专利名称：激波砂石灭火炮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以砂石和土尘为介质，用于森林和草原等场合进行远距离灭火的设备装置，特别是一种激波砂石灭火炮。
背景技术：
现有的森林、草原灭火方式，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
本发明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场合远距离灭火的设备装置，即提供一种激波砂石灭火炮。
本发明装置的主体由压缩气源、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；砂石炮为一管式结构，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。
本发明与现有技术相比，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是本发明装置的主体结构原理示意图。
具体实施例方式本发明的实施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8，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。
本发明实施例所说的激波管3是砂石炮5的动力，它是一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开。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，其结构可类似于照相机快门结构，可实现瞬态的开闭。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，而激波管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。
本发明装置的压缩气源1是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。
本发明实施时激波管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，可实现瞬态的开闭。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。
本发明实施时砂石炮5的结构为一管式结构，具有一定的管长，以实现对砂石的导向，从而延长本炮的射程。本炮的管径可根据灭火的规模、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。
本发明实施时砂石采掘机8是一个综合性结构，属于常规的采掘设备，其具有对采集砂石和尘土的粉碎、筛选功能，可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8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可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。
本发明实施时其砂石采掘机8的振动过滤部分是一个以振动筛为主体、杂质清除刮板为辅助体的振动分离器，是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。振动筛的振动可采用电磁振动或机械振动方式实施，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，它与砂土采掘机8、砂土输送机构7同步工作。将砂石采掘机8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。
本发明的砂石输送机构7的结构形式可以是链式输送形式或螺旋式输送方式，链式输送形式是采用刮板链输送砂石和尘土，其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；螺旋式输送形式是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8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，它的动力与砂石采掘机8来自同一动力源，并且与砂石采掘机8同步工作，将采掘的砂石和尘土不断地输送给砂石炮5。
本发明实施时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。
本发明实施时灭火介质为砂石和尘土，取自灭火现场，由砂石采掘机8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
1.一种激波砂石灭火炮，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灭火装置，其特征在于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；砂石炮为一管式结构，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，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。
2.根据权利要求1所述的激波砂石灭火炮，其特征在于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。
3.根据权利要求1所述的激波砂石灭火炮，其特征在于压缩气源由空气压缩机和储气罐组成，提供0.3～2MPa的工作压力。
4.根据权利要求1所述的激波砂石灭火炮，其特征在于砂石炮的结构为一管式结构，管径据灭火规模、激波管的直径、砂石量的大小确定。
全文摘要
本发明涉及一种以砂石和土尘为介质，用于森林和草原场合进行灭火的设备装置，即激波砂石灭火炮，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；本发明具有灭火原料易得，灭火效率高，效果好，射程远，节省能源等突出优点。
文档编号A62C31/00GK101073695SQ200710016058
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月11日 优先权日2007年6月11日
发明者张纪鹏, 张铁柱, 张洪信, 张继忠, 姜慧, 戴作强, 赵红, 霍炜, 张翼 申请人:青岛大学