一种地面消防水箱

摘要

本发明提供了一种地面消防水箱，本发明通过虹吸原理，可在满足要求的前提下免于将泵房设置于地下，将水箱的进水管道从水箱上部接入，取水管道与水箱内水体通过空气隔断，从而在进水管道与水箱内的水体之间形成负压环境，实现通过普通消防泵设置于水池上方，无需在水池旁开挖建设泵房，无后续运营期间的渗漏风险，与长轴泵相比，采用本设备后消防泵位置可实现平面上灵活布置，不必受限于消防水池位置，且其消防水池的利用率明显提高。

权利要求

1.一种地面消防水箱，其特征在于，所述消防水箱包括：水箱、消防泵、稳压泵以及真空泵；

所述水箱设置于消防水池上方的地面处，并在水箱上方设置进水管，所述进水管连接至消防水池，并深入至消防水池的死水位位置处；

所述水箱的出水口连接消防泵以及稳压泵，所述消防泵工作时，水箱内形成负压环境；

所述真空泵设置于水箱上方，在水箱内水位低于最低水位时，通过液位传感器控制启动真空泵，在水箱内形成负压环境；

所述水箱的体积大小应满足以下条件：V1＝S1*h2≥K(S1*d2+VS2)VS1＝V1‑V2＝S1*h12

V3＝(L1+L2)*π*d1式中，Q为水泵工作时出水量，i为沿程水力坡降，P1为最小气压，P0为大气压，γ为水的重度，Ch为海澄威廉系数，S1为水箱平面面积，h1为最低水位，h2为水箱高度，d1为进水管管道半径，d2为出水管管道直径，K为安全系数，V1为最大蓄水体积，V2为最小蓄水体积，V3为消防水池水面处于死水位高度处时进水管内气体所占体积，VS1为消防水池水面处于死水位高度处时水箱内气体体积，VS2为水箱内为大气压时水箱内气体体积，L1为进水管竖直方向的长度，L2为进水管水平方向的长度。

2.根据权利要求1所述的一种地面消防水箱，其特征在于，所述最低水位的设置应满足最不利条件下消防泵工作时的自灌式要求，所述最不利条件为消防水池水面处于死水位高度处。

3.根据权利要求1所述的一种地面消防水箱，其特征在于，所述消防泵工作时，进水管抽水时将水箱内的气体以小气泡的形式逐渐溶解在水中，由消防泵抽走。

4.根据权利要求1所述的一种地面消防水箱，其特征在于，所述水箱在长期不使用后，所述水箱内水位低于最低水位时，触发液位传感器控制控制启动真空泵，在水箱内形成负压环境，并由进水管对水箱进行补水至充满状态。

5.根据权利要求1所述的一种地面消防水箱，其特征在于，所述水箱最小强度值为能够承受负压，所述负压大小计算公式为：ΔP＝γ*(i*(L1+L2)+L1)式中，γ为水的重度，L1为进水管竖直方向的长度，L2为进水管水平方向的长度。

说明书

一种地面消防水箱

技术领域

[0001] 本发明涉及消防水箱技术领域，特别是一种地面消防水箱。

背景技术

[0002] 依据规范消防泵应满足自灌式吸水要求，对于地下式消防水池的消防泵一般采用两种设计方案：

[0003] 如图1所示，同步设置地下式消防泵房，为保证消防水池的有效利用率，其深度应不小于水池深度，该方案在地下式泵房建设中需要进行基坑开挖，一般开挖深度可达到5m，
且该方案对高水位地区后续运营期间存在泵房渗漏风险。

[0004] 如图2所示，对于现场不能设置地下式消防泵的，可采用轴流深井泵设计方案，轴流深井泵由于构造原因仅能设置于水池正上方，平面布置受水池位置影响，且有效利用水
位较高，导致消防水池的有效利用体积较低。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种地面消防水箱，旨在解决现有技术中地下式消防泵存在泵房渗漏以及有效利用体积较低的问题，实现无需在水池旁开挖建设泵房，无后续运营期
间的渗漏风险，并提高消防水池利用率。

[0006] 为达到上述技术目的，本发明提供了一种地面消防水箱，所述消防水箱包括：

[0007] 水箱、消防泵、稳压泵以及真空泵；

[0008] 所述水箱设置于消防水池上方的地面处，并在水箱上方设置进水管，所述进水管连接至消防水池，并深入至消防水池的死水位位置处；

[0009] 所述水箱的出水口连接消防泵以及稳压泵，所述消防泵工作时，水箱内形成负压环境；

[0010] 所述真空泵设置于水箱上方，在水箱内水位低于最低水位时，通过液位传感器控制启动真空泵，在水箱内形成负压环境。

[0011] 优选地，所述最低水位的设置应满足最不利条件下消防泵工作时的自灌式要求，所述最不利条件为消防水池水面处于死水位高度处，即竖直L1段进水管完全失水被气体充
满。

[0012] 优选地，所述消防泵工作时，进水管抽水时将水箱内的气体以小气泡的形式逐渐溶解在水中，由消防泵抽走，实际工作中水箱内真空度会越来越大，自灌式要求的安全系数
也越来越大。

[0013] 优选地，所述水箱的体积大小应满足以下条件：

[0014] V1＝S1*h2≥K(S1*d2+VS2)

[0015]

[0016] VS1＝V1‑V2＝S1*h1

[0017]

[0018]

[0019] 式中，Q为水泵工作时出水量，i为沿程水力坡降，P1为最小气压，P0为大气压，γ为水的重度，Ch为海澄威廉系数，S1为水箱平面面积，h1为最低水位，h2为水箱高度，d1为进水管
管道半径，K为安全系数，V1为最大蓄水体积，V2为最小蓄水体积，V3为最不利条件下进水管
内气体所占体积，VS1为最不利状态水箱内气体体积，VS2为水箱内为大气压时水箱内气体体
积，L1为进水管竖直方向的长度，L2为进水管水平方向的长度。

[0020] 优选地，所述水箱内水位低于最低水位时，触发液位传感器控制控制启动真空泵，在水箱内形成负压环境，并由进水管对水箱进行补水至充满状态。

[0021] 优选地，所述水箱强度最小为能够承受负压，所述负压大小计算公式为：

[0022] ΔP＝γ*(i*(L1+L2)+L1)

[0023] 式中，γ为水的重度，L1为进水管竖直方向的长度，L2为进水管水平方向的长度。

[0024] 发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

[0025] 与现有技术相比，本发明通过虹吸原理，可在满足要求的前提下免于将泵房设置于地下，将水箱的进水管道从水箱上部接入，取水管道与水箱内水体通过空气隔断，从而在
进水管道与水箱内的水体之间形成负压环境，实现通过普通消防泵设置于水池上方，无需
在水池旁开挖建设泵房，无后续运营期间的渗漏风险，与长轴泵相比，采用本设备后消防泵
位置可实现平面上灵活布置，不必受限于消防水池位置，且其消防水池的利用率明显提高。

附图说明

[0026] 图1为现有技术中一种地下式消防泵房结构示意图；

[0027] 图2为现有技术中一种采用轴流深井泵的地上消防泵结构示意图；

[0028] 图3为本发明实施例中所提供的一种地面消防水箱结构示意图。

具体实施方式

[0029] 为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结
构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以
在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示
所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例
绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

[0030] 下面结合附图对本发明实施例所提供的一种地面消防水箱进行详细说明。

[0031] 如图3所示，本发明实施例公开了一种地面消防水箱，所述消防水箱包括：

[0032] 水箱、消防泵、稳压泵以及真空泵；

[0033] 所述水箱设置于消防水池上方的地面处，并在水箱上方设置进水管，所述进水管连接至消防水池，并深入至消防水池的死水位位置处；

[0034] 所述水箱的出水口连接消防泵以及稳压泵，所述消防泵工作时，水箱内形成负压环境；

[0035] 所述真空泵设置于水箱上方，在水箱内水位低于最低水位时，通过液位传感器控制启动真空泵，在水箱内形成负压环境。

[0036] 在消防水池上方设置小型水箱，水箱下部接消防泵以及稳压泵，水箱平面面积为S1，水箱高度为h2，最低水位为h1，因此最大蓄水体积为V1＝S1*h2，最小蓄水体积为V2＝S1*
(h2‑h1)，最低水位的设计应满足最不利条件下消防泵工作时的自灌式要求。

[0037] 水箱通过上部进水管连接至消防水池，钢管应深入水池内部达到死水位位置，管道半径为d1，进水管长度为L1+L2，水箱上部设置真空泵，该真空泵能够产生不小于L1的水柱
高度的负压。

[0038] 水箱以及进水管完全密封且能承受消防泵工作时产生的负压。考虑消防水池工作条件，对消防水池水面处于死水位高度处，即L1段进水管完全失水被气体充满，可视为系统
工作的最不利条件，此时管内气体所占体积为 消防水箱应满足消
防泵自灌式要求，在消防泵工作时会在消防水箱内产生负压，通过进水管将水池中的水吸
入水箱，稳定后使水箱保持在能够满足水泵自灌式要求。

[0039] 在消防泵工作时，进水管抽水时会将水箱内的气体以小气泡的形式逐渐溶解在水中，由消防泵抽走，实际工作中水箱内真空度会越来越大，自灌式要求的安全系数也越来越
大，属于正向循环。

[0040] 对于长期不使用，水箱内水位低于最低水位时，可触发液位传感器控制启动真空泵，对水箱进行抽真空形成负压，进而由进水管对水箱进行补水至充满状态。

[0041] 假设水泵工作时出水量为Q，沿程水力坡降为i，正常工作时水箱内气压降低，假设最小气压为P1，大气压为P0，水的重度为γ，忽略进水管弯头局部水头损失的前提下，其水力
坡降i为：

[0042]

[0043] Ch为海澄威廉系数。

[0044] 水箱内外压力差为：

[0045] ΔP＝γ*(i*(L1+L2)+L1)＝P0‑P1

[0046] 则

[0047] P1＝P0‑γ*i*(L1+L2)‑γ*L1

[0048] 非工作状态假定最不利状态水箱内气体体积为：

[0049] VS1＝V1‑V2＝S1*h1

[0050] 非工作状态假定水箱内为大气压，由热力学公式可知：

[0051]

[0052] 考虑最不利条件下，水箱体积设计值应该满足如下要求：

[0053] V1＝S1*h2≥(S1*d2+VS2)

[0054] 引入安全系数K后，可表示为：

[0055] V1＝S1*h2≥K(S1*d2+VS2)

[0056] 假设取P0＝101kPa，Q＝45L/S，d1＝20cm，d2＝15cm，Ch＝100(按普通钢、管铸铁管3 2
考虑)，L1＝5m，L2＝0.5m，γ＝10kN/m ，h1＝10cm，S1＝1m ，K＝2。则代入上述公式计算可得
3 3 3
V1＝1.62m 。即在丙类且建筑体积大于5000m ，小于等于20000m的前提下仅需设置1.62立
方大小的水箱即可满足系统的正常运行。

[0057] 本发明实施例通过虹吸原理，可在满足要求的前提下免于将泵房设置于地下，将水箱的进水管道从水箱上部接入，取水管道与水箱内水体通过空气隔断，从而在进水管道
与水箱内的水体之间形成负压环境，实现通过普通消防泵设置于水池上方，无需在水池旁
开挖建设泵房，无后续运营期间的渗漏风险，与长轴泵相比，采用本设备后消防泵位置可实
现平面上灵活布置，不必受限于消防水池位置，且其消防水池的利用率明显提高。

[0058] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。