一种脉冲式气溶胶灭火装置的制作方法

本实用新型涉及消防技术领域，具体地指一种脉冲式气溶胶灭火装置。

背景技术：

目前市场上常用的灭火方法主要有管网式气溶胶灭火方法、探火管式全氟己酮灭火方法、管网式干粉灭火方法以及管网式水系统灭火方法，上述四种灭火方法中，管网式气溶胶灭火方法是药柱逐层燃烧释放出气溶胶发生剂；探火管式全氟己酮灭火方法是以全氟己酮为灭火介质，无需敷设灭火剂输送管道，可通过感温探火管感温自启动后释放灭火剂；管网式干粉灭火方法以及管网式水系统灭火方法均是在干粉灭火方法和水灭火方法基础上，增加管网系统，尽可能的减少喷放死角，保证能够在该环境下发挥出最大的效果；然而上述灭火方法均存在相同的问题，由于均受到燃烧面积的影响，虽然喷放稳定，但是其喷放速度普遍较慢，灭火速率较低。

另外，目前市场上所见的电池组一般由电池箱及其内部的电池组成，电池箱内部并没有设置灭火装置，均是在电池箱外部设置灭火装置进行灭火，或者直接是等到电池组着火后，人工拿灭火器进行灭火操作，这样就存在一定的滞后性，待电池箱内部的电池着火一段时间，烟气溢出到电池箱外部时才能被探测装置或人们发现，这时再进行灭火存在一定难度；另外现有的灭火装置设置于电池箱内部存在一定困难，因为其体积较大，难以适应电池箱内部这种狭窄的空间。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种脉冲式气溶胶灭火装置，能够适用于电池箱内部的狭窄空间，同时能加快灭火剂的喷放速度，提高灭火速率。

本实用新型为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种脉冲式气溶胶灭火装置，包括组合形成空心腔体的面罩和底板，所述空心腔体内放置气溶胶发生剂，所述面罩表面开设有泄压孔，所述面罩侧部和底板侧部组合形成喷放孔，所述气溶胶发生剂一侧与启动部件的引发线接触。

优选地，所述气溶胶发生剂为气溶胶发生剂粉末或碎块。

优选地，所述面罩一侧与底板一侧铰接连接，所述面罩另一侧与底板另一侧通过螺钉连接。

优选地，所述喷放孔粘贴有胶带，所述泄压孔覆盖有铝膜，面罩和底板相接触的位置设有防潮垫。

优选地，所述底板外侧面设有双面胶层。

优选地，所述面罩和底板组合形成的空心腔体呈扁平的方形盒体结构，其长、宽和高分别为135mm、95mm和10mm。

优选地，所述启动部件为热敏线结构或电点火头结构。

进一步地，当启动部件为热敏线结构时，其引发线平行于气溶胶发生剂侧部设置。

本实用新型的有益效果：

本实用新型装置结构简单，可反复使用，能够适用于电池箱内部的狭窄空间，同时能加快灭火剂的喷放速度，大大提高了灭火速率；本实用新型的气溶胶发生剂被点燃后，能在极短时间内将灭火物质迅速充满整个灭火区域，灭火物质的脉冲喷放可产生冲击波，使电池箱内氧气浓度瞬间降低，同时强劲的气浪将可燃蒸汽和可燃气体从火焰位置冲击分离开来，并带走火场中的温度。

附图说明

图1为一种脉冲式气溶胶灭火装置中面罩和底板打开时的结构示意图；

图2为一种脉冲式气溶胶灭火装置中面罩和底板合并时的结构示意图；

图3为图2的侧视结构示意图；

图中：面罩1、底板2、气溶胶发生剂3、泄压孔4、喷放孔5、引发线6、螺钉7、胶带8、铝膜9、双面胶层10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1至3所示，一种脉冲式气溶胶灭火装置，包括组合形成空心腔体的面罩1和底板2，所述空心腔体内放置气溶胶发生剂3，所述面罩1表面开设有泄压孔4，所述面罩1侧部和底板2侧部组合形成喷放孔5，所述气溶胶发生剂3一侧与启动部件的引发线6接触。

优选地，所述气溶胶发生剂3为气溶胶发生剂粉末或碎块。气溶胶发生剂粉末或碎块被点燃后产生惰性气体和金属粒子，现在市场上的气溶胶发生剂是压实后做成药柱的形状，通过对药柱的某一面进行燃烧来控制药柱的燃烧速度，从而达到稳定喷放的效果，其燃烧过程是逐层燃烧，因为药柱燃烧面积有限，所以其气溶胶发生剂为充分燃烧，其释放出部分惰性气体和金属粒子，通过金属粒子抢夺游离基阻断链式燃烧反应进行灭火，惰性气体达到辅助灭火效果；而本专利的气溶胶发生剂粉末或碎块没有压制成药柱形状，而是粉末或碎块形式的气溶胶发生剂直接堆放在面罩1和底板2形成的空心腔体内，一旦被点燃，全部粉末或碎块直接爆燃，从而瞬间释放出大量惰性气体，降低单位时间内空间内的氧浓度，达到更好的灭火效果。

优选地，所述面罩1一侧与底板2一侧铰接连接，所述面罩另一侧与底板2另一侧通过螺钉7连接。这种设计方便开闭面罩1与底板2，当从底板2上打开面罩1时，可以进行装药，然后将面罩1扣合到底板2即可，这样可以方便重复使用。

优选地，所述喷放孔5粘贴有胶带8，所述泄压孔4覆盖有铝膜9(如图2所示，部分展示的是泄压孔4覆盖有铝膜9)，面罩1和底板2相接触的位置设有防潮垫。本实施例中胶带8可以采用透明胶带即可，既可以防止气溶胶发生剂3漏出，又不影响其喷放过程，而泄压孔4覆盖铝膜9后，可以起到安全保护的左右，当空心腔体内部压力过大，超过铝膜9的受压临界值后，铝膜9破裂或飞出，部分灭火物质从泄压孔4及时泄放，从而大大减小空心腔体内部压力，防止发生爆炸危险。

优选地，所述底板2外侧面设有双面胶层10。这样设计后可以将底板2粘贴在电池箱侧部，可以方便整个灭火装置在电池箱这种狭窄空间的安装。

优选地，所述面罩1和底板2组合形成的空心腔体呈扁平的方形盒体结构，其长、宽和高分别为135mm、95mm和10mm。本实施例这种尺寸的灭火装置能够适用于锂电池箱体内部的狭小空间，利于大范围推广使用。

优选地，所述启动部件为热敏线结构或电点火头结构。当启动部件为热敏线结构时，灭火区域发生火灾，火点可以直接点燃其引发线6，然后引发线6点燃气溶胶发生剂3；当启动部件为电点火头结构时，可以在灭火区域设置探测装置，探测装置的信号线与控制器连接，控制器输出端与启动部件的引发线6连接，当有火灾、过热等情况发生时，探测装置检测到灭火区域内因火灾而产生高温环境后，发出信号给控制器，控制器控制启动部件通过引发线6将气溶胶发生剂3点燃。本实施例中，探测装置为温度传感器和/或烟雾传感器，控制器可以选用51单片机，型号为80c51单片机，或者选用stm32微处理器，型号为stm32f103。

进一步地，当启动部件为热敏线结构时，其引发线6平行于气溶胶发生剂3侧部设置。这样设计后，引发线6被引燃后，可以沿着气溶胶发生剂3侧部一路点燃，点燃过程更为均匀，点燃效率更高。

将本装置安装到锂电池箱内后，其脉冲式灭火方法如下：

步骤1)：当锂电池箱内的电池发生火灾时，启动部件点燃气溶胶发生剂3；

步骤2)：气溶胶发生剂3被点燃，并产生灭火物质，灭火物质冲破胶带8并从喷放孔5喷出，然后充斥整个锂电池箱，阻断燃烧链，进行灭火过程；在上述过程中，气溶胶发生剂3被点燃时爆燃并产生含有惰性气体的冲击波，将可燃蒸汽和/或可燃气体与火焰隔离，并带走火场中的热量。

为了验证本实用新型涉及脉冲式灭火方法的效果，我们应当选用较为难灭火的实验模型，通过将传统灭火装置的灭火方式与本专利脉冲式灭火方法进行比较，来验证本专利脉冲式灭火方法的效果，经过筛选我们发现锂电池火灾相对于一般火灾而言，灭火难度大，在锂电池火灾中存在固体火，液体火，蒸汽焰，其电池能量大，灭火后易复燃，试验易于模仿，便于反复实验和进行观察。

经过前期大量实验验证，电池过充时，电池安全窗口较大，在电池泄压阀打开后，电解液及分解的可燃气体很少溢出，但电池持续过充5-10分钟，大量电解液蒸汽及可燃气体溢出，此时内部或外部存在点火源时，很大概率引燃电解液蒸汽及可燃气体，一旦引燃，电池箱内部及外部燃烧非常剧烈。

一、实验模型

采用ip防护等级ip40的锂电池箱，体积约为0.03m³，内部放置9块车用磷酸铁锂电池，通过对锂电池进行过充，直至电池发生燃烧如电池只释放出可燃气体而不燃烧，则用点火装置对锂电池箱内外部同时进行点火，当灭火剂释放完毕后，如果灭火成功，则静置10min，待热量散去前观察电池箱是否有复燃现象。

第一种灭火方法：管网式气溶胶灭火方法(属于常见的气溶胶灭火方法)

管网式气溶胶灭火装置在实施灭火的过程中，将灭火剂通过管路输送到电池箱的各个角落，实现无死角均匀灭火，(该方案的装置内，气溶胶发生剂通过压制而成气溶胶发生剂药柱，启动后药柱逐层燃烧释放出气溶胶灭火剂，由于受到燃烧面积的影响，所以喷放稳定，喷放速度相对于脉冲式灭火方法要慢)

第二种灭火方法：脉冲式气溶胶灭火方法(本专利灭火方法)

利用脉冲式灭火原理，气溶胶发生剂3被点燃后，在1s内将气溶胶灭火剂迅速充满整个灭火区域，气溶胶灭火剂的脉冲喷放可产生冲击波效应，使灭火区域内氧气浓度瞬间降低，同时强劲的气浪将可燃蒸汽、可燃气体与火焰分离，并带走火场中的温度。

方案三：探火管式全氟己酮灭火方法(属于常见的灭火方法)

探火管式全氟己酮灭火装置以全氟己酮为灭火介质，无需布设灭火剂输送管道，可通过感温探火管感温自启动后释放灭火剂，柔性的火探管可以很方便地布置到电池箱内部，一旦发生火灾，在火灾初期，着火点附近火探管受热破裂，立即释放灭火剂灭火。该灭火装置由单向阀、探火管、药剂储存瓶等组成。

方案四：管网式干粉灭火方法(属于常见的灭火方法)

考虑到试验模型的复杂性，为干粉灭火剂尽可能的减少喷放死角，保证干粉灭火装置能够在该环境下发挥出最大的效果，我们采用与管网式气溶胶灭火装置相似的结构，将管网沿着电池箱内部环绕，减少干粉喷射死角。

方案五：管网式水灭火方法(属于常见的灭火方法)

结构与设置该结构的原因与方案四类似，不做复述。

二、试验记录：

方案一：

目前市场上的气溶胶灭火装置的灭火密度通常为100g/m³，而试验用锂电池箱体体积为0.03m³，所以算得在该场景下使用的气溶胶灭火装置的气溶胶发生剂药剂量最低为3g(考虑到锂电池箱体的防护等级为ip40，因此锂电池箱的开口率相对而言较大，难以保证气溶胶灭火剂对保护空间的火焰产生窒息灭火，因此使用的药剂量应当大于3g的药剂量，为了方便记录观察以及总结规律，初始药剂量定位5g)，因此为能够测得气溶胶灭该类火的实际用量，我们进行试验。

总结：

根据试验结构可知，由于火灾模型复杂，电池能量高，气溶胶灭火剂的用量远大于理论算得用量，实际测得管网式气溶胶灭火装置在药剂量达到40g时，可能会扑灭该试验模型下的火焰，但在灭火药剂释放完毕后又会出现复燃现象。

方案二：

采用气溶胶发生剂粉末，且采用与方案一同样的药剂量进行灭火试验，与方案一对比观察灭火效果。

结论：根据试验结构可知，由于火灾模型复杂，电池能量高，气溶胶发生剂的用量远大于理论算得用量，实际测得脉冲式气溶胶灭火装置在药剂量达到20g时，可能会扑灭该试验模型下的火焰，但在灭火药剂释放完毕后又会出现复燃现象，当药剂量提升至30g时，火焰均可扑灭，并且不会发生复燃，且灭火速度极快。

方案三：

为排除可能是因为气溶胶灭火装置不适用于该类场景而导致灭火失败的因素，这里选用全氟己酮灭火装置进行对比试验，目前市场上的全氟己酮灭火密度大约为250ml/m³，箱体体积为0.03m³，算得用量应当为7.5ml，同样考虑到灭火模型的特殊性及其难度，实验的实际用量应当大于理论值，为了方便记录观察以及总结规律，初始药剂量定位10ml。

结论：灭火剂用量远超于理论用量的20倍也难以灭火。

方案四：

经过多次试验干粉在该类环境下容易堵塞管道，干粉也同时容易在角落和电池缝隙之间堆积，无法达到灭火效果

方案五：

经过多次试验，电解液易随着水流外溢形成流淌火，电池遇见水以后进一步短路发生爆炸，十分危险。

综上所述，采用本实用新型装置的脉冲式灭火方法的效果要优于其他灭火方法。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，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。本实用新型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，也在本实用新型的保护范围之内。

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