烟气抑制装置及其电池消防系统的制作方法

本发明涉及消防装备技术领域，特别是涉及烟气抑制装置及其电池消防系统。

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，现有技术会在电池包外壳上设置防爆阀，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。但在实际情况中，即使防爆阀正常工作，热失控喷发烟气顺利逸出，由于缺乏对于热失控喷发烟气的降温和灭火，电池包仍然可能出现从防爆阀向外喷火，泄放热失控喷发烟气，引起爆炸、射流火等情况。而且由于向外喷射的热失控喷发烟气流速快，压力大，这就导致灭火装置难以从外侧对热失控喷发烟气进行有效的降温抑爆，而且射流火的根源来自于电池包内部，外部的消防方法无法切实有效的解决问题。因此，现存部分方案直接在电池包内置消防装置，但是这种内置的消防装置只能将电池包内部的明火扑灭，其对外喷的热失控喷发烟气并不能产生实际抑制效果。为此，市面上急需一种能以较为简单的方式对热失控喷发烟气起到降温、阻燃、抑爆的解决办法。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种烟气抑制装置及其电池消防系统，当电池包热失控向外喷射高温易燃气体时，无需其他动力源，所述烟气抑制装置能够自驱动地将抑制剂输入电池包喷射部位，对热失控喷发烟气进行控制。

本发明的技术方案具体如下所述：

一方面，本发明保护一种烟气抑制装置，包括排烟装置以及增压装置，所述排烟装置一端设置有烟气进口，其另一端设置有烟气出口，所述烟气进口与所述烟气出口之间设置有将二者连通的烟气流道，所述排烟装置还包括抑制剂喷出口，所述抑制剂喷出口与所述烟气出口连通；所述增压装置的低压端设置有抑制剂进口，其高压端设置有抑制剂出口，所述抑制剂喷出口与所述抑制剂出口之间设置有连通的抑制剂流道；所述排烟装置的所述烟气流道中设置有叶轮，所述增压装置中设置有泵驱动件，所述叶轮与所述泵驱动件同步运动。

在其中一个实施例中，所述排烟装置包括蜗壳，所述烟气进口位于叶轮的切向，所述烟气出口位于叶轮的轴向一侧。

在其中一个实施例中，所述排烟装置包括封闭腔体，所述叶轮设置在所述封闭腔体中，所述烟气进口、烟气出口位于封闭腔体上，并且所述烟气进口、烟气出口设置在所述叶轮的切向上。

在其中一个实施例中，所述泵驱动件为内啮合齿轮泵或外啮合齿轮泵或螺杆泵或凸轮泵或挠性叶轮泵或滑片泵或旋转活塞泵。

在其中一个实施例中，所述排烟装置和所述增压装置上分别设置有轴承，所述叶轮与泵驱动件之间设置有增压轴，所述增压轴贯穿所述轴承设置，所述增压轴一端与所述叶轮固定，其另一端与泵驱动件固定。

在其中一个实施例中，所述增压装置还包括增压装置壳体，所述排烟装置还包括排烟装置壳体，所述增压装置壳体和所述排烟装置壳体一体化设置。

在其中一个实施例中，所述抑制剂喷出口设置在所述烟气出口上。

在其中一个实施例中，所述抑制剂喷出口处设置有雾化喷嘴。

在其中一个实施例中，所述排烟装置与增压装置之间设置有隔热结构。

另一方面，本发明保护一种电池消防系统，包括上述任一所述的烟气抑制装置、防爆阀和抑制剂源，所述抑制剂源与所述烟气抑制装置的抑制剂进口连通，所述烟气抑制装置的烟气进口与电池包连通，所述烟气抑制装置的烟气出口与防爆阀连通。

有益效果

综上，本发明所述的烟气抑制装置通过叶轮与泵传动件的同步运动，将热失控喷发烟气所具有的强大动力有效利用起来，使抑制剂可以被自驱动地方式以较高的压力输送，并在热失控喷发烟气喷出之前便发生了充分混合，从而对热失控喷发烟气起到了降温、阻燃、抑爆、阻止热扩散等作用，大大降低了电池包热失控时，高温高压烟气喷出时导致射流火、引起爆炸的可能性。

本发明所述的烟气抑制装置结构简单，便于生产加工，并且由于本发明的烟气抑制装置结构设计合理，设计理念先进，无需额外设置其他增压装置或感应装置或启动装置，便能自动对电池包的热失控喷发烟气进行有效控制，起到十分良好的消防效果。

本发明的所述电池消防系统，通过使用所述烟气抑制装置，当热失控喷发烟气从防爆阀喷出时，其危害性已经被大幅降低，以较为简单的方式实现了对热失控喷发烟气起到降温、阻燃、抑爆，值得推广。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例的烟气抑制装置的示意图；

图2为本发明其中一个实施例的烟气抑制装置的俯视图；

图3为本发明其中一个实施例的烟气抑制装置的排烟装置的打开图；

图4为本发明其中一个实施例的烟气抑制装置的增压装置的打开图；

图5为本发明其中一个实施例的烟气抑制装置的驱动轮和泵驱动件的示意图；

其中，1为排烟装置，2为增压装置，3为增压轴，11为烟气进口，12为烟气出口，13为抑制剂喷出口，14为叶轮，21为抑制剂出口，22为抑制剂进口，23为泵驱动件，

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，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。

参阅图1，图1示出了本发明所述的烟气抑制装置，图2为图1中所述烟气抑制装置的俯视图，从图2可以看出，所述烟气抑制装置包括排烟装置1以及增压装置2，所述排烟装置1一端设置有与电池包连接的烟气进口11，其另一端设置有烟气出口12，所述烟气进口11与烟气出口12之间设置有将二者连通的烟气流道，所述排烟装置1还包括抑制剂喷出口13，所述抑制剂喷出口13与所述烟气出口12连通；所述增压装置2内包括低压端和高压端，所述低压端设置有抑制剂进口22，所述高压端设置有抑制剂出口21，所述抑制剂进口22与抑制剂源连通，所述抑制剂喷出口13与抑制剂出口21之间设置有连通的抑制剂流道；如图3所示，所述排烟装置1的烟气流道中设置有叶轮14，如图4所示，所述增压装置2中设置有泵驱动件23，所述叶轮14与泵驱动件23同步运动。

正如前文对现有技术分析的那样，现有技术中的烟气抑制装置，要么只能顾及电池包外的情况，要么只能顾及电池包内部的情况，对于电池包喷出口位置热失控喷发烟气完全没有控制能力，存在相当严重的安全隐患。而本申请的烟气抑制装置在电池包发生热失控情况时，电池包内部产生大量高温高压烟气从烟气进口11进入排烟装置1中，由于电池包内外压差的存在，热失控喷发烟气快速流动从烟气流道流过并从烟气出口12排出，与此同时，烟气流道中的叶轮14受热失控喷发烟气驱动开始旋转，从而驱动所述增压装置2中的泵驱动件23同步运动。由于增压装置2的抑制剂进口22与抑制剂源连通，所述增压装置2内充满了抑制剂，当泵驱动件23开始运动，泵驱动件23在所述增压装置2内将抑制剂加压，所述抑制剂被驱动从增压装置2的抑制剂出口21快速喷出，并且经由与抑制剂出口21连通的抑制剂喷出口13，进入所述排烟装置1的烟气流道中，使抑制剂与热失控喷发烟气在本申请的烟气抑制装置内进行充分混合，使热失控喷发烟气在从烟气抑制装置喷出之前就已经被降温、惰化，大大降低了电池包发生射流火等危险情况的可能性，对热失控喷发烟气进行了切实有效的控制。

显而易见的，所述排烟装置1的烟气进口11、烟气出口12具有多种实现方式。在其中一个实施例中，所述排烟装置1包括蜗壳，所述烟气进口11位于叶轮14的切向，所述烟气出口12位于叶轮14的轴向一侧。又或者，在另一个实施例中，如图3所示，所述排烟装置1包括封闭腔体，所述叶轮14设置在所述封闭腔体中，所述烟气进口11、烟气出口12位于封闭腔体上，并且所述烟气进口11、烟气出口12设置在所述叶轮14的切向上。通过上述设置方法，所述烟气进口11和所述烟气出口12之间的烟气流道环绕所述叶轮14，当热失控喷发烟气从烟气进口11涌入排烟装置1的封闭腔体后，所述叶轮14能够被热失控喷发烟气推动并产生旋转，进而将增压装置2的泵驱动件23驱动。

可以理解的是，所述泵驱动件23应当能够实现对抑制剂的加压效果。举例来说，在如图4所示的实施例中，所述泵驱动件23为内啮合齿轮泵，具体来说，所述内啮合齿轮泵包括小齿轮、内齿轮和月牙板，所述小齿轮与内齿轮啮合，所述小齿轮与所述叶轮14同步运动。在该实施例中，当电池包热失控发生时，电池包内产生大量热失控喷发烟气从烟气进口11进入所述排烟装置1，由于叶轮14能够和所述内啮合齿轮泵的小齿轮同步运动，当所述热失控喷发烟气将所述叶轮14推动时，所述小齿轮也同步旋转。又根据内啮合齿轮泵的工作性质，小齿轮与内齿轮相互啮合同步转动，从而自然的将增压装置2内分为低压区和高压区，其中，所述低压区的压力小，高压区的压力大。因此增压装置2能够源源不断地将抑制剂从抑制剂源通过抑制剂进口22吸入至低压区，并通过内啮合齿轮泵作用，在高压区内给抑制剂增压，使其高速从抑制剂出口21喷向排烟装置1。通过这种方式，可以实现无需外界的驱动力，本申请的烟气抑制装置在热失控发生时，会自动将抑制剂从抑制剂源吸入增压装置2，并输送至排烟装置1将热失控喷发烟气进行抑制的效果。除此以外，同理地，所述泵驱动件23还可以为外啮合齿轮泵，螺杆泵，凸轮泵，挠性叶轮泵，滑片泵，旋转活塞泵等。

值得说明的是，所述叶轮14和所述泵驱动件23的同步运动关系可以通过多种方式实现。在如图5所示的其中一个实施例中，所述叶轮14与泵驱动件23之间设置有增压轴3，所述增压轴3一端与所述叶轮14固定，其另一端与泵驱动件23固定。通过设置所述增压轴3，叶轮14通过增压轴3将动力传输给泵驱动件23，并且可以使得烟气抑制装置的结构更加紧凑，从而将电池包领域异常宝贵的空间节省出来。具体来说，所述排烟装置1和增压装置2上分别设置有轴承，所述增压轴3贯穿所述轴承设置，据此，所述叶轮14和所述泵驱动件23的传动更加顺畅。

具体来说，如图1所示，在该实施例中，所述增压装置2与排烟装置1相互连接，从而加强了本发明的烟气抑制装置的整体结构强度，以应对电池包热失控时会带来的恶劣工作环境。进一步优选的，所述增压装置2还包括增压装置壳体，所述排烟装置1还包括排烟装置壳体，所述增压装置壳体和所述排烟装置壳体一体化设置。如此设置，本发明所述的烟气抑制装置能够进一步承受较高强度的冲击力。

为了提高针对热失控喷发烟气的抑制效果，其中优选的，如图1-4所示，所述烟气抑制装置的所述抑制剂喷出口13设置在所述烟气出口12处。如此设置，由于热失控喷发烟气压力较高，抑制剂不会从所述烟气出口12进入烟气流道中，避免抑制剂对叶轮14的转动造成影响，并且，由于所述抑制剂喷出口13直接设置在烟气出口12上，抑制剂可以在第一时间与热失控喷发烟气接触混合，从而能够提早热失控喷发烟气被抑制的时间，进一步降低电池包发生恶性事故的可能性。其中优选的，所述抑制剂喷出口13处设置有雾化喷嘴，从而使得抑制剂可以雾化的状态与热失控喷发烟气混合，提高其对热失控喷发烟气的冷却降温、阻燃、抑爆、阻止热扩散等作用。

具体来说，所述抑制剂喷出口13以及所述抑制剂出口21之间通过管道连通。其中优选的，所述抑制剂喷出口13以及所述抑制剂出口21处设置有密封结构，所述密封结构例如可以为密封环，从而可以保证本发明所述的烟气抑制装置的气密性，使抑制剂可以保持较高的速率喷向热失控喷发烟气。

其中优选的，在其中一个实施例中，所述排烟装置1与增压装置2之间设置有隔热结构，由于排烟装置1在电池包发生热失控时会直接接收温度很高的热失控喷发烟气，这就会导致排烟装置1的温度会很高。因此有必要设置隔热结构，将排烟装置1的高温情况阻断，避免高温传递给增压装置2，防止增压装置2内的泵驱动件23受热发生故障，导致抑制剂无法正常被送向热失控喷发烟气。具体来说，所述隔热结构可以为隔热板。

综上，本发明所述的烟气抑制装置通过叶轮与泵传动件的同步运动，将热失控喷发烟气所具有的强大动力有效利用起来，使抑制剂可以被自驱动地方式以较高的压力输送，并在热失控喷发烟气喷出之前便发生了充分混合，从而对热失控喷发烟气起到了降温、阻燃、抑爆、阻止热扩散等作用，大大降低了电池包热失控时，高温高压烟气喷出时导致射流火、引起爆炸的可能性。本发明所述的烟气抑制装置结构简单，便于生产加工，并且由于本发明的烟气抑制装置结构设计合理，设计理念先进，无需额外设置其他增压装置或感应装置或启动装置，便能自动对电池包的热失控喷发烟气进行有效控制，起到十分良好的消防效果。

本发明另一方面要求保护一种电池消防系统，其包括上述任一所述的烟气抑制装置、防爆阀和抑制剂源，所述抑制剂源与所述烟气抑制装置的抑制剂进口连通，所述烟气抑制装置的烟气进口与电池包连通，所述烟气抑制装置的烟气出口与防爆阀连通。

本发明的所述电池消防系统，当电池包发生热失控情况时，电池包内部会迅速产生热失控喷发烟气，由于所述电池包与所述烟气抑制装置的烟气进口连通，并且电池包内部压力大于烟气抑制装置中的压力，所述热失控喷发烟气会立刻从烟气进口进入所述烟气抑制装置的排烟装置，所述热失控喷发烟气在排烟装置中的烟气流道中流动，并在流动过程中推动所述叶轮，所述叶轮由于与泵驱动件同步运动，故泵驱动件也开始旋转，从而使增压装置开始工作。所述增压工作与抑制剂源连通，当泵驱动件转动后，增压装置内会分别形成低压区和高压区，所述低压区源源不断地将抑制剂从抑制剂源吸入所述增压装置，所述高压区持续不停地将抑制剂以较高的压力传输给所述排烟装置，使所述抑制剂能够顺利地与热失控喷发烟气发生混合，对热失控喷发烟气起到降温、阻燃、抑爆、阻止热扩散等作用。混合后的气体从烟气出口喷出并流动至防爆阀处。当气体压力达到防爆阀的预设压力值时，所述防爆阀破裂，混合后的气体从防爆阀喷出。但是正是由于本发明的烟气抑制装置的存在，所述热失控喷发烟气已经被抑制剂所控制，因此混合后的气体从防爆阀喷出时，其危险性相比现有技术已经被大大降低，从而很好地设计出了以较为简单的方式实现了对热失控喷发烟气起到降温、阻燃、抑爆，值得大力推广。

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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。