遲家寧

摘要：為了解決手提式滅火器遇明火不能自動(dòng)啟動(dòng)滅火這一問(wèn)題，本研究通過(guò)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，利用不同的材料特性，實(shí)現(xiàn)了手提式滅火器遇明火在機(jī)械力的作用下自啟動(dòng)。通過(guò)設(shè)計(jì)由可燃物質(zhì)的預(yù)應(yīng)力裝置，當(dāng)明火發(fā)生時(shí)，處于平衡向內(nèi)收縮的預(yù)應(yīng)力裝置中的可燃材料燒毀，使裝置穩(wěn)定的平衡力受到破壞，不燃的彈性材料的部件對(duì)滅火器產(chǎn)生向提把與壓把內(nèi)側(cè)壓縮的啟動(dòng)力，進(jìn)而啟動(dòng)手提式滅火器滅火。

關(guān)鍵詞：手提式滅火器;自動(dòng)滅火;自啟動(dòng)裝置

一、研究背景

新聞中關(guān)于有人員傷亡的火災(zāi)報(bào)道讓我特別傷心，有一次當(dāng)看到有一個(gè)消防戰(zhàn)士抱著小孩沖出火場(chǎng)的畫(huà)面讓我終生難忘，當(dāng)時(shí)我就想，能不能發(fā)明一種體積小、簡(jiǎn)單實(shí)用、純機(jī)械力驅(qū)動(dòng)的裝置將我們身邊常用的手提式滅火器利用起來(lái)自動(dòng)滅火呢？由此進(jìn)行了本項(xiàng)目相關(guān)研究。

眾所周知，常見(jiàn)的手提式滅火器一般都是手動(dòng)的，手提式滅火器的罐體內(nèi)填充用于滅火的化學(xué)制劑。使用的時(shí)候，首先拔出手提式滅火器上的安全銷(xiāo)，然后對(duì)準(zhǔn)著火點(diǎn)，按下活動(dòng)壓把，整體過(guò)程完全依賴(lài)于人工。但若是火災(zāi)發(fā)生于無(wú)人場(chǎng)所，即使火勢(shì)蔓延到傳統(tǒng)的手提式滅火器附近，傳統(tǒng)的手提滅火器也不會(huì)啟動(dòng)。

通過(guò)檢索國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)，可以看到，許多學(xué)者都認(rèn)識(shí)到了自動(dòng)滅火的重要性，嘗試發(fā)明各種自動(dòng)滅火系統(tǒng)和自動(dòng)控制滅火裝置，由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱和濃煙，所以大部分專(zhuān)家都以這兩個(gè)要素作為判斷火災(zāi)的因素，滅火方法主要有消防水、化學(xué)制劑等。并綜合對(duì)比分析，與本研究相近的對(duì)手提式滅火器改進(jìn)并進(jìn)行自動(dòng)滅火的相關(guān)研究主要有如下幾類(lèi)：燃燒控制機(jī)械類(lèi)、溫度控制類(lèi)、電控制類(lèi)。

對(duì)于手提式滅火器通過(guò)燃燒控制機(jī)械類(lèi)啟動(dòng)的研究相對(duì)于其他研究較少，通過(guò)檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)有的利用化纖繩拉住彈簧和手柄，當(dāng)發(fā)生火情時(shí)，化纖繩遇火而斷，彈簧立即拉下手柄，滅火器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅火。也有的利用可熔性拉繩的兩端分別與拉板的一端和牽拉管的底端部連接，拉力彈簧的兩端分別與噴粉開(kāi)啟手柄和筒體連接，通過(guò)初始火焰的高溫將可熔性拉繩熔斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅火。這類(lèi)裝置的特點(diǎn)是化纖繩及可熔性拉繩容易發(fā)生機(jī)械磨損折斷，出現(xiàn)識(shí)判;另外裝置占用的空間遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的手提式滅火器的空間，裝配起來(lái)不方便。

對(duì)于溫度控制機(jī)械類(lèi)啟動(dòng)的研究相對(duì)于燃燒控制機(jī)械類(lèi)啟動(dòng)的研究略多一些，有的利用焊錫環(huán)高溫熔化的特點(diǎn)，以15kg的鉛球重力作為啟動(dòng)力，當(dāng)滅火器附近火災(zāi)發(fā)生時(shí)，高溫會(huì)使焊錫環(huán)迅速熔化，鉛球會(huì)墜落下來(lái)，并且通過(guò)鐵鏈拉動(dòng)把手，啟動(dòng)滅火器滅火。這種裝置的特點(diǎn)是啟動(dòng)鉛球過(guò)重，操作起來(lái)困難，對(duì)于重力鉛球裝置受到振動(dòng)等影響時(shí)使的鉛球脫位，可靠性較差。也有的是在壓把和提手間的凹槽內(nèi)裝有一感溫泡，在壓把及提手的尾端掛有拉簧，當(dāng)感溫泡遇高溫自碎后，達(dá)到自動(dòng)滅火。還有的是由Ni（鎳）-Ti（鈦）或Cu（銅）-Zn（鋅）-Al（鋁）記憶合金制成彈簧，并安裝在滅火器兩手把之間，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，彈簧收縮使滅火器兩手把向中心靠攏的力把滅火器的閥門(mén)打開(kāi)，滅火物質(zhì)就從滅火器噴出達(dá)到滅火作用。有學(xué)者將形狀記憶合金彈簧套在壓桿的上端，當(dāng)外部溫度達(dá)到形裝記憶合金彈簧的設(shè)定形變溫度時(shí)，可以達(dá)到自動(dòng)滅火的作用。這類(lèi)溫度控制機(jī)械類(lèi)自動(dòng)滅火的特點(diǎn)在于：裝置體積較小，但主要針對(duì)特定的滅火器，不適用于一般的手提式滅火器，另外高溫即可誘發(fā)滅火器啟動(dòng)，在某些場(chǎng)合，例如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，長(zhǎng)期維持高溫狀態(tài)卻并未發(fā)生火情，若使用該專(zhuān)利滅火器，則會(huì)發(fā)生火災(zāi)誤判事件，既浪費(fèi)了滅火器，又造成火災(zāi)發(fā)生時(shí)無(wú)滅火器可用。

通過(guò)檢索相關(guān)研究文獻(xiàn)可以知道，電控制類(lèi)自動(dòng)滅火裝置是研究最多的，有的在水基滅火器上設(shè)計(jì)安裝有對(duì)火災(zāi)的自動(dòng)探測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)，自動(dòng)執(zhí)行滅火的裝置，當(dāng)達(dá)到起火點(diǎn)溫度時(shí)火災(zāi)檢測(cè)裝置通信工作，電氣導(dǎo)通，電動(dòng)推桿向下移動(dòng)的作用力下按壓滅火器的壓板，滅火器進(jìn)行噴射。也有的將驅(qū)動(dòng)裝置與火災(zāi)檢測(cè)裝置通信連接，當(dāng)火災(zāi)檢測(cè)裝置檢測(cè)到火災(zāi)發(fā)生時(shí)，發(fā)送信號(hào)給驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置啟動(dòng)帶動(dòng)兩個(gè)手柄靠近，使滅火器的閥門(mén)打開(kāi)，液態(tài)的二氧化碳便噴出變成氣態(tài)，起到撲滅火源的作用。這類(lèi)電控制類(lèi)自動(dòng)滅火的特點(diǎn)在于：電設(shè)備一般可靠性差，容易出現(xiàn)卡死或電力不足等現(xiàn)象;同時(shí)成本高，需要經(jīng)常維護(hù)。

由于上述問(wèn)題的存在，對(duì)于現(xiàn)有的手提式滅火器的優(yōu)化改造仍需要更可靠和簡(jiǎn)易的方法。本研究通過(guò)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，利用不同的材料特性，實(shí)現(xiàn)手提式滅火器遇明火在機(jī)械力的作用下自啟動(dòng)。嘗試設(shè)計(jì)體積小、對(duì)手提式滅火器改動(dòng)少、純機(jī)械力啟動(dòng)的、更有效果、實(shí)用的自動(dòng)滅火裝置，以期實(shí)現(xiàn)常用手提式滅火器的自動(dòng)滅火功能。

二、研究過(guò)程

（一）手提式滅火器簡(jiǎn)化分析

手提式滅火器的具體性能和結(jié)構(gòu)要求見(jiàn)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4351.1-2005，常見(jiàn)的手提式滅火器刺穿柱隱于提把與壓把之間的，它的作用是當(dāng)壓把受力向下運(yùn)動(dòng)時(shí)壓把會(huì)向下按押刺穿柱，使刺穿柱穿破手提式滅火器罐體內(nèi)的保護(hù)化學(xué)物質(zhì)的保護(hù)膜，罐體內(nèi)填充用于滅火的化學(xué)制劑才會(huì)由滅火器的噴嘴噴出，平時(shí)手提式滅火器提把和壓把受保險(xiǎn)裝置限制，不能上下移動(dòng)。

啟動(dòng)手提式滅火器首先必須解脫保險(xiǎn)裝置，那么如何才能在手提式滅火器遇到明火時(shí)不讓保險(xiǎn)裝置限制壓把與提把的閉合呢？為了給滅火器在出現(xiàn)明火時(shí)啟動(dòng)創(chuàng)造條件，本研究設(shè)計(jì)了一款由可燃物質(zhì)構(gòu)成的保險(xiǎn)裝置，形狀與現(xiàn)有的手提式滅火器的保險(xiǎn)裝置類(lèi)似，主要包括引燃索、保險(xiǎn)銷(xiāo)、保險(xiǎn)栓以及滅火器拉環(huán)等部件組成;所不同的是常見(jiàn)的手提式滅火器的保險(xiǎn)裝置是鋼鐵等不燃的金屬構(gòu)成，本研究中的這些部件全部是由可燃材料構(gòu)成。

本研究設(shè)計(jì)的由可燃物質(zhì)構(gòu)成的保險(xiǎn)裝置中的引燃索是常見(jiàn)的手提式滅火器的保險(xiǎn)裝置中沒(méi)有的，引燃索的作用是可以通過(guò)將引燃索布置于易燃點(diǎn)附近，當(dāng)易燃點(diǎn)附近出現(xiàn)明火時(shí)，引燃索會(huì)被引燃，燃燒的引燃索會(huì)帶著熱量速迅的把整個(gè)由可燃物質(zhì)構(gòu)成的保險(xiǎn)裝置引燃燒毀，從而使裝配有可燃物質(zhì)構(gòu)成的保險(xiǎn)裝置的手提式滅火器在出現(xiàn)明火的第一時(shí)間進(jìn)行啟動(dòng)滅火。

（二）立式保險(xiǎn)柱提供支持力法

將現(xiàn)有常見(jiàn)的手提式滅火器中的保險(xiǎn)裝置設(shè)計(jì)成由可燃物質(zhì)構(gòu)成的保險(xiǎn)裝置是可以解決滅火器遇明火時(shí)由于不燃的保險(xiǎn)裝置牽制的問(wèn)題，那么在啟動(dòng)力上面有沒(méi)有其他的方式呢？研究過(guò)程中從平時(shí)生活中常接觸的燕尾夾工作原理找到了靈感，利用不燃的彈性鋼片做成燕尾夾收縮部件狀，將其兩臂與手提式滅火器的提把和壓把利用不燃的剛性鋼鐵卡扣固定，這樣的話(huà)，開(kāi)張的彈性鋼片可以提供向提把和壓把內(nèi)側(cè)的收縮力。那么如何能保持正常狀態(tài)下不燃的彈性鋼片保持張開(kāi)形狀呢？在平時(shí)經(jīng)?？梢钥吹嚼先耸殖止照?，如果拐杖不小心傾斜就會(huì)失去平衡，基于此設(shè)計(jì)了一種利用立式保險(xiǎn)柱與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置。

本研究設(shè)計(jì)的利用立式保險(xiǎn)柱與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置與手提式滅火器位置關(guān)系示意圖見(jiàn)圖A，可以看出本研究設(shè)計(jì)的利用立式保險(xiǎn)柱與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置主要布置于壓把與提把之間，相對(duì)來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧，基本不多占用現(xiàn)有的常規(guī)手提式滅火器工作空間，除了將常見(jiàn)的手提式滅火器不燃的保險(xiǎn)裝置換成本研究的可燃保險(xiǎn)裝置外，沒(méi)有任何改動(dòng)。通過(guò)不燃的不銹鋼材料（自啟動(dòng)裝置中的固定卡扣、立柱、阻滑片、凸起部件）與不燃的彈性材料彈性鋼片（收縮彈片）與可燃材料（可燃支撐塊、可燃保險(xiǎn)裝置）組合，形成一個(gè)向內(nèi)收縮力與支撐力處于平衡力的一個(gè)狀態(tài)，本研究設(shè)計(jì)的利用立式保險(xiǎn)柱與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)前示意圖見(jiàn)圖B。

當(dāng)明火燒毀可燃保險(xiǎn)裝置與可燃支撐塊后，阻滑片由于向內(nèi)收縮力的作用下與收縮彈片閉合，本設(shè)計(jì)巧妙之處在于利用凸起部件在阻滑片閉合后將立柱底部頂托出阻滑片的上界面，立柱下部失去了阻擋，在收縮彈片向內(nèi)收縮力的作用下會(huì)出現(xiàn)側(cè)向滑動(dòng)，支撐向內(nèi)收縮的平衡力狀態(tài)被打破，收縮彈片的收縮力成為一個(gè)主要?jiǎng)恿Γ湛s彈片的收縮力在固定卡扣的作用下傳遞給手提式滅火器的壓把與提把，使其向內(nèi)收縮，通過(guò)測(cè)算收縮彈片收縮力遠(yuǎn)大于手提式滅火器所需的啟動(dòng)力，所以當(dāng)出現(xiàn)明火時(shí)手提式滅火器在收縮彈片的作用下啟動(dòng)滅火，本研究設(shè)計(jì)的利用立式保險(xiǎn)柱與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)后示意圖見(jiàn)圖C。

基本于本研究成果，以本人為主要發(fā)明人和申請(qǐng)人提交了名稱(chēng)為“一種利用立式保險(xiǎn)柱與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置”的發(fā)明專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)枮椋?018114771154），本裝置詳細(xì)情況請(qǐng)參考上述的專(zhuān)利申請(qǐng)文件。

A：自啟動(dòng)裝置安裝效果圖

B：自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)前

C：自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)后

圖1 ?本研究設(shè)計(jì)的利用立式保險(xiǎn)柱支撐的自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)前后示意圖

（三）可折支撐法

其與前述的由可燃物質(zhì)構(gòu)成的保險(xiǎn)裝置是可以解決滅火器遇明火時(shí)由于不燃的保險(xiǎn)裝置牽制的問(wèn)題，利用彈片提供啟動(dòng)力，那么還有沒(méi)有其他的可以來(lái)抵消掉手提式滅火器的壓把與提把之間正常狀態(tài)下的彈片收縮力的方法嗎？帶著這樣的問(wèn)題，在研究中深入的思考，通過(guò)日常生活中發(fā)現(xiàn)人站立過(guò)程中是不會(huì)倒掉的，而人可以通過(guò)膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)實(shí)現(xiàn)下蹲等動(dòng)作，由此設(shè)計(jì)了一種利用可折支撐與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置。

本研究設(shè)計(jì)的利用可折支撐與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置與手提式滅火器位置關(guān)系示意圖見(jiàn)圖2A，可以看出本研究設(shè)計(jì)的利用可折支撐與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置主要布置于壓把與提把之間，相對(duì)來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧，基本不多占用現(xiàn)有的常規(guī)手提式滅火器工作空間，對(duì)常用的手提式滅火器來(lái)說(shuō)除了將不燃的保險(xiǎn)裝置換成本研究的可燃保險(xiǎn)裝置外，沒(méi)有任何改動(dòng)。通過(guò)不燃的不銹鋼材料（自啟動(dòng)裝置中的固定卡扣、可折支撐柱）與不燃的彈性材料（收縮彈片、收縮彈簧）與可燃材料（可燃支撐柱、可燃保險(xiǎn)裝置）組合，形成一個(gè)向內(nèi)收縮力與支撐力處于平衡力的一個(gè)狀態(tài)，本研究設(shè)計(jì)的利用可折支撐與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)前示意圖見(jiàn)圖2B。

當(dāng)明火燒毀可燃保險(xiǎn)裝置與可燃支撐柱后，可燃支撐柱內(nèi)嵌一個(gè)呈伸縮狀的收縮彈簧會(huì)出現(xiàn)收縮，則可燃支撐柱會(huì)從中部在彈簧的拉力作用下出現(xiàn)對(duì)折，支撐收縮彈片向內(nèi)收縮的平衡力狀態(tài)被打破，收縮彈片的收縮力成為一個(gè)主要?jiǎng)恿?，收縮彈片的收縮力在固定卡

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扣的作用下傳遞給手提式滅火器的壓把與提把，使其向內(nèi)收縮，通過(guò)測(cè)算收縮彈片收縮力遠(yuǎn)大于手提式滅火器所需的啟動(dòng)力，所以當(dāng)出現(xiàn)明火時(shí)手提式滅火器在收縮彈片的作用下啟動(dòng)滅火，本研究設(shè)計(jì)的利用可折支撐與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)后示意圖見(jiàn)圖2C。

基本于本研究成果，以本人為主要發(fā)明人和申請(qǐng)人提交了名稱(chēng)為“一種利用可折支撐與彈片實(shí)現(xiàn)滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置”的發(fā)明專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)枮椋?018114805042），該裝置的具體細(xì)節(jié)請(qǐng)參考上述的專(zhuān)利申請(qǐng)文件。

A：自啟動(dòng)裝置安裝效果圖

B：自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)前

C：自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)后

圖2 ?本研究設(shè)計(jì)的可折支撐的自啟動(dòng)裝置啟動(dòng)前后示意圖

三、研究結(jié)論

通過(guò)本項(xiàng)目研究說(shuō)明，利用可燃剛性材料與不燃的彈性材料及不燃的剛性材料配合，設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)形式，是可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧、純機(jī)械力作為啟動(dòng)力的手提式滅火器遇明火自啟動(dòng)裝置。

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