一种消防炮的水流切换装置及组合消防炮的制作方法

本申请涉及消防炮的领域，尤其是涉及一种消防炮的水流切换装置及组合消防炮。

背景技术：

消防炮是远距离扑救火灾的重要消防设备，消防炮又分为消防水炮和消防泡沫炮，消防水炮是喷射水，远距离扑救一般固体物质的消防设备，消防泡沫炮是喷射空气泡沫，远距离扑救液体类火灾的消防设备；还有将消防水炮和消防泡沫炮结合为一体的消防炮，其将水喷头和泡沫喷头同时安装在一个水箱上，并在水箱内设置切换头，选择水箱内的液体与水喷头接通或者与泡沫喷头接通，实现两种喷射方式的切换，以满足不同的火灾场合。

针对上述中的相关技术，发明人认为，在切换水流方向时，切换头容易与水箱之间产生摩擦，导致切换头和水箱均存在磨损，存在使用寿命较短、密封性较差的缺陷。

技术实现要素：

为了改善切换头移动时容易与水箱产生摩擦的问题，本申请提供一种消防炮的水流切换装置及组合消防炮。

第一方面，本申请提供的一种消防炮的水流切换装置采用如下的技术方案：

一种消防炮的水流切换装置，包括内部中空的水箱，所述水箱上分别开设有进水口、第一出水口和第二出水口；还包括设置在水箱内的切换头、以及带动切换头移动的驱动机构；所述切换头的一端穿设在第一出水口内、另一端抵接在进水口处，将进水口和第一出水口连通；所述驱动机构既能带动切换头在第一出水孔口内转动，又能带动切换头在第一出水口内滑动。

通过采用上述技术方案，将进水口与水源接通后，水流可从进水口流入水箱内部，当转接头将进水口与第一出水口连通时，水流直接从进水口进入转接头内，并经过转接头的输送从第一出水口排出；需要切换水流方向时，使用驱动机构带动切换头移动，先带动切换头在第一出水口内滑动，使切换头与水箱侧壁分离，再带动切换头转动，将切换头转动至进水口的一侧，最后再使切换头滑动，使切换头抵接在水箱侧壁上；此时，从进水口进入的水无法流入切换头内，即无法从第一出水口流出，只能流入水箱内部后从第二出水口流出，以此实现水流流向的切换功能。在切换头移动的过程中，通过现将切换头与水箱分离的方式，使切换头在第一进水口内转动时不会与水箱侧壁之间产生摩擦，从而有效的减少了切换头和水箱侧壁之间的磨损，提高了切换头与水箱之间的密封性和整体的使用寿命。

第二方面，本申请还提供一种组合消防炮，其采用如下的技术方案：

一种组合消防炮，包括上述中的一种消防炮的水流切换装置，还包括座体、设置在座体一侧的炮头以及设置在座体上并与炮头连接的输送管道，所述水流切换机构安装在炮头与输送管道之间；所述炮头包括水喷头和泡沫喷头，所述输送管道与进水口连接，所述水喷头与第一出水口连接，所述泡沫喷头与第二出水口连接。

通过采用上述技术方案，将水喷头与第一出水口连接，使从第一出水口流出的水从水喷头喷出，将泡沫喷头与第二出水口连接，使从第二出水口流出的水从泡沫喷头喷出；需要使用水进行灭火时，使切换头接通进水口和第一出水口，并由输送管道向进水口通入水流，此时水流会流入到水喷头中，从水喷头喷射出；需要使用泡沫灭火时，使用驱动机构带动转换有移动，并由输送管道向进水口通入混有泡沫剂的水流，此时水流会从泡沫喷头喷出，与空气混合后形成泡沫，从而实现喷射泡沫的功能；由于切换头移动时与水箱之间不会产生较大的摩擦，其密封性较好，使消防炮的使用寿命较长。

附图说明

图1是本申请实施例中水流切换装置的结构示意图。

图2是表示水箱内部切换头结构的局部剖视图。

图3是表示驱动机构的局部视图。

图4是表示张紧块和张紧套连接关系的局部剖视图。

图5是表示阀块内部结构的局部剖视图。

图6是表示座体、气弹簧及泄压帽连接关系的局部爆炸图。

图7是表示转动组件结构的局部爆炸图。

图8是本申请实施例中消防炮的结构示意图。

图9是表示炮头结构的局部剖视图。

图10是表示底座、输送管道、回转机构及俯仰机构位置的局部视图。

图11是表示回转机构、支撑管道及主管道连接关系的局部剖视图。

图12是表示回转机构结构的局部剖视图。

图13是表示两个气动弹簧位置的局部视图。

附图标记说明：

1、水箱；11、进水口；12、第一出水口；13、第二出水口；

2、切换头；21、总管道；22、分支管道；23、转动轴；

3、张紧组件；31、安装支架；32、阀块；321、主流道；322、控制流道；323、通气孔；324、螺钉；33、张紧块；331、安装槽；3311、凸沿；3312、限位环；332、安装孔；333、副流道；34、张紧套；341、限位槽；35、阀芯；351、阀套；36、驱动件；37、座体；38、气弹簧；39、泄压帽；

4、转动组件；41、驱动电机；42、电机支架；43、联动件；431、驱动齿轮；432、从动齿轮；433、限位块；44、齿轮箱；

5、底座；51、支撑管道；52、法兰盘；

6、炮头；61、水喷头；62、泡沫喷头；63、炮筒；64、连接支架；65、连接杆；

7、输送管道；71、主管道；72、横向管道；73、连接管道；

8、回转机构；81、安装箱；82、回转电机；83、蜗杆；84、蜗轮；85、传动组件；851、第一传动齿轮；852、第二传动齿轮；853、连接齿轮；

9、俯仰机构；91、第二推杆电机；92、铰接座；93、气动弹簧。

具体实施方式

以下结合附图1-13对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种消防炮的水流切换装置。

参照图1和图2，水流切换装置包括水箱1、设置在水箱1内的切换头2以及带动切换头2移动的驱动机构；水箱1呈内部中空的壳体设置，水箱1可以是长方体，也可以是圆柱体，本实施例呈圆柱体设置，即水箱1呈内部中空的柱体设置；水箱1沿其轴向的一端开设有两个进水口11、另一端分别开设有第一出水口12和第二出水口13；两个进水口11分别位于水箱1轴线的两侧且对称分布，第一出水口12位于水箱1的中心处，且第一出水口12的轴线与水箱1的轴线重合，第二出水口13的数量为多个，多个第二出水口13均匀分布在水箱1的边沿处，即第一出水口12位于多个第二出水口13之间。通过两个进水口11向水箱1通入水流，驱动机构可带动切换头2移动，控制水箱1内的水流从第一出水口12流出或者从多个第二出水口13流出。

参照图2，切换头2包括与第一出水口12连接的总管道21以及两个分别与两个进水口11连接的分支管道22；总管道21的轴线与水箱1的轴线重合，且总管道21的一端穿设在第一出水口12中，使总管道21既能沿自身轴线转动，又可沿自身轴向移动；两个分支管道22对称设置，且两个分支管道22的一端同时与总管道21固定连接，并与总管道21内部连通，分支管道22远离总管道21的一端抵接在对应的进水口11处，从而将两个进水口11和第一出水口12连通；两个分支管道22之间还固设有转动轴23，转动轴23的轴线也与水箱1的轴线重合，转动轴23贯穿水箱1于两个进水口11之间的侧壁后延伸至水箱1的外侧，同时转动轴23既能沿自身轴线转动，又能沿自身轴向滑动，驱动机构安装在水箱1外侧并与转动轴23连接，带动转动轴23滑动和转动。

水流从两个进水口11进入水箱1内后，在两个分支管道22的引流下，汇入总管道21内，最终从第一出水口12流出；在切换水流方向时，使用驱动机构先带动转动轴23向靠近第一出水口12的方向移动，使两个分支管道22与水箱1侧壁分离，再带动转动轴23转动，使切换头2整个转动90°，此时两个分支管道22与两个进水口11完全脱开，最后再带动转动轴23向远离第一出水口12的一侧滑动，将两个分支管道22重新抵接在水箱1的内侧壁上，将两个分支管道22的开口封闭，使水箱1内的水不会流入分支管道22内；此时通过两个进水口11向水箱1内注水时，水箱1内的水流不会进入到分支管道22内，无法通过总管道21从第一出水口12流出，只能从多个第二出水口13流出，从而实现对水流流向的切换功能。同时，在切换水流方向时，两个分支管道22转动过程中，不与水箱1的侧壁接触，从而使分支管道22不会与水箱1之间产生摩擦，有效提高了分支管道22与水箱1连接处的密封性和使用寿命。

参照图2，在转动轴23与水箱1连接处、总管道21和第一出水口12连接处均安装有密封圈，保证转动轴23和切换头2在移动过程中保证与水箱1连接的密封性；在分支管道22远离总管道21的一端也安装有密封圈，分支管道22通过密封圈抵接在水箱1的侧壁上，保证连接管道73与水箱1之间的密封性。

参照图1，驱动机构包括张紧组件3和转动组件4，张紧组件3用于带动转动轴23沿其轴向滑动，转动组件4用于带动转动轴23沿其轴线转动。

其中，参照图3和图4，张紧组件3包括安装支架31、设置在安装支架31上的阀块32、固设在阀块32一侧的张紧块33和套设在张紧块33内的张紧套34。张紧块33远离阀块32的一端开设有安装槽331，张紧套34套设在安装槽331内，张紧块33上还开设有安装孔332，安装孔332的轴线与张紧套34的轴线重合，转动轴23穿设于安装孔332中，并穿过安装孔332后套设在张紧套34内与其固定连接。安装槽331的内径大于张紧套34的外径，即张紧套34与安装槽331的内侧壁间隔设置，安装槽331的开口处固设有凸沿3311，张紧套34套设在凸沿3311内，使张紧套34可沿自身轴线转动，也能沿自身轴向滑动，当分支管道22抵接在水箱1上时，张紧套34与安装槽331的槽底呈间隔设置。

参照图3和图5，阀块32内开设有可供液体流动的主流道321，张紧块33内开设有供液体流动的副流道333，主流道321和副流道333连通，副流道333远离主流道321的一端与安装槽331连通，使液体可在安装套和安装槽331的槽底之间流动。阀块32上还开设有控制流道322，控制流道322位于主流道321远离副流道333的一端，且控制流道322与主流道321连通；主流道321内控制流道322贯穿阀块32与外界连通；且控制流道322内滑动连接有阀芯35，阀芯35的一端位于控制流道322内、另一端延伸至控制流道322的外侧。张紧组件3还包括驱动件36，驱动件36与阀芯35连接，驱动件36用于带动阀芯35在控制流道322内滑动。

在主流道321、副流道333、安装槽331以及控制流道322中充满液压油或机油等液体，驱动件36带动阀芯35向控制流道322外侧滑动，此时控制流道322内可存有液压油的空间增加，而由于与阀块32内部呈密封状态，会导致控制流道322内产生负压，从而抽动主流道321内的液压油向控制流道322内流动，同时安装槽331内的液压油也会随之向副流道333内流动，使安装槽331内的液压油减小，此时安装槽331内也产生负压，相应的带动张紧套34向靠近安装槽331槽底的一侧滑动，即带动转动轴23向靠近第一出水口12的一侧滑动，使分支管道22与水箱1侧壁分离；反之，同理可得，驱动件36带动阀芯35向控制流道322内滑动时，液压油带动张紧套34向远离安装槽331槽底的一侧滑动，即带动转动轴23向远离第一出水口12的一侧滑动。

参照图3，驱动件36设置为第一推杆电机，第一推杆电机的缸体与安装支架31固定连接、活塞杆与阀芯35伸出控制流道322的一端固定连接，通过控制第一推杆电机活塞杆的伸缩，即可实现带动阀芯35滑动的功能。

参照图4，安装槽331的槽底上还固设有限位环3312，限位环3312的外径小于安装槽331的内径，且限位环3312的外侧壁呈向靠近张紧套34一侧直径逐渐减小的锥面设置；张紧套34靠近限位环3312的一端开设有内侧壁同样为锥面的限位槽341，限位环3312抵接在限位槽341的槽底上，且限位环3312的外侧壁与限位槽341的侧壁之间呈间隔设置，不仅可对张紧套34起到限位作用，还能保证张紧套34沿其轴向的一端与安装槽331的槽底之间永远存有液压油，便于液压油流动的顺畅，使张紧套34可顺利的向安装槽331外侧滑动。

并且，参照图4和图5，为了提高阀芯35与阀块32之间的密封性，阀芯35与控制流道322之间还套设有阀套351，阀套351与阀芯35之间、阀套351与控制流道322的内侧壁之间也均安装有密封圈；相应的，为了提高张紧套34连接处的密封性，张紧套34与张紧块33连接处、张紧套34与转动轴23连接处以及张紧块33与转动轴23连接处也均安装有密封圈。

参照图3和图6，阀块32上还设置有座体37，座体37呈套筒状设置，座体37与主流道321连通，座体37内安装有气弹簧38，气弹簧38的缸体抵接在座体37上，气弹簧38的伸缩杆伸入座体37内部，且气弹簧38的伸缩杆与座体37之间也安装有密封圈；座体37上还螺纹连接有泄压帽39，泄压帽39将气弹簧38压紧在座体37内。在安装阀块32时，可通过座体37向主流道321内注入液压油，在液压油注满后，放入气弹簧38，并拧紧泄压帽39，在拧紧泄压帽39的过程中，气弹簧38会将座体37内的液压油逐渐压紧，保证阀块32内液压油的压力。

参照图3和图6，阀块32上还开设有通气孔323，通气孔323也与主流道321连通，且通气孔323内螺纹连接有螺钉324，螺钉324将通气孔323封闭；在注入液压油之前，先将螺钉324从通气孔323内拧出，在注入液压油的过程中，主流道321内的空气会从通气孔323排出，使液压油能够充满整个阀块32内部，当通气孔323处有液压油冒出时，将螺钉324拧入通气孔323内，再继续向座体37内注液压油，直至液压油的页面达到气弹簧38的密封圈处，此时将气弹簧38安装到座体37上，并将泄压帽39拧到座体37上，将气弹簧38压紧在座体37上；最后反复操作第一推杆电机进行全行程的伸缩调整，根据张紧套34和转动轴23的移动状态，适当的增加或减小阀块32内液压油的含量，保证第一推杆电机运作时转动轴23的移动行程。

参照图3和图7，转动组件4包括驱动电机41和电机支架42，转动轴23的一端穿过张紧套34后与电机支架42转动连接，电机则固定在电机支架42上，驱动电机41的输出轴与转动轴23之间设置有联动件43，驱动电机41通过联动件43带动转动轴23转动，实现控制转动轴23转动的功能。

参照图7，联动件43包括固设在驱动电机41输出轴上的驱动齿轮431、套设在转动轴23上的从动齿轮432，驱动齿轮431与从动齿轮432相互啮合；驱动电机41带动驱动齿轮431转动，并通过从动齿轮432带动转动轴23转动，实现转动轴23转动的功能。同时，电机支架42上还安装有齿轮箱44，驱动齿轮431和从动齿轮432均安装在齿轮箱44内，对驱动齿轮431和从动齿轮432起到保护作用。

并且，参照图7，从动齿轮432呈扇形设置，且从动齿轮432的圆心角为120°，即驱动齿轮431和从动齿轮432的啮合行程为120°，从而保证转动轴23的最大转动角度为120°。同时，为了防止从动齿轮432转动角度过大而与驱动齿轮431脱开，电机支架42上还固设有两个限位块433，从动齿轮432位于两个限位块433之间转动；当切换头2与两个进水口11接通时，从动齿轮432沿其周向的一个侧壁与其中一个限位块433呈抵接状态，当转换头转动至与另一个限位块433抵接后，无法继续转动，即可保证从动齿轮432不会与驱动齿轮431脱开。

本申请实施例中的一种消防炮的水流切换装置的实施原理为：通过带动切换头2先与水箱1侧壁分离，再带动切换头2转动的方法，实现水流在水箱1内流动方向的切换，控制方式简单便捷，且在切换头2转动过程中，两个分支管道22不于水箱1的内侧壁产生摩擦，有效的提高了分支管道22与水箱1连接处的密封性及其使用寿命。

本申请实施例还公开一种组合消防炮，包括上述中的水流切换装置。

参照图8，组合消防炮包括底座5、设置在底座5一侧的炮头6、设置在底座5上并与炮头6连接的输送管道7；底座5用于将消防炮整体安装到消防车等设备上，并将输送管道7与水源接通；输送管道7将水流输送到炮头6内，并由炮头6喷出，实现消防灭火的功能。

其中，参照图1和图9，炮头6包括用于喷水的水喷头61和多个用于喷出泡沫的泡沫喷头62；水流切换装置安装在输送管道7和炮头6之间，水喷头61与水箱1连接、并与第一出口连通，多个泡沫喷头62与多个第二出水口13一一对应，每一个泡沫喷头62安装在水箱1上，并与第二出水口13连通，输送管道7则与水箱1上的两个进水口11连接，使水流切换装置可控制水流流入水喷头61或者流入多个泡沫喷头62中；需要喷水时，使两个分支管道22与输送管道7连接，输送管道7内的水流则通过两个分支管道22和总管道21进入水喷头61内，并从水喷头61喷出；若需要喷出泡沫时，使两个分支管道22转动至两个进水口11的一侧，并通过输送管道7向水箱1内通入含有泡沫剂的水，并从多个泡沫喷头62喷出，实现喷水和喷射泡沫两种功能的切换。

参照图9，炮头6还包括炮筒63，炮筒63套设在整个水喷头61和多个泡沫喷头62上，水喷头61远离水箱1的一端固设有连接支架64，连接支架64与炮筒63的内侧壁固定连接；水箱1的端面上固设有多个连接杆65，连接杆65远离水箱1的一端也与炮筒63的内侧壁固定连接，从而将炮筒63支撑在水箱1上；并且炮筒63与水箱1间隔设置，使泡沫喷头62喷出泡沫时，空气可从炮筒63底部的开口进入炮筒63内侧，充分的与泡沫混合，提高泡沫的气泡程度，而喷出的多个泡沫束则会在炮筒63的顶端开口处汇合后喷出，将多束泡沫集中在一起。

参照图10，底座5包括支撑管道51和固设在支撑管道51底端的法兰盘52，通过法兰盘52可将支撑管道51安装到消防车等设备上，并使支撑管道51与水源接通。输送管道7包括主管道71，主管道71套设在支撑管道51上并与其内部连通，主管道71的顶端固设有横向管道72，主管道71位于横向管道72沿其轴向的中间部位；横向管道72的两端均设置有连接管道73，连接管道73远离横向管道72的一端向水箱1一侧弯曲并连接到对应的进水口11上，且两个连接管道73对称设置；水流从支撑管道51进入主管道71中，并经过主管道71和横向管道72分别流入两个连接管道73内，最终汇入水箱1内。使用两个连接管道73可平衡两侧重量，保证炮头6一侧在喷水或喷泡沫时保持稳定。

参照图10，主管道71与支撑管道51转动连接，从而使炮头6的朝向可以沿着支撑管道51的轴线转动，并且主管道71上设置有带动主管道71转动的回转机构8；连接管道73与横向管道72也转动连接，使炮头6的朝向还可以沿着横向管道72的轴线转动，并且还设置有带动炮头6沿横向管道72轴线转动的俯仰机构9，用于调整炮头6的俯仰角度；在回转机构8和俯仰机构9的共同配合下，可任意调整炮头6的朝向。

参照图11和图12，回转机构8包括固设在主套筒外侧壁上的安装箱81，安装箱81内转动连接有蜗杆83，回转机构8还包括套设在支撑套筒上与其固定连接的蜗轮84，蜗轮84位于主套筒和支撑套筒之间，支撑套筒上开设有让位槽，蜗杆83穿过让位槽与蜗轮84啮合。安装箱81远离蜗杆83的一侧安装有回转电机82，回转电机82的输出轴与蜗杆83之间设置有传动组件85，回转电机82通过传动组件85带动蜗杆83转动，蜗杆83转动时，由于蜗轮84位置固定，则使蜗杆83沿着蜗轮84的轴线转动，从而带动整个主套筒转动，实现炮头6的回转动作。同时在主套筒和支撑套筒之间于蜗轮84上方也安装有密封圈，保证主管道71和支撑管道51连接处的密封性，防止水进入到蜗轮84蜗杆83的啮合处。

参照图12，传动组件85包括第一传动齿轮851和第二传动齿轮852，第一传动齿轮851与回转电机82的输出轴固定连接，第二传动齿轮852与蜗杆83固定连接，第一传动齿轮851与第二传动齿轮852之间设置有连接齿轮853，连接齿轮853同时与第一传动齿轮851和第二传动齿轮852啮合，实现回转电机82与蜗杆83之间的传动，并且使回转电机82和蜗杆83并排放置，减小回转机构8的占用空间，提高整体结构的紧凑性。

参照图10，俯仰机构9包括第二推杆电机91，第二推杆电机91位于两个连接管道73之间上方的位置，横向管道72的外侧壁上固设有两个铰接座92，第二推杆电机91的缸体铰接在两个铰接座92之间，第二推杆电机91的活塞杆铰接在水箱1的外侧壁上；第二推杆电机91的活塞杆伸出其缸体内时，第二推杆电机91的整体长度增加，即推动水箱1沿横向管道72的轴线向下转动，使炮头6的仰角减小；反之，第二推杆电机91的活塞杆收回其缸体内时，减小第二推杆电机91的整体长度，拉动水箱1沿横向管道72的轴线向上转动，使炮头6的仰角增加，实现调整炮头6俯仰角度的调节。

参照图13，俯仰机构9还包括两个气动弹簧93，两个气动弹簧93位于两个连接管道73之间下方的位置，气动弹簧93支撑在水箱1和主套筒之间，气动弹簧93的缸体铰接在水箱1的外侧壁上、活塞杆铰接在主套筒的外侧壁上；当第二推杆电机91带动炮头6移动时，两个气动弹簧93也随之伸缩和移动，提高对水箱1和炮头6的支撑力，保证消防炮运作过程中的稳定性。

同时，上述中的密封圈可根据连接方式选择密封圈的类型，可选用滑动密封或转动密封，亦可以选择滑动密封和转动密封相互配合的形式，也可以选择迷宫密封，保证整个消防炮的密封程度。驱动电机41和回转电机82可选择步进电机或者伺服电机，控制精度较高，满足消防炮的控制需求。

本申请实施例一种组合消防炮的实施原理为：通过水箱1和切换头2的配合，实现消防炮喷水和泡沫两种功能之间的切换，切换时，分支管道22与水箱1的内侧壁之间不会产生摩擦，密封性好，寿命长；同时炮头6在回转机构8和俯仰机构9的配合作用下，实现炮头6的回转角度调整和俯仰角度的调整，使炮头6可以根据位置环境进行调整位姿，提高消防炮的实用性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

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