一种集成式储能电池柜的多重防爆泄压结构的制作方法

本发明涉及电池柜领域，特别涉及一种集成式储能电池柜的多重防爆泄压结构。

背景技术：

1、随着电化学储能系统的规模化应用，集成式储能电池柜因集成度高、空间利用率高、运维便捷等优势，被广泛应用于电网调频、削峰填谷及分布式储能等场景。电池柜在长期充放电循环及复杂工况运行过程中，易因电芯老化、内部短路、热管理系统故障等因素引发热失控，产生大量高温高压可燃气体，若不能及时有效泄压，极易导致柜体爆破、火灾甚至爆炸等严重安全事故，因此防爆泄压结构成为保障储能电池柜安全运行的核心部件之一。

2、目前，现有集成式储能电池柜的多重防爆泄压结构，普遍采用低、中、高三级泄压阀的分级泄压设计，其核心设计初衷是通过分级触发泄压，实现压力的逐步释放，避免瞬时泄压引发的二次风险，同时兼顾柜体的密封性能，减少外界水汽、粉尘等杂质进入柜体内部，保障电池模组的稳定运行。为进一步优化密封效果，减少泄压阀与外界环境的连通路径，降低杂质侵入风险，行业内普遍采用仅将高级泄压阀与外侧环境连通的设计，低、中级泄压阀则仅与柜体内部及各级泄压管道连通，不直接与外界相通。

3、然而，该设计存在显著的安全隐患，在实际运行过程中易引发泄压失效，进而导致安全事故升级。当电池柜内部出现局部过热等异常情况，且压力达到中级泄压阀开启阈值但未达到高级泄压阀开启条件时，中级泄压阀会启动泄压，将内部高温气体排出至中压管道内。由于高级泄压阀未启动，中压管道内的气体无法通过高级泄压阀排出至外界，只能在中压管道与内侧区域之间滞留。

4、此时，电池柜内部的局部过热已明确发生，而过热会促使电芯电解液及内部材料挥发出粘性物质，该粘性物质会随中级泄压排出的气流进入中压管道。因气体无法顺利排出，受到高级泄压阀的阻挡后会反向回流，在管道内形成乱流，导致气流无法向两侧扩散，携带粘性物质的气流会持续在泄压阀及管道连接处滞留。随着温度逐渐降低，这些粘性物质会凝固附着在中级泄压阀处。

5、粘性物质的长期堆积会导致泄压阀阀口堵塞、活动部件卡滞，使得后续中级泄压阀的开启阈值逐渐升高，泄压灵敏度大幅下降。当电池柜再次出现局部过热、压力升高时，原本应启动的中级泄压阀无法按时开启，导致内部压力持续累积，无法及时释放。若压力持续升高突破高级泄压阀阈值，会引发瞬时剧烈泄压，若仍无法有效泄压，则会导致小型局部过热故障升级为大规模爆炸事故，严重威胁储能系统的运行安全及周边人员、设备的安全。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种集成式储能电池柜的多重防爆泄压结构，解决了粘性物质的长期堆积会导致泄压阀阀口堵塞、活动部件卡滞，使得后续中级泄压阀的开启阈值逐渐升高，泄压灵敏度大幅下降的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种集成式储能电池柜的多重防爆泄压结构，包括电池柜主体、设于电池柜主体内部的电池主体、设于电池柜主体内部的低压管道、设于低压管道内部的低压阀、设于低压管道外侧的中压管道、设于中压管道内部的中压阀以及设于电池柜主体外侧的高压阀，还包括设于中压管道内侧的顶板，顶板远离中压阀的一侧设有弹性机构，顶板靠近中压阀的一侧设有转动板，转动板的内侧设有转动机构；

3、弹性机构用于在中压阀开启时允许顶板向两侧运动，在靠近中压阀一侧形成负压区，将因高压阀阻挡产生的乱流引导为有规律方向的气流，使粘性物质向远离中压阀的方向运动，减少粘性物质在中压阀附近冷却黏附，降低阀口堵塞与活动部件卡滞风险。

4、优选的，弹性机构包括固定连接在中压管道两端内侧壁的支撑筒，支撑筒的内侧固定连接有弹簧，弹簧的一端固定连接有推杆，推杆与顶板固定连接，顶板靠近中压阀的一侧转动连接有推动筒，推动筒与转动板固定连接，顶板的外侧固定连接有硅橡胶垫片；

5、硅橡胶垫片用于在顶板运动时与中压管道内壁形成密封，辅助形成负压区。

6、优选的，中压管道的截面形状为圆柱形，中压管道的内侧面与硅橡胶垫片的外侧贴合，转动板的直径小于中压管道的内侧直径；

7、转动板用于使高温高压气体经转动板与中压管道内壁之间的间隙通过，强制气体贴壁流动，加速冷却，减少压力保持时间。

8、优选的，中压管道的内侧面为粗糙面，用于增加与高温高压气体的接触面积，加快气体冷却速度，缩短压力保持时间。

9、优选的，推杆的外侧面与支撑筒的内侧面贴合，且推杆的横截面形状为长方体，用于防止推杆在运动过程中发生转动，保证顶板和转动板的直线运动稳定性。

10、优选的，转动机构包括固定连接在转动板外侧的推动板，推杆的内部设有第一孔洞，第一孔洞的内侧设有与中压管道两端内侧壁固定的支撑杆，支撑杆的外侧面开设有导向槽，转动板的内部设有用于嵌套支撑杆的第二孔洞，第二孔洞的内侧设有与转动板固定连接且嵌套在导向槽内侧的导向杆；

11、导向槽与导向杆配合，用于在转动板沿中压管道轴向运动时驱动转动板旋转，使推动板推动高温高压气体向中压管道内壁运动。

12、优选的，推动板的材质为硅橡胶，推动板的顶端与中压管道的内侧面贴合，且推动板在转动板的外侧等距分布有多个；

13、推动板用于在转动板旋转时引导气体贴壁流动加速冷却，并在顶板复位时刮除中压管道内壁附着的粘性物质。

14、优选的，导向槽为螺旋形结构，且导向槽与导向杆为间隙配合，用于将转动板的直线运动转换为旋转运动，并保证运动过程平稳无卡滞。

15、优选的，推动板在顶板复位过程中刮除的粘性物质被推向中压管道中部，并在正常气压作用下保持悬浮状态，防止未完全固化的杂质重新粘附于内壁或阀口，保证中压管道长期通畅。

16、优选的，顶板、转动板与中压管道的中心轴线在同一直线上，用于保证顶板和转动板在运动过程中受力均匀，减少偏磨，提高泄压动作的可靠性与重复性。

17、1.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过硅橡胶垫片向两侧运动时在靠近中压阀一侧形成负压区，将因高级泄压阀阻挡产生的乱流引导为有规律方向的气流，使粘性物质运动更远，从而达到了减少粘性物质在中压阀附近冷却黏附、降低阀口堵塞与活动部件卡滞风险、防止局部过热升级为爆炸事故的效果，提高了电池柜的安全性。

18、2.本发明通过转动板向两侧运动时通过螺旋导向槽驱动推动板转动，推动高温高压气体向中压管道内壁运动，加速冷却，从而达到了减少废气压力保持时间、降低粘性物质被压入中压阀内侧几率的效果，进一步减少了阀门堵塞与卡滞。

19、3.本发明通过转动板直径小于中压管道内侧直径，废气必须经转动板与管壁间隙通过，使废气更贴近管壁，从而达到了强制废气贴壁流动、强化换热效率、缩短压力保持时间、减少粘性物质在中压阀上沉积的效果。

20、4.本发明通过转动板带动外侧等距分布的多个推动板转动，推动废气更靠近中压管道内壁，从而达到了通过主动导流进一步提升废气冷却速率、减少压力保持时间的效果。

21、5.本发明通过中压管道内侧面为粗糙面，增加了与废气的接触面积，从而达到了加快废气冷却速度、缩短压力保持时间的效果。

22、6.本发明通过废气冷却后体积缩小，顶板在弹簧作用下复位，推动板反向运动，其顶端与中压管道内壁贴合，清理凝固的粘性物质，从而达到了在泄压阀关闭后自动清除管壁附着杂质、为后续废气腾出冷却空间的效果。

23、7.清理下的轻质杂质被推向管道中部，在顶板复位保持正常气压的作用下悬浮于管中央，不与内壁接触，从而达到了防止未完全固化杂质重新粘附固化于内壁及阀口、保持松散悬浮状态以便后续一次性统一排出的效果，保证了中压管道的长期通畅。

24、8.本发明通过在冷却过程中推动板即对杂质进行清理，从而达到了避免杂质完全固化后黏附力增强、难以清理的效果。