一种可应用于消防机器人的深位火灾灭火施加装置的制作方法

1.本实用新型涉及消防领域，具体是一种可应用于消防机器人的深位火灾灭火施加装置。


背景技术：

2.自热物质存在于生产生活的各个方面，一旦发生事故，火灾难以控制，后果严重。常见的自热物质如漂白剂二氧化硫脲、小粒径的沥青粉末、白磷、过硫酸铵、棉花、木材颗粒，有机粉末、褐煤煤粉、含油有机物粉末、含油棉织物等。在消防处理过程中，深位火灾不同于普通固体火灾。
①
以粉末堆垛形式存在的自热物质比表面积大，与空气接触面广；颗粒内部可能存在的细孔。这为固体粉末堆垛深位火灾的出现提供了氧气环境。
②
固体自热类物质以堆垛、仓储等形式存储时，内部缓慢反应产生的热量难以及时传递出去，最终达到失控状态。
3.此外，深位火灾过程中因为缺氧反应会产生大量包括一氧化碳等有毒气体，对救援人员非常不利。目前，消防对深位火灾并没有很好的扑救方法，一般只是将发生深位火灾的可燃物层层扒开，反复校验是否有残留火灾并用水层层浇灌，存在人力、物力、灭火效率以及安全等问题。
4.随着市场需求的变化，各种类型的消防机器人应运而生。消防机器人可根据不用的应用场景，分为消防侦查机器人、消防灭火机器人、消防排烟机器人、消防破拆机器人等等。在实际应用中，消防灭火机器人根据使用情形又分为小型双摆臂履带式灭火机器人、小型底盘悬挂减震履带式灭火机器人、中型油动力消防灭火机器人、大型多功能消灭火机器人等等。
5.为了进一步提高机器人的使用条件，在某些特定的场合，如石油化工、煤矿，电力等，需要将机器人设计成适合应用场景的功能形式，如石油化工用的防爆侦查灭火机器人，煤矿井下用灾区侦测机器人，电力用可升降细水雾灭火机器人等等。目前虽然各种应用场景的消防灭火机器人较为常见，但满足适用于煤堆、柴垛的深位火熄灭机器人及深位施加灭火装置却一直成为市场空白。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是克服现有消防灭火机器人工作装置不能解决深位施加灭火的缺陷，设计一款工作高度可调，工作深度可调，并可注入灭火剂的深位施加装置。此深位施加灭火装置，可搭载应用在消防灭火机器人多种履带式底盘上，从而形成可远程控制，可行走转弯、可爬坡越野等集多功能一体的深位施加灭火机器人，解决了市面上消防灭火机器人不能进行深位施加灭火的功能缺陷，填补了市场空白等。
7.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
8.一种可应用于消防机器人的深位火灾灭火施加装置，包括支撑立柱、调节机构、机架、推进杆、插接杆、杆仓、喷枪旋转电机和深入进给电机，所述杆仓和深入进给电机均安装
于机架上，机架的两侧通过调节机构连接于支撑立柱上，深入进给电机的输出轴通过传输机构连接喷枪旋转电机并带动喷枪旋转电机整体前后移动，喷枪旋转电机的输出轴连接推进杆并带动推紧杆转动，推进杆伸入到杆仓内的最下端，若干个插接杆叠放于杆仓内，杆仓前端设有橡胶模块，橡胶模块的下方开有用于最下端插接杆穿入的插孔，插孔的内径小于插接杆的最大外径，推进杆尾端连通灭火剂进入管，灭火剂进入管上设有进给电磁阀；
9.插接杆的前端插头设有外螺纹，插接杆的尾端设有与前端的外螺纹相配合的内螺纹，两个插接杆之间通过外螺纹和内螺纹之间相互旋合连接，推进杆和插接杆均为前后贯通的空心杆件。
10.进一步，所述推进杆的前端为十字插头，插接杆的尾端边缘设有与十字插头相插接的四个卡槽。
11.进一步，所述插接杆的前端插头和杆部的衔接处套有密封胶圈。
12.进一步，所述杆仓内的上部连接有弹簧，弹簧向下挤压叠放的插接杆。
13.进一步，所述调节机构为可调节安装圆环，可调节安装圆环上设有若干个调节孔，支撑立柱在竖直方向设有与可调节安装圆环对应的若干个安装孔组，调节孔和安装孔组内通过旋入螺栓固定。
14.进一步，所述灭火剂进入管上并联有灭火剂回流管，灭火剂回流管上设有回流电磁阀。
15.进一步，所述机架上端固定有水平的滑道，喷枪旋转电机的机身固定滑块，滑块可滑动连接于滑道上，机架上在杆仓后方的位置固定有丝杆螺母，深入进给电机的输出轴连接进给丝杆，进给丝杆依次螺纹连接于滑块和丝杆螺母，深入进给电机的输出轴的转动带动喷枪旋转电机的前后移动。
16.进一步，所述机架上设有用于感应推进杆位置的深入限位开关。
17.进一步，所述机架的尾端连接有平衡架，支撑立柱下端固定有安装支座。
18.相对于现有技术，本实用新型所述的可应用于消防机器人的深位火灾灭火施加装置具有以下优势：可完成水与含灭火剂溶液的深位注入，从而完成深位灭火。本施加装置高度可调，工作角度可调，具备较大的灵活性。将深位施加装置安装于机器人底盘上，可远程遥控操作，同时也避免人员接近危险区域。
附图说明
19.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
20.图1为本实用新型的结构示意图；
21.图2为图1的左视图；
22.图3为图1的俯视图；
23.图4为推进杆和待深入杆的位置关系示意图；
24.图5为实验一玉米秸秆粉渗透实验的实验结果图；
25.图6
‑
7为实验二玉米秸秆粉灭火实验的实验结果图；
26.附图标记说明：
[0027]1‑
支撑立柱；2
‑
可调节安装圆环；3
‑
喷枪旋转电机；4
‑
进给丝杆；5
‑
丝杆螺母；6
‑
推进杆；7
‑
待深入杆；8
‑
已深入杆；9
‑
深入进给电机；10
‑
灭火剂回流管；11
‑
灭火剂进入管；12
‑
回流电磁阀；13
‑
进给电磁阀；14
‑
深入限位开关；15
‑
进给模块平衡装置；16
‑
安装支座；17
‑
滑道；18
‑
滑块；19
‑
机架；20
‑
杆仓；21
‑
橡胶模块；22
‑
卡槽；23
‑
内螺纹；24
‑
密封胶圈；25
‑
外螺纹；26
‑
十字插头。
具体实施方式
[0028]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0030]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0031]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0032]
如图1
‑
4所示，一种可应用于消防机器人的深位火灾灭火施加装置，包括支撑立柱1、调节机构、机架19、推进杆6、插接杆、杆仓20、喷枪旋转电机3和深入进给电机9，所述杆仓20和深入进给电机9均安装于机架19上，机架19的两侧通过调节机构连接于支撑立柱1上，深入进给电机9的输出轴通过传输机构连接喷枪旋转电机3并带动喷枪旋转电机3整体前后移动，喷枪旋转电机3的输出轴连接推进杆6并带动推紧杆6转动，推进杆6伸入到杆仓20内的最下端，若干个插接杆叠放于杆仓20内，杆仓20前端设有橡胶模块21，橡胶模块21的下方开有用于最下端插接杆穿入的插孔，插孔的内径小于插接杆的最大外径，推进杆6尾端连通灭火剂进入管11，灭火剂进入管11上设有进给电磁阀13；
[0033]
插接杆的前端插头设有外螺纹25，插接杆的尾端设有与前端的外螺纹25相配合的内螺纹23，两个插接杆之间通过外螺纹25和内螺纹23之间相互旋合连接，推进杆6和插接杆均为前后贯通的空心杆件。
[0034]
所述推进杆6的前端为十字插头26，插接杆的尾端边缘设有与十字插头26相插接的四个卡槽22。
[0035]
所述插接杆的前端插头和杆部的衔接处套有密封胶圈24。
[0036]
所述杆仓20内的上部连接有弹簧，弹簧向下挤压叠放的插接杆。
[0037]
所述调节机构为可调节安装圆环2，可调节安装圆环2上设有若干个调节孔，围成
圆形结构，支撑立柱1在竖直方向设有与可调节安装圆环2对应的若干个安装孔组，每个安装孔组以300
‑
400mm间距分布，调节孔和安装孔组内通过旋入螺栓螺母固定。同时由于安装孔组和调节孔均呈圆弧形分布，也可调节安装角度从而实现深位施加工作角度可调。这样整个深位施加装置可以以300
‑
400mm为一档进行高度调节。
[0038]
所述灭火剂进入管11上并联有灭火剂回流管10，灭火剂回流管10上设有回流电磁阀12。
[0039]
所述机架19上端固定有水平的滑道17，喷枪旋转电机3的机身固定滑块18，滑块18可滑动连接于滑道17上，机架19上在杆仓20后方的位置固定有丝杆螺母5，深入进给电机9的输出轴连接进给丝杆4，进给丝杆4依次螺纹连接于滑块18和丝杆螺母5，深入进给电机9的输出轴的转动带动喷枪旋转电机3的前后移动。
[0040]
所述机架19上设有用于感应推进杆6位置的深入限位开关14。
[0041]
所述机架19的尾端连接有平衡架15，支撑立柱1下端焊接固定有安装支座16，通过安装孔装于灭火机器人履带式底盘上，从而形成完整的可移动控制深位施加灭火机器人。
[0042]
一种利用上述的深位火灾灭火施加装置的灭火方法，包括如下步骤：
[0043]
步骤a，喷枪旋转电机3通过旋转输出可带动推进杆6旋转运动，杆仓20内的待伸出的插接杆为待深入杆7，深入进给电机9带动喷枪旋转电机3、推进杆6和待深入杆7向前运动，前进的过程中，推进杆6同时在旋转，推进杆6前端的十字插头与杆仓20内最下方的待深入杆7尾端的卡槽对齐卡住，将待深入杆7插入橡胶模块21的插孔内但不完全顶出橡胶模块21，橡胶模块21的插孔形成阻力，待深入杆7的尾端卡槽停留至杆仓20内，待下一个待深入杆7与其首尾旋接，此时已顶出杆仓20的待深入杆7转变为已深入杆8；
[0044]
步骤b，深入进给电机9带动喷枪旋转电机3和推进杆6后退，后退到一定位置时，杆仓20内叠放的待深入杆7由于自重自动掉落到最下方的工作位置，即上一个待深入杆7的位置；
[0045]
步骤c，喷枪旋转电机3和深入进给电机9带动推进杆6前进并旋转，推进杆6前端的十字插头与待深入杆7尾端的卡槽对齐卡住，喷枪旋转电机3和深入进给电机9带动推进杆6和待深入杆7共同前进并旋转，使待深入杆7前端的外螺纹与已深入杆8尾端的内螺纹相互旋合连接，连接后深入进给电机9将待深入杆7与已深入杆8共同向前顶出，使已深入杆8完全顶出橡胶模块21外，待深入杆7插入橡胶模块21的插孔内但不完全顶出橡胶模块21，此时已顶出杆仓20的待深入杆7转变为已深入杆8；
[0046]
步骤d，重复步骤b、c，直至待深入杆7和已深入杆8相互插接的长度满足灭火要求；已深入杆8每个约600mm长，一次工作可连接4根以上，总的深入深度可达2400mm左右，从而实现对煤堆、柴垛的深位火熄灭。
[0047]
步骤e，打开进给电磁阀13，灭火剂通过灭火剂进入管11，由外部提供压力及流量进入推进杆6，再进入待深入杆7和已深入杆8，从而完成深位注入施加灭火。
[0048]
当遇到阻碍物导致灭火剂不能顺畅喷出时，容易发生灭火剂回流，可以打开回流电磁阀13，灭火剂通过灭火剂回流管10完成回流。
[0049]
效果实验：
[0050]
实验一、玉米秸秆粉渗透实验：
[0051]
实验采用50kg粒径约为1mm的玉米秸秆粉，将其打包装入一个布制口袋中。采用自
行研制深位施加装置插入布置口袋中的玉米秸秆内，在包装内部注入灭火药剂。
[0052]
为了测试药剂溶液在包装内部的流动，在包装中心布点从中往后三个部位分别设置3只水分仪，间距约为20cm。
[0053]
首先，采用纯水，采用表面喷射的方式，以1.5kg/min对堆垛进行渗透，在1200s内，三只水分传感器的示数均为0。
[0054]
设置高流量是为了研究水基药剂在堆垛中心的扩散，实验组调低液体流量为1.5kg/min。采用水基渗透药灭火剂，组分为0.1％乙二醇、0.5％碳酸钠、0.5％吐温80、0.5％尿素水溶液。
[0055]
实验结果及分析：
[0056]
采用水基渗透灭火剂实验结果如图5所示。最靠近渗透灭火剂探测器在120s时含水率达到100％，渗透灭火剂经过166s后渗透达到下方处传感器，在464s时含水率达到100％，渗透灭火剂经过836s渗透到达上方传感器。
[0057]
小结：
[0058]
(1)由于秸秆粉表面的疏水性，表层喷水的方式在秸秆粉中渗透效率极差。
[0059]
(2)深位施加装置可深入秸秆粉内部，配合渗透性好的渗透灭火剂，向下渗透的能力高于向上渗透，向下渗透需要464s，向上渗透需要836s，总体效果远超过传统的喷水渗透方式。
[0060]
实验二、玉米秸秆粉灭火实验：
[0061]
实验装置采用100kg粒径约为1mm的玉米秸秆粉，包装成大袋，将四只热电偶插入堆垛中央，由一只800w的电加热管在中心加热，放置在包装中心，由一根电源线引出。采用一只空气压缩机，在阴燃初期对深位进行补充空气，以促进内部燃烧扩大。
[0062]
实验时，点着电加热管，热电偶的温度一直在100℃以下，并长期维持这种阴燃状况。这是由于阴燃燃烧的条件氧气维持一个较低的供给水平。在阴燃火周围，秸秆粉空隙的氧气迅速被耗尽后，周边的氧气在微弱气流运动下传过来，促使阴燃的蔓延。但是这种传递会比较慢，因此，空气的流动制约着阴燃火传播的速度。当使用空压机对秸秆粉内部补充空气时，温度急剧上升。这同样表面气流是阴燃中的重要因素。
[0063]
从点火后约3700s到约5000s，断续地供给空气以扩大阴燃范围。从5000s开始，停止供气，启动深位施加装置，
[0064]
玉米秸秆粉内部不同位置处温度从约5000s时开始喷水后急剧下降，如图6所示。
[0065]
降温部分特别迅速，选择图6中200s的降温部分，如图7所示。从800℃降到100℃内的温度降低，主要集中在100s内完成。
[0066]
小结：
[0067]
(1)深位施加装置对玉米秸秆粉的灭火效能显著。
[0068]
(2)渗透剂对玉米秸秆粉的效果较好。
[0069]
(3)今后应补充水在深位施加的作用。
[0070]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。