CN104930925B - 一种安全烟花弹、烟花弹发射装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全烟花弹、烟花弹发射装置和系统，所述安全烟花弹包括:内体和密封内体的保护层，所述内体为由可燃金属粉粒、焰色剂粉粒和/或效果剂粉粒压制或混合熔炼成的块状物，且保护层的熔点高于内体中的可燃金属的燃点。由于该新型的安全烟花弹中没有任何火药成分，其成分都是普通可燃性的工业原料，从根本上解决了烟花的安全问题。此外，本发明利用其他物理化学方法代替火药的作用，将烟花弹发射到空中并且引燃,具有安全可靠的效果。

Description

一种安全烟花弹、烟花弹发射装置和系统

技术领域

本发明属于一种安全烟花弹、烟花弹发射装置和系统。

背景技术

烟花是中国人比较熟悉的一种物品。传统的烟花是以火药和金属粉末为主要原料制成的，引燃后通过燃烧或爆炸，产生光、声、色、型、烟雾等效果，用于观赏，具有易燃易爆危险的物品。

其中，发光效应是烟花药剂的一种主要效应。利用烟花药中的金属粉末燃烧后产生的高温和发光效应，药剂中的金属粉末(如铝粉、镁铝合金粉等)，在药剂燃烧时即可释放出大量的光能和热辐射，发光强度有数十万国际烛光，温度可达数千度。无论是能起发光作用的照明剂，还是能产生亮星的闪光药剂，能产生一闪一熄的闪烁效果剂，它们所产生的烟花效果都离不开金属燃烧的发光效应。烟花爆竹对环境的危害主要是大气污染和噪音污染。由于烟花爆竹其中的火药成分，烟花在生产、运输、存储、燃放等各个环节因为疏忽和违规，经常出现安全事故。

传统烟花药剂中的火药主要分为发射药和助燃药，发射药的作用是产生高温高压的火药气体，高压将烟花弹发射到空中，同时利用高温将烟花弹引燃。助燃药则可以帮助烟花弹中的金属粉末在空中持续剧烈燃烧，释放出强光和大量热能。

然而，传统烟花中的火药是一种危险的爆炸物，在生产、运输、存储等环节中，稍有不慎就会引起事故。事实上，每年烟花爆竹产业各类事故的死亡人数都居高不下。如果仔细考察烟火剂中的火药，会发现其实火药只是在起辅助金属粉末(镁粉或者镁铝合金粉)燃烧发光的作用，并非是不可或缺的成分。

此外，传统烟花中的火药主要成分是由硫磺、木炭和氧化剂(一般用硝石)组成，在燃放的过程中会释放出大量的二氧化硫、一氧化硫、二氧化氮和一氧化氮等有毒气体，木炭的不完全燃烧会释放出大量炭黑粉尘。每当节日和庆典燃放烟花之后，都会产生严重的空气污染问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全烟花弹、烟花发射装置和系统，用以克服传统的烟花污染环境且危险的缺点。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种安全烟花弹，包括内体和密封内体的保护层，所述内体为由可燃金属粉粒、焰色剂粉粒和/或效果剂粉粒压制或混合熔炼成的块状物，且保护层的熔点高于内体中的可燃金属的燃点。

一种安全烟花弹发射装置，包括：一高温加热系统和一高压气体发射系统，所述高压气体发射系统包括：

一发射管，用于放置烟花弹；

一高压气体发射存储装置，用于提供高压气体将烟花弹推送出发射管，并将保护层冲破，其通过管道与发射管的底部相连接，一高压气阀设于所述管道上；

其中，所述高温加热系统与所述发射管相连接，且对发射管的一部或者全部进行加热，并由发射管将热量传递给烟花弹，以将烟花弹中的可燃金属粉粒加热到燃点以上的温度。

一种安全烟花弹发射系统，包括安全烟花弹和安全烟花弹发射装置，所述安全烟花弹，包括内体和密封内体的保护层，所述内体为由可燃金属粉粒、焰色剂粉粒和/或效果剂粉粒压制或混合熔炼成的块状物，且保护层的熔点高于内体中的可燃金属的燃点；

所述安全烟花弹发射装置，包括：一高温加热系统和一高压气体发射系统，所述高压气体发射系统包括：

一发射管，用于放置烟花弹；

一高压气体发射存储装置，用于提供高压气体将烟花弹推送出发射管，并将保护层冲破，其通过管道与发射管的底部相连接，一高压气阀设于所述管道上；

其中，所述高温加热系统与所述发射管相连接，且对发射管的一部或者全部进行加热，并由发射管将热量传递给烟花弹，以将烟花弹中的可燃金属粉粒加热到燃点以上的温度。

本发明采取了上述方案以后，由于该新型的安全烟花弹中没有任何火药成分，其成分都是普通可燃性的工业原料，从根本上解决了烟花的安全和污染问题。此外，本发明利用其他物理化学方法代替火药的作用，将烟花弹发射到空中并且引燃,具有安全可靠的效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，

图1是本发明安全烟花弹的结构示意图。

图2是本发明安全烟花弹发射装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例一：

本发明无火药安全环保型烟花，由烟花弹和相应的烟花弹发射装置组成，其中，烟花弹的主要作用是在空中燃烧发出强光，并呈现各种不同的烟花效果。

烟花弹发射装置采用物理方法来代替烟花中火药成分的作用，发射设备利用电能产生高温和高压，将烟花弹加热并发射到高空中燃烧发光。

其主要过程是：

先利用烟花弹发射装置将烟花弹的整体或者部分加热到其中成分的燃点温度以上，再利用高压气体将烟花弹发射到空中，烟花弹在空中接触空气后，释放出大量的强光和热能，形成各种绚烂的烟花效果。

如图1所示，该安全烟花弹做成椭圆形，当然，也可以根据需求做成各种形状，如圆形、圆柱形，在此不详细说明。

其主要包括内体601和密封内体的保护层602，与现有技术的烟花不同，本发明中的内体601中不包含任何火药成分，其主要为由可燃金属粉粒、焰色剂粉粒和/或效果剂粉粒压制或混合熔炼成的块状物，通过加热可燃金属粉粒到其燃点以进行发光，为此，需要保护层的熔点高于内体中的可燃金属的燃点。

一般来说，所述保护层为无机胶薄片或者金属薄片，当然，也可以根据需要，选择任何熔点高于内体中的可燃金属燃点的材料，如：陶土、玻璃等。并且，在利用安全烟花弹发射装置对烟花弹进行发射时，需要使烟花弹在高空中爆炸，为此，需要保护层又比较容易被高压气体冲破，为此，需要控制保护层的厚度。

根据申请人的多次试验，当选择无机胶时，无机胶薄片的厚度为1.5-2mm；当选择金属薄片时，金属薄片的厚度为0.5-1mm。当选择陶土时，厚度是1-1.5mm，当选择玻璃时，厚度是0.5-1mm。

其中，根据申请人的经验，一般可燃金属粉粒选取纯镁粉粒、纯铝粉粒或者镁铝合金粉粒之一或者组合，这些材料也是现有的烟花中常用的用于发光的材料。当然，也可以选择其他材料，如钛等其他种类金属或合金来代替。

此外，所述焰色剂粉粒选取氯化钠、氯化钾或者氯化锶粉粒之一或者组合。所述效果剂粉粒选取氧化铜和/或氧化铋。

其中，本发明中的烟花弹需要结合特定的发射装置进行发射。

如图2所示，是本发明相匹配的一个实施例的安全烟花弹发射装置，其主要包括：一高温加热系统和一高压气体发射系统，所述高压气体发射系统包括：一发射管1，用于放置烟花弹3，且烟花弹3的外径与发射管1的内径相匹配，两者之间基本无间距。实施例中，发射管1由金属管或者陶瓷管构成，且内壁光滑。

一高压气体发射存储装置2，用于提供高压气体将烟花弹推送出发射管，并将保护层冲破，从而在高空中爆炸和产生烟花，其通过管道与发射管的底部相连接；

一高压气阀3设于所述管道上；

其中，所述高温加热系统与所述发射管相连接，且对发射管的一部或者全部进行加热，并由发射管将热量传递给烟花弹，以将烟花弹中的可燃金属粉粒加热到燃点以上的温度，且在可燃金属粉粒到燃点后，高压气体将烟花弹推送出发射管，并将保护层冲破，从而在高空中爆炸和产生烟花。

实施例中，高温加热系统选取电加热，当然，也可以选择其他加热系统，在此不进行赘述。如图2所示，所述加热系统包括一加热元件5，该加热元件设置在发射管内，或者与发射管集成为一起，或者设置在发射管外部，并与发射管贴合在一起，实施例中，选取电加热丝，且该加热丝设于发射管的外部，并与所述发射管紧密贴合在一起，并对发射管进行加热。

基于以上实施例，可以看到本发明的技术优点。也即是说，安全烟花弹中没有任何火药成分，其成分都是普通可燃性的工业原料，从根本上解决了烟花的安全问题。此外，本发明利用其他物理化学方法代替火药的作用，将烟花弹发射到空中并且引燃,具有安全可靠的效果。

实施例二：

为了实现自动控制的效果，本发明可以增加一控制系统，其可以基于单片机/PLC/电脑/手机/移动平板来实现，主要用于控制高压气阀的开启和关闭。具体来说，所述控制系统可以连接所述高温加热系统和高压气体发射系统，并通过一温度感应单元感知高压气体发射系统传递的发射管温度，并在达到设定的温度后控制所述高压气体发射系统开启所述高压气阀，并在发射弹发出后，关闭高压气阀。

实施例三：

本发明中烟花弹的成分可以根据需要的效果任意搭配，例如，在一个实施例中，烟花弹的成分为：金属(镁、镁铝合金)和焰色剂(氯化钠、氯化钾、氯化锶等)，将这两种成分的粉末混合均匀并压制成块状，或者高温混合熔炼成块状的烟花弹。在烟花弹表面涂覆一层保护层，保护层用可耐受高温并在高温下有合适强度的材料制成，比如：工业常用的高温无机胶等。

其中，在发射的时候，将烟花弹装入烟花弹发射装置，发射设备将烟花弹加热到700摄氏度以上，此时烟花弹中的金属(镁、镁铝合金)已经融化为液态(镁的燃点为500摄氏度，熔点为660度)，并且达到燃点以上。

由于表面的保护层将内部的液态金属和空气隔绝接触，烟花弹并不会在发射设备中就开始燃烧。当发射设备用高压气体把烟花弹从发射管打出去的时候，烟花弹的保护层因为高压气流的强大冲击力以及与发射管壁的撞击作用破碎，烟花弹内部的高温液态金属混合焰色剂被发射到空中，打散成小的团块，并且接触空气剧烈燃烧，形成飞散状的烟花效果。

本发明中的新型烟花没有任何火药，其成分都是普通可燃性的金属工业原料。无火药的烟花弹不再是一种危险的爆炸物，只是一种普通的可燃物，从根本上解决了烟花的安全问题。

实施例四：

在一个实施例中，烟花弹的成分为：金属(镁)和焰色剂(氯化钠、氯化钾、氯化锶等)，将这两种成分的粉末混合均匀并压制成块状，或者高温混合熔炼成块状的烟花弹。

在发射的时候，将烟花弹装入烟花弹发射装置，发射设备将发射管部件加热到700摄氏度以上，但烟花弹未被加热到燃点。

当发射设备用机械机构将烟花弹填装到发射管中的时候，烟花弹受到发射管的高温传热作用开始升温，烟花弹被加热一定时长，温度达到燃点以上开始剧烈燃烧时，发射设备立刻用高压气体将烟花弹发射到空中，烟花弹接触空气继续剧烈燃烧，形成冉冉升起的彩色烟花弹效果。

本发明中的新型烟花没有任何火药，其成分都是普通可燃性的金属工业原料。无火药的烟花弹不再是一种危险的爆炸物，只是一种普通的可燃物，从根本上解决了烟花的安全问题。

实施例五：

在该实施例中，烟花弹的成分为：金属(镁)、焰色剂(氯化钠、氯化钾、氯化锶等)和效果剂(镁铝合金、氧化铜和氧化铋组成，传统烟花常用的效果剂，在一定的高温下能释放大量气体爆炸)，将金属和焰色剂粉末混合均匀，包覆在内体上制成球形的烟花弹。

在发射的时候，将烟花弹装入烟花弹发射装置，发射设备将发射管部件加热到700摄氏度以上，烟花弹此时未被加热。当发射设备用机械机构将烟花弹填装到发射管中的时候，烟花弹受到发射管的高温传热作用开始升温燃烧，一旦烟花弹被加热到一定时长后开始剧烈燃烧，发射设备立刻用高压气体将烟花弹发射到空中，烟花弹接触空气剧烈燃烧，形成冉冉升起的彩色照明弹效果。烟花弹的高温使得内部的效果剂释放出大量气体爆炸，将烟花弹炸开形成向四周散开的烟花效果。

总之，本发明中的烟花燃点就是其中金属成分的燃点，大约在400℃-500℃左右，比常见的可燃物如纸张、衣服等的燃点(150℃-300℃)更高，安全性更好。

并且，传统烟花中的火药在燃放的过程中会释放出大量的二氧化硫、一氧化硫、二氧化氮和一氧化氮等有毒气体，木炭的不完全燃烧还会释放出大量炭黑粉尘。烟花的燃放会产生严重的空气污染问题。本发明的安全环保型烟花，成分非常简单和安全，燃放之后的产物是氧化镁，不会产生任何对人体有害的产物。

此外，传统烟花燃放时，火药燃烧爆炸会产生巨大的声响，对周围居民会有强烈的噪音干扰。燃放完毕后，还会产生大量的纸屑和垃圾，清扫工作非常繁重。本发明环保安全型烟花，燃放时声响较小，对周围居民的干扰小；也不会产生大量的纸屑和垃圾，克服了传统烟花对周围环境的二次污染问题。

同时，烟花弹发射装置产生高温可以使用燃气等能源来代替电力，高压可以使用装有高压气体的气罐。烟花弹可以用钛等其他种类金属或合金来代替镁、镁铝合金，凡是并在高温下接触空气不会发生变化，并能保持合适强度的材料都可以作为保护层，如：陶土、玻璃，在此不赘述。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种安全烟花弹发射装置，其特征在于，包括：一高温加热系统和一高压气体发射系统，所述高压气体发射系统包括：

一发射管，用于放置烟花弹；所述安全烟花弹，包括内体和密封内体的保护层，所述内体为由可燃金属粉粒、焰色剂粉粒和/或效果剂粉粒压制或混合熔炼而成的块状物，且保护层的熔点高于内体中的可燃金属的燃点；

其中，所述保护层为无机胶薄片或者陶土或者玻璃；当选择无机胶时，无机胶薄片的厚度为1.5-2mm；当选择陶土时，厚度是1-1.5mm，当选择玻璃时，厚度是0.5-1mm；

一高压气体发射存储装置，用于提供高压气体将烟花弹推送出发射管，并将保护层冲破，其通过管道与发射管的底部相连接；

一高压气阀，设于所述管道上；

其中，所述高温加热系统与发射管相连接，且对发射管的一部分或者全部进行加热，并由发射管将热量传递给烟花弹，以将烟花弹中的可燃金属粉粒加热到燃点以上的温度。

2.根据权利要求1所述的安全烟花弹发射装置，其特征在于，还设有一控制系统，用于控制高压气阀的开启和关闭；

其中，该控制系统连接所述高温加热系统和高压气体发射系统，并感知高压气体发射系统传递的发射管温度，并在达到设定的温度后控制所述高压气体发射系统开启所述高压气阀。

3.根据权利要求1或2所述的安全烟花弹发射装置，其特征在于，所述加热系统包括一加热元件，该加热元件设置在发射管内；或者与发射管集成为一起；或者设置在发射管外部，并与发射管贴合在一起。

4.一种安全烟花弹发射系统，其特征在于，包括安全烟花弹和权利要求1～3任一所述的安全烟花弹发射装置，其中，所述安全烟花弹，包括内体和密封内体的保护层，所述内体为由可燃金属粉粒、焰色剂粉粒和/或效果剂粉粒压制或混合熔炼而成的块状物，且保护层的熔点高于内体中的可燃金属的燃点。