CN217606977U - 防爆阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种防爆阀，包括阀体、触发装置、抑制剂装置以及控制器，阀体包括开放的第一端以及相对其的第二端，第一端用于与电池包连接，抑制剂装置与第一端连通，阀体的第二端设置有触发装置，触发装置和抑制剂装置分别与控制器电性连接，阀体内设置有阀芯，阀芯与第一端连通，阀芯能够在第一端与第二端之间往复运动，当阀芯运动至第二端时，阀芯能够与触发装置连接，触发装置产生信号并发送给控制器，控制器控制抑制剂装置开启，阀体上第一端与第二端之间还设置有排气结构。本实用新型的防爆阀能够对热失控做到迅速响应，实现泄压和抑制的一体化自动防控，为驾乘人员提供更多的安全逃生时间，极大地降低新能源车驾乘人员及财产安全风险。

Description

防爆阀

技术领域

本实用新型涉及消防装备技术领域，特别是涉及一种防爆阀。

背景技术

随着新能源汽车的普及，而新能源汽车核心部件电池包的产量也越来越大，电池包的安全性也越来越得到重视。当锂电池发生热失控时，其内部会喷发出大量高温可燃烟气和高温颗粒物，这些包含气体和固体颗粒物的高温烟气在电池存储单元/舱室/电池包等的内部会迅速增大其内部气体压力，当压力超过电池存储单元/舱室/电池包壳体结构的承压能力时，会破裂并释放这些烟气，当这些烟气与空气混合后，极易发生射流燃烧、轰燃甚至是爆炸。

为了杜绝上述情况的发生，现有技术中通常的做法是采用电池管理系统BMS对锂电池的工作状态进行监控，并配备防爆阀来进行锂离子箱的防爆。当电池包内部的压力增大并超过防爆阀的预设压力限度时，防爆阀上开关组件会被开启，使得电池包内外连通，从而将高压气体迅速从电池包内释放，保护壳体不被破坏，并在判断发生热失控起火后人为的进行灭火及降温。但在实际情况中，对于高能量密度的锂电池箱而言，即使防爆阀正常工作，高压气体顺利逸出，电池包仍然可能出现从防爆阀向外喷火，泄放可燃气体，引起爆炸、射流火等情况，及时性和有效性无法满足火灾防控要求，用户的安全性得不到保障，安全问题亟待解决。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种防爆阀，在电池箱发生热失控时，能自动泄压并引入抑制剂进行消防灭火。

本实用新型公开了一种防爆阀，包括阀体、触发装置、抑制剂装置以及控制器，所述阀体包括开放的第一端以及相对其的第二端，所述第一端用于与电池包连接，所述抑制剂装置与所述第一端连通，所述阀体的第二端设置有触发装置，所述触发装置和所述抑制剂装置分别与所述控制器电性连接，

所述阀体内设置有阀芯，所述阀芯与所述第一端连通，所述阀芯能够在所述第一端与所述第二端之间往复运动，当所述阀芯运动至第二端时，所述阀芯能够触发所述触发装置使其产生信号并发送给所述控制器，所述控制器控制所述抑制剂装置开启，

所述阀体上所述第一端与所述第二端之间还设置有排气结构。

在其中一个实施例中，所述阀芯与所述阀体的内壁密封连接。

在其中一个实施例中，所述防爆阀还包括阀芯限位结构。

在其中一个实施例中，所述阀芯上设置有呼吸装置，所述呼吸装置与排气结构连通。

在其中一个实施例中，所述阀芯内设置换气腔体，所述换气腔体一端开放并与所述第一端连通，所述换气腔体的开放端设置有所述呼吸装置，所述阀芯上设置有换气通道，所述换气通道将所述换气腔体与所述排气结构连通。

在其中一个实施例中，所述呼吸装置为防水透气膜。

在其中一个实施例中，所述阀体的第二端与所述阀芯之间设置有复位装置，所述复位装置具有使所述阀芯从所述第二端向所述第一端运动的趋势。

在其中一个实施例中，所述抑制剂装置设置在所述第一端。

在其中一个实施例中，所示抑制剂装置包括喷嘴以及连接嘴，所示喷嘴设置在所述第一端，所述连接嘴设置在所述阀体的外侧，所述喷嘴与所述连接嘴之间连通。

在其中一个实施例中，所述阀体包括阀体本体以及阀体端盖，所述阀芯设置在所述阀体本体内，所述第二端设置在所述阀体端盖上，所述阀体端盖盖合在所述阀体本体上。

有益效果

本实用新型的所述防爆阀，在电池包无需明显改动的条件下，充分利用电池包热失控时气体膨胀压力，使防爆阀能在泄压的同时，自动将抑制剂引入电池包内，对电池包内热失控进行及时而有效地抑制和控制。相比现有技术中必须等待BMS检测后进行人为干预，在电池包热失控防控这种争分夺秒的背景下，本实用新型的所述防爆阀能够对热失控做到迅速响应，实现泄压和抑制的一体化自动防控，为驾乘人员提供更多的安全逃生时间，极大地降低新能源车驾乘人员及财产安全风险。

附图说明

图1为本申请一种实施例的防爆阀的立体图；

图2为本申请一种实施例的防爆阀的剖视图；

图3为本申请一种实施例的防爆阀的仰视图；

图4为本申请一种实施例的防爆阀的另一张剖视图；

图5为本申请一种实施例的防爆阀的一种使用状态图；

其中，1为阀体，2为触发装置，3为抑制剂装置，4为复位装置，11为排气结构，12为阀体本体，13为阀体端盖，14为阀芯,15为呼吸装置,16为换气腔体，31为喷嘴，32为连接嘴。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

结合图1、图2、图3，如图1所示为本实用新型所述的防爆阀的立体图，如图2所示为所述防爆阀的剖视图，如图3所示为所述防爆阀的仰视图，所述防爆阀包括中空的阀体1、触发装置2、抑制剂装置3以及控制器(图中未示出)，所述阀体1包括开放的第一端以及相对其的第二端，所述第一端用于与电池包连接，所述抑制剂装置3与所述第一端连通，从而使得所述抑制剂装置3能够向电池包输送抑制剂，所述阀体1的第二端设置有触发装置2，所述触发装置2和所述抑制剂装置3分别与所述控制器电性连接，在所述阀体1上所述第一端与所述第二端之间还设置有排气结构11，所述阀体1内设置有阀芯14，所述阀芯14与所述第一端连通，所述阀芯14能够在所述第一端与所述第二端之间往复运动，当所述阀芯14运动至第二端时，所述阀芯14能够触发所述触发装置2使其产生信号并发送给所述控制器，所述控制器控制所述抑制剂装置3开启。

通过设置本实用新型的所述防爆阀，当电池包发生热失控，电池包内部会产生大量的高压高温易燃烟气，根据伯努利定律，电池包内部压强高，而防爆阀处的压强低，因此所述高压高温易燃烟气会向所述防爆阀的开放的第一端运动，高压高温易燃烟气推动所述阀芯14使其从所述第一端向所述第二端运动，直至所述阀芯14与位于第二端的所述触发装置2产生连接，在此过程中，高压高温易燃烟气不断通过排气结构11从所述防爆阀中排出，所述触发装置2在与所述阀芯14连接后产生信号并将其发送给控制器，所述控制器在接收到所述信号后控制所述抑制剂装置3打开，将抑制剂输送至电池包内，从而对电池包内部的热失控进行有效控制。从上述分析我们可以看出，本实用新型的所述防爆阀，当电池包发生热失控时，由热失控引起的高压高温易燃烟气会对阀芯14产生推动作用，使阀芯14能够自动触发所述触发装置2，将抑制剂自动地引入电池包内，这就使得电池包在发生热失控后的较短时间内就会被迅速响应，使得电池包火灾能够得到非常及时且有效地控制。相比现有技术中等待BMS系统监控报警后的人为控制，本实用新型的防爆阀通过及时有效地快速响应能够将电池包热失控的影响控制在最小范围，为驾乘人员提供更加充分的安全逃生时间，极大地降低新能源车乘员及财产安全风险。

以图1所示出的实施例为例，图1中所述阀体1的底端为第一端，所述阀体1的顶端为第二端，所述阀体1的顶端设置有触发装置2，所述阀体1的底端设置有抑制剂装置3，所述阀体1的底端开放设置，用于与电池包连接。从图3可以看出，从所述阀体1的底端可以直接看到其内部的所述阀芯14，这就使得电池包内部的气体可以直接穿过所述阀体1的底端与所述阀芯14相互接触。具体来说，如图2所示，所述阀芯14与所述阀体1的内壁密封连接，如此设置，当电池包内部发生热失控而引发大量高压高温易燃烟气时，所述高压高温易燃烟气不会从所述阀芯14与所述阀体1之间的缝隙逸出，保证了所述阀芯14能够被高压高温易燃烟气有效推动，从而能够使所述阀芯14可靠地与所述触发装置2发生连接，使所述触发装置2被触发。可以理解的，本实用新型的所述防爆阀并不对阀芯14与阀体1内壁的密封连接方式加以限定，举例来说，在如图2所示的实施例中，所述阀芯14与所述阀体1之间设置有O型密封圈，通过O型密封圈的挤压变形，其能够同时与所述阀芯14和所述阀体1的内壁形成面密封，从而保证了阀芯14与阀体1内壁之间的密封效果。

值得说明的是，为了保证所述阀芯14能够在所述阀体1内稳定运行，而不会出现错位卡死的情况，本实用新型所述的防爆阀还包括阀芯限位结构。容易理解的，所述阀芯限位结构具有多种实现形式。在部分实施例中，所述阀芯限位结构包括设置在所述阀体1上的限位滑竿，以及设置在所述阀芯14上的贯通孔，所述限位滑竿穿设于所述贯通孔中，所述限位滑竿与所述阀体1的轴线平行。如此，所述阀芯14能够以与所述阀体1的轴线相平行的方向在所述第一端和所述第二端之间运动，有效避免阀芯14与所述阀体1发生干涉。在另一些实施例中，如图2中A部分所示，所述阀芯14沿其径向向外设置有凸起，所述凸起与所述阀体1的内壁面接触，通过这种面接触，使阀体1对阀芯14的运动进行一定限制，使所述阀芯14仅能沿所述阀体1轴线方向运动。

在一些实施例中，为了使本实用新型的所述防爆阀具有呼吸功能，所述阀芯14上设置有呼吸装置15，所述呼吸装置15与排气结构11连通。通过所述呼吸装置15，当电池包正常工作时，电池包内外的气体能够进行一定程度的交换，从而可以维持电池包内外压力的平衡。具体来说，所述呼吸装置15可以为防水透气膜。可以理解的，所述防水透气膜可以根据实际需要具体进行选择，在部分实施例中，所述防水透气膜的透气量为4L/min至16L/min。通过选择该透气量的防水透气膜，可以控制电池包正常工作时电池包内的压力在4kPa～10kPa。进一步地具体来说，如图4所示，所述阀芯14内设置换气腔体16，所述换气腔体16一端开放并与所述第一端连通，所述换气腔体16的开放端设置有所述防水透气膜，所述阀芯14上设置有换气通道，所述换气通道将所述换气腔体16与所述排气结构11连通。这就使得，当电池包正常工作时，电池包内部气体依次通过所述第一端、防水透气膜、换气通道和排气结构11排出至电池包外。在该实施例中，当电池包内部气压小于4kPa时，此时电池包内部气压较低，电池包的透气量处于所述防水透气膜的透气量范围之内，不足以推动所述阀芯14向第二端运动，电池包内部气体依次通过所述第一端、防水透气膜、换气通道和排气结构11排出至电池包外。当电池包内部气压处于4kPa～10kPa时，电池包内压力推动所述防爆阀远离第一端，但所述防爆阀没有触发所述触发装置2，此时电池包内部气体既可以依次通过所述第一端、防水透气膜、换气通道和排气结构11排出至电池包外，又可以从防爆阀与阀体1内壁缝隙直接通过排气结构11排出，从而满足电池包的呼吸需求。当电池包发生热失控时，如图5所示，高压高温易燃烟气大量产生，电池包内压力迅速上升，气流量已超出防水透气膜的透气量范围，因此高压高温易燃烟气能够推动所述阀芯14从所述第一端向第二端移动，防爆阀完全开启，在此过程中，高压高温易燃烟气不仅能够依次通过所述第一端、防水透气膜、换气通道和排气结构11排出至电池包外，还能够直接从所述排气结构11排出至电池包外，加快了防爆阀的排气速度，使得电池包能够快速泄压，从而大幅降低了电池包发生爆炸的危险。具体来说，在如图2、图4的实施例中，所述防水透气膜安装在压板上，所述压板通过螺钉固定在所述换气腔体16的开放端。所述排气结构11也不加以限制，例如可以为连通阀体1内外的排气孔。

其中优选地，所述阀体1的第二端与所述阀芯14之间设置有复位装置4，所述复位装置4具有使所述阀芯14从所述第二端向所述第一端运动的趋势。在部分实施例中，在无外界作用下，所述复位装置4将所述阀芯14压在所述阀体1的第一端。通过调节所述复位装置4的初始作用力，可以调节防爆阀完全开启时所需要的电池包内部压力，以针对不同电池包使用场景，设置不同的防爆阀启动阈值。可以理解的，所述复位装置4具有多种实现方式，例如其可以为弹性片，也可以为弹簧。

显而易见的，本实用新型所述防爆阀的所述触发装置2具有多种实现方式。在部分实施例中，所述触发装置2包括插头部和插座部，其中一个设置在所述阀芯14上，另一个设置在所述第二端，当所述插头部与所述插座部连接时，所述插座部与所述控制器连通。在另一些实施例中，所述触发装置2还可以为压电开关，通过阀芯14与压电开关之间的挤压，向控制器发送电信号。

具体来说，如图1至图5所示，本实用新型的所述防爆阀的所述抑制剂装置3设置在所述第一端。通过将所述抑制剂装置3集成在所述防爆阀中，如此设置，在对原有电池包进行改造时，只需要将原有防爆阀进行替换即可为原有电池包增加输送抑制剂的功能，降低了电池包的改造难度。如图2所示，在该实施例中，所示抑制剂装置3包括喷嘴31以及连接嘴32，所示喷嘴31设置在所述第一端，所述连接嘴32设置在所述阀体1的外侧，所述喷嘴31与所述连接嘴32之间通过管路连通。如此，可以将外置的抑制剂瓶组与所述连接嘴32连接，当防爆阀的所述触发装置2被触发时，控制器使抑制剂从所述连接嘴32流入所述防爆阀，并通过管路将抑制剂从所述喷嘴31喷入至电池包内。

其中优选的，如图2所示，本实用新型的所述阀体1包括阀体本体12以及阀体端盖13，所述阀芯14设置在所述阀体本体12内，所述第二端设置在所述阀体端盖13上，所述阀体端盖13盖合在所述阀体本体12上。如此设置，可以便于本实用新型的所述防爆阀的组装和后期维护。

综上所述，本实用新型的所述防爆阀，在电池包无需明显改动的条件下，充分利用电池包热失控时气体膨胀压力，使防爆阀能在泄压的同时，自动将抑制剂引入电池包内，对电池包内热失控进行及时而有效地抑制和控制。相比现有技术中必须等待BMS检测后进行人为干预，在电池包热失控防控这种争分夺秒的背景下，本实用新型的所述防爆阀能够对热失控做到迅速响应，实现泄压和抑制的一体化自动防控，为驾乘人员提供更多的安全逃生时间，极大地降低新能源车驾乘人员及财产安全风险。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种防爆阀，其特征在于，包括阀体、触发装置、抑制剂装置以及控制器，所述阀体包括开放的第一端以及相对其的第二端，所述第一端用于与电池包连接，所述抑制剂装置与所述第一端连通，所述阀体的第二端设置有触发装置，所述触发装置和所述抑制剂装置分别与所述控制器电性连接，

所述阀体内设置有阀芯，所述阀芯与所述第一端连通，所述阀芯能够在所述第一端与所述第二端之间往复运动，当所述阀芯运动至第二端时，所述阀芯能够触发所述触发装置使其产生信号并发送给所述控制器，所述控制器控制所述抑制剂装置开启，

所述阀体上所述第一端与所述第二端之间还设置有排气结构。

2.根据权利要求1所述防爆阀，其特征在于，所述阀芯与所述阀体的内壁密封连接。

3.根据权利要求1所述防爆阀，其特征在于，还包括阀芯限位结构。

4.根据权利要求1所述防爆阀，其特征在于，所述阀芯上设置有呼吸装置，所述呼吸装置与排气结构连通。

5.根据权利要求4所述防爆阀，其特征在于，所述阀芯内设置换气腔体，所述换气腔体一端开放并与所述第一端连通，所述换气腔体的开放端设置有所述呼吸装置，所述阀芯上设置有换气通道，所述换气通道将所述换气腔体与所述排气结构连通。

6.根据权利要求4或5所述防爆阀，其特征在于，所述呼吸装置为防水透气膜。

7.根据权利要求1所述防爆阀，其特征在于，所述阀体的第二端与所述阀芯之间设置有复位装置，所述复位装置具有使所述阀芯从所述第二端向所述第一端运动的趋势。

8.根据权利要求1所述防爆阀，其特征在于，所述抑制剂装置设置在所述第一端。

9.根据权利要求8所述防爆阀，其特征在于，所示抑制剂装置包括喷嘴以及连接嘴，所示喷嘴设置在所述第一端，所述连接嘴设置在所述阀体的外侧，所述喷嘴与所述连接嘴之间连通。

10.根据权利要求1所述防爆阀，其特征在于，所述阀体包括阀体本体以及阀体端盖，所述阀芯设置在所述阀体本体内，所述第二端设置在所述阀体端盖上，所述阀体端盖盖合在所述阀体本体上。

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