CN111632319B - 一种高层消防车用灭火辅助机构、机械臂及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高层消防车用灭火辅助机构、机械臂及方法，解决了现有技术中灭火机械臂高度受限，不能实现定点灭火的问题，具有灵活度高，可实现定点灭火的有益效果，具体方案如下：一种高层消防车用灭火辅助机构，该辅助机构安装于消防车主臂架机构的顶端以延长消防车主臂架的长度，辅助机构包括至少两节辅助臂架，其中第一辅助臂架与主臂架通过第一长轴连接，且第一辅助臂架位于主臂架机构端部，第一辅助臂架和第二辅助臂架通过十字轴连接。

Description

一种高层消防车用灭火辅助机构、机械臂及方法

技术领域

本发明涉及消防领域，尤其是一种高层消防车用灭火辅助机构、机械臂及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着经济建设的快速发展，城市化进程的不断推进，高层建筑物逐渐成为现代化进程的重要标志之一。高层建筑体量庞大且复杂，同时人员相对比较密集，一旦发生火灾，其危险源多、火灾荷载大，人员疏散困难，给救援带来严峻挑战。高层建筑火灾发生时，如何快速高效地利用机械臂臂架进行定点位置的救援，确保财产损失、人员伤亡等降到最低已成为高层消防车机械臂的主要研究方向。

发明人发现，目前的高层消防车机械臂设计，包括以下几种：

大跨度举高喷射消防车：臂架姿态可任意调整，动作灵活，跨越各种障碍物，可调整臂架末端及水炮处于所需角度与位置，但在高层建筑结构复杂时，存在两个问题，一是对于指定位置火灾的扑灭相对比较困难，二是存在主臂架高度有时受到限制的问题，即距离着火点有一定的距离，不能较好的进行灭火。

强力破拆举高喷射消防车：随车搭载铲斗、液压锤、液压剪等工具，该种消防车具备大跨度举高喷射消防车的优势，但在工具切换上不如一体式消防车使用方便，工作过程比较繁琐。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种高层消防车用灭火辅助机构，可以延长现有消防主臂架机构的长度或高度，而且装置设置较为灵活，可用于高层室内定点灭火。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种高层消防车用灭火辅助机构，该辅助机构安装于消防车主臂架机构的顶端以延长消防车主臂架的长度，辅助机构包括至少两节辅助臂架，其中第一辅助臂架与主臂架通过第一长轴连接，且第一辅助臂架位于主臂架机构端部，第一辅助臂架和第二辅助臂架通过十字轴连接。

上述的辅助机构，可安装于主臂架机构的顶端，常态下不工作，因辅助机构可设置于主臂架机构的端部，相当于可延长主臂架机构的长度和高度，而且第一辅助臂架和第二辅助臂架通过十字轴连接，第二辅助臂架具有较高的灵活性，可以实现高层室内的定点灭火。

如上的一种高层消防车用灭火辅助机构，为了进一步延长辅助机构的长度，还包括第三辅助臂架和第四辅助臂架，第三辅助臂架与第二辅助臂架通过第二长轴连接，第三辅助臂架与第四辅助臂架同样通过十字轴连接。

如上的一种高层消防车用灭火辅助机构，所述第一辅助臂架和第四辅助臂架均为U型，且二者的结构相同，这样可以方便第一辅助臂架和第二辅助臂架的连接，第三辅助臂架与第四辅助臂架的连接，且可便于提高辅助机构的灵活性。

第一辅助臂架的一端位于所述主臂架机构端部的槽内，所述第一长轴穿过第一辅助臂架和主臂架机构端部设置。

如上的一种高层消防车用灭火辅助机构，所述第二辅助臂架和第三辅助臂架均包括两侧板，两侧板的设置，便于第二辅助臂架通过十字轴与第一辅助臂架连接，第三辅助臂架通过十字轴与第四辅助臂架的连接。

如上的一种高层消防车用灭火辅助机构，所述第一长轴和第二长轴均通过电机进行驱动。

如上的一种高层消防车用灭火辅助机构，所述每个十字轴均通过两个电机分别驱动所连接的两个辅助臂架，即第一十字轴的两个电机，分别控制第一辅助臂架相对第一十字轴的转动，第二辅助臂架相对第一十字轴的转动；第二十字轴的两个电机，分别控制第三辅助臂架相对第二十字轴的转动，第四辅助臂架相对第二十字轴的转动。

如上的一种高层消防车用灭火辅助机构，所述第四辅助臂架的端部固定有消防炮，且常态下，第一辅助臂架、第二辅助臂架可在同一条直线，第三辅助臂架和第四辅助臂架可在同一条直线设置。

如上的一种高层消防车用灭火辅助机构，所述第一长轴的驱动件与所述消防炮均与控制器连接。

本发明的第二目的是提供一种高层消防车用灭火机械臂，包括所述的一种高层消防车用灭火辅助机构。

如上所述的一种高层消防车用灭火机械臂，所述主臂架机构通过转台进行支撑，主臂架机构与转台之间设置第一动力源，主臂架机构包括多节主臂架，相邻的主臂架通过轴进行连接，且相邻的主臂架之间具有各自的动力源。

本发明的第三目的是提供一种高层消防车用灭火机械臂的使用方法，包括如下内容：

当消防员抵达高层建筑火灾附近时，消防员控制主臂架逐步展开，并由消防炮进行灭火；

当高层建筑火灾发生局部着火或者主臂架机构工作范围无法喷射到着火点位置时，控制第一长轴的驱动件动作，第一辅助臂架带动第二辅助臂架相对于主臂架机构展开，实现对主臂架机构高度或长度的延长。

上述本发明的有益效果如下：

1)本发明通过辅助机构的设置，可安装于主臂架机构的顶端，常态下不工作，因辅助机构可设置于主臂架机构的端部，相当于可延长主臂架机构的长度和高度，而且第一辅助臂架和第二辅助臂架通过十字轴连接，使第二辅助臂架、第四辅助臂架具有较高的灵活性，可以实现高层室内的定点灭火。

2)本发明通过将第一辅助臂架和第四辅助臂架均为U型，第二辅助臂架和第三辅助臂架均包括两侧板，便于第二辅助臂架通过十字轴与第一辅助臂架连接，第三辅助臂架通过十字轴与第四辅助臂架的连接。

3)本发明通过将辅助机构安装于主臂架机构的端部的槽内，常态下不会影响到主臂架机构的动作，而当主臂架机构末端与着火点的距离到达设定范围时，可打开辅助机构，延长机械臂的长度和高度，从而进行着火点的灭火工作进行。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种高层消防车用灭火机械臂的主视图。

图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种高层消防车用灭火机械臂辅助机构缩回及部分放大示意图。

图3是本发明根据一个或多个实施方式的一种高层消防车用灭火机械臂辅助机构展开及部分放大示意图。

图4是本发明根据一个或多个实施方式的辅助机构展开的示意图一。

图5是本发明根据一个或多个实施方式的辅助机构展开的示意图二。

图6是本发明根据一个或多个实施方式的辅助机构展开的示意图三。

图7是本发明根据一个或多个实施方式的辅助机构常态下示意图。

图8是十字轴连接结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。

其中：Ⅰ、转台；Ⅱ、主臂架机构；Ⅲ、辅助机构；Ⅳ、消防炮；Ⅱ-01、第一液压缸；Ⅱ-02、第一节主臂架；Ⅱ-03、第二液压缸；Ⅱ-04、第二节主臂架；Ⅱ-05、第三液压缸；Ⅱ-06、第三节主臂架；Ⅱ-07、第四液压缸；Ⅱ-08、第四节主臂架；Ⅱ-09、第五液压缸；Ⅱ-10、第五节主臂架；Ⅲ-01、第一辅助臂架；Ⅲ-02、第一十字轴；Ⅲ-03、第二辅助臂架；Ⅲ-04、第二长轴；Ⅲ-05、第三辅助臂架；Ⅲ-06、第二十字轴；Ⅲ-07、第四辅助臂架；Ⅲ-08、第一长轴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种高层消防车用灭火辅助机构、机械臂及方法。

实施例一

本发明的一种典型的实施方式中，参考图7所示，一种高层消防车用灭火辅助机构，辅助机构Ⅲ安装于消防车主臂架机构的顶端以延长消防车主臂架的长度，辅助机构Ⅲ包括至少两节辅助臂架，其中第一辅助臂架Ⅲ-01与主臂架机构通过第一长轴Ⅲ-08连接，第一长轴Ⅲ-08的长度等于主臂架机构末端宽度，这样第一辅助臂架位于主臂架机构末端的槽内，保证第一辅助臂架的活动范围，辅助机构不工作时，第一辅助臂架与主臂架机构的末端相互平行，第一辅助臂架Ⅲ-01和第二辅助臂架Ⅲ-03通过第一十字轴连接；还包括第三辅助臂架和第四辅助臂架，第三辅助臂架Ⅲ-05与第二辅助臂架Ⅲ-03通过第二长轴Ⅲ-04连接，第三辅助臂架Ⅲ-05与第四辅助臂架Ⅲ-07同样通过第二十字轴连接。

而且，第二长轴Ⅲ-04的长度大于第一长轴Ⅲ-08的长度，第二辅助臂架和第三辅助臂架分别位于第二长轴的两侧，常态下，第三辅助臂架和第四辅助臂架位于第一辅助臂架和第二辅助臂架的侧部。

第一辅助臂架Ⅲ-01、第二辅助臂架Ⅲ-03、第三辅助臂架Ⅲ-05与第四辅助臂架Ⅲ-07均为中空结构，第一辅助臂架和第四辅助臂架均为U型，二者的结构相同，第二辅助臂架和第三辅助臂架均包括两侧板，这样便于第二辅助臂架通过第一十字轴与第一辅助臂架连接，第三辅助臂架通过第二十字轴与第四辅助臂架的连接。

第五节主臂架Ⅱ-10与第一辅助臂架Ⅲ-01通过第一长轴Ⅲ-08连接；第一辅助臂架Ⅲ-01与第二辅助臂架Ⅲ-03及第三辅助臂架Ⅲ-05与第四辅助臂架Ⅲ-07之间均是通过十字轴连接，这样第二辅助臂架与第一辅助臂架垂直，第四辅助臂架与第三辅助臂架垂直，参考图7、图8所示，其中第一十字轴Ⅲ-02的一侧两端分别与第一辅助臂架连接，另一侧的两端分别与第二辅助臂架连接，第二十字轴Ⅲ-06的一侧两端分别与第三辅助臂架连接，另一侧的两端分别与第四辅助臂架连接。

每个十字轴均通过两个电机分别驱动所连接的两个辅助臂架，参考图8所示，以第二十字轴Ⅲ-06为例，第二十字轴Ⅲ-06的第一个电机底座固定在第四辅助臂架Ⅲ-07上，电机轴与第二十字轴Ⅲ-06的X轴向的轴共轴线，并通过联轴器连接在一起，当第一个电机旋转时，可以带动第二十字轴Ⅲ-06相对第四辅助臂架Ⅲ-07转动；同样道理，第二十字轴Ⅲ-06的第二个电机底座固定在第三辅助臂架Ⅲ-05上，电机轴与第二十字轴Ⅲ-06的Y轴向的轴共轴线，并通过联轴器连接在一起，当第二个电机旋转时，可以带动第二十字轴Ⅲ-06相对第三辅助臂架Ⅲ-05转动；对于第一十字轴Ⅲ-02，也是以类似的方式，分别通过两个电机，驱动第一辅助臂架Ⅲ-01和第二辅助臂架Ⅲ-03绕第一十字轴Ⅲ-02的转动；通过十字轴连接可以实现第二辅助臂架和第四辅助臂架的灵活转动，同时对辅助臂架在其它方位运动无任何干涉。

第二辅助臂架Ⅲ-03与第三辅助臂架Ⅲ-05通过第二长轴连接，第三辅助臂架设于第二辅助臂架的侧部，这样可实现第三辅助臂架的360°方位旋转，增加四节辅助臂架的工作范围。

进一步，第一长轴和第二长轴均与相应的电机连接，通过电机带动第一长轴和第二长轴的分别运动。

其中，第四辅助臂架Ⅲ-07相对于第三辅助臂架Ⅲ-05的另一端固定有消防炮，消防炮可为消防泡沫炮，且第四辅助臂架Ⅲ-07远离第三辅助臂架Ⅲ-03的端部设置U型卡板，U型卡板为不锈钢板，U型卡板与消防炮Ⅳ固定，且U型卡板的两侧分别通过螺栓固定于第四辅助臂架的两侧。

实施例二

一种高层消防车用灭火机械臂，参考图1-图3所示，包括主臂架机构Ⅱ，主臂架机构Ⅱ包括多节主臂架，多节主臂架可实现高度的伸长，主臂架机构中最后一节主臂架端部设置槽，通过槽安装辅助机构，具体最后一节主臂架末端设有槽以与辅助机构的第一辅助臂架连接，辅助机构中第四辅助臂架末端设置消防炮。

其中，主臂架机构通过转台Ⅰ进行支撑，转台Ⅰ通过旋转电机或旋转马达进行驱动，可旋转安装于消防车辆，转台Ⅰ通过支座与第一节主臂架Ⅱ-02连接，支座与第一节主臂架Ⅱ-02之间通过轴连接，第一液压缸Ⅱ-01的两端分别与第一节主臂架Ⅱ-02和转台连接，用以控制第一节主臂架Ⅱ-02的转动；第一节主臂架Ⅱ-02与第二节主臂架Ⅱ-04、第二节主臂架Ⅱ-04与第三节主臂架Ⅱ-06、第三节主臂架Ⅱ-06与第四节主臂架Ⅱ-08以及第四节主臂架Ⅱ-08与第五节主臂架Ⅱ-10之间的连接方式均一样，即相邻的主臂架之间通过轴进行连接，且相邻两主臂架之间设置液压缸，用于驱动主臂架的展开和升高。

消防炮的开关、控制第一长轴、第二长轴的电机均与控制器连接，控制器与主臂架的各个液压缸分别单独连接，控制器可为PLC控制器，将控制器安装于消防室内，控制器具有控制开关，通过在消防室内打开控制开关，实现主臂架、辅助臂架和消防炮的动作。

或者，在另一些示例中，控制器与遥控器无线连接，通过遥控器实现对电机、液压缸和消防炮的控制。

当消防员抵达高层建筑火灾附近时，消防员使用遥控器或者通过控制开关使第一液压缸Ⅱ-01中的活塞杆推动第一节主臂架Ⅱ-02开始旋转，当第一节主臂架Ⅱ-02已经旋转到设定角度时(第一节主臂架Ⅱ-02仍在旋转)，第二液压缸Ⅱ-03开始驱动，第二液压缸的活塞杆此时推动着第二节主臂架Ⅱ-04开始旋转，此时第二节主臂架Ⅱ-04与第一节主臂架Ⅱ-02同时旋转；当第一节主臂架Ⅱ-02旋转到最大角度90⁰时，第一液压缸Ⅱ-01中的活塞杆停止驱动；第三液压缸Ⅱ-05开始驱动，第三液压缸的活塞杆推动第三节主臂架Ⅱ-06开始旋转，此时第三节主臂架Ⅱ-06同第二节主臂架Ⅱ-04同时旋转，直到第二节主臂架Ⅱ-04、第三节主臂架Ⅱ-06到达指定高度。

第二节主臂架Ⅱ-04与第三节主臂架Ⅱ-06稳定后，第四节主臂架Ⅱ-08与第五节主臂架Ⅱ-10同时启动，在第四液压缸Ⅱ-07和第五液压缸Ⅱ-09的活塞杆的推动下进一步使消防炮能够达到着火点位置进行喷射，此前所有操作中辅助机构Ⅲ均在第五节主臂架Ⅱ-10末端位置，处于不工作状态。

实施例三

实施例二所述一种高层消防车用灭火机械臂的使用方法，包括如下内容：

当消防员抵达高层建筑火灾附近时，消防员控制主臂架逐步展开，并由消防炮进行灭火；

当高层建筑火灾发生局部着火或者主臂架机构工作范围无法喷射到着火点位置时，控制第一长轴的驱动件动作，第一辅助臂架带动第二辅助臂架相对于主臂架机构展开，实现对主臂架机构高度或长度的延长。

具体地，一旦高层建筑火灾发生局部着火或者主臂架机构工作范围无法喷射到着火点位置，此时启用辅助机构。因为辅助机构的工况比较多，本实施例分别以高层建筑内部着火源位于水平方位和垂直方位进行辅助机构动作过程的介绍。

着火源位于水平方位是指五节主臂架完成动作过程时着火源位于第五节主臂架Ⅱ-10末端的近似水平方位。由于高层建筑结构复杂，一般大型臂架很难深入到房间内部去喷射，此时消防员便可以启动辅助机构进行深度灭火。在第五节机械臂Ⅱ-10末端已经探入高层建筑窗户处时，参考图4-图5所示，通过控制第一长轴Ⅲ-08的电机，驱动第一辅助臂架Ⅲ-01带动整个辅助臂架旋转，当旋转到合适角度时，第一长轴Ⅲ-08的电机停止运动；控制第二长轴Ⅲ-04驱动第三辅助臂架Ⅲ-05带动第四辅助臂架Ⅲ-07一起旋转，如果着火源位置比较远，此时通过第二长轴Ⅲ-04的电机，使得第三辅助臂架、第四辅助臂架旋转到与第一、第二辅助臂架共线位置(辅助臂架水平方位最远处)，电机停止旋转；最后可以根据着火源的具体方位控制第一辅助臂架、第二辅助臂架之间的电机，带动第二辅助臂架Ⅲ-03，以及第三辅助臂架、第四辅助臂架之间的电机，带动第四辅助臂架Ⅲ-07旋转到指定位置。

着火源位于水平方位是指五节主臂架完成动作过程时着火源位于第五节主臂架Ⅱ-10末端的近似垂直方位。该动作过程主要使用在当五节主臂架运动到臂架所能到达的最高点时仍没有达到着火点所在高度，参考图6所示，此时消防员可以启动辅助臂架进行更高位置的喷射。当五节主臂架已经在喷射高度极限位置时，控制第一长轴的电机驱动第一辅助臂架Ⅲ-01带动整个辅助机构旋转180°，第一长轴的电机停止运动；控制第二长轴的电机驱动第三辅助臂架Ⅲ-05带动辅助臂架Ⅲ-07旋转，通过辅助机构的设置，可以实现较原来极限位置高约四米的喷射高度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高层消防车用灭火辅助机构，其特征在于，该辅助机构安装于消防车主臂架机构的顶端以延长消防车主臂架的长度，辅助机构包括至少两节辅助臂架，其中第一辅助臂架与主臂架通过第一长轴连接，且第一辅助臂架位于主臂架机构端部，第一辅助臂架和第二辅助臂架通过十字轴连接；

还包括第三辅助臂架和第四辅助臂架，第三辅助臂架与第二辅助臂架通过第二长轴连接，第三辅助臂架与第四辅助臂架同样通过十字轴连接；

所述第一辅助臂架和第四辅助臂架均为U型，且二者的结构相同；

所述第一长轴和第二长轴均通过电机进行驱动，每个十字轴均通过两个电机分别驱动所连接的两个辅助臂架，两个电机分别通过联轴器与对应的十字轴的X轴、Y轴连接，当高层建筑火灾发生局部着火或者主臂架机构工作范围无法喷射到着火点位置时，控制第一长轴的驱动件动作，第一辅助臂架带动第二辅助臂架相对于主臂架机构展开，实现对主臂架机构高度或长度的延长。

2.根据权利要求1所述的一种高层消防车用灭火辅助机构，其特征在于，第一辅助臂架的一端位于所述主臂架机构端部的槽内，所述第一长轴穿过第一辅助臂架和主臂架端部设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种高层消防车用灭火辅助机构，其特征在于，所述第二辅助臂架和第三辅助臂架均包括两侧板。

4.根据权利要求1所述的一种高层消防车用灭火辅助机构，其特征在于，所述第四辅助臂架的端部固定有消防炮。

5.根据权利要求4所述的一种高层消防车用灭火辅助机构，其特征在于，所述第一长轴的驱动件与所述消防炮均与控制器连接。

6.一种高层消防车用灭火机械臂，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的一种高层消防车用灭火辅助机构。

7.根据权利要求6所述的一种高层消防车用灭火机械臂，其特征在于，所述主臂架机构通过转台进行支撑，主臂架机构与转台之间设置第一动力源，主臂架机构包括多节主臂架，相邻的主臂架通过轴进行连接，且相邻的主臂架之间具有各自的动力源。

8.根据权利要求6或7所述的一种高层消防车用灭火机械臂的使用方法，其特征在于，包括如下内容：

当消防员抵达高层建筑火灾附近时，消防员控制主臂架逐步展开，并由消防炮进行灭火；

当高层建筑火灾发生局部着火或者主臂架机构工作范围无法喷射到着火点位置时，控制第一长轴的驱动件动作，第一辅助臂架带动第二辅助臂架相对于主臂架机构展开，实现对主臂架机构高度或长度的延长。

Images