CN114184967B - 电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置，包括隔爆箱、防爆箱、电池、电池抗短路测试机构、控制器、泄压灭火机构；所述电池抗短路测试机构包括设置在防爆箱内的控制板、滑动变阻器、联轴器、调速电机、启动器、旋转编码器和电流传感器，所述泄压灭火机构包括泄压组件和灭火组件。本发明同时公开了电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置的使用方法。本发明通过控制器控制调速电机带动滑动变阻器进行短路电流大小的调节，可以保护电池，防止电池在抗短路试验过程中的燃烧和爆炸，保护试验人员人身安全及周围环境，同时摄像头可以记录爆炸过程电池的变化过程，便于爆炸事故后进行录像回放，为电池性能研究提供帮助。
Description
技术领域
本发明涉及电池抗短路性能测试技术领域，特别涉及一种电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置及其使用方法。
背景技术
随着新能源的发展，电池的运用领域越来越广，为保证电池在使用过程中的安全性及可靠性，要对电池进行多项的性能检验测试。因市场需求，研发出的新型电池容量与能量密度均大于传统电池数倍，其爆炸威力与破坏力也远大于传统电池。在电池检验测试项目中电池抗短路试验尤其重要，而传统的检测防爆装置不能满足新型电池测试安全性的要求。
在电池抗短路检验时，现有的隔爆装置为一种长方形箱体，在前门中间位置有一个观察窗口，箱体侧面有一个电缆引入口，用于接电池正负极，在箱体外面有一台磁力启动器，在磁力启动器输入、输出端通过电缆分别与电池正、负极连接，启动磁力启动器吸合使电池正、负极短路连接，测试人员距隔爆装置一定距离通过观察窗口观察电池短路时是否燃烧，但是，箱体内部的电池如果发生爆炸，所产生的高压、高温气体及火焰冲击波，通过破坏观察窗口向外释放造成隔爆装置失爆，破坏试验场所的试验设备和排风系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置及其使用方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置，包括隔爆箱、防爆箱、电池、电池抗短路测试机构、控制器、泄压灭火机构；在所述隔爆箱内设有防爆箱，电池放置在所述防爆箱上方，防爆箱内设有电池抗短路测试机构，电池与所述电池抗短路测试机构连接，所述控制器设置在隔爆箱外部，所述电池抗短路测试机构与控制器相连接，在所述隔爆箱上方设有圆孔，在圆孔处安装有泄压灭火机构；
所述电池抗短路测试机构包括设置在防爆箱内的控制板、滑动变阻器、联轴器、调速电机、启动器、旋转编码器和电流传感器，防爆箱的上盖板上安装有电池正极接线端子和电池负极接线端子，电池的正极与电池正极接线端子相连接，电池的负极与电池负极接线端子相连接，控制器的输出端通过第一启动器控制信号电缆与控制板的输入端相连接，所述控制板的输出端通过第二启动器控制信号电缆与启动器的输入端相连接，控制器的输出端另外通过第一调速电机信号电缆与控制板的输入端相连接，控制板的输出端另外通过第二调速电机信号电缆与调速电机相连接；
启动器的第一接线端子与所述电池正极接线端子相连接，启动器的第二接线端子与电流传感器的首端端子相连接，滑动变阻器包括缠绕有电阻丝的瓷筒，瓷筒的两端分别设有支撑架，支撑架之间设有沿水平方向设置的丝杠，丝杠上设有滑动螺母触点，电流传感器的尾端端子与滑动变阻器电阻丝的左端接线端子相连接，滑动螺母触点底端与瓷筒上的电阻丝相接触，滑动螺母触点的顶端与电池负极接线端子相连接，丝杠的一端穿过支撑架通过联轴器与调速电机的输出轴相连接，在所述调速电机上安装有旋转编码器，旋转编码器通过旋转编码器信号电缆与控制器的输入端相连接，电流传感器的首端端子通过电流传感器信号电缆与控制器的输入端相连接。
进一步地，在所述防爆箱上方安装有测温传感器，所述测温传感器通过测温传感器信号电缆与控制器的输入端相连接，所述测温传感器用于检测电池短路过程中的电池温度。
进一步地，在所述隔爆箱顶板下方安装有测距传感器和摄像头，所述测距传感器通过测距传感器信号电缆与控制器的输入端相连接，所述测距传感器用于检测电池温度升高时电池壳体膨胀厚度值，所述摄像头通过摄像头信号电缆与控制器的输入端相连接，所述摄像头用于拍摄记录电池抗短路测试过程中电池壳体形体的变化。
进一步地，所述控制器上设有触摸显示屏、转换开关、换向开关和启动器控制开关，所述转换开关具有停止、复位、手动、自动四个挡位，换向开关具有正转、反转、零位三个挡位，启动器控制开关用于控制启动器的开启或关闭，启动器控制开关具有连通和断开两个挡位。
进一步地，所述泄压灭火机构包括泄压组件和灭火组件，所述泄压组件包括泄压壳体、泄压换向活塞、排风系统、钢珠、紧定螺钉和弹簧；所述泄压壳体底端与隔爆箱上的圆孔密封连接，泄压壳体的顶端设有第一连接法兰，第一连接法兰上方中心设有第一环形凹槽，泄压壳体上沿圆周方向设有多个对称设置的第一泄压排气孔，在每个第一泄压排气孔上安装有泄压排气管路，泄压壳体上还设有一个第一排风孔，第一排风孔与排风系统相连接，在泄压壳体内部腔体中设有泄压换向活塞，泄压换向活塞上方设有第一环形凸起，第一环形凸起置于第一连接法兰的第一环形凹槽中，泄压换向活塞可沿泄压壳体内部上下滑动，泄压换向活塞下端开口，内部为空腔，在泄压换向活塞上沿圆周方向设有多个对称设置的第二泄压排气孔，在泄压换向活塞上设有一个第二排风孔，在泄压换向活塞的上部设有环状V型槽，在泄压壳体的第一连接法兰上设有两个对称布置的径向通孔，在每个径向通孔中依次放置钢珠和弹簧并通过紧定螺钉锁紧；
在电池处于非爆炸状态时，泄压换向活塞的第二排风孔的位置与泄压壳体上的第一排风孔位置相对应，泄压换向活塞的第二泄压排气孔的位置在泄压壳体的第一泄压排气孔的下方，在电池处于爆炸状态时，泄压换向活塞的第二排风孔的位置移动至泄压壳体上的第一排风孔位置上方，泄压换向活塞的第二泄压排气孔的位置与泄压壳体的第一泄压排气孔相对应；
所述灭火组件包括装有灭火介质的钢瓶、高压阀体、高压阀体活塞杆、锁紧螺母、压力弹簧、第一O型密封圈、第二O型密封圈、喷洒管路、喷头，在所述泄压换向活塞顶端设有第二环形凹槽，所述高压阀体活塞杆的底端置于第二环形凹槽中，在高压阀体活塞杆的外部设有高压阀体，高压阀体包括一体成型且同轴的大直径中空圆柱体段和小直径中空圆柱体段，大直径中空圆柱体段的底端设有第二连接法兰，高压阀体通过第二连接法兰与泄压壳体的第一连接法兰之间通过螺钉固定，大直径中空圆柱体段的内周面上设有第二环形凸起，高压阀体活塞杆杆体的外径与第二环形凸起的内径相匹配，且高压阀体活塞杆杆体的外周安装有压力弹簧，在压力弹簧的下方安装有锁紧螺母，压力弹簧置于第二环形凸起与锁紧螺母之间，在第二环形凸起的内周面上安装有第一O型密封圈，在第二环形凸起上方的大直径中空圆柱体段上设有两个喷洒孔，每个喷洒孔与喷洒管路一端相连通，喷洒管路的另一端设有喷头，喷头置于隔爆箱内部腔体上方，在大直径中空圆柱体段的上端内周面上安装有第二O型密封圈，在小直径中空圆柱体段的上端设有内螺纹，钢瓶底部设有连接段，连接段设有外螺纹，钢瓶通过连接段的外螺纹与高压阀体的内螺纹配合连接。
进一步地，在所述小直径中空圆柱体段的内螺纹下方设有两个安装孔，其中一个安装孔上安装有单向阀，用于向钢瓶内充高压气体，另一个安装孔上安装有压力表，用于观察钢瓶内部高压气体压力值。
进一步地，所述排风系统包括排风管路、引风机、出风管路、气体过滤器，所述排风管路的一端与第一排风孔相连通，另一端与引风机进风口相连接，引风机排风口与出风管路相连接，在所述出风管路上安装有气体过滤器。
本发明同时提供电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将电池放置在防爆箱盖板上方，将电池的正极与防爆箱盖板上的电池正极接线端子相连接，电池的负极与防爆箱盖板上的电池负极接线端子相连接；
步骤二、将控制器上的转换开关由停止挡位转换到复位挡位，触摸显示屏上设定的参数归零，控制器发送复位信号至控制板，控制板接收到复位信号并输出启动信号至调速电机，调速电机旋转，同时带动旋转编码器旋转，调速电机通过联轴器带动丝杠旋转，从而带动滑动螺母触点向电阻值变大方向滑动，直至电阻值复位到最大值，此时，旋转编码器将电阻值最大值限位信号发送至控制器，控制器接收到滑动变阻器的最大值限位信号，输出停止信号使调速电机停止转动；
步骤三、通过手动或自动进行电池抗短路试验：
1)手动操作具体过程：首先把转换开关由复位挡位转换到手动挡位，在触摸显示屏上设定电池的短路电流、电池温度、电池膨胀厚度参数，再将启动转换开关由断开挡位转换到导通挡位，控制器向控制板发送启动信号，控制板控制启动器的第一接线端子和第二接线端子吸合；电池正极与启动器的第一接线端子导通，启动器的第二接线端子与电流传感器的首端端子导通，电流传感器的尾端端子与滑动变阻器电阻丝的左端接线端子导通，电池负极与滑动螺母触点的顶端导通，滑动螺母触点的底端与滑动变阻器的电阻丝接触，电池短路电流线路闭合，触摸显示屏有电流值显示，使控制器进入工作状态，控制器接收测温传感器、测距传感器、电流传感器的信号；排风系统打开，进入工作状态；
然后将换向开关在零位挡转换到正转挡位，控制器接收到正转信号后，控制器通过控制板控制调速电机启动，调速电机正转，调速电机带动旋转编码器及丝杠旋转，从而带动滑动螺母触点向电阻值逐渐变小的方向滑动，电池的短路电流、电池温度逐渐变大，当触摸显示屏显示的电池温度值达到设定的电池温度值时，控制器同时输出三路信号，一路信号发送至报警器进行报警，另一路信号发送至摄像头，摄像头由普通录像模式转换成高速录像模式，并进行录像保存，第三路信号发送至控制板控制调速电机停止运转，电池短路电流保持恒流，通过触摸显示屏观察，若温度继续升高，将换向开关正向挡位经零位挡转换到反向挡，控制器接收到反转信号，通过控制板控制调速电机启动，调速电机反转，带动旋转编码器及丝杠旋转，从而带动滑动螺母触点向电阻值逐渐变大的方向滑动，电池的短路电流逐渐变小，通过触摸显示屏观察短路电流减小时，电池温度值是否下降，当电池温度值减小到设定值时，控制器向调速电机发送停止信号，使调速电机停止工作将启动器转换开关由导通挡位转换到断开挡位，此时可以通过触摸显示屏显示的数据得到电池抗短路试验过程中电池变化的特性；
2)自动操作具体过程：将转换开关由复位挡位转换到自动挡位，在触摸显示屏上设定电池的短路电流、电池温度、电池膨胀厚度参数，将启动器控制开关转换到连通挡位，控制器向控制板发送启动信号，控制板控制启动器的第一接线端子和第二接线端子吸合，电池正极与启动器的第一接线端子导通，启动器的第二接线端子与电流传感器的首端端子导通，电流传感器的尾端端子与滑动变阻器电阻丝的左端接线端子导通，电池负极与滑动螺母触点的顶端导通，滑动螺母触点的底端与滑动变阻器的电阻丝接触，电池短路电流线路闭合，触摸显示屏有电流值显示，使控制器进入工作状态，控制器接收测温传感器、测距传感器、电流传感器、旋转编码器的信号；
首先，控制器通过控制板控制调速电机启动，调速电机带动旋转编码器、丝杠旋转，丝杠带动滑动螺母触点向电阻值逐渐变小的方向滑动，电池的短路电流、电池温度逐渐变大，当控制器接收测温传感器检测的电池温度值达到触摸显示屏设定值时，控制器同时输出三路信号，一路信号发送至报警器进行报警，另一路信号发送至摄像头，摄像头由普通录像模式转换成高速录像模式，并进行录像保存，第三路信号发送至控制板控制调速电机停止运转，电池短路电流保持恒流，通过触摸显示屏观察；温度值继续升高，控制器通过控制板控制调速电机启动，调速电机带动旋转编码器、丝杠旋转，丝杠带动滑动螺母触点向电阻值逐渐变大的方向滑动，电池的短路电流逐渐变小通过触摸显示屏观察短路电流减小时，电池温度值是否下降，当电池温度值减小到设定值时，控制器向调速电机发送停止信号，使调速电机停止工作，将启动器转换开关由导通挡位转换到断开挡位，此时可以通过触摸显示屏显示的数据得到电池抗短路试验过程中电池变化的特性。
进一步地，在所述步骤三的电池抗短路试验过程中如果电池爆炸起火，一方面，控制器同时输出三路信号，一路信号发送至报警器进行报警，另一路信号发送至摄像头，摄像头由普通录像模式转换成高速录像模式，并进行录像保存，第三路信号发送至控制板控制调速电机停止运转；另一方面，泄压灭火机构的泄压换向活塞受到瞬间的爆炸冲击波推力，泄压换向活塞连同高压阀体活塞杆一同向上移动，当环状V型槽的位置与钢珠的位置重合时，钢珠在弹簧的推力作用下进入环状V型槽内，将泄压换向活塞锁住，高压阀体活塞杆受到向上的推力大于压力弹簧的作用力，高压阀体活塞杆向上移动至离开高压阀体的大直径中空圆柱体段的内壁，此时，钢瓶内的灭火介质通过喷洒孔流经喷洒管路，由喷头向隔爆箱内喷洒灭火介质进行灭火，同时，在泄压换向活塞向上移动过程中，第二排风孔位置上移，第一排风孔被泄压换向活塞封堵，而泄压换向活塞的第二泄压排气孔的位置与泄压壳体的第一泄压排气孔相对应，使爆炸产生的高温、高压气体通过泄压排气管路排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明在隔爆箱内设置电池抗短路测试机构，在隔爆箱上方设置泄压灭火机构，电池抗短路测试机构可实现对电池抗短路性能的自动或手动测试，通过控制器控制调速电机带动滑动变阻器进行短路电流大小的调节，可以保护电池，防止电池在抗短路试验过程中的燃烧和爆炸，并可以通过在隔爆型内设置的摄像头、温度传感器、电流传感器、测距传感器得到电流短路电流变化过程中的数据，通过控制器的触摸显示屏最终得到电池的性能，并且可根据在电池短路时温度的变化及时调节电池短路电流，保证检测的安全性。
如果电池在测试过程中发生爆炸起火，产生的高温、高压火焰气体形成冲击波，泄压灭火机构将对高温、高压火焰气体进行泄压、灭火和降温，减少高温、高压火焰气体在泄压过程中的冲击力，保护试验人员人身安全及周围环境，同时摄像头可以记录爆炸过程电池的变化过程，便于爆炸事故后进行录像回放，为电池性能研究提供帮助。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电池抗短路测试机构和电池的连接结构示意图，且为滑动变阻器的电阻值最大的状态；
图3为本发明的电池抗短路测试机构和电池的连接结构示意图，且为滑动变阻器的电阻值最小的状态；
图4为本发明的电池抗短路试验过程中电池爆炸瞬间状态图；
图5为本发明的电池抗短路试验过程中电池爆炸冲击波打开泄压组件及灭火器打开喷洒灭火介质的示意图；
图6为本发明的电池抗短路试验过程中电池爆炸后灭火器的灭火介质进入隔爆箱进行灭火的示意图；
图7为本发明的控制电气原理图。
图中：1-隔爆箱；2-防爆箱；3-电池；4-控制器；411-触摸显示屏；412-转换开关；413-换向开关；414-启动器控制开关；5-控制板；6-滑动变阻器；61-瓷筒；62-支撑架；63-丝杠；64-滑动螺母触点；7-联轴器；8-调速电机；9-启动器；91-第一接线端子；92-第二接线端子；10-旋转编码器；11-电流传感器；111-首端端子；112-尾端端子；
12-第一启动器控制信号电缆；13-第二启动器控制信号电缆；14-第一调速电机信号电缆；15-第二调速电机信号电缆；16-旋转编码器信号电缆；17-电流传感器信号电缆；18-测温传感器；19-测温传感器信号电缆；20-测距传感器；21-摄像头；22-测距传感器信号电缆；23-摄像头信号电缆；24-泄压壳体；241-第一连接法兰；242-第一环形凹槽；243-第一泄压排气孔；244-第一排风孔；245-泄压排气管路；25-泄压换向活塞；251-第一环形凸起；252-第二泄压排气孔；253-第二排风孔；254-第二环形凹槽；255-环状V型槽；26-排风系统；261-排风管路；262-引风机；263-出风管路；264-气体过滤器；27-钢珠；28-紧定螺钉；29-弹簧；
30-钢瓶；31-高压阀体；311-大直径中空圆柱体段；3111-第二连接法兰；3112-第二环形凸起；312-小直径中空圆柱体段；32-高压阀体活塞杆；33-锁紧螺母；34-压力弹簧；35-第一O型密封圈；36-第二O型密封圈；37-喷洒管路；38-喷头；39-喷洒孔；40-单向阀；41-压力表；42-轨道车组件；43-电池正极接线端子；44-电池负极接线端子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图7，电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置，包括隔爆箱1、防爆箱2、电池3、电池抗短路测试机构、控制器4、泄压灭火机构；在所述隔爆箱1内设有防爆箱2，防爆箱2放置在轨道车组件42上，轨道车组件42置于隔爆箱1内，电池3放置在所述防爆箱2上方，防爆箱2内设有电池抗短路测试机构，电池3与所述电池抗短路测试机构连接，所述控制器4设置在隔爆箱1外部，所述电池抗短路测试机构与控制器4相连接，在所述隔爆箱1上方设有圆孔，在圆孔处安装有泄压灭火机构；
所述电池抗短路测试机构包括设置在防爆箱2内的控制板5、滑动变阻器6、联轴器7、调速电机8、启动器9、旋转编码器10和电流传感器11，防爆箱2的上盖板上安装有电池正极接线端子43和电池负极接线端子44，电池3的正极与电池正极接线端子43相连接，电池3的负极与电池负极接线端子44相连接，控制器4的输出端通过第一启动器控制信号电缆12与控制板5的输入端相连接，所述控制板5的输出端通过第二启动器控制信号电缆13与启动器9的输入端相连接，控制器4的输出端另外通过第一调速电机信号电缆14与控制板5的输入端相连接，控制板5的输出端另外通过第二调速电机信号电缆15与调速电机8相连接；
启动器9的第一接线端子91与所述电池正极接线端子43相连接，启动器9的第二接线端子92与电流传感器11的首端端子111相连接，滑动变阻器6包括缠绕有电阻丝的瓷筒61，瓷筒61的两端分别设有支撑架62，支撑架62之间设有沿水平方向设置的丝杠63，丝杠63上设有滑动螺母触点64，电流传感器11的尾端端子112与滑动变阻器6电阻丝的左端接线端子相连接，滑动螺母触点64底端与瓷筒61上的电阻丝相接触，滑动螺母触点64的顶端与电池负极接线端子44相连接，丝杠63的一端穿过支撑架62通过联轴器7与调速电机8的输出轴相连接，在所述调速电机8上安装有旋转编码器10，旋转编码器10通过旋转编码器信号电缆16与控制器4的输入端相连接，电流传感器11的首端端子111通过电流传感器信号电缆17与控制器4的输入端相连接。
在所述防爆箱2上方安装有测温传感器18，所述测温传感器18通过测温传感器信号电缆19与控制器4的输入端相连接，所述测温传感器18用于检测电池短路过程中的电池温度。
在所述隔爆箱1顶板下方安装有测距传感器20和摄像头21，所述测距传感器20通过测距传感器信号电缆22与控制器4的输入端相连接，所述测距传感器20用于检测电池3温度升高时电池3壳体膨胀厚度值，所述摄像头21通过摄像头信号电缆23与控制器4的输入端相连接，所述摄像头21用于拍摄记录电池抗短路测试过程中电池壳体形体的变化，摄像头21采用高速摄像头。
所述泄压灭火机构包括泄压组件和灭火组件，所述泄压组件包括泄压壳体24、泄压换向活塞25、排风系统26、钢珠27、紧定螺钉28和弹簧29；所述泄压壳体24底端与隔爆箱1上的圆孔密封连接，泄压壳体24的顶端设有第一连接法兰241，第一连接法兰241上方中心设有第一环形凹槽242，泄压壳体24上沿圆周方向设有多个对称设置的第一泄压排气孔243，在每个第一泄压排气孔243上安装有泄压排气管路245，泄压壳体24上还设有一个第一排风孔244，第一排风孔244与排风系统26相连接，在泄压壳体24内部腔体中设有泄压换向活塞25，泄压换向活塞25上方设有第一环形凸起251，第一环形凸起251置于第一连接法兰241的第一环形凹槽242中，泄压换向活塞25可沿泄压壳体24内部上下滑动，泄压换向活塞25下端开口，内部为空腔，在泄压换向活塞25上沿圆周方向设有多个对称设置的第二泄压排气孔252，在泄压换向活塞25上设有一个第二排风孔253，在泄压换向活塞25的上部设有环状V型槽255，在泄压壳体24的第一连接法兰241上设有两个对称布置的径向通孔，在每个径向通孔中依次放置钢珠27和弹簧29并通过紧定螺钉28锁紧；
在电池3处于非爆炸状态时，泄压换向活塞25的第二排风孔253的位置与泄压壳体24上的第一排风孔244位置相对应，泄压换向活塞25的第二泄压排气孔252的位置在泄压壳体24的第一泄压排气孔243的下方；在电池3处于爆炸状态时，泄压换向活塞25的第二排风孔253的位置移动至泄压壳体24上的第一排风孔244位置上方，泄压换向活塞25的第二泄压排气孔252的位置与泄压壳体24的第一泄压排气孔243相对应；
所述灭火组件包括装有灭火介质的钢瓶30、高压阀体31、高压阀体活塞杆32、锁紧螺母33、压力弹簧34、第一O型密封圈35、第二O型密封圈36、喷洒管路37、喷头38，在所述泄压换向活塞25顶端设有第二环形凹槽254，所述高压阀体活塞杆32的底端置于第二环形凹槽254中，在高压阀体活塞杆32的外部设有高压阀体31，高压阀体31包括一体成型且同轴的大直径中空圆柱体段311和小直径中空圆柱体段312，大直径中空圆柱体段311的底端设有第二连接法兰3111，高压阀体31通过第二连接法兰3111与泄压壳体24的第一连接法兰241之间通过螺钉固定，大直径中空圆柱体段311的内周面上设有第二环形凸起3112，高压阀体活塞杆32杆体的外径与第二环形凸起3112的内径相匹配，且高压阀体活塞杆32杆体的外周安装有压力弹簧34，在压力弹簧34的下方安装有锁紧螺母33，压力弹簧34置于第二环形凸起3112与锁紧螺母33之间，在第二环形凸起3112的内周面上安装有第一O型密封圈35，在第二环形凸起3112上方的大直径中空圆柱体段311上设有两个喷洒孔39，每个喷洒孔39与喷洒管路37一端相连通，喷洒管路37的另一端设有喷头38，喷头38置于隔爆箱1内部腔体上方，在大直径中空圆柱体段311的上端内周面上安装有第二O型密封圈36，在小直径中空圆柱体段312的上端设有内螺纹，钢瓶30底部设有连接段，连接段设有外螺纹，钢瓶30通过连接段的外螺纹与高压阀体31的内螺纹配合连接。
在所述小直径中空圆柱体段312的内螺纹下方设有两个安装孔，其中一个安装孔上安装有单向阀40，用于向钢瓶30内充高压气体，另一个安装孔上安装有压力表41，用于观察钢瓶30内部高压气体压力值。
所述排风系统26包括排风管路261、引风机262、出风管路263、气体过滤器264，所述排风管路261的一端与第一排风孔244相连通，另一端与引风机262进风口相连接，引风机262排风口与出风管路263相连接，在所述出风管路263上安装有气体过滤器264，对排出的气体进行过滤。
所述控制器4上设有触摸显示屏411、转换开关412、换向开关413和启动器控制开关414，所述转换开关412具有停止、复位、手动、自动四个挡位，换向开关413具有正转、反转、零位三个挡位，启动器控制开关414用于控制启动器9的开启或关闭，启动器控制开关414具有连通和断开两个挡位。
本发明同时提供电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将电池3放置在防爆箱2盖板上方，将电池3的正极与防爆箱2盖板上的电池正极接线端子43相连接，电池3的负极与防爆箱2盖板上的电池负极接线端子44相连接；
步骤二、将控制器4上的转换开关412由停止挡位转换到复位挡位，触摸显示屏411上设定的参数归零，控制器4发送复位信号至控制板5，控制板5接收到复位信号并输出启动信号至调速电机8，调速电机8旋转，同时带动旋转编码器10旋转，调速电机8通过联轴器7带动丝杠63旋转，从而带动滑动螺母触点64向电阻值变大方向滑动，直至电阻值复位到最大值，此时，旋转编码器10将电阻值最大值限位信号发送至控制器4，控制器4接收到滑动变阻器6的最大值限位信号，输出停止信号使调速电机8停止转动；
步骤三、通过手动或自动进行电池抗短路试验：
1)手动操作具体过程：首先把转换开关412由复位挡位转换到手动挡位，在触摸显示屏411上设定电池3的短路电流、电池温度、电池膨胀厚度参数，再将启动转换开关412由断开挡位转换到导通挡位，控制器4向控制板5发送启动信号，控制板5控制启动器9的第一接线端子91和第二接线端子92吸合；电池3正极与启动器9的第一接线端子91导通，启动器9的第二接线端子92与电流传感器11的首端端子111导通，电流传感器11的尾端端子112与滑动变阻器6电阻丝的左端接线端子导通，电池3负极与滑动螺母触点64的顶端导通，滑动螺母触点64的底端与滑动变阻器6的电阻丝接触，电池3短路电流线路闭合，触摸显示屏411有电流值显示，使控制器4进入工作状态，控制器4接收测温传感器18、测距传感器20、电流传感器11的信号；排风系统26打开，进入工作状态；
然后将换向开关413在零位挡转换到正转挡位，控制器4接收到正转信号后；控制器4通过控制板5控制调速电机8启动，调速电机8正转，调速电机8带动旋转编码器10及丝杠63旋转，从而带动滑动螺母触点64向电阻值逐渐变小的方向滑动，电池3的短路电流、电池温度逐渐变大，当触摸显示屏411显示的电池温度值达到设定的温度值时，控制器4同时输出三路信号，一路信号发送至报警器进行报警(报警器可安装在隔爆箱1上，报警器与控制器4信号连接(图中未示出))，另一路信号发送至摄像头21，摄像头21由普通录像模式转换成高速录像模式，并进行录像保存，第三路信号发送至控制板5控制调速电机8停止运转，电池3短路电流保持恒流，通过触摸显示屏411观察，若温度继续升高，将换向开关413正向挡位经零位挡转换到反向挡，控制器4接收到反转信号，通过控制板5控制调速电机8启动，调速电机8反转，带动旋转编码器10及丝杠63旋转，从而带动滑动螺母触点64向电阻值逐渐变大的方向滑动，电池3的短路电流逐渐变小，通过触摸显示屏411观察短路电流减小时，电池温度值是否下降，当电池温度值减小到设定值时，控制器4向调速电机8发送停止信号，使调速电机8停止工作将启动器9转换开关412由导通挡位转换到断开挡位，此时可以通过触摸显示屏411显示的数据得到电池3抗短路试验过程中电池3变化的特性；
2)自动操作具体过程：将转换开关412由复位挡位转换到自动挡位，在触摸显示屏411上设定电池3的短路电流、电池3温度、电池3膨胀厚度参数，将启动器控制开关414转换到连通挡位，控制器4向控制板5发送启动信号，控制板5控制启动器9的第一接线端子91和第二接线端子92吸合，电池3正极与启动器9的第一接线端子91导通，启动器9的第二接线端子92与电流传感器11的首端端子111导通，电流传感器11的尾端端子112与滑动变阻器6电阻丝的左端接线端子导通，电池3负极与滑动螺母触点64的顶端导通，滑动螺母触点64的底端与滑动变阻器6的电阻丝接触，电池3短路电流线路闭合，触摸显示屏411有电流值显示，使控制器4进入工作状态，控制器4接收测温传感器18、测距传感器20、电流传感器11、旋转编码器10的信号；
首先控制器4通过控制板5控制调速电机8启动，调速电机8带动旋转编码器10、丝杠63旋转，丝杠63带动滑动螺母触点64向电阻值逐渐变小的方向滑动，电池3的短路电流、温度逐渐变大，当控制器4接收测温传感器18检测的电池温度值达到触摸显示屏411设定值时，控制器4同时输出三路信号，一路信号发送至报警器进行报警，另一路信号发送至摄像头21，摄像头21由普通录像模式转换成高速录像模式，并进行录像保存，第三路信号发送至控制板5控制调速电机8停止运转，电池短路电流保持恒流，通过触摸显示屏411观察；温度值继续升高，控制器4通过控制板5控制调速电机8启动，调速电机8带动旋转编码器10、丝杠63旋转，丝杠63带动滑动螺母触点64向电阻值逐渐变大的方向滑动，电池3的短路电流逐渐变小通过触摸显示屏411观察短路电流减小时，温度是否下降，当温度值减小到设定值时，控制器4向调速电机8发送停止信号，使调速电机8停止工作，将启动器9转换开关412由导通挡位转换到断开挡位，此时可以通过触摸显示屏411显示的数据得到电池抗短路试验过程中电池3变化的特性。
在所述步骤三的电池抗短路试验过程中如果电池3爆炸起火，一方面，控制器4同时输出三路信号，一路信号发送至报警器进行报警，另一路信号发送至摄像头21，摄像头21由普通录像模式转换成高速录像模式，并进行录像保存，第三路信号发送至控制板5控制调速电机8停止运转；另一方面，泄压灭火机构的泄压换向活塞25受到瞬间的爆炸冲击波推力，泄压换向活塞25连同高压阀体活塞杆32一同向上移动，当环状V型槽255的位置与钢珠27的位置重合时，钢珠27在弹簧29的推力作用下进入环状V型槽255内，将泄压换向活塞25锁住，高压阀体活塞杆32受到向上的推力大于压力弹簧34的作用力，高压阀体活塞杆32向上移动至离开高压阀体31的大直径中空圆柱体段311的内壁，此时，钢瓶30内的灭火介质通过喷洒孔39流经喷洒管路37，由喷头38向隔爆箱1内喷洒灭火介质进行灭火，同时，在泄压换向活塞25向上移动过程中，第二排风孔253位置上移，第一排风孔244被泄压换向活塞25封堵，而泄压换向活塞25的第二泄压排气孔252的位置与泄压壳体24的第一泄压排气孔243相对应，使爆炸产生的高温、高压气体通过泄压排气管路245排出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置，其特征在于，包括隔爆箱、防爆箱、电池、电池抗短路测试机构、控制器、泄压灭火机构；在所述隔爆箱内设有防爆箱，电池放置在所述防爆箱上方，防爆箱内设有电池抗短路测试机构，电池与所述电池抗短路测试机构连接，所述控制器设置在隔爆箱外部，所述电池抗短路测试机构与控制器相连接，在所述隔爆箱上方设有圆孔，在圆孔处安装有泄压灭火机构；
所述电池抗短路测试机构包括设置在防爆箱内的控制板、滑动变阻器、联轴器、调速电机、启动器、旋转编码器和电流传感器，防爆箱的上盖板上安装有电池正极接线端子和电池负极接线端子，电池的正极与电池正极接线端子相连接，电池的负极与电池负极接线端子相连接，控制器的输出端通过第一启动器控制信号电缆与控制板的输入端相连接，所述控制板的输出端通过第二启动器控制信号电缆与启动器的输入端相连接，控制器的输出端另外通过第一调速电机信号电缆与控制板的输入端相连接，控制板的输出端另外通过第二调速电机信号电缆与调速电机相连接；
启动器的第一接线端子与所述电池正极接线端子相连接，启动器的第二接线端子与电流传感器的首端端子相连接，滑动变阻器包括缠绕有电阻丝的瓷筒，瓷筒的两端分别设有支撑架，支撑架之间设有沿水平方向设置的丝杠，丝杠上设有滑动螺母触点，电流传感器的尾端端子与滑动变阻器电阻丝的左端接线端子相连接，滑动螺母触点底端与瓷筒上的电阻丝相接触，滑动螺母触点的顶端与电池负极接线端子相连接，丝杠的一端穿过支撑架通过联轴器与调速电机的输出轴相连接，在所述调速电机上安装有旋转编码器，旋转编码器通过旋转编码器信号电缆与控制器的输入端相连接，电流传感器的首端端子通过电流传感器信号电缆与控制器的输入端相连接；
在所述隔爆箱顶板下方安装有测距传感器和摄像头，所述测距传感器通过测距传感器信号电缆与控制器的输入端相连接，所述测距传感器用于检测电池温度升高时电池壳体膨胀厚度值，所述摄像头通过摄像头信号电缆与控制器的输入端相连接，所述摄像头用于拍摄记录电池抗短路测试过程中电池壳体形体的变化；
所述泄压灭火机构包括泄压组件和灭火组件，所述泄压组件包括泄压壳体、泄压换向活塞、排风系统、钢珠、紧定螺钉和弹簧；所述泄压壳体底端与隔爆箱上的圆孔密封连接，泄压壳体的顶端设有第一连接法兰，第一连接法兰上方中心设有第一环形凹槽，泄压壳体上沿圆周方向设有多个对称设置的第一泄压排气孔，在每个第一泄压排气孔上安装有泄压排气管路，泄压壳体上还设有一个第一排风孔，第一排风孔与排风系统相连接，在泄压壳体内部腔体中设有泄压换向活塞，泄压换向活塞上方设有第一环形凸起，第一环形凸起置于第一连接法兰的第一环形凹槽中，泄压换向活塞可沿泄压壳体内部上下滑动，泄压换向活塞下端开口，内部为空腔，在泄压换向活塞上沿圆周方向设有多个对称设置的第二泄压排气孔，在泄压换向活塞上设有一个第二排风孔，在泄压换向活塞的上部设有环状V型槽，在泄压壳体的第一连接法兰上设有两个对称布置的径向通孔，在每个径向通孔中依次放置钢珠和弹簧并通过紧定螺钉锁紧；
在电池处于非爆炸状态时，泄压换向活塞的第二排风孔的位置与泄压壳体上的第一排风孔位置相对应，泄压换向活塞的第二泄压排气孔的位置在泄压壳体的第一泄压排气孔的下方，在电池处于爆炸状态时，泄压换向活塞的第二排风孔的位置移动至泄压壳体上的第一排风孔位置上方，泄压换向活塞的第二泄压排气孔的位置与泄压壳体的第一泄压排气孔相对应；
所述灭火组件包括装有灭火介质的钢瓶、高压阀体、高压阀体活塞杆、锁紧螺母、压力弹簧、第一O型密封圈、第二O型密封圈、喷洒管路、喷头，在所述泄压换向活塞顶端设有第二环形凹槽，所述高压阀体活塞杆的底端置于第二环形凹槽中，在高压阀体活塞杆的外部设有高压阀体，高压阀体包括一体成型且同轴的大直径中空圆柱体段和小直径中空圆柱体段，大直径中空圆柱体段的底端设有第二连接法兰，高压阀体通过第二连接法兰与泄压壳体的第一连接法兰之间通过螺钉固定，大直径中空圆柱体段的内周面上设有第二环形凸起，高压阀体活塞杆杆体的外径与第二环形凸起的内径相匹配，且高压阀体活塞杆杆体的外周安装有压力弹簧，在压力弹簧的下方安装有锁紧螺母，压力弹簧置于第二环形凸起与锁紧螺母之间，在第二环形凸起的内周面上安装有第一O型密封圈，在第二环形凸起上方的大直径中空圆柱体段上设有两个喷洒孔，每个喷洒孔与喷洒管路一端相连通，喷洒管路的另一端设有喷头，喷头置于隔爆箱内部腔体上方，在大直径中空圆柱体段的上端内周面上安装有第二O型密封圈，在小直径中空圆柱体段的上端设有内螺纹，钢瓶底部设有连接段，连接段设有外螺纹，钢瓶通过连接段的外螺纹与高压阀体的内螺纹配合连接。
2.如权利要求1所述的电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置，其特征在于，在所述防爆箱上方安装有测温传感器，所述测温传感器通过测温传感器信号电缆与控制器的输入端相连接，所述测温传感器用于检测电池短路过程中的电池温度。
3.如权利要求1所述的电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置，其特征在于，所述控制器上设有触摸显示屏、转换开关、换向开关和启动器控制开关，所述转换开关具有停止、复位、手动、自动四个挡位，换向开关具有正转、反转、零位三个挡位，启动器控制开关用于控制启动器的开启或关闭，启动器控制开关具有连通和断开两个挡位。
4.如权利要求1所述的电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置，其特征在于，在所述小直径中空圆柱体段的内螺纹下方设有两个安装孔，其中一个安装孔上安装有单向阀，用于向钢瓶内充高压气体，另一个安装孔上安装有压力表，用于观察钢瓶内部高压气体压力值。
5.如权利要求1所述的电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置，其特征在于，所述排风系统包括排风管路、引风机、出风管路、气体过滤器，所述排风管路的一端与第一排风孔相连通，另一端与引风机进风口相连接，引风机排风口与出风管路相连接，在所述出风管路上安装有气体过滤器。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、将电池放置在防爆箱盖板上方，将电池的正极与防爆箱盖板上的电池正极接线端子相连接，电池的负极与防爆箱盖板上的电池负极接线端子相连接；
步骤二、将控制器上的转换开关由停止挡位转换到复位挡位，触摸显示屏上设定的参数归零，控制器发送复位信号至控制板，控制板接收到复位信号并输出启动信号至调速电机，调速电机旋转，同时带动旋转编码器旋转，调速电机通过联轴器带动丝杠旋转，从而带动滑动螺母触点向电阻值变大方向滑动，直至电阻值复位到最大值，此时，旋转编码器将电阻值最大值限位信号发送至控制器，控制器接收到滑动变阻器的最大值限位信号，输出停止信号使调速电机停止转动；
步骤三、通过手动或自动进行电池抗短路试验：
1）手动操作具体过程：首先把转换开关由复位挡位转换到手动挡位，在触摸显示屏上设定电池的短路电流、电池温度、电池膨胀厚度参数，再将启动转换开关由断开挡位转换到导通挡位，控制器向控制板发送启动信号，控制板控制启动器的第一接线端子和第二接线端子吸合；电池正极与启动器的第一接线端子导通，启动器的第二接线端子与电流传感器的首端端子导通，电流传感器的尾端端子与滑动变阻器电阻丝的左端接线端子导通，电池负极与滑动螺母触点的顶端导通，滑动螺母触点的底端与滑动变阻器的电阻丝接触，电池短路电流线路闭合，触摸显示屏有电流值显示，使控制器进入工作状态，控制器接收测温传感器、测距传感器、电流传感器的信号；排风系统打开，进入工作状态；
然后将换向开关在零位挡转换到正转挡位，控制器接收到正转信号后，控制器通过控制板控制调速电机启动，调速电机正转，调速电机带动旋转编码器及丝杠旋转，从而带动滑动螺母触点向电阻值逐渐变小的方向滑动，电池的短路电流、温度逐渐变大，当触摸显示屏显示的温度值达到设定的温度值时，控制器同时输出三路信号，一路信号发送至报警器进行报警，另一路信号发送至摄像头，摄像头由普通录像模式转换成高速录像模式，并进行录像保存，第三路信号发送至控制板控制调速电机停止运转，电池短路电流保持恒流，通过触摸显示屏观察，若温度继续升高，将换向开关正向挡位经零位挡转换到反向挡，控制器接收到反转信号，通过控制板控制调速电机启动，调速电机反转，带动旋转编码器及丝杠旋转，从而带动滑动螺母触点向电阻值逐渐变大的方向滑动，电池的短路电流逐渐变小，通过触摸显示屏观察短路电流减小时，温度是否下降，当温度值减小到设定值时，控制器向调速电机发送停止信号，使调速电机停止工作将启动器转换开关由导通挡位转换到断开挡位，此时可以通过触摸显示屏显示的数据得到电池抗短路试验过程中电池变化的特性；
2）自动操作具体过程：将转换开关由复位挡位转换到自动挡位，在触摸显示屏上设定电池的短路电流、电池温度、电池膨胀厚度参数，将启动器控制开关转换到连通挡位，控制器向控制板发送启动信号，控制板控制启动器的第一接线端子和第二接线端子吸合，电池正极与启动器的第一接线端子导通，启动器的第二接线端子与电流传感器的首端端子导通，电流传感器的尾端端子与滑动变阻器电阻丝的左端接线端子导通，电池负极与滑动螺母触点的顶端导通，滑动螺母触点的底端与滑动变阻器的电阻丝接触，电池短路电流线路闭合，触摸显示屏有电流值显示，使控制器进入工作状态，控制器接收测温传感器、测距传感器、电流传感器、旋转编码器的信号；
首先，控制器通过控制板控制调速电机启动，调速电机带动旋转编码器、丝杠旋转，丝杠带动滑动螺母触点向电阻值逐渐变小的方向滑动，电池的短路电流、温度逐渐变大，当控制器接收测温传感器检测的电池温度值达到触摸显示屏设定值时，控制器同时输出三路信号，一路信号发送至报警器进行报警，另一路信号发送至摄像头，摄像头由普通录像模式转换成高速录像模式，并进行录像保存，第三路信号发送至控制板控制调速电机停止运转，电池短路电流保持恒流，通过触摸显示屏观察；温度值继续升高，控制器通过控制板控制调速电机启动，调速电机带动旋转编码器、丝杠旋转，丝杠带动滑动螺母触点向电阻值逐渐变大的方向滑动，电池的短路电流逐渐变小通过触摸显示屏观察短路电流减小时，温度是否下降，当温度值减小到设定值时，控制器向调速电机发送停止信号，使调速电机停止工作，将启动器转换开关由导通挡位转换到断开挡位，此时可以通过触摸显示屏显示的数据得到电池抗短路试验过程中电池变化的特性。
7.如权利要求6所述的电池抗短路性能测试用隔爆泄压灭火装置的使用方法，其特征在于，在所述步骤三的电池抗短路试验过程中如果电池爆炸起火，一方面，控制器同时输出三路信号，一路信号发送至报警器进行报警，另一路信号发送至摄像头，摄像头由普通录像模式转换成高速录像模式，并进行录像保存，第三路信号发送至控制板控制调速电机停止运转；另一方面，泄压灭火机构的泄压换向活塞受到瞬间的爆炸冲击波推力，泄压换向活塞连同高压阀体活塞杆一同向上移动，当环状V型槽的位置与钢珠的位置重合时，钢珠在弹簧的推力作用下进入环状V型槽内，将泄压换向活塞锁住，高压阀体活塞杆受到向上的推力大于压力弹簧的作用力，高压阀体活塞杆向上移动至离开高压阀体的大直径中空圆柱体段的内壁，此时，钢瓶内的灭火介质通过喷洒孔流经喷洒管路，由喷头向隔爆箱内喷洒灭火介质进行灭火，同时，在泄压换向活塞向上移动过程中，第二排风孔位置上移，第一排风孔被泄压换向活塞封堵，而泄压换向活塞的第二泄压排气孔的位置与泄压壳体的第一泄压排气孔相对应，使爆炸产生的高温、高压气体通过泄压排气管路排出。
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| CN114184967A (zh) | 2022-03-15 |
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