CN102934260B - 用于容器的改进的过压保护通气和排气装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于在使用期间内部会产生气体过压的容器的通气和排气装置（1），容器例如为用于车辆的电池，装置具有适于设置在容器的开口上的中空本体（2），其中，内腔（5）被封闭但与外部和连接于容器的内部的通道（6）连通，形成在容器中的气体能够穿过通道（6）而逸散到本体（2）的外部，在通道（6）上设置有能够渗透气体的过滤元件（18）。过滤元件（18）与支承单元（20）成一体，支承单元（20）承受设置在腔（5）中的压力器件（30），压力器件（30）适于将过滤元件（18）推动到阻断通道（6）的位置中，当压力超过预定值时，器件（30）允许通道（6）的暂时打开以使气体排出。
Description
技术领域
本发明的主题为根据主权利要求的前序的用于容器的通气和排气装置。从EP0,875,949、FR2,315,773和US3,436,273已知这种类型的装置。
背景技术
已知这样的容器：即，在该容器中设置有移动部件、电气部件，在该容器中存在有包含用于电力生产的化学物质（比如用于陆地交通工具、水上交通工具或飞行器的电池、）的环境，在该容器自身的使用期间，在该容器中形成具有压力的气体。特别地，这种容器必须连续并缓慢地进行通气，但是在内部压力超过预定安全极限值的情况下，这种容器还必须快速地进行通气。
特别地，但不限于车辆电池并且特别地不限于包含有锂的电池，已知这些电池包括一个或多个开口，在这些开口上交替地设置有用于容器的内部环境的排气的装置（用于封闭开口）或者用于形成在容器内部的气体（例如，氢气）的快速排出的装置。还已知具有彼此联接的两个独立的部分的装置，第一部分操作为排气，另一部分操作为快速通气。
在仅仅通气的装置的情况下，不能够获得向容器的外部快速泄压，具有明显的缺点。同时，仅操作为快速通气的装置允许从电池快速泄压，但只有当由于某种已知的原因（例如，当承受极高的温度时或者当电池短路时）达到极限值时才会这样。这种装置在电池使用期间不允许电池排气，或者更确切地说，在电池使用期间将形成在电池中的气体缓慢排放到电池的外部，这使容器的内部压力保持在可接受的值。
排气装置包括能够设置在电池的相应的开口上的体腔，本体的内腔通向插入在该开口中的端部以便与电池的内部连通，而另一端通过被过滤元件或膜封闭的开口与外部环境连通，其中，所述过滤元件或膜适于允许气体从电池的内部缓慢地流通至外部。这种亲水或疏水的膜不允许水进入在容器中。例如，该膜能够为聚合材料或者能够为非纺织材料。
相反，通气装置包括用于封闭容器或者电池的相应的开口的本体，所述本体具有在容器的内部过压的情况下破裂的部分，因而允许气体排放到容器的外部。这些类型的装置——对于电池（或类似的）的正确使用是必要的——一旦被插入，将使电池的开口完全通行无阻，并且甚至在电池中的压力恢复到可接受且安全的值后，内部气体仍继续通行无阻地逸出。这是因为装置的裂开部分不再次进行独立地封闭。然而，这种情形在很多气体（例如，氢气）——甚至以大量的方式——从电池连续逸出时是极其危险的，其在与空气接触时会着火，从而有电池周围和内部着火的危险以及因此有电池爆炸（以及邻近的电池和/或安装有电池的车辆爆炸）的危险。
发明内容
本发明的目的是提供一种这样的装置：即，该装置适于用作用于在使用期间其中会有气体过压的容器的排气装置以及通气装置。
特别地，本发明的目的在于提供一种单体装置，该单体装置具有已知装置的特性（排气和通气），这能够使这种装置成为过压安全装置。
另一目的在于提供一种上述类型的装置，该装置仅在这种压力有必要恢复到前述容器内部的可接受的值时允许对气体进行通气并因此排出容器的内部压力。
另外的目的在于提供一种具有控制成本且使用简单的上述类型的装置。
通过根据所附权利要求的排气和通气装置，所达到的这些目的和其他目的对于本领域技术人员来说是明显的。
附图说明
为了更好地理解本发明，附加了以下附图，这些附图仅为示例的而非限制性的，在附图中：
图1示出了根据本发明的装置的纵向截面；
图2示出了图1的装置的一部分的仰视立体图；
图3示出了图1的装置的另一部分的俯视立体图。
具体实施方式
参照所述附图，根据本发明的装置总体上用1表示并且包括本体2，本体2具有彼此连接的第一部分3和第二部分4，与第二部分4相比，第一部分3具有较大的横向尺寸。
本体2在内部中空成腔5，在第一部分3中获得所述腔。该腔与在第二部分4中实现的通道6连接，该通道通向第二部分4的自由端10，自由端10适于与容器的开口联接，例如，必须通气且可能从容器排气的含锂电池（未示出）。
在该示例中，端部10包括渐缩横向外部部分12，渐缩横向外部部分12适于将其引入部分容置到容器或电池的开口中。该渐缩部分12示出了底切13，底切13适于允许以任何已知的方式将本体2的第二部分4阻挡在电池的开口中，即使电池中存在有由于电池中存在的气体所产生的以及由于使用电池自身所形成的（由于已知的原因，因此不再描述）过压，底切（undercut）13仍适于保持装置1与该开口的联接。
为了保持本体2与电池之间的紧密联接，在该本体的、第一部分3与第二部分4连接的区域15附近，在第二部分4的周围放置有例如O形环16的密封元件。
通道6与本体2的腔5连通。在该通道的连接于腔2的端部17附近放置有过滤元件18，过滤元件18适于允许来自容器或电池的内部的气体朝向腔5流动，腔5被顶部19封闭，然而，顶部19具有用于如前所述的用于气体朝向装置1的外部的开口或排气通路。
过滤元件18可以为膜或者以合成材料来实现。过滤元件18可以为聚合材料（比如聚酯或者聚丙烯）、金属盐或其他、疏水材料或亲水材料，或者为非纺织材料。显然，可以使用其他材料，只要这些材料允许在容器中形成的并且具有80-100巴范围内的压力的气体从电池排出而不会造成较高压力（例如，等于100巴）的产生（这对于电池自身来说会是危险的）。
过滤元件18（一体地）连接至环形支承单元20（图3），环形支承单元20呈支承该元件并同时保护该元件的形状。更具体地，支承单元20如所述那样具有环形形式并且对通过共成型（comolding）、超声波焊接、热焊接或其他方式而固定至该单元的元件18进行支承。该元件放置在单元20的孔22附近。
为了防止由于从电池移动到本体2中的气体的升高的压力而引发单元20破裂，该单元20在孔22内具有臂或者径向结构23，径向结构23的臂部23A、23B和23C在一端处连接于设置在孔22的几何中心中的本体23D而在另一端处连接于单元20。在这些臂部23A、23B、23C附近，过滤元件18设置成朝向通道6，使得来自通道6的气体的压力朝向支承该元件的前述臂部推动该元件，并且避免了会使该元件自身裂开的过度变形。
环形单元20在其朝向腔5的面20A中的一个面上具有隆起边缘25，隆起边缘25限定该面20A的平坦区域26，放置在本体2的腔5内的弹簧（或者等效的压力元件）30的第一端29靠置在平坦区域26上，弹簧30的另一（第二）端31靠置在封闭该腔5的顶部19上。顶部19具有朝向本体2的内部的第一面33，并且在第一面33上存在有环形突起35，环形突起35限定该面的环形区域36，弹簧30的第二端31靠置在环形区域36上。
顶部19呈小玻璃杯状，对于顶部19，面33由于隆起的或突出的边缘40而凹陷，其中，隆起的或突出的边缘40朝向装置1的本体2的第一部分3并且部分叠置在第一部分3的横向外部面41上（第一部分3具有大致圆筒形式，因此该面41表示该圆筒的侧向表面）。在面41中存在有至少一个环形凹口43，该边缘40的端部44联接在环形凹口43中，以便将顶部19结合至上述本体2的第一部分3。能够通过点按联接或螺纹联接或卡口联接（为此在上述表面或面41上设置适当的结构）来获得这种（可移除的）结合，并且这种结合允许将该止动件牢固地联接至本体2，以便一旦本体2的腔5中存在的气体进行推动时避免分离。
为了允许气体从该腔逸出，顶部19和/或本体2的部分3设置有适当的开口。在该示例中，凹口50部分地实现在面33中以及边缘40中（直到边缘40的自由端51），所述凹口将本体2的腔5设置成与外部环境连通。
现在假设装置1联接至电池的开口。根据图中示出的示例，这种连接通过点按机构来实施，然而，还能够设想第二部分4实现成通过螺纹或者通过卡口联接至该开口。
在电池的正常使用期间，在电池中产生的气体（例如，氢气）通过过滤元件18（以适当的方式实现以便允许一种或多种类型的气体或分子穿过）进行通气，其中，过滤元件18允许这种气体从通道6流通至腔5并因此穿过凹口（或等效开口）50，进入到外部环境中。
一旦电池内产生过压，则气体作用于在腔5内沿与弹簧30相反的方向被推动的元件18。应当指出的是，弹簧的弹性特征限定压力极限，超过该压力极限，对电池进行排气。
因此，由于升高的压力，元件18和单元10在腔5中被推动，并且来自通道6的相对大量的气体到达凹口50并且被排出到环境中，从而防止了电池中的过压使电池爆炸。应当指出的是，单元20在其朝向本体2的面20A中的一个面上具有突起60（例如，呈三角形式），突起60适于与该本体的部分3中的邻近上述区域15的平坦端部部分3A相配合，当电池中没有任何过压时，该突起用作密封元件以便防止气体旁通过在单元20周围的过滤元件18。替代性地，在所述面20A上能够设置适于与该部分3A相配合的例如环形的密封元件，当联接有本体2的容器中没有过压时，该密封元件适于产生与该部分3A的密封。
在气体流动至装置1的外部的情况下，电池中的压力下降并且弹簧30使单元20和元件18返回到阻断通道6的位置，阻止气体自由流动至装置的外部。弹簧30将通道6保持为封闭的并且不存在如在已知的排气装置中那样气体连续逸出的危险（如果大量逸出，则其在与空气接触时会着火）。
因此，本发明提供执行排气（元件18阻断通道6）和通气（元件18从通道6移除）的功能的一体式装置，对于这种装置，由于电池中的过压的“关键”阶段全部都已经以安全的方式终止，所以装置再次封闭通道6并且恢复到电池的排气操作。
尽管已经描述了本发明的特定形式，然而根据前述描述，能够采用其他形式。例如，顶部19能够以永久的方式（例如，通过焊接）固定至本体2，在没有单元20的情况下，过滤元件18也能够操作，但要被单独加强以抵抗过压，例如，防止元件18（比如单元20）破裂的器件能够为该元件的一部分，例如插入在元件18内的耐磨材料（比如尼龙）层。在这种情况下，压力元件30（例如，弹簧）能够直接作用于这种通气元件。
这些变型也被认为包括在所附权利要求的范围内。
Claims (14)
1.一种用于容器的通气和排气装置(1)，所述容器在使用期间其内部会产生气体的过压，所述装置具有中空的本体(2)，所述本体(2)适于设置在所述容器的开口上，所述本体(2)的内腔(5)被封闭但与所述本体(2)的外部和通道(6)连通，所述通道(6)连接于所述容器的内部，形成在所述容器中的气体能够穿过所述通道(6)，以便向所述本体(2)的外部通气，在所述通道(6)上放置有能够渗透所述气体的过滤元件(18)，所述过滤元件(18)承受放置在所述本体(2)的所述内腔(5)中的压力器件(30)，所述压力器件(30)适于将所述过滤元件(18)推动到阻断或封闭所述通道(6)的位置中使得所述气体通过所述过滤元件(18)进行通气，所述压力器件(30)允许在压力超过预定值时打开所述通道(6)以允许所述气体旁通过所述过滤元件(18)从而排出所述气体，而在所述容器中的气体的压力恢复到低于所述预定值时使所述过滤元件(18)返回到阻断位置，其特征在于，所述过滤元件(18)与支承单元(20)成一体，所述压力器件(30)直接作用于所述支承单元。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器为电气或化学部件的容器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述化学部件为用于车辆的电池。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支承单元(20)具有环形形式，并且在所述支承单元(20)的中心孔(22)附近放置所述过滤元件(18)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，设置有保护所述过滤元件(18)免受来自所述容器的内部的过压影响的保护器件(23)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述保护器件为径向地设置在所述支承单元(20)的所述中心孔(22)内的臂部(23A、23B、23C)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过滤元件(18)具有内部加强单元。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述内部加强单元为塑料材料的层。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述塑料材料为尼龙。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力器件(30)利用所述压力器件(30)的端部中的与作用于所述过滤元件(18)的端部(29)相反的一个端部(31)而作用于所述装置(1)的所述本体(2)的所述内腔(5)的封闭元件(19)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述封闭元件(19)固定至所述本体或者通过机械联接以可移除的方式结合至所述本体，所述装置的所述封闭元件(19)与所述本体(2)中的至少一者包括至少一个第二通道(50)，所述至少一个第二通道(50)将所述本体(2)的所述内腔(5)与外部环境连接，来自所述容器的气体穿过所述至少一个第二通道。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述本体(2)包括彼此连接的第一部分(3)和第二部分(4)，所述第一部分具有所述内腔(5)，所述内腔(5)容纳所述压力器件(30)并且在封闭元件(19)的端部处被封闭，所述第二部分(4)具有与所述容器的内部连通的所述通道(6)，所述第二部分具有端部部分(12)，所述端部部分(12)适于在所述容器的相应的开口附近与所述容器联接，在所述本体(2)的所述第一部分(3)和所述第二部分(4)相连接的区域(15)附近放置有可移动的所述过滤元件，可移动的所述过滤元件与所述支承单元在所述内腔(5)的内部成一体并且承受所述压力器件(30)。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述本体(2)的所述第一部分(3)的横向尺寸大于所述第二部分(4)的横向尺寸，所述第一部分(3)具有其上靠置有所述支承单元(20)的第三部分(3A)，使得所述支承单元(20)在所述第三部分(3A)上形成密封，并且在所述容器内部的气体不存在过压的情况下防止所述气体旁通过在所述支承单元(20)周围的所述过滤元件。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器为移动部件的容器。
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