CN105143745B - 用于自推进气体系统的整合式安全设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全设备(1)，其具体来说用于自推进气体系统的气缸，所述气缸用于保存处于压力下的气态流体，所述安全设备包括设备主体(23)，其中限定有用于流体的通道(8、40)，所述通道从入口孔(6)延伸至出口孔(7)，所述入口孔(6)适合于放置成与所述气缸流体连通。密闭装置(10)气密接合所述通道，所述密闭装置可从第一位置和第二位置移动，在所述第一位置中，所述密闭装置指示所述气缸内存在处于低于第一预定压力阀值的压力下的流体，在所述第二位置中，所述密闭装置指示所述气缸内存在处于高于所述第一预定压力阀值的压力下的流体。至少一个温度和/或压力敏感泄放设备(12)定位在所述密闭装置中，定位方式使得，在超过预定温度阀值后或在超过第二预定压力阀值后，所述泄放设备打开用于流体的通道并且允许流体从所述入口孔流向所述出口孔。

Description

用于自推进气体系统的整合式安全设备
发明领域
本发明大体来说涉及使用在压力下容纳在气缸或容器内的压缩天然气、液化石油气或其他可燃性气体的自推进气体系统，并且具体来说涉及用于这类系统的整合式安全设备。
背景技术
在具有以气体作燃料的发动机的机动车中，气体燃料被装载并且压缩到至少一个气缸或容器中。根据在这里考虑的行业的一些安全法规，装在车辆上的每个气缸应该配备有泄放设备，用来在发生内部压力和/或内部温度的升高超过预定阀值的情况下阻止不希望的燃烧事件。
每个气缸配备有截流阀，用来停止流进和流出气缸。整合多个部件的各种类型的气缸阀是已知的，这些阀被称为多用途阀。一般来说，这类多用途阀包括上述安全装置和根据本行业的国际法规的其他设备，例如像溢流设备(EFD)，所述溢流设备在内部压力与外部压力的差值高于预定值的情况下触发，以限制气体从气缸流出。溢流设备装配在主管道中，气体穿过所述主管道传输，而压力敏感和温度敏感的泄放设备与气缸内部直接相连并且因此定位在副管道的端部。
因此，泄放设备有两种类型，即，由温度触发的泄放设备和由压力触发的泄放设备。这两种类型的泄放设备都沿着气体从气缸释放的管道定位，以在正常运行状态下关闭释放管道。
前者(由温度触发的泄放设备)包括热敏元件，所述热敏元件被限定在与排出柱塞相关联的固态主体中的相应座或室内。热敏元件通常保持释放管道关闭，并且仅当达到预定安全温度阀值时才会改变释放管道的状态。热敏元件的状态的这种改变随后允许释放管道被打开以将气缸排空。压力泄放设备一般包括破裂片或其他元件，所述破裂片或其他元件保持释放管道关闭，并且在达到预定压力安全阀值时破裂或以其他方式打开，从而打开释放管道以将气缸排空。
在大多数自推进气体系统中，使用这两种泄放设备。
现返回到流动所穿过的主管道，溢流设备建立在手动操作型截流设备的上游，并且在电截流设备的上游(如果存在电截流设备的话)。根据法规，这种布置的后果在于，在要求或需要将气缸排空的维护操作的情况下，手动截流设备的孔产生压力差，如，以导致溢流设备插入，从而使气体传输终止。
当前，针对将气缸排空的唯一解决方案是截流设备的部分手动孔；所述部分孔事实上允许气体在压力差不会达到针对溢流设备设定的插入值的情况下从气缸流出。
然而，这个解决方案具有安全方面的缺陷。事实上，如果维护技术人员试图通过完全打开手动截流设备来将气缸排空，溢流设备的随后触发会阻碍气体的传输，这导致技术人员相信气缸已经被完全排空，而此时气缸内仍然存在加压气体。随后在气缸内仍然存在加压流体的情况下移除气缸阀可能导致不希望的可燃事件。
为了克服这个严重的问题，已经起草了一份提案以修改美国法规ANSI NGV3.1，所述提案的主要要件被列出如下：
-途阀或槽应该具备对其中存在的加压气体的指示；
-维护的情况下，气体从槽排出的通道不应被溢流设备或放置在溢流设备下游的其他截流设备截断。
已经提出响应第一个要求的临时解决方案。这个解决方案包括将压力计应用于多用途阀；具体来说，将压力计连接至上述副管道中的一个。然而，这个解决方案不足以提供系统的足够安全性。压力计事实上是笨重的仪器，其在撞击的情况下可能损坏，并且因此被连接至与槽内部直接连通的副通道中的一个，由压力计的损坏引起的泄漏不能被其他设备停止。
本发明的目标是提供适合于克服上述弊端的安全设备。
发明概述
本安全设备指示流体槽是否是加压的，并且指示哪个流体槽满足国际法规的上述要件，并且具体来说，指示哪个流体槽被关联至与槽内部直接连通的通道。
如上所解释的，存在于多用途阀中并且与槽直接连通的副通道适合用于容纳上述压力泄放设备和热泄放设备。本安全设备还指示槽中存在加压气体，并且指示哪个槽与已经存在于多用途阀中的两个泄放设备中的至少一个相结合。这样，不需要修改当前多用途阀，或者省略先前的泄放设备。
本安全设备还使得有可能限制所述安全设备所关联至的多用途阀的尺寸、占据的空间和总体结构。
由于相同的原因，本安全设备提供单独的整合式设备，其包括至少一个安全设备和气体流动的手动截流设备，所述至少一个安全设备适合用于指示槽中存在加压流体。通过后者(手动截流设备)，可以通过手动激活穿过副通道中的一个将气缸排空，其中气体在不截断溢流设备的情况下流动。
常规安全设备的不足和限制中的至少一些被整合式安全设备克服，尤其是根据权利要求1的用于自推进气缸的整合式安全设备。从属权利要求描述本安全设备的优选实施方案。
根据这些权利要求，本安全设备包括设备主体，其中限定有用于流体的通道；所述通道从与加压流体的容器连通的入口孔延伸至例如出现在大气中的出口孔。在本公开中，密闭装置被定义为所公开的安全设备的元件，这个元件包括用于至少一个温度和/或压力敏感泄放设备的壳体，并且这个元件在所述安全设备内是可移动的，以提供气缸或容器内的压力的视觉指示。密闭装置例如可以包括以气密方式容纳在安全设备的主体中的柱塞，其中所述柱塞可在如靠后位置的第一位置与如靠前位置的第二位置之间移动，当流体容器内不存在加压气体(或者压力低于预定阀值)时，所述柱塞发现自己处于所述第一位置，并且当流体容器内存在加压气体(或者处于比预定阀值更高的压力)时，所述柱塞发现自己处于所述第二位置。
反过来，用于流体的通道被限定在密闭装置中，适合用于将入口孔与出口孔相连通放置，被接合以便由至少一个温度和/或压力敏感泄放设备密封。
在热敏设备的情况下，这个设备接合管道以便关闭气体通道，直到达到预定温度阀值，超过所述预定温度阀值，热敏设备内部的热敏元件就会改变其状态，从而允许从入口孔至出口孔的流体通道。
在压力敏感元件的情况下，当入口孔打开以便允许流体的流动。与出口孔之间的压力差超过预定值时，这个设备容易破裂或者以其他方式
因此，本设备提供容器或槽中存在加压流体的信号，这是因为其包括可移动的元件，所述可移动的元件的位置变化能够被明显地观察到。
例如，在优选实施方案中，密闭装置具有头部，所述头部接合出口孔，接合方式使得，当密闭装置在靠后位置时，所述头部隐匿在视线之外，而当密闭装置在靠前位置时，所述头部从外部是可见的。
另外，在不需要修改多用途阀的情况下，实现了在没有已知类型的两个泄放设备中的一个的情况下能够在当前多用途阀中使用这种设备的目标，并且具有限制所占据空间的优点。
应注意，可移动的密闭装置取决于流体容器内的压力以连续的方式运作，而安全设备仅在描述的情况下运作，并且独立于容纳在其中的可移动的密闭装置的位置来运作。
根据优选实施方案，安全设备还包括流体流动的截流阀，其例如是手动激活的，位于密闭装置的上游。此外，截流阀优选地以这种方式定位，以便不截断入口孔与出口孔之间的气体通道，并且拦截气体在入口孔与出口孔之间的辅助管道中流进大气的流动。所述布置允许三个设备完全独立，并且通过这个手动截流阀，有可能在没有溢流设备插入的情况下，通过将气体立即释放到大气中或使气体穿过管子来将槽排空。
在优选实施方案中，可移动的密闭装置包括具有头部部分的柱塞，所述头部部分支撑压力敏感泄放设备或温度敏感泄放设备。
根据优选实施方案，出口孔的轴线与入口孔的轴线是同轴的。在这种配置中，柱塞因此在第一靠后位置(空槽中，或流体以低于预定低压值的压力存在)与第二靠前位置(槽中存在高压流体)之间是可轴向移动的。
在一个有利的实施方案中，柱塞在设备主体中所制造的柱塞座内是可轴向移动的，并且泄放设备容纳在柱塞的内部通道中所制造的相应座内。换句话说，泄放设备关于柱塞是固定的并且随着柱塞移动。
在一个实施方案中，热敏泄放元件是在预定温度下一定会熔化的固态合金。
在一个实施方案变体中，热敏元件呈糊剂或液体形式，并且被容纳在外壳中，所述外壳在达到预定温度时容易破裂。
根据优选实施方案，压力敏感元件呈破裂膜或破裂片的形式，所述破裂膜或破裂片封闭流体的通道孔并且因此与高压流体直接接触，与流动方向正交。因此，流体的压力增加到超过预定值立即被破裂片感知到，并且导致所述片的所需破裂。
在一个实施方案中，手动截流阀作用于管道，所述管道的轴线径向于柱塞的轴线。在一个实施方案中，阀主要由可拧紧的元件和通过密封垫组成。当被完全拧入时，提供气密性并且阻止气体流出；当被部分拧入时，可以允许气体排出，所述排出独立于上述柱塞和安全设备，并且独立于截流设备，如上所述的截流设备定位在多用途阀的主管道中。
附图简述
本安全设备的特性和优点将从以下对其优选实施方案的描述变得更加清晰易懂，通过非限制性实例参照附图作出所述描述，其中：
图1在轴向横截面中示出第一实施方案中的应用于阀的本安全设备，所述安全设备使用热敏泄放设备；
图2在轴向横截面中示出根据实施方案变体的安全设备，所述安全设备使用压力敏感泄放设备；
图3A在轴向横截面中示出与手动打开/关闭阀整合的图2中的设备；并且
图3B在部分轴向横截面视图中示出手动打开/关闭阀的第二个实施方案。
优选实施方案详细描述
在附图中，参考数字1总体表示尤其用于自推进系统的气体气缸的安全设备。
安全设备1可以合并到阀中，例如用于气缸的多用途阀，所述气缸包含用于自推进气体系统的高压气体。
安全设备1包括设备主体，在一个实施方案中，安全设备1主要由第一部分2和与第一部分2相关联的第二部分3组成，第一部分2适合于连接至多用途阀的主体或者直接连接至气缸或容器的开口。有利的是，主体的两个部分之间的连接通过相应的螺纹连接部分4、4'发生。因此，为了组装和维护设备的内部件，可以将第二部分3从第一部分2移除，这将在以下描述。
总体上，设备主体限定内室5，内室5在一侧具有入口孔6，而在另一侧具有至少一个出口孔7。入口孔6、内室5和出口孔7形成用于流体的主体通道。入口孔6适合于放置成通过入口管道8与流体(例如自推进气体)的气缸或容器(未示出)的内部流体连通，入口管道8的一部分被制造在阀的气缸喷嘴内(未示出)。入口管道8和用于流体的通道6、5、7一起形成用于包含在气缸或容器中的流体的泄放管道。
在优选实施方案中，入口孔6的轴线与出口孔7的轴线是同轴的。
设备主体的两个部分2、3共同限定座9，包括柱塞10的密闭装置在这个座中是可轴向移动的。在一个实施方案中，座9和柱塞10与入口孔6和出口孔7是同轴的。柱塞10被内部管道40穿过。当如以下描述的那样打开时，内部管道40与入口管道8、入口孔6和出口孔7以及内室5一起形成用于包含在气缸或容器中的流体的泄放管道。
柱塞10包括头部部分11和尾部部分15。参照图1，头部部分11支撑温度敏感元件12，或参照图2，头部部分11支撑压力敏感破裂膜或破裂片12'，拧入柱塞10的头部部分11中的环形螺母13将所述压力敏感破裂膜或破裂片12'保持在适当位置。
柱塞10在第一位置或靠后位置与第二位置或靠前位置之间是可轴向移动的。在两个位置中，温度敏感元件12或破裂膜12'都以气密方式接合内部管道40，从而停止流体穿过设备的流动。
柱塞10(在它的座9内可移动)通过放入至少一个密封垫14，14'以气密方式接合所述座，从而抑制柱塞10与设备主体之间的流体流动通道。
密封垫14，14'例如容纳在柱塞10的尾部部分15中所制造的相应座中。
当槽内的压力低于预定安全阀值时，柱塞10被弹性元件17(如螺旋弹簧)推入靠后位置中。在这种状况下，尾部部分15例如由设备主体的第一部分2中所制造的肩部16支撑。
当槽内的压力超过预定安全阀值时，柱塞10被加压的流体推入靠前位置中。弹簧17被适当校准以便允许取决于安全压力值在这两个位置之间移动。
在一个有利的实施方案中，柱塞10的头部部分11由有色盖18覆盖，以便使得柱塞10在槽内的位置从外部更加可见，且因此使得加压气体在槽内的存在从外部更加可见。此外，透明或半透明盖19可以附接至设备主体的自由端，以保护密闭装置和安全设备。
在一个实施方案中，温度敏感泄放设备(图1)和压力敏感泄放设备(图2)是已知类型的。这类装置在达到预定温度(一般是110℃±10℃)或预定压力(一般是340巴)时分别激活，这允许流体从入口孔6穿过内部管道40流向出口孔7。
图3a示出上述安全设备，并且这个安全设备包括与设备主体的第一部分2相关联的手动截流阀60。
具体来说，在设备主体的第二部分2中存在放气管道20，其优选地被径向引导至入口通道8；放气管道20从通过排出管道23与外部连接的放气室29内伸出。放气室29包括螺纹部分，螺丝21被拧到所述螺纹部分上。螺丝21包括头部部分30和螺杆部分31。头部部分30被设定形状来允许手动旋转所述螺丝；螺杆部分31被设定形状来容纳密封垫22，密封垫22以气密方式接合放气管道20在放气室29内的出口。
通过截流阀60，有可能通过部分拧松螺丝21来允许气体从放气管道20传输至排出管道23，因此气体排出到大气中并且将气缸排空。
图3B部分示出不同类型的手动截流阀60'被应用到其上的安全设备，这种安全设备尤其适合于用于自推进气体系统的应用，在所述系统中气体处于高压下。
放气管道20从通过排出管道23'与外部连接的放气室29'内伸出。放气室29'由包括螺纹部分的壁限定，环形螺母25被拧入所述螺纹部分。反过来，环形螺母25包括内螺纹部分，销21'被拧入所述内螺纹部分。销21'包括：头部部分30'，其被设定形状来允许手动旋转销21'；和密封部分31'，其被设定形状来容纳第一密封垫26(例如平垫)和至少一个第二密封垫27(优选地是O型环)。第一密封垫26与设备主体中所制造的相应密封座28合作，并且当销21'被锁紧时，促进放气管道20关闭，以便流体不会流向排出管道23'。第二密封垫27通过销21'和/或环形螺母25与设备的主体之间的通道来抑制放气室29'与外部之间的流体通道。
在图1和图2示出的安全设备中合并手动截流阀60，60'，使得有可能在没有溢流设备插入的情况下将容器或气体气缸排空。通过手动拧松所描述的螺丝或销，允许从气缸内部至气缸外部的流体通道。排出管道23、23'的端部甚至可以被设定形状和/或攻有螺纹以便能够连接管子，以允许气体流入预定区域中或者在另一个流体容器中被复原。
安全设备有利地适合于连接(例如通过螺纹部分)至已知类型的多用途阀。所述安全设备因此可以与当前安全设备互换。
对本安全设备的修改和改变，例如使用其他功能上等同的元件代替某些元件，以便在保持在以下权利要求的范围内的同时满足临时需求。被描述成属于可能的实施方案的权利要求的每一项可以独立于其他实施方案来实现。

Claims (12)

1.一种安全设备，其具体来说用于气缸，所述气缸是用于保存用于自推进气体系统的处于压力下的气态流体，所述安全设备包括：
-设备主体，其中限定有用于流体的通道，所述通道从入口孔延伸至出口孔，所述入口孔适合于放置成与所述气缸流体连通；
-气密接合所述通道并且取决于所述流体压力以连续的方式运作的密闭装置，所述密闭装置可从第一位置和第二位置移动，在所述第一位置中，所述密闭装置指示所述气缸内存在处于低于第一预定压力阀值的压力下的流体，在所述第二位置中，所述密闭装置指示所述气缸内存在处于高于第一预定压力阀值的压力下的流体；
-至少一个温度和/或压力敏感泄放设备，其定位在所述密闭装置中，定位方式使得，在超过预定温度阀值后或在超过第二预定压力阀值后，所述泄放设备独立于所述可移动的密闭装置的位置来打开用于所述流体的所述通道并且允许流体从所述入口孔流向所述出口孔，所述出口孔朝向外部环境开放，并且其中所述密闭装置具有头部，所述头部接合所述出口孔，接合方式使得，当所述密闭装置在所述第一位置时，所述头部隐匿在视线之外，而当所述密闭装置在所述第二位置时，所述头部从外部是可见的，
其中所述安全设备还包括截流阀，所述截流阀适合于截断来自在所述密闭装置的上游的所述气缸的流体流动。
2.根据权利要求1所述的安全设备，其中所述密闭装置可沿着所述通道在所述第一位置与所述第二位置之间滑动，所述密闭装置被弹性装置推进所述第一位置中，并且在所述气缸中的流体所施加的压力超过所述弹性装置所施加的力时可移动到所述第二位置中。
3.根据权利要求1所述的安全设备，其中所述密闭装置被内部管道穿过，所述内部管道与所述通道流体连通，所述至少一个泄放设备以气密方式接合所述内部管道。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的安全设备，其中所述安全设备包括热敏元件，当超过所述预定温度阀值时，所述热敏元件经历状态变化，所述状态变化允许所述流体从所述入口孔流向所述出口孔。
5.根据权利要求4所述的安全设备，其中所述热敏元件是适于在预定温度下熔化的固态合金。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的安全设备，其中所述安全设备包括压力敏感元件，当所述元件的上游和下游的压力差超过预定值时，所述压力敏感元件易破裂。
7.根据权利要求6所述的安全设备，其中所述压力敏感元件呈破裂膜或破裂片的形式。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的安全设备，其中所述密闭装置包括与至少所述入口孔或出口孔同轴的中空柱塞。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的安全设备，其还包括有至少一个部分的颜色与所述设备主体不同的所述密闭装置。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的安全设备，其还包括附接至所述密闭装置的一端的有色盖，所述一端朝向所述设备主体的外部延伸。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的安全设备，其还包括附接至所述安全设备并且覆盖所述密闭装置的透明或半透明盖子。
12.一种多用途阀，其具体来说用于自推进气体系统中的气缸，所述多用途阀包括根据权利要求1-3中任一项所述的安全设备。
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