CN101716403B - 车用喷发剂式自动灭火装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种车用喷发剂式自动灭火装置。适用于小型汽车发动机舱用。由筒体，超细干粉喷发组件和喷发剂盒组件构成，经卡箍将装置立式或卧式安装在小型汽车的发动机舱内；立式安装时喷发组件设置为连接筒体上口的喷口组件；下盖连接喷发剂盒组件并密封筒体下口；筒体腔内，充填平均粒径≤5μm的复合型超细干粉灭火剂；喷口组件，由护罩，锥管喷口短节，铝膜和密封垫连接构成；喷发剂盒组件，由充填有喷发剂的盒体，保护膜和喷口构成；盒体侧壁设置有通孔和保护膜；下盖设置通孔引入电点火头，并与控制电路连接。卧式安装的筒体侧壁设置通孔，筒体兼作超细干粉喷发组件。有多种启动方式，灭火时间＜3s；适应小型车所处的各种自然环境并能稳定工作。

Description

车用喷发剂式自动灭火装置

技术领域

本发明属于消防灭火技术领域，尤其涉及轿车、吉普车、微型车、轻型客车、轻型载货汽车及小型专用汽车等小型汽车发动机舱用的一种车用喷发剂式自动灭火装置。

背景技术

轿车等小型汽车发动机舱，空间狭小(大致不超过2m³)，油路、电路集中，极易发生火灾，而且容易快速漫延，甚至引发油箱爆炸，易造成车辆自燃，甚至人员伤亡。据统计汽车自燃80％从发动机舱燃起，该领域的消防灭火是世界性的难题。

国内外现有的灭火剂如水、水喷雾、泡沫、二氧化碳、卤代烷(1211、1301)、烟烙尽IG541、七氟丙烷FM200、热气溶胶、普通干粉等，现有的灭火器材，均无法直接适用于小型汽车发动机舱这一特定环境。

例如，水或水喷雾由于所需装置体积较大，重量大，需要布置管线，喷口，所以无法在小型汽车上安装使用。

泡沫灭火系统设备庞大，而且只能用于覆盖灭火，不能用于全淹没灭火，所以无法在小型汽车上安装使用。

卤代烷(哈龙灭火剂)，由于哈龙破坏大气臭氧层，根据保护臭氧层的《蒙特利尔议定书》及我国《淘汰哈龙战略》，到2010年1月1日完全停止使用。

二氧化碳灭火系统通常采用高压或低压储存，高压系统需要的瓶组多，储瓶占用面积大，对环境温度要求严格，而低压系统则需要外设制冷设备，造价更高；对输送管道的安装和维护要求严格，后期维护费用大，所以无法在小型汽车上安装使用。

烟烙尽IG541喷放时噪声大，存储瓶多，存储压力在常温下为15MPa，喷射时喷口的最低压力为2.24MPa。高压增加了危险性，也相对容易泄漏，对材料及维护水平要求高，因此不宜在小型汽车上安装使用。

七氟丙烷灭火系统在火灾现场裂解氢氟酸，对保护物有强烈的酸腐蚀作用，是强烈的致癌物质，而且设备庞大，连接要求精度高，易泄压，不适宜在颠簸的环境中使用。所以无法在小型汽车上安装使用。

热气溶胶灭火速度慢(21S)，气溶胶喷射物和灭火分解物对设备有腐蚀，并易导电，引起电子设备损坏。而且它本身就是火源，也不宜应用于车舱内有油气的应用环境。

普通干粉全淹没应用最低灭火浓度为650g/m³，灭火剂需用量大，造成设备庞大；普通干粉粒径在15μm～75μm之间，90％粒径在40μm左右，粒径大，质量大，释放后大部分干粉很快落于地面，只有少数的干粉向空间扩散，灭火效果差。

手提式干粉灭火器或手提式泡沫灭火器，本身灭火能力有限，而且受操作人员的操作水平制约，反应时间长，根本来不及扑救，无法实现自动灭火。

近几年出现的燃气型普通型ABC干粉自动灭火装置，由于受普通干粉灭火能力的限制，要么体积过大无法安装；要么达不到灭火能力。此类灭火装置喷发时爆炸产生的巨大冲击力容易对车辆造成损害，一具碗状500g的车用灭火装置启动的响声类似于一颗手榴弹爆炸时的响声，巨大的响声会对司乘人员造成潜在的危害。

现有技术中，中国实用新型专利200620156344.2《一种汽车发动机舱和行李舱用一体化多腔体自动多次灭火器》提出了贮气式(压缩惰性气体)驱动的超细粉体灭火剂(装填量0.5～1kg)的技术方案，从其附图4可知，其适用范围是大型汽车。

中国实用新型专利200620156408.9《一种汽车发动机舱和行李舱用自动灭火器》也提出了贮气式(压缩惰性气体)驱动的冷气溶胶粉体灭火器的构想，从其“行李舱”的描述，也可推断适用于大型汽车。

贮压式装置本身就容易泄压，在经常来回颠簸、温度变化剧烈的车辆发动机舱内更难以保证不泄压，贮压式装置安装在发动机舱内不太合理。

综上所述，现有技术中缺乏合适的适用于小型汽车发动机舱用的车载灭火装置。

发明内容

本发明的目的，是为轿车等小型车辆发动机舱提供一种车用喷发剂式自动灭火装置。

本发明的技术方案是：

研制一种车用喷发剂式自动灭火装置，其特征是：

所述的装置由筒体，超细干粉喷发组件和喷发剂盒组件构成，经卡箍将装置立式或卧式安装在小型汽车的发动机舱内；

所述的筒体两端分别设置上盖和下盖；

(1)立式安装的超细干粉喷发组件设置为连接筒体上口的喷口组件；

所述的上盖设置通孔，与喷口组件连成一体，上盖下部卡口密封筒体上口；

所述的下盖连接喷发剂盒组件并密封筒体下口；

所述的筒体腔内，充填平均粒径≤5μm的超细干粉灭火剂；

所述的喷口组件，由护罩，锥管喷口短节，铝膜和密封垫连接构成；

所述的喷发剂盒组件，由充填有喷发剂的盒体，保护膜和喷口构成；喷发剂盒体的底与下盖同向固定连接，喷发剂盒体侧壁设置有通孔；喷发剂盒体侧壁外周设置保护膜；喷口与喷口短节同向；

所述的下盖设置通孔引入电点火头，电点火头一端与喷发剂接触，另一端贯穿下盖与控制电路连接。

(2)卧式安装的筒体侧壁设置通孔，筒体兼作超细干粉喷发组件；

所述的上盖密封筒体上口；

所述的下盖连接喷发剂盒组件并密封筒体下口；

所述的筒体腔内，充填平均粒径≤5μm的超细干粉灭火剂；

所述的筒体侧壁设置两组以上通孔，通孔中设置与通孔同心的活动柔性塞，筒体侧壁外周设置保护膜；

所述的喷发剂盒组件，由充填有喷发剂的喷发剂盒体，保护膜和喷口构成；喷发剂盒体的底与下盖同向固定连接，喷发剂盒体侧壁设置有通孔；喷发剂盒体侧壁外周设置保护膜；喷口与上盖同向；

所述的下盖设置通孔引入电点火头，电点火头一端与喷发剂接触，另一端贯穿下盖与控制电路连接。

上述的超细干粉灭火剂是以聚合度大于50的聚磷酸铵为基材的复合型超细干粉灭火剂，其性能：

粒径，μm                  平均粒径≤5.0，90％粒径≤10.0

粉体松密度，g/ml           0.45±30％

含水率，％                 ≤0.25

吸湿率，％                 ≤3.0

斥水性                     无明显吸水，不结块

抗结块性，以针入度计，mm   ≥16.0

流动性，以耐低温性表示，S  ≤5.0

电绝缘性，KV               ≥7.5

灭B、C类火效能，g/m³       ≤60.0

灭木垛火效能，g/m³         ≤60.0

灭聚丙烯火效能，g/m³       ≤60.0

灭电缆火效能，g/m³         ≤60.0

灭火剂对大气臭氧层耗减潜能值为零；温室效应潜能值为零，无毒无害，对保护物无腐蚀，对人体无刺激。

上述的车用喷发剂式自动灭火装置，其特征是所述喷口短节上口设置花洒式喷口，直管式或弧形管式喷管。

申请人就聚合度大于50的聚磷酸铵(Ammoniumpolyphosphate，APP)为基材的复合型超细干粉灭火剂，已经获得国家专利授权，授权公告号CN 100525865C，发明名称《聚磷酸铵为基材的超细干粉灭火剂及其制法》。由于其平均粒径为5μm，灭火剂在火场的分解反应迅速，灭火的活性大大增加使灭火速度加快，灭火效率剧增。该灭火剂经过国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心检验，其灭火效能为0.06kg/m³。

该灭火剂把化学灭火的优势和物理灭火的优势有机结合起来，对有焰燃烧的有化学抑制作用，对无焰燃烧的有窒息作用，以及对热辐射的有遮隔、冷却作用是这种灭火剂特性的集中体现。

HLK超细干粉灭火技术与国内外灭火技术综合比较表

*以上资料取自：GB 50219-95《水喷雾灭火系统设计规范》、GB 50193-93《二氧化碳灭火系统设计规范》、GB 50370-2005《气体灭火系统设计规范》、GB 20151-92《低倍数泡沫灭火系统设计规范》、GB 50347-2004《干粉灭火系统设计规范》、GA 499.1-2004《气溶胶灭火系统》、GB 50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》、GA 578-2005《超细干粉灭火剂》以及国内相关系统的生产厂家数据(综合整理)。

该灭火剂既适用于相对封闭的空间全淹没应用灭火，又适用于开放场所局部淹没应用灭火，灭火速率是水系列灭火剂的40倍，灭火效率是目前使用的普通ABC干粉灭火剂的6～10倍，是哈龙灭火剂的2～3倍，是七氟丙烷灭火剂的10～12倍。该灭火剂可充装普遍使用的灭火器、自动灭火装置(无管网)、管网灭火系统等，广泛适用于军事设施和民用设施及各种场所扑救A、B、C、E、F类火灾。

申请人在做该发明的继续延伸和开发，例如，以HLK超细干粉灭火剂为核心，开发生产的车辆、船舶发动机舱自动灭火研究。本申请是对该发明在小型汽车发动机舱内应用的开发。

本发明的优点是：

(1)体积小、重量轻、结构简单、安装维护方便、启动时声音仅50～70dB、几乎无后座力、冲击力小，不会对原有车结构造成危害。

(2)具有多种启动方式，工作可靠、安全性能高、操作使用方便。

(3)适用范围广，能够适应小型车所处的各种自然环境中并能稳定工作。

(4)启动迅速，灭火时间短(＜3s)，灭火效率高(国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心检验值：60g/m³)，具有一定的抑爆能力。

(5)HLK超细干粉是目前国内、外现有灭火剂中灭火浓度最低、灭火速度最快、灭火效率最高的灭火剂。安全环保，喷射物和灭火分解物对车体及设备无腐蚀作用，绝缘性能好，易清理，对人体无毒无害。对大气臭氧层耗减潜能值(ODP)为零，温室效应潜能值(GWP)为零。

附图说明

图1为立式安装的轿车发动机舱超细干粉自动灭火装置的结构示意图；

图2为图1中A部局部放大示意图；

图3为本发明自动启动和手动启动控制原理图；

图4～7为图1中B部(喷口短节出口部)的几种结构形态放大示意图；

图8为为本发明的驾驶舱内的启动按钮和报警模块示意图；

图9为起火、灭火的工作流程图；

图10为喷发剂盒组件结构示意图；

图11为卧式安装的轿车发动机舱超细干粉自动灭火装置的结构示意图；

图12是图11中C部(筒体喷孔、柔性塞和保护膜)结构、形态放大示意图；

图13为立式安装的轿车发动机舱超细干粉自动灭火装置的形态示意图；

图14为卧式安装的轿车发动机舱超细干粉自动灭火装置的形态示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进一步阐述。

图1中，1筒体；2上盖(喷口短节与上盖卡边是一体)；3下盖；4超细干粉灭火剂；5喷发剂盒；6护罩；10喷发剂；11电点火头；A上盖的喷口短节与筒体结合部；

图2中，1筒体；2上盖(喷口短节与上盖卡边是一体)；8铝膜；9密封垫；其余标号同前。

图3中，12导线，连接电点火头；13电源；14手动启动按钮；15感温探测器；

图4中，16敞口式喷口，其余标号同前。

图5中，17喷洒帽式喷口，其余标号同前。

图6中，18弯脖接管式喷口，其余标号同前。

图7中，19三通接管式喷口，其余标号同前。

图8中，14手动启动按钮；20报警灯光；21报警音响；22按钮防护罩。

图10中，7保护膜；23喷口；24-1通孔；其余标号同前。

图11中，24-2通孔；25卡箍；其余标号同前。

图12中，26柔性塞；其余标号同前。

图13和图14中，标号同前。

实施例

所有零部件，铝膜是由1～2mm的铝箔裁制而成，密封垫是橡胶垫或硅胶垫，电点火头是是一种烟花行业中常用的点火零件；喷发剂是固气转化剂，超细干粉灭火剂选自山东环绿康新材料科技有限公司产品——HLK超细干粉灭火剂，柔性塞是橡胶、硅胶等，均有市售商品；其余如筒体，喷口短节，喷洒帽式接口，弯脖接管式接口，三通接管式和喷发剂盒体等，均为碳钢经机加工、焊接等常规加工制造，装配而成。

喷发剂(固气转换剂，气体发生剂)的使用在灭火剂行业，已经是成熟的现有技术，从传统的叠氮化钠，黑索令等初始的气囊用气体发生剂；到更环保改进的，例如，ZL200410098751.8《非叠氮气体发生剂》；ZL200810014197.9《一种汽车安全气囊用气体发生剂》等，不另详述。

固气转化剂有两个特性，一，不见明火不动作。二、是反应放出气体，而不是爆炸产气。这两个特性保证了它不会对司乘人员造成伤害。

使用举例：

国内现有车型发动机舱内空间最小的奥迪A6、A8可采用外形尺寸为Φ100×h200mm的车用超细干粉灭火装置，装置安装于发动机舱方向盘侧靠近前轮处车架上；如普桑等发动机舱内空间较大的车型，可采用外形尺寸为Φ89×h 300mm的车用超细干粉灭火装置，装置居中安装于发动机舱内即可；卧式主要针对别克等发动机舱特别狭小车型。

立式安装，筒体上口可以设置为敞口(如图4中所示)；可以设置为喷洒帽式喷口，直接丝接在筒体上口处(如图5中所示)；可以在筒体上口处外接三通，从而引出一根喷粉管(如图6中所示)；或两根喷粉管(如图7中所示)。

如图4、图5式安装时，都用塑料护罩护住喷口，塑料护罩有两个作用：一是平时防止油气或灰尘进入堵塞喷口，影响使用；二是在使用时，缓冲喷粉时气流对车盖等的冲击力，防止意外的破坏。

如图6、图7式安装时，都是在喷粉管上开喷口，用于将超细干粉均匀地输送到所需位置，喷粉管可以是直管也可以随不同车型的内部空间不同而做调整成各种形状(例如弧形管)。该种方式可立式安装也可卧式安装，甚至，对于极个别车型发动机舱内没有空间时，可以将筒体安装在车底或行李舱中，通过输粉管道引至布置于发动机舱内粉管喷口喷射。

这四种形式的固定方式为：一般下盖用螺栓连接于车体大架上，上半部由卡箍固定于车体合适位置。

如图11卧式安装，主要针对别克、本田等车型开发的超细干粉灭火装置。当车内竖向空间不够Φ100mm的空间或安装高度不够时，可采用此种模式，它的最大特点在于喷口设置在筒体上。

图中，卧式灭火装置的喷口直径在Φ4～6，大小、开口及数量必须经严格计算得出。卧式封闭喷口采用橡胶塞、硅胶塞、柔性塑料塞等塞住喷口。喷口的大小、锥度都要经严格的计算和试验得出。

固定下盖或卡箍的螺栓可兼作接地螺栓，用于防静电作用。

本装置喷发时冲击力小(喷口压力≤1.2MPa)，重量轻(以最重的钢管为材质的重量在2.5～3Kg左右；以不锈钢为材质的成品重量在1～1.5Kg左右)，结构简捷，安装维护方便，启动时声音小(50～70dB)，几乎无后座力，既不破坏原有结构，又能适应轿车野外颠簸、振动，甚至有水的恶劣工作环境。

动作过程是：

当感温探测器探测到发动机舱内温度异常时(例如≥120℃)，自动声、光报警并同步或延时自动启动灭火装置(启动温度可根据不同车型、不同部位进行调整)；或是驾驶员发现火情按下手动启动按钮启动灭火装置。启动按钮安装于驾驶员一侧的门上，既方便驾驶员的操作，又防止乘客误操作。

电源接通，电点火头被点燃，使喷发剂盒体内的固气转化剂短时间产生大量的气体，冲破喷发剂盒体顶部的喷口和侧壁的通孔上的保护膜后高速冲出进入装置的筒体，超细干粉灭火剂被充分搅动后，气粉混合物达到一定压力后冲破铝膜或侧壁的通孔中的活动柔性塞。超细干粉灭火剂被均匀分散到发动机舱内的各个部位，使任何可能失火的部位的灭火剂浓度＞60g/m³，迅速切断火源的燃烧链，隔绝空气，对发动机舱形成全淹没式保护，从而达到有效灭火的目的。

该装置能够填装超细干粉300g～500g，其理论灭火能力≥3～6m³(实际发动机舱体积不超过2m³)，以保证其能有效扑灭发动机舱内任何部位的火灾。

*注：3～6m³是根据山东省地方标准DB37/T 1317-2009《超细干粉灭火系统设计、施工及验收规范》中3.3.2的公式：m＝C×(V_v-V_g)×K₁×K₂×K₃计算得出。

本发明是有别于现有技术中贮压式自动灭火装置的非贮压式自动灭火装置。

本发明使用的是HLK超细干粉灭火剂，由于其平均粒径为5μm，灭火剂在火场的分解反应迅速，灭火的活性大大增加使灭火速度加快，灭火效率剧增。灭火剂经过国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心检验，其灭火效能为0.06kg/m³。

Claims (2)

1.一种车用喷发剂式自动灭火装置，其特征是：

所述的装置由筒体，超细干粉喷发组件和喷发剂盒组件构成，经卡箍将装置立式或卧式安装在小型汽车的发动机舱内；

所述的筒体两端分别设置上盖和下盖；

(1)立式安装的超细干粉喷发组件设置为连接筒体上口的喷口组件；

所述的上盖设置通孔，与喷口组件连成一体，上盖下部卡口密封筒体上口；

所述的下盖连接喷发剂盒组件并密封筒体下口；

所述的筒体腔内，充填平均粒径≤5μm的超细干粉灭火剂；

所述的喷口组件，由护罩，锥管喷口短节，铝膜和密封垫连接构成；

所述的喷发剂盒组件，由充填有喷发剂的喷发剂盒体，保护膜和喷口构成；喷发剂盒体的底与下盖同向固定连接，喷发剂盒体侧壁设置通孔；喷发剂盒体侧壁外周设置保护膜；喷口与喷口短节同向；

所述的下盖设置通孔引入电点火头，电点火头一端与喷发剂接触，另一端贯穿下盖与控制电路连接；

(2)卧式安装的筒体侧壁设置通孔，筒体兼作超细干粉喷发组件；

所述的上盖密封筒体上口；所述的下盖连接喷发剂盒组件并密封筒体下口；

所述的筒体腔内，充填平均粒径≤5μm的超细干粉灭火剂；

所述的筒体侧壁设置两组以上通孔，通孔中设置与通孔同心的活动柔性塞，筒体侧壁外周设置保护膜；

所述的喷发剂盒组件，由充填有喷发剂的喷发剂盒体，保护膜和喷口构成；喷发剂盒体的底与下盖同向固定连接，喷发剂盒体侧壁设置有通孔；喷发剂盒体侧壁外周设置保护膜；喷口与上盖同向；

所述的下盖设置通孔引入电点火头，电点火头一端与喷发剂接触，另一端贯穿下盖与控制电路连接；

所述的超细干粉灭火剂是以聚合度大于50的聚磷酸铵为基材的复合型超细干粉灭火剂，其性能：

粒径，μm               平均粒径≤5.0，90％粒径≤10.0

粉体松密度，g/ml        0.45±30％

含水率，％              ≤0.25

吸湿率，％              ≤3.0

斥水性                  无明显吸水，不结块

抗结块性，以针入度计，mm≥16.0

流动性，以耐低温性表示，S≤5.0

电绝缘性，KV            ≥7.5

灭B、C类火效能，g/m³    ≤60.0

灭木垛火效能，g/m³      ≤60.0

灭聚丙烯火效能，g/m³    ≤60.0

灭电缆火效能，g/m³      ≤60.0

灭火剂对大气臭氧层耗减潜能值为零；温室效应潜能值为零，无毒无害，对保护物无腐蚀，对人体无刺激。

2.按照权利要求1所述的一种车用喷发剂式超细干粉灭火装置，其特征是所述喷口短节上口设置花洒式喷口，直管式或弧形管式喷管。

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