本發(fā)明涉及一種替代傳統(tǒng)火藥禮炮、以空氣為介質(zhì)的聲響裝置和禮花發(fā)射裝置。

背景技術(shù)：

中國煙花爆竹的使用，已有1000多年的歷史，歷經(jīng)千年的傳承已成為傳統(tǒng)文化和民俗的載體以及現(xiàn)代社會節(jié)日慶典不可或缺的成分。煙花爆竹主要成分黑色火藥包括硫磺、木炭粉和硝酸鉀等，燃放過程中會產(chǎn)生大量的碳、硫、氮氧化物有害氣體和金屬氧化物粉塵，在炮筒內(nèi)部的密閉空間中各種混合物體積急劇膨脹形成瞬時高壓，脹破紙卷引起炮筒爆裂，導(dǎo)致空氣劇烈動蕩并發(fā)出爆炸聲。煙花爆竹無疑給節(jié)日增添了隆重和喜慶的氣氛，同時也伴隨諸多危害：（1）引發(fā)火災(zāi)，導(dǎo)致生命、財產(chǎn)損失；（2）造成空氣污染、加重霧霾程度；（3）帶來噪聲污染；（4）產(chǎn)生煙塵、紙屑等固體廢棄物垃圾；（5）造成水源酸化等。最終會給人類生活和身體健康造成負(fù)面影響。

煙花爆竹的禁與放，涉及到環(huán)境保護、資源再生、人類健康、產(chǎn)業(yè)利益、民俗、傳統(tǒng)和現(xiàn)實需求多方面的問題，長期以來人們對此爭論不休，部分城市也曾經(jīng)歷禁放、限放和開禁等階段，最終仍無法解決禁與放的問題。因此人們迫切期待低碳環(huán)保安全的煙花爆竹替代品?；谶@種需求，受車胎爆胎（輪胎在極短的時間因破裂突然失去空氣、發(fā)出爆炸聲響而癟掉）的啟發(fā)，設(shè)計一種以空氣為介質(zhì)的鞭炮或禮炮，通過向炮筒的密閉空腔內(nèi)注入高壓空氣，并能在極短的時間內(nèi)排氣，便可發(fā)出類似鞭炮和禮炮的爆炸聲，重新沖氣后還能繼續(xù)循環(huán)使用，基本上能夠兼顧安全、環(huán)保、民俗、傳統(tǒng)和現(xiàn)實等各方訴求。

專利號CN2012103668379，授權(quán)公告號CN 102872597B，公開了一種環(huán)保型鞭炮，其利用空氣的壓力差造成聲音發(fā)出類似鞭炮的響聲，在聽覺和視覺上類似炸藥鞭炮，但該項發(fā)明創(chuàng)造只能產(chǎn)生類似于鞭炮的聲響，不能解決將禮花發(fā)射向天空的問題，另外該項發(fā)明創(chuàng)造通過充放氣壓差使滑套運動產(chǎn)生爆炸聲，而滑套左端（附圖1左半部分）充氣時為密封口，爆炸時為爆炸口，多次重復(fù)爆炸過程后會影響其充氣時的密封性，同時爆炸時滑套快速右移，對固定座有較大的沖擊，嚴(yán)重時會造成滑套破碎而傷人，而本申請正是基于該項背景下提出的，（1）不僅能產(chǎn)生爆炸聲，且同時將禮花送上天空，與不同禮花燃放非常類似；（2）本申請的爆炸口出設(shè)置有橡膠墊，保證多次重復(fù)爆炸的密封性，同時使用了單向閥4，爆炸時使左儲氣室18產(chǎn)生背壓，閥芯10左側(cè)不會產(chǎn)生于氣缸體的撞擊，保證燃放的安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：利用高壓氣體釋放瞬間產(chǎn)生爆鳴聲來替代傳統(tǒng)鞭炮的爆炸聲，釋放的高壓氣流又可把煙花帶入天空，完成煙花的發(fā)射。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種環(huán)保型空氣禮炮，包括充氣嘴2、單向閥4、三通管接頭19、空氣禮炮單元6，所述的空氣禮炮單元6包括氣缸體、閥芯10、加速管16，閥芯10設(shè)置于氣缸體內(nèi)腔中，閥芯10將氣缸體分隔成左儲氣室18與右儲氣室17兩部分，左儲氣室18與三通管接頭19其“T”型水平邊的一段連接，三通管接頭19“T”型水平邊另一端與電磁換向閥5連接，通過控制電磁換向閥實現(xiàn)左儲氣室18與大氣斷開或者連通，三通管接頭19“T”型豎直邊與充氣嘴2連接，三通管接頭19“T”型豎直邊與充氣嘴2之間連接管路上設(shè)置有單向閥4，閥芯10左端至中間位置設(shè)置有軸向中心孔，與其中段的徑向孔連通，閥芯10徑向孔處外套有橡皮套11，閥芯10左端面的面積大于其右端面面積，閥芯10右端面固定有橡膠密封墊13，氣缸體右端設(shè)置有爆炸口，氣缸體外套有加速管16。

充氣嘴2與單向閥4之間連接管路上設(shè)置有溢流閥1和壓力表3。

禮炮發(fā)射單元包括所述的單向閥4與三通管接頭19、空氣禮炮單元6，充氣嘴2與兩個以上的禮炮發(fā)射單元并聯(lián)，實現(xiàn)多個禮炮發(fā)射單元的發(fā)射。

所述的禮炮發(fā)射單元中的加速管16豎直方向固定在箱體21的上表面。

所述的禮炮發(fā)射單元中的電磁換向閥5由固定在箱體上的控制裝置22控制，實現(xiàn)不同發(fā)射單元的電磁換向閥5同時控制或先后次序控制。

氣缸體由位于左側(cè)的炮體8與位于右側(cè)的炮體端蓋12通過螺紋連接而成。

所述的電磁換向閥5為兩位兩通常閉電磁閥，其進氣口與大氣連通，出氣口與三通管接頭19“T”型水平邊另一端連接。

加速管里面放有禮花15，禮花15是彩紙、鋁彩帶、煙花中的一種。

箱體21內(nèi)部設(shè)置有電動氣泵。電動氣泵與充氣嘴2連接。

氣缸體左儲氣室18內(nèi)的工作壓力為0.6MPa。

與傳統(tǒng)煙花爆竹相比，本發(fā)明具有如下社會效益：

1.安全可靠

禮炮以空氣為主要介質(zhì)，而且存儲運輸均處于常溫常壓狀態(tài)，不會像火藥禮炮那樣發(fā)生意外爆炸事故；在充氣時有安全閥保護，壓力逐步上升，高壓自動溢流，鳴放的速度可以根據(jù)實際需求任意調(diào)節(jié)，可以說自始至終都是安全的。

2.環(huán)保無污染

環(huán)保型空氣禮炮是以空氣為介質(zhì)，充入和釋放的均為空氣，僅僅壓力、溫度和速度不同；爆鳴過程系物理變化，沒有新物質(zhì)產(chǎn)生，不會污染環(huán)境和空氣；空氣禮炮鳴放前后形狀結(jié)構(gòu)變化不大，充氣便可以重復(fù)使用，不會產(chǎn)生垃圾。

3.自動化程度高，功能多樣

環(huán)保型空氣禮炮既可獨立使用，充氣后便于攜帶到任何地方；又可通過不同方式和氣源聯(lián)通，形成不同的空氣禮炮單元組合，通過程序控制電磁換向閥通斷的時間以產(chǎn)生不同的爆鳴音效組合，模擬不同的類型的鞭炮響聲，替代傳統(tǒng)火藥鞭炮；另外還可以利用空氣禮炮爆鳴時產(chǎn)生的氣流，通過加速裝置把煙花發(fā)射到天空。

4.結(jié)構(gòu)簡單緊湊

空氣禮炮爆炸口設(shè)置在芯部圓柱端面而不是炮體外圓柱面，密封面和爆炸口減小，密封性能增強，氣流流速增大，可有效提高空氣鞭炮的響聲并減小高壓儲氣室的體積，使鞭炮的結(jié)構(gòu)更為緊湊。

5.成本低廉，經(jīng)濟性好

主要材料是尼龍棒，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工，只要保證制造精度就可以長期循環(huán)使用，多次使用后可更換密封以保證爆鳴音效。

附圖說明

圖1是環(huán)保型空氣禮炮系統(tǒng)原理圖

圖2是禮炮發(fā)射單元剖面結(jié)構(gòu)圖

圖3是環(huán)保型禮炮2個禮炮發(fā)射單元結(jié)構(gòu)圖

圖4是16組禮炮發(fā)射單元的三維模型

1-溢流閥；2-進氣嘴；3-壓力表；4-單向閥；5-電磁換向閥；6-空氣禮炮單元；7-進氣口；8-炮體；9-O型密封圈；10-閥芯；11-橡皮套；12-炮體端蓋；13-橡膠墊片；14-螺釘；15-禮花；16-加速管；17右儲氣室；18-左儲氣室；19-三通管接頭；21-箱體；22-控制裝置；23-導(dǎo)氣管；24-四通管接頭。

具體實施方式

結(jié)合圖1-4，環(huán)保型空氣禮炮由溢流閥1、充氣嘴2、壓力表3、1組或兩組以上禮炮發(fā)射單元組成，禮炮發(fā)射單元包括單向閥4、電磁換向閥5和禮炮單元體6；禮炮單元體6的進氣接頭7和炮體8左端通過螺紋密封連接，炮體8右端與炮體端蓋12通過螺紋密封連接組合成一氣缸體，內(nèi)置閥芯10，閥芯10在汽缸體內(nèi)滑動，閥芯10左端圓柱面環(huán)槽內(nèi)裝有O型密封圈9，利用O型密封圈將炮體內(nèi)腔密封隔離為左儲氣室18和右儲氣室17，閥芯10左段加工有2.5mm的軸向中心孔，與其中段的徑向孔連通形成進氣通道，徑向孔處外套一橡皮套11可形成類似氣門芯結(jié)構(gòu)的單向閥，保證氣體只能從左儲氣室18進入右儲氣室17，反之則不通；閥芯10右端面利用螺釘14緊固一個橡膠密封墊13，與炮體端蓋12上的爆炸口（快速排氣口）形成密封，以保證右儲氣室的密閉；禮炮單元體6固定在箱體21上，禮炮單元體6的進氣口7另一端連接三通管接頭19的“T”型水平邊的一端，三通管接頭19呈“T”型，三通管接頭19的“T”型水平邊另一端一端連接電磁換向閥5的出氣口，電磁換向閥5為兩位兩通常閉電磁閥，電磁換向閥5斷電時為進氣口與出氣口斷開狀態(tài)，通電時進氣口與出氣口連通狀態(tài)，電磁換向閥5的進氣口連接大氣，導(dǎo)氣管23的一端連接三通管接頭19的“T”型豎直邊的一端，導(dǎo)氣管23的另一端連接四通管接頭24的一端，導(dǎo)氣管23與四通管接頭24之間的連接管路上設(shè)置有單向閥4，以防止氣缸體內(nèi)的氣體反流至四通管接頭24內(nèi)，四通管接頭24另外兩端分別連接溢流閥1和充氣嘴2，四通管接頭24剩余一端并聯(lián)一個或一個以上的禮炮發(fā)射單元，氣缸體圓柱形外表面套有加速管16，加速管16里面放有禮花15，禮花15是彩紙、鋁彩帶、煙花中的一種或組合。所有禮炮發(fā)射單元的電磁換向閥5由控制裝置22控制，控制裝置22固定在箱體21側(cè)面上，加速管16左端豎直方向固定在箱體21上表面上，充氣嘴2連接外接氣源或者與箱體21內(nèi)設(shè)置的電動氣泵連接。

使用前先將電磁閥5的通道切換到關(guān)閉狀態(tài)，設(shè)定溢流閥1的工作壓力，以防止系統(tǒng)壓力過高；利用充氣嘴2接通氣源給系統(tǒng)充氣，氣體經(jīng)過單向閥4進入禮炮左儲氣室18和右儲氣室17，左儲氣室18達到溢流閥調(diào)定壓力；之后，根據(jù)控制裝置22設(shè)定的時間來控制電磁閥使禮炮進氣口打開，瞬間釋放儲存的高壓氣體，發(fā)出爆炸聲響。

所述的禮炮單元體6由氣缸體、閥芯10、加速管16組成。起始狀態(tài)，電磁換向閥5作為空氣禮炮的鳴放開關(guān)，其通道處于關(guān)閉狀態(tài)，以保證系統(tǒng)的密閉性；高壓氣體通過單向閥4進入禮炮單元體6的左儲氣室18，通過閥芯10的軸向細長孔頂起密封套11（單向閥）進入到入右儲氣室17，閥芯10左端面的面積大于右端面的面積，再加上軸向細長孔和密封套11的阻尼作用，使得閥芯10受力向右移動，通過橡膠密封墊片13將炮體端蓋12上的爆炸口（快速排氣孔）密封住，最終左右兩儲氣室都充滿高壓氣體，當(dāng)壓力達到溢流閥調(diào)定壓力時，充氣完成。鳴放時，電磁換向閥5通道轉(zhuǎn)化到開啟狀態(tài)，左儲氣室18內(nèi)的高壓氣體通過換向閥5迅速排出，氣壓降低至大氣壓力。因密封套11的單向密封作用，右儲氣室17內(nèi)部瞬時變成相對高壓區(qū)，閥芯10平衡狀態(tài)被打破，閥芯10向左移動，右端密封墊13脫離密封位置，炮體端蓋12上的快速排氣孔迅速打開，大量的高壓氣體瞬間流出產(chǎn)生爆鳴聲?？焖倥懦龅臍饬髟诩铀俟?6中沖擊煙花15（彩紙、鋁彩或煙花），把煙花加速升到高空，完成一次空氣禮炮的燃放，如果再次向左氣缸體的左儲氣室18和右儲氣室17充氣，重復(fù)實現(xiàn)空氣禮炮的燃放過程。