一種砂石介質炮式激波滅火裝置的製作方法

2023-05-29 01:14:21

專利名稱：一種砂石介質炮式激波滅火裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於消防滅火技術領域，涉及一種以現場採集的砂石和土塵為介質， 用於森林和草原等野外場合進行遠距離滅火的砂石介質炮式激波滅火裝置。
技術背景現有的野外森林、草原等場合的滅火方式，除空中灑水式外，地面一般採用防火通 道法、人員扑打法、水龍噴滅法和高壓風力滅火法等。防火通道法是一種被動滅火方式，水 龍噴滅法不僅具有水源攜帶困難、車輛行駛受限等問題；人員扑打法滅火效率太低、人員勞 動強度大、危險性高；風力滅火法也需要人員接近火源，同樣存在人員勞動強度大、危險性 高的問題，此外後兩種滅火方法對於大面積火情和高空火情難以致效和迅速撲滅。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有滅火技術設備中存在的缺點，尋求設計一種可以 現場採挖沙石或土塵等低價值物質作為滅火介質用於森林或草原等野外場合遠距離滅火 的組合式激波設備裝置。本實用新型的主體包括壓縮氣源、壓縮氣體截止閥、激波管、激波管砂石炮分隔 閥、砂石炮、砂石、砂石輸送機構和沙石採掘機，經組合裝配成為一體式滅火裝置；管狀結構 的激波管由開關閥或膜片分為高壓腔和低壓腔；壓縮氣源由空氣壓縮機和儲氣罐組成並與 激波管管道式相連；激波管與砂石炮由激波管砂石炮分隔閥銜接；砂石炮為管式結構，管 徑可根據滅火的規模、激波管的直徑、砂石量的大小等因素確定，在炮管的側壁上開有砂石 填充孔；砂石採掘機是一個綜合性結構，包括砂石採掘部分和振動過濾機構；砂石採掘部 分主要由旋轉型刀式挖掘鏟、砂土導向殼體、傳動軸等組成；砂土導向殼體的形狀與挖掘鏟 對應，圍繞在挖掘鏟的非鏟土部位的周邊，將挖掘出的砂土導向輸出；傳動軸的端部安裝著 挖掘鏟，實行滑差式連接或剛性連接，軸的另一端與動力系統連接；振動過濾部分為以振動 篩為主體，雜質清除刮板為輔助體的振動分離器，入口端與砂土採掘機部分的輸出口銜接， 其出口端與砂土輸送機構的輸入端相連接，與砂土採掘機、砂土輸送機構同步工作；砂土 輸送機構採用鏈式輸送形式或螺旋式輸送方式，其前端與砂土採掘機的振動過濾部分相連 接，後端與砂石炮的砂石填充孔相連；壓縮氣源與激波管之間由壓縮氣體截止閥連接，激波 管與砂石炮間由激波管砂石炮分隔閥連接，在砂石炮中填充有砂石。本裝置的工作原理為在壓縮氣源中儲存有壓縮氣體，當壓縮氣體截止閥被打開 時，高壓氣體充入激波管的高壓腔，同時在激波管的低壓腔中充滿常壓空氣。激波管的高壓 腔與低壓腔之間由瞬態開關閥分隔。當瞬態開關閥打開時，激波管中建立起超高壓力波，當 壓力波傳到激波管砂石炮分隔閥處時，分隔閥開啟，壓力波進入砂石炮中，推動砂石射出砂 石炮，由於砂石具有密度大的特徵，在氣體壓力作用下砂石可達到更遠的距離，而且具有較 大的作用力，滅火效果比水和氣態物質更加有效。本實用新型與現有技術相比，由於採用了滅火現場的砂土作為滅火介質，具有滅火原料易得，滅火效率高，效果好，射程遠，節省能源等突出優點。

圖1是本實用新型的主體結構原理示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例並結合附圖做進一步說明。實施例本實施例的主體結構包括壓縮氣源1、壓縮氣體截止閥2、激波管3、激波管砂石炮 分隔閥4、砂石炮5、砂石6、砂石輸送機構7和砂石採掘機，經過常規的技術工藝組合裝配 成為協調一致的一體式遠程滅火炮；激波管3是砂石炮5的動力，為直徑相同的管狀結構， 分為高壓腔和低壓腔，高壓腔與低壓腔之間由一瞬態開關閥或膜片隔，在低壓腔中填充入 常壓介質，而在高壓腔內充入高壓空氣；激波管3的原理是利用較高的氣體壓力誘發管中 介質的激波，從而導致激波管3中介質的壓縮，形成激波管末端的滯止高壓和高溫狀態；在 激波管3的高壓腔內充滿帶有壓力為0. 3 3MPa的壓縮空氣，低壓腔中充滿常壓空氣，在 高壓腔和低壓腔之間由瞬態開關閥分隔，其結構類似於照相機快門結構，實現瞬態的開閉； 當瞬態開關閥打開時，高壓腔中的高壓氣體衝入低壓腔中，形成激波，並且以一定的速度向 低壓腔的右端或末端傳遞，激波管3的右端由激波管砂石炮分隔閥4封閉，激波在到達該處 形成高壓波；利用了激波管3對介質壓縮的原理，採用常壓空氣作為介質，利用介質的壓縮 能，推動砂石的激發，形成滅火砂石炮。本實施例的壓縮氣源1由具有壓縮功能的空氣壓縮機和儲氣罐組成，提供0. 3 2MPa的工作壓力，壓縮氣源1與激波管3通過管道相連，二者由壓縮氣體截止閥2分隔，開 啟壓縮氣體截止閥2，壓縮氣體經由管道進入激波器的高壓腔，完成激波形成的高壓準備； 在激波管3的低壓腔內充入常壓狀態下的空氣，完成激波形成的低壓準備；打開激波管3中 的瞬態開關閥，形成激波並向激波管砂石炮分隔閥4處傳播。本實施例的激波管3與砂石炮5由激波管砂石炮分隔閥4銜接，激波管砂石炮分 隔閥4擔當著激波管3的右端瞬態開關閥的角色，起著封閉激波管3末端和分隔激波管3 與砂石炮5的作用；該瞬態開關閥結構類似於照相機快門結構，實現瞬態的開閉；該閥的開 閉由激波管3上靠近末端的壓力信號進行控制，當激波壓力前鋒傳至接近分隔閥處時，激 波管砂石炮分隔閥4瞬態打開，激波進入砂石炮5。本實施例砂石炮5的結構為管式結構，具有一定的管長，以實現對砂石的導向，延 長砂石炮的射程；砂石炮的管徑根據滅火的規模、激波管3的直徑、砂石量的大小等因素確 定；在炮管的側壁上開有砂石填充孔，以便實現砂石的填充；在砂石填充後本孔自動關閉， 其控制為氣動控制，氣動源來自壓縮氣源1 ；進入砂石炮5中的激波，推動砂石沿炮膛作加 速運動，同時壓縮砂石形成密度較大的砂石彈丸；在彈丸滑出炮膛後，由於砂石彈丸與周邊 空氣的摩擦，彈丸逐漸被撕裂分化，形成不同的砂石核心體，裹挾著周邊空氣射向火場，這 不僅增加了滅火介質量，而且具有較大的射程，對於高空和遠程火源的消滅具有實際意義， 對於平面火源也具有較大的滅火效果。本實施例砂石採掘機為綜合性結構，屬於常規的採掘設備，具有對採集砂石和塵土的粉碎、篩選功能，自動去除較大直徑雜質保留砂石和塵土，其結構組成包括砂石採掘部 分和振動過濾機構，砂土採掘機部分的用途是以機械挖掘方式就地採掘砂石和土，為滅火 提供主體介質，該機構由特定的動力驅動，可以是電機、發動機等多種形式動力；該砂石採 掘機可以保證在正常情況下(有一定厚度土層的地方)所採集的砂石和土量完全滿足本滅 火器的使用；砂石採掘部分主要由旋轉型刀式挖掘鏟、砂土導向殼體、傳動軸等組成；砂土 導向殼體的形狀與挖掘鏟對應，圍繞在挖掘鏟的非鏟土部位的周邊，將挖掘出的砂土導向 輸出；傳動軸的端部安裝著挖掘鏟，實行滑差式連接或剛性連接，軸的另一端與動力系統連 接，傳動軸在動力系統驅動下，帶動挖掘鏟轉動，進行砂土的採掘；該挖掘鏟的工作方式可 以是徑向溝式挖掘或水平平面挖掘，被挖掘的砂土通過導向殼體輸入砂土輸送機構7 ；砂 石採掘部分安置在整個裝置的最下端，工作時與現場的地面相接觸，依靠自重或彈簧力使 鏟刀與地面作用，在動力的帶動下挖掘地面的砂石和土。本實施例砂石採掘機的振動過濾部分為以振動篩為主體、雜質清除刮板為輔助體 的振動分離器，分離採掘後的砂土和大直徑石塊及影響滅火炮填充的雜物；振動篩的振動 採用電磁振動或機械振動，經過篩體的砂石和塵土被輸送到砂石炮5處，未經過篩體的物 質被旋轉刮板颳走並清除；如振動篩採取機械振動方式，則其與旋轉刮板的動力與砂土採 掘機部分和砂土輸送機構7為同一動力源；若振動篩採用電磁振動方式，則動力系統將增 加發電部分，以驅動電磁振動篩工作；本部分入口端與砂土採掘機部分的輸出口銜接，其出 口端與砂土輸送機構7的輸入端相連接，與砂土採掘機、砂土輸送機構7同步工作，將砂石 採掘機部分輸送來的砂土不斷地分離，然後將過濾後的砂石和塵土輸送給砂石輸送機構7， 被分離出的雜質排出機構外。本實施例的砂石輸送機構7的結構是鏈式輸送或螺旋式輸送，鏈式輸送採用刮板 鏈輸送砂石和塵土，由鏈輪帶動鏈條運動，鏈輪與傳動軸相連接，傳動軸的另一端通過聯軸 器與動力系統輸出軸連接；螺旋式輸送採用螺旋式輸送機構對砂石和土進行輸送，螺旋式 輸送機構的驅動通過連接軸與動力系統輸出軸相連，由動力系統驅動工作，其前端與砂石 採掘機的振動過濾部分相連接，後端與砂石炮5的砂石填充孔相連，其動力與砂石採掘機 同源並與砂石採掘機同步工作，將採掘的砂石和塵土不斷地輸送給砂石炮5。本實施例以壓縮空氣作為驅動力，流量和壓力可達到要求的空壓機和儲氣罐作為 壓縮氣源；當壓縮氣體截止閥2開啟時，高壓氣體充入激波管的高壓腔，同時在激波管的低 壓腔中充滿常壓空氣；當激波管中的瞬態開關閥開啟時，壓縮空氣導入激波管3，在激波管 3中形成脈衝性高壓氣體波；在激波管3的末端設置有激波管砂石炮分隔閥4，作為壓力開 關閥，當高壓氣體波傳輸到激波管沙石炮分隔閥處4時，自動開啟，激波管3中的壓力波傳 入砂石炮5，推動砂石射出，砂石在高壓氣體的作用下形成團狀結構，由炮筒導向以高速射 出，由於其射出速度較高，砂石與空氣的摩擦導致砂石團逐漸分散，分散後的砂石夾帶著空 氣以高速射向火焰，增加了滅火介質量，從而增大了滅火效果。 本實施例的滅火介質為砂石和塵土，取自滅火現場，由砂石採掘機在現場採集 (本採掘機可在系統移動過程中進行採集)並經過粉碎、篩選等處理，去除雜質，保留砂石 和塵土，然後通過砂石輸送機構7的輸送，定量輸入砂石炮5中，再射向火源實現滅火。
權利要求一種砂石介質炮式激波滅火裝置，由壓縮氣源、壓縮氣體截止閥、激波管、激波管砂石炮分隔閥、砂石炮、砂石、砂石輸送機構和沙石採掘機經組合裝配成一體式結構，其特徵在於管狀激波管由開關閥或膜片分為高壓腔和低壓腔；壓縮氣源由空氣壓縮機和儲氣罐組成並與激波管管道式相連；激波管與砂石炮由激波管砂石炮分隔閥銜接；砂石炮為管式結構，炮管側壁上開有砂石填充孔；砂石採掘機包括砂石採掘部分和振動過濾機構，振動過濾機構為以振動篩為主體，雜質清除刮板為輔助體的振動分離器，入口端與砂土採掘機部分的輸出口銜接，出口端與砂土輸送機構的輸入端相連接；砂土輸送機構採用鏈式輸送或螺旋式輸送，前端與砂土採掘機的振動過濾部分相連接，後端與砂石炮的砂石填充孔相連；壓縮氣源與激波管之間由壓縮氣體截止閥連接，激波管與砂石炮間由激波管砂石炮分隔閥連接，砂石炮中填充有砂石。
2.根據權利要求1所述的砂石介質炮式激波滅火裝置，其特徵在於砂石採掘部分由旋 轉型刀式挖掘鏟、砂土導向殼體和傳動軸組成；砂土導向殼體的形狀與挖掘鏟對應並圍繞 在挖掘鏟非鏟土部位周邊；傳動軸的端部滑差式連接或剛性連接安裝著挖掘鏟，傳動軸的 另一端與動力系統連接。
3.根據權利要求1所述的砂石介質炮式激波滅火裝置，其特徵在於壓縮氣源由空氣壓 縮機和儲氣罐組成，工作壓力為0. 3 2MPa。
4.根據權利要求1所述的砂石介質炮式激波滅火裝置，其特徵在於砂石炮為管式結構。
專利摘要本實用新型屬於消防滅火技術領域，涉及一種以砂石和土塵為介質，用於野外場合進行滅火的炮式激波滅火裝置，由壓縮氣源、壓縮氣體截止閥、激波管、激波管砂石炮分隔閥、砂石炮、砂石、砂石輸送機構和沙石採掘機經組合裝配而成的一體式滅火裝置，管狀結構的激波管由開關閥或膜片分為高壓腔和低壓腔；壓縮氣源由空氣壓縮機和儲氣罐組成，與激波管管道式相連；激波管與砂石炮由激波管砂石炮分隔閥銜接；砂土輸送機構採用鏈式輸送或螺旋式輸送，前端與砂土採掘機的振動過濾部分相連接，後端與砂石炮砂石填充孔相連；壓縮氣源與激波管間由壓縮氣體截止閥連接；具有滅火原料易得，效率高，效果好，射程遠，節省能源等優點。
文檔編號A62C3/02GK201612964SQ201020015028
公開日2010年10月27日 申請日期2010年1月9日 優先權日2010年1月9日
發明者李廷勇, 李津, 洪正平 申請人:山東師範大學