省时省力,方便使用。
综上所述,本实用新型利用流体力学的射流原理,通过文丘里射流器在供水时将储水器抽负压,停水时使水龙头和水管中留存的余水自动会流进入防冻层以下的储水器中,避免水龙头和水管中留存余水发生冻结的问题,适用于北方地区户外水龙头及水管防冻技术领域。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制。
在附图中:
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
标注部件:01-操作孔,02-操作杆,03-供水管,04-截止阀门,05-储水器,51-进水口,52-出水口,06-文丘里射流器,61-喉管,62-抽气(或水)管,07-出水管,08-水龙头。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
本实用新型公开了一种水龙头及水管防冻装置,如图1所示,包括储水器05和文丘里射流器06,所述文丘里射流器06安装于储水器05内部,储水器05两端设有进水口51和出水口52,文丘里射流器06的进水端通过进水口51与供水管03相连,出水端通过出水口52与出水管07和水龙头08相连,储水器05和供水管03设于地表防冻层以下,供水管03进入进水口51处设有截止阀门04。所述储水器05和文丘里射流器06水平设置,文丘里射流器06的抽气(或水)管62朝下设置。
文丘里射流器06中间设有喉管61,喉管61直径处设有抽气(或水)管62。抽气(或水)管62朝下设置,一方面可以对储水器05中抽真空,当内部水位高于抽气(或水)管62下端时,还可以将回流到储水器05中的水,在截止阀门04打开供水时被吸出,作为供水继续被吸出后使用,不受储水器05内部回水量限制。
解决水龙头08和水管防冻问题,最简单的方法就是将各阀门移到地下(防冻层以下)与供水管03相连,然后不用水时将防冻层以上的直立水管和水龙头08中的水排空,以解决防冻问题,其实在农村也有这样做的,但大多数只是用于冬季不常用的水管。例如:院内浇地、浇花和通往室外厕所的水管,在主管道上加截止阀门04,设竖井,另安一套泄水阀门,入冬前关闭截止阀门04,打开泄水阀门,排空管道及水龙头08中的水,渗入竖井中的土壤即可,倘若天天使用,显然不可取,不但操作复杂,同时造成水源的浪费。
在储水器05内部安装设置文丘里射流器06,并在供水管03的下游端设置截止阀门04,即在供水管03进入进水口51处设有截止阀门04,利用流体力学的射流原理,当打开截止阀门04用水时,供水管03的自来水流经文丘里射流器06向出水管07供水,并从水龙头08流出或者对厕所进行冲洗,文丘里射流器06的喉管61处高速水流产生负压,经喉管61处的抽气(或水)管62将储水器05中的空气吸出,使储水器05中处于负压状态,抽气(或水)管62此时作为抽气管使用;用水结束后关闭截止阀门04,供水管03中自来水的流速为零,水龙头08、出水管07及竖管中留存的自来水在储水器05中的负压及自然大气压共同作用下,经抽气(或水)管62自动回流到防冻层之下的储水器05中,将水龙头08和出水管07及直立水管中的自来水排空,无余水留存,起到防冻效果,这样再寒冷的地区也可解决防冻问题;再次打开截止阀门04时,储水器05中的自来水会随着供水管03中的自来水从抽气(或水)管62一起流出,此时,抽气(或水)管62作为抽水管使用,如此反复,这样既不浪费水资源,相对于常规技术中采用各种加热设施进行防冻,本实用新型提供的防冻装置,不需要任何能源解决水龙头08防冻问题,一劳永逸,省时省力,方便使用。
作为一个优选的实施例,如图所示,所述截止阀门04上方设有用于关闭阀门的操作杆02,且地面上开设有与操作杆02适配的操作孔01。将截止阀门04设置在供水管03进入进水口51处,并设置在防冻层以下,控制供水管03的供水,避免截止阀门04冻结,设置操作孔01和操作杆02,可以方便在地面上操作截止阀门04的开启与关闭。
作为一个优选的实施例,如图所示,所述储水器05和供水管03设于地表防冻层以下,与自来水供水管深度相同。所述供水管03和出水管07的型号采用DN15或DN20水管。所述储水器05的容积大于出水管07的容积,供水管03和出水管07的型号采用DN20的水管,储水器05容积为1.1升。所述文丘里射流器06的型号采用DN20外螺纹或者插口的文丘里射流器06。
本文通过理论分析和试验研究,在截止阀门04下游端加装一套文丘里射流器06,利用流体力学射流原理,在文丘里射流器06外侧设置一个密闭容器,即储水器05,这样打开截止阀门04用水时,文丘里射流器06喉管61处高速水流产生负压,将储水器05中的水和空气吸出,关闭阀门,供水管03中的水流流速为零,水龙头08及竖管中水在自然大气压及储水器05内部负压共同作用下重新回流到储水器05中,这样就出现一个关键问题,一次用水多大量,产生多大的高速流水,在储水器05中产成多大的真空度,所产生的回吸体积(用V表示)才能满足水管易冻水体,即水龙头08和出水管07中留存的余水(用V表示)全部回流到储水器05之中,防止水龙头08和出水管07的冻结,满足该条件的公式为:
V>V
在农村,农户大都采用4分(DN15)或6分(DN20)管作为出水管07,冻土深一般为0.5~1.2米,地上部分竖直水管一般为0.5~0.8米,因此,出水管07取最大长度2米(用L表示),按公式计算:
Figure BDA0003914527720000051
有上述公式可得:
出水管07采用4分管(DN15)时:V=0.350升
出水管07采用6分管(DN20)时:V=0.630升
也就是说,一次用水过程产生回吸体积V大于0.63升,就能满足广大农村的防冻需求。
V取决于储水器05的容积和内部的负压真空度(用H表示),真空度H与文丘里射流器06的喉管61处直径D,流量Q和供水管03中的压力P有关,具体通过帕努力方程表述为:
Figure BDA0003914527720000052
Figure BDA0003914527720000061
其中:
A1、V1、P1分别表示文丘里射流器进口处管的截面面积,水流速度及压强;
A2、V2、P2分别表示文丘里射流器喉管处管的截面面积,水流速度及压强;
ρ表示水的密度。
当供水管03中压力一定时,喉管61直径D越小,流速就越大,喉管61前后压力差就越大,也就是储水器05中的负压真空度越大,回吸力越强,回吸体积越大。
本实施例选用市场上DN20文丘里射流器06,当供水管03内的水压在1.5—3.5㎏/c㎡(国家规定的农村自来水标准压力)范围内,储水器05的容积选用1.1升的情况下(大于0.630升),一次供水量不超过4升(出水管07出水量)关闭截止阀门04后造成的回吸水量V就可大于V,并听到清晰的回吸空气摩擦声,表明易冻管中的水(水龙头08和出水管07及竖直水管中留存的0.63升余水)全部吸到储水器05之中,效果良好,充分说明这套系统在标准大气压力下完全能满足农村用户需求,起到水龙头08和水管防冻的作用。
作为一个优选的实施例,所述储水器05和文丘里射流器06采用塑料材质。采用塑料材质,一方面可以放置长期处于地下发生锈蚀现象,另一方面,可以降低生产成本。
综上所述,本实用新型利用流体力学的射流原理,通过文丘里射流器06在供水时将储水器05抽负压,停水时使水龙头08和水管中留存的余水自动会流进入防冻层以下的储水器05中,避免水龙头08和水管中留存余水发生冻结的问题,适用于北方地区户外水龙头08及水管防冻技术领域。
最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种水龙头及水管防冻装置,其特征在于:包括储水器和文丘里射流器,所述文丘里射流器安装于储水器内部,储水器两端设有进水口和出水口,文丘里射流器的进水端通过进水口与供水管相连,出水端通过出水口与出水管和水龙头相连,储水器和供水管设于地表防冻层以下,供水管进入进水口处设有截止阀门。
2.根据权利要求1所述的一种水龙头及水管防冻装置,其特征在于:所述截止阀门上方设有用于关闭阀门的操作杆,且地面上开设有与操作杆适配的操作孔。
3.根据权利要求1所述的一种水龙头及水管防冻装置,其特征在于:所述储水器和供水管设于地表防冻层以下,与自来水供水管深度相同。
4.根据权利要求1所述的一种水龙头及水管防冻装置,其特征在于:所述供水管和出水管的型号采用DN15或DN20水管。
5.根据权利要求1所述的一种水龙头及水管防冻装置,其特征在于:所述储水器的容积大于出水管的容积,供水管和出水管的型号采用DN20的水管,储水器容积为1.1升。
6.根据权利要求1所述的一种水龙头及水管防冻装置,其特征在于:所述文丘里射流器的型号采用DN20外螺纹或者插口的文丘里射流器。
7.根据权利要求1所述的一种水龙头及水管防冻装置,其特征在于:所述储水器和文丘里射流器采用塑料材质。
8.根据权利要求1所述的一种水龙头及水管防冻装置,其特征在于:所述储水器和文丘里射流器水平设置,文丘里射流器的抽气管朝下设置。
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