一种柱雾转换式全封闭射流灭火装置的制作方法

1.本实用新型涉及消防灭火技术领域，尤其涉及一种柱雾转换式全封闭射流灭火装置。

背景技术：

2.随着社会经济的迅速发展，当代建筑中出现越来越多的高大空间场所；如何预防和控制大空间建筑火灾已经成为一个亟待解决、完善的问题。
3.近几年，自动射流装置的提出与应用，很大程度上解决了此类空间的火灾防护难题，但随着使用时间的推移与装置的长时间使用，装置存在消防盲区的风险、以及射流伤人等安全隐患。

技术实现要素：

4.基于背景技术存在的技术问题，本实用新型提出了一种柱雾转换式全封闭射流灭火装置，水流的柱状与雾状的转换过程，实现了固定场景无盲区的快速灭火。
5.本实用新型提出的一种柱雾转换式全封闭射流灭火装置，包括流道组件、伸缩炮头组件、用于驱动伸缩炮头组件水平移动的水平驱动机构、用于驱动炮头组件上下转动的俯仰驱动机构以及用于检测火灾点的探测定位组件，流道组件的一端外接进水设备、另一端与伸缩炮头组件连通；所述伸缩炮头组件包括变截面流道和整流器，变截面流道的一端与俯仰驱动机构连接、且与流道组件的输出端连通，变截面流道的另一端与整流器连接，变截面流道内壁与整流器之间形成环形通道，水流通过环形通道射出。
6.进一步地，所述伸缩炮头组件还包括套筒和电动推杆，套筒套设在变截面流道外表面并靠近整流器设置，电动推杆的一端固定于变截面流道外壁、伸缩端与套筒固定连接。
7.进一步地，所述探测定位组件包括摄像机、红外定位传感器和紫外探测器，摄像机和红外定位传感器设置于套筒上、并面向水流射出方向设置，紫外探测器设置于固定于整个装置的底部。
8.进一步地，所述流道组件包括进水管、流道弯管、第一连接管和第二连接管，进水管的一端通过法兰盘连接到外部进水设备上、另一端通过第一连接管连通到流道弯管的一端，流道弯管另一端通过第二连接管连通到变截面流道的前端上。
9.进一步地，所述水平驱动机构包括第一电机、第一齿轮、第二齿轮和水平支撑板；第一电机和第二齿轮固定于水平支撑板上，第二齿轮通过轴承套设在第一连接管外周，第一齿轮连接到第一电机的输出端，第一齿轮与第二齿轮啮合，流道弯管、第一连接管、俯仰驱动机构、伸缩炮头组件随着水平支撑板的运动而运动。
10.进一步地，所述俯仰驱动机构包括用于驱动第二连接管的第二电机，第二电机的输出端与第二连接管的中段连接。
11.进一步地，还包括壳体组件，壳体组件包括下壳体、设置于下壳体上端口的上盖；上盖穿过进水管固定于水平支撑板上，下壳体的下端口穿过伸缩炮头组件与上盖固定连
接。
12.进一步地，壳体组件还包括第一密封板、第二密封板和密封组件，第一密封板、第二密封板分别固定于变截面流道下表面上、并靠近下壳体下端口设置，密封组件设置于下壳体下端口处、并与下壳体可滑动连接，密封组件设置于变流道截面上表面。
13.进一步地，所述密封组件包括第三密封板和滑块，第三密封板与滑块固定连接，下壳体上设置有滑道，滑块嵌入滑道中滑动设置。
14.本实用新型提供的一种柱雾转换式全封闭射流灭火装置的优点在于：本实用新型结构中提供的一种柱雾转换式全封闭射流灭火装置，伸缩炮头组件中变截面流道的内部s型曲线(s-curve)与整流器形成的有效控制紊流的环形流道结构形式，解决了柱雾转换过程中射流紊乱的情况；该装置结构更为简单可以实现柱雾转换，易加工成本低，同时通过探测定位组件的自动探测，以及水平驱动机构、俯仰驱动机构的转动实现伸缩炮头组件对准火灾位置进行自动柱雾转换喷射，有效控制水流对人和财物存在威胁，减少二次伤害；可以通过调整电动推杆驱动套筒的前后运动，以实现水流的柱状与雾状的转换过程，实现了固定场景无盲区的快速灭火。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.图2为伸缩炮头组件的结构示意图；
17.图3为伸缩炮头组件的截面图；
18.图4为图3中a的放大图；
19.图5为在图1中外加壳体组件的结构示意图；
20.图6为双三次曲线炮头形状示意图；
21.其中，1-流道组件，2-伸缩炮头组件，3-水平驱动机构，4-俯仰驱动机构，5-探测定位组件，6-法兰盘，7-壳体组件，11-进水管，12-流道弯管，21-变截面流道，22-整流器，23-套筒，24-电动推杆，31-第一电机，32-第一齿轮，33-第二齿轮，34-水平支撑板，51-摄像机，52-红外定位传感器，53-紫外探测器，71-第一密封板，72-第二密封板，73-密封组件，74-下壳体，75-上盖。
具体实施方式
22.下面，通过具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
23.现有市面上柱雾转换结构一般应用于消防水炮(喷射流量16l/s以上)，结构较为复杂且采购成本高，少部分还在依靠人工转换，智能程度差，本实施例将柱雾转换结构应用于射流灭火装置上。
24.如图1至6所示，本实用新型提出的一种柱雾转换式全封闭射流灭火装置，包括流道组件1、伸缩炮头组件2、用于驱动伸缩炮头组件2水平移动的水平驱动机构3、用于驱动炮头组件上下转动的俯仰驱动机构4以及用于检测火灾点的探测定位组件5，流道组件1的一
端外接进水设备、另一端与伸缩炮头组件2连通；所述伸缩炮头组件2包括变截面流道21和整流器22，变截面流道21的一端与俯仰驱动机构4连接、且与流道组件1的输出端连通，变截面流道21的另一端与整流器22连接，变截面流道21内壁与整流器22之间形成环形通道，水流通过环形通道射出。
25.伸缩炮头组件2中变截面流道21的内部s型曲线(s-curve)与整流器形成的有效控制紊流的环形流道结构形式，解决了柱雾转换过程中射流紊乱的情况。该装置结构更为简单可以实现柱雾转换，易加工成本低，同时通过探测定位组件5的自动探测，以及水平驱动机构3、俯仰驱动机构4的转动实现伸缩炮头组件2对准火灾位置进行自动柱雾转换喷射，有效控制水流对人和财物存在威胁，减少二次伤害。
26.在本实施例中，伸缩炮头组件2还包括套筒23和电动推杆24，套筒23套设在变截面流道21外表面并靠近整流器22设置，电动推杆24的一端固定于变截面流道21外壁、伸缩端与套筒23固定连接。
27.套筒23采用间隙配合的方式套在变截面流道21的前端，可进行相对运动，整流器11固定于变截面流道21前端出水口处，因而水流从变截面流道21与整流器11形成的环形通道射入套筒23的腔体中，因而可以通过调整电动推杆24驱动套筒23的前后运动，以实现水流的柱状与雾状的转换过程。其中伸缩炮头组件2的往复运动与俯仰驱动机构4的转动范围有关，套筒23与竖直方夹角小于10
°
，电动推杆24拉回到最短状态，喷射雾状水流；套筒23与竖直方夹角处于10
°
～20
°
之间，电动推杆24处于运动状态，喷射开花状水流；套筒23与竖直方夹角大于20
°
，电动推杆24伸至最长状态，喷射柱状水流，电动推杆24的启动与停止可调，全过程自动实现无需人工干预。在比如：以装置安装点10m为例，火点出现在装置下方2-5m范围内，喷射雾状水流；火点出现在5m-10m范围内，喷射开花状水流(柱/雾中间状态)；火点出现在10m范围以外喷射柱状水流。雾状水流可稳定覆盖8m直径的圆形区域，开花状水流可稳定覆盖5m直径范围区域，柱状水流可精准控制2m直径内火点区域；这种根据火点出现范围，切换水流状态，改善了现有的自动射流装置射流方式单一，均喷射柱状水流，近距离的柱状水流对人和财物存在威胁的缺陷，自动切换水流状态不仅达到灭火的目的，而且还保障了人的安全性。
28.因而通过电动推杆24驱动套筒23的运动，可以实现雾状水流、开花状水流、柱状水流的自动切换。改善了传统大多射流灭火装置只考虑了柱状/雾状两个最终状态，在转换过程中水形散落无法达到定点灭火作用，存在消防盲区的风险的缺陷，实现了固定场景无盲区的快速灭火。
29.需要说明的是，变截面流道21内部设有开槽，用于连接固定整流器22于变截面流道21的前端，使得整流器22与变截面流道21内壁形成环形通道，实现水流经过后进行水形修正功能，再结合套筒23的往复变换，实现水流的柱状与雾状的转换过程。
30.变截面流道21的前端形状是通过基于高阶曲线方程cfd仿真与线性回归优化算法结合获取的s型最优化形式，但是变截面流道21也可以使用采用现有技术制备的流道形状。
31.其中s型曲线的基本型为双三次曲线方程，其基本形式为：
[0032][0033]
其中，r为变截面流道21的入口半径，r为变截面流道21出口半径，r
x
为不同长度位置的流道半径，随着长度x变化而变化，l为变截面流道21的总长度，xm为同时满足两个三次曲线的连接点，对应图6中显示的黑点，即黑点前是一个三次曲线和黑点后是另一个三次曲线，两个三次曲线结合形成双三次曲线，本实施例通过对双三次曲线的拟合，得到最优s型曲线，将所得到的最优s型曲线应用到变截面流道21上。
[0034]
由于r为入口固定半径，参数确定，通过改变连接点xm值与出口半径r值，来获取不同曲线形状，采用cfd软件模拟相同边界条件和网格尺寸下不同曲线的射流特性，以计算结果的出口位置轴线压力梯度p
x
作为设计目标值，建立关于xm、r值与p
x
相关性矩阵列表，然后基于梯度下降优化算法获取最优参数的方法获取最优xm与r值，进而获取最优s曲线形式，其中最优s曲线形式可以参考如图6所示。
[0035]
这里定义优化函数
[0036]
p
x
＝f(xm,r)+ε
[0037]
其中ε为近似值与实际值之间的随机误差，通常服从(0，σ2)的标准正态分布。xm和r为设计变量；p
x
为设计变量的响应，选用二阶多项式进行回归，获取优化函数为
[0038]
f(xm,r)＝a0+a1xm+a2r+a3x
m2
+a4r2+a5x
mr[0039]
对上述目标函数，采用梯度下降法获取最优参数解，进而得到最终s型曲线解析形式，通过该s型曲线设置的变流道截面21能够最有效控制套筒运动时产生的紊流，保证了电动推杆24往复运动的过程中射流状态稳定可控。
[0040]
其中，探测定位组件5包括摄像机51、红外定位传感器52和紫外探测器53，摄像机51和红外定位传感器52设置于套筒23上、并面向水流射出方向设置，紫外探测器53设置于固定于整个装置的底部。出现火情时，紫外探测器53发出报警信号，红外定位传感器52进行定位瞄准进行红外甄别，并通过摄像机51采集火情图象传输至监控中心进行分析判别，最终给出火情判决，是否进行射流灭火。
[0041]
该灭火装置采用悬挂方式安装在大空间建筑中，可实现全天候大面积的监控。当有效监控区域内出现火点时，紫外探测器53优先发现火灾情况，发出声光报警并输出火警信号。水平驱动机构3带动伸缩炮头组件2进行360
°
水平旋转，发现火点具体方位，进而俯仰驱动机构4上下旋转带动红外定位传感器52运动，垂直方向上寻火点，定位成功后水流通过流道组件1进入变截面流道21中，进而通过变截面流道21与整流器22之间的环形通道射出柱状或者雾状水流，达到快速灭火的目的。
[0042]
在本实施例中，流道组件1包括进水管11、流道弯管12、第一连接管和第二连接管，进水管11的一端通过法兰盘6连接到外部进水设备上、另一端通过第一连接管连通到流道弯管12的一端，流道弯管12另一端通过第二连接管连通到变截面流道21的前端上。
[0043]
进水管11利用法兰盘6连接于外部进水设备上，同时法兰盘6套接于进水管不影响水流通道，流道弯管12设置于水平驱动机构3一侧，一方面使得流道弯管12可以随着水平驱动机构3的驱动作用进行水平移动，另一方面能够在流道弯管12内起到紊流作用的同时，巧
妙地将整个流水管道(进水管11和流道弯管12)密封形成一体。其中，第一连接管使得进水管11与流道弯管12之间为可转动连接，使得流道弯管12可以水平移动，进水管11保持不动，第一连接管可以采用现有的一些转动管道组件，在此不赘述。
[0044]
在本实施例中，水平驱动机构3包括第一电机31、第一齿轮32、第二齿轮33和水平支撑板34；第一电机31和第二齿轮33固定于水平支撑板34上，第二齿轮33通过轴承套设在第一连接管外周，第一齿轮32连接到第一电机31的输出端，第一齿轮32与第二齿轮33啮合，第一连接管、流道弯管12、第一连接管、俯仰驱动机构4、伸缩炮头组件2随着水平支撑板34的运动而运动。
[0045]
水平驱动机构3采用齿轮啮合驱动，既可以实现整个装置的周向360度的旋转，同时保证了进水管11的密闭性，可以对周向360度可能发生的火情进行实时监控和定位探测灭火功能。
[0046]
所述俯仰驱动机构4包括用于驱动第二连接管的第二电机，第二电机的输出端与第二连接管的中段连接；第二连接管采用l型连接管，第二电机的输出端与l型连接管的l型弯折处连接，第二电机转动驱动l型连接管沿弯折处转动，伸缩炮头组件2随着第二电机的转动而发生俯仰运动。
[0047]
俯仰驱动机构与伸缩炮头组件2相连接，用于驱动伸缩炮头组件2、摄像机51、红外定位传感器52竖直方向仰俯转动，转动角度范围为0度至120度，通过仰俯驱动机构驱动伸缩炮头组件2竖直方向的旋转，可以对竖直方向0度至120度可能发生的火情进行实时监控和定位探测灭火功能。因而通过水平驱动机构3和俯仰驱动机构4可以驱动伸缩炮头组件2水平周向360度转动、竖直俯仰0到120度转动，以实现较大范围内的火灾灭火。
[0048]
如图5所示，在以上定位射流灭火装置中，外设有壳体组件7，壳体组件7通过螺丝固定于水平支撑板34上，壳体组件7包括下壳体74、设置于下壳体74上端口的上盖75；上盖75穿过进水管11固定于水平支撑板34上，下壳体74的下端口穿过伸缩炮头组件2与上盖75固定连接。
[0049]
通过上盖75和下壳体74将灭火装置中的结构进行包裹封闭，不仅提高了整个装置的外观，而且提高了整个装置的操作安全性和便捷性。
[0050]
具体为，壳体组件7还包括第一密封板71、第二密封板72和密封组件73，第一密封板71、第二密封板72分别固定于变截面流道21下表面上、并靠近下壳体74下端口设置，密封组件73设置于下壳体74下端口处、并与下壳体74可滑动连接，密封组件73设置于变流道截面21上表面。
[0051]
其一，第一密封板71和第二密封板72固定于变流道截面21的下部，随着变流道截面21的运动而运动，可以对变流道截面21与下壳体74之间的下部空隙进行遮挡和封闭。其二，密封组件73与下壳体74滑动连接，具体为密封组件73包括第三密封板和滑块，第三密封板与滑块固定连接，下壳体74上设置有滑道，滑块嵌入滑道中滑动设置，当变流道截面21俯仰摆动时，下壳体74下端口的上部仍处于开放，此时在下壳体74内设置第三密封板，第三密封板为重力滑动式封闭挡板，可以在重力作用下随着滑块在滑道上运动，当变流道截面21向下转动时，由于重力原因，第三密封板自然下落，遮挡下壳体74下端上部开放部分，通过上述系列动作，完成射流灭火装置内部结构的全封闭。
[0052]
现有自动定位射流灭火装置外壳炮头滑道区域均为开放式或半开放结构，容易进
入异物，对内部结构产生破坏导致装置无法正常工作，减少装置的寿命，本实施例的壳体组件7解决了容易进入异物的缺陷，提高了装置寿命。
[0053]
工作状态：灭火状态时，摄像机51将画面传回监控中心，同时辅助红外定位传感器52和紫外探测器53进行火点识别，精准定位，水平驱动机构3与俯仰驱动机构4驱动伸缩炮头组件2转动到设定位置，并通过电动推杆24驱动套筒23运动，以实现水流的雾状水流、开花状水流、柱状水流的喷射选择；非灭火状态时，伸缩炮头组件2的射流头与水平成30度方向角向下，摄像机51进行日常监控。
[0054]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种柱雾转换式全封闭射流灭火装置，其特征在于，包括流道组件(1)、伸缩炮头组件(2)、用于驱动伸缩炮头组件(2)水平移动的水平驱动机构(3)、用于驱动炮头组件上下转动的俯仰驱动机构(4)以及用于检测火灾点的探测定位组件(5)，流道组件(1)的一端外接进水设备、另一端与伸缩炮头组件(2)连通；所述伸缩炮头组件(2)包括变截面流道(21)和整流器(22)，变截面流道(21)的后端与俯仰驱动机构(4)连接、且与流道组件(1)的输出端连通，变截面流道(21)的前端与整流器(22)连接，变截面流道(21)内壁与整流器(22)之间形成环形通道，水流通过环形通道射出。2.根据权利要求1所述的柱雾转换式全封闭射流灭火装置，其特征在于，所述伸缩炮头组件(2)还包括套筒(23)和电动推杆(24)，套筒(23)套设在变截面流道(21)外表面并靠近整流器(22)设置，电动推杆(24)的一端固定于变截面流道(21)外壁、伸缩端与套筒(23)固定连接。3.根据权利要求1所述的柱雾转换式全封闭射流灭火装置，其特征在于，所述探测定位组件(5)包括摄像机(51)、红外定位传感器(52)和紫外探测器(53)，摄像机(51)和红外定位传感器(52)设置于套筒(23)上、并面向水流射出方向设置，紫外探测器(53)设置于固定于整个装置的底部。4.根据权利要求2所述的柱雾转换式全封闭射流灭火装置，其特征在于，所述流道组件(1)包括进水管(11)、流道弯管(12)、第一连接管和第二连接管，进水管(11)的一端通过法兰盘(6)连接到外部进水设备上、另一端通过第一连接管连通到流道弯管(12)的一端，流道弯管(12)另一端通过第二连接管连通到变截面流道(21)的前端上。5.根据权利要求4所述的柱雾转换式全封闭射流灭火装置，其特征在于，所述水平驱动机构(3)包括第一电机(31)、第一齿轮(32)、第二齿轮(33)和水平支撑板(34)；第一电机(31)固定于水平支撑板(34)上，第二齿轮(33)通过轴承套设在第一连接管外周，第一齿轮(32)连接到第一电机(31)的输出端，第一齿轮(32)与第二齿轮(33)啮合，流道弯管(12)、第一连接管、俯仰驱动机构(4)、伸缩炮头组件(2)随着水平支撑板(34)的运动而运动。6.根据权利要求5所述的柱雾转换式全封闭射流灭火装置，其特征在于，所述俯仰驱动机构(4)包括用于驱动第二连接管的第二电机，第二电机的输出端与第二连接管的中段连接。7.根据权利要求5所述的柱雾转换式全封闭射流灭火装置，其特征在于，还包括壳体组件(7)，壳体组件(7)包括下壳体(74)、设置于下壳体(74)上端口的上盖(75)；上盖(75)穿过进水管(11)固定于水平支撑板(34)上，下壳体(74)的下端口穿过伸缩炮头组件(2)与上盖(75)固定连接。8.根据权利要求7所述的柱雾转换式全封闭射流灭火装置，其特征在于，壳体组件(7)还包括第一密封板(71)、第二密封板(72)和密封组件(73)，第一密封板(71)、第二密封板(72)分别固定于变截面流道(21)下表面上、并靠近下壳体(74)下端口设置，密封组件(73)设置于下壳体(74)下端口处、并与下壳体(74)可滑动连接，密封组件(73)设置于变截面流道(21)上表面。9.根据权利要求8所述的柱雾转换式全封闭射流灭火装置，其特征在于，所述密封组件(73)包括第三密封板和滑块，第三密封板与滑块固定连接，下壳体(74)上设置有滑道，滑块
嵌入滑道中滑动设置。

技术总结

本实用新型公开了一种柱雾转换式全封闭射流灭火装置，包括流道组件、伸缩炮头组件、用于驱动伸缩炮头组件水平移动的水平驱动机构、用于驱动炮头组件上下转动的俯仰驱动机构以及用于检测火灾点的探测定位组件，流道组件的一端外接进水设备、另一端与伸缩炮头组件连通；所述伸缩炮头组件包括变截面流道和整流器，变截面流道的一端与俯仰驱动机构连接、且与流道组件的输出端连通，变截面流道的另一端与整流器连接，变截面流道内壁与整流器之间形成环形通道，水流通过环形通道射出；该射流灭火装置通过水流的柱状与雾状的转换过程，实现了固定场景无盲区的快速灭火。了固定场景无盲区的快速灭火。了固定场景无盲区的快速灭火。