一种高吸水性树脂的智能化喷射装置及方法与流程

1.本发明涉及消防技术装备技术领域，具体为一种高吸水性树脂的智能化喷射装置及方法。


背景技术：

2.隔热阻燃用高分子树脂复合材料作为一种新型的灭火、阻燃、隔热材料，为粉末状物态，具有极强的吸水性能，遇水可迅速结合并形成水凝胶，能长时间粘附在着火固体表面(24h以上)，起到降温、隔绝空气的作用。利用该混合材料的强附着性和超长保水的特点，在火灾现场可发挥灭火和防护两种作用，尤其适用于固定火灾，其效果远胜于水、泡沫、干粉等常规灭火剂，具有不可替代的独特优势。该材料已被应急管理部列为2021年推荐性国家标准计划项目，具有广阔的市场前景
3.需要说明的是，隔热阻燃用高分子树脂复合材料与水的混合比例决定了水凝胶的灭火、防护性能，若水分占比过多，水凝胶的附着性能将大大降低，起不到附着防护的作用；若水分占比过少，水凝胶的冷却作用下降，隔热阻燃用高分子树脂复合材料无法被充分利用，既降低灭火效果，又造成灭火剂浪费。
4.该新材料的终端喷射装置(如喷射炮、枪)已有成熟技术，如中国专利申请“一种喷粉口外伸的消防装置”(公开号cn113134203a)，也实现了开发，但水粉混合比例无法实现准确调节；时至目前，也没有一种技术可以支撑开发具有独立完整功能的整套装备作为载体进行应用。
5.因此开发一种具有独立完整功能的新型灭火防护材料智能化喷射装备，对于充分利用该材料的巨大优势、有效提高消防灭火和防护效率具有极大的现实意义。


技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题
7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高吸水性树脂的智能化喷射装置及方法，采用隔热阻燃用高分子树脂复合材料(因其物态为粉末状，以下改称粉剂)和水作为灭火防护剂，能够实现水粉混合比的精确控制，具有独立完整的灭火防护功能。
8.(二)技术方案
9.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高吸水性树脂的智能化喷射装置，至少包括行走底盘、粉剂系统、水路系统、动力传动系统、车厢、电气控制系统和液压系统；所述粉剂系统至少包括粉剂储存装置、粉剂动力装置、粉剂输送管路、粉剂喷射装置；所述水路系统至少包括水罐、水泵、吸水管路和出水管路；所述动力传动系统用于驱动水泵，亦或用于驱动粉剂动力装置；所述电气控制系统包括控制器、水流量传感器、称重传感器、粉剂流量和浓度传感器、比例调节阀门、显示器、各种操作开关及连接线束，依托上述硬件，软件部分可实时监测水和粉剂的输送流量，并实现水、粉混合比例的全自动实时精准控制；所述行走底盘具有承载及行驶功能，并具有动力输出装置，如取力器，行走底盘
作为装备其余各部件的安装基体和部分上装部件的动力源。
10.优选的，所述粉剂喷射装置有两个进口和两个出口，两个进口分别与所述的出水管路和所述的粉剂输送管路连接，水和粉剂在粉剂喷射装置的出口处进行混合；所述粉剂储存装置通过粉剂输送管路与粉剂喷射装置的一个进口连接；所述粉剂动力装置为压缩气源，用于向粉剂储存装置内输送压缩气体，作为粉剂喷射的动力。
11.优选的，所述水泵通过吸水管路吸取水罐内的水源，经水泵加压后的水源通过出水管路输送至粉剂喷射装置的另外一个进口；所述出水管路上安装有水流量传感器，用于监测水流量。
12.优选的，所述粉剂储存装置与安装基体之间设置有称重传感器，用于监测粉剂储存装置的重量；所述粉剂输送管路上安装有粉剂流量和浓度传感器，用于监测粉剂流量和浓度；所述粉剂输送管路上安装有比例调节阀门，通过调节阀门的开度调节粉剂的流量。
13.优选的，所述电气控制系统用于根据传感器实时监测到的水和粉剂的输送流量数据计算水粉混合比例，并与预先设定的最佳混合比例值进行对比后，再通过控制器调节粉剂输送管路的比例调节阀门和水泵转速，控制粉剂和水的喷射流量，使粉剂和水的混合比例迅速达到设定值。
14.优选的，所述粉剂动力装置由空气压缩机和输气管路组成，空气压缩机采用液压马达或电机驱动，液压马达或电机由液压泵或发电机提供动力，液压泵或发电机的动力取自行走底盘的侧取力器。
15.优选的，所述粉剂动力装置由高压气瓶和输气管路组成，高压气瓶通过输气管路上的减压装置将压缩气体输送到粉剂储存装置。
16.另外，本发明的所述行走底盘包括但不限于汽车底盘、自行式底盘、履带式底盘、挂拖式底盘、轮胎式自制底盘等，具有外供动力的动力机构。
17.(三)有益效果
18.本发明提供了一种高吸水性树脂的智能化喷射装置及方法，具备以下有益效果：
19.1、本发明实现了一种具有独立喷射隔热阻燃用高分子树脂复合材料功能的完整技术装备，解决了该技术从无到有的问题。
20.2、本发明实现了水粉同时喷射的实时混合比例调节，能够满足该灭火剂以精准可控的最佳混合比例进行喷射。
21.3、本发明通过显示粉剂的储存量，使操作人员对装备的后续灭火作业能力有清晰的认知；另外，当控制系统监测到粉剂喷射浓度降低到设定的最低值时，系统可自动停止水、粉喷射，避免过度稀释灭火剂，保证灭火效果，同时节约水源，提高装备工作效率。
22.综上，本发明提供的技术装备能够充分发挥隔热阻燃用高分子树脂复合材料的最大优势，具有明显的实用价值。
附图说明
23.图1为本发明的整体结构示意图；
24.图2为本发明的图1中i处的结构放大示意图；
25.图3为本发明的图1中ii处的结构放大示意图；
26.图4为本发明的图1中iii处的结构放大示意图；
2-2上设置有减压阀2-2-3、管路安全阀2-2-4、充气阀2-2-5，减压阀2-2-3用来将空气压缩机2-2-1的输气压力进行减压并稳定在设定的压力值上，确保供气压力安全；管路安全阀2-2-4用于在减压阀2-2-3出现故障时管路超压的应急保护；充气阀2-2-5为气动阀，用来控制输气管路2-2-2的通断。
42.粉剂输送管路2-3上安装有电动比例阀2-3-1，用以控制管路的通断和粉剂的输送流量；粉剂输送管路2-3上还安装有微博固体流量计6-2，用以实时监测粉剂喷射的流量与浓度。
43.水罐3-1、出水管路3-3、吸水管路3-4、罐注水管路3-5与常规水罐消防车结构类似，分别设有气动阀门控制管路通断；水罐3-1上设有水位传感器6-5，用以实时监测水罐1内的水位；出水管路3-3还安装有水流量传感器6-1，实时监测水泵的出水流量。
44.如图2所示，作为一种优选方案，动力传动系统4，其动力源均来自行走底盘1的主取力器1-2和侧取力器1-3，主取力器1-2通过水泵传动轴组4-1驱动水泵3-2运转，侧取力器1-3通过油泵传动轴4-2驱动油泵7-2工作，油泵7-2是液压系统7的核心部件，为空气压缩机2-2-1的液压马达提供动力。
45.液压系统7由液压油箱7-1、油泵7-2、控制阀、液压管路及附件组成(公知技术，部分未在附图中示出)，用以驱动粉剂动力装置2-2的空气压缩机2-2-1进行工作。
46.电气控制系统6由控制器、各类传感器(水流量传感器6-1、微波固体流量计6-2、称重传感器6-3、压力传感器6-4、水位传感器6-5)、显示器、各种操作开关、连接线束及控制软件组成(公知技术，部分未在附图中示出)，软件部分用以实时监测水和粉剂的输送流量，并实现水、粉混合比例的全自动实时精准控制。另外，水罐水位、水路喷射流量、粉剂喷射流量、粉剂喷射浓度、粉剂储存量、粉剂储存装置的压力等信息均可通过显示器进行显示。
47.如图3所示，本发明所述的高吸水性树脂的智能化喷射装置的使用方法，一种优化工作流程如下：
48.s1：首先检查电气控制系统6的显示器上水罐水位和粉剂储存量是否具备所需的喷射灭火、防护能力；
49.s2：启动行走底盘1的发动机，结合主取力器1-2、侧取力器1-3，选择内循环模式使水路系统进入待命状态(即电气控制系统6通过控制相关阀门自动打开吸水管路3-4、罐注水管路3-5，关闭出水管路3-3)，侧取力器1-3驱动油泵7-2运转，使液压系统开始工作，打开粉剂动力装置2-2的开关使其开始工作，然后打开充气阀2-2-5向粉剂储存装置2-1进行充气；
50.s3：待粉剂储存装置2-1内的压力达到额定值时，调整风机喷射装置2-4至合适角度，打开电动比例阀2-3-1进行粉剂喷射，随即选择水路系统3进入设定流量喷射模式(即即电气控制系统6自动关闭罐出水管路3-5，结束内循环模式，打开出水管路3-3进入水喷射模式，喷射流量根据需要实时设定)；作为一种优选方案，可以采用外部压力水源对水罐3-1进行持续供水，以满足水源的供应；
51.s4：待水流量数据稳定后，电气控制系统6根据水流量传感器6-1、微波固定流量计6-2反馈的水流量和粉剂流量数据自动计算水粉混合比，通过自动实时调节电动比例阀2-3-1的开度来调整粉剂的喷射流量，直至水粉混合比与设定值一致；当电动比例阀2-3-1处于最大开度且粉剂流量仍不能满足混合比要求时，电气控制系统6将自动降低水泵3-2的转
速以减小水的喷射流量(通过调节水泵转速调节水流量为现有公知技术)，以此保证水粉混合比与设定值始终一致。
52.s5：当电气控制系统6监测到水罐3-1内的水位不足(如＜10％)时，水泵3-2自动降至怠速状态，关闭出水管路3-3，打开罐注水管路3-5，进入内循环待命模式，随后关闭电动比例阀2-3-1，使粉剂停止喷射。同理，当电气控制系统6检测到电动比例阀2-3-1处于最大开度，且粉剂喷射浓度低于预设的最低值时，系统默认粉剂存量不足，自动关闭电动比例阀2-3-1，使粉剂停止喷射，同时使水路系统3进入怠速内循环模式，停止喷水；
53.s6：喷射工作结束，或待补充水源与粉剂后重新开始以上步骤。
54.需要说明的是，因粉剂在喷射状态时，粉剂储存装置2-1内的粉剂处于气粉混合悬浮状态，单纯通过称重传感器6-3无法计算出剩余存储量。本实施案例采用的方法是：粉剂在喷射过程中，电控系统通过粉剂喷射前的静态存储量数据及累积喷射量数据自动计算粉剂储存装置2-1的实时存储量，显示的数值更准确，对操作人员更具指导性。
55.综上可见：本发明实现了一种具有独立喷射隔热阻燃用高分子树脂复合材料(即本发明所述的粉剂)功能的完整技术装备；能够实时进行水粉混合比智能化快速调节，保证装备始终以最佳混合比例进行喷射；另外，当水源或粉剂不足时，系统自动停止水粉喷射，既保证了灭火、防护效果，又节约了灭火剂、提高了装备的作业效率。
56.故此，本发明充分发挥了隔热阻燃用高分子树脂复合材料的灭火、防护优势，具有明显实用价值。

技术特征：
1.一种高吸水性树脂的智能化喷射装置，其特征在于：包括行走底盘(1)、粉剂系统(2)、水路系统(3)、动力传动系统(4)、车厢(5)、电气控制系统(6)和液压系统(7)；所述粉剂系统(2)包括粉剂储存装置(2-1)、粉剂动力装置(2-2)、粉剂输送管路(2-3)、粉剂喷射装置(2-4)，所述粉剂储存装置(2-1)通过粉剂输送管路(2-3)将粉剂送至粉剂喷射装置(2-4)，所述粉剂喷射装置(2-4)内设独立的水路和粉路，各有一个进口和一个出口，水和粉剂在喷射出口处进行混合；所述水路系统(3)包括水罐(3-1)、水泵(3-2)、吸水管路(3-4)、出水管路(3-3)、罐注水管路(3-5)，所述水泵(3-2)通过吸水管路(3-4)吸取水罐(3-1)内的水源，通过出水管路(3-3)将压力水送至粉剂喷射装置(2-4)的一个进口，在粉剂喷射装置(2-4)的喷射出口与粉剂进行混合。2.根据权利要求1所述的一种高吸水性树脂的智能化喷射装置，其特征在于：所述行走底盘(1)包括底盘变速箱(1-1)、主取力器(1-2)、侧取力器(1-3)，所述行走底盘(1)作为装备其余各部件的安装基体和部分上装部件的动力源。3.根据权利要求1所述的一种高吸水性树脂的智能化喷射装置，其特征在于：所述粉剂储存装置(2-1)包括粉剂储存罐(2-1-1)、罐体安全阀(2-1-2)、排气阀(2-1-3)；所述粉剂动力装置(2-2)包括空气压缩机(2-2-1)、输气管路(2-2-2)，所述输气管路(2-2-2)上设置有减压阀(2-2-3)、管路安全阀(2-2-4)、充气阀(2-2-5)；所述粉剂输送管路(2-3)上安装有电动比例阀(2-3-1)。4.根据权利要求1所述的一种高吸水性树脂的智能化喷射装置，其特征在于：所述动力传动系统(4)包括水泵传动轴组(4-1)、油泵传动轴(4-2)。5.根据权利要求1所述的一种高吸水性树脂的智能化喷射装置，其特征在于：所述电气控制(6)系统包括水流量传感器(6-1)、微波固体流量计(6-2)、称重传感器(6-3)、压力传感器(6-4)、水位传感器(6-5)，还包括控制器、各类传感器、显示器、各种操作开关、连接线束及控制软件。6.根据权利要求1所述的一种高吸水性树脂的智能化喷射装置，其特征在于：所述液压系统(7)包括液压油箱(7-1)、油泵(7-2)，还包括控制阀、液压管路及附件。7.一种高吸水性树脂的智能化喷射装置的使用方法，其特征在于：包括以下流程：s1：首先检查电气控制系统(6)的显示器上水罐水位和粉剂储存量是否具备所需的喷射灭火、防护能力；s2：启动行走底盘(1)的发动机，结合主取力器(1-2)、侧取力器(1-3)，选择内循环模式使水路系统(3)进入待命状态，即电气控制系统(6)通过控制相关阀门自动打开吸水管路(3-4)、罐注水管路(3-5)，关闭出水管路(3-3)，侧取力器(1-3)驱动油泵(7-2)运转，使液压系统(7)开始工作，打开粉剂动力装置(2-2)的开关使其开始工作，然后打开充气阀(2-2-5)向粉剂储存装置(2-1)进行充气；s3：待粉剂储存装置(2-1)内的压力达到额定值时，调整风机喷射装置(2-4)至合适角度，打开电动比例阀(2-3-1)进行粉剂喷射，随即选择水路系统(3)进入设定流量喷射模式，即电气控制系统(6)自动关闭罐出水管路(3-5)，结束内循环模式，打开出水管路(3-3)进入水喷射模式，喷射流量根据需要实时设定；s4：待水流量数据稳定后，电气控制系统(6)根据水流量传感器(6-1)、微波固定流量计
(6-2)反馈的水流量和粉剂流量数据自动计算水粉混合比，通过自动实时调节电动比例阀(2-3-1)的开度来调整粉剂的喷射流量，直至水粉混合比与设定值一致；当电动比例阀(2-3-1)处于最大开度且粉剂流量仍不能满足混合比要求时，电气控制系统(6)将自动降低水泵(3-2)的转速以减小水的喷射流量，以此保证水粉混合比与设定值始终一致；s5：当电气控制系统(6)监测到水罐(3-1)内的水位不足时，水泵(3-2)自动降至怠速状态，关闭出水管路(3-3)，打开罐注水管路(3-5)，进入内循环待命模式，随后关闭电动比例阀(2-3-1)，使粉剂停止喷射；同理，当电气控制系统(6)检测到电动比例阀(2-3-1)处于最大开度，且粉剂喷射浓度低于预设的最低值时，系统默认粉剂存量不足，自动关闭电动比例阀(2-3-1)，使粉剂停止喷射，同时使水路系统(3)进入怠速内循环模式，停止喷水；s6：喷射工作结束，或待补充水源与粉剂后重新开始以上步骤。

技术总结
本发明提供一种高吸水性树脂的智能化喷射装置及方法，涉及消防技术装备技术领域。该高吸水性树脂的智能化喷射装置，包括行走底盘、粉剂系统、水路系统、动力传动系统、车厢、电气控制系统和液压系统，所述粉剂系统包括粉剂储存装置、粉剂动力装置、粉剂输送管路、粉剂喷射装置，所述粉剂储存装置通过粉剂输送管路将粉剂送至粉剂喷射装置，所述粉剂喷射装置内设独立的水路和粉路，各有一个进口和一个出口，水和粉剂在喷射出口处进行混合。本发明实现了水粉同时喷射的实时混合比例调节，能够满足该灭火剂以精准可控的最佳混合比例进行喷射。灭火剂以精准可控的最佳混合比例进行喷射。灭火剂以精准可控的最佳混合比例进行喷射。


技术研发人员：王茂伟 李敏敏 李学伟 李晋 战晓静 王健 袁明 李中泽 王瑞 李群
受保护的技术使用者：济南萨博特种汽车有限公司
技术研发日：2023.08.02
技术公布日：2023/10/15