CN116785622A - 应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置及方法，包括内壳体和外壳体，所述内壳体内设有灭火剂药柱，所述内壳体前端开设有内喷口，所述外壳体前端开设有外喷口；所述灭火剂药柱端面与第一点火头接触，第一点火头的第一启动线穿出内壳体前端并与压电陶瓷输出端连接，压电陶瓷安装于内壳体前端的泄压槽内，压电陶瓷上方设有玻璃泡感温叩击装置，所述内壳体外侧和外壳体内侧之间填充有脉冲灭火药剂，所述脉冲灭火药剂顶面与第二点火头接触，第二点火头的第二启动线与震动开关连接，所述内壳体下侧壁开设有连通孔；本发明解决了灭火区域爆炸或热失控以后的持续抑制问题，起到良好的抑爆效果。

Description

应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置及方法

技术领域

本发明涉及消防技术领域，具体地指一种应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置及方法。

背景技术

气溶胶灭火装置由于其优异的灭火能效以及其环保性已经的到了广泛的应用，然而针对储能站以及新能源应用场景，传统的气溶胶灭火装置也很难实现快速灭火的功效；以储能站内电池为例，当其发生爆炸时，需要对其快速进行灭火，而传统的气溶胶灭火装置释放灭火物质较慢，难以满足这一要求；因此研发人员开发出了脉冲式灭火装置，脉冲式气溶胶灭火装置主要特点是灭火速度快，灭火介质可以做到瞬间喷放，实现迅速灭火，但是即使火焰被扑灭，但是电池爆炸一旦发生是不可控的，电池依旧会持续产生高温以及爆炸性气体，因此在火焰扑灭后仍然需要持续抑制；而当储能站内电池未产生爆炸，而只是发生热失控以后，容易产生高温和明火，脉冲式灭火装置的这种瞬间扑灭火焰的方式是建立在其瞬间爆燃的基础上的，这种瞬间爆燃的方式也容易引起爆炸性气体随之发生爆炸，这使得灭火过程变成助火过程。

另外，部分气溶胶灭火装置采用热敏线作为探测启动结构，可以做到不增设额外的电子探测设备，但是热敏线本身具有一定的危险性以及环境污染性，容易引燃储能站内的爆炸性气体，因此需要特殊的启动机构解决这一问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置及方法，以解决背景技术中提出的问题。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，包括内壳体和外壳体，所述内壳体内设有灭火剂药柱，所述内壳体前端开设有内喷口，所述外壳体前端开设有外喷口；所述灭火剂药柱端面与第一点火头接触，第一点火头的第一启动线穿出内壳体前端并与压电陶瓷输出端连接，压电陶瓷安装于内壳体前端的泄压槽内，压电陶瓷上方设有玻璃泡感温叩击装置，所述内壳体外侧和外壳体内侧之间填充有脉冲灭火药剂，所述脉冲灭火药剂顶面与第二点火头接触，第二点火头的第二启动线与震动开关连接，所述内壳体下侧壁开设有连通孔。

优选地，所述玻璃泡感温叩击装置通过安装筒体与泄压槽配合，安装筒体外侧与泄压槽内侧接触，安装筒体内侧下方设置压电陶瓷。

优选地，所述玻璃泡感温叩击装置包括设于安装筒体内侧上方的撞击杆，所述撞击杆顶部与安装筒体内顶部接触，撞击杆底部设有撞击盘，所述撞击盘上表面与安装筒体顶部之间设有压缩弹簧，压缩弹簧穿设于撞击杆表面，所述撞击盘下表面与玻璃泡顶部接触，玻璃泡底部与压电陶瓷顶部接触，靠近玻璃泡区域的安装筒体侧部开设有多个镂空槽。

优选地，所述玻璃泡上侧和下侧均设有限位槽。

优选地，所述安装筒体嵌入于外壳体前端，镂空槽上侧位于外壳体外部，镂空槽下侧位于外壳体内部。

优选地，所述第一点火头和第二点火头均包埋于点火药包内，点火药包内设有气溶胶发生剂粉末；所述灭火剂药柱为气溶胶发生剂粉末压制而成的药柱结构，所述脉冲灭火药剂为气溶胶发生剂粉末。

优选地，所述第一点火头为无桥点火头结构；所述第二点火头为有桥点火头结构，其第二启动线还外接有电源。

优选地，所述内壳体前端与前盖螺纹配合，前盖上开设内喷口和泄压槽，内喷口表面设有膜片；所述外壳体前端与上盖螺纹配合，上盖上开设外喷口，外喷口表面设有膜片。

另外，本发明还公开上述应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置的灭火方法，它包括如下步骤：

S1：当灭火区域发生爆炸时，震动开关感应震动信号而闭合电路，第二点火头所在电路接通，第二点火头工作引燃脉冲灭火药剂，产生高温灭火物质从外喷口喷出，起到前期抑爆的效果；

S2：脉冲灭火药剂启动而产生高温物质后，玻璃泡通过镂空槽下侧感受高温而膨胀破碎，从而解除对撞击盘的限位作用，在压缩弹簧弹力的作用下，撞击盘向下移动并撞击压电陶瓷；

S3：压电陶瓷受撞击后启动而产生感应电流，通过第一启动线传导至第一点火头使其工作，从而引燃灭火剂药柱，完成启动过程，灭火剂药柱燃烧而产生灭火物质，并依次从内喷口和外喷口喷出，起到后期抑爆的效果。

本发明还公开另一种上述应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置的灭火方法，它包括如下步骤：

S1：当灭火区域发生热失控时，其内温度会升高，并产生大量可燃气体，玻璃泡通过镂空槽上侧感受高温而膨胀破碎，从而解除对撞击盘的限位作用，在压缩弹簧弹力的作用下，撞击盘向下移动并撞击压电陶瓷；

S2：压电陶瓷受撞击后启动而产生感应电流，通过第一启动线传导至第一点火头使其工作，从而引燃灭火剂药柱顶部，完成启动过程，灭火剂药柱燃烧而产生灭火物质，并依次从内喷口和外喷口喷出，其充斥在储能站内并稀释可燃气体，起到前期抑爆的效果；

S3：当灭火剂药柱从顶部燃烧到接触下侧的连通孔时，连通孔将燃烧产生的热量传送至脉冲灭火药剂内，脉冲灭火药剂瞬间燃烧而产生冲击力，灭火物质从外喷口瞬间喷出而进一步冲散可燃气体，起到后期抑爆的效果。

本发明的有益效果：

本发明在灭火区域发生爆炸时，先通过脉冲灭火药剂启动后，可以迅速进行灭火，扑灭火焰，然后进一步启动灭火剂药柱，持续释放气溶胶灭火剂，可以在火焰扑灭后仍然持续进行抑制过程，起到良好的抑爆效果。

本发明在灭火区域发生热失控时，由于没有先直接启动脉冲灭火药剂，不会使得脉冲灭火药剂这种瞬间爆燃的方式引起爆炸性气体随之发生爆炸，而是在持续一段时间后，脉冲灭火药剂才被引燃，此时外界的爆炸性气体已经被前期灭火剂药柱燃烧产生的灭火物质稀释了一段时间，所以不容易再随着脉冲灭火药剂的爆燃而发生爆炸的现象，并且灭火物质从外喷口瞬间喷出而进一步冲散可燃气体，起到后期抑爆的效果。

本发明的装置可以针对灭火区域（例如储能站内部或新能源电池箱内部）发生的爆炸和热失控两种情况，进行相应的灭火过程，其将脉冲式灭火装置和气溶胶药柱灭火装置良好地耦合在一起，其结构精简，灭火效率高效，其解决了灭火区域爆炸或热失控以后的持续抑制问题，起到良好的抑爆效果。

本发明通过设置于泄压槽所在区域的安装筒体、压电陶瓷和玻璃泡感温叩击装置，使得探测、启动和泄压功能集成于一个较小区域，其结构精简、探测灵敏、启动安全，不容易引燃储能站内的爆炸性气体；在压力异常骤增的情况下，压电陶瓷及安装筒体能够及时喷出而露出泄压槽，实现泄压过程。

附图说明

图1为一种应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置及方法的结构示意图；

图2为图1中玻璃泡感温叩击装置所在区域的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1和2所示，一种应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，包括内壳体1和外壳体9，所述内壳体1内设有灭火剂药柱2，所述内壳体1前端开设有内喷口3，所述外壳体9前端开设有外喷口13；所述灭火剂药柱2端面与第一点火头4接触，第一点火头4的第一启动线4.1穿出内壳体1前端并与压电陶瓷5输出端连接，压电陶瓷5安装于内壳体1前端的泄压槽6内，压电陶瓷5上方设有玻璃泡感温叩击装置7，所述内壳体1外侧和外壳体9内侧之间填充有脉冲灭火药剂10，所述脉冲灭火药剂10顶面与第二点火头11接触，第二点火头11的第二启动线11.1与震动开关12连接，所述内壳体1下侧壁开设有连通孔14。

优选地，所述玻璃泡感温叩击装置7通过安装筒体8与泄压槽6配合，安装筒体8外侧与泄压槽6内侧接触，安装筒体8内侧下方设置压电陶瓷5。在本实施例中，安装筒体8可以起到两个作用，一是可以方便玻璃泡感温叩击装置7在泄压槽6内的安装过程，二是方便对压电陶瓷5进行限位，三是方便在泄压过程中，压电陶瓷5和安装筒体8能够脱离泄压槽6，从而露出泄压通道。

优选地，所述玻璃泡感温叩击装置7包括设于安装筒体8内侧上方的撞击杆7.1，所述撞击杆7.1顶部与安装筒体8内顶部接触，撞击杆7.1底部设有撞击盘7.3，所述撞击盘7.3上表面与安装筒体8顶部之间设有压缩弹簧7.4，压缩弹簧7.4穿设于撞击杆7.1表面，所述撞击盘7.3下表面与玻璃泡7.5顶部接触，玻璃泡7.5底部与压电陶瓷5顶部接触，靠近玻璃泡7.5区域的安装筒体8侧部开设有多个镂空槽7.2。在本实施例中，当火情发生时，玻璃泡7.5通过镂空槽7.2感受高温而膨胀破碎，从而解除对撞击盘7.3的限位作用，在压缩弹簧7.4弹力的作用下，撞击盘7.3向下移动并撞击压电陶瓷5；压电陶瓷5受撞击后启动而产生感应电流，通过第一启动线4.1传导至第一点火头4使其工作，从而引燃灭火剂药柱2，完成启动过程。

优选地，所述玻璃泡7.5上侧和下侧均设有限位槽7.6。通过限位槽7.6可以对玻璃泡7.5进行限位，防止其发生横向晃动。

优选地，所述安装筒体8嵌入于外壳体9前端，镂空槽7.2上侧位于外壳体9外部，镂空槽7.2下侧位于外壳体9内部。这样设计后，可以使得镂空槽7.2上侧能够在受到外壳体9外部的高温外界灭火区域火情产生的高温后，引发玻璃泡7.5膨胀破裂，或者使得镂空槽7.2下侧在受到外壳体9内部的高温即脉冲灭火药剂10启动而引发的高温后，引发玻璃泡7.5膨胀破裂；这两种方式分别应对高温和爆炸两种情况的灭火过程。

优选地，所述第一点火头4和第二点火头11均包埋于点火药包内，点火药包内设有气溶胶发生剂粉末；所述灭火剂药柱2为气溶胶发生剂粉末压制而成的药柱结构，所述脉冲灭火药剂10为气溶胶发生剂粉末。在本实施例中点火药包作为引燃药，其将点火头包埋其中，点火头启动后点燃点火药包内的气溶胶发生剂，从而迅速产生热量而引燃附近的灭火剂药柱2或脉冲灭火药剂10，其大大提高了点火头启动成功的概率。

优选地，所述第一点火头4为无桥点火头结构；所述第二点火头11为有桥点火头结构，其第二启动线11.1还外接有电源。本实施例中，第一点火头4采用无桥第一点火头，由于无桥点火头的两根点火导线之间留有一定的间隙，通过提供一定的电流或感应电流以后会发生跳弧现象而启动接触的引燃药，完成启动过程；而有桥点火头是利用电流通过桥丝发热,引燃包裹在桥丝表面的易燃药剂，所以当震动开关12受到震动而闭合电路时，第二点火头11所在电路接通，电源供电使得桥丝发热，引燃包裹在桥丝表面的易燃药剂，完成启动过程。

优选地，所述内壳体1前端与前盖1.1螺纹配合，前盖1.1上开设内喷口3和泄压槽6，内喷口3表面设有膜片；所述外壳体9前端与上盖9.1螺纹配合，上盖9.1上开设外喷口13，外喷口13表面设有膜片。内喷口3和外喷口13设置膜片后，可以在灭火装置正常储运过程中，防止空气中的水分通过外喷口13进入到外壳体9，使得脉冲灭火药剂10吸潮，也可以防止脉冲灭火药剂10通过内喷口3进入到内壳体1；另外在灭火过程中，内壳体1或外喷口13内部气压增大时，容易冲破膜片，不影响正常喷放过程。

另外，本发明还公开上述应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置的灭火方法，它包括如下步骤：

S1：当灭火区域发生爆炸时，震动开关12感应震动信号而闭合电路，第二点火头11所在电路接通，第二点火头11工作引燃脉冲灭火药剂10，产生高温灭火物质从外喷口13喷出，起到前期抑爆的效果；

S2：脉冲灭火药剂10启动而产生高温物质后，玻璃泡7.5通过镂空槽7.2下侧感受高温而膨胀破碎，从而解除对撞击盘7.3的限位作用，在压缩弹簧7.4弹力的作用下，撞击盘7.3向下移动并撞击压电陶瓷5；

S3：压电陶瓷5受撞击后启动而产生感应电流，通过第一启动线4.1传导至第一点火头4使其工作，从而引燃灭火剂药柱2，完成启动过程，灭火剂药柱2燃烧而产生灭火物质，并依次从内喷口3和外喷口13喷出，起到后期抑爆的效果。在这种情况下，先通过脉冲灭火药剂启动后，可以迅速灭火，然后进一步启动灭火剂药柱，释放气溶胶灭火剂，可以在火焰扑灭后仍然持续进行抑制，起到良好的抑爆效果。

本发明还公开另一种上述应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置的灭火方法，它包括如下步骤：

S1：当灭火区域发生热失控时，其内温度会升高，并产生大量可燃气体，玻璃泡7.5通过镂空槽7.2上侧感受高温而膨胀破碎，从而解除对撞击盘7.3的限位作用，在压缩弹簧7.4弹力的作用下，撞击盘7.3向下移动并撞击压电陶瓷5；

S2：压电陶瓷5受撞击后启动而产生感应电流，通过第一启动线4.1传导至第一点火头4使其工作，从而引燃灭火剂药柱2顶部，完成启动过程，灭火剂药柱2燃烧而产生灭火物质，并依次从内喷口3和外喷口13喷出，其充斥在储能站内并稀释可燃气体，起到前期抑爆的效果；

S3：当灭火剂药柱2从顶部燃烧到接触下侧的连通孔14时，连通孔14将燃烧产生的热量传送至脉冲灭火药剂10内，脉冲灭火药剂10瞬间燃烧而产生冲击力，灭火物质从外喷口13瞬间喷出而进一步冲散可燃气体，起到后期抑爆的效果。在这种情况下，由于S1没有先直接启动脉冲灭火药剂10，不会使得脉冲灭火药剂10这种瞬间爆燃的方式引起爆炸性气体随之发生爆炸，而在持续一段时间后在S3中，脉冲灭火药剂10才被引燃，此时外界的爆炸性气体已经被前期灭火剂药柱2燃烧产生的灭火物质稀释了一段时间，所以不容易再随着脉冲灭火药剂10的爆燃而发生爆炸的现象。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，包括内壳体（1）和外壳体（9），所述内壳体（1）内设有灭火剂药柱（2），所述内壳体（1）前端开设有内喷口（3），所述外壳体（9）前端开设有外喷口（13）；其特征在于：所述灭火剂药柱（2）端面与第一点火头（4）接触，第一点火头（4）的第一启动线（4.1）穿出内壳体（1）前端并与压电陶瓷（5）输出端连接，压电陶瓷（5）安装于内壳体（1）前端的泄压槽（6）内，压电陶瓷（5）上方设有玻璃泡感温叩击装置（7），所述内壳体（1）外侧和外壳体（9）内侧之间填充有脉冲灭火药剂（10），所述脉冲灭火药剂（10）顶面与第二点火头（11）接触，第二点火头（11）的第二启动线（11.1）与震动开关（12）连接，所述内壳体（1）下侧壁开设有连通孔（14）。

2.根据权利要求1所述的应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，其特征在于：所述玻璃泡感温叩击装置（7）通过安装筒体（8）与泄压槽（6）配合，安装筒体（8）外侧与泄压槽（6）内侧接触，安装筒体（8）内侧下方设置压电陶瓷（5）。

3.根据权利要求2所述的应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，其特征在于：所述玻璃泡感温叩击装置（7）包括设于安装筒体（8）内侧上方的撞击杆（7.1），所述撞击杆（7.1）顶部与安装筒体（8）内顶部接触，撞击杆（7.1）底部设有撞击盘（7.3），所述撞击盘（7.3）上表面与安装筒体（8）顶部之间设有压缩弹簧（7.4），压缩弹簧（7.4）穿设于撞击杆（7.1）表面，所述撞击盘（7.3）下表面与玻璃泡（7.5）顶部接触，玻璃泡（7.5）底部与压电陶瓷（5）顶部接触，靠近玻璃泡（7.5）区域的安装筒体（8）侧部开设有多个镂空槽（7.2）。

4.根据权利要求3所述的应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，其特征在于：所述玻璃泡（7.5）上侧和下侧均设有限位槽（7.6）。

5.根据权利要求3所述的应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，其特征在于：所述安装筒体（8）嵌入于外壳体（9）前端，镂空槽（7.2）上侧位于外壳体（9）外部，镂空槽（7.2）下侧位于外壳体（9）内部。

6.根据权利要求1所述的应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，其特征在于：所述第一点火头（4）和第二点火头（11）均包埋于点火药包内，点火药包内设有气溶胶发生剂粉末；所述灭火剂药柱（2）为气溶胶发生剂粉末压制而成的药柱结构，所述脉冲灭火药剂（10）为气溶胶发生剂粉末。

7.根据权利要求1所述的应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，其特征在于：所述第一点火头（4）为无桥点火头结构；所述第二点火头（11）为有桥点火头结构，其第二启动线（11.1）还外接有电源。

8.根据权利要求1所述的应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置，其特征在于：所述内壳体（1）前端与前盖（1.1）螺纹配合，前盖（1.1）上开设内喷口（3）和泄压槽（6），内喷口（3）表面设有膜片；所述外壳体（9）前端与上盖（9.1）螺纹配合，上盖（9.1）上开设外喷口（13），外喷口（13）表面设有膜片。

9.一种权利要求1至8任一项所述应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置的灭火方法，其特征在于：它包括如下步骤：

S1：当灭火区域发生爆炸时，震动开关（12）感应震动信号而闭合电路，第二点火头（11）所在电路接通，第二点火头（11）工作引燃脉冲灭火药剂（10），产生高温灭火物质从外喷口（13）喷出，起到前期抑爆的效果；

S2：脉冲灭火药剂（10）启动而产生高温物质后，玻璃泡（7.5）通过镂空槽（7.2）下侧感受高温而膨胀破碎，从而解除对撞击盘（7.3）的限位作用，在压缩弹簧（7.4）弹力的作用下，撞击盘（7.3）向下移动并撞击压电陶瓷（5）；

S3：压电陶瓷（5）受撞击后启动而产生感应电流，通过第一启动线（4.1）传导至第一点火头（4）使其工作，从而引燃灭火剂药柱（2），完成启动过程，灭火剂药柱（2）燃烧而产生灭火物质，并依次从内喷口（3）和外喷口（13）喷出，起到后期抑爆的效果。

10.一种权利要求1至8任一项所述应对爆炸和高温情况的脉冲耦合气溶胶灭火装置的灭火方法，其特征在于：它包括如下步骤：

S1：当灭火区域发生热失控时，其内温度会升高，并产生大量可燃气体，玻璃泡（7.5）通过镂空槽（7.2）上侧感受高温而膨胀破碎，从而解除对撞击盘（7.3）的限位作用，在压缩弹簧（7.4）弹力的作用下，撞击盘（7.3）向下移动并撞击压电陶瓷（5）；

S2：压电陶瓷（5）受撞击后启动而产生感应电流，通过第一启动线（4.1）传导至第一点火头（4）使其工作，从而引燃灭火剂药柱（2）顶部，完成启动过程，灭火剂药柱（2）燃烧而产生灭火物质，并依次从内喷口（3）和外喷口（13）喷出，其充斥在储能站内并稀释可燃气体，起到前期抑爆的效果；

S3：当灭火剂药柱（2）从顶部燃烧到接触下侧的连通孔（14）时，连通孔（14）将燃烧产生的热量传送至脉冲灭火药剂（10）内，脉冲灭火药剂（10）瞬间燃烧而产生冲击力，灭火物质从外喷口（13）瞬间喷出而进一步冲散可燃气体，起到后期抑爆的效果。