一种环保型空气礼炮的制作方法

本发明涉及一种替代传统火药礼炮、以空气为介质的声响装置和礼花发射装置。

背景技术：

中国烟花爆竹的使用，已有1000多年的历史，历经千年的传承已成为传统文化和民俗的载体以及现代社会节日庆典不可或缺的成分。烟花爆竹主要成分黑色火药包括硫磺、木炭粉和硝酸钾等，燃放过程中会产生大量的碳、硫、氮氧化物有害气体和金属氧化物粉尘，在炮筒内部的密闭空间中各种混合物体积急剧膨胀形成瞬时高压，胀破纸卷引起炮筒爆裂，导致空气剧烈动荡并发出爆炸声。烟花爆竹无疑给节日增添了隆重和喜庆的气氛，同时也伴随诸多危害：（1）引发火灾，导致生命、财产损失；（2）造成空气污染、加重雾霾程度；（3）带来噪声污染；（4）产生烟尘、纸屑等固体废弃物垃圾；（5）造成水源酸化等。最终会给人类生活和身体健康造成负面影响。

烟花爆竹的禁与放，涉及到环境保护、资源再生、人类健康、产业利益、民俗、传统和现实需求多方面的问题，长期以来人们对此争论不休，部分城市也曾经历禁放、限放和开禁等阶段，最终仍无法解决禁与放的问题。因此人们迫切期待低碳环保安全的烟花爆竹替代品。基于这种需求，受车胎爆胎（轮胎在极短的时间因破裂突然失去空气、发出爆炸声响而瘪掉）的启发，设计一种以空气为介质的鞭炮或礼炮，通过向炮筒的密闭空腔内注入高压空气，并能在极短的时间内排气，便可发出类似鞭炮和礼炮的爆炸声，重新冲气后还能继续循环使用，基本上能够兼顾安全、环保、民俗、传统和现实等各方诉求。

专利号CN2012103668379，授权公告号CN 102872597B，公开了一种环保型鞭炮，其利用空气的压力差造成声音发出类似鞭炮的响声，在听觉和视觉上类似炸药鞭炮，但该项发明创造只能产生类似于鞭炮的声响，不能解决将礼花发射向天空的问题，另外该项发明创造通过充放气压差使滑套运动产生爆炸声，而滑套左端（附图1左半部分）充气时为密封口，爆炸时为爆炸口，多次重复爆炸过程后会影响其充气时的密封性，同时爆炸时滑套快速右移，对固定座有较大的冲击，严重时会造成滑套破碎而伤人，而本申请正是基于该项背景下提出的，（1）不仅能产生爆炸声，且同时将礼花送上天空，与不同礼花燃放非常类似；（2）本申请的爆炸口出设置有橡胶垫，保证多次重复爆炸的密封性，同时使用了单向阀4，爆炸时使左储气室18产生背压，阀芯10左侧不会产生于气缸体的撞击，保证燃放的安全。

技术实现要素：

本发明的目的在于：利用高压气体释放瞬间产生爆鸣声来替代传统鞭炮的爆炸声，释放的高压气流又可把烟花带入天空，完成烟花的发射。

本发明的目的是这样实现的：

一种环保型空气礼炮，包括充气嘴2、单向阀4、三通管接头19、空气礼炮单元6，所述的空气礼炮单元6包括气缸体、阀芯10、加速管16，阀芯10设置于气缸体内腔中，阀芯10将气缸体分隔成左储气室18与右储气室17两部分，左储气室18与三通管接头19其“T”型水平边的一段连接，三通管接头19“T”型水平边另一端与电磁换向阀5连接，通过控制电磁换向阀实现左储气室18与大气断开或者连通，三通管接头19“T”型竖直边与充气嘴2连接，三通管接头19“T”型竖直边与充气嘴2之间连接管路上设置有单向阀4，阀芯10左端至中间位置设置有轴向中心孔，与其中段的径向孔连通，阀芯10径向孔处外套有橡皮套11，阀芯10左端面的面积大于其右端面面积，阀芯10右端面固定有橡胶密封垫13，气缸体右端设置有爆炸口，气缸体外套有加速管16。

充气嘴2与单向阀4之间连接管路上设置有溢流阀1和压力表3。

礼炮发射单元包括所述的单向阀4与三通管接头19、空气礼炮单元6，充气嘴2与两个以上的礼炮发射单元并联，实现多个礼炮发射单元的发射。

所述的礼炮发射单元中的加速管16竖直方向固定在箱体21的上表面。

所述的礼炮发射单元中的电磁换向阀5由固定在箱体上的控制装置22控制，实现不同发射单元的电磁换向阀5同时控制或先后次序控制。

气缸体由位于左侧的炮体8与位于右侧的炮体端盖12通过螺纹连接而成。

所述的电磁换向阀5为两位两通常闭电磁阀，其进气口与大气连通，出气口与三通管接头19“T”型水平边另一端连接。

加速管里面放有礼花15，礼花15是彩纸、铝彩带、烟花中的一种。

箱体21内部设置有电动气泵。电动气泵与充气嘴2连接。

气缸体左储气室18内的工作压力为0.6MPa。

与传统烟花爆竹相比，本发明具有如下社会效益：

1.安全可靠

礼炮以空气为主要介质，而且存储运输均处于常温常压状态，不会像火药礼炮那样发生意外爆炸事故；在充气时有安全阀保护，压力逐步上升，高压自动溢流，鸣放的速度可以根据实际需求任意调节，可以说自始至终都是安全的。

2.环保无污染

环保型空气礼炮是以空气为介质，充入和释放的均为空气，仅仅压力、温度和速度不同；爆鸣过程系物理变化，没有新物质产生，不会污染环境和空气；空气礼炮鸣放前后形状结构变化不大，充气便可以重复使用，不会产生垃圾。

3.自动化程度高，功能多样

环保型空气礼炮既可独立使用，充气后便于携带到任何地方；又可通过不同方式和气源联通，形成不同的空气礼炮单元组合，通过程序控制电磁换向阀通断的时间以产生不同的爆鸣音效组合，模拟不同的类型的鞭炮响声，替代传统火药鞭炮；另外还可以利用空气礼炮爆鸣时产生的气流，通过加速装置把烟花发射到天空。

4.结构简单紧凑

空气礼炮爆炸口设置在芯部圆柱端面而不是炮体外圆柱面，密封面和爆炸口减小，密封性能增强，气流流速增大，可有效提高空气鞭炮的响声并减小高压储气室的体积，使鞭炮的结构更为紧凑。

5.成本低廉，经济性好

主要材料是尼龙棒，结构简单，便于加工，只要保证制造精度就可以长期循环使用，多次使用后可更换密封以保证爆鸣音效。

附图说明

图1是环保型空气礼炮系统原理图

图2是礼炮发射单元剖面结构图

图3是环保型礼炮2个礼炮发射单元结构图

图4是16组礼炮发射单元的三维模型

1-溢流阀；2-进气嘴；3-压力表；4-单向阀；5-电磁换向阀；6-空气礼炮单元；7-进气口；8-炮体；9-O型密封圈；10-阀芯；11-橡皮套；12-炮体端盖；13-橡胶垫片；14-螺钉；15-礼花；16-加速管；17右储气室；18-左储气室；19-三通管接头；21-箱体；22-控制装置；23-导气管；24-四通管接头。

具体实施方式

结合图1-4，环保型空气礼炮由溢流阀1、充气嘴2、压力表3、1组或两组以上礼炮发射单元组成，礼炮发射单元包括单向阀4、电磁换向阀5和礼炮单元体6；礼炮单元体6的进气接头7和炮体8左端通过螺纹密封连接，炮体8右端与炮体端盖12通过螺纹密封连接组合成一气缸体，内置阀芯10，阀芯10在汽缸体内滑动，阀芯10左端圆柱面环槽内装有O型密封圈9，利用O型密封圈将炮体内腔密封隔离为左储气室18和右储气室17，阀芯10左段加工有2.5mm的轴向中心孔，与其中段的径向孔连通形成进气通道，径向孔处外套一橡皮套11可形成类似气门芯结构的单向阀，保证气体只能从左储气室18进入右储气室17，反之则不通；阀芯10右端面利用螺钉14紧固一个橡胶密封垫13，与炮体端盖12上的爆炸口（快速排气口）形成密封，以保证右储气室的密闭；礼炮单元体6固定在箱体21上，礼炮单元体6的进气口7另一端连接三通管接头19的“T”型水平边的一端，三通管接头19呈“T”型，三通管接头19的“T”型水平边另一端一端连接电磁换向阀5的出气口，电磁换向阀5为两位两通常闭电磁阀，电磁换向阀5断电时为进气口与出气口断开状态，通电时进气口与出气口连通状态，电磁换向阀5的进气口连接大气，导气管23的一端连接三通管接头19的“T”型竖直边的一端，导气管23的另一端连接四通管接头24的一端，导气管23与四通管接头24之间的连接管路上设置有单向阀4，以防止气缸体内的气体反流至四通管接头24内，四通管接头24另外两端分别连接溢流阀1和充气嘴2，四通管接头24剩余一端并联一个或一个以上的礼炮发射单元，气缸体圆柱形外表面套有加速管16，加速管16里面放有礼花15，礼花15是彩纸、铝彩带、烟花中的一种或组合。所有礼炮发射单元的电磁换向阀5由控制装置22控制，控制装置22固定在箱体21侧面上，加速管16左端竖直方向固定在箱体21上表面上，充气嘴2连接外接气源或者与箱体21内设置的电动气泵连接。

使用前先将电磁阀5的通道切换到关闭状态，设定溢流阀1的工作压力，以防止系统压力过高；利用充气嘴2接通气源给系统充气，气体经过单向阀4进入礼炮左储气室18和右储气室17，左储气室18达到溢流阀调定压力；之后，根据控制装置22设定的时间来控制电磁阀使礼炮进气口打开，瞬间释放储存的高压气体，发出爆炸声响。

所述的礼炮单元体6由气缸体、阀芯10、加速管16组成。起始状态，电磁换向阀5作为空气礼炮的鸣放开关，其通道处于关闭状态，以保证系统的密闭性；高压气体通过单向阀4进入礼炮单元体6的左储气室18，通过阀芯10的轴向细长孔顶起密封套11（单向阀）进入到入右储气室17，阀芯10左端面的面积大于右端面的面积，再加上轴向细长孔和密封套11的阻尼作用，使得阀芯10受力向右移动，通过橡胶密封垫片13将炮体端盖12上的爆炸口（快速排气孔）密封住，最终左右两储气室都充满高压气体，当压力达到溢流阀调定压力时，充气完成。鸣放时，电磁换向阀5通道转化到开启状态，左储气室18内的高压气体通过换向阀5迅速排出，气压降低至大气压力。因密封套11的单向密封作用，右储气室17内部瞬时变成相对高压区，阀芯10平衡状态被打破，阀芯10向左移动，右端密封垫13脱离密封位置，炮体端盖12上的快速排气孔迅速打开，大量的高压气体瞬间流出产生爆鸣声。快速排出的气流在加速管16中冲击烟花15（彩纸、铝彩或烟花），把烟花加速升到高空，完成一次空气礼炮的燃放，如果再次向左气缸体的左储气室18和右储气室17充气，重复实现空气礼炮的燃放过程。