CN214596902U

CN214596902U - 一种电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火装置

Info

Publication number: CN214596902U
Application number: CN202022994239.9U
Authority: CN
Inventors: 孙伟; 张晨; 史建忠; 李成华
Original assignee: Research Institute Of Tsinghua Pearl River Delta; Suzhou Guanghua Acoustic Application Technology Co ltd
Current assignee: Research Institute Of Tsinghua Pearl River Delta; Suzhou Guanghua Acoustic Application Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2030-12-14

Abstract

一种电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火装置,该装置包括贮气瓶、减压阀、贮水瓶、分区控制阀、低压细水雾喷头和连接管道及管件。贮气瓶气口处安装有容器阀和电磁驱动装置，减压阀与容器阀相连接；减压阀输出气管连接三通管件，分流气体一端通过输气管一连接至瓶阀，瓶阀通过输水管与分区控制阀二连接，喷头输水软管连接分区控制阀二和低压细水雾喷头；分流气体另一端通过输气管二连接至分区控制阀一，再连接至喷头输气管，再与低压细水雾喷头连接；低压细水雾喷头固定在锂电池箱的外壳上。本实用新型和已有水雾喷头相比，百万倍提高了水雾的比表面积，遇到火焰时瞬时汽化，能够实现快速精准灭火、高效冷却、清洁节能和抗复燃。

Description

一种电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火装置

技术领域

本实用新型属于灭火装置技术领域，特别涉及一种电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火装置。

背景技术

新能源汽车安全事故现状及问题逐步成为汽车行业的新话题或将阻碍电动汽车的发展和普及。造成新能源汽车安全事故的原因在于整车非电动车平台改装，造成电池的承载隐患，动力电池系统的缺陷（含电化学反应问题）、电池材料不过关、电池使用不当等因素。究其根本，动力电池引发的新能源汽车自燃案例主要由机械安全、电气安全、功能安全和化学安全导致，其中电气安全和化学安全为尤为突出，更多体现在新能源汽车静态放置情况下，而功能安全也越来越受重视。在汽车电子化程度越来越高的今天，电气安全相对而言更加成熟，但是功能安全和化学安全已成为新的课题。比如，功能安全方面电池系统管理不完善而不能够提前监控、报警故障，从而将导致电池过充、短路、漏液，最终引发起热失控、自燃、起火。

中国专利申请《一种锂离子电池箱专用气体灭火装置及灭火实现方法》（公布号CN107320871A），该申请灭火剂为化学灭火剂，灭火机理主要是喷放灭火剂时，大量吸热，通过降温来达到灭火的目的，达不到快速精准灭火效果。该灭火装置采用的零部件大部分是专门制造的，通用性较差，成本高。

目前，国内的细水雾灭火系统普遍采用高压和中压技术实现雾滴的细化，而高、中压细水雾系统由于受设备的局限性，无法在客车上运用。

第二届国际锂电池火灾安全研讨会上，专家对目前锂电池灭火系统是这样总结的：

（1）二氧化碳、七氟丙烷、气溶胶、干粉等灭火系统喷放后虽然都能扑灭火焰，但效率有差别，且电池表面温度迅速回升至400℃~500℃，有复燃现象；

（2）细水雾、全氟己酮灭火系统喷放后，能迅速扑灭火焰，表面温度迅速下降，有较好的降温作用和一定的抗复燃效果。

（3）对灭火系统及灭火剂的要求是快速精准灭火、高效冷却、清洁节能、抗复燃能力、绝缘。

但目前为止，客车锂电池声学低压细水雾灭火装置还是一个空白。

发明内容

本实用新型的目的是想针对现有电动客车锂电池灭火技术存在的缺陷，提供一种电动客车锂离子动力电池箱灭火装置，使其具备快速精准灭火、高效冷却、清洁节能和抗复燃能力强、绝缘效果好的低压细水雾灭火装置。

低压细水雾灭火装置是一种以水为介质，采用特殊喷头在特定的工作压力（低压）下喷洒细水雾进行灭火、抑火和控火的固定式灭火装置。该系统凭借其灭火高效、适用范围广、绿色环保、无电气伤害等优点,成为理想的卤代烷灭火剂替代物，而且在取代二氧化碳、七氟丙烷等温室气体方面也发挥着日益重要的作用。

实现本实用新型目的的技术方案是这样的：

一种电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火装置, 该装置包括贮气瓶、减压阀、贮水瓶、分区控制阀、低压细水雾喷头和连接管道及管件。贮气瓶气口处安装有容器阀和电磁驱动装置，减压阀与容器阀相连接；贮水瓶的瓶口处连接有瓶阀，减压阀输出气管连接至三通管件，分流气体一端通过输气管一连接至瓶阀，瓶阀通过输水管与分区控制阀二连接，喷头输水软管连接分区控制阀二和低压细水雾喷头；分流气体另一端通过输气管二连接至分区控制阀一，再连接至喷头输气管，喷头输气管与低压细水雾喷头连接；低压细水雾喷头固定在锂电池箱的外壳上。

所述的低压细水雾灭火喷头，包括螺栓、螺母、本体、锥体、共振体、外壳和上盖，共振体和锥体由螺栓连接在一起；锥体和本体由螺母连接为一体；本体的上端设置有进气口，考虑到气流的冲击作用，在螺母连接位置设置有密封垫圈。外壳与本体螺纹连接，上盖与外壳、本体螺纹连接，本体内壁上设置有气体分流孔，本体的内锥形面与锥体的外锥形面形成喇叭型空腔，与气体分流孔相通。在本体下端靠近外径处设置有水分流槽孔，在外壳和本体的侧壁上安装有进水连接管，进水连接管的水流接头孔与水分流槽孔连通，在水流接头孔的上下位置本体与外壳的间隙处设置有防止水渗漏的密封圈，本体和共振体间隙形成细水雾喷出口。低压细水雾喷头是双流体低压开式喷头，气体在喷头处产生声波，使流出喷头的水迅速雾化，用于灭火。

贮气瓶组贮存一定压力的氮气，容器阀上的电磁驱动装置在接收到启动信号后打开容器阀释放气体。容器阀上设置有压力表和安全泄放装置。

减压阀预先设置减压出口压力，将贮气瓶组释放的高压气体减压后输送到下游管道。减压阀上设置有压力表。

贮水瓶组贮存一定质量的水，瓶阀的进气端设置有单向阀，出水口连接到分区控制阀。

分区控制阀能接收控制信号并自动开启，使喷头向对应的防护对象喷放实施灭火的控制阀。

本实用新型的工作原理为：

（1）电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火系统接收到灭火指令，开启贮气瓶组上的电磁驱动装置，同时打开相应保护区的分区控制阀。

（2）贮气瓶组的高压气体流出，经减压阀减压后输出。

（3）减压输出的气体经三通管件，一路输送到贮水瓶组，将贮水瓶组内的水压出，流经打开的分区控制阀输送到喷头；另一路气体经管道和分区控制阀输送到喷头。

（4）装在锂离子电池箱上的低压细水雾喷头在气体、水及声波作用下，迅速产生细水雾实施快速、精准灭火。

本实用新型的有益效果是：

1.与其他同类型灭火系统相比，能够实现快速精准灭火、高效冷却、清洁节能和抗复燃能力、绝缘效果好的技术总要求。

2. 本实用新型中采用的低压细水雾喷头喷出的雾滴进行粒径分布测试，喷头产生的细水雾的平均粒径范围为50-300µm，和已有水雾喷头相比，百万倍提高了水雾的比表面积，遇到火焰时瞬时汽化，吸热形成蒸汽，既降低了火场温度，又形成了一个高效缺氧的环境，达到了最理想的灭火原理-降温、窒息和除尘。

3.灭火迅速，通过实际试验，灭火时间小于为1min。

4. 本实用新型不会引起电器火灾的短路，普通水可以在6000V以下正常灭火不导电；如果选用蒸馏水，可以在高压10KV条件下灭火不导电，也不会与热油发生爆炸反应。

5.本实用新型系统的压力等级低，为低压范围，减少了水的消耗，满足节能的要求。

6.本实用新型节能效果明显：

（1）灭火剂用量，即水和气的用量大大降低。

（2）由于采用低压雾化技术，灭火系统设备的成本大大降低。

7.环保效果明显，灭火剂由氮气和水组成，不含有其他化学品以及二氧化碳等有害环境的物质。

附图说明

图1为本实用新型装置整体结构示意图。

图2本实用新型低压细水雾喷头结构示意图。

图1中：1-贮气瓶，2-容器阀，3-电磁驱动装置，4-贮水瓶，5-瓶阀，6-减压阀，7-三通管件，8-输气管一，9-输水管，10-输气管二，11-分区控制阀一，12-喷头输水软管，13-喷头输气管，14-低压细水雾喷头，15-细水雾喷出口，16-锂电池箱，17-分区控制阀二，18-螺栓，19-螺母，20-本体，21-椎体，22-共振体，23-外壳，24-上盖，25-进水连接管，26-进水口，27-进气口。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式结合附图加以说明。

如图1、图2所示，一种电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火装置, 该装置包括贮气瓶1、减压阀6、贮水瓶4、分区控制阀一11、分区控制阀二17、低压细水雾喷头14和连接管道及管件。贮气瓶1气口处安装有容器阀2和电磁驱动装置3，减压阀6与容器阀2相连接；贮水瓶4的瓶口处连接有瓶阀5，减压阀6的输出气管连接至三通管件7；分流气体一端通过输气管一8连接至瓶阀5，瓶阀5通过输水管9与分区控制阀二17连接；分流气体另一端通过输气管二10连接至分区控制阀一11，再连接至喷头输气管13，喷头输气管13与低压细水雾喷头14的进气口27连接；喷头输水软管12一端连接分区控制阀二17，另一端通过进水连接管25连接至低压细水雾喷头14；低压细水雾喷头14固定在锂电池箱16的外壳上。

所述的低压细水雾灭火喷头，包括螺栓18、螺母19、本体20、锥体21、共振体22、外壳23和上盖24，共振体22和锥体21由螺栓18连接在一起；锥体21和本体20由螺母19连接为一体；本体20的上端设置有进气口27，考虑到气流的冲击作用，在螺母19连接位置设置有密封垫圈。外壳23与本体螺纹连接，上盖24与外壳23、本体螺纹连接，本体20内壁上设置有气体分流孔，本体20的内锥形面与锥体的外锥形面形成喇叭型空腔，与气体分流孔相通。在本体下端靠近外径处设置有水分流槽孔，在外壳23和本体20的侧壁上安装有进水连接管25，进水连接管25的水流接头孔与水分流槽孔连通，在水流接头孔的上下位置本体与外壳的间隙处设置有防止水渗漏的密封圈，本体和共振体间隙形成细水雾喷出口15。共振体20是经特殊设计的，是符合声学原理的。

下面结合图1图2对本实用新型装置灭火的工作流程进行描述：

贮气瓶1贮存压力为10MPa的氮气，贮水瓶4贮存一定质量的水，容器阀2和分区控制阀一11和分区控制阀二17处于关闭状态；

当接收到灭火指令时，容器阀2上的电磁驱动装置3和分区控制阀一11和分区控制阀二17迅速打开，贮气瓶1中的高压气体流出，经减压阀6将压力降至0.8MPa±0.2MPa，减压后的气体经三通管件7分为两路；

一路气体经输气管一8经瓶阀5，进入贮水瓶4，将贮水瓶4的水压出到输水管9，水通过已开启的水路分区控制阀17，流经喷头输水软管12到达低压细水雾喷头14；

另一路气体经输气管二10通过已开启的气路分区控制阀一11，再经喷头输气管13到达低压细水雾喷头14。

下面进一步结合图2对本实用新型产生细水雾灭火过程进行描述：

本实用新型低压细水雾灭火喷头内水路和气路是分离的。压力为0.5MPa±0.3MPa的气体进入进气口27到达本体20，被气体分流孔分流，进入本体20的内锥形面与锥体21的外锥形面形成喇叭型空腔内，再由本体20和锥体21形成的二次分流喷出，击打共振体22，然后细水雾喷出。压力为0.03MPa-0.1MPa的水由进水口26进入水流接头，再进入由外壳23和本体20形成的圆内环，由于上下有密封圈密封，水不会从灭火喷头内部渗漏，然后由水分流槽孔喷出。这时，共振体22上产生的声波，将流出灭火喷头的水瞬间雾化成细小雾滴，由细水雾喷出口15喷出，并迅速扩散到整个空间。

经过测试，低压细水雾喷头14产生的细水雾的平均粒径范围为50-300µm，和已有水雾喷头相比，百万倍提高了水雾的比表面积，遇到火焰时瞬时汽化，吸热形成蒸汽，既降低了火场温度，又形成了一个高效缺氧的环境，达到了最理想的灭火原理-降温、窒息和除尘。

Claims

1.一种电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火装置,其特征在于，该装置包括贮气瓶、减压阀、贮水瓶、分区控制阀、低压细水雾喷头和连接管道及管件，贮气瓶气口处安装有容器阀和电磁驱动装置，减压阀与容器阀相连接；贮水瓶的瓶口处连接有瓶阀，减压阀输出气管连接至三通管件，分流气体一端通过输气管一连接至瓶阀，瓶阀通过输水管与分区控制阀二连接，喷头输水软管连接分区控制阀二和低压细水雾喷头；分流气体另一端通过输气管二连接至分区控制阀一，再连接至喷头输气管，喷头输气管与低压细水雾喷头连接；低压细水雾喷头固定在锂电池箱的外壳上。

2.如权利要求1所述的电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火装置，其特征在于，所述的低压细水雾灭火喷头，包括螺栓、螺母、本体、锥体、共振体、外壳和上盖，共振体和锥体由螺栓连接在一起；锥体和本体由螺母连接为一体；本体的上端设置有进气口，在螺母连接位置设置有密封垫圈，外壳与本体螺纹连接，上盖与外壳、本体螺纹连接，本体内壁上设置有气体分流孔，本体的内锥形面与锥体的外锥形面形成喇叭型空腔，与气体分流孔相通，在本体下端靠近外径处设置有水分流槽孔，在外壳和本体的侧壁上安装有水流接头，水流接头孔与水分流槽孔连通，在水流接头孔的上下位置本体与外壳的间隙处设置有防止水渗漏的密封圈，本体和共振体间隙形成细水雾喷出口。

3.如权利要求2所述的电动客车锂离子动力电池箱声学低压细水雾灭火装置，其特征在于，所述的低压细水雾喷头是能够使气体在喷头处产生声波，使流出喷头的水迅速雾化的双流体低压开式喷头。