CN102309830A - 一种高压水输送系统及供水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压水输送系统，包括第一油缸、第二油缸、第一输送缸、第二输送缸、水箱(1-5)、输水阀(1-6)以及换向机构(1-7)，所述第一输送缸和第二输送缸的活塞分别与所述第一油缸和第二油缸的活塞杆连接，所述第一输送缸和第二输送缸的出水口与所述水箱(1-5)连通；所述水箱(1-5)为封闭式结构，在所述水箱上设置有出水口(1-9)和进水口(1-10)，所述输水阀(1-6)的一端在换向机构(1-7)的驱动下能够与所述第一输送缸和第二输送缸的出水口交替连通，另一端与所述水箱(1-5)的出水口(1-9)连通。该输送系统能够应用于供水设备输出高压、大流量用水。本发明还公开了设有上述高压水输送系统的供水装置。

Description

一种高压水输送系统及供水装置

技术领域

本发明涉及供水设备技术领域，特别是涉及高压水输送系统。本发明还涉及设有所述高压水输送系统的供水装置。

背景技术

随着经济建设的快速发展，城市中高层(10层以上)及超高层(100米以上)建筑的数量急剧增加，超高层建筑的消防救援问题越来越受到人们关注。

现有超高层建筑的内部一般都设有消防供水系统，这种预防性消防设施仅适于扑灭小范围火灾。若超高层建筑一旦形成规模性火灾，整个内部消防水源供给系统将完全被火场包围，其内部消防系统的控制线路、电力供给线路以及消防水箱或其它消防管线均容易被火势损坏，从而导致高楼层的消防水源供给中断，内部消防灭火系统失效。

鉴于内部消防供水系统的局限性，超高层建筑的消防作业同样要依赖消防车等外部消防设备。

长期以来，消防车等消防设备多采用离心泵提供高压水源，由于离心泵出口压力和流量有限，其出水压力一般在1.5～2MPa左右，有效扬程最大在100米左右，不能够将水输送至100米以上的建筑物高度，无法满足超高层建筑的消防要求，先进的双级离心泵的出水压力虽然可达4MPa，但在此压力条件下，水流量相对较小，无法提供足够的水量进行消防作业。

可见，现有的超高层建筑消防供水难题的核心问题在于离心泵的能力不足，解决高压、大流量的消防水源供给问题是超高层建筑消防救援的关键所在，具有至关重要的意义。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种高压水输送系统。该输送系统能够输出满足超高层建筑消防需要的高压、大流量用水。

本发明的第二目的是提供一种具有上述高压水输送系统的供水装置。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种高压水输送系统，其特征在于，包括第一油缸、第二油缸、第一输送缸、第二输送缸、水箱、输水阀以及换向机构，所述第一输送缸和第二输送缸的活塞分别与所述第一油缸和第二油缸的活塞杆连接，所述第一输送缸和第二输送缸的出水口与所述水箱连通；所述水箱为封闭式结构，在所述水箱上设置有出水口和进水口，所述输水阀的一端在换向机构的驱动下能够与所述第一输送缸和第二输送缸的出水口交替连通，另一端与所述水箱的出水口连通。

优选地，所述水箱包括水箱本体和盖板，所述盖板封盖于所述水箱本体顶部且垫设有密封元件。

优选地，所述水箱本体顶部的敞口周围设有法兰边，所述盖板与所述法兰边连接。

优选地，所述盖板上设置有排气阀。

优选地，所述水箱上设有液位检测装置，与所述排气阀在电路上相连接；当所述液位检测装置获得进水液位充满所述水箱的信号时，发出控制信号关闭所述排气阀。

优选地，所述水箱的两个侧边上各设置有一个进水口。

优选地，所述进水口设置于所述水箱顶部的盖板上。

为了实现上述第二目的，本发明还提供一种供水装置，包括水源设备和输送系统，所述输送系统为上述任一项所述的高压水输送系统，所述水箱的进水口通过管路与所述水源设备连通。

优选地，具体为移动式消防车或固定式消防设备。

本发明所提供的高压水输送系统的水箱为封闭式结构，并在水箱上设置有出水口和进水口，在进行高压水输送作业时，所述进水口通过管路与水源连通，由于水箱封闭，可利用所述输送缸的活塞运动所产生自吸能力，将水源中的水连续不断的从进水口吸入封闭式水箱，并经过加压后，从所述水箱的出水口输出，输出的水流同时具备超高压、大流量(压力大于10MPa、流量大于70L/s)的优点，其理论供水高度可达900米以上，从而可彻底解决现有离心式水泵输出压力不足的问题，可一次性将足够流量的水供给到超高层建筑，而无需采用多泵接力的方式；而且不依赖于建筑内部的电力系统，性能安全、可靠，可用于超高层建筑的消防水源供给、临时应急生活供水及其他特定需要的场合。

在一种具体实施方式中，所述盖板上设置有排气阀。如此，在水箱开始进水时可打开排气阀，使水箱与外界连通，随着水箱内液位的不断升高，可逐渐排尽水箱中的空气，使水尽量充满水箱腔体，以确保所述输送缸的活塞运动能产生足够的吸力，同时，还可以避免输送缸吸入空气而导致出水口的压力和流量出现波动。

本发明所提供的供水装置设有上述高压水输送系统，由于上述高压水输送系统具有上述技术效果，具有该输送系统的供水装置也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供高压水输送系统的一种具体实施方式的结构示意图，图中省略了水箱顶部的盖板；

图2为图1中所示水箱处于密封状态时的结构示意图；

图3为本发明所提供移动式供水装置的结构示意图；

图4为图3所示移动式供水装置的动力装置与液压泵组传动连接的结构示意图；

图5为本发明所提供固定式供水装置的布局图。

图1至图5中：

1-1.第一油缸    1-2.第二油缸    1-3.第一输送缸    1-4.第二输送缸1-5.水箱    1-5-1.水箱本体    1-5-2.盖板    1-6.输水阀    1-7.换向机构1-8.辅助水箱    1-9.出水口    1-10.进水口    1-11.排气阀    10.底盘及动力单元    11.副车架及支腿系统    12.输送系统    13.器材箱    14.液压系统15.水罐    16.电气控制系统    17.传动轴    18.分动箱    19.液压泵组    30.柴油机或电动机    31.固定水池

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种高压水输送系统。该输送系统能够输出满足超高层建筑消防需要的高压、大流量用水。

本发明的另一核心是提供一种设有上述高压水输送系统的供水装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本文中的“上、下、左、右”等表示方位的用语是基于附图的位置关系，不应将其理解为对保护范围的绝对限定，同理，“第一、第二”等用语仅是为了便于描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

请参考图1、图2，图1为本发明所提供高压水输送系统的一种具体实施方式的结构示意图，图中省略了水箱顶部的盖板；图2为图1中所示水箱在带有盖板时的放大示意图。

如图所示，在一种具体实施方式中，本发明提供的高压水输送系统主要由第一油缸1-1、第二油缸1-2、第一输送缸1-3、第二输送缸1-4、水箱1-5、输水阀1-6以及换向机构1-7等零部件组成。

第一油缸1-1和第二油缸1-2并排平行布置，第一输送缸1-3和第二输送缸1-4也并排平行布置，且第一输送缸1-3内的活塞与第一油缸1-1的活塞杆连接，第二输送缸1-4内的活塞与第二油缸1-2的活塞杆连接，在第一油缸1-1和第二油缸1-2的活塞杆的带动下，第一输送缸1-3和第二输送缸1-4的活塞可来回交替动作，辅助水箱1-8设置在上述油缸和输送缸之间，以起到冷却和密封等作用。

水箱1-5为封闭式结构，在所述水箱上设置有出水口1-9和进水口1-10，水箱1-5位于第一输送缸1-3和第二输送缸1-4的后端，两输送缸的出口与水箱1-5连通，输水阀1-6通过换向机构1-7安装在水箱1-5内部，其一端在换向机构1-7的驱动下能够与第一输送缸1-3和第二输送缸1-4的出口交替连通，另一端与水箱1-5上的出水口1-9连通。

水箱1-5包括水箱本体1-5-1和盖板1-5-2，水箱本体1-5-1顶部的敞口周围设有法兰边，盖板1-5-2通过螺栓与法兰边相连接，将水箱本体1-5-1顶部的敞口封闭，为提高密封性能，两者间可进一步设置密封结构并垫设密封元件(图中未示出)，如橡胶密封圈等。

进水口1-10位于水箱1-5的两侧，由固定于水箱两侧的短管形成，短管一端与水箱1-5的内腔连通，另一端带有法兰盘，以便与进水管道通过螺栓进行连接。

盖板1-5-2的偏心位置安装有排气阀1-11，在水箱1-5开始进水时可打开排气阀1-11，使水箱1-5与外界连通，随着水箱内液位的不断升高，可逐渐排尽水箱1-5中的空气，使水尽量充满水箱腔体，以确保输送缸的活塞运动能产生足够的吸力，同时，还可以避免输送缸吸入空气而导致出水口的压力和流量出现波动。

为提高排气阀1-11动作的自动化程度，可以在水箱上设置液位检测装置，与排气阀1-11在电路上相连接；当液位检测装置获得进水液位充满所述水箱的信号时，可发出控制信号关闭排气阀。由于采用现有控制技术即可实现，这里就不再进行详细说明。

显然，水箱的具体结构并不仅仅局限于图2所示的方式，还可以重新设计成其它较为适宜的形态，只要确保其具有良好的密封性能即可。

在进行高压水输送作业时，水箱1-5的进水口1-10通过管路与水源连通，在两只油缸的作用下，第一输送缸1-3内的活塞前进时，第二输送缸1-4内的活塞后退，同时在换向机构1-7的作用下，输水阀1-6与第一输送缸1-3连通，第二输送缸1-4与水箱1-5连通。

由于水箱1-5封闭，第二输送缸1-4内的活塞后退时，产生吸力将水源中的水连续不断的从进水口1-10吸入封闭式水箱1-5，再吸入第二输送缸1-4内部；第一输送缸1-3内的活塞前进，将其内部的水压入输水阀1-6从出水口1-9泵出。当第二输送缸1-4后退至行程终端时，触发换向控制装置，两只油缸换向，同时换向机构1-7换向，使输水阀1-6与第二输送缸1-4连通，第一输送缸1-3与水箱1-5连通，第二输送缸1-4的活塞前进将高压水压入输水阀1-6从出水口1-9泵出，第一输送缸1-3内的活塞后退将水吸入，如此循环，从而实现高压水的连续输送。

上述输送系统输出的水流同时具备超高压、大流量(压力大于10MPa、流量大于70L/s)的优点，通过对输送缸与油缸活塞的直径比及油缸行程大小的优化设计，其理论供水高度可达900米以上，从而可彻底解决现有离心式水泵输出压力不足的问题，可一次性将足够流量的水供给到超高层建筑，而无需采用多泵接力的方式；而且不依赖于建筑内部的电力系统，性能安全、可靠，可用于超高层建筑的消防水源供给、临时应急生活供水及其他特定需要的场合。

上述高压水输送系统仅是一种优选方案，其具体结构并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如水箱1-5的进水口1-10设置在顶部的盖板1-5-2上等等，由于可能实现的方式较多，为节约篇幅，本文就不再一一举例说明。

除了上述高压水输送系统，本发明还提供了一种供水装置，包括水源设备和输送系统，所述输送系统采用上述高压水输送系统，所述水箱的进水口通过管路与所述水源设备的出水口连通。

具体地，上述供水装置可分为移动式供水装置和固定式供水装置两种。

请参考图3、图4，图3为本发明所提供移动式供水装置的结构示意图；图4为图3所示移动式供水装置的动力装置与液压泵组传动连接的结构示意图。

该移动式供水装置主要由七大部分组成，分别为底盘及动力单元10、副车架及支腿系统11、输送系统12、器材箱13、液压系统14、车载式水罐15及电气控制系统16，其中底盘及动力单元10是行驶和工作的动力源，其发动机的动力经传动轴17传至分动箱18，分动箱18的动力输出端与液压泵组19传动连接，通过控制分动箱18可实现“行驶”与“供水工作”状态的切换。

副车架及支腿系统11作为整个上装的支撑系统，通过连接板与底盘相连，是输送系统12、水罐15、器材箱13及液压系统14等的承载体。工作时根据实际情况前、后、左、右四个支腿伸出支撑整车或收起而依靠底盘轮胎的支撑作用。

进行供水工作时，分动箱18切换至“供水工作”状态，驱动液压油泵组19提供高压油输出，作为驱动输送系统12的动力，水罐15内的水经封闭式水箱左右两侧的进水口进入水箱，实现输送系统的进水，由输送系统12将进入其水箱的水源加压后，经水箱内的输水阀从由水箱的出水口输出。

这里要着重说明的是，上述移动式供水装置也可以改为拖挂式结构，输送系统12的动力系统可为单独的柴油机或电动机，或其他任何的动力装置驱动液压泵组为高压水泵送系统提供高压油。

作为另一种改进，输送系统12的水箱可以与水罐合成为一体。这样，输送系统12的输送缸出口便可以直接从水罐15中吸水。

上述移动式供水装置采用底盘动力驱动，使用安全、方便、快捷，机动性强，既可以作为消防供水装置(如消防车)、也可以作为临时应急生活供水等远距离供水装置。

请参考图5，图5为本发明所提供固定式供水装置的布局图。

该固定式供水装置采用柴油机或电动机30驱动液压泵组19提供高压油输出，作为输送系统12的驱动动力，固定水池31(或河流、湖泊)中的水从封闭式水箱1-5左右两侧的进水口进入水箱，实现水泵系统的进水，由输送系统12将进入其水箱的水源加压后，从水箱的出水口1-9输出，适于给超高层建筑专用高压管道供水，能够将消防用水一次性输送到900米甚至更高的高度。可取代现有超高层建筑的水泵接力供水方式，在发生火灾时，超高层建筑自带本发明提供的固定式供水装置能迅速响应，给火灾发生区域快速提供足够流量的消防用水。

以上对本发明所提供的高压水输送系统及供水装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高压水输送系统，其特征在于，包括第一油缸、第二油缸、第一输送缸、第二输送缸、水箱(1-5)、输水阀(1-6)以及换向机构(1-7)，所述第一输送缸和第二输送缸的活塞分别与所述第一油缸和第二油缸的活塞杆连接，所述第一输送缸和第二输送缸的出水口与所述水箱(1-5)连通；所述水箱(1-5)为封闭式结构，在所述水箱上设置有出水口(1-9)和进水口(1-10)，所述输水阀(1-6)的一端在换向机构(1-7)的驱动下能够与所述第一输送缸和第二输送缸的出水口交替连通，另一端与所述水箱(1-5)的出水口(1-9)连通。

2.根据权利要求1所述的高压水输送系统，其特征在于，所述水箱(1-5)包括水箱本体(1-5-1)和盖板(1-5-2)，所述盖板(1-5-2)封盖于所述水箱本体(1-5-1)顶部且垫设有密封元件。

3.根据权利要求2所述的高压水输送系统，其特征在于，所述水箱本体(1-5-1)顶部的敞口周围设有法兰边，所述盖板(1-5-2)与所述法兰边连接。

4.根据权利要求2所述的高压水输送系统，其特征在于，所述盖板(1-5-2)上设置有排气阀(1-11)。

5.根据权利要求4所述的高压水输送系统，其特征在于，所述水箱(1-5)上设有液位检测装置，与所述排气阀(1-11)在电路上相连接；当所述液位检测装置获得进水液位充满所述水箱(1-5)的信号时，发出控制信号关闭所述排气阀(1-11)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的高压水输送系统，其特征在于，所述水箱(1-5)的两个侧边上各设置有一个进水口(1-10)。

7.根据权利要求2至5任一项所述的高压水输送系统，其特征在于，所述进水口(1-10)设置于所述水箱(1-5)顶部的盖板上。

8.一种供水装置，包括水源设备和输送系统，其特征在于，所述输送系统为上述权利要求1至7任一项所述的高压水输送系统，所述水箱(1-5)的进水口(1-10)通过管路与所述水源设备连通。

9.根据权利要求8所述的供水装置，其特征在于，具体为移动式消防车或固定式消防设备。

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