多方案實現(xiàn)手提式滅火器遇明火自啟動

遲家寧

摘要：為了解決手提式滅火器遇明火不能自動啟動滅火這一問題，本研究通過設計合理的結(jié)構，利用不同的材料特性，實現(xiàn)了手提式滅火器遇明火在機械力的作用下自啟動。通過設計由可燃物質(zhì)的預應力裝置，當明火發(fā)生時，處于平衡向內(nèi)收縮的預應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滅火器產(chǎn)生向提把與壓把內(nèi)側(cè)壓縮的啟動力，進而啟動手提式滅火器滅火。

關鍵詞：手提式滅火器;自動滅火;自啟動裝置

一、研究背景

新聞中關于有人員傷亡的火災報道讓我特別傷心，有一次當看到有一個消防戰(zhàn)士抱著小孩沖出火場的畫面讓我終生難忘，當時我就想，能不能發(fā)明一種體積小、簡單實用、純機械力驅(qū)動的裝置將我們身邊常用的手提式滅火器利用起來自動滅火呢？由此進行了本項目相關研究。

眾所周知，常見的手提式滅火器一般都是手動的，手提式滅火器的罐體內(nèi)填充用于滅火的化學制劑。使用的時候，首先拔出手提式滅火器上的安全銷，然后對準著火點，按下活動壓把，整體過程完全依賴于人工。但若是火災發(fā)生于無人場所，即使火勢蔓延到傳統(tǒng)的手提式滅火器附近，傳統(tǒng)的手提滅火器也不會啟動。

通過檢索國內(nèi)相關文獻，可以看到，許多學者都認識到了自動滅火的重要性，嘗試發(fā)明各種自動滅火系統(tǒng)和自動控制滅火裝置，由于火災發(fā)生時會產(chǎn)生大量的熱和濃煙，所以大部分專家都以這兩個要素作為判斷火災的因素，滅火方法主要有消防水、化學制劑等。并綜合對比分析，與本研究相近的對手提式滅火器改進并進行自動滅火的相關研究主要有如下幾類：燃燒控制機械類、溫度控制類、電控制類。

對于手提式滅火器通過燃燒控制機械類啟動的研究相對于其他研究較少，通過檢索文獻發(fā)現(xiàn)有的利用化纖繩拉住彈簧和手柄，當發(fā)生火情時，化纖繩遇火而斷，彈簧立即拉下手柄，滅火器實現(xiàn)自動滅火。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啟手柄和筒體連接，通過初始火焰的高溫將可熔性拉繩熔斷，實現(xiàn)自動滅火。這類裝置的特點是化纖繩及可熔性拉繩容易發(fā)生機械磨損折斷，出現(xiàn)識判;另外裝置占用的空間遠大于現(xiàn)有的手提式滅火器的空間，裝配起來不方便。

對于溫度控制機械類啟動的研究相對于燃燒控制機械類啟動的研究略多一些，有的利用焊錫環(huán)高溫熔化的特點，以15kg的鉛球重力作為啟動力，當滅火器附近火災發(fā)生時，高溫會使焊錫環(huán)迅速熔化，鉛球會墜落下來，并且通過鐵鏈拉動把手，啟動滅火器滅火。這種裝置的特點是啟動鉛球過重，操作起來困難，對于重力鉛球裝置受到振動等影響時使的鉛球脫位，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，當感溫泡遇高溫自碎后，達到自動滅火。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，當現(xiàn)場溫度達到設定值時，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打開，滅火物質(zhì)就從滅火器噴出達到滅火作用。有學者將形狀記憶合金彈簧套在壓桿的上端，當外部溫度達到形裝記憶合金彈簧的設定形變溫度時，可以達到自動滅火的作用。這類溫度控制機械類自動滅火的特點在于：裝置體積較小，但主要針對特定的滅火器，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，在某些場合，例如汽車發(fā)動機艙內(nèi)，長期維持高溫狀態(tài)卻并未發(fā)生火情，若使用該專利滅火器，則會發(fā)生火災誤判事件，既浪費了滅火器，又造成火災發(fā)生時無滅火器可用。

通過檢索相關研究文獻可以知道，電控制類自動滅火裝置是研究最多的，有的在水基滅火器上設計安裝有對火災的自動探測、報警系統(tǒng)，自動執(zhí)行滅火的裝置，當達到起火點溫度時火災檢測裝置通信工作，電氣導通，電動推桿向下移動的作用力下按壓滅火器的壓板，滅火器進行噴射。也有的將驅(qū)動裝置與火災檢測裝置通信連接，當火災檢測裝置檢測到火災發(fā)生時，發(fā)送信號給驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置啟動帶動兩個手柄靠近，使滅火器的閥門打開，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。這類電控制類自動滅火的特點在于：電設備一般可靠性差，容易出現(xiàn)卡死或電力不足等現(xiàn)象;同時成本高，需要經(jīng)常維護。

由于上述問題的存在，對于現(xiàn)有的手提式滅火器的優(yōu)化改造仍需要更可靠和簡易的方法。本研究通過設計合理的結(jié)構，利用不同的材料特性，實現(xiàn)手提式滅火器遇明火在機械力的作用下自啟動。嘗試設計體積小、對手提式滅火器改動少、純機械力啟動的、更有效果、實用的自動滅火裝置，以期實現(xiàn)常用手提式滅火器的自動滅火功能。

二、研究過程

（一）手提式滅火器簡化分析

手提式滅火器的具體性能和結(jié)構要求見中華人民共和國國家標準GB4351.1-2005，常見的手提式滅火器刺穿柱隱于提把與壓把之間的，它的作用是當壓把受力向下運動時壓把會向下按押刺穿柱，使刺穿柱穿破手提式滅火器罐體內(nèi)的保護化學物質(zhì)的保護膜，罐體內(nèi)填充用于滅火的化學制劑才會由滅火器的噴嘴噴出，平時手提式滅火器提把和壓把受保險裝置限制，不能上下移動。

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

本研究設計的由可燃物質(zhì)構成的保險裝置中的引燃索是常見的手提式滅火器的保險裝置中沒有的，引燃索的作用是可以通過將引燃索布置于易燃點附近，當易燃點附近出現(xiàn)明火時，引燃索會被引燃，燃燒的引燃索會帶著熱量速迅的把整個由可燃物質(zhì)構成的保險裝置引燃燒毀，從而使裝配有可燃物質(zhì)構成的保險裝置的手提式滅火器在出現(xiàn)明火的第一時間進行啟動滅火。

（二）立式保險柱提供支持力法

將現(xiàn)有常見的手提式滅火器中的保險裝置設計成由可燃物質(zhì)構成的保險裝置是可以解決滅火器遇明火時由于不燃的保險裝置牽制的問題，那么在啟動力上面有沒有其他的方式呢？研究過程中從平時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，開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形狀呢？在平時經(jīng)?？梢钥吹嚼先耸殖止照?，如果拐杖不小心傾斜就會失去平衡，基于此設計了一種利用立式保險柱與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置。

本研究設計的利用立式保險柱與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置與手提式滅火器位置關系示意圖見圖A，可以看出本研究設計的利用立式保險柱與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置主要布置于壓把與提把之間，相對來說結(jié)構簡單、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，除了將常見的手提式滅火器不燃的保險裝置換成本研究的可燃保險裝置外，沒有任何改動。通過不燃的不銹鋼材料（自啟動裝置中的固定卡扣、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、可燃保險裝置）組合，形成一個向內(nèi)收縮力與支撐力處于平衡力的一個狀態(tài)，本研究設計的利用立式保險柱與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置啟動前示意圖見圖B。

當明火燒毀可燃保險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，本設計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)收縮力的作用下會出現(xiàn)側(cè)向滑動，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主要動力，收縮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，通過測算收縮彈片收縮力遠大于手提式滅火器所需的啟動力，所以當出現(xiàn)明火時手提式滅火器在收縮彈片的作用下啟動滅火，本研究設計的利用立式保險柱與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置啟動后示意圖見圖C。

基本于本研究成果，以本人為主要發(fā)明人和申請人提交了名稱為“一種利用立式保險柱與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置”的發(fā)明專利（申請?zhí)枮椋?018114771154），本裝置詳細情況請參考上述的專利申請文件。

A：自啟動裝置安裝效果圖

B：自啟動裝置啟動前

C：自啟動裝置啟動后

圖1 ?本研究設計的利用立式保險柱支撐的自啟動裝置啟動前后示意圖

（三）可折支撐法

其與前述的由可燃物質(zhì)構成的保險裝置是可以解決滅火器遇明火時由于不燃的保險裝置牽制的問題，利用彈片提供啟動力，那么還有沒有其他的可以來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？帶著這樣的問題，在研究中深入的思考，通過日常生活中發(fā)現(xiàn)人站立過程中是不會倒掉的，而人可以通過膝關節(jié)的活動實現(xiàn)下蹲等動作，由此設計了一種利用可折支撐與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置。

本研究設計的利用可折支撐與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置與手提式滅火器位置關系示意圖見圖2A，可以看出本研究設計的利用可折支撐與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置主要布置于壓把與提把之間，相對來說結(jié)構簡單、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，對常用的手提式滅火器來說除了將不燃的保險裝置換成本研究的可燃保險裝置外，沒有任何改動。通過不燃的不銹鋼材料（自啟動裝置中的固定卡扣、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、可燃保險裝置）組合，形成一個向內(nèi)收縮力與支撐力處于平衡力的一個狀態(tài)，本研究設計的利用可折支撐與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置啟動前示意圖見圖2B。

當明火燒毀可燃保險裝置與可燃支撐柱后，可燃支撐柱內(nèi)嵌一個呈伸縮狀的收縮彈簧會出現(xiàn)收縮，則可燃支撐柱會從中部在彈簧的拉力作用下出現(xiàn)對折，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主要動力，收縮彈片的收縮力在固定卡

（下轉(zhuǎn)第42頁）（上接第40頁）

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，通過測算收縮彈片收縮力遠大于手提式滅火器所需的啟動力，所以當出現(xiàn)明火時手提式滅火器在收縮彈片的作用下啟動滅火，本研究設計的利用可折支撐與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置啟動后示意圖見圖2C。

基本于本研究成果，以本人為主要發(fā)明人和申請人提交了名稱為“一種利用可折支撐與彈片實現(xiàn)滅火器遇明火自啟動裝置”的發(fā)明專利（申請?zhí)枮椋?018114805042），該裝置的具體細節(jié)請參考上述的專利申請文件。

A：自啟動裝置安裝效果圖

B：自啟動裝置啟動前

C：自啟動裝置啟動后

圖2 ?本研究設計的可折支撐的自啟動裝置啟動前后示意圖

三、研究結(jié)論

通過本項目研究說明，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，設計不同的結(jié)構形式，是可以實現(xiàn)結(jié)構簡單、小巧、純機械力作為啟動力的手提式滅火器遇明火自啟動裝置。

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