名称：一种多级加压螺旋导流消防用水炮装置
专利号：202610430433.3
专利权人：李丁丁
技术领域
本发明涉及消防设备技术领域，特别涉及一种多级加压螺旋导流消防用水炮装置。
背景技术
消防水炮是消防灭火作业中的核心设备，主要用于将高压水流精准喷射至火点，实现远距离、大流量灭火，广泛应用于高层建筑、石油化工、仓库、机场等大空间、大跨度场所的火灾扑救。
中国专利CN115645798A公开了一种带增压功能的多功能消防炮，包括底座和第一增压机构；底座：其上表面中部设有安装座，安装座的上端开口处通过密封轴承转动连接有旋转筒，旋转筒上端前后对称设置的开口内均转动连接有连接管，两个连接管的外侧端头均与喷水管的内部连通，喷水管的右端开口处设有高压喷头；第一增压机构：包括第一电机、安装轴和叶轮，所述安装轴转动连接于喷水管的内部左端，第一电机通过法兰安装于喷水管的左侧面。
该专利存在以下核心缺陷：
其一，水流流态控制效果差，水流在流道内易产生紊动、涡流，导致喷射过程中水流分散、集束性差，大幅降低灭火精度与有效覆盖范围；
其二，调节灵活性不足，水平与俯仰角度调节结构分离，传动稳定性差，无法实现喷射角度的精准、快速调控，难以适配复杂火场的动态灭火需求；
其三，功能集成度低，加压驱动、喷头旋转、伸缩调节的驱动机构相互独立，导致设备整体体积大、结构复杂，维护难度高，且难以实现多参数的协同调控；
其四，喷射适配性差，喷头的喷射距离、水流形态无法根据火场距离、火势大小灵活调节，适用场景受限。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多级加压螺旋导流消防用水炮装置，可以有效解决现有消防水炮水流集束性差、角度调节不精准、功能集成度低、喷射适配性不足的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种多级加压螺旋导流消防用水炮装置，包括进水座，还包括用于支撑的固定底座和转动底座、导水组件、加压机构、喷水组件、传动组件、调节组件一和调节组件二，所述传动组件用于转动所述加压机构内部的螺旋加压结构且用于转动喷水组件的喷水部件，所述调节组件二用于转动水平调节导水组件、加压机构和喷水组件的旋转角度，所述调节组件一通过加压机构调节所述喷水组件的喷水角度，所述喷水组件的喷水部件能够水平移动，所述转动底座的顶部开设有用于导向调节组件一水平移动的滑槽。
优选地，所述导水组件包括与所述进水座转动连接且相互连通的通水管，以及与通水管固定连接的集水管和从动齿轮二，所述调节组件二包括用于转动从动齿轮二的电机二、传动轴二和传动齿轮三，所述传动轴二的两端分别与所述传动齿轮三和电机二的输出端固定连接，所述传动齿轮三与从动齿轮二啮合，所述进水座和电机二均固定安装在所述固定底座的顶部。
优选地，所述加压机构包括螺旋加压机和用于转动螺旋加压机的两个转动盘、两个固定臂和承载板，所述螺旋加压机内部的螺旋加压结构包括转轴，以及固定套接在转轴外壁的从动齿轮一、若干螺旋加压桨叶，两个固定臂分别与所述集水管的两侧转动连接，两个转动盘分别与两个固定臂和螺旋加压机固定连接，且与集水管和螺旋加压机内部连通，所述承载板固定套接在两个转动盘上，所述传动组件包括与所述从动齿轮一啮合传动齿轮一，所述螺旋加压机的内壁固定安装有螺旋导流片，所述螺旋导流片与螺旋加压桨叶的旋向一致，相邻两组螺旋加压桨叶之间均设置有一组螺旋导流片。
优选地，所述传动组件还包括电机一、传动轴、传动齿轮二和两个固定座，所述电机一固定安装在所述承载板的一端，所述传动轴与电机一的输出端固定连接，所述传动齿轮一和传动齿轮二均固定套接在传动轴上，两个所述固定座均固定安装在所述螺旋加压机的外壁，且与传动轴转动连接。
优选地，所述喷水组件包括用于喷水的喷头和固定筒，所述固定筒和喷头固定连接，且滑动套接在螺旋加压机的出水端上，所述喷头与螺旋加压机连通，所述固定筒的外壁设有与所述传动齿轮二啮合的环形齿条，所述环形齿条的长度大于所述传动齿轮二的厚度，所述喷头的内部设置有整流腔，整流腔内壁设置有呈环形排布的导流槽，所述喷头的喷口处设置有可更换的整流喷嘴。
优选地，所述喷水组件还包括用于水平移动所述喷头的两个电动推杆一和连接盘，所述连接盘与固定筒转动连接，两个喷头均固定安装在所述螺旋加压机的一端，且输出端均与所述连接盘固定连接。
优选地，所述滑槽的内壁固定安装有导向杆，所述调节组件一还包括与滑槽和导向杆滑动配合的滑动座，以及滑动座顶部设置的电动推杆二、连接架、固定轴、两块固定板和固定架，所述固定架固定套接在所述螺旋加压机上，两块所述固定板均与固定架固定连接，所述固定轴的两端分别与两块固定板固定连接，所述连接架与电动推杆二的输出端固定连接，且转动套接在所述固定轴上，所述电动推杆二固定安装在所述滑动座的顶部，所述转动底座转动套接在所述固定底座的外壁。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、 本发明通过单组电机一驱动传动轴旋转，同步带动传动齿轮一与传动齿轮二转动，同时实现螺旋加压结构的加压驱动与喷头的旋转驱动，无需设置多组独立驱动机构，大幅简化了设备结构，提高了设备的集成度；同时喷头旋转与加压驱动同步联动，可根据加压功率同步调节喷头旋转速度，实现水流旋流强度与喷射压力的协同调控，进一步优化喷射效果。
2、 本发明通过调节组件二实现装置整体360°水平旋转调节，通过调节组件一实现喷头俯仰角度的连续调节，配合电动推杆一驱动喷头沿轴向水平伸缩，实现喷射距离的精准微调，形成水平旋转、俯仰摆动、轴向伸缩的全维度调节体系，有效扩大适用范围，提高适用性；
3、 本发明通过调节组件一采用滑动座配合电动推杆的结构，在俯仰角度调节过程中可实现自适应水平滑动，避免机构卡滞，调节过程顺滑、精准、响应速度快，可快速适配不同位置、不同高度火点的扑救需求，进一步提高适用性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明加压机构和喷水组件的装配示意图；
图3为图2中A部分的放大示意图；
图4为图2中B部分的放大示意图；
图5为本发明调节组件一的立体结构示意图；
图6为本发明调节组件二和导水组件的装配示意图。
图中：1、固定底座；2、转动底座；201、滑槽；202、导向杆；3、进水座；4、导水组件；401、通水管；402、集水管；403、从动齿轮二；5、加压机构；501、转动盘；502、固定臂；503、承载板；504、螺旋加压机；505、转轴；506、从动齿轮一；6、喷水组件；601、喷头；602、固定筒；603、环形齿条；604、电动推杆一；605、连接盘；7、传动组件；701、电机一；702、传动轴；703、传动齿轮一；704、传动齿轮二；705、固定座；8、调节组件一；801、固定架；802、固定板；803、固定轴；804、连接架；805、电动推杆二；806、滑动座；9、调节组件二；901、电机二；902、传动轴二；903、传动齿轮三。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-6所示，一种多级加压螺旋导流消防用水炮装置，包括固定底座1、转动底座2、进水座3、导水组件4、加压机构5、喷水组件6、传动组件7、调节组件一8和调节组件二9。
固定底座1的底部通过地脚螺栓固定于消防作业面，转动底座2为环形套筒结构，转动底座2通过轴承转动套接在固定底座1的外壁，可绕固定底座1的轴线360°旋转；进水座3为法兰式进水结构，固定安装于固定底座1的顶部中心位置，进水座3的侧面进水端与消防供水管网连通，用于接入消防压力水。
导水组件4、加压机构5、喷水组件6沿水流方向依次同轴连通，构成装置的核心过水与作业主体。具体地，导水组件4包括通水管401、集水管402和从动齿轮二403；通水管401为直角弯管结构，通水管401的竖直段通过旋转密封接头与进水座3的顶部出水端转动连接，且通水管401与进水座3内部相互连通，保证水平旋转过程中水流持续稳定输送；通水管401的水平段与集水管402的进水端同轴固定连接，集水管402为圆柱形腔体结构，通水管401与集水管402内部连通，用于将进水座3的水流均匀输送至加压机构5；从动齿轮二403固定套接于通水管401竖直段的外壁，用于传递水平旋转的驱动力。
调节组件二9用于驱动装置整体水平旋转，调节水平喷射角度，具体包括电机二901、传动轴二902和传动齿轮三903；电机二901为带自锁功能的伺服电机，固定安装在固定底座1的顶部，电机二901的输出端竖直向上设置；传动轴二902的底端与电机二901的输出端通过联轴器同轴固定连接，传动轴二902的顶端与传动齿轮三903同轴固定连接；传动齿轮三903与从动齿轮二403啮合传动，形成水平旋转传动副。
当需要调节水平喷射角度时，启动电机二901，电机二901驱动传动轴二902与传动齿轮三903旋转，通过啮合传动带动从动齿轮二403与通水管401绕固定底座1的轴线旋转，进而带动集水管402、加压机构5、喷水组件6整体同步水平旋转，实现水平喷射角度的360°连续调节，电机二901的自锁功能可保证调节后角度的精准锁定，避免作业过程中角度偏移。
加压机构5用于实现水流的多级螺旋加压，具体包括两个转动盘501、两个固定臂502、承载板503和螺旋加压机504；两个固定臂502对称布置于集水管402的左右两侧，且两个固定臂502的一端均通过铰接轴与集水管402的外壁转动连接，使加压机构5可绕铰接轴进行俯仰摆动；两个转动盘501分别固定安装于两个固定臂502的另一端，螺旋加压机504为卧式圆柱形筒体结构，螺旋加压机504的进水端与两个转动盘501固定连接，且转动盘501的中心开设有过水孔，使螺旋加压机504的内部流道通过过水孔与集水管402的内部腔体连通；承载板503为矩形板状结构，固定套接在两个转动盘501的外壁，用于承载传动组件7。
螺旋加压机504内部的螺旋加压结构包括转轴505、从动齿轮一506和若干组螺旋加压桨叶；转轴505与螺旋加压机504同轴设置，转轴505的两端均通过密封轴承与螺旋加压机504的前后端盖转动连接；从动齿轮一506固定套接在转轴505的外壁中部位置，多组螺旋加压桨叶沿转轴505的轴向等距固定套接在转轴505的外壁，相邻两组螺旋加压桨叶之间形成独立的加压腔室，构成多级加压流道；螺旋加压机504的内壁固定安装有螺旋导流片，螺旋导流片与螺旋加压桨叶的旋向一致，且相邻两组螺旋加压桨叶之间均设置有一组螺旋导流片，用于对加压后的水流进行导流整流，优化水流流态。
传动组件7用于同步驱动螺旋加压结构与喷头601旋转，具体包括电机一701、传动轴702、传动齿轮一703、传动齿轮二704和两个固定座705；电机一701为防爆型变频伺服电机，固定安装在承载板503的前端面，电机一701的输出端水平向后设置；传动轴702与螺旋加压机504的轴线平行布置，传动轴702的前端通过联轴器与电机一701的输出端同轴固定连接；传动齿轮一703和传动齿轮二704沿传动轴702的轴向依次固定套接在传动轴702的外壁，其中传动齿轮一703与从动齿轮一506啮合传动，形成加压驱动传动副；两个固定座705沿传动轴702的轴向间隔布置，固定座705的底端固定安装在螺旋加压机504的顶部外壁，传动轴702通过轴承与两个固定座705转动连接，保证传动轴702旋转的稳定性。
当进行加压作业时，启动电机一701，电机一701驱动传动轴702旋转，带动传动齿轮一703同步转动，通过啮合传动带动从动齿轮一506与转轴505高速旋转，进而带动多组螺旋加压桨叶同步旋转；水流从集水管402进入螺旋加压机504后，高速旋转的螺旋加压桨叶对水流逐级做功增压，同时配合螺旋导流片的导流作用，使水流形成稳定的螺旋流态，大幅提升水流的出口压力与集束性，实现多级加压螺旋导流的核心功能。
喷水组件6用于将加压后的高压水流喷射至火点，同时实现喷头的旋转与轴向伸缩调节，具体包括喷头601、固定筒602、环形齿条603、两个电动推杆一604和连接盘605；固定筒602为圆柱形套筒结构，固定筒602的前端与喷头601的后端同轴固定连接，固定筒602的后端通过滑动密封套滑动套接在螺旋加压机504的出水端外壁，使固定筒602可沿螺旋加压机504的轴线水平滑动，同时保证滑动过程中的密封性能，无漏水风险；喷头601的进水腔通过固定筒602的内部腔体与螺旋加压机504的内部流道连通，喷头601的内部设置有整流腔，整流腔内壁设置有呈环形排布的导流槽，喷头601的前端喷口处设置有可更换的整流喷嘴，可根据灭火需求更换不同规格的喷嘴，实现直流、喷雾等不同水流形态的切换。
环形齿条603一体成型于固定筒602的外壁，环形齿条603与传动齿轮二704啮合传动，形成喷头旋转传动副；环形齿条603的轴向长度大于传动齿轮二704的轴向厚度，保证固定筒602沿轴向滑动伸缩的全过程中，环形齿条603与传动齿轮二704始终保持啮合状态，实现伸缩过程中喷头601的持续旋转驱动。
两个电动推杆一604沿螺旋加压机504的轴线对称布置，电动推杆一604的缸体端固定安装在螺旋加压机504的外壁，电动推杆一604的推杆输出端水平向前设置；连接盘605为环形盘状结构，连接盘605通过回转轴承与固定筒602的外壁转动连接，使连接盘605可随固定筒602轴向移动，同时不干涉固定筒602的旋转运动；两个电动推杆一604的推杆输出端均与连接盘605的后端面固定连接。
当需要调节喷射距离时，启动两个电动推杆一604同步伸缩，电动推杆一604通过连接盘605推动固定筒602与喷头601沿螺旋加压机504的轴线水平滑动，实现喷头601的轴向伸缩调节，进而微调喷射距离与水流覆盖范围；同时，电机一701驱动传动轴702旋转时，传动齿轮二704同步旋转，通过与环形齿条603的啮合传动，带动固定筒602与喷头601绕轴线旋转，使喷头601喷射的水流形成旋流，进一步提升水流的覆盖范围与灭火效果，实现加压与喷头旋转的同步驱动。
调节组件一8用于驱动加压机构5与喷水组件6俯仰摆动，调节竖直方向的喷射角度，转动底座2的顶部开设有沿径向延伸的滑槽201，滑槽201的内壁固定安装有与滑槽201同向延伸的导向杆202；调节组件一8具体包括固定架801、两块固定板802、固定轴803、连接架804、电动推杆二805和滑动座806。
固定架801为环形抱箍结构，固定套接在螺旋加压机504的外壁中部位置，两块固定板802对称固定安装在固定架801的底部，固定轴803水平设置，且固定轴803的两端分别与两块固定板802固定连接；连接架804为U型架结构，连接架804的上端转动套接在固定轴803的外壁，连接架804的下端与电动推杆二805的推杆输出端固定连接；电动推杆二805竖直设置，电动推杆二805的缸体端固定安装在滑动座806的顶部；滑动座806与滑槽201的内壁滑动配合，且滑动座806滑动套接在导向杆202的外壁，可沿滑槽201与导向杆202水平滑动。
当需要调节俯仰喷射角度时，启动电动推杆二805伸缩，电动推杆二805的推杆输出端带动连接架804升降，通过固定轴803与固定板802推动螺旋加压机504绕固定臂502与集水管402的铰接轴俯仰摆动，进而带动喷头601同步俯仰摆动，实现竖直方向喷射角度的连续调节；在俯仰摆动过程中，固定轴803的水平位置发生变化，推动滑动座806沿滑槽201与导向杆202自适应水平滑动，避免机构出现卡滞，保证俯仰调节过程的顺滑与稳定。
工作原理：
使用前，将进水座3与消防供水管网连通，将装置的电气部件（电机一701、电机二901、电动推杆一604、电动推杆二805）与消防控制系统电连接，完成作业前准备。
灭火作业时，消防压力水通过进水座3进入通水管401，再经集水管402进入螺旋加压机504内部；启动电机一701，电机一701通过传动轴702带动传动齿轮一703与传动齿轮二704同步旋转；传动齿轮一703通过从动齿轮一506带动转轴505与螺旋加压桨叶高速旋转，对水流进行逐级加压，同时配合螺旋导流片的导流作用，使水流形成稳定的高压螺旋流态；高压水流经固定筒602进入喷头601，经整流后高速喷射至火点，实现灭火作业；同时传动齿轮二704通过环形齿条603带动固定筒602与喷头601同步旋转，使喷射水流形成旋流，提升灭火覆盖范围。
当需要调节水平喷射角度时，控制系统控制电机二901启动，通过传动齿轮三903与从动齿轮二403的啮合传动，带动通水管401、集水管402、加压机构5、喷水组件6整体绕固定底座1的轴线水平旋转，实现水平喷射角度的精准调节。
当需要调节俯仰喷射角度时，控制系统控制电动推杆二805伸缩，推动螺旋加压机504与喷头601绕铰接轴俯仰摆动，同时滑动座806沿滑槽201自适应滑动，实现竖直方向喷射角度的连续精准调节。
当需要微调喷射距离时，控制系统控制电动推杆一604同步伸缩，通过连接盘605推动固定筒602与喷头601沿轴向水平滑动，实现喷头601的伸缩调节，适配不同距离的火点扑救需求；同时环形齿条603的轴向长度设计，保证伸缩过程中喷头601的旋转驱动不受影响。
作业完成后，关闭消防供水管网与电气部件，将装置复位至初始状态即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
