[發明專利]一種燃氣砂石滅火裝置的制備方法

在審

• 申請號: 201510732086.1
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN106621141A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 孫波;李常昊
• 申請（專利權）人: 尤世元
• 主分類號: A62C31/00
• 分類號: A62C31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于消防器材領域，涉及一種用于森林和草原等場合進行機械滅火的設備裝置，特別是一種燃氣砂石滅火裝置的制備方法。

背景技術：

目前，森林和草原火災時有發生，給人類及動物的生存環境帶來了巨大的危害，當前國內外針對森林、草原的滅火方式有空中灑水、防火通道法、人員撲打法、水龍噴滅法和高壓風力滅火法等。防火通道法是一種被動滅火方式；水輪噴滅法不僅具有水源攜帶困難、車輛行駛受限等問題；人工撲打法滅火效率太低、人員勞動強度大、危險性高；風力滅火法也需要人員接近火源，同樣存在人員勞動強度大、危險性高的問題；此外人工撲打滅火和風力滅火法對于大面積火情和高空火情難以致效和迅速撲滅。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有滅火設備和技術中存在的缺點，尋求設計并提供一種燃氣式砂石滅火器，該滅火器以燃氣為能源滅火動力，使用砂土或塵石為滅火介質的機械化滅火裝置，可廣泛應用于草場和森林火災場合下。

為了實現上述目的，本發明的主體結構由砂土采掘機、砂土輸送機構、振動過濾機構、砂土均布機構、文丘里管、燃氣導向管和噴氣式燃氣輪機經過組裝而構成協調一致的砂土噴射式滅火裝置；砂土輸送機構是鏈式輸送或螺旋式輸送方式，其前端與砂土采掘機的導向殼體相連接，后端與振動過濾機構相連，將采掘的砂土不斷地輸送給振動過濾機構；振動過濾機構是以振動篩為主體雜質清除刮板為輔助體的振動分離器，將砂土輸送機構輸送來的砂土分離和過濾后輸送給砂土均布機構；砂土均布機構的結構是一個繞文丘里管軸線旋轉的多刮 片葉輪，葉輪形狀與文丘里管外壁相適應，在其外側由金屬結構形成封閉腔體，在腔體上方開有與砂石振動過濾機構銜接的口，刮片的葉輪空心軸前端或后端穿過封閉腔體，并在空心軸端部安裝有套裝在文丘里管外的鏈輪或齒輪，用于和動力系統連接，進口端與振動過濾機構相連接；文丘里管為兩端擴口中間縮口的結構，由耐高溫金屬或陶瓷類耐高溫材料制成，供砂石和土的進入；其內腔與燃氣導向管相連接，流通燃氣；其外腔與砂土均布機構相連接；燃氣導向管銜接文丘里管和噴氣式燃氣輪機，具有氣體導向作用；噴氣式燃氣輪機選用航空燃氣輪機作為流體動力源，其產生的氣體通過燃氣導向管輸送給文丘里管。

本發明的工作原理是利用燃料燃燒后產生的氣體體積膨脹原理，形成帶有一定壓力的燃氣氣體，為滅火裝置提供較大的氣體動力源。燃氣在經過文丘里管時，流速增加，壓力下降，在文丘里管的喉口處形成一定的負壓，文丘里管的喉口處為多孔結構，在文丘里管外側是砂石和土，在文丘里管內外側壓差的作用下，砂石和土被吸入文丘里管，而且被高速燃氣流帶動噴射而出。與風力滅火機相比，由于砂石和土的密度大于氣體，所以高速噴射出的滅火介質具有射程遠、作用力大和滅火效果好的特點；砂土采掘機、砂土輸送機構、振動過濾機構、砂土均布機構均為輔助機構，為了能實現滅火介質攜帶問題，本發明僅需要攜帶足夠量的燃料即可，砂石和塵土取自于滅火現場，有沙土采掘機完成；砂石輸送機構的功能是將砂石、塵土和其它雜質分離，然后將砂石、塵土輸送到振動過濾機構，以保證滅火介質的源源不斷供給；為了保證砂石和土的松散性，振動過濾機構將輸送來的砂石和土進行振動過濾，將砂石和土的過大顆粒過濾掉并排出，將符合要求粒徑的砂石和土輸入砂土均布機構；砂土均布機構將砂石和塵土均勻地分布于文丘里管喉口的砂土進口孔處，以備燃氣將其帶離。

本發明與現有技術相比，其整套系統可實現連續滅火工作，具有滅火效果好，滅火介質易得，滅火功率大等優點。

附圖說明：

圖1是本發明燃氣砂石滅火裝置結構原理示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明：

實施例1：

本實施例燃氣砂石滅火裝置的主體結構包括砂土采掘機1、砂土輸送機構2、振動過濾機構3、砂土均布機構4、文丘里管5、燃氣導向管6和噴氣式燃氣輪機7；砂石和塵土等滅火介質取自于滅火現場，由砂土采掘機1采集，采集到的砂石和塵土由砂土輸送機構2將砂石和塵土與其它雜質分離，然后將砂石和塵土輸送到振動過濾機構3中，振動過濾過程篩選出允許粒徑的砂石和塵土一起供給滅火器的砂土均布機構4，由該機構將砂石沿徑向均勻分布在文丘里管5的外側。作為滅火器砂土驅動動力的壓力氣體由燃氣輪機7產生，在燃氣輪機7中燃燒的氣體，通過燃氣導向管6輸送到文丘里管5處，其流速增大，在文丘里管5的喉口處形成高速、低壓流束，砂石和塵土在喉口真空度的作用下被吸入，并由高速氣流攜帶從滅火器中射出；砂土采掘機1的用途是以機械挖掘方式就地采掘砂石和塵土，為滅火提供主體介質。該機構由特定的動力驅動，該動力可以是電機、發動機等多種形式動力；該采掘機可以保證在正常情況下(有一定厚度土層的地方)所采集的砂石和土量可完全滿足本滅火器的使用。砂土采掘機1主要由常規的旋轉型刀式挖掘鏟、砂土導向殼體、傳動軸等組成。砂土導向殼體的形狀與挖掘鏟對應，圍繞在挖掘鏟的非鏟土部位的周邊，將挖掘出的砂土導向輸出。傳動軸的端部安裝著挖掘鏟，其可以實行滑差式連接或剛性連接，軸的另一端與動力系統連接，傳動軸在動力系統驅動下，帶動挖掘鏟轉動，進行砂土的采掘。該挖掘鏟的工作方式可以是徑向溝式挖掘或水平平面挖掘。被挖掘的砂土通過導向殼體輸入砂土輸送機構。砂土采掘機1布置在整個裝置的最下端，工作時與現場的地面相接觸，依靠自重或彈簧力使鏟刀與地面作用，在動力的帶動下挖掘地面的砂石和塵土。該機構與噴氣式燃氣輪機同步工作；砂土輸送機構2的主要結構形式可以是鏈式輸送形式或螺旋式 輸送方式，鏈式輸送形式是采用刮板鏈輸送砂石和土，其由鏈輪帶動鏈條運動，鏈輪與傳動軸相連接，傳動軸的另一端通過聯軸器與動力系統輸出軸連接；螺旋式輸送形式是采用螺旋式輸送機構對砂石和土進行輸送，螺旋式輸送機構的驅動通過連接軸與動力系統輸出軸相連。砂土輸送機構2的前端與砂土采掘機1的導向殼體相連接，后端與振動過濾機構3相連，它的動力與砂土采掘機1來自同一動力源，并與砂土采掘機1同步工作，將采掘的砂土不斷地輸送給振動過濾機構3；振動過濾機構3為以振動篩為主體雜質清除刮板為輔助體的振動分離器，其用途是分離采掘后的砂土和大直徑石塊及雜質。振動篩的振動采用電磁振動或機械振動方式實施，經過篩體的砂石和塵土被輸送到砂土均布機構4處，未經過篩體的物質被機構中的旋轉刮板刮走，并清除出機構外。如振動篩采取機械振動方式，則其與旋轉刮板的動力與砂土采掘機1和砂土輸送機構2為同一動力源。若振動篩采用電磁振動方式，則動力系統將增加發電部分，以驅動電磁振動篩工作。振動過濾機構3的入口端與砂土輸送機構2的輸出端相連接，輸出端與砂土均布機構4的入口端相連，與砂土采掘機1、砂土輸送機構2同步工作，將砂土輸送機構輸送來的砂土不斷地分離并過濾后輸送給砂土均布機構4；砂土均布機構4將粒徑適當的砂石和塵土均布在文丘里管5的外側，以備流經文丘里管5的高速氣流帶走。砂土均布機構4的結構是一個繞文丘里管5軸線旋轉的多刮片葉輪，其葉輪形狀與文丘里管5外壁相適應，在其外側由金屬結構形成封閉腔體，在腔體上方開有與砂石振動過濾機構3銜接的口，刮片的葉輪空心軸前端或后端穿過封閉腔體，并在空心軸端部安裝有套裝在文丘里管5外的鏈輪或齒輪，用于和動力系統連接；砂土均布機構4的進口端與振動過濾機構3相連接，并與砂土采掘機1、砂土輸送機構2、振動過濾機構3以及噴氣式燃氣輪機7同步工作；文丘里管5是一個兩端擴口中間縮口的結構，它可以由耐高溫金屬或陶瓷類耐高溫材料制成，在其喉管處均勻分布有多個徑向孔，供砂石和土的進入；其內腔與燃氣導向管6相連接，流通燃氣，其外腔與砂土均布機構4相連接。 文丘里管5的用途是在氣流流動的過程中均勻吸入砂石和土，形成均勻的燃氣和砂石土的混合流。其工作原理為：在燃氣氣流流經文丘里管5的喉口處時，氣流流速加快，而喉口處的壓力降低，文丘里管5喉口處的內外壓力差被建立。在此壓差的作用下，砂土被吸入文丘里管5的喉管。被吸入的砂土，在高速燃氣流的帶動下，以高速流動，形成高速燃氣和砂土混合流，混合流從滅火器噴口噴出，形成強烈的射流，而且因為射流中含有固體物質，使得射流射程加長，滅火效果提高；燃氣導向管6用來銜接文丘里管5和噴氣式燃氣輪機(航空燃氣輪機)7，其具有良好的氣體導向作用，以保障氣流流動阻力盡量的小；燃氣導向管6的內部結構和長度依據噴氣式燃氣輪機的輸出接口形式與文丘里管5的結構尺寸，圓滑過渡，以保證燃氣流動的阻力達到最小、能量消耗最低。加工時的材料采用耐高溫材料，其外部設置有絕熱保溫材料，保證有較高的效率；噴氣式燃氣輪機7是流體動力源，依靠燃燒燃料形成高速高壓氣流，從排氣道噴嘴中加速排出，其產生的氣體通過燃氣導向管6輸送給文丘里管5，帶動被吸入的砂土以高速射向火焰，形成較強的滅火能力；根據射流淹沒理論計算出在一定氣體流量下文丘里管5的喉口直徑，同時匹配相應的燃氣輪機7；在此基礎上設計文丘里管5和喉口處砂石進口孔的結構形式和數量；根據砂石進口孔的通道面積，計算出砂土使用量，從而確定砂土采掘機1和砂土輸送機構2的相應能力，振動過濾機構3以高頻振動方式對砂石和土進行篩選，其篩選能力應達到砂土使用量的1.2～1.5倍，并且可將多余的砂土自動排出；砂土均布機構4圍繞著文丘里管5旋轉，它的動力可來自機電形式，也可來自文丘里管5產生的壓力差，砂土均布機構4主要由與文丘里管5相適應的刮板組成，其旋轉過程將導致砂土均勻分布于文丘里管5的外側，以便砂土能通過所有的砂石進口孔被燃氣帶走，形成均勻的氣固混合體；根據用途確定采用不同規格的燃氣式砂石滅火裝置，對于火場面積廣的情況，如草原火場，可實現大型裝甲車輛安裝方式，由大型、多個滅火器組成系統，實現大面積、高效率的滅火過程；而針對山林滅火，采用機動性較好 的小型車輛攜帶單個或少量滅火器，以滿足山林地形使用的要求。