专利名称：采用两级传动机构的室内大空间自动灭火系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种室内大空间自动灭火系统，尤其涉及一种采用两级传动机构的室内大空间自动灭火系统。
背景技术：
随着现代建筑空间的不断增大，大空间建筑火灾消防的隐患也日益增多，室内大空间消防变得日趋重要。然而由于大空间建筑自身具有的覆盖面积大、空间高度高等特点，其消防问题一直是一个难题。现有的室内大空间自动灭火系统多为自动喷水灭火系统和消防水炮灭火系统。自动喷水灭火系统设备庞杂，喷头一般固定在屋顶的天花板上，且不具备搜索起火点位置的 功能。当喷头内的玻璃球感受到高温灼烧后膨胀破裂，系统才开始喷水，但此时火势已经蔓延并难以扑灭，而且喷头属于一次性消耗品，每次灭火后需立即更换才能继续工作，利用率很低，同时增加了成本和材料的消耗。大空间消防水炮灭火系统单个造价较高，安装比较复杂，需要在人工控制下才能完成灭火任务，出现火情时，须由经过培训的专业控制人员通过对火情判断操作控制盘调整炮口坐标使其对准火源，完成火源捕捉，然后开启消防水泵及电动阀门进行喷水灭火，其操作专业化程度高，反应时间长，灭火与火灾监控不连续，容易错过火灾发生初期最佳灭火时机。
发明内容
为了克服背景技术所述的室内大空间灭火系统中存在的问题以及满足消防灭火的实际使用需求，本发明提供一种采用两级传动机构的室内大空间自动灭火系统，针对室内大空间灭火的特点，该系统通过水平步进电机及俯仰步进电机驱动水平面内的两级传动机构及垂直面内的两级传动机构，辅以启动、水平、俯仰三个火源信号探测器，具有主动监测、自动快速准确定位及自动喷水灭火等特点，能够在火灾初期发现并准确定位起火点，并将压力水准确覆盖火源区域；同时，由于该系统采用了蜗轮蜗杆传动及齿轮传动组成的两极传动结构，使水喷射时对喷头的作用力被蜗轮蜗杆自锁功能抵消，从而保证喷嘴坐标始终固定，提高了系统运行的可靠性和稳定性。本发明采用的技术方案包括顶板、水平轴、深沟球轴承I、法兰I、水流直管、深沟球轴承II、推力球轴承II、水平限位杆、法兰盖、水平大齿轮、连接螺管、连接板、深沟球轴承III、俯仰轴、深沟球轴承IV、水流弯管、外罩、启动探测器、喷嘴、出水弯管、俯仰大齿轮、左侧板、深沟球轴承V、深沟球轴承VI、俯仰小齿轮、水平小齿轮、法兰II、推力球轴承I、水平电机连接板、水平限位开关、摆杆、水平蜗轮、水平蜗杆、水平步进电机、俯仰蜗轮、俯仰限位杆、水平探测器、俯仰探测器、俯仰限位开关、俯仰步进电机、俯仰蜗杆。水平步进电机通过螺钉与水平电机连接板固定连接，水平电机连接板固定在顶板上；水平蜗杆通过键与水平步进电机相连；水平蜗轮与水平蜗杆相啮合并通过键固定在水平轴上；水平小齿轮通过键固定在水平轴上；水平轴外壁与法兰II内壁之间装配有深沟球轴承I和推力球轴承I，法兰II通过螺钉与顶板固定连接；水平大齿轮与水平小齿轮相啮合，水平大齿轮通过键与水流直管固定连接；水平蜗轮与水平蜗杆组成的水平蜗轮蜗杆传动及水平小齿轮与水平大齿轮组成的水平齿轮传动共同构成了灭火系统水平面内的两级传动机构；左侧板与连接板通过螺钉固定连接；俯仰步进电机通过螺钉与左侧板固定连接，并通过键与俯仰蜗杆相连；俯仰蜗轮与俯仰蜗杆相啮合，并通过键固定在俯仰轴上；俯仰轴由固定在水流直管底部的连接板和左侧板共同支撑；俯仰轴左端装配有深沟球轴承VI，俯仰轴右端装配有深沟球轴承III，因此俯仰轴能在垂直平 面内自由转动；俯仰小齿轮通过键与俯仰轴连接，与之相啮合的俯仰大齿轮通过键与出水弯管左端输出轴固定连接；俯仰蜗轮与俯仰蜗杆组成的俯仰蜗轮蜗杆传动及俯仰小齿轮与俯仰大齿轮组成的俯仰齿轮传动共同构成了灭火系统垂直平面内的两级传动机构。法兰I通过螺钉固定在顶板上，其内表面上部设有螺纹，其余部分设有台阶；水流直管外壁与法兰I内壁之间装配有深沟球轴承II和推力球轴承II，通过法兰盖封闭后采用螺钉固定，从而实现水流直管的水平转动，并带动水平面内的两级传动机构水平转动；连接板通过连接螺管与水流直管连接；水流弯管通过螺钉固定连接在连接板上；出水弯管右端通过水流弯管轴向固定，出水弯管左端由左侧板固定；出水弯管右端设有台肩用来内嵌深沟球轴承IV与密封垫，出水弯管左端设有台肩用来内嵌深沟球轴承V,从而使出水弯管在密封状态下能在垂直平面内自由转动；出水弯管出口处攻外螺纹与喷嘴内螺纹刚性连接；水流直管、连接板、水流弯管、出水弯管及喷嘴内均设有水流通道。启动探测器通过螺钉固定在连接板上；俯仰探测器通过螺钉固定在出水弯管外表面上，其轴线与喷嘴轴向平行；水平探测器通过螺钉固定在出水弯管外表面上，其轴线与喷嘴轴向垂直。水平限位开关通过螺钉与顶板固定连接，摆杆通过螺栓与顶板固定连接，水平限位杆与水平大齿轮螺纹连接；水平限位杆触碰摆杆后一起沿水平方向摆动，待摆杆碰至水平限位开关时完成水平方向限位；俯仰限位开关通过螺钉固定安装在左侧板外表面上，俯仰限位杆通过螺纹联接固定在出水弯管左端输出轴上；俯仰运动时，俯仰限位杆触碰俯仰限位开关时完成垂直方向限位。外罩底部通过螺钉与左侧板固定连接，外罩顶部与顶板周边凹槽间隙配合，外罩可在水平方向上自由转动。本发明与背景技术相比，具有的有益效果是
(I)室内大空间自动灭火系统在水平面内和垂直面内分别采用蜗轮蜗杆传动及齿轮传动组成两极传动机构，由于蜗轮蜗杆传动具有自锁性，可防止管道内水流压力的反作用力导致喷嘴喷射时位置改变，从而提高喷水灭火时的火源空间定位准确度，提高了运行时的平稳性和可靠性。(2)室内大空间自动灭火系统能够实现无人值守时的火源监测和火情扑救功能，能准确定位起火区域，并快速进行压制，灭火效率高，系统综合成本较低。
图I为室内大空间自动灭火系统结构原理示意图。图2为自动灭火系统水平方向限位示意图。图3为自动灭火系统垂直方向限位不意图。图4为自动灭火系统喷嘴摆动示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
如图I、图2、图3和图4所示，本发明包括顶板I、水平轴2、深沟球轴承I 3、法兰I 4、水流直管5、深沟球轴承II 6、推力球轴承II 7、水平限位杆8、法兰盖9、水平大齿轮10、连接螺管11、连接板12、深沟球轴承III13、俯仰轴14、深沟球轴承IV 15、水流弯管16、外罩17、启动探测器18、喷嘴19、出水弯管20、俯仰大齿轮21、左侧板22、深沟球轴承V 23、深沟球轴承VI 24、俯仰小齿轮25、水平小齿轮26、法兰II 27、推力球轴承I 28、水平电机连接板29、水平限位开关30、摆杆31、水平蜗轮32、水平蜗杆33、水平步进电机34、俯仰蜗轮35、俯仰限位杆36)、水平探测器37、俯仰探测器38、俯仰限位开关39、俯仰步进电机40、俯仰蜗杆41。本发明工作原理如下
如图I所示，水平面内的两级传动机构和垂直面内的两级机构分别由水平步进电机和 俯仰步进电机驱动，通过电机联动使火焰水平探测器和俯仰探测器分别进行水平方向火情扫描和垂直方向火情扫描，从水平和垂直两个平面确定起火点所在空间位置。启动探测器18监测到室内大空间起火信号后，将火源信号传至单片机，单片机存储并启动水平步进电机34。水平步进电机34转动，带动连接在其轴上的水平蜗杆33转动，进而带动与之相啮合的水平蜗轮32转动，从而带动与水平蜗轮32同轴的水平小齿轮26转动，使得水平大齿轮10及与之连接的水流直管5水平转动，并带动连接板12、水流弯管16、出水弯管20以及喷嘴19在水平方向上转动。当附着在出水弯管20上的水平探测器37检测到火源信号时，水平探测器37将火源在水平方向上的位置参数传至单片机，并由单片机进行数据储存，同时水平步进电机34停止转动。另一方面，系统立即启动俯仰步进电机40进行俯仰扫描。俯仰扫描时，俯仰步进电机40带动俯仰蜗杆41转动，进而带动与其相啮合的俯仰蜗轮35转动，与俯仰蜗轮35同轴的俯仰小齿轮25转动，与俯仰小齿轮25相啮合的俯仰大齿轮21转动，并带动与俯仰大齿轮21固定连接的出水弯管20和喷嘴19以及附着在出水弯管20上的俯仰探测器38进行俯仰扫描。当俯仰探测器38检测到垂直方向上的火源信号时，俯仰步进电机40停止转动，实现了垂直方向的火源定位。通过水平方向和垂直方向上的火源定位，就可以确定火源的空间位置，完成自动寻的任务。喷嘴19此时正对火源位置，在单片机控制下开启电磁水阀，喷嘴19对起火点进行喷水灭火。图2所示为自动灭火系统水平方向限位示意图。当水平步进电机34转动时,带动水平蜗轮蜗杆及水平齿轮进行两级传动，固定于水平大齿轮上10的水平限位杆8 一同转动；当水平限位杆8碰到摆杆31时，两者一同在水平面内转动；当摆杆31第一次触碰水平限位开关30时，系统水平复位，水平限位杆8随水平大齿轮10反向转动一周触碰另一侧的水平限位开关30进行限位，以上步骤直到火源水平位置找到后停止。采用水平方向限位可有效避免导线之间的缠绕，从而可提高系统运行时的稳定性。图3所示为自动灭火系统垂直方向限位示意图。当俯仰步进电机40转动时,带动俯仰蜗轮蜗杆转动及俯仰齿轮进行两级传动，固定于俯仰大齿轮21上的俯仰限位杆36随之一同转动，当俯仰限位杆36第一次触碰俯仰限位开关39时，系统俯仰复位，接着俯仰限位杆36随俯仰大齿轮21反向转动触碰另一侧的俯仰限位开关进行限位，上述过程直到定位火源俯仰位置坐标后停止。俯仰方向限位，使喷嘴19能在一个安全区域进行搜寻，防止因俯仰转动超出极限位置与外罩17碰撞，损坏水流弯管16和喷嘴19，提高了系统的安全性。
图4所示为自动灭火系统喷嘴摆动示意图。如图所示，两虚线所表示的位置为喷嘴19所能到达的极限位置，喷嘴19进行俯仰探测时，在两极限位置角度之间往复摆动。
权利要求
1.一种采用两级传动机构的室内大空间自动灭火系统，其特征在于包括顶板(I)、水平轴(2)、深沟球轴承I (3)、法兰I (4)、水流直管(5)、深沟球轴承II (6)、推力球轴承II (7)、水平限位杆(8)、法兰盖(9)、水平大齿轮(10)、连接螺管(11)、连接板(12)、深沟球轴承III (13)、俯仰轴(14)、深沟球轴承IV (15)、水流弯管(16)、外罩(17)、启动探测器(18)、喷嘴(19)、出水弯管(20)、俯仰大齿轮(21)、左侧板(22)、深沟球轴承V (23)、深沟球轴承VI (24)、俯仰小齿轮(25)、水平小齿轮(26)、法兰II (27)、推力球轴承I (28)、水平电机连接板(29)、水平限位开关(30)、摆杆(31)、水平蜗轮(32)、水平蜗杆(33)、水平步进电机(34)、俯仰蜗轮(35)、俯仰限位杆(36)、水平探测器(37)、俯仰探测器(38)、俯仰限位开关(39)、俯仰步进电机(40)、俯仰蜗杆(41);水平步进电机(34)通过螺钉与水平电机连接板(29)固定连接，水平电机连接板(29)固定在顶板(I)上；水平蜗杆(33)通过键与水平步进电机(34)相连；水平蜗轮(32)与水平蜗杆(33)相啮合并通过键固定在水平轴(2)上；水平小齿轮(26)通过键固定在水平轴(2)上；水平轴(2)外壁与法兰II (27)内壁之间装配有深沟球轴承I (3)和推力球轴承I (28)，法兰II (27)通过螺钉与顶板(I)固定连接；水平大齿轮(10)与水平小齿轮(26)相啮合，水平大齿轮(10)通过键与水流直管(5)固定连接；水平蜗轮(32)与水平蜗杆(33)组成的水平蜗轮蜗杆传动及水平小齿轮(26)与水平大齿轮(10)组成的水平齿轮传动共同构成了灭火系统水平面内的两级传动机构；左侧板(22)与连接板(12)通过螺钉固定连接；俯仰步进电机(40)通过螺钉与左侧板(22)固定连接，并通过键与俯仰蜗杆(41)相连；俯仰蜗轮(35)与俯仰蜗杆(41)相啮合，并通过键固定在俯仰轴(14)上；俯仰轴(14)由固定在水流直管(5)底部的连接板(12)和左侧板(22)共同支撑；俯仰轴(14)左端装配有深沟球轴承VI (24)，俯仰轴(14)右端装配有深沟球轴承III (13)，因此俯仰轴(14)能在垂直平面内自由转动；俯仰小齿轮(25)通过键与俯仰轴(14)连接，与之相啮合的俯仰大齿轮(21)通过键与出水弯管(20)左端输出轴固定连接；俯仰蜗轮(35)与俯仰蜗杆(41)组成的俯仰蜗轮蜗杆传动及俯仰小齿轮(25)与俯仰大齿轮(21)组成的俯仰齿轮传动共同构成了灭火系统垂直平面内的两级传动机构。
2.根据权利要求I所述的一种采用两级传动机构的室内大空间自动灭火系统，其特征在于法兰I (4)通过螺钉固定在顶板(I)上，其内表面上部设有螺纹，其余部分设有台阶；水流直管(5)外壁与法兰I (4)内壁之间装配有深沟球轴承II (6)和推力球轴承II (7)，通过法兰盖(9)封闭后采用螺钉固定，从而实现水流直管(5)的水平转动，并带动水平面内的两级传动机构水平转动；连接板(12)通过连接螺管(11)与水流直管(5)连接；水流弯管(16)通过螺钉固定连接在连接板(12)上；出水弯管(20)右端通过水流弯管(16)轴向固定，出水弯管(20)左端由左侧板(22)固定；出水弯管(20)右端设有台肩用来内嵌深沟球轴承IV (15)与密封垫，出水弯管(20)左端设有台肩用来内嵌深沟球轴承V (23)，从而使出水弯管(20)在密封状态下能在垂直平面内转动；出水弯管(20)出口处攻外螺纹与喷嘴(19)内螺纹刚性连接；水流直管(5)、连接板(12)、水流弯管(16)、出水弯管(20)及喷嘴(19)内均设有水流通道。
3.根据权利要求I所述的一种采用两级传动机构的室内大空间自动灭火系统，其特征在于启动探测器(18)通过螺钉固定在连接板(12)上；俯仰探测器(38)通过螺钉固定在出水弯管(20)外表面上，其轴线与喷嘴(19)轴向平行；水平探测器(37)通过螺钉固定在出水弯管(20)外表面上，其轴线与喷嘴(19)轴向垂直。
4.根据权利要求I所述的一种采用两级传动机构的室内大空间自动灭火系统，其特征在于水平限位开关(30)通过螺钉与顶板(I)固定连接，摆杆(31)通过螺栓与顶板(I)固定连接，水平限位杆(8)与水平大齿轮(10)螺纹连接；水平限位杆(8)触碰摆杆(31)后一起沿水平方向摆动，待摆杆(31)碰至水平限位开关(30)时完成水平方向限位；俯仰限位开关(39)通过螺钉固定安装在左侧板(22)外表面上，俯仰限位杆(36)通过螺纹联接固定在出水弯管(20)左端输出轴上；俯仰运动时，俯仰限位杆(36)触碰俯仰限位开关(39)时完成垂直方向限位。
5.根据权利要求I所述的一种采用两级传动机构的室内大空间自动灭火系统，其特征在于外罩(17)底部通过螺钉与左侧板(22)固定连接，外罩(17)顶部与顶板(I)周边凹槽间隙配合，外罩(17)可在水平方向上自由转动。
全文摘要
本发明公开了一种采用两级传动机构的室内大空间自动灭火系统，包括俯仰蜗轮蜗杆传动、俯仰齿轮传动、水平蜗轮蜗杆传动、水平齿轮传动、俯仰步进电机、水平步进电机、启动探测器、水平探测器、俯仰探测器、水流直管、水流弯管、连接螺管、连接板、出水弯管及喷嘴等。当水平探测器检测到室内大空间火源信号时，水平步进电机驱动水平蜗轮蜗杆传动和水平齿轮传动定位火源水平位置；俯仰步进电机驱动俯仰蜗轮蜗杆传动和俯仰齿轮传动定位火源垂直位置；确定火源空间位置后喷嘴进行主动喷水灭火。该系统采用两级传动机构能使喷嘴在喷水灭火时空间位置始终保持固定，可增大系统稳定性，提高灭火准确性。该系统特别适用于室内大空间建筑的消防灭火。
文档编号A62C31/00GK102631759SQ20121014623
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月13日 优先权日2012年5月13日
发明者周新建, 李志刚, 李忠, 胡国良, 龙铭 申请人:华东交通大学