带有低密度药剂的脉冲式灭火装置及电器设备的制作方法

1.本发明涉及消防技术领域，特别是涉及一种带有低密度药剂的脉冲式灭火装置及电器设备。


背景技术：

2.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。
3.其中，管网式气溶胶灭火方法是药柱逐层燃烧释放出灭火物质，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物质，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。
4.但上述灭火方法均存在虽然喷放稳定，但是其喷放速度普遍较慢，灭火效率较低的缺陷。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对现有灭火方式，喷放速度普遍较慢，灭火速率较低的问题，提供一种灭火喷放速度快且灭火效率高的带有低密度药剂的脉冲式灭火装置及电器设备。
6.一种带有低密度药剂的脉冲式灭火装置，包括：
7.灭火容器；
8.气溶胶灭火剂，放置于所述灭火容器内，所述气溶胶灭火剂用于在引燃后从所述灭火容器向外部喷射灭火物质；
9.其中，所述气溶胶灭火剂的密度小于12.9克/立方毫米。
10.在其中一个实施例中，所述气溶胶灭火剂的密度0.735克/立方毫米。
11.在其中一个实施例中，所述气溶胶灭火剂在引燃后从所述灭火容器向外部喷射的喷放初速度范围为1米/秒～300米/秒。
12.在其中一个实施例中，所述气溶胶灭火剂呈粉末状、颗粒状、片状或块状中的一种或任意组合。
13.在其中一个实施例中，所述灭火容器的厚度与长度比值范围在1:3～1:20之间，且所述灭火容器的厚度与宽度之比在1:3～1:20之间。
14.在其中一个实施例中，所述气溶胶灭火剂被配置为引燃后在预设时间内产生充满所述灭火容器的所述灭火物质，以使所述灭火容器内的压力达到第一预设压力值；
15.其中，所述第一预设压力值范围在1兆帕～20兆帕之间。
16.在其中一个实施例中，所述灭火容器被配置为当其内压力达到所述第一预设压力值时允许所述灭火物质向外部喷射。
17.在其中一个实施例中，所述灭火容器设有喷口，所述喷口处设有泄压结构，所述泄
压结构被配置为当所述灭火容器内的压力达到所述第一预设压力值时打开所述喷口，以允许所述灭火物质向外部喷射。
18.在其中一个实施例中，所述灭火容器设有喷口，所述气溶胶灭火剂被配置为引燃后直接从所述喷口以第二预设压力值向外部喷射所述灭火物质；
19.其中，所述第二预设压力值范围在0.2兆帕～20兆帕之间。
20.一种电器设备，包括上述的带有低密度药剂的脉冲式灭火装置。
21.本发明的带有低密度药剂的脉冲式灭火装置及电器设备，当药剂的密度小于12.9克/立方毫米时，气溶胶灭火剂可以与氧气充分接触，燃烧速度成几何倍数递增，反应剧烈，单位时间内产生的灭火物质的容量大，且喷放速度快，产生的脉冲强度高，故可以对火焰产生极强的冲击，直接切断引火源，使引火源与可燃物有效分离，成功阻隔火焰的继续燃烧，实现很好的灭火效果。
附图说明
22.图1为本发明一实施例中带有低密度药剂的脉冲式灭火装置的结构示意图。
具体实施方式
23.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”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”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
26.在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由
……
组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。
27.应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。
28.还应当理解的是，在解释元件时，尽管没有明确描述，但元件解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。
29.此外，附图并不是1：1的比例绘制，并且各元件的相对尺寸在附图中仅以示例地绘
制，而不一定按照真实比例绘制。
30.图1示出了本发明一实施例中的带有低密度药剂的脉冲式灭火装置的结构示意图。为便于描述，附图仅示出了与本发明实施例相关的结构。
31.参阅附图，本发明一实施例的带有低密度药剂的脉冲式灭火装置100，包括灭火容器10及气溶胶灭火剂20。
32.气溶胶灭火剂20放置于灭火容器10内，气溶胶灭火剂20用于在引燃后从灭火容器10向外部喷射灭火物质，其中，气溶胶灭火剂的密度不大于12.9克/立方毫米。
33.当药剂的密度小于12.9克/立方毫米时，气溶胶灭火剂20可以与氧气充分接触，燃烧速度成几何倍数递增，反应剧烈，单位时间内产生的灭火物质的容量大，且喷放速度快，产生的脉冲强度高，故可以对火焰产生极强的冲击，直接切断引火源，使引火源与可燃物有效分离，成功阻隔火焰的继续燃烧，实现很好的灭火效果。
34.在一优选地实施例中，气溶胶灭火剂20的密度0.735克/立方毫米。应当理解，密度越大，气溶胶灭火剂20于空气接触的面积越少，会使喷放速度仍然处于相对较慢的水平。而密度过小，在制造过程中，气溶胶灭火剂20松散容易受潮使装置整体的寿命下降。在一些实施例中，考虑到目前的加工工艺水平，选择用20目的筛网进行造粒，使其密度再0.735克/立方毫米，较为合适。
35.在一些实施例中，气溶胶灭火剂20在引燃后从灭火容器10箱外部喷射的喷放初速度范围为1米/秒～300米/秒。优选的，喷放初速度不小于60米/秒。
36.在一些实施例中，气溶胶灭火剂20呈粉末状、颗粒状、片状或块状中的一种或任意组合。应当理解，当气溶胶灭火剂20呈粉末状、颗粒状、片状或块状时，气溶胶灭火剂20单位体积上的密度降低，因此，一旦气溶胶灭火剂20被引燃，燃烧将快速扩散，以爆燃的方式瞬间释放出大量灭火物质，提高喷放速度，达到更好的灭火效果。
37.现有的管网式气溶胶灭火方法，使用的是将气溶胶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，所以其气溶胶药柱为充分燃烧，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，惰性气体可以达到辅助灭火效果。
38.而当气溶胶灭火剂20呈粉末状、颗粒状、片状或块状时，一旦气溶胶灭火剂20被引燃，燃烧将快速扩散，以爆燃的方式瞬间释放出大量惰性气体，达到更好的灭火效果。
39.在一些实施例中，灭火容器10的厚度与长度比值范围在1:3～1:20之间，且灭火容器10的厚度与宽度之比在1:3～1:20之间。如此，可使得灭火容器10具有扁平的形状，气溶胶灭火剂20的燃烧面积更大，故在气溶胶灭火剂20被引燃后，燃烧将快速扩散，提高了灭火喷放速度。
40.在一些实施例中，气溶胶灭火剂20被配置为引燃后在预设时间内产生充满灭火容器10的灭火物质，以使灭火容器10的压力达到第一预设压力值，其中，第一预设压力值的范围在1兆帕～20兆帕之间。气溶胶灭火剂20充满灭火容器10以使灭火容器10的压力到达第一预设压力值，可使气溶胶灭火剂20在向外喷射灭火物质时，不仅能提高喷放速度，且使灭火物质喷放均匀。
41.进一步地，灭火容器10被配置为当其压力达到第一预设压力值时允许灭火物质向
外喷射。一方面，采用憋压的方式可提高灭火物质的喷放速度，另一方面，设定第一预设压力值在1兆帕～20兆帕之间可避免压力过大使灭火容器10爆炸，进而损坏周边事物，甚至发生安全事故。
42.在一些实施例中，灭火容器10设有喷口，喷口处设有泄压结构，泄压结构被配置为当灭火容器10内的压力达到第一预设压力值时打开喷口，以允许灭火物质向外部喷射。设置泄压结构响应灭火容器10内的达到第一预设压力值时打开喷口得方式简单且可靠。
43.在其他实施方式中，灭火容器10设有喷口，气溶胶灭火剂20被配置为引燃后直接从喷口以第二预设压力值向外部喷射灭火物质。此方式的结构简单。具体地，第二预设压力值的范围在0.2兆帕～20兆帕之间，故可使气溶胶灭火剂20在向外喷射灭火物质时能提高喷放速度。
44.基于同样的发明构思，本发明还提供一种电器设备，包括上述的带有低密度药剂的脉冲式灭火装置100。具体地，电器设备可以为电池柜、电气控制柜等需要用到灭火装置的电器设备，在此不作限制。
45.为了验证本发明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，通过将现有灭火装置的灭火方式与本发明带有低密度药剂的脉冲式灭火装置100进行比较，来验证本发明带有低密度药剂的脉冲式灭火装置100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，具有灭火难度大的特性，并且在锂电池火灾中存在固体火、液体火、蒸汽焰的现象，并且锂电池能量大，灭火后易复燃，试验易于模仿，便于反复实验和进行观察。
46.经过前期大量实验验证，锂电池过充时，锂电池安全窗口较大，在锂电池泄压阀打开后，电解液及分解的可燃气体很少溢出，但锂电池持续过充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。
47.具体地实验模型如下：
48.采用ip防护等级ip40的锂电池箱，体积约为0.03立方米，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，如果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10分钟，待热量散去前观察电池箱是否有复燃现象。
49.实验内容如下：
50.采用本发明的带有低密度药剂的脉冲式灭火装置100，为保证变量唯一，这里都采用20克气溶胶灭火剂，另外，对气溶胶灭火剂20密度的控制，可以从药剂的配方药剂密度、在制备过程中采用筛网分选的目数及药剂后期的成型压铸工艺。对比数据如表1所示，密度单位：克/立方毫米：
51.表1：
52.密度试验1试验2试验3试验4试验5试验6试验713.8未灭未灭未灭未灭未灭未灭未灭13.5未灭未灭未灭未灭未灭灭未灭13.2未灭未灭未灭灭未灭未灭未灭12.9未灭灭灭灭灭未灭灭
12.6灭灭灭灭灭灭灭9.8灭灭灭灭灭灭灭
53.………………
54.0.735灭灭灭灭灭灭灭
55.结论：当气溶胶药剂20密度小于12.9克/立方毫米时，灭火效果好。
56.进一步地，在上述的实验模型基础上，将其灭火空间等比例增大，而使锂电池箱变为储能电池站，具体地实验模型如下：
57.储能电池站体积约为12米
×
2.9米
×
2.4米，内部放置100个油罐及若干遮挡物，若干遮挡物能进一步地提高储能电池站的灭火难度，通过对所有油罐进行点火，在灭火完成后，以油罐的灭火数量作为实验结果。
58.实验内容如下：
59.采用本发明的带有低密度药剂的脉冲式灭火装置100，为保证变量唯一，以下实验均采用200g气溶胶灭火剂。对比数据如表2所示，密度单位：克/立方毫米，试验单位：个：
60.表2：
[0061][0062][0063]
结论：随着药剂密度的不断减小，灭火能力也并非线性增加，当药剂密度不大于1.8克/立方毫米时，灭火能力急剧上升。
[0064]
对比实验一：采用柱式气溶胶灭火装置
[0065]
柱式气溶胶灭火装置的灭火密度通常为100克/立方米，而实验用锂电池箱体体积为0.03立方米，所以通过计算可得出在该场景下使用的柱式气溶胶灭火装置的气溶胶灭火剂药剂量最低为3克。考虑到锂电池箱体的防护等级为ip40，锂电池箱的开口率相对而言较大，因此难以保证气溶胶灭火剂对保护空间的火焰产生窒息灭火，进而调整使用的药剂量应当大于3克的药剂量，为了方便记录观察以及总结规律，初始药剂量定位5克，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。对比数据如表3所示：
[0066]
表3：
[0067][0068]
结论：柱式气溶胶灭火剂通常是用高压液压机压制成圆柱，密度远大于12.9克/立方毫米，且是通过点燃某一顶面进行逐层燃烧，喷放速度慢。
[0069]
进而根据实验可知，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，实际测得柱式气溶胶灭火装置在药剂量达到40克时，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。
[0070]
对比实验二：采用全氟己酮灭火装置
[0071]
为排除因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，选用全氟己酮灭火装置进行对比试验，现有全氟己酮灭火密度大约为250毫升/立方米，箱体体积为0.03立方米，所以通过计算得出全氟己酮药剂量应当为7.5毫升，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10毫升。对比数据如表4所示，灭火装置药剂量单位：毫升：
[0072]
表4：
[0073][0074]
………………
[0075][0076]
结论：全氟己酮药剂量远超于理论用量的20倍也难以灭火。
[0077]
对比实验三：干粉灭火装置
[0078]
经过多次实验得出，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，无法达到较好的灭火效果。
[0079]
对比实验四：水基灭火装置
[0080]
经过多次实验得出，锂电池的电解液易随着水流外溢形成流淌火，锂电池遇见水以后进一步短路发生爆炸，十分危险，故灭火效果差。
[0081]
本发明实施例提供的带有低密度药剂的脉冲式灭火装置100及电器设备，具有以下有益效果：
[0082]
当药剂的密度小于12.9克/立方毫米时，气溶胶灭火剂20可以与氧气充分接触，燃烧速度成几何倍数递增，反应剧烈，单位时间内产生的灭火物质的容量大，且喷放速度快，产生的脉冲强度高，故可以对火焰产生极强的冲击，直接切断引火源，使引火源与可燃物有效分离，成功阻隔火焰的继续燃烧，实现很好的灭火效果。
[0083]
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。
[0084]
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。