一种低温环境船用露天防冻湿式消防栓的制作方法

本发明涉及一种低温环境航行船舶湿式消防系统中用于露天处所的消防栓，属于船舶制造技术领域，具体涉及一种低温环境船用露天防冻湿式消防栓。

背景技术：

在极地等寒冷地区航行采用湿式消防的船舶，由于消防管内一直存有水暴露在寒冷环境下，易发生结冰，造成消防系统不能满足湿式消防系统即可有水供出的要求。传统的在低温环境航行船舶的湿式消防栓周围需要布置电伴热或蒸汽伴热，耗能较大，且需设置专门保护箱；或需将消防栓布置在室内正温处所，但需消防水保护的室外处所则使用不便。

为解决上述问题，公开了一种露天防冻湿式消防栓，该消防栓可用于保护露天处所，即可满足湿式消防的要求，也不需要设置电伴热或蒸汽伴热，减少耗能。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的目的是提供一种低温环境船用露天防冻湿式消防栓，将消防栓倒置设置，自动将消防栓的出水口排空，无需在管道中增加将消防栓出水口排空的排水机构，避免在低温情况下，因消防栓的出水口有残留积水而将消防栓出水口冻住影响消防栓出水，有效排除了消防栓出水口被冻住的安全隐患；同时在此基础上，在消防水管上增加了防冻辅助水路，在冰点以下时，可以通过开通防冻辅助水路将消防水管中的水进行内循环流动，防止管中的水因静止而结冰，降低了消防水管中的水被冰冻的几率；在此基础上，在防冻辅助水路增设有防冻液添加管路，根据温度来添加防冻液的比例，进一步降低了消防水管中的水被冰冻的可能性。上述三种方式配合使用，保证了消防栓在极地等寒冷地区的正常使用，避免消防栓被冻住而无法出水。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种低温环境船用露天防冻湿式消防栓，包括：

消防阀，其进水口连接在消防水管第一端，所述消防水管和消防阀内置在舱壁中，所述消防阀的阀门手轮通过消防阀延长杆从所述舱壁中向外引出，所述消防水管第二端与水源连通；

消防栓接头，其设置在所述舱壁外侧，所述消防栓接头与所述消防阀的出水口直通连接；

辅助管道，其内置在所述消防水管外侧的所述舱壁中，所述辅助管道第一端与所述消防水管第一端连通，所述辅助管道第二端与所述消防水管第二端连通；

第一水泵，其连接在所述辅助管道上，所述第一水泵安装在舱室内或所述舱壁中；以及

控制器，其根据所述舱壁内的温度控制所述第一水泵的启停；

其中，所述消防水管位于所述消防阀的上端，所述消防栓接头位于所述消防阀的下端，且所述消防栓接头的出口端位于所述消防阀至消防栓接头之间出水管路的最低位置。

优选的，所述消防阀的出水口通过短管和弯头与所述消防栓接头相连接，所述消防栓接头从所述舱壁中向外引出。

优选的，所述舱壁中设置有保温层，所述消防阀和消防水管夹设在所述保温层中间。

优选的，所述消防阀的进水口和出水口上下直通设置，所述消防阀对应位置处的所述舱壁外侧壁上开设一检修口，所述检修口通过一盖板封闭，所述消防延长杆第一端连接在所述消防阀的控制端上，所述消防延长杆第二端贯穿所述盖板与所述阀门手轮连接。

优选的，所述盖板外周与所述检修口外周的舱壁外侧壁通过盖板固定螺栓固定，所述盖板外周与舱壁之间设有盖板密封；

所述消防延长杆从所述盖板的引出端上设置有延长杆密封，所述延长杆密封与盖板之间通过延长杆密封固定螺栓固定。

优选的，所述消防水管第一端侧壁上贯穿开设第一开口，所述消防水管第二端侧壁上贯穿开设第二开口；所述辅助管道第一端与所述第一开口连通，所述辅助管道第二端与所述第二开口连通；

所述第一开口和第二开口的开口位置在所述消防水管外周径向错开180°。

优选的，所述第一水泵的泵送方向为由所述第二开口至第一开口，所述第一水泵与所述第二开口之间的辅助管道上设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀的出入口连通在所述辅助管道上；所述第一水泵与所述第一开口之间的辅助管道上设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀的出入口连通在所述辅助管道上，所述第一电磁阀和第二电磁阀受所述控制器控制。

优选的，所述第一水泵与所述第二电磁阀之间的辅助管道上设置有第二水泵，所述第二水泵的入口端连接一储液罐，所述储液罐内储存有防冻液，所述储液罐安装在所述舱室内，所述第二水泵与储液罐之间的管路中安装一流量计，所述流量计连接至所述控制器，所述第二水泵受所述控制器控制。

优选的，所述储液罐为活塞式腔体结构，所述储液罐内滑动设置有一隔板，所述隔板将所述储液罐划分为两个独立的腔室，且所述隔板与储液罐的内周壁密封设置；

所述储液罐的第一腔室端头底部开设一第三开口，所述储液罐的第一腔室顶部开设一第四开口；所述储液罐的第二腔室端头底部开设一第五开口，所述储液罐的第二腔室顶部开设一第六开口，防冻液储存在第二腔室中；其中，所述第四开口和第六开口处于常闭状态，所述第三开口和第五开口分别与所述辅助管道连通，且所述第二水泵设置在所述第五开口与所述辅助管道间的连接管道上，所述第二水泵的泵送方向为由所述第五开口至所述辅助管道。

优选的，所述舱壁中设置有与所述控制器连接的温度传感器，所述消防阀的出水口连接管道内侧壁上设置有一与控制器连接的压力传感器；

所述第一电磁阀和第一水泵处于常闭状态，当所述舱壁中的温度降至0℃及以下时，启动所述第一水泵，打开所述第一电磁阀，且控制所述第一水泵的转速与舱壁中的温度成反比关系；当所述舱壁中的温度上升至0℃以上时，关闭所述第一水泵和第一电磁阀；

所述第二水泵处于常闭状态，初始状态或所述压力传感器检测到有水压后，且所述舱壁中的温度降至0℃及以下时，打开所述第二水泵，将所述防冻液按比例灌入至所述辅助管道中，通过所述流量计监测所述防冻液的灌入量，且控制所述防冻液的灌入量与舱壁中的温度成反比关系；当所述舱壁中的温度上升至0℃以上时，关闭所述第二水泵。

与现有技术相比，本发明包含的有益效果在于：

1.本发明的低温环境船用露天防冻湿式消防栓，安装后不需设置伴热装置，节省能耗，且减少伴热装置的安装维护成本；

2.本发明的低温环境船用露天防冻湿式消防栓，可安装在船舶原有的舱壁内部，不需额外设置专用保护箱；

3.本发明的低温环境船用露天防冻湿式消防栓，管内的残水可直接泄放至露天甲板，不会造成室内积水；

4.在消防水管上增加了防冻辅助水路，在冰点以下时，可以通过开通防冻辅助水路将消防水管中的水进行内循环流动，防止管中的水因静止而结冰，降低了消防水管中的水被冰冻的几率；

5.在防冻辅助水路增设有防冻液添加管路，根据温度来添加防冻液的比例，进一步降低了消防水管中的水被冰冻的可能性；

6.将消防栓出水口倒置排空、在消防水管上增加防冻辅助水路以及在防冻辅助水路增设有防冻液添加管路，这三种方式结合使用，保证了消防栓在极地等寒冷地区的正常使用，避免消防栓被冻住而无法出水。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是低温环境船用露天防冻湿式消防栓安装剖视图；

图2是图1中x向视图；

图3是低温环境船用露天防冻湿式消防栓盖板及密封安装示意图；

图4是低温环境船用露天防冻湿式消防栓延长杆密封安装示意图；

图5是消防水管的剖视图；

图6是防冻辅助水路、防冻液添加管路和消防水管的管路连接图；

图7是储液罐的结构示意图；

图8是控制系统的框图；

附图中：1-消防阀、2-消防阀延长杆、3-延长杆密封、4-盖板、5-盖板密封、6-舱壁、7-消防栓接头、8-保温层、9-盖板固定螺栓、10-延长杆密封固定螺栓、11-消防水管、12-第二开口、13-第一开口、14-辅助管道、15-第一水泵、16-第一电磁阀、17-第二水泵、18-储液罐、19-第二电磁阀、20-控制器、21-温度传感器、22-压力传感器、23-流量计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明文字能够据以实施。

如图1-4所示，本发明提供了一种低温环境船用露天防冻湿式消防栓，该低温环境船用露天防冻湿式消防栓，包括消防阀1、消防阀延长杆2、延长杆密封3、盖板4、盖板密封5、舱壁6、消防栓接头7、保温层8、盖板固定螺栓9、延长杆密封固定螺栓10、消防水管11。

上述低温环境船用露天防冻湿式消防栓，消防阀1进水口与上部的消防管11相连，消防阀1出水口通过短管与消防栓接头7相连接；消防阀1与消防水管11布置在舱壁内部，消防栓接头7布置在露天区域，且消防阀1和消防水管11与舱壁6之间设有保温层8；消防阀1可通过消防延长杆2从露天区域操作；盖板4与舱壁6通过盖板固定螺栓9固定，盖板4与舱壁6之间设有盖板密封5；延长杆密封3与盖板4之间通过延长杆密封固定螺栓10固定。

上述的低温环境船用露天防冻湿式消防栓，盖板密封5和延长杆密封3应能够防止室外的雨雪进入舱壁6以内；盖板4可拆卸用于消防阀1的安装及维修。

上述的低温环境船用露天防冻湿式消防栓，消防阀1的出水口应向下；且消防阀1出口与消防栓接头7之间的接管应尽可能直且短，不应有水残存。

当船舶消防系统工作时，可将消防水龙带连接至消防栓接头7，通过消防阀延长杆2打开消防阀1，消防系统即可工作。当消防工作完成后，通过消防阀延长杆2关闭消防阀1，拆下消防水龙带，消防阀1出口端内的残水泄至露天甲板，将消防阀1出口端排空，避免残留水将消防阀1出口端冻住，影响消防栓的正常出水。

如图5-6所示，辅助管道14内置在所述消防水管11外侧的所述舱壁6中，所述辅助管道14第一端与所述消防水管11第一端连通，所述辅助管道14第二端与所述消防水管11第二端连通。

辅助管道14的内径小于消防水管11，只需能够实现辅助管道14和消防水管11内的水进行内循环即可。第一水泵15连接在所述辅助管道14上，所述第一水泵15安装在舱室内或所述舱壁6中，避免暴露在外受冻。控制器20根据所述舱壁6内的温度控制所述第一水泵15的启停，也就是控制辅助管道14和消防水管11内水的内循环过程，在冰点以下时，控制辅助管道14和消防水管11内的水进行内循环，实现消防水管11内水的流动，避免消防水管11内的水冰冻。

具体的，所述消防水管11第一端侧壁上贯穿开设第一开口13，所述消防水管11第二端侧壁上贯穿开设第二开口12；所述辅助管道14第一端与所述第一开口13连通，所述辅助管道14第二端与所述第二开口12连通，从而实现辅助管道14和消防水管11的连通。

本实施例中，所述第一开口13和第二开口12的开口位置在所述消防水管11外周径向错开180°，避免内循环启动后，内循环水只沿着消防水管11一侧的管壁循环流动，而消防水管11总体部分中的水并未流动而冻结，此时还是会影响消防栓的正常使用。而第一开口13和第二开口12的开口位置在所述消防水管11外周径向错开180°后，管道内的内循环水会带动消防水管11中的水整体流动，从而实现消防水管11和辅助管道14内全部水的整体循环流动，避免在冰点下因消防水管11内水静置而结冻。

具体的，所述第一水泵15的泵送方向为由所述第二开口12至第一开口13，所述第一水泵15与所述第二开口12之间的辅助管道14上设置有第一电磁阀16，所述第一电磁阀16的出入口连通在所述辅助管道14上，第一水泵15只用于驱动水在辅助管道14和消防水管11中进行内循环。

所述第一水泵15与所述第一开口13之间的辅助管道14上设置有第二电磁阀19，所述第二电磁阀19的出入口连通在所述辅助管道14上，第一电磁阀16和第二电磁阀19都受所述控制器20控制。第一电磁阀16和第二电磁阀19用于在消防栓出水时，将辅助管道14关断，避免高压出水流经辅助管道14，损坏第一水泵15，只有当启动辅助管道14和消防水管11内水的内循环过程时，才开启第一电磁阀16和第二电磁阀19。

所述第一水泵15与所述第二电磁阀19之间的辅助管道14上设置有第二水泵17，所述第二水泵17的入口端连接一储液罐18，所述储液罐18内储存有防冻液，所述储液罐18安装在所述舱室内，便于观察液位和加液过程。所述第二水泵17与储液罐18之间的管路中安装一流量计23，用于计量防冻液的流出量，所述第二水泵17受所述控制器20控制，而所述流量计23输出信号端连接至所述控制器20，将防冻液的流出量信息反馈至控制器20，控制器20根据该信息来控制第二水泵17的开启或关闭，也就是控制防冻液的流出量。

本实施例中，如图7所示，所述储液罐18为活塞式腔体结构，所述储液罐18内滑动设置有一隔板183，所述隔板183将所述储液罐18划分为两个独立的腔室，且所述隔板183与储液罐18的内周壁密封设置，避免两个腔室相互泄漏。

所述储液罐18的第一腔室端头底部开设一第三开口181，第三开口181通过管道连通在第一水泵15出口端的辅助管道14上，如图6所示，所述储液罐18的第一腔室顶部开设一第四开口184；所述储液罐18的第二腔室端头底部开设一第五开口182，第五开口182通过管道连通在靠近第二电磁阀19的辅助管道14上，且所述第二水泵17设置在所述第五开口182与所述辅助管道14间的连接管道上，防冻液储存在第二腔室中，所述第二水泵17的泵送方向为由所述第五开口182至所述辅助管道14，第二水泵17用于将防冻液按比例从储液罐18中添加至辅助管道14。

所述储液罐18的第二腔室顶部开设一第六开口185；其中，所述第四开口184和第六开口185处于常闭状态，避免第一腔室和第二腔室对外泄漏。

第一腔室和第二腔室分别于辅助管道14连通，以平衡第三开口181和第五开口182端的压力，因为消防水管11内的水压很高，如果不做压力平衡，很难通过第二水泵17将防冻液添加至辅助管道14中。因此本发明设计了双腔室结构的储液罐18，每个腔室分别与辅助管道14连通以平衡出入口端的外部压力，进而便于第二水泵17将防冻液添加至辅助管道14中。

上述技术方案中，所述消防阀1的出水口连接管道内侧壁上设置有一与控制器20连接的压力传感器22，用于检测消防阀1的出水口连接管道中的水压，当消防栓处于关闭状态时，消防阀1出水口连接管道内的残水被自动排空，压力传感器22检测不到压力。而当消防栓处于打开状态时，消防阀1出水口连接管道内流经高压水，压力传感器22即可检测到压力。本发明中，压力传感器22用于检测消防阀1是否被打开。

第一电磁阀16、第二电磁阀19、第一水泵15和第二水泵17处于常闭状态，所述舱壁6中设置有与所述控制器20连接的温度传感器20，虽然在舱壁6中设置有保温层，但在极端情况下，舱壁6内的温度也会降低到冰点以下，当检测到所述舱壁6中的温度降至0℃及以下时，打开第一电磁阀16和第二电磁阀19，启动所述第一水泵15，启动消防水管11和辅助管道14内全部水的整体循环流动，防止管道中的水因静止而结冻。

且控制所述第一水泵15的转速与舱壁6中的温度成反比关系，也就是说，0℃以下时，当所述舱壁6内的温度越低，则第一水泵15转速越快，加快内循环水的流速，避免低温结冻。当所述舱壁6中的温度回升至0℃以上时，关闭所述第一水泵15、第一电磁阀16和第二电磁阀19，终止内循环水流动。

所述第二水泵17处于常闭状态，消防栓初次使用时，或所述压力传感器22检测到有水压后，也就是原消防水管11中的水被排出，说明此时消防水管11中的水没有添加防冻液，当所述舱壁6中的温度降至0℃及以下时，在启动内循环的基础上，打开所述第二水泵17，将所述防冻液按比例灌入至所述辅助管道14中，通过所述流量计23监测所述防冻液的灌入量，且控制所述防冻液的灌入量与舱壁6中的温度成反比关系，防冻液的添加量不超过整个消防水管11内积的50％。

添加防冻液后，可以降低消防水管11内水的冰点，配合消防水管11中水的内循环，可以提高水管内的防冻效果，避免消防水管11被冻住，保证消防栓的正常使用。当所述舱壁6中的温度上升至0℃以上时，自动关闭所述第二水泵17。

当消防水管11中添加防冻液后，如果消防栓未被打开过，也就是压力传感器22未检测到有水压，则当所述舱壁6中的温度重新降至0℃及以下时，只需启动内循环过程，而无需再次启动第二水泵17，除非舱壁6中的温度进一步降低至比之前的最低温度还低，此时根据舱壁6中的温度打开第二水泵17，适量添加防冻液，流量计23监测防冻液的添加量，最终防冻液的累计添加量不超过整个消防水管11内积的50％。

随着防冻液的持续添加至消防水管11中，隔板183逐渐从第一腔室向第二腔室方向移动，当第二腔室内的防冻液不足需要添加防冻液时，关闭第一电磁阀16、第二电磁阀19、第一水泵15和第二水泵17，将储液罐18与消防水管11切断，也就是将压力切断，将储液罐18恢复至常压状态。此后，打开第四开口184和第六开口185，将外部防冻液从第六开口185加压添加至第二腔室中，隔板183逐渐从第二腔室向第一腔室方向移动，第一腔室内的水从第四开口184向外排出，直至防冻液将第二腔室添加满，重新关闭第四开口184和第六开口185即可。

由上所述，本发明的低温环境船用露天防冻湿式消防栓，安装后不需设置伴热装置，节省能耗，且减少伴热装置的安装维护成本；本发明的低温环境船用露天防冻湿式消防栓，可安装在船舶原有的舱壁内部，不需额外设置专用保护箱；本发明的低温环境船用露天防冻湿式消防栓，管内的残水可直接泄放至露天甲板，不会造成室内积水，同时可以消除消防栓出口端残留水的冰冻问题，从而保持消防栓出口端的畅通，在低温下也能维持消防栓的正常使用。

同时，在消防水管上增加了防冻辅助水路，在冰点以下时，可以通过开通防冻辅助水路将消防水管中的水进行内循环流动，温度越低内循环流速越快，防止消防水管11中的水因静止而结冰，降低消防水管中的水被冰冻的几率。

更进一步的，在防冻辅助水路增设有防冻液添加管路，在冰点以下时，根据温度来添加消防水管11中防冻液的比例，降低了消防水管中水的冰冻点，从而降低消防水管中的水被冰冻的几率。

消防水管11的内循环系统配合向消防水管11中添加防冻液，可以有效避免消防水管11被冻住，保证消防栓的正常使用，提高消防栓在极端天气下使用的可靠性。

将消防栓出水口倒置排空、在消防水管上增加防冻辅助水路以及在防冻辅助水路增设有防冻液添加管路，这三种方式结合使用，保证了消防栓在极地等寒冷地区的正常使用，避免消防栓被冻住而无法正常使用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易的实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。