一种逐级升降式超高云梯消防车的伸缩臂系统的制作方法

本发明涉及消防机械领域，尤其是消防云梯车的伸缩臂。

背景技术：

如今消防车已成为每个城市的消防必须品，而随着大城市的空中发展，各种高楼更是如期而至，随之带来的高楼层的消防问题更加突出，现有消防车由于伸缩臂采用内部油缸连接滑轮的伸缩方式，其伸缩臂的数量和高度受到很大的限制，以现有最高的消防云梯车为例，其整车长16.7米，最大升高高度只有101米(可升至35层)，而超过35层的高层一旦发生火灾就只有依靠建筑物自身的消防栓进行扑灭，但因建筑物消防栓的容量有限，加上建筑物存在立体向上燃烧的趋势，如果火势扑灭的不及时将会带来严重的后果，同时依靠消防员从底层进入高层灭火也会增加各种潜在的危险，这无疑给高层灭火和营救造成诸多困难。

技术实现要素：

为解决现有消防车升高高度的不足，本发明提供了一种逐级升降式超高云梯消防车的伸缩臂系统，该系统由自由伸缩臂，超长行程多级油缸，电动活销推进装置，90度垂直起落架，底座主副支撑，操作平台，电动伸缩梯和高压水电输送设备构成，该系统的工作特征为，通过外部油缸的推力将天线状的自由伸缩臂一节一节的向上推出，下降时由超长行程油缸逐级下降，自由伸缩臂由高强度钢结构材料制成圆形，正方形以及多边形等形状，(根据升高高度而定)，多节伸缩臂在主伸缩臂内可如天线式的抽出，每一节伸缩臂的顶端设有伸缩臂顶环，顶环上设有升降活销环，定位销和定位销退销键，在伸缩臂的两端设有两组超长行程多级油缸，油缸的顶端设有电动活销推进装置，90度垂直起落架由两组油缸组成，第一组油缸把伸缩臂举升至60度后由第二组油缸继续升至90度，以达到超高层垂直升降的目的，该设备工作时，超长行程油缸顶端的电动活销推进装置将活销推入伸缩臂顶环上的升降活销环内，油缸开始工作将一级伸缩臂向上推出，在感应开关的行程限定作用下停止在相应的位置，第二级伸缩臂的伸缩臂顶环上的定位销插入第一级伸缩臂的伸缩臂定位孔内，此时第一级伸缩臂和第二级伸缩臂连接成一个整体，电动活销推进装置将活销推出，下降超长行程多级油缸，油缸在自身的重力或弹簧的作用力下下降回位到第二级伸缩臂的位置，重复以上的动作即可将伸缩臂依次推出，由于伸缩臂采用外部推力装置，所以在自身重量和伸缩臂强度的受力范围内伸缩臂内部可容纳更多的伸缩臂而不受限制，因此可达到较高的升降高度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1为消防车的正面结构示意图。

图2为伸缩臂竖立示意图。

图3为底座主副支撑示意图。

图4为90度起落架结构示意图。

图5为伸缩臂正面结构示意图。

图6为伸缩臂侧面结构示意图。

图7为伸缩臂示意图。

图8为伸缩臂立体结构示意图。

图9为伸缩臂顶环结构示意图。

图10为超长行程多级油缸结构示意图。

图11为电动活销推进装置示意图。

图12为电动退销装置示意图。

图13为操作平台结构示意图。

图14为高压水电输送设备结构示意图。

图15为电动伸缩梯结构示意图。

图16为一级伸缩臂升起示意图。

图17为超长行程油缸下降示意图。

图中1、车体，2、底座主撑，3、底座副撑，4、底座，5、超长行程多级油缸，6、自由伸缩臂，7、双向驾驶室，8、操作平台，9、电动伸缩梯，10、动力系统，11、液压油箱，12、90度起落架，13、高压水电输送设备，14、主油缸，15、副油缸，16、起升架，17、底座连轴，18、一级伸缩臂，19、二级伸缩臂，20、伸缩臂顶环，21、定位销退销键，22、升降活销环，23、操作平台，24、电动活销推进装置，25、电动退销装置，26、电动伸缩梯，27、电源控制线，28、伸缩梯起升油缸，29、伸缩臂定位孔，30、中孔，31、定位销，32、杠杆，33、联动销，34、联动杆，35、联动杆弹簧，36、蓄电池，37、指示灯，38、限位开关，39、内筒，40、外筒，41、缸筒，42、缸杆，43、活销，44、活销筒，45、电动推杆装置，46、退销装置电动推杆，47、电动压力推杆，48、护栏，49、升降室伸缩臂，50、升降室，51、升降室升降机，52、高压水泵，53、高压喷射枪，54、绞盘机，55、活动装置，56、水电转换器，57、水电输送管，58、超高压水泵，59、滑轮，60、伸缩梯，61、电动钢索机，62、钢索，63、滑轮，64、液压机械臂。

由于图5的自由伸缩臂(6)可由若干节伸缩臂构成，为方便解释，本图5的附图说明以4节伸缩臂为例。

由于图5的自由伸缩臂(6)根据需要可设置成圆形，正方形，多边形等，本图8的附图说明以正方形的伸缩臂为例。

由于图5的超长行程多级油缸(5)可由2至3节油缸构成，本图10的附图说明以3节油缸组成的超长行程多级油缸为例。

具体实施方式

根据图1，图2，图3可以看出，该消防车由车体(1)，底座主撑(2)，底座副撑(3)，底座(4)，超长行程多级油缸(5)，自由伸缩臂(6)，双向驾驶室(7)，操作平台(8)，电动伸缩梯(9)，动力系统(10)，和液压油箱(11)等组成，底座主撑(2)安装在车体尾部的两侧和车辆前端驾驶室的下方，使用时直接由油缸推向地面以形成支撑车体的主要力量，底座副撑(3)安装在底座(4)上，由两侧的旋转支撑臂和尾部的伸缩支撑臂组成，两侧的旋转支撑臂收缩时紧贴车体，使用时由电机旋转方式将其向两侧摆出，根据使用场地的限制可自由控制伸缩的长度，尾部的伸缩支撑臂可向外伸出，底座副撑(3)主要起稳定消防车升高时的稳定性，底座(4)和车体连成一体，其中部用底座连轴(17)固定自由伸缩臂(6)和90度起落架(12)，自由伸缩臂(6)复位时安放在车辆上的一侧，两端设有超长行程多级油缸(5)，自由伸缩臂的前端连接操作平台(8)，操作平台上设有电动伸缩梯(9)，整车由动力系统(10)提供动力，高压水电输送设备(13)将水和电能输送至操作平台(8)，液压油箱(11)用以储存整车油缸所需的液压油，双向驾驶室安装在车辆的前端，其前端控制室用以操作车辆行驶，后端控制室用以操控伸缩臂的动作。

根据图4可以看出，90度起落架由主油缸(14)，副油缸(15)，起升架(16)，底座连轴(17)组成，起升架(16)底端的连接盘通过底座连轴(17)安装在自由伸缩臂(6)的两边，通过底座连轴使其固定在底座(4)上，起升时能和自由伸缩臂(6)保持同步起升，起升架(16)的顶端通过活销连接两组主油缸(14)，中上端用副油缸(15)连接自由伸缩臂(6)，设备未工作时自由伸缩臂(6)和起升架(16)相平行，需要竖起自由伸缩臂时，先由两组主油缸(14)将起升架(16)和自由伸缩臂(6)起升至60度后停止，副油缸(15)继续产生推力将自由伸缩臂(6)升至90度以实现垂直升降的目的，自由伸缩臂需要下降时依次由副油缸(15)将其拉至60度后由主油缸(14)将其回位。

根据图5可以看出，自由伸缩臂底端通过底座连轴(17)安装在底座上，整体由多级伸缩臂形成一个筒套状构成，其中、1级伸缩臂(18)可装入2级伸缩臂(19)内，2级伸缩臂可装入3级伸缩臂内，以此类推，伸缩臂的数量根据车体的大小而改变，伸缩臂根据需要可设置成圆形，正方形，多边形等，每级伸缩臂顶端有伸缩臂顶环(20)，伸缩臂顶环上设有定位销退销键(21)和升降活销环(22)，一级伸缩臂(18)的顶端连接操作平台(23)，两组超长行程多级油缸(5)排列在自由伸缩臂的两端，超长行程多级油缸(5)和自由伸缩臂(6)用螺栓结构互相连接，以限制油缸不会摆动，油缸的底端安装在底座连轴(17)上，油缸内筒的顶部用活销结构连接电动活销推进装置(24)，通过推进装置的活销插入伸缩臂顶环上的升降活销环(22)内，由超长行程多级油缸(5)产生推力时即可将伸缩臂向上推出，定位销退销键(21)内部连接定位销，电动退销装置(25)安装在自由伸缩臂的顶部，其作用是通过触发头击发定位销退销键(21)，从而使伸缩臂顶环内部的定位销产生分离。

通过图6可以看出，电动退销装置(25)用螺栓安装在自由伸缩臂(6)上，其顶端通过电动装置可向上伸出以击压每一级伸缩臂顶环上的定位销退销键(21)，超长行程多级油缸(6)的内筒顶端用活销结构连接电动活销推进装置(24)，下端由三角架加以固定，通过活销结构的连接可平衡两组油缸产生不均衡的推力，电源控制线(27)由多根导线组成，控制线的一端连接电动活销推进装置(24)，另一端连接车体的电路控制区以实现对电动活销推进装置的控制，电动伸缩梯(26)安装在操作平台(23)上，通过伸缩梯起升油缸(28)可上升与操作平台(23)平行。

通过图7，图8可以看出，自由伸缩臂是由多个伸缩臂组合在一起的筒状结构，其内部的伸缩臂在主臂内可由天线式一节一节的向外推出，伸缩臂顶环(20)的外径相同，内孔根据其所标配的伸缩臂而改变，升降活销环(22)为高强度钢板制成的上三角形状，与伸缩臂顶环(20)互相焊接成一个整体，其上三角形状适合液压活销推进装置(24)的活销插入时产生的间隙的调整，在伸缩臂的底部设有伸缩臂定位孔(29)，当内部的一级伸缩臂向上推出时，由伸缩臂顶环(20)内部的定位销插入上升伸缩臂的定位孔而形成对上升的伸缩臂的固定。

根据图9可以看出，伸缩臂顶环外形为正方形，中心的中孔(30)为连接上伸缩臂后伸缩臂的内孔，其孔内可插入相匹配的另一节伸缩臂，与其相对应的两方外板上各设有升降活销环(22)，另外两方的内部各设有两组定位销(31)，定位销在滑轨内部可内外滑动，定位销的外端通过杠杆(32)以驱动定位销实现滑动的动作，定位销退销键(21)设置在杠杆(32)的一端，两组杠杆用联动杆(34)通过联动销(33)连在一起，当定位销退销键(21)被电动退销装置(25)压入后，通过杠杆(32)和联动杆(34)的作用两组定位销(31)将被拉出，此时被定位销定位的两节伸缩臂可解除锁定，实现自由滑动，联动杆弹簧(35)将联动杆(35)向外拉出，定位销退销键(33)保持升起状态，两组定位销(31)依靠弹簧的力量保持弹向中孔中部，以准备随时插入伸缩臂的定位孔(29)，蓄电池(36)安装在伸缩臂顶环内部，用导线连接两个指示灯(37)，两个指示灯的电源用两个安装在定位销外部的限位开关(38)进行控制，当定位销(31)插入时指示灯(37)点亮。

根据图10可以看出，超长行程多级油缸(5)由二至三级液压油缸，外部套上内筒(39)和外筒(40)构成，多级液压油缸安装在内筒内，内筒安装在外筒内，液压油缸在内筒(39)内可采取缸筒(41)连接或缸杆(42)连接，油缸的缸筒(41)与内筒(39)保持能自由滑动的间隙以方便推出，外筒(40)连接缸底，起到保护和固定内筒的目的，当内筒向外推出时，内筒内部的多级液压油缸提供推力，缸体弯曲的应力由外部的内筒和外筒承受，所以即使内筒推出超长行程，缸体仍然能保持较大的承重力。

根据图11可以看出，电动活销推进装置(24)由固定架两边安装两组活销推进装置构成，固定架为正方形的钢制结构，其作用为固定和平衡两组活销推进装置和超长行程多级油缸(5)产生的推力，在固定架的两端设有活销(43)，活销在活销筒(44)内由电动推杆装置(45)驱动时可自由滑动，往内部退回时不会影响电动活销推进装置的上升和下降，往外伸出时能插入伸缩臂顶环(20)上的升降活销环(22)内，在活销筒(44)的下方设有活销连接装置，通过连接装置使电动活销推进装置(24)和超长行程多级油缸(5)连接形成一个整体，电动活销推进装置由控制电源线连接电路控制系统。

根据图12可以看出，电动退销装置(25)由电动推杆(46)和电动压力推杆(47)组成，电动推杆(46)用螺钉固定在自由伸缩臂(6)上，电动推杆的伸缩杆可向外伸出，在伸缩杆的顶端设有电动压力推杆(47)，电动压力推杆由减速电机和螺杆构成，工作时能产生短行程的强力推力，电动推杆(46)的行程能覆盖第一级和最后一级自由伸缩臂，工作时由电路控制区发出电源指令使电动推杆(46)的伸缩杆推出或拉入，电动压力推杆(47)在感应器的作用下到达定位销退销键(21)时启动，由推出端将定位销退销键推入，以达到使定位销(31)和伸缩臂定位孔(29)分离的作用。

根据图13可以看出，操作平台(23)由一级伸缩臂顶部连接平台构成，平台和伸缩臂之间由活动装置(55)连接，以调整平台上升时的角度，平台四周设有护栏(48)，平台底板在伸缩臂的位置处设有升降室伸缩臂(49)，升降室伸缩臂收缩时底端可隐藏在一级伸缩臂(18)内，当平台升起后由油缸将其伸出，升降室(50)为一个长方体，其内部可容纳两个人的空间量，顶部由钢索通过升降室伸缩臂(49)连接升降室升降机(51)，待自由伸缩臂(6)达到升高高度后由升降室升降机驱动升降室，从而实现从高层运输被困人员和地面向高层运输消防员的作用，从地面到达操作平台的消防用水到达操作平台后经高压水泵(52)压缩，形成高压水后由输水管输送至高压喷射枪(53)，以增强水柱喷射的行程，电动伸缩梯(26)安装在平台的侧面，未启动时下垂与自由伸缩臂平行，需要使用时由伸缩梯起升油缸(28)起升至与操作平台平行。

根据图14可以看出，高压水电输送设备(13)的绞盘机(54)安装在车体上，由电机驱动其旋转，正转时释放水电输送管(57)，反转时将水电输送管收紧在绞盘机上，绞盘机中轴的一端设有水电转换器(56)，其工作原理为通过转换器将高压水和电能输送至旋转的绞盘机上的水电输送管(57)上，超高压水泵(58)将消防用水经水电转换器输送至绞盘机，水电输送管(57)由高压水管，电缆线和钢索组成，通过滑轮(59)经自由伸缩臂(6)内部连接操作平台(23)上的高压水泵和电器设备，水电输送管内的钢索固定在操作平台上，以增强水电输送管满载时的抗拉性能。

根据图15可以看出电动伸缩梯(26)由3节伸缩梯(60)组成，未使用时3节伸缩梯收缩在一起，需要使用时由伸缩梯起升油缸(28)将其起升至与操作平台平行，通过电动钢索机(61)收缩钢索时利用钢索(62)通过钢索滑轮(63)可将伸缩梯向外伸出，电动伸缩梯可左右摆动，伸缩梯的尖端设有液压机械臂(64)，当伸缩梯的尖端伸出到达目的地时可由液压机械臂(64)的伸缩作用加固在建筑物的墙体或窗户上，从而在操作平台和建筑物之间建成一条人员通道。

根据图16，17可以看出，该消防车工作时，由底座主撑(2)将车辆抬起，以增强车体的稳定性能，底座副撑(3)可根据地理条件伸出，以增强自由伸缩臂升起时的稳定性，在条件允许下底座副撑(3)即可升出到最长位置，升出的距离越长其伸缩臂的稳定性越强，90度起落架(12)将自由伸缩臂(6)起升，如果预计升高高度在100米以下时可采取60度至70度的起4升方式，如果预计升高高度超过100米时，为增强自由伸缩臂的强度，伸缩臂需采用90度立体升降的方式，待自由伸缩臂(6)起升完成后，电动活销推进装置(24)将活销插入伸缩臂顶环(20)上的升降活销环(22)内，确认成功插入后超长行程多级油缸(5)启动向上产生推力，一级伸缩臂(18)在电动活销推进装置(24)和超长行程多级油缸(5)的作用下向上推出，待一级伸缩臂上升至设定高度后，二级伸缩臂上伸缩臂顶环(20)内的定位销(31)插入一级伸缩臂的伸缩臂定位孔(29)内，此时一级伸缩臂(18)和二级伸缩臂(19)由定位销将其定位成一个整体，电动活销推进装置(24)上的活销退出，推进装置与一级伸缩臂的顶环分离，电动活销推进装置和超长行程多级油缸在自身自重或弹簧的作用下回位至二级伸缩臂(19)上伸缩臂顶环的位置，再次将活销插入升降活销环内启动超长行程多级油缸，二级伸缩臂将依次被推出，由此一节一节的将自由伸缩臂推出，待达到需要操作的高度时即可，在自由伸缩臂(6)上升时高压水电输送设备(13)同步工作，水电输送管(57)由自由伸缩臂内部到达伸缩臂顶端的操作平台(23)，在自由伸缩臂上升时可由2至3名消防员在操作平台上随机升起，待达到高度后启动高压水泵(52)，此时由地面车体输出的消防用水经高压水泵(52)再次压缩后形成高压水流，经高压喷射枪(53)喷射到起火处以达到灭火的目的，如需进行进一步的营救作业时可将电动伸缩梯(26)升起并推出到达起火楼层的窗户处，由液压机械臂(64)对电动伸缩梯加以固定，此时操作平台和楼层可建立起一个通道，消防员即可进一步的进入楼层进行灭火作业，楼层内部人员可通过操作平台上的升降室(50)降落到地面。

待灭火作业完成后，将电动伸缩梯(26)和升降室伸缩臂(49)收缩，超长行程多级油缸(5)上升到最下端的一节伸缩臂的伸缩臂顶环(20)上，将电动活销推进装置(24)上的活销(43)插入伸缩臂顶环上的升降活销环(22)内，启动超长行程多级油缸(5)将自由伸缩臂向上提升2至5厘米，此时最底端一节伸缩臂的伸缩臂顶环内部的定位销(31)处于松动状态，启动电动退销装置(25)的电动推杆(46)，待电动压力推杆(47)到达伸缩臂顶环上定位销退销键(21)的位置后，启动电动压力推杆，此时电动压力推杆的推出端将定位销退销键(21)推入，伸缩臂顶环(20)内部的定位销(31)向外退出，此时被定位销定位的两节自由伸缩臂处于分离状态，内部的伸缩臂即可依靠重力自由下降，下降超长行程多级油缸(5)，油缸在自由伸缩臂的重力作用下下降复位，待自由伸缩臂复位后将电动活销装置(24)上的活销退出，将超长行程多级油缸继续上升，重复以上动作即可将所有升起的伸缩臂下降复位，该设备的操作系统可由人工操作，也可由电脑编程实行自动化操作。

由于自由伸缩臂采用超长行程多级油缸作为外推动力，所以自由伸缩臂内部有较大的空间可以储存更多的伸缩臂，因此伸缩臂的数量不受限制，自由伸缩臂采用伸缩臂顶环作为定位部件，在伸缩臂收缩后只占用极小的位置，自由伸缩臂采用立体垂直升降的方式，在伸缩臂升起后伸缩臂主要产生立体的压力和极小的弯曲应力，所以在车辆底座、下端的伸缩臂和底座主副支撑的强度的允许下可升高至较高的高度，克服了现有6节伸缩臂升高高度100余米的高度局限，超长行程多级油缸采用多级油缸共同产生推力的设计，如需慢速推动可将油缸一节一节的开启，如需快速推动可将多级油缸同时开启，此时多级油缸同时工作，其推动的速度是一节一节推动的3倍，速度增强但推力不变，下降时可将油缸全部打开以增加下降的速度。