一种300L大流量逐级减压开启消火栓

摘要

一种300L大流量逐级减压开启消火栓，包括相连接的栓体上段和栓体下段，以及贯穿栓体上段并延伸至栓体下段中的操纵杆组件，栓体下段包括容纳腔，容纳腔的底部连接固定腔、顶部连接过渡腔，过渡腔的顶部边缘外凸形成下法兰盘，下法兰盘与栓体上段的底部之间通过多个螺栓固定连接；容纳腔中设有直径从上到下逐级减小的逆向逐级密封组件，逆向逐级密封组件套设于操纵杆组件上，且在水压作用下封住容纳腔的顶部。本发明中，通过旋转所述操纵杆组件，使得所述逆向逐级密封组件从下到上逐级开启，由于逆向逐级密封组件的直径从上到下逐级减小，所以各级之间的腔体压差变小，从而减小大流量情况下进行开启时所需要的力，可以实现单人快捷操作。

说明书

技术领域

本发明涉及消防灭火设备技术领域，特别涉及一种300L大流量逐级减压开启消火栓。

背景技术

目前市面上的消火栓因考虑生产成本，其流量均比较小，导致灭火效果较差，因而急需大流量的消火栓。而大流量的消火栓，由于流量大，需要的过水面积广，使得开关的阀瓣面积大，导致在现有的消防管道压力下，开启和关闭阀瓣非常费劲。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种300L大流量逐级减压开启消火栓，便于开启和关闭，可以实现单人快捷操作。

一种300L大流量逐级减压开启消火栓，包括相连接的栓体上段和栓体下段，以及贯穿所述栓体上段并延伸至栓体下段中的操纵杆组件，所述栓体下段包括容纳腔，所述容纳腔的底部连接固定腔、顶部连接过渡腔，所述过渡腔的顶部边缘外凸形成下法兰盘，所述下法兰盘与所述栓体上段的底部之间通过多个螺栓固定连接；

所述容纳腔中设有直径从上到下逐级减小的逆向逐级密封组件，所述逆向逐级密封组件套设于所述操纵杆组件上，且在水压作用下封住所述容纳腔的顶部。

相较现有技术，本发明所述300L大流量逐级减压开启消火栓中，通过旋转所述操纵杆组件，使得所述逆向逐级密封组件从下到上逐级开启，由于逆向逐级密封组件的直径从上到下逐级减小，所以各级之间的腔体压差变小，从而减小大流量情况下进行开启时所需要的力，可以实现单人快捷操作。

进一步地，所述逆向逐级密封组件包括位于顶部的顶端密封组件，位于底部的底端密封组件，以及设于顶端密封组件和底端密封组件之间的至少一个过渡密封组件，且在水压作用下所述底端密封组件封住所述过渡密封组件的中部、所述过渡密封组件封住所述顶端密封组件的中部、所述顶端密封组件封住所述容纳腔的顶部。

进一步地，所述顶端密封组件包括顶端密封元件，所述顶端密封元件的顶部表面上嵌设有工字型的顶端密封圈，所述顶端密封圈被所述容纳腔的顶部压住；

所述顶端密封元件中设有顶端通孔和多个顶端过水槽，所述顶端通孔位于中心处，多个所述顶端过水槽阵列围绕所述顶端通孔设置，所述顶端密封元件通过所述顶端通孔套设于所述操纵杆组件上；

所述顶端密封元件的底部表面上外凸形成顶端压环，所述顶端压环位于所述顶端过水槽的外部边缘处，且压住所述过渡密封组件。

进一步地，所述过渡密封组件包括过渡密封元件，所述过渡密封元件的顶部表面上嵌设有工字型的第一密封圈、底部表面上嵌设有工字型的第二密封圈；

所述过渡密封元件中设有过渡通孔和多个过渡过水孔设置，所述过渡通孔位于中心处，多个所述过渡过水孔阵列围绕所述过渡通孔，所述过渡密封元件通过所述过渡通孔套设于所述操纵杆组件上；

所述第一密封圈被所述顶端压环压住，所述第二密封圈被所述低端密封组件压住。

进一步地，所述底端密封组件包括底端密封元件，所述底端密封元件的中间处设有底端通孔，顶部表面上外凸形成底端压环，所述底端压环压住所述第二密封圈，所述底端密封组件通过所述底端通孔套设于所述操纵杆组件上。

进一步地，所述过渡密封组件包括过渡密封元件，所述过渡密封元件的顶部表面上嵌设有工字型的第一密封圈、底部表面上外凸形成过渡压环；

所述过渡密封元件中设有过渡通孔和多个过渡过水孔，所述过渡通孔位于中心处，多个所述过渡过水孔阵列围绕所述过渡通孔设置，所述过渡密封元件通过所述过渡通孔套设于所述操纵杆组件上；

所述过渡压环位于所述过渡过水孔的外部边缘处，且压住所述底端密封组件。

进一步地，所述底端密封组件包括底端密封元件，所述底端密封元件的中间处设有底端通孔，顶部表面上嵌设有工字型的底端密封圈，所述底端密封圈被所述过渡压环压住，所述底端密封组件通过所述底端通孔套设于所述操纵杆组件上。

进一步地，所述栓体上段的顶部嵌设有套管，所述套管的顶部嵌设有单向推力球轴承，所述套管的顶部固定有压盖，所述操纵杆组件依序贯穿所述压盖、单向推力球轴承和套管。

进一步地，所述操纵杆组件包括从上之下依序连接的上操纵杆、第一连接组件、空心管、第二连接组件、压杆和下阀杆；

所述上操纵杆的中部卡在所述压盖和单向推力球轴承之间，顶部伸出所述压盖，底部穿过所述套管与第一连接组件螺纹连接；

所述逆向逐级密封组件套设于所述压杆上，且位于所述下阀杆的顶部；

所述压杆的底部为直径从中部至底部逐渐减小的阶梯状结构，每一级阶梯对应其中的一个密封组件。

进一步地，所述第一连接组件包括螺纹座，以及嵌设于所述螺纹座顶部的铜套，所述铜套与所述上操纵杆的底部螺纹连接，所述螺纹座的底部与所述空心管连接，侧壁上外凸形成阻挡部，该阻挡部与所述栓体上段内壁上的阻挡块相抵靠；

所述第二连接组件包括通过螺栓连接的第一扣件和第二扣件，所述第一扣件的顶部与空心管连接，所述第二扣件的底部与所述压杆连接。

附图说明

图1为本发明一实施例中300L大流量逐级减压开启消火栓的结构示意图；

图2为图1中300L大流量逐级减压开启消火栓的剖视图；

图3为图2中操纵杆组件和逆向逐级密封组件连接的结构示意图；

图4为图3中逆向逐级密封组件的剖视图；

图5为图4中逆向逐级密封组件的分解图；

图6为本发明另一实施例中逆向逐级密封组件的剖视图。

主要元件符号说明：

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图5，本发明一实施例中提供的一种300L大流量逐级减压开启消火栓，包括相连接的栓体上段10和栓体下段11，以及贯穿所述栓体上段 10并延伸至栓体下段11中的操纵杆组件12，所述栓体下段11包括容纳腔111，所述容纳腔111的底部连接固定腔112、顶部连接过渡腔113，所述过渡腔113 的顶部边缘外凸形成下法兰盘，所述下法兰盘与所述栓体上段10的底部之间通过多个螺栓固定连接；

所述容纳腔111中设有直径从上到下逐级减小的逆向逐级密封组件13，所述逆向逐级密封组件13套设于所述操纵杆组件12上，且在水压作用下封住所述容纳腔111的顶部。

需要说明的是，本发明中，通过旋转所述操纵杆组件12，使得所述逆向逐级密封组件13从下到上逐级开启，由于逆向逐级密封组件13的直径从上到下逐级减小，所以各级之间的腔体压差变小，从而减小大流量情况下进行开启时所需要的力，可以实现单人快捷操作。

请参阅图2至图5，所述逆向逐级密封组件13包括位于顶部的顶端密封组件131，位于底部的底端密封组件132，以及设于顶端密封组件131和底端密封组件132之间的至少一个过渡密封组件133，且在水压作用下所述底端密封组件 132封住所述过渡密封组件133的中部、所述过渡密封组件133封住所述顶端密封组件131的中部、所述顶端密封组件131封住所述容纳腔111的顶部，即实现从下至上方向的逆向密封。

请参阅图2至图5，所述顶端密封组件131包括顶端密封元件1311，所述顶端密封元件1311的顶部表面上嵌设有工字型的顶端密封圈1312，所述顶端密封圈1312被所述容纳腔111的顶部压住，从而实现所述顶端密封组件131与所述栓体下段11之间的逆向密封；

所述顶端密封元件1311中设有顶端通孔1313和多个顶端过水槽1314，所述顶端通孔1313位于中心处，多个所述顶端过水槽1314阵列围绕所述顶端通孔1313设置，所述顶端密封元件1311通过所述顶端通孔1313套设于所述操纵杆组件12上，使用过程中，水流从所述顶端过水槽1314进入所述过渡腔113 和栓体上段10中；

所述顶端密封元件1311的底部表面上外凸形成顶端压环1315，所述顶端压环1315位于所述顶端过水槽1314的外部边缘处，且压住所述过渡密封组件133，即实现所述过渡密封组件133和所述顶端密封组件131之间的逆向密封。

需要说明的是，本实施例中，所述顶端过水槽1314的截面形状为扇形，可以理解的，在其它实施例中，所述顶端过水槽1314的截面形状还可以为圆形、椭圆形、三角形或多边形。

请参阅图2至图5，所述过渡密封组件133包括过渡密封元件1331，所述过渡密封元件1331的顶部表面上嵌设有工字型的第一密封圈1332、底部表面上嵌设有工字型的第二密封圈1333；

所述过渡密封元件1331中设有过渡通孔1334和多个过渡过水孔1335，所述过渡通孔1334位于中心处，多个所述过渡过水孔1335阵列围绕所述过渡通孔1334设置，所述过渡密封元件1331通过所述过渡通孔1334套设于所述操纵杆组件12上；

所述第一密封圈1332被所述顶端压环1315压住，即实现所述过渡密封组件133和顶端密封组件131之间的逆向密封，所述第二密封圈1333被所述低端密封组件132压住，即实现所述过渡密封组件133和低端密封组件132之间的逆向密封。

需要说明的是，本实施例中，所述过渡过水孔1335的截面形状为圆形，可以理解的，在其它实施例中，所述过渡过水孔1335的截面形状还可以为扇形、椭圆形、三角形或多边形。

请参阅图2至图5，所述底端密封组件132包括底端密封元件1321，所述底端密封元件1321的中间处设有底端通孔1322，顶部表面上外凸形成底端压环 1323，所述底端压环1323压住所述第二密封圈1333，所述底端密封组件132通过所述底端通孔1322套设于所述操纵杆组件12上。

请参阅图2和图3，所述栓体上段10的顶部嵌设有套管14，所述套管14 的顶部嵌设有单向推力球轴承15，所述套管14的顶部固定有压盖16，所述操纵杆组件12依序贯穿所述压盖16、单向推力球轴承15和套管14。由于所述操纵杆组件12在使用过程中会产生轴向作用力，所以采用单向推力球轴承15。

请参阅图2和图3，所述操纵杆组件12包括从上之下依序连接的上操纵杆 121、第一连接组件122、空心管123、第二连接组件124、压杆125和下阀杆 126，所述操纵杆组件12采用分段组合方式，是为了确保所述操纵杆组件12的同心度要求；

所述上操纵杆121的中部卡在所述压盖16和单向推力球轴承15之间，顶部伸出所述压盖16，底部穿过所述套管14与第一连接组件122螺纹连接；

所述逆向逐级密封组件13套设于所述压杆125上，且位于所述下阀杆126 的顶部，所述下阀杆126的作用是在使用过程中进行导向；

所述压杆125的底部为直径从中部至底部逐渐减小的阶梯状结构，每一级阶梯对应其中的一个密封组件。

需要说明的是，在使用过程中，用户或消防人员通过工具旋转所述上操纵杆121，所述上操纵杆121带动所述第一连接组件122、空心管123、第二连接组件124、压杆125和下阀杆126下降，所述压杆125依序先后带动所述底端密封组件132、过渡密封组件133和顶端密封组件131下降，使得水流依序先后从所述底端密封组件132和过渡密封组件133之间、过渡密封组件133和顶端密封组件131之间通过，从而开启的压力减小，实现减压开启。

请参阅图2和图3，所述第一连接组件122包括螺纹座1221，以及嵌设于所述螺纹座1221顶部的铜套1222，所述铜套1222与所述上操纵杆121的底部螺纹连接，所述螺纹座1221的底部与所述空心管123连接，侧壁上外凸形成阻挡部1223，该阻挡部1223与所述栓体上段10内壁上的阻挡块101相抵靠。

需要说明的是，由于该阻挡部1223被所述阻挡块101抵住，所以在使用过程中，所述螺纹座1221不发生转动。用户或消防人员通过工具旋转所述上操纵杆121，所述上操纵杆121带动所述铜套1222旋转并下降，所述铜套1222带动所述螺纹座1221下降，所述螺纹座1221带动空心管123、第二连接组件124、压杆125和下阀杆126下降。

请参阅图2和图3，所述第二连接组件124包括通过螺栓连接的第一扣件 1241和第二扣件1242，所述第一扣件1241的顶部与空心管123连接，所述第二扣件1242的底部与所述压杆125连接。

请参阅图5，所述过渡密封组件133包括过渡密封元件1331，所述过渡密封元件1331的顶部表面上嵌设有工字型的第一密封圈1332、底部表面上外凸形成过渡压环1336；

所述过渡密封元件1331中设有过渡通孔1334和多个过渡过水孔1335，所述过渡通孔1334位于中心处，多个所述过渡过水孔1335阵列围绕所述过渡通孔1334设置，所述过渡密封元件1331通过所述过渡通孔1334套设于所述操纵杆组件12上；

所述过渡压环1336位于所述过渡过水孔1335的外部边缘处，且压住所述底端密封组件132，即实现所述底端密封组件132和所述过渡密封组件133之间的密封。

请参阅图5和图6，所述底端密封组件132包括底端密封元件1321，所述底端密封元件1321的中间处设有底端通孔1322，顶部表面上嵌设有工字型的底端密封圈1324，所述底端密封圈1324被所述过渡压环1336压住，所述底端密封组件132通过所述底端通孔1322套设于所述操纵杆组件12上。

进一步需要说明的是，本发明中消火栓的工作压力范围：0～1.6MPa。由于水流3m/s以下是较为平稳的层流，3-5m/s是开始出现波动性摆动的过渡流，5m/s 以上是出现很多漩涡的湍流，为保证消火栓正常工作，所以消火栓体管内流速按5m/s计算。在对栓体管径进行计算时，已知消火栓最大流量输出为300L/s，由以下公式计算管径；

式中：d为进液管径(m)，q为出液流量(L/S)，v为管内流速(m/s，选5m/s)，所以d＝0.2755＝275.6mm，圆整取值消火栓管内径为Φ300mm。由此可见，本发明中的消火栓满足要求。

对本发明中消火栓的炮体厚度进行计算，已知消火栓的炮体材料为20#碳钢管，承压管道内径为305mm，焊接系数选1，消火栓最大工作力为1.6MPa，选择计算公式为2.4MPa，由以下公式计算：

计算厚度δ＝Pc*Di*K/(2[б]tφ-Pc)

＝2.4×305×1/(2×130×1-2.4)

＝2.84mm

栓炮的计算名义厚度为2.84+1.5＝4.34mm(由于材料会被侵蚀，数值1.5是为了保证材料的强度而加的)；所以消火栓体的管子厚度>5mm可以满足要求，所以栓体的外径*厚度为Φ305*10满足要求。

对对本发明中消火栓的消防栓阀瓣孔径计算，已知消火栓额定流量为 300L/S，由于消火栓为消防管道连接设备，所以消火栓内水流速取5m/s，由以下公式计算过水面积；

S＝q/v

式中：S为过水面积(m

需要说明的是，由于面积过大单片阀瓣单位面积都要受到消防管道水压力，开启会比较困难，所以将阀瓣做成3级减压形式。由于所述底端密封元件1321 上没有间隙，整体的阀瓣面积较小，即第一级过水面积为0，所以可以轻松开启；所述底端密封元件1321开启后，水通过所述过渡过水孔1335快速灌过所述过渡密封元件1331，此时可以轻松开启所述过渡密封元件1331，第二级过水面积 (即三个所述过渡过水孔1335的面积)为678.6；由于过水面积加大，更多的水灌满整个管道，此时所述顶端密封元件1311(即最大的阀瓣)浮在水中，且第三级过水面积(即三个所述顶端过水槽1314的面积)为7993.2，所以所述顶端密封元件 1311也能轻松开启。

综上，本发明所述300L大流量逐级减压开启消火栓中，通过旋转所述操纵杆组件12，使得所述逆向逐级密封组件13从下到上逐级开启，由于逆向逐级密封组件13的直径从上到下逐级减小，所以各级之间的腔体压差变小，从而减小大流量情况下进行开启时所需要的力，可以实现单人快捷操作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。