CN106669072B - 地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，包括内置有泡沫灭火剂的弹体以及用于控制弹体喷出灭火剂的控制装置；弹体的内部具有可容纳灭火剂的空腔，弹体的尾部设置有加料阀，弹体的尾部侧壁设置有多个尾翼；控制装置包括分成两半的定位圈、压套、立柱、底盘和支杆，弹体靠近头部端且加厚部位中部均匀开设有喷嘴，喷嘴处通过密封塞密封；定位圈套设在弹体加厚部位的上部，且位于压套之内，并通过螺栓与压套连接，压套套设在弹体上并压设在密封塞外部，压套的底端与底盘的顶端以立柱连接，底盘的底部中心与支杆固定连接。本发明的灭火弹可以长期保存，不但灭火剂喷洒均匀，而且可以生成比较致密、持久的耐火隔离效、快速灭火。

Description

地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹

技术领域

本发明属于森林消防技术领域，具体涉及一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹。

背景技术

近些年来，随着全球气候变暖，森林火灾屡屡发生。特别是人迹罕至的原始森林，一旦意外失火，很难扑救。直升飞机洒水，大部分顺山坡流走，洒湿的林木也会很快被烤干而再被引燃。投掷灭火弹，应当是一个好方法，但现有的灭火弹，只有干粉灭火弹和泡沫灭火弹。干粉灭火弹，对可燃物的附着力有限，容易随气流飘走，失去灭火功能；泡沫灭火弹，虽然附着力很好，但在空旷的野外，泡沫本身就难以持久，再加上被大火烘烤，也会很快失去阻燃效果。况且这些灭火弹引爆时，很难保证喷洒均匀。诚然，“爆炸”产生的冲击波，一方面，对相对于单个灭火弹的灭火范围小得多的“小火”，具有像“吹灯”一样的灭火功效，但另一方面，它对于单个灭火弹的灭火范围外的森林之火，还具有助长火势的副作用。鉴于干粉灭火弹和泡沫灭火弹本身缺乏阻燃能力，已灭火的可燃物还会再次被引燃。因此，如何选择灭火弹的灭火剂及保证喷洒均匀就成了解决问题的关键。按说胶体泡沫灭火剂应为优选，但现有的胶体泡沫灭火剂，一类是原料中原本就含有一种或几种水不溶物，长期存放容易分层失效；另一类是原料中虽然没有水不溶物但需要现配现用；还有一种是在灭火弹内把沉淀和被沉淀原料分开放置，但在灭火弹引爆后，沉淀和被沉淀原料又很难保证混合和喷洒均匀，难以生成足够多的胶态物质和生成泡沫所需的气体，即其灭火能力也要大打折扣。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，该灭火弹可以长期保存，灭火时，一边旋转，一边喷射，不但灭火剂喷洒均匀，而且可以生成比较致密、持久的耐火隔离膜实现有效、快速灭火。

本发明所采用的技术方案是：一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，包括内置有泡沫灭火剂的弹体以及用于控制弹体喷出灭火剂的控制装置；所述弹体的内部具有可容纳灭火剂的空腔，弹体的尾部设置有与该空腔相连通的加料阀，加料阀外部罩设有吊环，弹体的尾部侧壁设置有多个尾翼，弹体靠近头部端的加厚部位中部均匀开设有喷嘴，喷嘴处通过密封塞密封；

所述控制装置包括分成两半的定位圈、压套、立柱、底盘和支杆，定位圈套设在弹体加厚部位的上部，且位于压套之内，并通过螺栓与压套连接，压套下部套设在弹体加厚部位上并紧贴密封塞外端，支杆顶端与底盘的底部中心连接，在底盘与压套之间设有连接它们的均布的2根或4根立柱，在相对的两根立柱上还横向穿设有用于在储放弹体时防止弹体下落的锁杆。

作为本发明一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹的进一步优化，所述的定位圈由通过斜面相互对接的两个半圈组成，定位圈上开设有与限位螺栓配合的丝孔，定位圈上还设有便于安装取放的手柄。

作为本发明一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹的进一步优化，所述的2根或4根立柱所在圆的内径略大于弹体的加厚部位的外径。

作为本发明一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹的进一步优化，所述的托架上套设有用于反射二氧化碳胶体泡沫的反射盘。

作为本发明一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹的进一步优化，所述的弹体底部设有用于穿过锁杆的锁杆孔。

作为本发明一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹的进一步优化，所述尾翼所在平面与弹体的轴线之间呈5-15°的夹角。

作为本发明一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹的进一步优化，所述喷嘴具有由内而外逐渐增大的锥度。

作为本发明一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹的进一步优化，所述的弹体内按照1:10的重量比混合有二氧化碳胶体泡沫灭火剂和水，该溶液被高压二氧化碳饱和，二氧化碳胶体泡沫灭火剂按照重量份数由以下原料制成：尿素10.35份、六水氯化镁12.05份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.12份、硼砂2.82份、磷酸1.64份和水69.02份。

与现有技术相比，本发明至少具有下述优点及有益效果：

本发明提供的灭火弹可以长期保存，灭火时，一边旋转，一边喷射，不但灭火剂喷洒均匀，而且可以生成比较致密、持久的耐火隔离膜实现有效、快速灭火，灭火后的生成物无毒无害，且灭火弹用后原则上仍可以回收再用。

本发明的灭火弹喷射的灭火剂喷射均匀，胶体泡沫稳定，二氧化碳缓慢释放，风吹损失小，耐火胶体膜有韧性，对易燃物附着力强，灭火效果成倍提高。

采用本发明的灭火弹进行灭火操作，劳动强度小，不论风大风小，均能使灭火剂的效力得以充分发挥，并保证操作人员的安全。且本发明尤其适合干旱缺水地区。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明弹体的轴截面视图；

图3为本发明中定位圈的结构示意图；

图4为本发明沿AA’向的截面视图；

图5为本发明中装配灭火弹用的托架；

附图标记：1、支杆，2、控制装置，2-1、立柱，2-2、底盘，3、锁杆，4、反射盘，5、压套，6、弹体，7、尾翼，8、加料阀，9、吊环，10、加料口，11、限位螺栓，12、固定销,13、二氧化碳气腔，14、灭火剂，15、定位圈，15-1、斜面接口,15-2、手柄，15-3、丝孔，16、密封塞，16-1、喷嘴，17、弹体加厚，18、锁杆孔，19、托架，20、托架支圈。

具体实施方式

为使本发明的内容更明显易懂，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细描述。

如图所示，一种地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，包括内置有泡沫灭火剂的弹体6以及用于控制弹体6喷出灭火剂的控制装置2；所述弹体6的内部具有可容纳灭火剂的空腔，弹体6的尾部设置有与该空腔相连通的加料阀8，加料阀8外部罩设有吊环9，弹体6的尾部侧壁设置有多个尾翼7；

所述控制装置2包括定位圈15、压套5、立柱2-1、底盘2-2和支杆1，弹体6靠近头部端加厚部位17均匀开设有喷嘴16-1，喷嘴16-1处通过密封塞16密封；定位圈15套设在喷嘴16-1上方的弹体6上，定位圈15通过限位螺栓11与压套5连接，压套5套设在弹体6上并压设在密封塞16外部，压套5的底端通过立柱2-1与底盘2-2的顶端连接，底盘2-2的底部中心与支杆1固定连接，立柱2-1上还横向穿设有用于在储放弹体6时防止弹体6下落的锁杆3，所述的立柱2-1上还套设有用于反射二氧化碳胶体泡沫的反射盘4。

为了使本发明具有更好的实施效果，所述的定位圈15由通过斜面接口15-1相互对接的两个半圈组成，定位圈15上开设有与限位螺栓11配合的丝孔15-3，定位圈15上还设有便于安装取放的手柄15-2。所述的弹体6靠近头部端环设有弹体加厚17，弹体加厚17处均匀开设有多个喷嘴16-1，所述喷嘴16-1具有由内而外逐渐增大的锥度。

作为本发明较优的实施方式，所述弹体6底部设有用于穿过锁杆3的锁杆孔18，锁杆3穿过立柱2-1后通过固定销12固定，在投放灭火弹之前，拔掉固定销12，取出锁杆3。所述尾翼7所在平面与弹体6的轴线之间呈5-15°的夹角。

本发明技术方案中，所述的弹体6内按照1:10的重量比混合有二氧化碳胶体泡沫灭火剂和水，并被高压二氧化碳饱和。二氧化碳胶体泡沫灭火剂按照重量份数由以下原料制成：尿素10.35份、六水氯化镁12.05份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.12份、硼砂2.82份、磷酸1.64份和水69.02份。

所述的二氧化碳胶体灭火剂的配制方法，包括以下步骤：

步骤一、先按照上述重量份数取原料尿素、六水氯化镁、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、硼砂、磷酸和水，备用；

步骤二、在搅拌反应罐中，先加入步骤一得到的40%重量的水，开启搅拌器，控制温度为100℃加热，然后依次加入磷酸、硼砂，使其溶解；

步骤三、在另一个容器中，取步骤一得到的40%重量的水，加入尿素、六水氯化镁，搅拌溶解后将其加入到步骤二的搅拌反应罐中，再加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺搅拌均匀；

步骤四、用余量的水洗涤所用容器、工具，并把洗涤水加入到搅拌反应罐中，搅拌均匀即可得到胶体泡沫灭火剂。

当把上述配方产品适当稀释，加入灭火弹内，并充入高压二氧化碳后，就组成了本发明的灭火剂。配方中，尿素和氯化镁可以生成配合物；磷酸和硼砂可以生成硼酸，过量的硼酸和6501中的羟基可以缩水键链。常温下，磷酸、硼酸、二氧化碳不能与镁尿素配合物反应生成沉淀物。但在高温下（≥120℃），镁尿素配合物分解，尿素将发生缩合生成缩脲（二缩、三缩等），镁离子则与磷酸、二氧化碳以及游离的硼酸活性基团反应生成水不溶物，该水不溶物会和缩脲一起形成不燃的胶体膜。当灭火弹释放灭火剂后，由于压力减小，原本溶解于水中的二氧化碳膨胀、在已经与硼酸键链的6501的协同作用下，不燃的胶体膜在形成初期，实际上就是胶体泡沫。由于此种泡沫比传统泡沫稳定且密度较大，因而其附着能力、抗风能力较强。在高温炙烤下，尽管“泡”迟早要破，但其形成的耐火胶体薄膜却可以持续较长时间，而对植物、环境不产生太大危害。

一、本发明的组装与灭火剂的灌注

1、把托架（图5）放在称量器上，如图1，把底盘2放在托架19的支圈20上。

2、如图4，松开限位螺栓11，把定位圈15取下，通过吊环9吊起弹体6，先用密封塞16塞住弹体侧壁加厚处17的喷嘴16-1，让密封塞16的末端（大头）稍漏出一点，并涂上一点润滑剂，而后把弹头插入压套5中，穿入锁杆3，经弹头顶端的锁杆孔18直到穿出底盘2的对面，并用固定销12固定。

3、把定位圈15复位（图1），让限位螺栓11对准定位圈（15）的丝孔15-3，拧紧限位螺栓11，断开吊具。

4、关闭加料阀8，连接二氧化碳气源于加料口10，开启加料阀8和二氧化碳气源阀门，加气到弹体的规定压力后，关闭加料阀8和二氧化碳气源阀门。

5、先把灭火剂按1:10用水稀释，而后连接灭火剂液压泵出口于加料口10，液压泵进口连接灭火剂稀释液，将称量器复零（去皮）。

6、开启加料阀8和液压泵，加灭火剂14到弹体的规定重量（留出二氧化碳气腔13）后，关闭加料阀8和液压泵电源。

7、再次连接二氧化碳气源于加料口10，开启加料阀8和二氧化碳气源阀门，加气到弹体的规定压力后，关闭加料阀8和二氧化碳气源阀门。

8、吊走本发明（不包括托架19），用预制的两半、贴身的泡沫塑料包装灭火弹，装入木箱置于阴凉干燥仓库储存。

9、本发明，可以制成含灭火剂稀释液1kg、20kg、100kg的不同规格，其弹体容积尺寸如下表1。

表1 不同规格灭火弹参数

规格	R/cm	H/cm	容积/L	喷嘴直径/mm	喷嘴个数	压力/MPa
							1kg	4.86	9.71	1.20	5.65	2	0.5
20kg	13.18	26.37	24.00	4.22	4	1.0
							100kg	22.55	45.09	120.00	3.16	4	2.0

二、本发明的使用

用直升飞机挂上灭火弹，去掉锁杆3，运到森林火灾上空，先在火场边界外投以不同半径投两圈灭火弹，使形成防火隔离带，而后自外向里依次投弹，直到覆盖整个火场。灭火弹投下后，在其尾翼7作用下，弹座和弹体必定向下垂直旋转落下。接触地面后，支杆1首先扎进地表土层、接着底盘2、反射盘3触地，随着阻力的迅速增加，弹体6依靠重力和惯性继续旋转前进，使压套5与密封塞16脱离，密封塞16在弹体内的压力作用下与弹体6脱离，弹体6在定位圈15的辅助下，将在底盘2上继续旋转。含有二氧化碳的灭火剂稀释液14就会旋转着喷出。喷出后，随着压力减小溶解在水中的二氧化碳溢出，在6501的作用下，二氧化碳胶体泡沫灭剂稀释液迅速膨胀并形成泡沫。泡沫经反射盘4反射，必向四周斜上方旋转喷出。在火场的高温条件下，尿素分解形成缩脲（二缩、三缩、多缩等），镁离子与磷酸、硼酸（硼砂与磷酸反应生成）生成镁盐沉淀、硼酸多余的羟基与6501中的羟基脱水键链，它们与镁盐沉淀一起形成胶体泡沫，缓慢释放二氧化碳（减少二氧化碳损失），最后在可燃物表面形成一层不能燃烧的胶体膜，从而实现灭火目的。

实施例1（小型人工投掷灭火弹，容积1.2L）

1、把托架（图5）放在称量器上，如图1，把底盘2放在托架19的支圈20上。

2、如图4，松开限位螺栓11，把定位圈15取下，把弹体6的喷嘴16-1先用密封塞16塞住，让密封塞16的末端（大头）稍漏出一点，并涂上一点润滑剂，而后把弹头插入压套5中，穿入锁杆3，经弹头顶端的锁杆孔18直到穿出底盘2的对面，并用固定销12固定。

3、把定位圈15复位，让限位螺栓11对准定位圈（15）的丝孔15-3，拧紧限位螺栓11。

4、关闭加料阀8，连接二氧化碳气源于加料口10，开启加料阀8和二氧化碳气源阀门，加气到弹体的规定压力为0.5MPa后，关闭加料阀8和二氧化碳气源阀门。

5、先把灭火剂按1:10用水稀释，而后连接灭火剂液压泵出口于加料口10，液压泵进口连接灭火剂稀释液，将称量器复零。

6、开启加料阀8和液压泵，加灭火剂14到1kg后，关闭加料阀8和液压泵电源。

7、再次连接二氧化碳气源于加料口10，开启加料阀8和二氧化碳气源阀门，加气到弹体的规定压力为0.5MPa后，关闭加料阀8和二氧化碳气源阀门。

8、用纸箱包装，置于阴凉干燥仓库储存。

9、使用时，在距离火场10～20m处，以支杆1为手柄，让弹头向下，去掉固定销12，拔掉锁杆3，而后轮甩着投向目标，注意尽量向上甩出，以保证压套5与弹体6顺利脱离，并增加弹体旋转速度。灭火弹所喷二氧化碳胶体泡沫，由远到近，最后到灭火弹落地处终止。正常情况下，一个小型人工投掷灭火弹，灭火面积可以达到2m²左右。

10、火灾扑灭后，回收用过的灭火弹，重新装入灭火剂和二氧化碳，包装贮存待用。

实施例2（大型直升机投掷灭火弹，容积24、120L）

1、对120L灭火弹，把托架（图5）放在称量器上，如图1，把底盘2放在托架19的支圈20上。

2、如图4，松开限位螺栓11，把定位圈15取下，通过吊环9吊起弹体6，先用密封塞16塞住弹体侧壁加厚处17的喷嘴16-1，让密封塞16的末端（大头）稍漏出一点，并涂上一点润滑剂，而后把弹头插入压套5中，穿入锁杆3，经弹头顶端的锁杆孔18直到穿出底盘2的对面，并用固定销12固定。

3、把定位圈15复位，让限位螺栓11对准定位圈（15）的丝孔15-3，拧紧限位螺栓11，断开吊具。

4、关闭加料阀8，连接二氧化碳气源于加料口10，开启加料阀8和二氧化碳气源阀门，加气到弹体的压力为2.0MPa后，关闭加料阀8和二氧化碳气源阀门。

5、先把灭火剂按1:20用水稀释，而后连接灭火剂液压泵出口于加料口10，液压泵进口连接灭火剂稀释液，将称量器复零。

6、开启加料阀8和液压泵，加灭火剂14到灭火剂重量为100kg后，关闭加料阀8和液压泵电源。

7、再次连接二氧化碳气源于加料口10，开启加料阀8和二氧化碳气源阀门，加气到弹体的压力为2.0MPa后，关闭加料阀8和二氧化碳气源阀门。

8、吊走本发明（不包括托架19），用预制的两半、贴身的泡沫塑料包装灭火弹，装入木箱置于阴凉干燥仓库储存。

9、变更灭火剂稀释液充装量为20kg，压力为1.0MPa,用同样的方法，组装并灌注24L灭火弹

10、把20kg灭火弹拆去包装，如图1放置于直升机内，运到森林火灾上空，放倒后去掉锁杆3，推出机舱任其自然落下。先在火场边界外投掷半径相差10m，间隔10m的两圈灭火弹，使形成防火隔离带。

11、而后沿防火隔离带，自外向里用吊挂的方式，投掷100kg灭火弹。注意吊挂后在地面去掉锁杆3。

20kg灭火弹的二氧化碳胶体泡沫理论上讲可以覆盖40m²以上，100kg可覆盖200m^2,以上，但由于林木的阻挡，实际上全覆盖面积会大大减小，在不同地方投掷，可以弥补林木的阻挡造成的缺陷，达到森林灭火的目的。

原则上，本发明灭火弹落到的地方，只要人能够到达，空间条件也允许直升机飞行，就可以回收再用。

显然，如果森林失火地点在悬崖峭壁或缺乏一定厚度的土层，本发明也无能为力。幸运的是缺乏一定厚度土层的地方，往往也没有茂密的森林。不要说不容易失火，就是失火，其造成的损失也较小。

本说明书，仅用来说明本发明，因此在不违背本发明结构、原理的情况下，相关专业人员很容易结合行业专业实际设计出本发明的各种变体，出现这种情况，本发明设计者认为应视为对本发明的侵权。

Claims (7)

1.地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，其特征在于：包括内置有泡沫灭火剂的弹体（6）以及用于控制弹体（6）喷出灭火剂的控制装置（2）；所述弹体（6）的内部具有可容纳灭火剂的空腔，弹体（6）的尾部设置有与该空腔相连通的加料阀（8），加料阀（8）外部罩设有吊环（9），弹体（6）的尾部侧壁设置有多个尾翼（7），弹体（6）靠近头部端的加厚部位中部均匀开设有喷嘴（16-1），喷嘴（16-1）处通过密封塞（16）密封；

所述控制装置（2）包括分成两半的定位圈（15）、压套（5）、立柱（2-1）、底盘（2-2）和支杆（1），定位圈（15）套设在弹体加厚部位的上部，且位于压套（5）之内，并通过限位螺栓（11）与压套（5）连接，压套（5）下部套设在弹体（6）的加厚部位上并紧贴密封塞（16）外端，支杆（1）顶端与底盘（2-2）的底部中心连接，在底盘（2-2）与压套（5）之间设有连接它们的均布的2根或4根立柱（2-1），在相对的两根立柱（2-1）上还横向穿设有用于在储放弹体（6）时防止弹体（6）下落的锁杆（3）；

所述的弹体（6）内按照1:10的重量比混合有二氧化碳胶体泡沫灭火剂和水，并被高压二氧化碳饱和，二氧化碳胶体泡沫灭火剂按照重量份数由以下原料制成：尿素10.35份、六水氯化镁12.05份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.12份、硼砂2.82份、磷酸1.64份和水69.02份。

2.如权利要求1所述的地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，其特征在于：所述的定位圈（15）由通过斜面接口（15-1）相互对接的两个半圈组成，定位圈（15）上开设有与限位螺栓（11）配合的丝孔（15-3），定位圈（15）上还设有便于安装取放的手柄（15-2）。

3.如权利要求1所述的地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，其特征在于：所述立柱（2-1）所在圆的内径略大于弹体（6）的加厚部位的外径。

4.如权利要求1所述的地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，其特征在于：所述的底盘（2）上套设有用于反射二氧化碳胶体泡沫的反射盘（4）。

5.如权利要求1所述的地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，其特征在于：所述的弹体（6）底部设有用于穿过锁杆（3）的锁杆孔（18）。

6.如权利要求1所述的地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，其特征在于：所述尾翼（7）所在平面与弹体（6）的轴线之间呈5-15°的夹角。

7.如权利要求1或3所述的地旋式二氧化碳胶体泡沫灭火弹，其特征在于：所述喷嘴（16-1）具有由内而外逐渐增大的锥度。