CN108201670A - 一种可实现定点灭火的自动式消防车 - Google Patents

Abstract

一种可实现定点灭火的自动式消防车，包括外设的控制机构、车体、以及设置在车体上的通信适配装置、灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手，通信适配装置与灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手电连接，外设的控制机构通过通信适配装置调控灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手完成灭火剂的制备、输送和定位喷射。本发明通过升降旋转机械手的设置，实现了精准的定点式灭火；通过内外组合式喷头的设置，显著提高了灭火效率；通过外部遥控机构远程控制，提高了精准度，避免了人员的伤亡。消防车整体自动化程度高，精准度好，资源消耗少，灭火效果突出。

Description

一种可实现定点灭火的自动式消防车

技术领域

本发明涉及消防器材领域中的灭火装置，具体的说是一种可实现定点灭火的自动式消防车。

背景技术

现有技术中的消防车是灭大型火灾的主要设备，由于大型火灾发生后，容易围绕着火点发生煤气爆炸、房屋坍塌等后续连锁灾害。火灾的救援工作不仅费时费力，而且危险性较高，常常会造成救火人员的伤亡。还有一些消防车在灭火时，需要人工辅助进行喷枪与着火点之间的对准等操作。由于火灾现场烟雾较大，温度较高，人工操作不仅危险性较高，而且精准度较差，有时甚至看不清具体着火点，造成人工救活工作动作困难、能力有限、施救范围小等问题，火灾救援灭火效率较低，工作进展困难。

同时，现有的消防车在种类上分为泡沫消防车、干粉消防车、二氧化碳消防车等。消防车越来越专业化的区分使不同种类的消防车只有在其对用的火灾现场才能得到使用。因此，由于消防车专业性较强，且不同种类的消防车对应使用于不同状态的火灾救援，大分部的消防车在常规备用状况下处于闲置状态。

而消防车上配备的消防器材一般都有有效期和失效期，到了失效期消防设施就不能再使用，导致浪费。即使不到失效期，其内部压力也会随着时间的流失而降低，等压力较低时，罐体内的消防药品就只能使用一小部分，而大部分的药品由于没有压力配合压出，导致不能使用。当灭火面积较大时，长期闲置导致药品失效或板结、内部压强变小的消防车灭火剂罐就不能实现灭火，造成极大的资源浪费。

因此，设计一种无需人员过多参与，可远程遥控、且灭火精准度高、灵活性好、灭火效果突出，资源利用率高的自动灭火消防车设备实为重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可实现定点灭火的自动式消防车，其通过升降旋转机械手的设置，实现了精准的定点式灭火；通过内外组合式喷头的设置，显著提高了灭火效率；通过外部遥控机构远程控制，提高了精准度，避免了人员的伤亡。消防车整体自动化程度高，精准度好，资源消耗少，灭火效果突出，适合推广使用。

本发明为解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种可实现定点灭火的自动式消防车，包括外设的控制机构、车体、以及设置在车体上的通信适配装置、灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手，所述的通信适配装置与灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手电连接，外设的控制机构通过通信适配装置调控灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手完成灭火剂的制备、输送和定位喷射；

所述的输料装置包括输送管道和压缩气体贮存罐，该输送管道由嵌套式设置的内管和外管组成，其中，内管与灭火剂制备系统连接，用于对制成的灭火剂进行输送，外管与压缩气体贮存罐连接，用于对压缩气体贮存罐内存储的压缩惰性气体进行输送；

所述的喷枪包括喷头和开关控制器，喷头由嵌套式设置的内喷头和外喷头组成，且内喷头和外喷头均呈锥台形结构，所述锥台形结构内喷头和外喷头的大直径端分别与输送管道内管和外管的末端配合对接，在内喷头和外喷头的小直径端之间设置有封堵板，内喷头的小直径端为开口结构，外喷头在其靠近小直径端的侧表面上开设有环形的喷气口；

所述的升降旋转机械手包括液压升降平台、设置在液压升降平台顶部的竖直转轴、套设固定在竖直转轴上的机械手臂以及能够驱动竖直转轴转动的转动电机，所述的机械手臂包括两个一端固定设置在竖直转轴上的水平固定板、驱动电机、丝杠、丝杠支架、安装在丝杠上的丝杠螺母、伸缩板以及用于固定喷枪的卡爪，两个水平固定板的末端之间连接有一块限位挡板，所述的丝杠支架设置在两个水平固定板之间，丝杠支架的一侧设置有丝杠，另一侧安装有用于驱动丝杠转动的驱动电机，所述伸缩板的一端固定连接在丝杠螺母上，另一端穿过限位挡板与卡爪固定连接，所述水平固定板的内侧还设置有供伸缩板在其长度方向上来回运动的轨道，所述的丝杠螺母能够在驱动电机驱动丝杠转动的条件下，带动伸缩板和卡爪沿水平固定板上的轨道做伸缩滑动。

所述的灭火剂制备系统包括原料储存罐、螺旋加料器和加压罐，其中，螺旋加料器上设有进料斗和出料口，所述的原料储存罐中设置有将其内部原料输送至进料斗内的输料泵，且输料泵的末端与进料斗密封对接，进料斗处还设置有与外部溶剂罐连接的进液管，用于对输料泵和进液管输送来的物料进行均匀混合的螺旋加料器的出料口与加压罐配合连接，所述的加压罐上还设置有充气式加压装置。

所述的原料储存罐上设置用于对其内部的原料进行搅拌分散的电动式搅拌装置。

所述内喷头和外喷头小直径端的直径为大直径端直径的0.6-0.9倍。

所述的车体上还设置有摄像头和传感器。

本发明的有益效果：

1、本发明通过在消防车上设置通信适配装置，实现了消防车上各个功能组件的远程遥控，消防人员无需亲自操作，即可通过远程控制的方式调控各个功能组件有条不紊的完成灭火剂的配置、输送和升降选装调节定点喷射灭火等操作。避免了较大火灾现场人工救援伤亡现象的发生，提高了设备整体的安全性、可操作性和资源利用率，自动化程度高，精准度好，灭火效果突出，适合推广使用。

2、本发明通过能够带动喷枪左右、上下来回运动的升降旋转机械手，以及车体上相应摄像头和传感器的设置，可实现在外设控制机构的控制下，着火点的定点式精准喷射灭火。液压升降平台和可旋转机械手臂的设置，大大增强了喷枪喷射的可调灵活性，显著提高了灭火效率。

3、本发明的遥控式自动灭火消防车，将灭火喷头设置成了分别与内管和外管对接的嵌套式双层结构。内管在加压状况下经由内喷头喷射出高压灭火剂，外管经由外喷头喷射出压缩惰性气体。内、外喷头的锥台形结构使其内部流过的灭火剂和压缩气体实现了管径变化增压，从而进一步提高了灭火剂和压缩气体的射流效率，增强了灭火效果。同时，喷头结构中，在外喷头的前端设置封堵板并在其侧壁上开设环形喷气口，将压缩惰性气体呈圆环状射流喷向着火点，能够使以中心着火点为圆心的圆圈内形成惰性气体阻隔带，避免外部空气的进入，从而减少内部可消耗氧气量，起到灭火的效果。相应的，惰性气体阻隔带的中心处还通过内喷头出口直流喷射出大量的灭火剂，直抵着火点实现灭火。即双层嵌套喷头实现的内部直流喷射灭火剂与外部高压惰性气体阻隔带相配合，相辅相成，在减少灭火剂使用量的前提下，进一步提高了灭火效率，实现了较好的灭火效果。

4、本发明的遥控式自动灭火消防车，将灭火剂原料和溶剂分别单独储存，在灭火操作前通过螺旋加料器来实现物料之间的均匀混合。螺旋加料器的设置实现了灭火剂的现配现用和连续式不间断生产，不仅不影响灭火效率，还最大限度的避免了常规成品灭火剂长时间存储后发生沉淀或失效现象的发生。从而大幅度提高了灭火药品的使用寿命，避免了资源浪费，也增大了单位消防车的可灭火面积，减少了消防车用量，提高了灭火的效果。另外，灭火剂原料与溶剂分开存放保证了存放质量，避免了存放设备的腐蚀损坏。延长了车辆及料罐体等设备的使用寿命。

5、本发明在原料储存罐中设置有电动式搅拌装置，有效避免了原料药品的板结、沉淀等，保证了药品的质量，避免了浪费和失效。动力机构为太阳能蓄电池或充电式电瓶，节能环保，且能够重复多次使用。带动喷枪灭火的升降旋转机械手的设置，提高了设备的灵活性和灭火效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中输料装置和喷枪的结构示意图；

图3为本发明中机械手臂的结构示意图；

附图标记：1、车体，2、通信适配装置，3、搅拌装置，4、原料储存罐，5、螺旋加料器，6、加压罐，7、输料泵，8、进液管，9、充气式加压装置，10、输送管道，101、内管，102、外管，11、压缩气体贮存罐，12、喷头，121、内喷头，122、外喷头，13、开关控制器，14、封堵板，15、喷气口，16、液压升降平台，17、竖直转轴，18、转动电机，19、水平固定板，20、驱动电机，21、丝杠，22、丝杠支架，23、丝杠螺母，24、伸缩板，25、卡爪，26、限位挡板，27、轨道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明：

一种可实现定点灭火的自动式消防车，包括外设的控制机构、车体1、以及设置在车体1上的通信适配装置2、灭火剂制备系统、输料装置、喷枪、升降旋转机械手、摄像头和传感器，所述的通信适配装置2与灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手电连接，外设的控制机构通过通信适配装置2调控灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手完成灭火剂的制备、输送和定位喷射；

所述的输料装置包括输送管道10和压缩气体贮存罐11，该输送管道10由嵌套式设置的内管101和外管102组成，其中，内管101与灭火剂制备系统连接，用于对制成的灭火剂进行输送，外管102与压缩气体贮存罐11连接，用于对压缩气体贮存罐11内存储的压缩惰性气体进行输送；

所述的喷枪包括喷头12和开关控制器13，喷头12由嵌套式设置的内喷头121和外喷头122组成，且内喷头121和外喷头122均呈锥台形结构，所述锥台形结构内喷头121和外喷头122的大直径端分别与输送管道10内管101和外管102的末端配合对接，内喷头121和外喷头122小直径端的直径为大直径端直径的0.6-0.9倍，在内喷头121和外喷头122的小直径端之间设置有封堵板14，内喷头121的小直径端为开口结构，外喷头122在其靠近小直径端的侧表面上开设有环形的喷气口15；

所述的升降旋转机械手包括液压升降平台16、设置在液压升降平台16顶部的竖直转轴17、套设固定在竖直转轴17上的机械手臂以及能够驱动竖直转轴17转动的转动电机18，所述的机械手臂包括两个一端固定设置在竖直转轴17上的水平固定板19、驱动电机20、丝杠21、丝杠支架22、安装在丝杠21上的丝杠螺母23、伸缩板24以及用于固定喷枪的卡爪25，两个水平固定板19的末端之间连接有一块限位挡板26，所述的丝杠支架22设置在两个水平固定板19之间，丝杠支架22的一侧设置有丝杠21，另一侧安装有用于驱动丝杠21转动的驱动电机20，所述伸缩板24的一端固定连接在丝杠螺母23上，另一端穿过限位挡板26与卡爪25固定连接，所述水平固定板19的内侧还设置有供伸缩板24在其长度方向上来回运动的轨道27，所述的丝杠螺母23能够在驱动电机20驱动丝杠21转动的条件下，带动伸缩板24和卡爪25沿水平固定板19上的轨道27做伸缩滑动。

所述的灭火剂制备系统包括原料储存罐4、螺旋加料器5和加压罐6，原料储存罐4上设置用于对其内部的原料进行搅拌分散的电动式搅拌装置3，螺旋加料器5上设有进料斗和出料口，所述的原料储存罐4中设置有将其内部原料输送至进料斗内的输料泵7，且输料泵7的末端与进料斗密封对接，进料斗处还设置有与外部溶剂罐连接的进液管8，用于对输料泵7和进液管8输送来的物料进行均匀混合的螺旋加料器5的出料口与加压罐6配合连接，所述的加压罐6上还设置有充气式加压装置9。

本发明的一种可实现定点灭火的自动式消防车，无需人工手持喷枪进行纯视觉判断灭火。通过外设的控制机构远程遥控，利用车体上设置的传感器和摄像头，通过温度和图像进行判断主要着火点；再利用车体上设置的升降旋转机械手定点确认具体着火位置进行喷射灭火。即

避免了常规的消防车需要携带大量的水等溶剂，资源利用率不高，灭火效果差等问题。车体上自带灭火剂原料，通过灭火粉剂（或试剂）和溶剂混合搅拌配制成成品灭火剂，然后将其喷向着火点，从而扑灭火灾。由于灭火剂原料单独储存，并没有与溶剂混合后储存，从而大幅度提高了灭火剂的有效使用年限。如水做溶剂，可适当减少溶剂贮存量，相应增加了液体灭火剂粉料的贮存量。现场接入外接水管加入溶剂后灭火剂的量增加一倍以上，远大于现有的消防车的灭火效果。

在消防车的车体规格上，也适用于各种不同使用环境，大小各异，灭火操作自动化程度高，无需专门人员过多参与。

在车体的类型选用上，可根据需要选用微型车、小型车、中型车、大型车、超大型车等。每一类型根据动力配备及车辆的规格大小。每一种可细分成多种车型。车辆存放灭火器液的量在20升以上或重量在20公斤以上，或者更多，同时可并根据车型大小配备适当盛灭火液体积或重量容器。

消防车在动力选择上，可以为电瓶车、油（汽、柴）动力车、电油（汽、柴）双混动力车，可用两轮车（如摩托车）、履带车、三轮车、四轮车等，可根据车型大小与使用情况配备合适动力或混合动力。车辆动力的电机（功率及电压）或发动机的规格型号可根据使用车辆的具体情况进行选择使用。

车辆的操作可以是人为直接操作或间接通过外设的控制机构遥控操作。

车体上的功能结构主要包括以下几部分：

一、通信适配装置

通过无线信号与外设的控制机构实现配合，实现消防车的遥控调节。

二、灭火剂制备系统

包括原料储存罐、螺旋加料器、加压罐和备用料罐。灭火剂原料在原料储存罐中经电动式搅拌装置搅拌后，通过输料泵输送至螺旋加料器上的进料斗内，进料斗处还设置有与外部溶剂罐连接的进液管，用于往进料斗内输送外部溶剂，外部溶剂和灭火剂原料在螺旋加料器中实现均匀混合和复配，并在搅拌混合的同时将成品灭火剂输送至加压罐内，实现加压存储。车体上还设置有用于贮存成品灭火液的备用料罐，在危机需要时使用。

本发明中的原料储存罐、螺旋加料器、加压罐和备用料罐形状多样，可根据具体情况设计为Ｕ形、倒Ｕ形、柱形（可横放可竖放）、锥形、椭圆形、圆柱形、长方体等。其中作为原料贮存或成品灭火剂存放的料罐上均安装有气压表及排气阀等附属设施。

原料储存罐中的电动式搅拌装置可固定在罐体上，也可以安装在液压缸或其它升降机构上与罐体分开。内置的搅拌轴与搅拌分散片、叶、盘、轮的形状与数量根据情况需而定可设一个、二个或多个形状根据需要任意，在灭火剂原料（粉料与溶剂）在罐内装的搅拌分散轮或片作用下将原料进行快速充分的搅拌混合成均质的灭火剂原料。搅拌分散装置可根据罐体形状可横放可竖放可倾斜放置。

灭火剂制备系统中，可调速的螺旋加料器的设置，实现了原料输送同时的搅拌混合，优点是能连续制作成品灭火剂，供大型火灾使用。

三、输料装置

输料装置包括输送管道和压缩气体贮存罐，压缩气体贮存罐用于存储的高压惰性气体。输送管道分为两根嵌套式管道输送，在气源气压充足时，内管输送灭火剂，外管输送压缩惰性气体，两根管道套在一起，实现内部直流喷射灭火剂与外部高压惰性气体阻隔带相配合的灭火方式，最大限度的减少灭火剂使用量，提高了灭火效率。

输送管道的材质可采用不便折弯的硬管即：钢管、不锈钢管、合金钢管、铝及铝合金管、铜及铜合金管、铝合金复合材料管、塑料管等。管道的直径在5--10mm之间。也可以是软管即橡胶管及其复合（钢丝、化工纤维等材质）管等。

输送管道的连接方式为硬管与软管交替使用。其中，软管耐受一定温度和压力。连接口采用快速接口，连接长可达到3----500米。

四、喷枪：

连接设置在输送管道的未端。

1、喷头：喷头为内外嵌套式，配合内外管设置，内外喷头均呈锥台形，喷头前端的管径为大直径端的0.6-0.9倍，形成射流增压结构。

2、喷枪使用方式有三种。

Ａ、用人工用手操作喷枪，进行灭火。

Ｂ、在车体上安装由升降支臂和伸缩支臂构成的升降旋转机械手，带动喷枪前后左右、上下移动和伸缩，通过控制升降旋转机械手实现喷枪的前后左右移动，来控制喷枪定点进行喷射灭火。

２、喷枪长度：长度在0.5----6米或更长，可随时快速便捷减短或增长，材质可用钢管、不锈钢、合金钢、铝及铝合金、铝合金复合材料、铜及铜合金、塑料等耐高温材料管件。

五、升降旋转机械手

大型的消防车带有机械升降和伸缩支臂（高度与长度根据实际需要，可在2---200米范围内，升降和伸缩支臂上带有输送灭火液和气体的管道。支臂基座可进行自由旋转或固定不动。带动喷枪进行高度和左右角度调节。

六、车辆配备有附属设施：

1、使用压缩气体用气压表与液体泵用液体压力表。

2、如有充电电瓶，需带有充电器与充电线路与相应设施。

3、如接二相、三相电源需有50米以上的用电电缆及相应设施。

４、消防车灭火装置中的动力机构

A、车辆配备动力主要用于自身行走、灭火剂原料搅拌研磨（成品液不用）和灭火液加压喷射（对灭火液产生气压、液压）。

B、灭火系统动力用柴油、汽油发电机、充电电瓶、外接电源（用电缆线外接二相、三相交流电）等电源形式提供电力，电压在3.6--380Ｖ之间。

C、灭火系统的动力除电源外还可以用柴油或汽油发动机提供机械动力或太阳能。

本发明的遥控式自动灭火消防车根据灭火现场具体情况：

Ａ、人直接控制喷射装置灭火。

Ｂ、通过自动控制智能系统远程控制车辆喷射装置灭火。

本发明通过将直接用粉剂与溶剂通过用车辆上所带动力搅拌（或研磨）使罐内涂料均匀混合，可用一台消防车进行连续加料制备灭火剂连续制作增加了灭火剂的使用量，增加了灭火剂灭火面积，减少了消防车用量，进提高了灭火效果。另外。粉剂与溶剂分开存放保证存放质量，避免设备的腐蚀损坏。延长了车辆及料罐体等设备的使用寿命。特别适合在一些危险性较大的火灾中，用于提高救援的效率和减少施救人员的伤亡。

Claims (5)

1.一种可实现定点灭火的自动式消防车，其特征在于：包括外设的控制机构、车体（1）、以及设置在车体（1）上的通信适配装置（2）、灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手，所述的通信适配装置（2）与灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手电连接，外设的控制机构通过通信适配装置（2）调控灭火剂制备系统、输料装置、喷枪和升降旋转机械手完成灭火剂的制备、输送和定位喷射；

所述的输料装置包括输送管道（10）和压缩气体贮存罐（11），该输送管道（10）由嵌套式设置的内管（101）和外管（102）组成，其中，内管（101）与灭火剂制备系统连接，用于对制成的灭火剂进行输送，外管（102）与压缩气体贮存罐（11）连接，用于对压缩气体贮存罐（11）内存储的压缩惰性气体进行输送；

所述的喷枪包括喷头（12）和开关控制器（13），喷头（12）由嵌套式设置的内喷头（121）和外喷头（122）组成，且内喷头（121）和外喷头（122）均呈锥台形结构，所述锥台形结构内喷头（121）和外喷头（122）的大直径端分别与输送管道（10）内管（101）和外管（102）的末端配合对接，在内喷头（121）和外喷头（122）的小直径端之间设置有封堵板（14），内喷头（121）的小直径端为开口结构，外喷头（122）在其靠近小直径端的侧表面上开设有环形的喷气口（15）；

所述的升降旋转机械手包括液压升降平台（16）、设置在液压升降平台（16）顶部的竖直转轴（17）、套设固定在竖直转轴（17）上的机械手臂以及能够驱动竖直转轴（17）转动的转动电机（18），所述的机械手臂包括两个一端固定设置在竖直转轴（17）上的水平固定板（19）、驱动电机（20）、丝杠（21）、丝杠支架（22）、安装在丝杠（21）上的丝杠螺母（23）、伸缩板（24）以及用于固定喷枪的卡爪（25），两个水平固定板（19）的末端之间连接有一块限位挡板（26），所述的丝杠支架（22）设置在两个水平固定板（19）之间，丝杠支架（22）的一侧设置有丝杠（21），另一侧安装有用于驱动丝杠（21）转动的驱动电机（20），所述伸缩板（24）的一端固定连接在丝杠螺母（23）上，另一端穿过限位挡板（26）与卡爪（25）固定连接，所述水平固定板（19）的内侧还设置有供伸缩板（24）在其长度方向上来回运动的轨道（27），所述的丝杠螺母（23）能够在驱动电机（20）驱动丝杠（21）转动的条件下，带动伸缩板（24）和卡爪（25）沿水平固定板（19）上的轨道（27）做伸缩滑动。

2.根据权利要求书1所述的一种可实现定点灭火的自动式消防车，其特征是：所述的灭火剂制备系统包括原料储存罐（4）、螺旋加料器（5）和加压罐（6），其中，螺旋加料器（5）上设有进料斗和出料口，所述的原料储存罐（4）中设置有将其内部原料输送至进料斗内的输料泵（7），且输料泵（7）的末端与进料斗密封对接，进料斗处还设置有与外部溶剂罐连接的进液管（8），用于对输料泵（7）和进液管（8）输送来的物料进行均匀混合的螺旋加料器（5）的出料口与加压罐（6）配合连接，所述的加压罐（6）上还设置有充气式加压装置（9）。

3.根据权利要求书2所述的一种可实现定点灭火的自动式消防车，其特征是：所述的原料储存罐（4）上设置用于对其内部的原料进行搅拌分散的电动式搅拌装置（3）。

4.根据权利要求书1所述的一种可实现定点灭火的自动式消防车，其特征是：所述内喷头（121）和外喷头（122）小直径端的直径为大直径端直径的0.6-0.9倍。

5.根据权利要求书1所述的一种可实现定点灭火的自动式消防车，其特征是：所述的车体（1）上还设置有摄像头和传感器。