一种高楼应急灭火小车的制作方法

本实用新型涉及一种应急灭火小车，具体说是一种高楼应急灭火小车。

背景技术：

由于现代建筑要随时代而发展，现代建筑应同工业化社会相适应，所以各种高楼建筑应运而生，特别是高层玻璃建筑。而高层建筑失火带来巨大的损失，人们越来越重视高楼的消防安全。

随着社会的发展，市面上涌现一些消防设备。而这些设备基本都是依靠云梯,并由消防员手持操作，靠近失火点，近距离灭火，这种方式难以实现自动灭火功能，且当楼层过高时，便无法发挥作用，对消防人员的作业强度和人身安全极为不利。

目前，传统的高楼应急灭火消防设备主要为分为两种，一种是消防人员手持消防水管喷头，通过消防车的高压将水喷到失火位置；另一种是通过云梯将消防人员举升到一定高度，通过消防水管输水灭火。前一种方法不可靠，消防人员工作强度大，水管达不到失火高度，错过最佳救援时间。后一种虽然能够达到失火高度，但对于很高的建筑云梯造价非常高，稳定性较差，且不能实现自动化，没有从根本解决自动化和高度的协调设计与实现，市面上也没有类似的设备能很好地兼容这两个问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是目前的高楼灭火设备不能实现自动灭火功能，且当楼层过高时，便无法发挥作用，对消防人员的作业强度和人身安全极为不利的问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种高楼应急灭火小车，包括支撑系统、爬升系统、动力系统及喷水系统其特征在于：

所述的支撑系统包括机架、活塞连杆、外壳支撑架及刚性轨道；所述机架为主体支撑结构，四个外壳支撑架设置于机架的四个角落并固定联接于机架上，用于支撑小车外壳，机架的前后端的外侧面设有用于紧固的圆形的端盖，所述端盖的轴线上设有链轮轴及链轮，前后链轮轴之间套有两个对称布置的刚性轨道，所述刚性轨道的内侧设有与活塞连杆端部相配合的凹槽，所述活塞连杆可在凹槽内滚动；

所述的爬升系统包括履带支撑板、吸盘、下端与吸盘上端相连的活塞、摆杆、连杆、螺母、链节、摇杆、杆件支撑架、半圆环、棘轮、棘轮支撑轴、大齿轮、小齿轮、棘轮支撑架及步进电机；所述活塞穿过履带支撑板和螺母与设置于活塞上部的活塞连杆相铰接，所述履带支撑板上固定设有杆件支撑架，所述杆件支撑架与活塞连杆之间通过相互铰接的连杆和摆杆相连，摆杆的上端与活塞连杆相铰接，连杆的中下部与杆件支撑架相铰接；连杆的下端穿过履带支撑板后与摇杆相铰接，所述摇杆的下端还铰接有连架杆，连架杆和用于固定吸盘的半圆环相连；所述履带支撑板的两端还设有链节，链节与销轴两端固定联结成一体，传递运动；三个吸盘、三个活塞、两个链节及一块履带支撑板组成一块履带块，多个履带块依次连接组成履带，履带为两条，对称设置于机架两边，步进电机设置于机架的右上角和左上角，每一边两个，大齿轮由步进电机驱动，大齿轮和小齿轮啮合；棘轮支撑轴设置于机架的轴承座孔内，棘轮、棘轮支撑架、小齿轮均位于棘轮支撑轴上，步进电机、棘轮、棘轮支撑架组成活塞上下运动的动力机构，共四套，每两套为一组，设置于机架的左上角和右上角；步进电机转动，带动大齿轮转动，大齿轮和小齿轮啮合，带动棘轮轴转动，棘轮转动，棘轮的轮齿带动活塞连杆向上运动，从而使连杆和摆杆的角度增大，连杆向外转动，使得摇杆向下运动，带动连架杆向下运动，对吸盘施加一个向墙面的压力，使得密封效果更好；此时，活塞再向上运动，使得吸盘内部空气变得稀薄，和外界形成一定的压强差，从而使吸盘吸附墙体；当活塞连杆运动到刚性轨道后面，在大气压力和刚性轨道的一段下降轨道共同作用下，活塞连杆向下运动，吸盘完成脱离墙壁的动作；用于支撑轴承滚子滚动，实现活塞往复上下运动；

所述的动力系统，包括电机、电机大锥齿轮、小直齿轮、大直齿轮、链轮及链轮轴；动力由电机提供，带动设置于机架上的电机大锥齿轮转动，进而带动设置于锥齿轮轴上的小直齿轮转动，小直齿轮带动设置于其前面的大直齿轮转动，将动力传递到设置于链轮轴的链轮上，带动履带上的链节，将动力传递到履带上，当单个吸盘吸附墙体后，小车向上运动，由于墙体对吸盘的静摩擦力，使吸盘相对于墙体静止不动，由于轴承滚子在固定的刚性轨道中运动，小车相对于墙体向前运动，从而实现爬升；

所述的喷水系统，包括消防水管、喷头、喷头支架、液压缸、活塞杆、传动轴、喷水系统传动轴支撑筒、部分机架、喷水系统支撑架、小锥齿轮、大锥齿轮、摆杆、连杆、大直齿轮、小直齿轮、电机、消防水管、摄像头；整个系统设置于机架的中部，喷水系统传动轴支撑筒设置于机架的中部位置，喷水系统支撑架设置于喷水系统传动轴支撑筒中部，传动轴设置于喷水系统传动轴支撑筒内部，其上端与喷头支架固定联接，控制喷头左右摆动，小锥齿轮设置于喷水系统传动轴支撑筒下部，并与大锥齿轮啮合，摆动杆设置于和大锥齿轮同轴上部，连接杆与摆动杆铰接，另一端与大直齿轮铰接于大直齿轮的径向方向；摆动杆、连接杆、机架和大直齿轮组成了四杆机构，只要改变摆动杆、连接杆的长度，就可以改变喷头左右摆动的角度大小；电机设置于机架中下部，小直齿轮和大直齿轮啮合，喷头支架设置于传动轴上部，喷头和喷头支架铰接，液压缸一端和喷头铰接，活塞杆一端设置于喷头支架的中部铰接，另一往复转动端活塞设置于液压缸内，活塞的运动使得喷头上下运动，消防水管设置于喷头的上部，摄像头设置于喷头的前部，可以实时观察喷头前方的火灾情况；油泵用电机和液压泵设置于机架的下部，油缸设置于机架的中下部；喷水系统用电机转动，带动小直齿轮，小直齿轮和大直齿轮啮合，大直齿轮转动，带动连接杆摆动，摆动杆摆动，带动大锥齿轮在一定角度内往复转动，大锥齿轮和小锥齿轮啮合，带动传动轴和喷头支架摆动，实现喷头的左右摆动，油泵用电机带动液压泵转动，将油缸中的加压，通过油管输入到液压缸内，使活塞杆向外运动，从而使喷头上下运动，改变液压缸的进油量即可改变喷头上下摆动的范围。

进一步的，高楼应急灭火小车还包括辅助支撑系统；所述辅助支撑系统包括前辅助支撑架、后辅助支撑架、大液压缸、缸盖、固定架、螺栓、辅助吸盘；所述的前辅助支撑架和机架固定联接，设置于机架的左前方和右前方；前辅助支撑架的中部设有清扫系统小电机，所述的后辅助支撑架和机架固定联接，设置于机架的左后方和右后方，环形的固定架、固定大液压缸及后辅助支撑架之间通过螺栓相连接，缸盖设置于大液压缸的下部，辅助吸盘设置于缸盖下部，设于机架中后部的油箱内的液压油经由电机带动的与电机同轴布置的液压泵加压后输送到液压缸内，实现辅助吸盘的运动，控制大液压缸的进油量，即可控制辅助吸盘与墙体的距离，辅助吸盘采用排气吸附的原理吸附墙体，使小车到达指定高度吸附墙体后更加可靠。

进一步的，高楼应急灭火小车还包括清扫系统；所述清扫系统包括小电机、毛刷，所述小电机固定联接在于前辅助支撑架的中部，毛刷设置于小电机动力输出端的正下方，在行进过程中小电机带动毛刷转动，对墙面进行清扫，避免墙面的灰尘造成吸盘吸附力变弱，从而使行进中吸盘的吸附更加可靠。

进一步的，所述刚性轨道的前、后端轨道呈向下凸起的圆弧形。

进一步的，所述活塞连杆两端设有用于配合于刚性轨道内部滚动的轴承滚子。

本实用新型的有益效果和特点是：(1)具有多项安全保障功能，实现安全、快速、准确地将消防水管带到指定位置；(2)在小车到达指定位置时可以增加辅助吸盘进行辅助支撑，在原有的履带小吸盘吸附墙体的基础上，增加小车的稳定性，提供额外的吸附；(3)设置有多方位喷头，只要改变喷头支架处的液压杆的长度就可以改变喷头上下摆动的范围；改变与喷水系统传动轴铰接的四杆机构的杆件长度，就可以改变喷头左右摆动的范围；可以适用于不同的方位，扩大了工作范围；(4)设置有实景探头，可以实时拍摄传递高楼的室内失火情况，让工作人员第一时间调整喷头的方向，实现自动化灭火；(5)采用机械自动化取代传统的人工手持喷水作业，大大降低了消防人员灭火劳动强度，保证了消防人员的人身安全；(6)结构紧凑，解决了传统灭火的手持式喷水灭火高度的不足和响应较慢的问题，非常适合在消防车和云梯不能施展的狭小空间，特别适用于现代化高层玻璃建筑失火灭火作业，可以广泛应用于建筑密集的高层写字楼。

附图说明

图一为本实用新型整体效果图(吸盘和履带的结构图)

图二为本实用新型整体效果图(右边履带省略)履带部分的局部放大图

图三为本实用新型整体效果图(右边履带省略)传动系统链轮部分的局部放大图

图四为本实用新型整体效果图(右边履带省略)喷水系统锥齿轮部分的局部放大图

图五为本实用新型整体效果图(右边履带省略)油泵部分的局部放大图

图六为本实用新型整体(右边履带省略)俯视图

图七为本实用新型履带单元体整体效果图

图八为本实用新型喷水系统整体效果图

图九为本实用新型刚性轨道和履带块的配合局部效果图

图十为本实用新型刚性轨道局部整体图

图十一为本实用新型刚性轨道局部正视图

图十二为本实用新型履带单元体结构示意图主视图

图十三为本实用新型履带单元体结构示意图侧视图

图中标号分别表示：1-履带支撑板、2-活塞连杆、3-吸盘、4-连架杆、5-摆杆、6-喷水系统传动轴支撑筒、7-喷头支架、8-活塞杆、9-大直齿轮、10-电机大锥齿轮、11-锥齿轮轴、12-液压缸、13-喷头、14-小直齿轮、15-外壳支撑架、16-步进电机、17-链轮轴、18-链轮、19-前辅助支撑架、20-小电机、21-毛刷、22-端盖、23-大齿轮、24-小齿轮、25-机架、26-棘轮、27-棘轮支撑架、28-喷水系统支撑架、29-电机、30-传动轴、31-摆杆、32-小锥齿轮、33-大锥齿轮、34-连杆、35-电机、36-固定架、37-支撑架用螺栓、38-辅助吸盘、39-缸盖、40-大液压缸、41-后辅助支撑架、42-轨道、43-螺栓、44-液压泵、45-油缸、46-油泵用电机、47-油口、48-链节、49-小直齿轮、50-大直齿轮、51-半圆环、52-杆件支撑架、53-摇杆、54-螺母、55-棘轮支撑轴、56-轴承滚子、57-连杆、58-活塞、59-消防水管、60-摄像头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明：

本实用新型公开了一种高楼应急灭火小车，包括支撑系统、爬升系统、动力系统及喷水系统。

参照图1、图5、图6所示，所述支撑系统包括机架25、外壳支撑架15、前辅助支撑架19、后辅助支撑架41及刚性轨道42；以机架25为主体，外壳支撑架15共四个，设置于机架25的四个角落并固定联接于机架25上(附图1展示的是揭开小车外壳的情形)，用于支撑小车外壳，前辅助支撑架19设置于机架25前部的左右两侧，用于支撑辅助吸附系统前面两个辅助吸盘，后辅助支撑架41设置于机架25后部的左右两侧，用于支撑辅助吸附系统前面两个辅助吸盘38，刚性轨道42四根两两设置于机架两边，用于支撑轴承滚子56滚动，实现活塞58往复上下运动，所述刚性轨道42内侧设有与活塞连杆2端部相配合的凹槽(图9所示)，所述活塞连杆2可在凹槽内滚动；

如图1、图7、图12所示，所述爬升系统包括活塞连杆2、下端与吸盘(3)上端相连的活塞58、摆杆5、连杆57、轴承滚子56、螺母54、链节48、摇杆53、杆件支撑架52、吸盘3、履带支撑板1、棘轮26、棘轮支撑轴55、小齿轮24、大齿轮23、棘轮支撑架27及步进电机16；活塞58一端与设置于活塞58上部的活塞连杆2相铰接，棘轮26和轴承滚子56设置于活塞连杆2的两端，轴承滚子56于固定的刚性轨道42滚动，连杆57和摆杆5、摇杆53铰接，摇杆53的下部还铰接有连架杆4，连架杆4和两根半圆环51均设置于单个吸盘3的中下部，连架杆4和两根半圆环51由普通螺栓连接，链节48设置于履带支撑板1两端，履带支撑板1的两边与链节48的销轴两端固结成一体，传递运动，三个吸盘3、三个活塞58、两个链节48、一块履带支撑板1组成一块履带块，多个履带块依次连接组成履带，履带为两条，设置于机架25两边，并和链轮18、链轮轴17组成爬升系统。步进电机16设置于机架25的右上角和左上角，每一边两个，步进电机16的轴和大齿轮23固定联接，大齿轮23和小齿轮24啮合，棘轮26、棘轮支撑架27、小齿轮24均位于棘轮支撑轴55上，棘轮支撑轴55设置于机架25的轴承座孔内，步进电机16、棘轮26、棘轮支撑架27组成活塞58运动的动力，共四套，每两套为一组，设置于机架25的左上角和右上角。步进电机16转动，带动大齿轮23转动，大齿轮23和小齿轮24啮合，带动棘轮轴55转动，棘轮26转动(见图13)，棘轮26的轮齿带动活塞连杆2向上运动，从而使连杆57和摆杆5的角度增大，连杆57的中下部通过普通螺栓与履带支撑板1铰接，连杆57的下部与摆杆53铰接，当连杆57和摆杆5的角度增大时，连杆57的下部绕着普通螺栓由前向后转动，从而使得摇杆53向下运动，带动连架杆4向下运动，使吸盘3吸附墙体时对吸盘3施加一个压力，使得密封效果更好。此时，活塞58向上运动，使得吸盘3内部空气变得稀薄，和外界形成一定的压强差，从而使吸盘3牢牢地吸附墙体。所述刚性轨道42的前、后端轨道呈向下凸起的圆弧形(见图10、图11)，当链条运动到小车的后部，由于刚性轨道42和轴承滚子56的作用，使得活塞连杆两端的依靠设置于两端的轴承滚子56沿着刚性轨道42的圆弧形下降轨道向下运动，此时，吸盘3内部的空气压强恢复到大气压强，使得吸盘3脱离墙体，轴承滚子56继续沿着刚性轨道42的半圆部分运动，由于刚性轨道42制造成固定形状，在吸盘3吸附墙体这段过程中，轴承滚子56始终在轨道内运动，因此和活塞连杆2始终和吸盘3保持一定高度，使得固定联接于履带中部支撑板1上的吸盘3始终与墙壁处于吸附状态，随着小车向前运动，小车前面的吸盘3将依次吸附在玻璃墙上，后面的吸盘3将依次脱离墙体，以此循环往复，实现小车的爬升。

如图1所示，所述动力系统包括电机29、电机大锥齿轮10、小直齿轮14、大直齿轮9、链轮18及链轮轴17；动力由电机29提供，带动设置于机架25上的电机大锥齿轮10转动，进而带动设置于锥齿轮轴11上的小直齿轮14转动，小直齿轮14带动设置于其前面的大直齿轮9转动，将动力传递到设置于链轮轴17的链轮18上，带动履带上的链节48，将动力传递到履带上，当单个吸盘3吸附墙体后，小车向上运动，由于墙体对吸盘3的静摩擦力，使吸盘3相对于墙体静止不动，由于轴承滚子56在固定的刚性轨道42中运动，小车相对于墙体向前运动，从而实现爬升。

如图8所示，所述喷水系统包括消防水管59、喷头13、喷头支架7、液压缸12、活塞杆8、传动轴30、喷水系统传动轴支撑筒6、部分机架25、喷水系统支撑架28、小锥齿轮32、大锥齿轮33、摆杆31、连杆34、大直齿轮50、小直齿轮49、电机35、消防水管59、摄像头60。整个系统设置于机架25的中部，喷水系统传动轴支撑筒6设置于机架25的中部位置，喷水系统支撑架28设置于喷水系统传动轴支撑筒6中部，传动轴30设置于喷水系统传动轴支撑筒6内部，其上端与喷头支架7固定联接，控制喷头左右摆动，小锥齿轮32设置于喷水系统传动轴支撑筒6下部，并与大锥齿轮33啮合，摆动杆31设置于和大锥齿轮33同轴上部，连接杆34与摆动杆31铰接，另一端与大直齿轮50铰接于大直齿轮50的径向方向。因为摆动杆31、连接杆34、机架25和大直齿轮50组成了四杆机构，只要改变摆动杆31、连接杆35的长度，就可以改变喷头左右摆动的角度大小。电机35设置于机架25中下部，小直齿轮49和大直齿轮50啮合。喷头支架7设置于传动轴30上部，喷头13和喷头支架7铰接，液压缸12一端和喷头13铰接，活塞杆8一端设置于喷头支架7的中部铰接，另一往复转动端活塞设置于液压缸12内，活塞的运动使得喷头13上下运动，消防水管59设置于喷头13的上部，摄像头60设置于喷头13的前部，可以实时观察喷头13前方的火灾情况。油泵用电机46和液压泵44设置于机架25的下部，油缸45设置于机架25的中下部。喷水系统用电机35转动，带动小直齿轮49，小直齿轮49和大直齿轮50啮合，大直齿轮50转动，带动连接杆34摆动，摆动杆31摆动，带动大锥齿轮33在一定角度内往复转动，大锥齿轮33和小锥齿轮32啮合，带动传动轴30和喷头支架7摆动，实现喷头的左右摆动，油泵用电机46带动液压泵44转动，将油缸45中的加压，通过油管输入到液压缸12内，使活塞杆8向外运动，从而使喷头13上下运动，改变液压缸12的进油量即可改变喷头13上下摆动的范围。

其工作原理：为了增大喷头13的工作范围，使用了液压缸12和活塞杆8，活塞杆8的运动，即可使喷头13上下运动，只需控制液压缸12的进油量，即可改变喷头13的上下摆动的范围；摆动杆31、连接杆34、机架25和大直齿轮50组成了四杆机构，由四杆机构的原理可知，只要改变摆动杆31、连接杆35的长度，就可以改变传动轴30摆动的角度大小，从而改变喷头支架7摆动角度的大小，进而改变喷头13左右摆动的角度大小。

如图1、图3、图5所示，为了保证小车在到达火灾位置后能更加稳固的固定在墙面上，小车所述辅助支撑系统包括前辅助支撑架19、后辅助支撑架41、大液压缸40、缸盖39、固定架36、螺栓37及辅助吸盘38；所述的前辅助支撑架19和机架25固定联接，设置于机架25的左前方和右前方。所述的后辅助支撑架41和机架25固定联接，设置于机架25的左后方和右后方，固定架36和支撑架用螺栓37连接，固定大液压缸40，缸盖39设置于大液压缸40的下部，辅助吸盘38设置于缸盖39下部，油箱45内的液压油经由电机46带动的液压泵44加压经由油口47输送到液压缸内，实现辅助吸盘的运动，控制大液压缸40的进油量，即可控制辅助吸盘38与墙体的距离，辅助吸盘38采用排气吸附的原理吸附墙体，使小车到达指定高度吸附墙体后更加可靠。

如图1、图6所示，所述清扫系统包括小电机20及毛刷21，小电机19设置于前辅助支撑架19的中部固定联接，毛刷21设置于小电机20下部，在行进过程中小电机20带动毛刷21转动，对墙面进行清扫，从而使行进中吸盘3的吸附更加可靠。

使用时该高楼应急灭火小车的步骤如下：

a、确认各线路、油路连接可靠，各电机、阀门处于正常工作的状态；

b、当某楼层着火，确认其为玻璃墙，连接好各水管并接通电路。此时，应关闭消防水管59阀门，接通电机29和步进电机16的电路，即可实现小车吸附墙体并前进。

c、在上升过程中有清扫系统，对玻璃墙进行清扫，使吸附更加稳定，在到达指定位置后有辅助吸附系统，增加可靠性。

d、当到达指定位置后，关闭电机29和步进电机16，小车停在指定位置，此时，打开油泵用电机46和喷水系统用35的开关，即可调节喷头13的指向，打开消防水管59的阀门，即可进行灭火作业。打开视频捕捉摄像头60，可以实时查看火灾情况。

设置有自动电机控制装置：小车在整个爬墙过程中均可以在下面的消防车中进行实时控制小车的升降，控制电机的转速即可控制小车行进的速度，实现小车的自动化灭火；

本实用新型的原理也可以适用于玻璃墙清洗机、海底观光隧道清洗机等；

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点；本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的结构关系及原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。