CN2229286Y - 双室储能式消防供水气压罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双储能式消防供水气压罐，包括罐体、胶囊、通气管、人孔、充气嘴、支座，其特征是罐体分隔成气室和水室两部分，同时设置通气孔及其安装检查孔，同时设置气室水室连通的通气管，进出水管及其排污管和浮球液位计接口及电接点压力表接管，具有结构简单，设计合理，可克服浪费材料，胶囊易漏气、破裂，且漏气、破裂后不易发现，安全可靠，自动化程度高等特点。

Description

双室储能式消防供水气压罐

本实用新型属于消防供水设备，尤其是一种双室储能式消防供水气压罐。

目前，消防供水设备种类繁多，但是对消防前期灭火，通常采用胶囊式气压供水装置(或称XN型消防装置)，我们知道独立的消防系统，其灭火主要是靠消防泵供水，因此这里所说的供水设备中气压罐(气压消防供水罐)只是在平日起着稳压和警戒作用，在灭火时只起着前期灭火的作用，以解决消防泵因启动灭火滞后或称之为延时的问题，待消防泵一启动，气压罐中的水就不再利用，因此，通常气压罐的有效容积取建筑物失火时十分钟的消防用水量(具体说明后面详述)。前述的胶囊式气压供水装置主要由气压罐(或称罐体)、胶囊、电控柜、电接点压力表、补水泵、消防泵及安全阀及阀门等组成，这里除气压罐及其胶囊外，其它均为标准件。气压罐采用碳钢或低碳钢制成，它由封头、筒体、充氮咀、进出水口及支座和入孔等部分组成，它主要用于充装压缩氮气和对胶囊起着保护作用，胶囊由高强度橡胶制成，它装在气压罐中，它在充满水无膨胀的情况下，其外形尺寸和体积与气压罐的内表尺寸及容积完全相同，它用于盛装消防用水。该装置的气压罐主要存在以下不足：

①、浪费材料由于胶囊的外形尺寸及体积与气压罐的内表面尺寸及容积完全相同，但由于其充水量仅占总容积的30～35％，大部分未被利用，造成橡胶的大量浪费。另外目前国内生产橡胶的厂家，因受硫化炉体积的限制，对于大体积的胶囊不能生产，为满足消防用水量的要求，只得把两个胶囊装在同一罐中，或者由多罐组合，这不仅进一步造成橡胶的浪费，而且当用多罐组合时，还增加了钢材的消耗。另外，当两个胶囊同时放在一个罐中时，由于中间两个相对的封头无钢壳保护，一旦出现压差，此处极易破坏。

②、出现漏气不易发现，造成无充实水柱形成，影响灭火。由于胶囊充水量仅占其总容积的0.30～0.35，其它部分均被外面的压缩氮气所占有，设备一旦出现漏气，便造成系统中压力下降，当其压力降到比上限压力(P₂)低0.02～0.03MPa时，补水泵在电控柜的指令下便开始启动，向胶囊中补水，以维持系统中的压力不变。当所补充的水的体积相当于所泄漏的压缩氮气的体积时，系统中的压力又恢复正常。但此时系统中的下限压力(P₁)却因气体的减少而降低，其值要低于设计压力。而且随着泄漏的不断进行，P₁的降压过程也在随之进行。这种过程一直进行到气体漏光、胶囊充满水为止。此时电接点压力表上所显示的压力虽然未变，但它已不是有压缩氮气的压力，此时P₁等于零。压力表上所显的压力实际为气压罐中受压水的压力，因此，一旦着火，消火栓一打开，水压一泄，压力马上降到零。根本形不成灭火所需的充实水柱，甚至无水流出。如果在气体还未漏光之前失火，因气体的泄漏压力的降低，其下限压力已达不到设计压力，此时若着火点所需的压力高于系统中剩余氮气的压力，很显然是无法灭火的；若着火点所需之压力低于剩余氮气的压力，因在设计时，最高层以下各层楼房中的管道，在进消火栓前都加了减压节流装置，系统中总的压力下降了，各层的压力都同步降低，各层的压力均达不到设计要求，同样起不到灭火作用。所以一旦着火，其后果不堪设想。

③、胶囊易破裂：胶囊式气压供水装置的胶囊虽然也受气压罐的保护，但由于在气压罐筒壁上入孔口和充氮咀口处，都未设保护装置，一旦由于漏气造成胶囊中完全充满水，胶囊位于入孔口、充氮咀口部分，就会因压差而向口内凸，当其压差大于橡胶的许用拉应力时，这些凸进部分就易发生破裂。胶囊一旦破裂，不管什么原因引起的破裂，也不管罐内氮气是否有泄漏，都将影响灭火。

④、胶囊破裂不易发现：在该设备中，因在气压罐上无压力和水位监控系统，因此不管什么原因造成胶囊破裂，非到检修或失火时很难发现。胶囊一旦破裂，若是因漏气由压差造成破裂，系统中的压力基本上是高压水的压力，压缩氮气的压力接近零，消火栓一打开，压力马上降到零，根本无法灭火；若是因使用时间过长因老化或其它意料不到的原因破裂，此种情况下，即是系统中的压力正常，但因水气直接接触，消火栓一打开，水、气都进入主管路中，甚至会出现纯气体的大量进入，若发生这种情况，就会产生气堵现象，在某一时间内，气体在管路中将消防水隔断，使消防泵供水滞后，影响灭火。

⑤、出现故障不易发现：由于消防设备一般都放到地下室或无人常到的地方，而且又都无专人看管，特别是胶囊式气压消防装置的气压罐上无压力和水位监测系统，所以若出现诸如漏气、胶囊破裂等问题，非到检修或失火时，极难发现。一旦出现这些故障，从前面所述可知，其后果不堪设想。

本实用新型针对现有技术存在的上述诸多不足加以改进，提供一种结构简单，设计合理，可克服浪费材料，胶囊易漏气、破裂且漏气和破裂后不易发现，安全可靠的双室储能式消防供水气压罐。

本实用新型是通过下列方式予以实现的：一种消防供水气压罐，包括罐体、胶囊、通气管、入孔、充气嘴、进水管、排污管、支座，本实用新型的特征是：所说的罐体通过隔板分隔成气室和水室两部分，气室主要用于充装压缩气储存能量，水室内设有胶囊，用于盛装消防用水，在隔板的上部高于最大充水量水面以上开有起着将气室内的压缩气体通到水室的作用的通气孔，同时在隔板中间设有安装检查孔。在隔板处对应的罐体外侧上部设有把气室与水室连通起来的并且除起通气作用外还起着检修时将水室中的气体排出去作用的通气管。在隔板处对应的罐体外侧下部设有把气室与水室连通起来的并且起着进行水压试验时将气室内水排净和当胶囊破裂水由此进入气室至水位达到极限位置时的浮球液位计的传感器向报警控制台发出报警信号的进出水管，同时在进出水管上接有排污管。在罐体的气室一侧的下部和顶部分别设有可安装浮球液位计的接口和用于安装电接点压力表的接口。所说的入孔和充气嘴置于罐体的气室一侧的中间位置。

本实用新型的工作原理是：根据波义耳马特略定律，在温度不变的情况下，气体的体积与压力成反比，此设备就是根据这一原理设计成的。

首先以略高于最不利着火点消火栓所需的压力P₁，将氮气压入气压罐(或称罐体)中，作为能量而贮于罐A内。该压力为下限压力它等于建筑物最不利着火点消火栓口处所需的压力Hxh，加上该消火栓出口至供水罐出口处的几何高差hz和管道阻力hg之和。

即：P₁＝Hxh＋hg＋hz[米水柱]——[1]

充氮后，再以压力P₂向罐中胶囊内压入体积为V_t的水。P₂称之为上限压力，V_t称之为有效容积，P₂的大小取决于罐体总容积V₁和有效容积V_t及下限压力P₁的大小。V_t则是根据建筑物的高度、防火等级等来确定的，通常取相应建筑物失火时，十分钟的消防用水量。其公称值为6m³、9m³、12m³、18m³四种，可由单罐、双罐和多罐满足上述要求。但对于独立的消防系统，由于灭火主要是靠消防泵供水，气压罐只是在素日起着稳压和警戒作用，在失火时，它只起着前期灭火，以解决消防泵因启动灭火滞后或称之为延时间，待消防泵一启动，气压罐中的水就不再利用，所以在这种情况下，V_t一般取上述数据的1/3左右，即取三分钟的消防用水量即可。

V_t在罐中所占的百分比，取决于P₁和P₂之比值，该比值称之为α。 $\mathrm{\α}=\frac{P_1+0.1033}{P_2+0.1033}---------------\left[2\right]$

α值的大小，直接影响系统中压力和罐体的大小，对系统的管理和投资都产生较大的影响。当α过大时，P₂过小，此时罐体体积过大，不仅金属耗量大，占地面积也大，这显然是不经济的，当α值过小时，P₂过大，虽然罐体体积小了些，但由于系统中压力过大，这不仅也增加金属的耗量，而且还给管理带来麻烦。因此正确选用α值至关重要。一般用于消防时，α值通常选取0.65～0.75。 $V_1=\frac{V_1}{1-\mathrm{\α}}\left[m^3\right]------------\left[4\right]$

V₁：罐体总容积[m³]；

V₂：罐内压缩氮气体积[m³]。

由以上各式可知，当P₁、V₁及α确定之后，设备的总容积和P₂亦可求出。

本实用新型的工作过程是：设备安装就绪，单项设备调试合格后，系统便进入正常工作状态，在平日当系统中因漏水等原因造成压力降时，若压力降到电接电压力表下限指针所限定的位置，电控柜便向补水泵发出指令，补水泵立刻启动，向气压罐中的胶囊补水，压力达到电接点压力表上限指针所限定的位置时，电控柜指令补水泵停止补水，这样补水泵在素日便起着值班作用，确保系统中的压力永远处于恒定状态。

若失火时，消火栓打开后，水便以一定的充实水柱喷出，在初期灭火时，主要靠气压罐中之水来扑灭，随着水用量的增加，当水量增加到限定值时，水流传感器便通过电控柜向消防泵发出指令，消防泵立刻启动，消防泵是灭火的主力，消防泵启动后，补水泵就不再参与补水，消防泵一般为两台，一台工作，一台备用，或者互相交替工作，能够自动相互切换，当火势大用水量多时，两台泵能同时参与工作，消防泵启动后，就不再停止，直到火被扑灭为止。

本实用新型和现有技术相比具有如下优点：

①、节省材料因本技术中胶囊外形尺寸和体积与气压罐的水室的内表面尺寸和容积相同，该水室的容积仅作罐体总容积的0.30～0.35，比原来的胶囊式气压消防罐小了0.65～0.70，因此可节省大量橡胶。而且由于水室小，胶囊体积小，不受硫化炉的限制，便于加工和购买。

②、运行安全可靠：出现漏气和泄压能及时发现。因胶囊外形体积与水室容积相同，该容积为十分钟消防用水量的1.1倍，这样系统中出现氮气泄漏造成压力下降时，由于胶囊剩余空间很小，在短时间内就被补满水，胶囊充满水后，水室的压力就不再因气体泄漏而降低，因此当气体继续泄漏，水室压力虽未变化，但气室的压力却在不断下降，当气室的压力降到比水室低0.04～0.05MPa时，设在气室上的磁助电接点压力表就向报警监控台发出信号，提醒用户及时检查漏气的原因和充氮气，以确保消防所需的压力不变。

③、胶囊不易破坏：因胶囊充满水在无膨胀的情况下，其体积与水室相同，在水室上无像入孔等较大的开孔，只有少数φ4mm的小孔，在每个小孔上胶囊所承受的力最大才2.73MPa，而它实际所能承受的力却是63.66MPa，整个胶囊实际上完全处于外面钢壳的保护之中，一旦水室与气室之间出现压力差，即使是气室的压力降为零，胶囊也不会破坏。

④、胶囊一旦破坏能及时发现：因在双室贮能式消防供水罐的气室中设有浮球液位计，一旦因故出现胶囊破裂，水就由水室进入气室，浮球液位计便通过传感器向报警监控台发出信号，提醒更换胶囊，保证正常运行。

⑤、便于自动控制和遥控：目前国内各类消防供水设备均不设专人看管，设备出现故障，一般不在检修或失火时，基本发现不了，而本技术由于除了设有电控柜而外，还设有压力和水位监控系统，专门用以监测设备是否出现漏气、胶囊破裂等，因此可以把报警监控台设在收发室或保卫人员办公室，二十四小时都处于监控之中，出现事故能立即发现及时排除。

⑥、不易出现漏气：因入孔和充氮咀的法兰密封面均采用凹凸形式，与一般所用的平面形相比，其密封性能高，而且密封垫均采用不易老化的聚四氟乙烯，这就保证了其密封性。

综合上述，本技术与现有技术比，具有更大安全性和可靠性，自动化程度也更加完善。

图1是本实用新型的总体结构主视图；

图2是图1的A—A剖面图；

图3是图1的局部放大图。

图中：1封头、2胶囊、3罐体、4通气管、5隔板、6安装检查孔(用于安装胶囊及检查)、7入孔、8电接点压力表接口、9充气嘴、10浮球液位计接口、11进出水管、12排污管、13螺栓、14螺母、15法兰、16支座、17进水管、18水室、19气室、20通气孔、H为水面距罐壁高度。

本实用新型的最佳实施例，如图1—3所示。一种消防供水气压罐，包括罐体3、胶囊2、通气管4、入孔7、充气嘴9、进水管17、排污管12、支座16，本实用新型的特征是：所说的罐体3通过隔板5分隔成气室19和水室18两部分，气室19主要用于充装压缩气储存能量，水室18内设有胶囊2，用于盛装消防用水，在隔板5的上部高于最大充水量水面以上开有起着将气室19内的压缩气体通到水室18的作用的通气孔20，同时在隔板5中间设有安装检查孔6。在隔板5处对应的罐体3外侧上部设有把气室19与水室18连通起来的并且除起通气作用外还起着检修时将水室中的气体排出去作用的通气管4。在隔板5处对应的罐体3外侧下部设有把气室19与水室18连通起来的并且起着进行水压试验时将气室19内水排净和当胶囊破裂水由此进入气室至水位达到极限位置时的浮球液位计的传感器向报警控制台发出报警信号的进出水管11，同时在进出水管11上接有排污管12。在罐体3的气室19一侧的下部和顶部分别设有可安装浮球液位计的接口10和用于安装电接点压力表的接口8。所说的入孔7和充气嘴9设置于罐体3的气室19一侧的中间位置。本技术使用时可制造成大、中、小各种型号。

Claims (1)

1、一种消防供水气压罐，包括罐体、胶囊、通气管、入孔、充气嘴、进水管、排污管、支座，本实用新型的特征是：

A、所说的罐体通过隔板分隔成气室和水室两部分，气室主要用于充装压缩气体贮存能量，水室内设有胶囊，用于盛装消防用水，在隔板的上部高于最大充水量水面以上开有起着将气室内的压缩气体通到水室的作用的通气孔，同时在隔板的中间设有安装检查孔；

B、在隔板处对应的罐体外侧上部设有把气室与水室连通起来的并且除起通气作用外还起着检修时将水室中的气体排出去作用的通气管；

C、在隔板处对应的罐体外侧下部设有把气室与水室连通起来的并且起着进行水压试验时将气室内水排净和当胶囊破裂时水由此进入气室至水位达到限位位置时的浮球液位计的传感器向报警控制台发出报警信号的进出水管，在进出水管上接有排污管；

D、在罐体的气室一侧的下部和顶部分别设有可安。装浮球液位计的接口和用于安装电接点压力表的接管；

E、所说的入孔和充气嘴设置于罐体的气室一侧的中间位置。

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