便攜式滅火器保險銷的改進與研發(fā)

李克建

摘 要：便攜式滅火器是人們撲滅火災時最常用的工具之一，對于成功撲滅火災、將損失降到最低起著至關(guān)重要的作用。但是在實際使用過程中滅火器存在未配備保險銷或保險銷脫落等問題，滅火器極易發(fā)生誤噴，嚴重威脅人身與財產(chǎn)安全，因此對便攜式滅火器進行改進就顯得尤為必要。

關(guān)鍵詞：消防滅火器 保險銷 RFID技術(shù) 按壓式圓珠筆工作原理

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（b）-0055-03

早在19世紀初，滅火器就已被發(fā)明生產(chǎn)。到了20世紀20年代，泡沫滅火器開始出現(xiàn)。隨后二氧化碳滅火器、干粉滅火器、鹵代烷滅火器、輕水泡沫滅火器等在社會需求的推動下相繼出現(xiàn)。滅火器是撲救初起火災使用的最基本、最有效的大眾化滅火器材。滅火器不受水源、電源等的影響，具有輕便靈活，可移動，便于操作，可靠性能好等特點，廣泛分布于高、低層工業(yè)與民用建筑物中。滅火器的使用方法簡單，適用范圍廣，既可適用于專業(yè)消防工作人員，亦可適用于廣大群眾，既存在于城市農(nóng)村、海陸空交通工具中，也廣泛存在于家庭安全設(shè)備之中。解除滅火器保險銷是啟動滅火器的第一步，但是目前滅火器保險銷的設(shè)計和使用中存在開啟滅火器時，拔去保險銷易被遺忘；使用步驟繁多；一次性開啟，無法封存等問題，影響了滅火器的使用與保存。因此，對滅火器保險銷進行改進具有十分重要的意義。

1 對滅火器保險銷自動控制功能的改進

1.1 自動控制功能的原理——射頻識別技術(shù)

自動控制功能所依據(jù)的原理是射頻識別技術(shù)。該技術(shù)又被稱為RFID，電子標簽、無線射頻識別、感應式電子晶片、接近卡、感應卡、非接觸卡、電子條碼等。其工作原理是閱讀器依據(jù)天線發(fā)出一定頻率的射頻信號，電子標簽在磁場中獲得感應電能進而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息。讀取器接受信息后，進行解碼加工，傳送至電腦主機后等待處理。射頻識別技術(shù)在日常生活中的應用非常廣泛，并給日常生活帶來了極大便利[1]。目前尚未出現(xiàn)將射頻識別技術(shù)運用于消防滅火器的先例，筆者創(chuàng)造性地將RFID技術(shù)運用于滅火器保險銷，以期促進消防領(lǐng)域的信息化發(fā)展。

1.2 自動控制功能的實現(xiàn)

通過在傳統(tǒng)消防滅火器中應用RFID技術(shù)，可以實現(xiàn)消防滅火器保險銷的自動控制功能。消防滅火器保險銷的自動控制系統(tǒng)，不僅可以控制保險銷的開啟與關(guān)閉，還可以作為“火災探測器”，探測現(xiàn)場是否發(fā)生火災，并根據(jù)相應情況，將信息及時反饋至消防聯(lián)動控制室，實現(xiàn)對火災現(xiàn)場的遠程控制。改進后的消防滅火器保險銷安置于原有保險銷處，滅火器提把上安裝有電子標簽（芯片），并放置于裝有感應器（閱讀器）的滅火器箱中。該感應裝置安裝于滅火器箱的頂部，同時設(shè)置有開關(guān)按鈕。在沒有火災發(fā)生且裝置處于開啟的狀態(tài)下，滅火器提把上所安裝的電子標簽，也即芯片，與消防滅火器箱中的感應器在磁場作用下相互影響。此時，消防滅火器中的保險銷處于關(guān)閉狀態(tài)，壓把無法下壓，滅火器因而無法噴射滅火物質(zhì)，有利于滅火器中滅火物質(zhì)的保存[2]。若現(xiàn)場突發(fā)火災，在場人員感知火情后，迅速沖向滅火器箱，拿出其中的消防滅火器開始滅火。在取走滅火器這個動作的實施過程中，滅火器提把上的電子標簽與感應器之間的感應聯(lián)系被迫中斷，電子標簽無法繼續(xù)向感應器發(fā)射信號，在相關(guān)電路及編程等信息技術(shù)支持下，滅火器提把上的電子標簽發(fā)出電信號迫使滅火器保險銷自動開啟。此時，滅火器的壓把可以自由下壓噴射滅火物質(zhì)用于滅火。電子標簽與感應器之間的異常反應，促使感應器將感應信號轉(zhuǎn)換為電信號傳達至消防聯(lián)動控制室。消防聯(lián)動控制室在接收火警信號后，迅速動作，向自動滅火系統(tǒng)、火災報警控制器、防排煙系統(tǒng)、因特網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、消防應急廣播、火災警報裝置、消防通信設(shè)備等系統(tǒng)傳達相應指令，展開相應滅火控火行動。在搬運滅火設(shè)備及其他不需要自動控制的情況下，可以按下開關(guān)按鈕，實現(xiàn)對自動控制系統(tǒng)的關(guān)閉。

將傳統(tǒng)消防滅火器保險銷改進設(shè)計為具有自動控制功能的新型消防滅火器保險銷，在實際使用中，可能會存在一些諸如誤報警、誤噴損失的問題。對于誤報警，有以下幾種解決方案：（1）在感應器與消防聯(lián)動控制室之間的電路中，安插一個電路延時器，在延時器延長的時間內(nèi)，經(jīng)由人工判斷，決定是否將電信號傳達至消防聯(lián)動控制室；（2）對感應器到消防聯(lián)動控制室之間的電路進行重新布局，將其設(shè)計為具有判斷功能的電路，在對電信號進行判斷后，決定是否將電信號傳達至消防聯(lián)動控制室。對于將保險銷自動開啟的滅火器攜帶至火場過程中可能造成的誤噴損失有如下幾種解決方案：（1）在滅火器壓把與提把的外圍安裝一個可拆取的塑料敞形器具，該敞形器具可以作為整個滅火器在攜帶過程中的受力支撐點；（2）將原有消防滅火器的提把與壓把設(shè)計為油槍加油式（上提提把，即可噴射滅火物質(zhì)），在油槍式的消防滅火器中，可以將壓把作為整個滅火器在攜帶過程中的受力支撐點。

2 對滅火器保險銷手動控制功能的改進

2.1 手動控制功能的原理—— 按壓式圓珠筆工作原理

手動控制功能依據(jù)的原理是按壓式圓珠筆工作原理，即手指壓縮推桿，在推力的作用下，推桿推壓筆桿，筆芯被壓縮彈簧壓縮。此時，圓珠筆尖伸出筆桿，圓珠筆處于可以寫字的狀態(tài)。定位擋塊的棘爪從上面的窗口移動到下面的窗口，并且與窗口靠近，即使手指的推力撤去后，定位擋塊也不會移動，筆芯也不會縮回。此時若用手指按壓定位擋塊的按鈕，定位擋塊的棘爪將會從下面的窗口脫離回到上面的窗口，筆尖也會隨之縮回筆桿中。通過對圓珠筆不同部位施加壓力，使圓珠筆完成伸縮動作[3]。

2.2 手動控制功能的實現(xiàn)

將按壓式圓珠筆工作原理應用到滅火器保險銷中，通過按壓彈簧裝置按鈕實現(xiàn)對新型消防滅火器保險銷的手動控制功能。在不使用滅火器的時候，為了使滅火器處于關(guān)閉狀態(tài)，未對彈簧裝置按鈕施加壓力，按鈕根部的彈簧裝置處于舒張狀態(tài)，定位擋塊位于前一個窗口處。按鈕同時穿過壓把與提把，無法通過對壓把施加壓力使其下壓，此時，滅火器保險銷處于關(guān)閉狀態(tài)。

在出現(xiàn)火情，需要使用滅火器的情況下，從滅火器箱中拿起滅火器的同時，對按鈕施加壓力，按鈕在外力作用下被壓縮，回到孔洞內(nèi)，按鈕根部的彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈性勢能增加。定位擋塊的棘爪在壓力與彈簧彈力的雙重作用下從前一個窗口向后一個窗口移動，移動至一定位置后，定位擋塊停在第二個窗口。即使外加壓力撤去后，定位擋塊也不會向前滑動。此時，滅火器保險銷處于開啟狀態(tài)。在完成對滅火器的使用后，可以按下處于后一窗口的定位擋塊，定位擋塊在彈簧彈力的作用下，回到前一窗口。此時，按鈕在慣性作用下突出孔洞并處于孔洞外，再一次穿過壓把與提把間的孔洞，壓把無法下壓，滅火器保險銷處再次處于關(guān)閉狀態(tài)。

3 對滅火器保險銷規(guī)格及制作材料的改進

新型消防滅火器保險銷由兩部分構(gòu)成，分別是保險銷筒與按壓裝置。保險銷筒與按壓裝置在滅火器保險銷中起著不同的重要作用，因而，對于它們的尺寸材料，應當根據(jù)它們各自在保險銷中發(fā)揮的具體功能進行不同的考慮。

3.1 新型消防滅火器保險銷的尺寸

3.1.1 保險銷筒

保險銷筒是新型消防滅火器保險銷的固定裝置，在整個保險銷中起著支撐作用，對滅火器保險銷的開啟與關(guān)閉動作均在這一個狹小空間完成。按壓裝置嵌套在保險銷筒內(nèi)，在按壓裝置與保險銷筒的相互配合及共同作用下，實現(xiàn)手動控制滅火器保險銷的開閉。

將滅火器保險銷筒設(shè)計為一個長13 mm，寬9.0 mm，高9.0 mm的長方體，并在長方體內(nèi)部設(shè)計出一個長13 mm，直徑為7.5 mm的空心圓柱，并且要求長方體側(cè)面圓心與長方體側(cè)面正方形的中心重合，圓心與中心重合后能夠加強內(nèi)部圓柱的穩(wěn)固性與整體性，使保險銷筒不致在高溫或水壓沖擊下變形，失去支撐結(jié)構(gòu)，不利于保險銷的使用。在長方體內(nèi)部緊挨圓柱體處設(shè)計一條平行于長方體長邊的凹槽，該凹槽長13 mm，寬0.5 mm，高0.5 mm。該凹槽是為了契合按壓裝置底部的突槽，將按壓裝置的運動固定在一條軌道中，使按壓裝置在受外界壓力的過程中，不致因受力不均發(fā)生左右偏轉(zhuǎn)，而造成定位擋塊無法準確停在前一或后一窗口中的情況。同時，在長方體的頂面設(shè)計處兩個長2.0 mm，寬1.0 mm的長方形窗口并與內(nèi)部圓柱相連通。該窗口距長方體頂面的左右寬邊分別是3 mm與8 mm，距長邊均為4 mm。長方體頂面的兩個窗口是為了在定位擋塊的移動過程中固定定位擋塊，使其在受外界壓力作用下停在前一窗口或后一窗口，突出按鈕或縮回按鈕，實現(xiàn)對滅火器保險銷的手動控制[4]。

3.1.2 按壓裝置

按壓裝置是整個新型滅火器保險銷的核心部位，通過對按壓裝置施加壓力，使按鈕突出或縮回，穿過壓把與提把，實現(xiàn)對滅火器保險銷的手動控制。按壓裝置整體為長9.0 mm，直徑為7.0 mm的圓柱體。在距按鈕2.0 mm處設(shè)計一個斜槽，斜槽與水平面的角度為53°，斜槽長5.0 mm，寬1.0 mm，斜槽底部距按壓裝置頂部5.0 mm。按壓裝置的彈片位于斜槽的右側(cè)，彈片與斜槽平行且長0.7 mm，厚1.5 mm。彈片的頂端是突出的長方體，其高為1.0 mm，長為0.7 mm，寬為1.5 mm。在斜槽整體的右側(cè)設(shè)計出一個直徑為5.0 mm的空心圓柱，在空心圓柱中放置彈性較好的彈簧裝置，通過彈簧裝置的自然伸縮屬性來推動按壓裝置整體的移動，并且在整個按壓裝置底部設(shè)計出一個長5.0 mm，寬0.5 mm，高0.5 mm的突槽。通過凹槽、突槽的相互契合，使按壓裝置在使用中不致發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而定位擋塊能夠準確停滯于窗口中來控制按鈕的突出與收縮。

3.2 新型消防滅火器保險銷的材料

滅火器保險銷適用于溫度高、溫差大、水力沖擊力強的環(huán)境中，因而，制作滅火器保險銷的材料必須具備耐高溫、耐沖擊、機械強度高等一系列屬性，且使用價格低廉。聚醚醚酮，因其具有機械強度高、耐高溫、耐沖擊、阻燃、耐酸堿、耐水解、耐磨、耐疲勞、耐輻照及良好的電性能等屬性，比較符合制作滅火器保險銷的標準。故而，最終選用聚醚醚酮來制作滅火器保險銷。

滅火器保險銷中的壓縮彈簧，應當選擇由不銹鋼來制造。不銹鋼彈簧，能夠在電子、耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學侵蝕性介質(zhì)腐蝕的環(huán)境中工作，具有較高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性及良好的耐熱耐腐蝕性能。使用由不銹鋼制造的彈簧，能夠滿足滅火器保險銷的耐高溫、耐酸堿腐蝕的需要，使滅火器保險銷在高溫、溫差大、腐蝕性強的環(huán)境中也能正常工作。此外，不銹鋼彈簧具有較好的彈性，既能滿足按壓裝置的彈性需要，又能避免因意外造成滅火器保險銷的開啟或關(guān)閉。

總之，改進后的滅火器保險銷具有操作步驟簡單、節(jié)省操作時間、可實現(xiàn)預警多功能聯(lián)動、自動與手動雙重控制和保險銷能夠循環(huán)利用、高效環(huán)保等特點，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 王曉華，周曉光.射頻識別技術(shù)及其應用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005（11）：30-31.

[2] 魏東.滅火技術(shù)及工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012：57-59.

[3] 劉俏良.一種按壓式多功能圓珠筆[P].中國專利：CN202123841U，2012-01-25.

[4] 謝寶群.一種按壓式發(fā)電照明圓珠筆[P].中國專利：CN204488286U，2015-07-22.