CN102822578A - 气体分配装置和包括这种装置的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将多个增压气体源（E1，E2，E3，E4）连接到用户（U）的气体分配装置，该装置包括壳体（20，30）和分配构件（9），所述壳体（20，30）设有旨在连接到相应的气体源（E1，E2，E3，E4）的多个气体入口（1，2，3，4）和旨在连接到用户构件（U）的一出口（S1），所述分配构件（9）能相对于体部（20，30）选择性地运动到单独的分配位置，这些分配位置用于将每个入口（1，2，3，4）选择性地和依次地与出口（S1）联通，而其它入口与出口（S1）隔离，其特征在于，该装置包括紧急排出系统（7，11，17，27），该紧急排出系统（7，11，17，27）能移动到同时迫使所有气体入口（1，2，3，4）与一气体排出出口连接的操作位置。

Description

气体分配装置和包括这种装置的设备

技术领域

本发明涉及一种气体分配装置和设备。

本发明更具体地涉及一种用于将多个增压气体源相继地连接到用户的气体分配装置，该装置包括壳体、分配构件，所述壳体设有旨在连接到相应气体源的多个气体入口和旨在连接到用户构件的一出口，所述分配构件能相对于体部选择性地运动到不同的分配位置，这些分配位置使每个入口能选择性地和依次地与出口联通，而其它入口与出口隔离。

背景技术

工业设备，尤其是那些使用气态氢的工业设备，包括连接到一个或多个增压存储器的气体分配系统。

例如，在某些将氢用作能量载体的设备中，多个增压氢存储器可以并联连接到燃料电池。存储器的清空是相继发生的，也就是说是一个接一个地清空。

大多数现存的设备优选使用允许一个存储器相对于另一存储器清空的反向控制单元。这些控制单元一般包括并联安装并且以两个不同的锁止压力控制的两个调节元件。连接到包含以最高锁止压力控制的调节元件的线路的存储器首先被清空。这些反向控制单元适于两个存储器连接到所述设备的情形。通过共用回路中的电磁阀在下游确保安全气体切断功能。

为了减轻火灾的后果，可以在每条线路中在反向控制单元的上游安装热熔元件。

在多于两个存储器并联连接的情况下，必须用其它装置代替反向控制单元。例如，之前披露的系统使用卡销（

bayonet），该卡销包括与并联连接到相同用户出口的存储器具有相同数量的电磁阀。自动控制装置根据要清空的存储器来确保电磁阀的打开顺序。为了通过热敏排出阀（尤其是热熔元件）保护这些存储器免于火灾损害，需要在每条线路中安装这样的阀（除了每个电磁阀以外）。

这些设备需要大量的阀和热熔元件以及用于整个系统的自动控制的程序设计逻辑。这种结构成本高并且不是非常紧凑，而且增加了热熔元件无意中动作的可能性。

发明内容

本发明的一个目的是减轻所有或部分上面提到的现有技术的缺点。

为此，根据本发明的还符合由上面的序言给出的总体定义的装置特征主要在于，该装置包括能够移动到动作位置的紧急排出系统，在所述动作位置上，所有的气体入口同时与一气体排出出口成为受迫关系（relationforcée,forced relationship）。

此外，本发明的实施方式可以包括一个或多个如下的特征：

–紧急排出系统包括热熔元件，

–紧急排出系统包括致动器，所述致动器能选择性地通过手动或通过机电装置运动，

–致动器能够平移移动并且包括一个为了其致动而伸出壳体的末端，

–紧急排出系统能够从中立位置朝向动作位置移动，紧急排出系统在中立位置上允许分配构件选择性地移动到分配位置，紧急排出系统在动作位置上使分配构件移动到阻止分配位置的脱开位置，

–分配构件受到重置构件的作用力而移向脱开位置，在中立位置上，紧急排出系统构成防止分配构件朝向脱开位置移动的可移除的止挡装置，

–分配构件能够相对于体部转动运动，分配位置由分配构件相对于体部和入口的相应的角位置限定，

–分配构件能够相对于体部朝向脱开位置平移移动，

–分配构件包括内部通道，所述内部通道具有与出口联通的下游末端和根据分配构件相对于体部的位置可能与一个或所有入口联通的上游末端，

–紧急排出系统在移动到动作位置之后能重新定位在其中立位置上，

–紧急排出系统包括由金属共熔合金（eutectique métallique,metalliceutectic）构成的热熔元件，其具有在85℃和120℃之间、优选地在105℃和115℃之间的预定熔化温度，

–壳体由单个部件或多个装配部件构成，

–壳体包括用于任何内部泄漏的排出出口，

–所述装置包括确保运动部件彼此之间（尤其是在壳体与分配构件之间）的气流的流体密封的一个或多个密封接头，

–分配构件相对于壳体围绕安装在壳体上的轴可转动地安装，

–气体排出出口与旨在连接到是气体用户构件的一构件的出口一致。

本发明还涉及基于多个相继使用的增压气体源向用户供气的气体分配设备，该设备包括根据上面或下面描述的其中一个特征的分配装置，所述源分别流体连接到壳体的气体入口，用户流体连接到壳体的出口。

本发明还可涉及包括上面或下面描述的特征的任何组合的任何装置或替换过程/方法。

附图说明

阅读了参照附图给出的如下描述之后将会意识到其它特征和优点，其中：

图1绘出了说明根据本发明的典型的气体分配设备的结构的示意性局部视图，

图2绘出了根据本发明的气体分配装置的第一示例的示意性局部后视图，

图3绘出了根据图2中的气体分配装置的线AA的纵向截面视图，

图4绘出了根据本发明的气体分配装置的第二示例的示意性局部后视图，

图5绘出了根据图4中的气体分配装置的线AA的纵向截面视图。

具体实施方式

图1图示了包括诸如增压气体存储器（例如用于氢气）之类的四个气体源（E1-E4）的设备的一个非限制性示例。这四个源E1-E4并联连接到气体分配装置14，该气体分配装置包括连接到气体用户U（例如燃料电池）的出口S1。这四个源E1-E4流体连接到分配装置14的各个入口1、2、3，4。可以将分配装置控制成从以相继方式清空的源向用户U供气。

根据本发明的一个有利特征，分配装置14具有能够使来自于所述源E1-E4的气体排出的紧急排出系统7、27，该紧急排出系统7、27对于四个气体源是共用的。该紧急排出系统7、17以受控的方式和/或响应于危险情况（例如在火灾的情况下）向一出口排出气体。

在图2和3中描述的非限制性的说明性实施方式中，气体分配装置14包括壳体20、30，例如包括两个部分20、30。该壳体20、30在其其中一个末端上包括多个孔，这些孔构成旨在分别连接到气体源E1、E2、E3、E4的气体入口1、2、3、4。壳体20、30的另一个末端包括构成气体出口S1的孔，出口S1旨在连接到是由这些源E1、E2、E3、E4供气的气体用户构件U的构件。

分配构件9以可运动的方式布置在体部20、30中。该分配构件9可以选择性地相对于体部20、30和入口1、2、3、4运动到不同的分配位置，这些分配位置使每个入口1、2、3、4与出口S1选择性地和依次地联通（而其它入口与出口S1隔离）。

例如，分配构件9能够在壳体20、30中相对于安装在壳体20、30中的纵轴111转动。分配构件9包括内部通道10，内部通道10具有与出口S1联通的一个下游末端和根据分配构件9相对于体部2、13的位置可能与一个或所有入口1、2、3、4联通的一个上游末端。分配构件9的角位置例如经由电磁致动器或一些其它合适的控制系统（这里未图示出）控制。

例如，四个入口1、2、3、4彼此相对于轴111以90度布置。这样，对于每转过90度，入口1-4可以经由通道10相继地与出口S1联通。如图所示，在两个分配位置之间，分配构件9经过45°处的位置，在该位置上出口S1与入口1-4隔离。

根据一个可行的结构，经由重置元件迫使分配构件9以密封的方式抵靠设有这些入口1-4的壳体20的面，所述重置元件例如是一个或多个弹簧17和/或一个或多个盘形弹簧垫片（rondelles de Belleville,Bellevillewasher）。通道10与所述孔之间的密封可以通过一个或多个O形环12或通过其它合适的装置/手段确保。

迫使分配构件9抵靠入口1-4的重置元件17例如以热熔元件7和构成机械约束元件27的致动器作为基础。

诸如弹簧（尤其是压缩弹簧）之类的另一个重置元件11使分配构件9在远离出口S1的方向上运动。在称作中立位置的该位置上，紧急排出系统7、11、17、27允许分配器14正常（相继）起作用。

但是，紧急排出系统7、11、17、27能够移动到被称作动作位置的位置上，在该位置上，所有的气体入口1、2、3、4同时与气体排出出口成为受迫关系。

例如在火灾的情况下，热熔元件7从一定的温度阈值熔化。然后重置元件11使分配构件9朝向出口S1纵向滑动。然后失去通道10与壳体20、30的所述面之间的密封。在该位置上，所有的入口1-4同时与出口S1和选择性的自然泄漏孔13联通。

当约束元件27移动（手动或自动地）时获得相同的结果。例如，致动器27能够在壳体20、30内平移移动并且包括一个伸出壳体的末端以便于允许其致动。

也就是说，两个不同的命令（经由热熔元件7和/或经由致动器27）都允许气体的紧急排出。

优选地可以重新定位新的热熔元件7和/或致动器27（在中立位置上重置）。

例如经由出口S1获得在切换到动作位置上的情况下的气体的排出。当然可以为气体的这种排出使用为此目的的不同的专用孔。例如在动作位置上，入口1、2、3、4可以与另一个排出孔流体联通。

壳体20、30还可以包括用于收集和排出在密封件12附近和在入口1-4与出口S1之间可能发生的任何自然泄漏的孔13.

如图所示，出口S1可以与接合在壳体20、30内部或者甚至接合在用于分配构件9的体部的保持装置的内部的管道重合。可以设置一个或多个密封接头16以便于确保管道15与壳体20、30和分配构件9之间的密封。该管道还可以确保对分配构件9在中立位置与动作位置之间的平移的引导功能。

图4和5中绘出的变型实施方式与图2和3中的那些实施方式的区别仅在于其不包括致动器。也就是说，仅热熔元件将分配构件9保持在分配位置上。为了简便起见，不再第二次描述这些与上面描述的那些元件完全相同的元件，并且它们用相同的附图标记表示。

因此本发明能够用紧急排出系统获得多个气体源的相继供应，所述紧急排出系统在火灾的情况下和/或在被认为是不安全的情况下经由单独的控制单元对设备排气。

该结构比现存的解决方案更简单、成本更低。

Claims (10)

1.一种用于将多个增压气体源（E1，E2，E3，E4）相继地连接到用户（U）的气体分配装置，该装置包括壳体（20，30）、分配构件（9），所述壳体（20，30）设有旨在连接到相应的气体源（E1，E2，E3，E4）的多个气体入口（1，2，3，4）和旨在连接到用户构件（U）的一出口（S1），所述分配构件（9）能相对于体部（20，30）选择性地运动到不同的分配位置，这些分配位置使每个入口（1，2，3，4）选择性地和依次地与出口（S1）联通，而其它入口与出口（S1）隔离，其特征在于，该装置包括能够移动到动作位置的紧急排出系统（7，11，17，27），在所述动作位置上，所有的气体入口（1，2，3，4）同时与一气体排出出口成为受迫关系；所述紧急排出系统（7，11，17，27）能够从中立位置朝向动作位置移动，其中在中立位置上，所述紧急排出系统（7，11，17，27）允许分配构件（9）选择性地移动到分配位置，在动作位置上，所述紧急排出系统（7，11，17，27）使分配构件（9）移动到阻止所述分配位置的脱开位置，该分配构件（9）受到一重置构件（11）的作用力而移向所述脱开位置；在中立位置上，所述紧急排出系统（7，11，17，27）构成防止分配构件（9）朝向脱开位置移动的可移除的止挡装置（7，27），其中所述紧急排出系统（7，11，17，27）包括热熔元件（7）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紧急排出系统（7，11，17，27）包括致动器（27），所述致动器（27）能选择性地通过手动或通过机电装置运动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述致动器（27）能够平移移动并且包括一个为了其致动而伸出壳体（2，3）的末端。

4.根据权利要求1-3中的一项所述的装置，其特征在于，所述分配构件（9）能够相对于体部（20，30）转动运动，所述分配位置由所述分配构件（9）相对于体部（20，30）和入口（1，2，3，4）的相应的角位置限定。

5.根据权利要求1-4中的一项所述的装置，其特征在于，所述分配构件（9）能够相对于体部（2，3）朝向所述脱开位置平移移动。

6.根据权利要求1-5中的一项所述的装置，其特征在于，所述分配构件（9）包括内部通道（10），所述内部通道（10）具有与出口（S1）联通的下游末端和根据分配构件（9）相对于体部（2，3）的位置可能与一个或所有入口（1，2，3，4）联通的上游末端。

7.根据权利要求1-6中的一项所述的装置，其特征在于，所述紧急排出系统包括由金属共熔合金构成的热熔元件（7），其具有在85℃和120℃之间、优选地在105℃和115℃之间的预定熔化温度。

8.根据权利要求1-7中的一项所述的装置，其特征在于，所述壳体由单个部件或多个装配部件构成。

9.根据权利要求1-8中的一项所述的装置，其特征在于，所述气体排出出口与旨在连接到气体用户构件的出口一致。

10.一种基于多个相继使用的增压气体源（E1，E2，E3，E4）向用户（U）供气的气体分配设备，该设备包括根据权利要求1-9中的一项所述的分配装置，所述源（E1，E2，E3，E4）分别流体连接到壳体（2，3）的气体入口（1，2，3，4），用户（U）流体连接到壳体（2，3）的出口（S1）。

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