专利名称：一种砂石介质炮式激波灭火装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于消防灭火技术领域，涉及一种以现场采集的砂石和土尘为介质， 用于森林和草原等野外场合进行远距离灭火的砂石介质炮式激波灭火装置。
技术背景现有的野外森林、草原等场合的灭火方式，除空中洒水式外，地面一般采用防火通 道法、人员扑打法、水龙喷灭法和高压风力灭火法等。防火通道法是一种被动灭火方式，水 龙喷灭法不仅具有水源携带困难、车辆行驶受限等问题；人员扑打法灭火效率太低、人员劳 动强度大、危险性高；风力灭火法也需要人员接近火源，同样存在人员劳动强度大、危险性 高的问题，此外后两种灭火方法对于大面积火情和高空火情难以致效和迅速扑灭。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有灭火技术设备中存在的缺点，寻求设计一种可以 现场采挖沙石或土尘等低价值物质作为灭火介质用于森林或草原等野外场合远距离灭火 的组合式激波设备装置。本实用新型的主体包括压缩气源、压缩气体截止阀、激波管、激波管砂石炮分隔 阀、砂石炮、砂石、砂石输送机构和沙石采掘机，经组合装配成为一体式灭火装置；管状结构 的激波管由开关阀或膜片分为高压腔和低压腔；压缩气源由空气压缩机和储气罐组成并与 激波管管道式相连；激波管与砂石炮由激波管砂石炮分隔阀衔接；砂石炮为管式结构，管 径可根据灭火的规模、激波管的直径、砂石量的大小等因素确定，在炮管的侧壁上开有砂石 填充孔；砂石采掘机是一个综合性结构，包括砂石采掘部分和振动过滤机构；砂石采掘部 分主要由旋转型刀式挖掘铲、砂土导向壳体、传动轴等组成；砂土导向壳体的形状与挖掘铲 对应，围绕在挖掘铲的非铲土部位的周边，将挖掘出的砂土导向输出；传动轴的端部安装着 挖掘铲，实行滑差式连接或刚性连接，轴的另一端与动力系统连接；振动过滤部分为以振动 筛为主体，杂质清除刮板为辅助体的振动分离器，入口端与砂土采掘机部分的输出口衔接， 其出口端与砂土输送机构的输入端相连接，与砂土采掘机、砂土输送机构同步工作；砂土 输送机构采用链式输送形式或螺旋式输送方式，其前端与砂土采掘机的振动过滤部分相连 接，后端与砂石炮的砂石填充孔相连；压缩气源与激波管之间由压缩气体截止阀连接，激波 管与砂石炮间由激波管砂石炮分隔阀连接，在砂石炮中填充有砂石。本装置的工作原理为在压缩气源中储存有压缩气体，当压缩气体截止阀被打开 时，高压气体充入激波管的高压腔，同时在激波管的低压腔中充满常压空气。激波管的高压 腔与低压腔之间由瞬态开关阀分隔。当瞬态开关阀打开时，激波管中建立起超高压力波，当 压力波传到激波管砂石炮分隔阀处时，分隔阀开启，压力波进入砂石炮中，推动砂石射出砂 石炮，由于砂石具有密度大的特征，在气体压力作用下砂石可达到更远的距离，而且具有较 大的作用力，灭火效果比水和气态物质更加有效。本实用新型与现有技术相比，由于采用了灭火现场的砂土作为灭火介质，具有灭火原料易得，灭火效率高，效果好，射程远，节省能源等突出优点。
图1是本实用新型的主体结构原理示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图做进一步说明。实施例本实施例的主体结构包括压缩气源1、压缩气体截止阀2、激波管3、激波管砂石炮 分隔阀4、砂石炮5、砂石6、砂石输送机构7和砂石采掘机，经过常规的技术工艺组合装配 成为协调一致的一体式远程灭火炮；激波管3是砂石炮5的动力，为直径相同的管状结构， 分为高压腔和低压腔，高压腔与低压腔之间由一瞬态开关阀或膜片隔，在低压腔中填充入 常压介质，而在高压腔内充入高压空气；激波管3的原理是利用较高的气体压力诱发管中 介质的激波，从而导致激波管3中介质的压缩，形成激波管末端的滞止高压和高温状态；在 激波管3的高压腔内充满带有压力为0. 3 3MPa的压缩空气，低压腔中充满常压空气，在 高压腔和低压腔之间由瞬态开关阀分隔，其结构类似于照相机快门结构，实现瞬态的开闭； 当瞬态开关阀打开时，高压腔中的高压气体冲入低压腔中，形成激波，并且以一定的速度向 低压腔的右端或末端传递，激波管3的右端由激波管砂石炮分隔阀4封闭，激波在到达该处 形成高压波；利用了激波管3对介质压缩的原理，采用常压空气作为介质，利用介质的压缩 能，推动砂石的激发，形成灭火砂石炮。本实施例的压缩气源1由具有压缩功能的空气压缩机和储气罐组成，提供0. 3 2MPa的工作压力，压缩气源1与激波管3通过管道相连，二者由压缩气体截止阀2分隔，开 启压缩气体截止阀2，压缩气体经由管道进入激波器的高压腔，完成激波形成的高压准备； 在激波管3的低压腔内充入常压状态下的空气，完成激波形成的低压准备；打开激波管3中 的瞬态开关阀，形成激波并向激波管砂石炮分隔阀4处传播。本实施例的激波管3与砂石炮5由激波管砂石炮分隔阀4衔接，激波管砂石炮分 隔阀4担当着激波管3的右端瞬态开关阀的角色，起着封闭激波管3末端和分隔激波管3 与砂石炮5的作用；该瞬态开关阀结构类似于照相机快门结构，实现瞬态的开闭；该阀的开 闭由激波管3上靠近末端的压力信号进行控制，当激波压力前锋传至接近分隔阀处时，激 波管砂石炮分隔阀4瞬态打开，激波进入砂石炮5。本实施例砂石炮5的结构为管式结构，具有一定的管长，以实现对砂石的导向，延 长砂石炮的射程；砂石炮的管径根据灭火的规模、激波管3的直径、砂石量的大小等因素确 定；在炮管的侧壁上开有砂石填充孔，以便实现砂石的填充；在砂石填充后本孔自动关闭， 其控制为气动控制，气动源来自压缩气源1 ；进入砂石炮5中的激波，推动砂石沿炮膛作加 速运动，同时压缩砂石形成密度较大的砂石弹丸；在弹丸滑出炮膛后，由于砂石弹丸与周边 空气的摩擦，弹丸逐渐被撕裂分化，形成不同的砂石核心体，裹挟着周边空气射向火场，这 不仅增加了灭火介质量，而且具有较大的射程，对于高空和远程火源的消灭具有实际意义， 对于平面火源也具有较大的灭火效果。本实施例砂石采掘机为综合性结构，属于常规的采掘设备，具有对采集砂石和尘土的粉碎、筛选功能，自动去除较大直径杂质保留砂石和尘土，其结构组成包括砂石采掘部 分和振动过滤机构，砂土采掘机部分的用途是以机械挖掘方式就地采掘砂石和土，为灭火 提供主体介质，该机构由特定的动力驱动，可以是电机、发动机等多种形式动力；该砂石采 掘机可以保证在正常情况下(有一定厚度土层的地方)所采集的砂石和土量完全满足本灭 火器的使用；砂石采掘部分主要由旋转型刀式挖掘铲、砂土导向壳体、传动轴等组成；砂土 导向壳体的形状与挖掘铲对应，围绕在挖掘铲的非铲土部位的周边，将挖掘出的砂土导向 输出；传动轴的端部安装着挖掘铲，实行滑差式连接或刚性连接，轴的另一端与动力系统连 接，传动轴在动力系统驱动下，带动挖掘铲转动，进行砂土的采掘；该挖掘铲的工作方式可 以是径向沟式挖掘或水平平面挖掘，被挖掘的砂土通过导向壳体输入砂土输送机构7 ；砂 石采掘部分安置在整个装置的最下端，工作时与现场的地面相接触，依靠自重或弹簧力使 铲刀与地面作用，在动力的带动下挖掘地面的砂石和土。本实施例砂石采掘机的振动过滤部分为以振动筛为主体、杂质清除刮板为辅助体 的振动分离器，分离采掘后的砂土和大直径石块及影响灭火炮填充的杂物；振动筛的振动 采用电磁振动或机械振动，经过筛体的砂石和尘土被输送到砂石炮5处，未经过筛体的物 质被旋转刮板刮走并清除；如振动筛采取机械振动方式，则其与旋转刮板的动力与砂土采 掘机部分和砂土输送机构7为同一动力源；若振动筛采用电磁振动方式，则动力系统将增 加发电部分，以驱动电磁振动筛工作；本部分入口端与砂土采掘机部分的输出口衔接，其出 口端与砂土输送机构7的输入端相连接，与砂土采掘机、砂土输送机构7同步工作，将砂石 采掘机部分输送来的砂土不断地分离，然后将过滤后的砂石和尘土输送给砂石输送机构7， 被分离出的杂质排出机构外。本实施例的砂石输送机构7的结构是链式输送或螺旋式输送，链式输送采用刮板 链输送砂石和尘土，由链轮带动链条运动，链轮与传动轴相连接，传动轴的另一端通过联轴 器与动力系统输出轴连接；螺旋式输送采用螺旋式输送机构对砂石和土进行输送，螺旋式 输送机构的驱动通过连接轴与动力系统输出轴相连，由动力系统驱动工作，其前端与砂石 采掘机的振动过滤部分相连接，后端与砂石炮5的砂石填充孔相连，其动力与砂石采掘机 同源并与砂石采掘机同步工作，将采掘的砂石和尘土不断地输送给砂石炮5。本实施例以压缩空气作为驱动力，流量和压力可达到要求的空压机和储气罐作为 压缩气源；当压缩气体截止阀2开启时，高压气体充入激波管的高压腔，同时在激波管的低 压腔中充满常压空气；当激波管中的瞬态开关阀开启时，压缩空气导入激波管3，在激波管 3中形成脉冲性高压气体波；在激波管3的末端设置有激波管砂石炮分隔阀4，作为压力开 关阀，当高压气体波传输到激波管沙石炮分隔阀处4时，自动开启，激波管3中的压力波传 入砂石炮5，推动砂石射出，砂石在高压气体的作用下形成团状结构，由炮筒导向以高速射 出，由于其射出速度较高，砂石与空气的摩擦导致砂石团逐渐分散，分散后的砂石夹带着空 气以高速射向火焰，增加了灭火介质量，从而增大了灭火效果。 本实施例的灭火介质为砂石和尘土，取自灭火现场，由砂石采掘机在现场采集 (本采掘机可在系统移动过程中进行采集)并经过粉碎、筛选等处理，去除杂质，保留砂石 和尘土，然后通过砂石输送机构7的输送，定量输入砂石炮5中，再射向火源实现灭火。
权利要求一种砂石介质炮式激波灭火装置，由压缩气源、压缩气体截止阀、激波管、激波管砂石炮分隔阀、砂石炮、砂石、砂石输送机构和沙石采掘机经组合装配成一体式结构，其特征在于管状激波管由开关阀或膜片分为高压腔和低压腔；压缩气源由空气压缩机和储气罐组成并与激波管管道式相连；激波管与砂石炮由激波管砂石炮分隔阀衔接；砂石炮为管式结构，炮管侧壁上开有砂石填充孔；砂石采掘机包括砂石采掘部分和振动过滤机构，振动过滤机构为以振动筛为主体，杂质清除刮板为辅助体的振动分离器，入口端与砂土采掘机部分的输出口衔接，出口端与砂土输送机构的输入端相连接；砂土输送机构采用链式输送或螺旋式输送，前端与砂土采掘机的振动过滤部分相连接，后端与砂石炮的砂石填充孔相连；压缩气源与激波管之间由压缩气体截止阀连接，激波管与砂石炮间由激波管砂石炮分隔阀连接，砂石炮中填充有砂石。
2.根据权利要求1所述的砂石介质炮式激波灭火装置，其特征在于砂石采掘部分由旋 转型刀式挖掘铲、砂土导向壳体和传动轴组成；砂土导向壳体的形状与挖掘铲对应并围绕 在挖掘铲非铲土部位周边；传动轴的端部滑差式连接或刚性连接安装着挖掘铲，传动轴的 另一端与动力系统连接。
3.根据权利要求1所述的砂石介质炮式激波灭火装置，其特征在于压缩气源由空气压 缩机和储气罐组成，工作压力为0. 3 2MPa。
4.根据权利要求1所述的砂石介质炮式激波灭火装置，其特征在于砂石炮为管式结构。
专利摘要本实用新型属于消防灭火技术领域，涉及一种以砂石和土尘为介质，用于野外场合进行灭火的炮式激波灭火装置，由压缩气源、压缩气体截止阀、激波管、激波管砂石炮分隔阀、砂石炮、砂石、砂石输送机构和沙石采掘机经组合装配而成的一体式灭火装置，管状结构的激波管由开关阀或膜片分为高压腔和低压腔；压缩气源由空气压缩机和储气罐组成，与激波管管道式相连；激波管与砂石炮由激波管砂石炮分隔阀衔接；砂土输送机构采用链式输送或螺旋式输送，前端与砂土采掘机的振动过滤部分相连接，后端与砂石炮砂石填充孔相连；压缩气源与激波管间由压缩气体截止阀连接；具有灭火原料易得，效率高，效果好，射程远，节省能源等优点。
文档编号A62C3/02GK201612964SQ201020015028
公开日2010年10月27日 申请日期2010年1月9日 优先权日2010年1月9日
发明者李廷勇, 李津, 洪正平 申请人:山东师范大学