CN110787391A - 指环式灭火装置、电池箱、电动汽车 - Google Patents

指环式灭火装置、电池箱、电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动汽车消防灭火技术领域，公开了一种指环式灭火装置、电池箱及电动汽车，包括：感温耐压管体，在所述感温耐压管体的内部构造有用于装有灭火剂和惰性气体的管腔；密封结构，分别设置在所述感温耐压管体的端部并将所述感温耐压管体的端部进行封堵以使所述管腔构造为密闭管腔；以及加热结构，设置在所述感温耐压管体上并能加热所述感温耐压管体，其中，当所述加热结构将所述感温耐压管体的受热部位的温度加热至大于等于设定温度后，所述感温耐压管体会在受热部位发生软化并构造出灭火剂喷射口。该指环式灭火装置具有有效对电池箱内的电池进行灭火、避免电动汽车整车发生火灾的优点。

Description

指环式灭火装置、电池箱、电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车消防灭火技术领域，特别是涉及一种指环式灭火装置、电池箱及电动汽车。
背景技术
随着全球电动汽车产业的蓬勃发展，产业规模的飞速增长，伴随着越来越多的电动汽车起火事故，几乎全部的电动汽车火灾事故都与动力电池相关，火灾一般从电池内部发生，初步蔓延至电池箱，进而产生整车起火事故。因此，将电动汽车火灾扑灭在电池箱阶段对于电动汽车火灾的抑制最为有效，可以为车上乘客获得充足的逃生时间。
目前，已应用的电动汽车自动灭火系统大多与电动汽车的应用场景不匹配。在众多的电动汽车事故中，自动装置发挥灭火作用的情况较为罕见。特别是在汽车发生自燃事故时，车辆大多处在不工作或者是突然启动中，此时，探测装置往往处于未开启或工作不稳定的状态，不能控制自动装置的工作以及进行灭火。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种指环式灭火装置、电池箱及电动汽车，以解决现有技术中在汽车发生自燃事故时，车辆大多处在不工作或者是突然启动中，此时，探测装置往往处于未开启或工作不稳定的状态，不能有效地控制自动装置的工作以及进行灭火的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供一种指环式灭火装置，包括：感温耐压管体，在所述感温耐压管体的内部构造有用于装有灭火剂和惰性气体的管腔；密封结构，分别设置在所述感温耐压管体的端部并将所述感温耐压管体的端部进行封堵以使所述管腔构造为密闭管腔；以及加热结构，设置在所述感温耐压管体上并能加热所述感温耐压管体，其中，当所述加热结构将所述感温耐压管体的受热部位的温度加热至大于等于设定温度后，所述感温耐压管体会在受热部位发生软化并构造出灭火剂喷射口。
其中，所述加热结构呈环状并套设在所述感温耐压管体上；或所述加热结构呈条状、块状或片状并设置在所述感温耐压管体的外表面。
其中，所述加热结构包括套设在所述感温耐压管体上的导热层，其中，所述导热层的内表面与所述感温耐压管体的外表面紧密贴合。
其中，所述加热结构还包括包裹在所述导热层的外表面的热隔离层。
其中，所述加热结构还包括嵌设在所述导热层内并能加热所述导热层的加热元件。
其中，所述感温耐压管体的制造材质包括聚酰胺或感温耐压塑料。
其中，所述密封结构包括嵌设在所述感温耐压管体的端部的密封管体，其中，在所述密封管体上沿轴向呈间隔式设有多个柔性密封件。
其中，所述密封结构还包括与相应侧的所述密封管体相连接并设置在所述感温耐压管体的端部的外侧的连接体，其中，所述连接体能封堵所述密封管体。
根据本发明的第二方面，还提供一种电池箱，包括箱体和设置在所述箱体上的盖体，还包括上述所述的指环式灭火装置。
其中，在所述盖体朝向所述箱体的表面上构造有凹部，所述指环式灭火装置嵌设在所述凹部内。
根据本发明的第三方面，还提供一种电动汽车，包括上述所述的电池箱。
(三)有益效果
本发明提供的指环式灭火装置，与现有技术相比，具有如下优点：
在高温并且在电动汽车中的火灾探测装置、灭火控制装置以及启动装置均失效的情况下，本发明的指环式灭火装置仍然可以发挥其灭火的作用。具体地，一旦动力电池起火，在电池箱内的温度缓慢上升或是在动力电池距离感温耐压管体较远，短时间内无法达到使得该感温耐压管体发生受热软化并破口的情况时，通过在该感温耐压管体上增设该加热结构，该加热结构会对感温耐压管体进行加热，当将该感温耐压管体的受热部位的温度加热至大于等于设定温度后，该感温耐压管体的管壁会在受热部位发生软化，伴随着电池箱内的动力电池不断燃烧，感温耐压管体内的管腔内的温度也会逐渐升高，随着温度的逐渐升高，管腔内的灭火剂会不断发生气化，从而使得管腔内的气体压力也会不断升高，在管腔内的气体压力不断升高的情况下，对受热软化部位施加的朝外侧的顶压力会逐渐增大，最终会在该受热软化部位构造出灭火剂喷射口，当该灭火剂喷射口形成后，管腔内的灭火剂会在压力作用下经该灭火剂喷射口喷出并释放到电池箱中，以达到抑制火灾的目的。
附图说明
图1为本发明的实施例的指环式灭火装置的整体结构示意图；
图2为图1中的加热结构的断面结构示意图。
附图标记：
1：感温耐压管体；11：管腔；111：密闭管腔；12：灭火剂喷射口；2：密封结构；21：密封管体；22：柔性密封件；23：连接体；3：加热结构；31：导热层；32：热隔离层；33：加热元件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1和图2所示，图中示意性地显示了该指环式灭火装置包括感温耐压管体1、密封结构2以及加热结构3。该指环式灭火装置可应用在电池箱(图中未示出)上。
在本申请的实施例中，在该感温耐压管体1的内部构造有用于装有灭火剂和惰性气体的管腔11。
密封结构2分别设置在该感温耐压管体1的端部并将该感温耐压管体1的端部进行封堵以使该管腔11构造为密闭管腔111。
加热结构3设置在该感温耐压管体1上并能加热该感温耐压管体1，其中，当该加热结构3将该感温耐压管体1的受热部位的温度加热至大于等于设定温度后，该感温耐压管体1会在受热部位发生软化并构造出灭火剂喷射口12。具体地，在高温并且在电动汽车中的火灾探测装置(图中未示出)、灭火控制装置(图中未示出)以及启动装置(图中未示出)均失效的情况下，本发明的指环式灭火装置仍然可以发挥其灭火的作用。具体地，一旦动力电池起火，在电池箱内的温度缓慢上升或是在动力电池距离感温耐压管体1较远，短时间内无法达到使得该感温耐压管体1发生受热软化并破口的情况时，通过在该感温耐压管体1上增设该加热结构3，该加热结构3会对感温耐压管体1进行加热，当将该感温耐压管体1的受热部位的温度加热至大于等于设定温度(是指使得该感温耐压管体1的受热部位发生软化并破口的温度)后，该感温耐压管体1的管壁会在受热部位发生软化，伴随着电池箱内的动力电池不断燃烧，感温耐压管体1内的管腔11内的温度也会逐渐升高，随着温度的逐渐升高，管腔11内的灭火剂会不断发生气化，从而使得管腔11内的气体压力也会不断升高，在管腔11内的气体压力不断升高的情况下，对受热软化部位施加的朝外侧的顶压力会逐渐增大，最终会在该受热软化部位构造出灭火剂喷射口12，当该灭火剂喷射口12形成后，管腔11内的灭火剂会在压力作用下经该灭火剂喷射口12喷出并释放到电池箱中，以达到抑制火灾的目的。
需要说明的是，管腔11内充入的惰性气体的压力优选为1.6Mpa(兆帕)，其中，该惰性气体优选为N2(氮气)。可以理解的是，除了氮气之外，还可为其它惰性气体，例如氩气、氦气等。
需要说明的是，本申请所使用的灭火剂通常为液态或气态，其本身能够受热气化，以达到增大密闭管腔111内的气体压力的目的。
所谓的“设定温度”的大小范围为大于等于80℃且小于等于100℃。
在通常情况下，火灾探测装置(图中未示出)、灭火控制装置(图中未示出)以及启动装置(图中未示出)在获知电池箱内的温度处于80℃到100℃之间时，就会启动灭火。
本申请可以在火灾探测装置(图中未示出)、灭火控制装置(图中未示出)以及启动装置(图中未示出)均失效的情况下，一旦感温耐压管体1的温度达到设定温度，便会在受热部位发生软化，最终构造出灭火剂喷射口12，以将管腔11内的灭火剂喷出，达到抑制火灾的目的。
本实施例采用外径为10mm(毫米)，长度为1400mm(毫米)，壁厚为0.9mm(毫米)的管体。此外，感温耐压管体1的具体参数特征可以根据以下参数进行相应的调整：其管体外径可根据实际工程使用的电池箱的空间尺寸来确定。
感温耐压管体1的受热软化温度主要受管内的工作压力的影响，即，工作压力越大，启动破裂温度越低，反之，工作压力越小，启动破裂温度越高。感温耐压管体1的壁厚主要受启动温度和工作压力的双重因素共同决定，当工作压力和启动温度都确定后可以根据材料参数计算出壁厚。因此，本发明可以调整管参数达到在不同箱型的电池箱中进行使用的目的。
本发明所使用的灭火剂可以采用六氟丙烷、七氟丙烷或全氟己酮等常见的灭火剂。
以灭火剂为全氟己酮为例，在该感温耐压管体1的内部充装有惰性气体N2，以使得管腔11内的初始预装压力为1.6MPa(兆帕)，当温度升高至100℃时，感温耐压管体1的受热软化部位发生破裂，内部灭火剂会瞬间喷出。需要说明的是，灭火剂种类以及充装的惰性气体并不仅仅地局限于本实施例所列举的种类。
本发明的指环式灭火装置，虽然除了可以应用在电池箱中进行灭火以外，还可适用于以下场所：广播电视发射塔内的微波机房、分米波机房、米波机房、变配电室和不间断电源室、通讯系统的程控交换机房、控制室和信令转接点室、发电厂的控制室、电子设备间、计算机房、继电器室、变配电间，电缆交叉、密集及中间接头等部位；此外，本发明的指环式灭火装置还可应用在变配电柜、电梯控制柜、带槽盒的电线电缆槽或桥架；以及还可应用在外壳相对密闭的特殊或重要的机柜设备、各种柴油机、汽车、火车、船舶发动机、各种移动设备、提升设备以及电梯控制柜等。
如图1和图2所示，在本申请的一个实施例中，该加热结构3呈环状并套设在该感温耐压管体1上。这样，可以使得该感温耐压管体1的受热更加均匀，从而缩短灭火剂喷射口12形成的时间，以达到在短时间内给燃烧的动力电池进行快速灭火的目的。
在本申请的一个实施例中，该加热结构3呈条状、块状或片状并设置在该感温耐压管体1的外表面。具体地，通过该加热结构3的加热，可以使得该感温耐压管体1对应安装有该加热结构3的部位发生软化并形成该灭火剂喷射口12，以达到对正在燃烧的动力电池进行灭火的目的，避免电动汽车整车发生火灾的情况。
还需要说明的是，该加热结构3可以为多个并沿该感温耐压管体1的轴向呈间隔式设置。这样，可以有效地提高该指环式灭火装置的灭火效率，以便在单位时间内可以喷射出较大剂量的灭火剂，达到短时间内对电池箱进行快速灭火的目的，避免电动汽车的整车发生火灾，从而为车上的乘客获得充足的逃生时间。
如图2所示，在本申请的一个实施例中，该加热结构3包括套设在该感温耐压管体1上的导热层31，其中，该导热层31的内表面与该感温耐压管体1的外表面紧密贴合。具体地，通过使得该导热层31与感温耐压管体1紧密贴合，从而可以使得该导热层31的热量在短时间内快速地传递给该感温耐压管体1，避免因导热层31与感温耐压管体1之间存在缝隙，导致有部分热量散布到周围环境中的情况。可见，本实施例将导热层31的内表面与感温耐压管体1的外表面紧密贴合，充分地利用了导热层31的热量，有效地避免了热量的浪费。
需要说明的是，该导热层31的制造材质可为石墨烯、导热粘合剂、导热硅胶片、导热绝缘材料、导热胶带、导热硅脂、导热膏、散热膏、散热硅脂、散热膜或导热膜等。可以理解的是，只要是可以使得该导热层31具备导热的功能的材料均可。
如图2所示，在本申请的一个实施例中，该加热结构还包括包裹在该导热层31的外表面的热隔离层32。具体地，该热隔离层32的设置，可以用来阻隔该导热层31向外部释放热量，避免电池箱中的温度过高，致使燃烧加快。
在本申请的一个实施例中，该热隔离层32可由绝热材料制造而成。所谓的“绝热材料”是指能阻滞热流传递的材料。该绝热材料可为玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡或真空板等。
如图2所示，在本申请的一个实施例中，该加热结构3还包括嵌设在该导热层31内并能加热该导热层31的加热元件33。具体地，通过使得该加热元件33受热，便会将热量传递给导热层31，进一步地，经该导热层31将热量传递给感温耐压管体1，从而使得该感温耐压管体1的受热部位发生软化并形成上述所述的灭火剂喷射口12。
该加热元件33可为电阻丝和药剂。若该加热元件33为电阻丝，则通过对该电阻丝进行加热，即可间接地实现对该感温耐压管体1的加热。
若该加热元件33为高热剂、含盐氧化剂、金属可燃剂和粘合剂，其中，高热剂为铝、三氧化二铁或四氧化三铁；含盐氧化剂为硝酸钡或硫酸钙等；金属可燃剂为镍粉等；粘合剂为松香、沥青、干性油或酚醛树脂等。上述物质发生化学反应并释放出热量，从而达到给该感温耐压管体1进行加热的目的，以使得该感温耐压管体1的受热部位发生软化并形成上述所述的灭火剂喷射口12。
在本申请的一个实施例中，该感温耐压管体1的制造材质包括聚酰胺或感温耐压塑料。具体地，该感温耐压管体1由上述材质制造而成后，该感温耐压管体1的管壁会具有感温耐压特性，并且当温度达到或超过相对温度承受范围内(是指上述所述的设定温度)后，感温耐压管体1的受热部位便会迅速软化并在管腔11内部压力的作用下形成灭火剂喷射口12。
在本申请的一个实施例中，该密封结构2包括嵌设在该感温耐压管体1的端部的密封管体21，其中，在该密封管体21上沿轴向呈间隔式设有多个柔性密封件22。具体地，该柔性密封件22的设置，可避免密封管体21与感温耐压管体1发生直接的硬接触，即，避免发生相互摩损的情况。
另外，该柔性密封件22的设置，可以起到增强密封管体21与感温耐压管体1的端部之间的密封性的作用。
在一个具体的实施例中，该柔性密封件22可为橡胶密封圈、橡胶密封条等。
如图1所示，在本申请的一个实施例中，该密封结构2还包括与相应侧的该密封管体21相连接并设置在该感温耐压管体1的端部的外侧的连接体23，其中，该连接体23可为板状，该连接体23刚好能封堵该密封管体21。其中，该连接体23可与该密封管体21焊接为一体或采用一体式成型的方式形成为一体。
本申请主要的工作情况如下：
第1种情况：加热结构3单独工作。此种情况主要是发生在电池箱内温度上升缓慢或是在动力电池距离感温耐压管体1较远，无法在短时间内达到使得该感温耐压管体1进行受热软化并形成灭火剂喷射口12的情况下，此时，由于电池箱中的其它探测装置完好，会及时地将相应的信号传输至电动汽车的控制系统，该控制系统传输信号至加热元件33并使其产热，以加热该导热层31，然后，通过该导热层31对感温耐压管体1进行加热，使其在受热部位进行软化并形成灭火剂喷射口12，以将密闭管腔111内的灭火剂释放到电池箱中，达到对电池箱中的动力电池进行灭火的目的。
第2中情况：感温耐压管体1单独工作，此种情况主要发生在探测装置失效、控制系统发生故障，致使加热结构3不能正常工作的情况下，此时，电池箱内部的电池热失控，导致箱内的温度升高，使得感温耐压管体1的某部位达到启动温度，该部位受热软化并会形成灭火剂喷射口12，灭火剂经该灭火剂喷射口12处喷出，实施灭火。
第3种情况：加热结构3与感温耐压管体1联合作用。此情况主要发生在加热结构3能正常工作且电池热失控特别剧烈，可以使得感温耐压管体1瞬间达到启动温度的情况。在此情况下，加热结构3和感温耐压管体1同时工作，灭火剂喷出，实施灭火。可见，本发明具备低温(低于管体破裂的温度)时，加热结构3控制灭火；高温(等于或高于管体破裂的温度)时，加热结构3与感温耐压管体1联合作用进行灭火的优势。
根据本发明的第二方面，还提供一种电池箱，包括箱体(图中未示出)和设置在该箱体上的盖体，还包括上述所述的指环式灭火装置。
在本申请的一个优选的实施例中，在该盖体朝向该箱体的表面上构造有凹部，该指环式灭火装置嵌设在该凹部内。具体地，电池仓中设有多个电池箱，本发明克服了目前电动汽车专用灭火系统只安装在电池箱的外部，占用电池仓内部较大空间的缺陷。本发明的指环式灭火装置整体呈管状，其可以安装于电池箱的盖体上，还可以安装在电池箱的箱体的箱壁上，从而有效地节省了电池仓的内部空间。
根据本发明的第三方面，还提供一种电动汽车，包括上述所述的电池箱。
综上所述，在高温并且在电动汽车中的火灾探测装置(图中未示出)、灭火控制装置(图中未示出)以及启动装置(图中未示出)均失效的情况下，本发明的指环式灭火装置仍然可以发挥其灭火的作用。具体地，一旦动力电池起火，在电池箱内的温度缓慢上升或是在动力电池距离感温耐压管体1较远，短时间内无法达到使得该感温耐压管体1发生受热软化并破口的情况时，通过在该感温耐压管体1上增设该加热结构3，该加热结构3会对感温耐压管体1进行加热，当将该感温耐压管体1的受热部位的温度加热至大于等于设定温度(是指使得该感温耐压管体1的受热部位发生软化并破口的温度)后，该感温耐压管体1的管壁会在受热部位发生软化，伴随着电池箱内的动力电池不断燃烧，感温耐压管体1内的管腔11内的温度也会逐渐升高，随着温度的逐渐升高，管腔11内的灭火剂会不断发生气化，从而使得管腔11内的气体压力也会不断升高，在管腔11内的气体压力不断升高的情况下，对受热软化部位施加的朝外侧的顶压力会逐渐增大，最终会在该受热软化部位构造出灭火剂喷射口12，当该灭火剂喷射口12形成后，管腔11内的灭火剂会在压力作用下经该灭火剂喷射口12喷出并释放到电池箱中，以达到抑制火灾的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (11)

1.一种指环式灭火装置，其特征在于，包括：
感温耐压管体，在所述感温耐压管体的内部构造有用于装有灭火剂和惰性气体的管腔；
密封结构，分别设置在所述感温耐压管体的端部并将所述感温耐压管体的端部进行封堵以使所述管腔构造为密闭管腔；以及
加热结构，设置在所述感温耐压管体上并能加热所述感温耐压管体，其中，当所述加热结构将所述感温耐压管体的受热部位的温度加热至大于等于设定温度后，所述感温耐压管体会在受热部位发生软化并构造出灭火剂喷射口。
2.根据权利要求1所述的指环式灭火装置，其特征在于，所述加热结构呈环状并套设在所述感温耐压管体上；或
所述加热结构呈条状、块状或片状并设置在所述感温耐压管体的外表面。
3.根据权利要求2所述的指环式灭火装置，其特征在于，所述加热结构包括套设在所述感温耐压管体上的导热层，其中，所述导热层的内表面与所述感温耐压管体的外表面紧密贴合。
4.根据权利要求3所述的指环式灭火装置，其特征在于，所述加热结构还包括包裹在所述导热层的外表面的热隔离层。
5.根据权利要求3所述的指环式灭火装置，其特征在于，所述加热结构还包括嵌设在所述导热层内并能加热所述导热层的加热元件。
6.根据权利要求1所述的指环式灭火装置，其特征在于，所述感温耐压管体的制造材质包括聚酰胺或感温耐压塑料。
7.根据权利要求1所述的指环式灭火装置，其特征在于，所述密封结构包括嵌设在所述感温耐压管体的端部的密封管体，其中，在所述密封管体上沿轴向呈间隔式设有多个柔性密封件。
8.根据权利要求7所述的指环式灭火装置，其特征在于，所述密封结构还包括与相应侧的所述密封管体相连接并设置在所述感温耐压管体的端部的外侧的连接体，其中，所述连接体能封堵所述密封管体。
9.一种电池箱，包括箱体和设置在所述箱体上的盖体，其特征在，还包括权利要求1至8中任一项所述的指环式灭火装置。
10.根据权利要求9所述的电池箱，其特征在于，在所述盖体朝向所述箱体的表面上构造有凹部，所述指环式灭火装置嵌设在所述凹部内。
11.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求9至10中任一项所述的电池箱。
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