CN107335162A - 一种模块化的自动消防炮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供消防车使用的自动化消防炮，其中包括：消防炮体、消防炮管、电动球阀以及俯仰旋转机构和水平旋转机构，所述电动球阀、水平旋转机构、消防炮体、俯仰旋转机构、消防炮管依次连通，所述电动球阀通过法兰连接底座固定在消防车顶出水口，所述水平旋转机构可以驱动炮体水平旋转，并连接所述消防炮体上，所述俯仰旋转机构可以驱动消防炮管俯仰旋转，并连接在所述消防炮体上。本发明采用模块化设计，其结构简单，便于安装，维修性好，零部件可替换性好，可随着使用目的不同替换不同配置的零部件以达到依据不同的目标改变其使用性能(如电机参数、蜗轮蜗杆传动比、连接法兰直径)的效果。

Description

一种模块化的自动消防炮

【技术领域】

本发明涉及消防设备领域，具体地，涉及自动化消防炮领域。

【背景技术】

目前消防炮已经广泛应用于执行火灾应对任务的特殊车辆中，包括中国在内的大部分国家消防部门也会将其用于其他紧急抢救用途。

消防炮入口处是具有一定压力的定量水源，水流经过消防炮后压力能转换成动能，以很高的速度从炮头出口处喷出，形成射流以达到扑灭一定距离外火灾的目的。现有车载消防炮为提高射程，采取消防车顶布置方式。若采用人力手动操作，存在操作时间长、调整喷射角度慢、出水稳定性低等劣势，可自动调节水平旋转和俯仰旋转的自动化消防炮可解决上述问题。

目前现有技术中均采用外置电机蜗杆、内置蜗轮固连转动件的方式实现整体运动，其设计方式均为铸造壳体包裹蜗轮蜗杆等传动件。但是这种设计方式带来现场紧急状况下维修性能差，待用状态下零部件安装、拆卸繁琐，极大地浪费了时间。蜗轮蜗杆能否准确固定安装直接决定了自动化消防炮的使用性能及寿命，但用于固定蜗轮蜗杆的外壳结构极不规则且采用铸造件，导致其本身加工困难以及蜗轮蜗杆间距的固定调节性能差。

不同的消防需求及不同的工况下，往往需要不同的消防炮进行工作，导致一个消防单位需要多种型号的消防装置以满足不同的需求，浪费了大量的可用消防零部件。如果采用部分可替换的消防装备，对某些模块进行替换，可极大的利用寿命较长的零部件资源，使消防炮在整个使用周期内的经济性能达到最优。

因此，提供一种在实际使用过程中，以模块化为原则、方便拆卸以及替换零部件的自动化消防炮是急需解决的问题。

【发明内容】

本发明是基于模块化的设计原理提出的。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种自动化消防炮，采用模块化设计，其结构简单，便于安装，维修性好，零部件可替换性好，可随着使用目的不同替换不同配置的零部件以达到依据不同的目标改变其使用性能(如电机参数、蜗轮蜗杆传动比、连接法兰直径)的效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种供消防车使用的自动化消防炮，其中包括：消防炮体、消防炮管、电动球阀以及俯仰旋转机构和水平旋转机构，所述电动球阀、水平旋转机构、消防炮体、俯仰旋转机构、消防炮管依次连通，所述电动球阀通过法兰连接底座固定在消防车顶出水口，所述水平旋转机构可以驱动炮体水平旋转，并连接所述消防炮体上，所述俯仰旋转机构可以驱动消防炮管俯仰旋转，并连接在所述消防炮体上。

作为优选的方案，所述电动球阀在整体结构的最下端，电动球阀的下表面通过法兰盘与消防车顶连接，上表面与所述水平旋转机构相连接；所述水平旋转机构由直流电动机驱动蜗杆旋转，通过蜗轮蜗杆将运动和力传递给消防炮体；所述消防炮体的下表面与电动球阀的上表面相连接，所述消防炮体和所述消防炮管通过所述俯仰旋转机构相连接；所述消防炮体上部两端出水口设有法兰连接，所述消防炮管的一端通过法兰与消防炮体上部一端出水口相连并且锁紧密封，所述消防炮管的另一端装有俯仰旋转机构，所述俯仰旋转机构与消防炮体上部另一端出水口相连并且锁紧密封；所述俯仰旋转机构既驱动消防炮管俯仰运动又对消防炮管起支撑作用，所述俯仰旋转机构由直流电机驱动蜗杆旋转，通过蜗轮蜗杆将运动和力传递给所述消防炮管；所述消防炮管前安装有各种功能消防炮头和压力表。

作为优选的方案，所述自动消防炮的锁紧装置采用蜗轮蜗杆的自锁特性，当直流电动机驱动其旋转到指定角度时，电动机停止转动，但是由于蜗轮蜗杆的自锁特性，与蜗轮连接的所述消防炮体和所述消防炮管不会因为水的反作用力而发生转动。

作为优选的方案，所述自动消防炮的转动连接处均采用O型圈密封方式，在所述消防炮管与所述俯仰旋转机构和连接法兰等重要部位采用两次O型圈密封的方式，以提高其密封性能。

作为优选的方案，所述自动消防炮的固定连接处均采用螺栓螺母连接或螺钉连接，在所述水平旋转机构和所述俯仰旋转机构的外壳连接处以及电机的固定均采用螺钉连接，法兰连接处均采用螺栓螺母连接。

本发明的工作原理是：

当电动球阀遥控器发来旋转球阀开关的信号时，电动球阀内置电动机开始旋转，并通过减速器之后带动电动球阀转动，从而打开或关闭电动球阀开关。当电动球阀处于打开状态时，消防泵的水流可以流入到此自动消防炮中。电动球阀机构作为一个工作单元，与其他各工作单元相互独立。水平旋转机构与电动球阀固定连接，相对于消防车是静止的。水平旋转机构作为一个单独的工作单元，由直流电动机经过减速器驱动蜗杆转动，进而驱动蜗轮旋转，蜗轮与消防炮体固定连接，从而将蜗轮的旋转运动传递给消防炮体的水平旋转运动。水平旋转机构与电动球阀和消防炮体使用法兰盘连接，三者工作互不影响。消防炮体既是水流通过的部件，又作为消防炮管和俯仰旋转机构的支撑件。俯仰旋转机构相对于消防炮体静止，通过螺栓螺母与消防炮体的一侧固定连接。俯仰旋转机构与消防炮体仅有此一处连接，从而消防炮体和俯仰旋转机构之间工作互不影响。消防炮管有两个进水口，一侧与俯仰旋转机构连接，另一侧通过法兰盘与消防炮体相连接，从而使消防炮体的水流入到消防炮管中。此自动消防炮共由上述五个模块组成，相互独立工作，每两个模块之间的连接采用简单的螺栓螺母和法兰盘，因此，在此自动消防水炮出现故障时，只会对其中一个模块产生影响，在维修时，只需拆卸其中一个模块下来或只需更换其中一个模块。

本发明的有益效果是：

1、本发明的结构具有高度模块化的特点，从而提高了各部件的可维修性，缩短了紧急状态下故障的排除时间，避免了待用状态下各零部件安装、拆卸、保养、检查的繁琐过程。

2、本发明模块化的结构，使得各零部件及子装配体具有高度的可替换性，可以针对不同需求、不同使用工况下的消防场景选取不同参数的零部件进行替换，以最小的系统代价和最高的可靠性达到消防指标要求。

3、本发明的模块化结构，可以重复利用性能好寿命长的零部件，只需替换寿命短、已损坏的零部件或子系统，节省了整个使用寿命周期内的费用，最大化利用了零部件资源。

4、本发明采用了自动化模块的消防炮，转动快速、灵活平稳，且水平旋转角度不受限制，俯仰旋转角度范围大，能够在远距离遥控其快速准确的瞄准消防目标点进行灭火，提高了灭火的速度和效果。

5、本发明的结构简单，使用方便，最下端的电动球阀可通过不同尺寸的法兰连接底座与各种消防车顶的出水口相连，从而提高了消防炮的通用性。

【附图说明】

图1本发明自动消防炮主要模块分解立体示意图

图2本发明中水平旋转机构模块立体示意图

图3本发明中俯仰旋转机构模块立体示意图

图4本发明控制模块示意图

以上附图仅对本发明原理性的技术描述，附图中显示了本发明基本原理的各个特征，附图各结构件并不是完全按比例绘制。

【具体实施方式】

下面结合附图来进一步说明本发明。需要说明的是，本说明书中并非将本发明限制在附图中的示例性实施里，而是覆盖了在由所附权利要求书所述的本发明的范围之内的各种替换、修改、等效形式。只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的改进或未经改进直接用于其它场合，均在本发明保护的范围之内。

图1中所示的是本发明主要组件分解立体示意图，其包括法兰连接底座1、电动球阀2、连接法兰3、水平旋转机构4、水平旋转驱动电机5、消防炮体6、俯仰旋转机构7、消防炮管8、俯仰旋转驱动电机9以及消防炮体连接法兰10。

电动球阀2与连接法兰3通过螺纹相连，并通过生料带密封，连接法兰3与水平旋转机构4通过法兰相连，并通过法兰垫片密封，水平旋转机构4与消防炮体6通过法兰相连，并通过法兰垫片密封，消防炮体6与俯仰旋转机构7通过法兰相连，并通过O型圈密封，消防炮管8的一侧水管伸入俯仰旋转机构7的内孔中，并通过O型圈密封，消防炮管8的另一侧水管伸入消防炮体6的一侧连接法兰的内孔中，并通过O型圈密封。电动球阀2通过法兰连接底座1固定在消防车顶，消防炮管8的出水口设有螺纹，连接消防炮头，水平旋转机构4可实现360度水平旋转地连接在消防炮体6上，俯仰旋转机构7可实现-70°到90°俯仰旋转地连接在消防炮管8上。水平旋转驱动电机5和俯仰旋转驱动电机9，通过导线和无线遥控装置相连，并通过此无线遥控装置控制电机正反转。本发明转动快速、灵活平稳，且转动角度不受限，能快速准确喷射到消防目标点，提高了灭火的速度和效果；其结构简单，使用方便，最下端的电动球阀可通过不同尺寸的法兰连接底座与各种消防车顶的出水口相连，从而提高了消防炮的适用性。其结构具有模块化的特点，从而提高了各部件的可替换性和可维修性。

图2中所示的是水平旋转机构(不包括外壳)立体示意图。水平旋转机构由第一万向接头连接法兰41、万向接头42、第一蜗杆43、轴承44、端盖45、第一蜗轮46、第二万向接头连接法兰47、水平旋转驱动电机5组成。万向接头42既具有密封性能又具有沿轴向的旋转功能(此外，万向接头42与第一蜗轮46之间也可通过轴承连接，从而使得第一蜗轮46可以转动)，万向接头42上下连接有法兰41和47，万向接头的第一万向接头连接法兰41与水平旋转机构的外壳底面通过螺栓连接，万向接头的第二万向接头连接法兰47与蜗轮46通过螺栓连接。蜗轮46中心有通水孔，并与蜗杆43相啮合，蜗轮上端面与消防炮体的下端面法兰盘通过螺栓连接。蜗杆43靠近电动机一侧与水平旋转驱动电机5的转动轴通过键连接，另外一侧通过第一轴承44和第一端盖45被水平旋转机构的侧面外壳支撑。

图3中所示的是俯仰旋转机构(不包括外壳)立体示意图。俯仰旋转机构由俯仰旋转机构驱动电机9、第二蜗杆72、第二蜗轮73、第二轴承74、第二端盖75组成。消防炮体6上部为U形。俯仰旋转机构的外壳侧面与消防炮体6的上端一侧法兰通过O型圈密封并通过螺栓进行连接，消防炮管8的一侧与俯仰旋转机构的外壳侧面的通水孔通过O型圈密封连接。消防炮管8上开有键槽，第二蜗轮73成形有与键槽配合的键块；消防炮管8与第二蜗轮73进行周向固定，第二蜗轮73两端通过弹性挡圈对第二蜗轮进行轴向固定。第二蜗杆72靠近俯仰旋转机构驱动电机9一侧与俯仰旋转机构驱动电机9的转动轴通过键连接，另外一侧通过第二轴承74和第二端盖75被俯仰旋转机构的外壳支撑。消防炮管8通过轴承与消防炮体6旋转连接，第二蜗轮73也通过轴承实现与俯仰旋转机构的外壳的旋转连接。

实施例2

在实施例1的基础上，此外，也可消防炮管8上部两端均与消防炮体6连通，并通过轴承实现旋转连接；消防炮体6下部设置环形的啮合齿，与第二蜗杆72直接啮合。也可过第二蜗轮73，与消防炮体6径向啮合，通过第二蜗轮73实现变速调节，从而能够更精确的调节消防炮管8的角度。

图4所示的是控制电路模块示意图。控制电路模块由电源、水平控制电路、俯仰控制电路、遥控器、水平旋转电机和俯仰旋转电机组成。电源为控制电路供电，并通过控制电路间接地为旋转电机供电。控制电路与旋转电机通过导线连接，通过选择输入的电源来控制旋转电机的启停和正反转。遥控器与控制电路之间通过无线连接，遥控器可向控制电路发出启停和正反转信号，控制电路接收到遥控器的信号后可控制旋转电机的启停和正反转。

上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种模块化的自动消防炮，包括消防炮体(6)，消防炮体(6)通过俯仰旋转机构(7)连接消防炮管(8)，其特征在于，消防炮体(6)通过水平旋转机构(4)连通有电动球阀(2)、所述电动球阀(2)、水平旋转机构(4)、消防炮体(6)和消防炮管(8)依次连通，所述电动球阀(2)通过的转换接头固定连接在消防车顶上并且水源从所述电动球阀下的转换接头流入；所述消防炮管(8)通过水平旋转机构(4)进行水平旋转调节，通过俯仰旋转机构(7)进行上下旋转调节。

2.如权利要求1所述的模块化的自动消防炮，其特征在于，所述转换接头为法兰连接底座(3)。

3.如权利要求1所述的模块化的自动消防炮，其特征在于，所述水平旋转机构(4)包括与电动球阀(2)连通的第一万向接头连接法兰(41)，第一万向接头连接法兰(41)连接万向接头(42)，万向接头(42)通过第二万向接头连接法兰(47)连接第一蜗轮(46)；第一蜗轮(46)连接消防炮体(6)；所述第一蜗轮(46)啮合有第一蜗杆(43)，实现360°旋转；第一蜗杆(43)一端连接有水平旋转驱动电机(5)，另一端通过轴承(44)连接有端盖(45)，端盖(45)与水平旋转机构(4)的外壳固定。

4.如权利要求1所述的模块化的自动消防炮，其特征在于，所述俯仰旋转机构(7)包括第二蜗轮(73)，第二蜗轮(73)啮合有第二蜗杆(72)，第二蜗杆(72)一端连接俯仰旋转机构驱动电机(71)，另一端通过第二轴承(74)连接第二端盖(75)，第二端盖(75)与俯仰旋转机构(7)的外壳固定。

5.如权利要求4所述的模块化的自动消防炮，其特征在于，所述消防炮体(6)上部为U形；消防炮体(6)的上部的一侧与俯仰旋转机构(7)的外壳固定连接；另一侧与消防炮管(8)连通且旋转连接；消防炮管(8)与第二蜗轮(73)周向固定连接。

6.如权利要求4所述的模块化的自动消防炮，其特征在于，所述消防炮体(6)与俯仰旋转机构(7)的外壳固定连接处连通设置；消防炮体(6)与俯仰旋转机构(7)的外壳通过法兰固定连接并且通过O型圈密封并通过螺栓进行固定，消防炮管(8)的一侧与俯仰旋转机构的外壳侧面的通水孔通过O型圈密封连接。

7.如权利要求1所述的模块化的自动消防炮，其特征在于，所述消防炮管(8)的出水口设置有用于连接各种功能的消防炮头的螺纹。

8.如权利要求1所述的模块化的自动消防炮，其特征在于，所述消防炮管(8)上安装有压力表。

9.如权利要求1所述的模块化的自动消防炮，其特征在于，所述水平旋转机构(4)包括水平旋转驱动电机(4)，水平旋转驱动电机(4)有线或无线连接有遥控装置。

10.如权利要求1所述的模块化的自动消防炮，其特征在于，所述俯仰旋转机构(7)包括俯仰旋转驱动电机(9)，俯仰旋转驱动电机(9)有线或无线连接有遥控装置。