相关申请的横向参考
本申请涉及且要求由同一发明人分别于12/9/2010和3/7/2011申请的序列号61/459,232和61/464,628、名称分别为“swivelhydrantmanifoldforindustrialfirefighting”和“swivelwithorforindustrialhydrantmanifoldforindustrialfirefighting”的共同待决申请的优先权。所述两个临时申请的内容均以参考的方式并入本文中。
本发明涉及用于工厂和设施中工业消防的消防栓分水器，具体涉及旋转式消防栓分水器(本文中的“分水器”可以包括单个端口)。
背景技术：
当面对工业消防响应时，火场后勤具有等级近似与现有设备(equipment-on-hand)问题和可用人员问题同样大的问题。
大型火灾需要大量的水，其有时需要多个大直径(直径为6英寸及更大)的供水带。将大量水分布于整个设施上的最便利、可靠和快速的方式是构建具有地面消防栓分水器的地下输水系统。这些消防栓分水器与大直径的供水带结合使用以向泵、消防喷嘴及泡沫比例混合装置供应必要的水。
在当前实践中，消防栓分水器的朝向固定。因此，最终必须沿相反方向延伸的水带必须盘绕一个大圈以便在不牺牲输送压力的情况下实现水方向的180度转向。直径为12英寸的水带可能需要50英尺的转向比。使水的方向改变180度所额外需要的水带可能要数百英尺长。大直径的水带是昂贵的。12英寸的水带的成本可能要约2,500美元。基于这个原因，有时沿相反方向在马路两侧上均铺设消防栓分水器来解决这个问题。然而，这样则需要双倍的铁及主水道设备。
使用具有或用于消防栓分水器的转环可以节省为具有朝向正确方向的分水器而在马路两侧上均铺设分水器的费用，并且/或者可以节省运载和铺设额外水带的成本及费用。由于近些年来主水道的尺寸且因此水带尺寸和水带成本急剧增大，因此工业上在寻求使消防系统的成本及维护最小化的方法。
与大型消防监控器相关的、能够管理上千磅推力的转环自二十世纪80年代晚期就已经出现，但是仅能从有限的供应商处获得。williams相信他们第一个为监视器提供这种大尺寸(6英寸及以上)转环。williams已对用于监视器的室内转环进行了大量测试，这些转环在天气环境下安放数月和数年之后能够工作，并且能够处理来自监视器的成千磅的推力。williams在转环的风化作用及作用力处理特性方面做了大量的室内测试。
尽管工业消防行业在历史上已承受了因消防栓分水器固定而产生的水带浪费和消防栓重复，但是随着对供水管和水带直径要求的增大，浪费的成本也升高。发明人将这种状况视为一个问题。借助williams的测试经验，本发明人教导可以提供恰当的转环以与消防栓分水器一同使用或用于该分水器来解决这个问题。
本发明包括认识到这种长期忍受的状况构成与固定消防栓分水器相关的不必要问题、水带的浪费及后勤上的复杂性。本发明还包括了解对转环、大直径转环的测试，所述测试表明可以为固定消防栓分水器提供转环，这将长期满足忍受必要推力和风化作用的要求。
因此，本发明包括一排用于与消防栓分水器一同使用或用于该分水器的转环，其优选结合有360度旋转能力。该转环被构造用于设在分水器下方且通常位于与输水系统或立管(riserpipe)相关联的阀门上方。经测试承受有关推力和风化作用的要求范围的这种转环能够允许第一应答器根据危险方位沿最有利的方向设置消防栓，并且优选利用便利的自带的转环位置锁将转环锁定在合适位置上。旋转式消防栓分水器节省了朝不同方向提供多个分水器和/或提供为在不过分损失压力的情况下改变水的方向所额外需要的成百或更多英尺的水带而产生的费用。
具有消防栓分水器或用于该分水器的转环的设计优势：
由于消除了初始的弯曲半径，使得需要的总的水带变少；
由于横跨马路延伸的初始水带弯头，使得马路堵塞变少；
由于需要更短的水带，压力得以保留；
适于高度拥挤的区域(竖直设计)；
适于宽的流量范围，高达12,000gpm；
由工业消防员在心中建立；
利用能够支撑数吨侧向负载的转环的坚固设计；
借助集成的转环润滑油加油嘴而完全可用
通过更有效地供应水，旋转式消防栓能够将必要的消防栓位置数量减少多达50％(根据消防栓的布局及尺寸)。
优选的设计选择包括：
各种材料设计和各种入口及立管尺寸(例如4”、6”、8”、10”、12”)；
各种主水道设计(竖直堆叠、传统t形、或者单个90度出口)；
各种排放口选择(nst,bsp,storz等)；
各种排放口尺寸(1-1/2”-12”)；
集成的转环锁以防止定位之后发生运动；
可与排出阀、单向阀、顶盖、或者压力机使用；
可与集成的监视器固定件使用；
可与集成的自动消防栓排水阀(位于转环下方)使用；
可与消防栓入口阀(位于消防栓转环和主水道连接之间)使用。尺寸指导
下面的数字基于24”的地下主水道，其具有延伸至消防栓底部的
8’的竖直管道。损失数是从地下主水道输入点到消防栓排出口(水
带连接点)的。数字将根据所选的输出阀和连接类型/尺寸变化。
根据具体分析来推荐消防栓尺寸
这些推荐基于存在的危害及实现恰当保护所需要的水流
6”立管/消防栓(大约cv＝950)
1,000gpm-1psi损失
2,000gpm-4.5psi损失
3,000gpm-10psi损失
8”立管/消防栓(大约cv＝730)
3,000gpm-3psi损失
4,000gpm-5.3psi损失
6,000gpm-12psi损失
10”立管/消防栓(大约cv＝2670)
6,000gpm-5psi损失
8,000gpm-9psi损失
10,000gpm-14psi损失
本发明包括用于与已有的消防栓分水器一同使用以及用于与其自身的分水器一同使用的转环。用于已有的消防栓分水器的转环提供了对某些设施的替代，所述设施接受具有非固定消防栓分水器的重要性，但是在合适位置上已有固定的消防栓分水器。借助旋转变换，标准的非旋转式消防栓分水器能够被转换成旋转式消防栓。例如，终端用户可以从典型的消防栓分水器入口阀或立管上取下标准的非旋转式消防栓分水器，将变换转环置于入口阀或立管的顶部，然后将消防栓分水器置于转环的顶部上。这种变换允许已有的消防栓分水器旋转，以及通过确定的锁紧机构被锁紧在合适位置上。
转环的底部配件优选是固定式的，并且不会相对于地面发生运动。优选借助锁紧元件和上法兰，转环的顶部优选锁定在需要的方向上，并且能够旋转360度。优选地，转环的顶部及所附的消防栓可以被固定在期望方向上并且被固定，诸如通过例如每隔22.5度对齐(16个位置)的可匹配的锁紧孔被钉在合适位置上。
技术实现要素：
本发明公开了与工业消防的消防栓分水器一同使用或用于该分水器的转环。具有消防栓分水器的转环包括消防栓分水器及与之相连的转环，其被构造成连接至工业供水管系统，且包括入口和阀门或者立管。该转环提供至少6英寸的流动管道，且优选包括匹配的阳型和阴型不锈钢套管，它们被构造用于相对转动，在它们之间具有至少两个钢滚珠轴承的轴承圈，并且包括内部水密封件和优选地外部碎片密封件。分水器可以是水平或竖直的。阳型和阴型不锈钢转环套管优选被构造用于一方面与消防栓分水器焊接连接，另一方面与可能连接工业供水管系统的地面阀门连接的管道或配件焊接连接。
优选地，转环包括用于润滑套管之间和轴承周围区域的润滑油嘴，套管和轴承优选由316不锈钢构成且包括锁紧机构，诸如一对锁紧法兰。更优选地，本发明的转环借助匹配孔结合阳型和阴型套管上的法兰或法兰部分，以便销能够被放置穿过这些孔以将转环锁定在合适位置上。
本发明包括用于连接已有的消防栓分水器的转环设备。该转环设备包括被构造成固定连接入口阀或立管的第一配件，以及被构造成以密封和可旋转的方式与第一配件配合的转环主体，所述主体提供第二配件以直接或间接与消防栓分水器固定连接。优选包括锁紧设备以设定转环主体和第一配件之间的可旋转连接位置。第一配件和转环主体优选在第一配件和第二配件之间提供至少6英寸的流体管道。
应当清楚，转环可以直接或间接连接于消防栓分水器和工业供水管系统之间。优选实施例示出了以简单且直接的方式连接的转环。
附图说明
当结合下列附图考虑下面对优选实施例的具体描述时，能够更好地理解本发明，在附图中：
图1a提供了6英寸旋转式消防栓分水器的优选实施例的等轴视图，该分水器提供了两个5英寸或6英寸的storz排放口以及一个2英寸和一个0.5英寸的排放口。
图1b提供了图1a的6英寸旋转式消防栓分水器的顶视图；
图1c提供了图1a的6英寸旋转式消防栓分水器的正视图，其在底部上包括客户提供的6英寸的带法兰的供水管(在使用蝶形阀时需要的焊接颈或承插焊接法兰)，并且还标示可以根据要求提供的入口阀。
图1d提供了图1a的6英寸旋转式消防栓分水器的侧视图。
图1e提供了有关图1d的细节，包括6英寸的转环、旋转锁紧销和旋转锁紧环，其中与转环顶部的连接可以自由旋转360度，且锁紧环每隔22.5度具有孔洞。
图2a提供了本发明的8英寸旋转式消防栓分水器的优选实施例的等轴视图，其包括5英寸或6英寸的storz排放口。
图2b提供了图2a的8英寸旋转式消防栓分水器的顶视图；
图2c提供了图2a的8英寸旋转式消防栓分水器的正视图，其在底部上包括客户提供的8英寸的供水管的标示(在使用蝶形阀时需要的焊接颈或承插焊接)，并且标示可以根据要求提供的入口阀。
图2d提供了图2a的8英寸旋转式消防栓分水器的侧视图。
图2e提供了有关图2d的细节，其标示出8英寸的转环、旋转锁紧销和旋转锁紧环，并且标示出其中上面的连接可以自由旋转360度，且锁紧环每隔22.5度具有孔洞。
图3a提供了本发明的优选实施例的12英寸旋转式消防栓分水器的等轴视图，且包括单个12英寸的storz排放口。
图3b提供了图3a的12英寸的旋转式消防栓分水器的顶视图。
图3c提供了图3a的12英寸的旋转式消防栓分水器的正视图，其包括在底部标示客户提供的8英寸的供水管(在使用蝶形阀时需要的焊接颈或承插焊接)，并且标示可以根据要求提供的入口阀。
图3d提供了图3a的12英寸的旋转式消防栓分水器的侧视图。
图3e提供了有关图3d的细节，其标示出具有两个旋转锁紧环的12英寸转环和旋转锁紧销，其中上面的连接可以自由旋转360度，且锁紧环优选每隔22.5度具有孔洞。
图4a提供了典型油罐区的等轴视图，其包括有关本旋转式消防栓分水器发明的位置的标示，本发明将提供以下好处：通过消除初始的弯曲半径(100英尺/水带)使需要的水带变少；通过沿马路侧面引导水带以替代占据马路的弯曲半径来减少马路堵塞；提供更短的水带延伸，其导致摩擦损失减小；通过沿正确方向进行更有效的排水来提供对高度拥挤区域的适应性；提供可用于高达10000gpm的标准模型，其在给予工程承认的情况下可具有更高的流量，并且通过更有效地供水，这种旋转式消防栓设计可以潜在地节省整个设施所需要的消防栓位置的高达50％。
图4b说明了本发明的旋转式消防栓分水器如何旋转以直接将水送向多个火灾点之一。
图4c提供了图4a的放大细节图。
图4d和4e示出了当典型的消防栓设计面向相邻马路，并且频繁要求消防水带立即盘绕大圈来沿需要的方向送水时，当前的旋转式消防栓发明允许第一应答器使消防栓瞄准需要的方向，以使占路和需要铺设的总的水带最少。
图5a提供了10英寸360不锈钢旋转接头的优选实施例的侧视图。
图5b提供了图5a的实施例的横截面图，且包括提示铸件优选由360不锈钢经熔模铸造而成，且经退火处理和应力释放。
图6a提供了8英寸旋转式消防栓转换套件的优选实施例的等轴视图。
图6b提供了图6a的细节，包括转环锁固定元件和转环锁转动元件以及转环锁紧销(销链未示出)。
图6c提供图6a的8英寸旋转式消防栓转换套件的侧视图。
图6d提供图6d的8英寸旋转式消防栓转换套件的正视图。
图6e提供图6a的8英寸旋转式消防栓转换套件的顶视图。
图7提供8英寸旋转式消防栓转换套件的剖视图，其中滚珠轴承和密封件未在转环内部示出。
图8提供8英寸旋转式消防栓转换套件的剖视图的一部分，其中滚珠轴承和密封件未在转环内部示出，两个圆形凹槽代表滚珠轴承凹槽，并且更详细地示出了转环部件。
这些附图主要是说明性的。将理解的是结构可能被简化和省略某些细节以表达本发明的某些方面。为了清楚可牺牲比例。
具体实施方式
如图1-8中所示，本发明的优选转环实施例包括316不锈钢的套管fs和ms以及滚珠轴承sb。不锈钢套管优选经热处理和退火处理。在优选实施例中，用于至少两个滚珠轴承sb的轴承圈的座圈rssb被研磨，一半形成阴型(female)套管fs，一半形成阳型(male)套管ms，其中在阴型套管上设有端口p用于插入滚珠轴承sb。优选提供至少一个润滑油嘴gf以保持阳型ms和阴型套管fs之间及滚珠轴承sb周围的区域的适当润滑。
优选提供外部碎片密封位置dsl，以用于碎片密封件(诸如o形环)，其设在阳型和阴型套管之间的合适槽口中。在优选实施例中，简单的o形环已被示出防止碎片从外部进入阳型和阴型套管之间的区域。优选在内部密封位置isl设置具有更复杂设计的内部密封件is(优选由pfte或teflon制成)，其作为位于套管之间且包含滚珠轴承的空间的水密封件。优选地，内部水密封件is设在阳型和阴型套管之间的位置isl处的台肩上，以便在水压的驱动下密封件在两个套管之间形成更大的密封接合。
在优选实施例中，在转环下方的配件中设有排水口，以便在上游阀门关闭向转环和消防栓的供水时，水能够从分水器和转环排至外部。
优选通过至少一个润滑油嘴gf提供润滑剂，其中优选按照每6个月至1年的时间安排进行维护。润滑剂被选择成在预期环境和有害温度变化范围内保持其粘性和组成。
图1a-e示出6英寸的竖直转环消防栓分水器的优选实施例。图1a的分水器由焊接至转环sw上的竖直分水器vm构成。转环sw阳型套管ms被标出具有焊接的锁紧环lr。转环阴型套管fs接着被焊接至配件ft上，所述配件ft具有匹配的锁紧环lr。销lp被标出卡在这两个环之间以将转环锁定在位置上。阴型套管配件接着被构造成可选地与下面的阀门iv或者类似结构(其通常存在于很多应用中，且通常为蝶形阀或对夹式阀门)相配。该阀门接着与为工业供水系统的一部分的立管或类似结构的输出法兰相配合。
图1b、1c和1d分别提供了图1a的优选实施例的顶视图、正视图和侧视图。图1e提供了图1a的优选实施例的更详细视图，其示出了锁紧环lr及锁紧销lp、阳型套管ms和阴型套管fs，同时集中在转环部分sw上。
图2a-2e呈现了8英寸转环消防栓上的水平分水器hm。阀门iv同样标示在立管法兰的顶部上。配件ft对接于阀门和转环sw之间，并且用于承载两个转环锁紧法兰环lr之一。配件和分水器之间的转环也承载锁紧法兰环lr。应当提及的是，可以设计很多其它的转环锁紧手段，包括阴型套管端口，其具有相对于阳型套管向下贯穿上紧的螺钉。
图2b、2c和2d分别提供了图1a的8英寸转环分水器的顶视图、正视图和侧视图。图2e提供了有关消防栓分水器的8英寸转环的更具体的转环部分的视图。
图3a-3e提供了12英寸转环消防栓分水器的视图。同样，阀门iv打开了进入转环和消防栓分水器的水流，所述分水器具有单个12英寸的端口。
图3b、3c和3d分别提供了图3a的12英寸转环消防栓分水器的顶视图、正视图和侧视图。
图4a-4e提供了结合当前消防栓发明的优选油罐区布局概述的图。该油罐区布局被示出由一个旋转式消防栓分水器shm服务。图4a-4e示出关于油罐区沿各种有用方向旋转的分水器。
图5a和5b提供了本发明的转环sw部分的优选实施例的侧视图和剖视图。有关该10英寸实施例的内部阳型套管ms和外部阴型套管fs被示出，其中标出三个用于不锈钢滚珠轴承的轴承圈的座圈rssb。在优选实施例中，用于不锈钢滚珠轴承sb的座圈rssb被研磨到阳型套管的外侧和阴型套管的内侧。阴型套管的顶部和阳型套管的底部被设计用于焊接连接消防栓分水器和上游配件。
用于定制的水密封件isl(其优选具有耐蚀游丝合金弹簧)的位置被标出。润滑油压力排出gpv孔被标出。一个或多个标准的润滑油嘴未示出但可以包含有。
正如所提及的那样，套管铸件优选由316不锈钢制成，且经退火处理和应力释放。端口p在阴型套管上被标出，通过该端口p装入滚珠轴承。优选地，针对其腔室isl对水密封件进行特别设计以便在通过转环的水压下紧密地封堵水泄漏。优选ptfe或teflon密封件。
如上所述及附图6、7和8中所示，结合到与消防栓分水器一同使用或用于该分水器的“转换套件”中的优选转环sw被示出，所述转环优选包括316不锈钢套管，其优选具有旋转配合的阳型ms和阴型fs套管，其中在这些套管之间具有滚珠轴承sb。不锈钢套管优选经热处理和退火处理。在优选实施例中，用于至少两个滚珠轴承套管的座圈rssb被研磨，一半形成阴型套管fs，一半形成阳型套管ms，其中在阴型套管上设有端口p用于插入滚珠轴承。优选提供至少一个润滑油嘴gf以保持阳型和阴型套管之间及滚珠轴承周围的区域的适当润滑。
还优选提供外部碎片密封件ds，诸如o形环，其设在阳型和阴型套管之间的合适槽口dsl中。简单的o形环可以防止碎片从外部进入阳型和阴型套管之间区域。优选在内部密封位置isl设置具有更复杂设计的内部密封件(优选由pfte或teflon制成)，其作为位于套管之间且包含滚珠轴承的空间的水密封件。优选地，内部水密封件设在阳型和阴型套管之间的台肩上，以便在水压驱动下密封件在两个套管之间形成更大的密封接合。
在优选实施例中，设有排水口以便在上游阀门关闭向转环和消防栓的供水时，水能够从分水器和转环排至外部。
优选通过至少一个润滑油嘴gf提供润滑剂，其中优选按照每6个月至1年的时间安排进行维护。润滑剂被选择成在预期环境和有害温度变化范围内保持其粘性和组成。
图6a-6e、7和8具体提供了作为与消防栓分水器一同使用的转换套件的转环sw的优选实施例的视图。有关8英寸实施例的内部阳型套管ms和外部阴型套管fs被示出，其中标出两个具有用于不锈钢滚珠轴承的位置的座圈rssb。在优选实施例中，用于不锈钢滚珠轴承的座圈rssb被研磨到阳型套管的外侧和阴型套管的内侧。阴型套管的顶部和阳型套管的底部分别被设计用于直接或间接焊接连接(一方面)消防栓分水器和(另一方面)上游配件。另外的用于定制的水密封件isl(其优选具有耐蚀游丝合金弹簧)的位置被标出。润滑油嘴gf被标出。正如标示的那样，套管优选由316不锈钢制成，且经退火处理和应力释放。端口p在阴型套管上被标出，通过该端口p装入滚珠轴承。优选地，针对其腔室isl对水密封件进行特别设计以便在通过转环的水压下紧密地封堵水泄漏。优选ptfe或teflon密封件。
如图7中所标示的那样，阴型套管fs充当被构造成以密封和可旋转的方式附连阳型套管ms的转环主体，其(通过焊接)包括用于附连入口阀或立管或类似结构的配件ft。优选提供具有相互对齐的孔洞的环形锁紧环flr和旋转锁紧环部分lr，以便销pn能够锁紧这两个锁紧环之间的位置和套管。
图8说明了销pn如何能够锁紧两个锁紧环之间的位置。图8还说明了用于通过端口p接收滚珠轴承的座圈环rssb的设置。座圈环rssb被研磨在阴型套管内侧和阳型套管外侧上以相互对齐。阳型套管和阴型套管之间的密封件位置isl被标出，该密封件用于在阳型套管和阴型套管之间提供密封且可旋转的附连。
针对本发明优选实施例的上述描述只是用于说明和描述之目的，不期望是详尽的或者是将本发明限制为所公开的精确形式或实施例的。选择这种描述是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，以便本领域技术人员能够在各种实施例中最好地使用本发明。设想具有与特定用途最合适的各种修改。期望本发明的范围不受本说明书的限制，而是由下面提出的权利要求来限定。由于上面对本发明的公开和描述为说明性和解释性的，因此可以在尺寸、形状和材料以及所示设备的细节上进行各种改变，同时不背离本发明的精神。利用依据历史假定的术语来要求本发明，其中假定单个元件的提及覆盖一个或多个，两个元件的提及覆盖两个或多个等等。本文中的附图及图示也不一定是按照比例制成的。