阅读说明：本技术 一种热失控探测装置及其应用 (Thermal runaway detection device and application thereof ) 是由 郭春亮 鲁锐华 李铁斌 黄昌龙 闫立帆 石俊涛 秦沛文 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明属于消防技术领域,具体涉及一种热失控探测装置,它包括金属管、过滤块和复合固体推进剂；所述金属管为一端开口筒形结构,用于装载所述复合固体推进剂和过滤块,所述筒形结构的开口上设有弹盖,弹盖在气体压力冲击下从在金属管口部闭合的状态向金属管外弹开；所述复合固体推进剂装载于金属管底部；所述过滤块装载于复合固体推进剂上部,用于过滤所述复合固体推进剂分解时产生的残渣；所述复合固体推进剂中的温度敏感组分为二羟基乙二肟,在复合固体推进剂中的含量为按质量百分比计20％～50％。本发明装置可以单独用于火灾探测,或作为火灾报警器的基本元件、火灾自动灭火系统的介质驱动动力装置或触发装置。(The invention belongs to the technical field of fire fighting, and particularly relates to a thermal runaway detection device which comprises a metal pipe, a filter block and a composite solid propellant; the metal pipe is of a cylindrical structure with an opening at one end and is used for loading the composite solid propellant and the filter block, an elastic cover is arranged on the opening of the cylindrical structure, and the elastic cover is elastically opened out of the metal pipe from a state of closing the opening of the metal pipe under the impact of gas pressure; the composite solid propellant is loaded at the bottom of the metal pipe; the filter block is loaded on the upper part of the composite solid propellant and is used for filtering residues generated when the composite solid propellant is decomposed; the temperature sensitive component in the composite solid propellant is dihydroxy glyoxime, and the content of the dihydroxy glyoxime in the composite solid propellant is 20-50% by mass percent. The device can be used for fire detection alone or as a basic element of a fire alarm, a medium driving power device or a triggering device of a fire automatic fire extinguishing system.)

一种热失控探测装置及其应用

技术领域

本发明属于消防技术领域，具体涉及热失控探测装置及其应用。

背景技术

消防领域中的火灾探测器根据技术使用类型分为感烟、感温、感光、气体、复合五大类。其中，感温又有热敏金属、双金属、半导体、热电偶、玻璃球、易熔合金、水银接点、膜盒等。所有的感温器件仅作为驱动灭火介质的装置的触发源，其驱动灭火介质的方式可以是泵压式、也可以是高压气体(如氮气、二氧化碳、氩气等)驱动。

发明内容

本发明的目的是，提供一种热失控探测装置，它以具有温度感应分解功能的复合固体推进剂作为主要介质，其中的复合固体推进剂既是消防使用的感温元件，也是产气元件，其产生的气体还可作为火灾报警系统、自动灭火系统、气动灭火触发系统的动力源，因此，本发明装置自身可单独用于消防领域中的热探测，也可作为上述火灾报警系统、自动灭火系统、气动灭火触发系统的基础装置。

本发明的技术方案是，一种热失控探测装置，它包括金属管、过滤块和复合固体推进剂；所述金属管为一端开口的筒形结构，用于装载所述复合固体推进剂和过滤块；所述筒形结构的开口上设有弹盖，弹盖在气体压力冲击下从在金属管口部闭合的状态向金属管外弹开；所述复合固体推进剂装载于金属管底部；所述过滤块装载于复合固体推进剂上部，用于过滤所述复合固体推进剂分解时产生的残渣；所述复合固体推进剂由粘合剂、固化剂、氧化剂和温度敏感组分组成，在环境温度到达温度敏感组分的相应温度范围时发生分解。

本发明装置利用复合固体推进剂在特定温度下分解产生气体的特性实现火灾探测，其中复合固体推进剂既是感温元件又是产气元件，其产生的气体在金属管内形成足够压强，瞬间冲开金属管口部的弹盖，从而被观察和探测发现。

本发明装置相比于现有技术的装置，不要电力和电源启动和支撑，解决了火灾现场断电情况下的火灾探测或环境温度发现问题：火灾时，可能首先或之前已经发生断电，消防感应系统中的传统装置，如压力传感器、报警器、***等等都以电力正常为启动前提，而本发明装置可以在不需要电力的情况下。

进一步的，上述复合固体推进剂中的粘合剂为端羟基聚丁二烯和/或端羧基聚丁二烯，在复合固体推进剂中的含量为按质量百分比计20％～50％；所述复合固体推进剂中的固化剂为甲苯二异氰酸酯或/和异佛尔酮二异氰酸酯，在复合固体推进剂中的含量为按质量百分比计0.5％～5％；所述复合固体推进剂中的氧化剂为高氯酸铵或/和硝酸铵，在复合固体推进剂中的含量为按质量百分比计 20％～50％；所述复合固体推进剂中的温度敏感组分为二羟基乙二肟，在复合固体推进剂中的含量为按质量百分比计20％～50％。

复合固体推进剂在达到温度敏感组分二羟基乙二肟的响应温度后发生分解，提供气源驱动力，所以复合固体推进剂热分解温度就是本发明装置进行热失控探测的温度阈值，上述复合固体推进剂的热分解温度为90～200℃，因此热失控探测温度阈值为90～200℃。

更进一步的，上述复合固体推进剂的用量为1～10g，形状为长方体或圆柱，其外周尺寸小于金属管的内周尺寸。

进一步的，上述金属管的材质为铜、铜合金、不锈钢中的任意一种。

金属管具有良好的温度传导性能，能将环境温度及时快速传递给金属管中的复合固体推进剂，实现复合固体推进剂中的温度敏感组分及时获得并响应其中环境温度，触发复合固体推进剂发生分解。

进一步的，上述金属管为圆筒、方筒或多边形筒中的一种；当金属管为圆筒时，其内径为4～10mm，外径为6～12mm。

复合固体推进剂的用量配合小直径金属管设计，能在分解瞬间产生足够的气体冲力和压强，为热失控探测装置有效探测和用于其他灭火系统的火灾探测及在灭火系统中驱动灭火介质实施火灾抑制提供足够动力源。

进一步的，上述过滤块由金属丝或金属球制成的孔隙结构，制备工艺为压制或烧结，过滤块的孔隙率为40％～80％，其外周尺寸和形状与金属管的内周匹配。

本发明还提供一种火灾报警系统，它包括上述热失控探测装置，还包括密封管路、压力变送器，控制器和报警器；所述热失控探测装置中金属管的开口连接密封管路，所述密封管路连接压力变送器，压力变送器连接控制器，控制器连接报警器。

本发明同时提供自动灭火系统，它包括上述热失控探测装置，还包括密封管路、存储灭火介质的储罐、喷淋装置，所述热失控探测装置中金属管的开口经密封管路连接灭火介质储罐，灭火介质储罐连接喷淋装置。

进一步的，上述自动灭火系统中的灭火介质储罐包括灭火介质的气动驱动装置，所述热失控探测装置中金属管的开口连接所述灭火介质的气动驱动装置，灭火介质储罐连接喷淋装置。

本发明的有益效果是：

(1)本发明装置结构和原理简单，即通过复合固体推进剂感测火灾现场的温度变化，达到复合固体推进剂的分解温度，形成报警温度阀值，实现火灾探测；

(2)本发明装置结构紧凑，即仅需将复合固体推进剂放入密闭的管路，管路具有导热快的金属构成，将环境温度迅速传导给复合固体推进剂，当温度达到其热分解温度90～200℃或以上时，复合固体推进剂分解产生气体；

(3)本发明的装置结构具有适应环境温度宽泛的特点，即复合固体推进剂在未发生火灾的环境中，可以实现储备温度宽泛的特点，即环境温度可以为-60℃至+80℃；

(4)本发明装置拓展应用范围广泛，可作为火灾报警系统、自动灭火系统、气动灭火触发系统的基础装置，实现灭火系统常压储备，即灭火系统探测模块、存储灭火介质模块、喷淋模块均为常压存储。

本发明利用复合固体推进剂在特定温度下分解产气的特性，进行特定场所的热失控探测，复合固体推进剂分解产生气体，气体既可以是驱动灭火剂的动力源，也可以作为驱动灭火剂的装置的触发源。具有原理简单、结构紧凑、适应环境温度宽泛、实现灭火系统常压储备的特点，为无电的灭火系统提供了热失控预警和自启动解决方案。

附图说明

图1为本发明实施例中热失控探测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中基于热失控探测装置的火灾报警系统结构示意及电路连接示意图；

图3为本发明实施例中基于热失控探测装置的自动灭火系统的结构示意图；

图4为本发明实施例中基于热失控探测装置的气动灭火触发系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种热失控探测装置，其结构如图1所示，包括金属管11、过滤块12和复合固体推进剂13；金属管11为一端开口筒形结构，用于装载复合固体推进剂 13和过滤块12；弹盖在气体压力冲击下从在金属管11口部闭合的状态向金属管11外弹开；复合固体推进剂13装载于金属管11底部；过滤块12装载于复合固体推进剂13上部，用于过滤复合固体推进剂13分解时产生的残渣；复合固体推进剂13由粘合剂、固化剂、氧化剂和温度敏感组分组成，在环境温度到达温度敏感组分的相应温度范围时发生分解。各部分的具体和优选设计如下：

复合固体推进剂13中的粘合剂为端羟基聚丁二烯和/或端羧基聚丁二烯，在复合固体推进剂中的含量为按质量百分比计20％～50％；固化剂为甲苯二异氰酸酯或/和异佛尔酮二异氰酸酯，在复合固体推进剂中的含量为按质量百分比计 0.5％～5％；氧化剂为高氯酸铵或/和硝酸铵，在复合固体推进剂中的含量为按质量百分比计20％～50％；温度敏感组分为二羟基乙二肟，在复合固体推进剂中的含量为按质量百分比计20％～50％。

复合固体推进剂13的用量为1～10g，形状为长方体或圆柱，其外接圆直径或外径小于金属管11的内径或内接圆直径。

金属管11的材质为铜、铜合金、不锈钢中的任意一种；金属管11为圆筒、方筒或多边形筒中的一种；当金属管11为圆筒时，其内径为4～10mm，外径为 6～12mm。

简便和优选的设计是方块型复合固体推进剂药块装填至圆形金属管中，或者粒状复合固体推进剂对方于金属管中，即保证复合固体推进剂与金属管之间不是填实或填死的状态，有气体逸出通道，以使复合固体推进剂分解时产生的气体从通道或空隙逸出经过滤块从金属管开口冲出。所以，过滤块12由金属丝或金属球制成的孔隙结构，制备工艺为压制或烧结，过滤块12孔隙率为 40％～80％，其外周尺寸和形状与金属管的内周匹配，以保证产生气体顺利逸出的同时，过滤复合固体推进剂分解的固体药渣。

实施例2

一种火灾报警系统，它包括实施例1的热失控探测装置，其结构如图2所示，该系统还包括密封管路、压力变送器，控制器和报警器；将热失控探测装置中金属管的开口连接密封管网，密封管网连接压力变送器，压力变送器连接控制器，控制器连接报警器。当环境温度升温至90～200℃时，复合固体推进剂分解产生气体，气体在密闭管网中产生压力，经压力变送器将压力信号转换成电信号，控制器接收到电信号，控制器将接收到的电信号逻辑判断为火灾报警信号，输出电信号给报警器，报警器提醒人员发生火灾。

实施例3

一种自动灭火系统，它包括实施例1的热失控探测装置，其结构如图3所示，该系统还包括密封管路2、灭火介质储罐1、喷淋装置3，所述热失控探测装置中金属管11的开口经密封管路连接灭火介质储罐1，灭火介质储罐1连接喷淋装置3，该系统中的热失控探测装置作为驱动灭火介质的动力源，将热失控探测装置的金属管开口连接密闭管网，密闭管网连接灭火介质储罐1，当环境温度升温至90～200℃时，复合固体推进剂分解产生气体，气体经密闭管网灭火介质储罐1进入驱动灭火介质通过喷淋装置对火灾实施干预。

实施例4

一种气动触发的自动灭火系统，它是实施例3的结构的优化，其结构如图4 所示，其中的灭火介质储罐1包括灭火介质的气动驱动装置5，即热失控探测装置中金属管11的开口连接所述灭火介质的气动驱动装置5，灭火介质储罐1连接喷淋装置3，热失控探测装置作为驱动灭火介质的装置的触发源：将热失控探测装置的金属管开口连接密闭管网，密闭管网连接灭火介质的气动驱动装置5，当环境温度升温至90～200℃时，环境温度通过金属管将温度传递给复合固体推进剂，复合固体推进剂分解产生气体，气体触发驱动灭火介质的装置5，驱动灭火介质的装置5可以是储压式装置(如存储氮气、二氧化碳、氩气等)，也可以是非储压式装置(如利用复合固体推进剂产生气体，常压存储，触发后产生气体)，驱动的灭火介质通过喷淋装置3对火灾实施干预。

上述的实施例仅作为本发明实施方案示例而非作为限制，可以采取其它的形式。以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。