尊龙凯时防爆阀和喷射结构流通面积的计算方法与流程

　　1.本发明涉及防爆设备技术领域，特别是涉及一种防爆阀和喷射结构流通面积的计算方法。

　　2.目前，在电池包上基本都设置有防爆阀，常用防爆阀有排气泄气阀或者气压平衡阀。电池发生热失控时，电池释放出大量高温气体，电池包内部压力急剧升高，为避免电池包破裂在电池包壳体上设置排气泄气阀。气压平衡阀的排放通道中设有压力平衡膜，压力平衡膜可以阻挡水分子进入电池包，同时，允许氧气、氮气分子自由进入平衡膜，用以调节电池包内外压力处于平衡状态，以满足ip67的要求。而当电池包内的电池发生热失控时，释放的大量高温气体会冲破气压平衡阀中的平衡膜，从压力平衡阀排出。

　　3.但由于电池包中的电池在热失控状态下释放的气体中具有大量易燃气体及高温颗粒物，而易燃气体与高温颗粒物在直接排放至电池包外部之后，与空气混合并起火燃烧，甚至发生爆燃，导致电池包的安全性能较低。

　　4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种提高电池包在热失控状态下安全性能较高的防爆阀。

　　8.连接管，所述连接管设于所述阀体上，且所述连接管的出口端沿着所述排放通道延伸，并与所述喷射结构的入口连通；所述连接管用于向所述喷射结构提供抑制剂。

　　9.优选地，在其中一个实施例中，所述喷射结构的喷射方向与所述排放通道的长度方向平行。

　　10.优选地，在其中一个实施例中，所述喷射结构的喷射方向与所述排放通道的长度方向垂直。

　　13.透气膜片，所述透气膜片设于所述排放通道内，以将所述排放通道沿长度方向分割为内部空间与外部空间；所述透气膜片用于阻止所述外部空间的液态物质与固态物质向所述内部空间移动，并将所述内部空间的所述烟气排放至所述外部空间。

　　14.优选地，在其中一个实施例中，所述喷射结构设于所述透气膜片的一侧，所述喷射结构的喷射方向不朝向所述透气膜片。

　　15.优选地，在其中一个实施例中，尊龙凯时(中国区)人生就是搏所述阀体还包括保护片，所述保护片设于所述排放通道内，并与所述透气膜片平行；所述保护片上设有用于供所述烟气通过的通孔。

　　16.优选地，在其中一个实施例中，所述防爆阀还包括盖板，所述盖板上设有第一卡接部；所述阀体的内壁面形成用于卡接所述第一卡接部的第二卡接部；在卡接状态下，所述第一卡接部与所述第二卡接部之间形成用于供所述烟气通过的间隙。

　　17.优选地，在其中一个实施例中，所述防爆阀还包括混合组件，所述混合组件设于所述排放通道内，用于将所述抑制剂与所述烟气混合均匀。

　　18.优选地，在其中一个实施例中，所述防爆阀还包括控制组件，所述控制组件与所述喷射结构电性连接，用于控制所述喷射结构开启与关闭。

　　19.一种喷射结构流通面积的计算方法，用于计算上述任意一种所述的防爆阀中所述喷射结构的流通面积，包括：

　　21.根据所述喷射压力与所述环境压力，计算得到所述喷射结构内单位体积内的所述抑制剂的动能；

　　22.获取所述喷射结构内所述抑制剂的密度并计算所述喷射结构内所述抑制剂的流速；

　　25.上述防爆阀中在阀体的排放通道中铺设有连接管，且连接管道的出口端设置喷射结构，进而通过喷射结构向经排放通道由内腔向外部环境排放的烟气喷射抑制剂，通过抑制剂降低烟气的温度与活性，而后排放至外部环境，避免烟气直接与空气接触，引发火灾或者爆炸事故，提高了防爆阀使用过程中的稳定性。同时，上述防爆阀结构紧凑，通过一套阀体即能实现烟气的排放、降温与惰化，无需占用额外的空间，实现了喷射结构与连接管的合理布局，提高了空间利用率。

　　26.上述喷射结构流通面积的计算方法，仅需一个压力传感器测量喷射结构内抑制剂的喷射气压，并根据喷射气压与环境气压即可计算得到喷射结构流通面积。上述计算方法，计算步骤简单，参数易获取，准确率高。

　　27.对于本技术的各种具体结构及其作用与效果，将在下面结合附图作出进一步详细的说明。

　　34.其中，附图标记中，10-防爆阀；20-壳体；30-内腔；40-外部环境；100-阀体；110-排放通道；120-本体；130-透气膜片；140-保护片；150-第二卡接部；200-喷射结构；300-连接管；400-盖板；410-第一卡接部；500-存储组件。

　　35.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。

　　36.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。

　　37.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。

　　38.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。

　　39.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。

　　40.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。

　　41.如图1与图2所示，防爆阀10安装于壳体20的出口(未标示)处，防爆阀10用于平衡壳体20内部的内腔30与外部的外部环境40之间的气压。在其中一个实施例中，内腔30中的内部结构释放有高温烟气，该高温烟气在防爆阀10的作用下降低自身温度与自身活性，而后穿过防爆阀10排放至外部环境40。

　　42.在其中一个实施例中，如图3与图4所示，一种防爆阀10包括阀体100、喷射结构200与连接管300。具体的，阀体100内设有排放通道110，尊龙凯时(中国区)人生就是搏连接管300设于阀体100上，且连接管300的出口端穿过阀体100进入排放通道110，并沿着排放通道110延伸。其中，连接管300出口端与喷射结构200的入口连通，连接管300入口端与抑制剂存储装置连通。连接管300用于向喷射结构200提供抑制剂，喷射结构200用于向经排放通道110向外排放的烟气喷射抑制剂。可以理解的是，经排放通道排放的烟气，可以是位于排放通道内的烟气，也可以是排放

　　通道外部的烟气，即刚通过排放通道的烟气，还可以是排放通道内部的烟气，即尚未通过排放通道的烟气。可以理解的是，烟气包括大量易燃气体及高温颗粒物，因此，烟气在排出后与空气混合的过程中，极易燃烧甚至爆炸。

　　43.在其中一个实施例中，连接管300的出口端穿过阀体100进入排放通道110，并沿着排放通道110向着排放通道110长度方向延伸，喷射结构200安装于连接管300的出口端。其中，可以理解的是，当排放通道为圆柱结构时，排放通道110的长度方向为与排放通道轴线.在另一个实施例中，连接管300的出口端穿过阀体100进入排放通道110，并沿着排放通道110平行于排放通道110长度方向延伸，喷射结构200安装于连接管300的出口端。

　　45.在其中一个实施例中，连接管300的出口端向着内腔30延伸，其中喷射结构200可以位于排放通道110内部，也可以位于内腔30内。

　　46.在另一个实施例中，连接管300的出口端向着外部环境40延伸，其中喷射结构200可以位于排放通道110内部，也可以位于外部环境40内。

　　47.在另一个具体的实施例中，连接管300的出口端向着排放通道110长度方向延伸，其中喷射结构200可以位于排放通道110内，也可以位于内腔30，还可以位于外部环境40内。

　　49.上述防爆阀中在阀体的排放通道中铺设有连接管，且连接管道的出口端设置喷射结构，进而通过喷射结构向经排放通道由内腔向外部环境排放的烟气喷射抑制剂，通过抑制剂降低烟气的温度与活性，而后排放至外部环境，避免烟气直接与空气接触，引发火灾或者爆炸事故，提高了防爆阀使用过程中的稳定性。同时，上述防爆阀结构紧凑，通过一套阀体即能实现烟气的排放、降温与惰化，无需占用额外的空间，实现了喷射结构与连接管的合理布局，提高了空间利用率。

　　50.在其中一个实施例中，喷射结构200为主动触发式结构，也即，通过探测器主动触发喷射结构200启动。例如，喷射结构200为电磁阀控制式喷射结构，当内腔中的热失控发生时，热失控探测器根据探测信号向喷射结构200中的电磁阀发送启动信号，电磁阀接收到启动信号后启动，进而启动喷射结构200。

　　51.在其中一个实施例中，喷射结构200为被动触发式结构。也即，通过热失控释放的高温烟气能够被动触发喷射结构200启动。例如，喷射结构200为带有热敏材料触发结构的喷射结构，当内腔30中的热失控发生时，热失控释放的高温烟气触发喷射结构200上的热敏材料触发结构，以熔化热敏材料触发结构，进而启动喷射结构200。

　　52.在其中一个优选的实施例中，上述抑制剂可以是全氟己酮液体，也可以是全氟己酮与氮气、二氧化碳、氨气等中的至少一种复合后的气液两相抑制剂，还可以是全氟己酮、七氟丙烷、氮气、二氧化碳、氨气、水等中的至少两种的复合物。可以理解的是，本技术中的抑制剂包括任意已知的能够在喷射进入排气空间后会蒸发、气化、惰化以及化学阻燃的灭火剂，材料成分及比例本技术不做具体限定。

　　53.为了便于描述，将烟气的流出方向暂定为沿着排放通道110长度方向由内腔30指向外部环境40。在其中一个实施例中，如图3所示，喷射结构200的喷射方向与排放通道110的长度方向平行。也即，喷射结构200的喷射方向与烟气的流出方向平行。上述防爆阀实现了烟气与抑制剂的充分混合，提高了抑制剂对烟气的抑制效果。

　　54.为了降低喷射结构200的喷射方向对烟气的流出方向的影响，在其中一个实施例中，喷射结构200的喷射方向与烟气的流出方向相同。也即抑制剂的喷射方向与烟气的流出方向相同，避免了抑制剂与烟气对流以使烟气紊流，降低了烟气的经过排放通道110的排放难度。

　　55.为了实现抑制剂与烟气的充分混合，在另一个实施例中，喷射结构200的喷射方向与烟气的流出方向相反。也即抑制剂的喷射方向与烟气的流出方向相反，通过抑制剂与烟气对流，充分打散抑制剂与烟气，实现烟气与抑制剂的充分混合，进而增强抑制剂对烟气的抑制效果。

　　56.在其中一个实施例中，如图4所示，喷射结构200的喷射方向与排放通道110的长度方向垂直。上述防爆阀中的连接管形状规整，便于成型及安装，同时能够防止喷射结构喷射的抑制剂对阀体内部结构的产生冲击，因此，上述结构能够延缓防爆阀的磨损，延长防爆阀的使用寿命。

　　57.在其中一个实施例中，喷射结构200的喷射方向为排放通道110的长度方向及排放通道110的长度方向的垂直线.在其中一个实施例中，喷射结构200为封堵式结构(未图示)，封堵式结构用于控制喷射结构的喷射状态。

　　59.在其中一个实施例中，封堵式结构为热敏材料封堵结构、电磁阀封堵结构与玻璃泡封堵结构中的任意一种。可以理解的是，本技术对喷射结构的封堵式结构不作具体限制，任意不影响喷射结构200使用的封堵形式均在本技术的保护范围之内。

　　60.在其中一个具体的实施例中，喷射结构200为热敏材料封堵被动触发式喷射结构。当热失控发生时，高温烟气流经防爆阀时，热敏材料打开，抑制剂通过连接管300从喷射结构200中喷出，与热失控产生的烟气混合，对热失控烟气进行降温和惰化，使得从防爆阀排出的气体温度降低并不易被点燃。

　　61.在其中一个具体的实施例中，喷射结构200为热敏材料封堵主动触发式喷射结构。当热失控发生时，喷射系统探测到热失控并喷射抑制剂，于此同时热敏材料打开，抑制剂从通过连接管300从喷射结构200中喷出，与热失控产生的烟气混合，对热失控烟气进行降温和惰化，使得从防爆阀排出的烟气温度降低并不易被点燃。

　　62.在其中一个优选的实施例中，触发状态之前连接管300中填充有惰性气体。

　　63.在另一个实施例中，喷射结构200为敞开式结构(未图示)。具体的，当喷射结构200内的抑制剂的压力升高至预设压力时，高压的抑制剂离开喷射结构200，并有部分液态抑制剂破碎并被雾化为抑制剂小液滴。

　　64.在其中一个具体的实施例中，喷射结构200为敞开式电磁阀控制式喷射结构。当热失控发生时，喷射系统探测到热失控并喷射抑制剂，抑制剂从连接管中喷出，与热失控产生的气体混合，尊龙凯时(中国区)人生就是搏对热失控气体进行降温和惰化。使得从泄压阀排出的气体温度降低并不易被点燃。

　　65.在其中一个实施例中，根据图3至6可知，阀体100包括本体120与透气膜片130。其中，本体120上开设有排放通道110。透气膜片130设于排放通道110内，以将排放通道110分割为内部空间(未标示)与外部空间(未标示)。透气膜片130用于阻止外部空间的液态物质与固态物质向内部空间移动，并将内部空间的烟气排放至外部空间。其中，透气膜片130可

　　66.在其中一个优选的实施例中，透气膜片130抵紧排放通道110的内壁面。

　　67.在其中一个优选的实施例中，透气膜片130设于排放通道110的内壁面。

　　68.在其中一个优选的实施例中，透气膜片130为单向膜片。具体的，透气膜片130能够实现外部空间的氧气与氮气由进入内部空间，外部空间的水分子及固态颗粒无法进入内部空间，且内部空间的所有物质均能够进入外部空间。

　　69.在其中一个具体的实施例中，透气膜片130的材质为膨胀聚四氟乙烯。上述防爆阀密度更低，弯曲性能更好，回弹性能更好。

　　70.上述防爆阀中，阀体中的本体形成用于烟气通过的排放通道，并通过透气膜片将排放通道分割为内部空间与外部空间。进而，通过透气膜片实现内部空间与外部空间内空气的交换，以调节内腔与外部环境之间的压力差值。同时通过透气膜片还能够阻止外部空间的颗粒或水分进入内腔，保证壳体内部结构的工作环境。

　　71.为了减小抑制剂对透气膜片130的影响，在其中一个优选的实施例中，根据图3至6可知，喷射结构200设于透气膜片130的一侧，喷射结构200的喷射方向不朝向透气膜片130。

　　72.上述防爆阀，将喷射结构的喷射方向设为不朝向透气膜片的方向，能够有效防止喷射结构直接将抑制剂喷射至透气膜片上，进而影响透气膜片的透气性，因此，能够保证防爆阀的气压平衡性能。

　　73.在其中一个实施例中，根据图3至5可知，阀体100还包括保护片140。保护片140穿设于排放通道110内，并与透气膜片130平行。保护片140上设有用于供烟气通过的通孔。通过设置保护片，防止安装或者运输过程中损坏透气膜片，延长阀体的使用寿命，同时保证防爆阀中透气膜片的透气效果。

　　74.在其中一个优选的实施例中，保护片140与本体120可拆卸连接，且保护片140与本体120之间设有用于烟气通过间隙。

　　75.在其中一个实施例中，保护片140上设有连接孔，保护片通过连接孔穿设于连接管外。上述防爆阀，通过连接孔将连接管固定至保护片上，实现连接管与本体的连接，及连接管与保护片的连接，也即实现连接管用阀体的双点连接，提高了连接管的与阀体的连接强度，防止使用过程中，由于受到机械载荷导致连接管与喷射结构抖动或转动，导致抑制剂的喷射方向产生偏差，最终导致抑制效果不理想。

　　76.在其中一个实施例中，根据图3、图4与图6可知，防爆阀10还包括盖板400，盖板400上设有第一卡接部410。阀体100的内壁面形成用于卡接第一卡接部410的第二卡接部150。在卡接状态下，第一卡接部410与第二卡接部150之间形成用于供烟气通过的间隙。

　　77.上述防爆阀，通过设置盖板，防止安装或者运输过程中损坏透气膜片，延长阀体的使用寿命，同时保证防爆阀中透气膜片的透气效果。同时，由于盖板与阀体的可拆卸连接，实现了盖板的灵活拆卸，便于透气膜片的检查与更换，降低了防爆阀的使用成本。

　　78.在其中一个优选的实施例中，如图3与图4所示，第一卡接部410为卡接条，第二卡接部150为卡爪，卡接状态下，卡爪卡接至卡接条，实现盖板与阀体的相对固定。

　　79.为了进一步简化结构，在其中一个具体的实施例中，第二卡接部150内部形成用于安装透气膜片130的安装结构。

　　80.在其中一个优选的实施例中，上述背板400上设有用于烟气通过的通孔。

　　81.在其中一个具体的实施例中，盖板400与保护片140分别位于透气膜片130的两侧，实现对透气膜片130两侧的全面保护。

　　82.为了进一步提高抑制剂对烟气的降温及惰化效果，在其中一个实施例中，防爆阀10还包括混合组件(未图示)，混合组件设于排放通道110内，用于将抑制剂与烟气混合均匀。

　　83.为了实现防爆阀的自动化程度，并提高其工作精度，在其中一个实施例中，防爆阀10还包括控制组件(未图示)，控制组件与喷射结构200电性连接，用于控制喷射结构200的开启与关闭。

　　84.在其中一个具体的实施例中，喷射结构200上设有电磁阀封堵式结构，控制组件与喷射结构200上的电磁阀电性连接，并用于控制电磁阀的工作状态。

　　85.在其中一个具体的实施例中，喷射结构200为开放式结构，控制组件与喷射结构200电性连接，用于根据烟气的密度与温度调整喷射结构200内抑制剂的压力。

　　86.为了简化防爆阀的使用步骤，在其中一个实施例中，如图2所示，防爆阀10还包括存储组件500。其中，存储组件500设于连接管300的入口端，且存储组件500用于存储抑制剂。

　　88.在其中一个实施例中，存储组件500设于阀体100与壳体20之间。

　　89.为了降低加工难度，如图2所示，及提高空间的有效利用率，在其中一个实施例中，存储组件500为壳体20内部的缓冲空腔。

　　90.在其中一个实施例中，上述防爆阀10还包括密封圈(未图示)。其中，密封圈设于防爆阀10与壳体20之间。密封圈用于提高壳体20中内腔30的密封性。

　　91.在其中一个实施例中，上述防爆阀10还包括安装部(未标示)。其中，安装部设于阀体100外部，便于将防爆阀10安装至壳体20上。

　　93.一种喷射结构流通面积的计算方法，用于计算上述任意一种防爆阀10中喷射结构200的流通面积，包括：

　　96.具体的，设喷射结构200内的环境压力为pi，对流动喷射过程运用伯努利连续性方程，忽略重力势能，得到单位体积内的抑制剂的动能为(p

　　98.步骤3：获取喷射结构内抑制剂的密度ρ并计算喷射结构内抑制剂的流速。

　　步骤4：根据烟气获取抑制剂的所需流量。具体的，根据烟气的气压与温度得到抑制剂的所需流量。

　　上述喷射结构流通面积的计算方法，仅需一个压力传感器测量喷射结构内抑制剂的喷射气压，并根据喷射气压与环境气压即可计算得到喷射结构流通面积。上述计算方法，计算步骤简单，参数易获取，准确率高。

　　步骤53：根据调整过量系数计算公式、入口气压和温度计算得到调整过量系数δ。

　　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。

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