CN108291689B - 一种从压力容器组件中释放流体的方法 - Google Patents

Abstract

一种从压力容器组件中释放流体的方法，所述方法包括提供的步骤：压力容器；压电装置；和电场发生器；将所述压电装置设置成与压力容器的一部分处于密封的关系，从而提供压力容器组件，提供包含在压力容器组件内的处于压力条件下的流体，以及用电场发生器对压电装置施加电场，使得所述压电装置失效，从而从所述压力容器组件中释放流体。

Description

一种从压力容器组件中释放流体的方法

技术领域

本发明涉及从压力容器中释放流体的方法。

背景技术

气动储能系统有很多应用。在运输安全方面，它们可用于在发生紧急事故时快速充气各种装置，如汽车安全气囊，飞机乘客逃生滑梯和直升机浮悬系统。由于其在紧急事件中的使用，气动储能系统的快速启动是必要的。

气动储能系统可以包括例如填充有压缩的氦-氮(He/N)混合物的密封容器和用于刺穿容器壁的区域的一些种类的触发机构。布置在容器周围的收集喷嘴流体地将处于其未充气状态的可充气装置连接至容器。在使用中，触发机构使得容器壁的区域刺穿以便经由喷嘴供应压缩的He/N混合物以使充气装置充气。

通常，烟火致动器已经被用作触发机构来触发气动储能系统来给特定装置充气。

在使用中，电流通过埋入化学反应物质(烟火)中的导线，导致烟火燃烧。当烟火灼伤时，它会产生气体。燃烧被包含在容器的密封腔内，并且由产生废气引起的压力被施加到装配在容器端部的空腔中的活塞上。该活塞由于施加的气体压力而移动，并且线性移动可以用于剪切通过隔膜，或弯曲和破坏空心柱，从而释放存储的气动能量。

烟火致动器的使用受到高度管制。用于烟火致动器的潜在有害物质难以处理和储存。对于生产者和最终用户来说，这些有潜在危害的物质也需要昂贵和耗时的检查。潜在有害物质的寿命也可能有限，需要更换。

用于激活气动储能系统的交替触发机构是通过使用形状记忆合金。该形状记忆合金可导致拉动中空的折断柱并使其断裂，从而释放储存的气动能量。

在这种情况下，该形状记忆合金在热处理期间被拉伸，使得其在正常的环境温度下运行期间保持其拉伸的尺寸。当合金被加热时，例如使通过电流通过它，它回复到其未拉伸的尺寸。长度和产生的线性力的变化可以用来破坏空心柱。

然而，形状记忆合金触发机构通常不可靠地执行。此外，如果当地的环境条件发生变化，仍然存在计划外运行的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于从压力容器组件释放流体的方法，该方法简单和/或可靠和/或重量轻，和/或尺寸相对较小，和/或成本低，和/或可以迅速被激活。

因此，根据本发明，提供了一种用于从压力容器组件释放流体的方法，该方法包括以下步骤：

提供压力容器，压电装置和电场发生器；

将所述压电装置布置成与压力容器的一部分处于密封关系，从而提供压力容器组件，提供包含在压力容器组件内的处于压力下流体，并且使用电场发生器向压电装置施加电场使得压电装置失效，从而从压力容器组件释放流体。

根据本发明的另一方面，提供了一种流体释放系统，其基本上如本文参考附图所述或者如附图所示。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明，其中：

图1示出了用于从根据本发明的压力容器组件释放流体的系统，其适用于本发明的方法。

图2A示出了平面图并且图2B示出了图1的压电装置的横截面。

图3示出了适用于本发明方法的替代压电装置的横截面。

图4示出了适用于本发明方法的替代压电装置的横截面。

图5A示出了用于从根据本发明的压力容器组件释放流体的系统的一部分，该系统适用于本发明的方法。

图5B，5C，5D，5E和5F示出了图5A所示实施例的各种视图。

图6显示了另一种垫片，

图7示出了用于从根据本发明的压力容器组件释放流体的系统的另一个实施例，其适用于本发明的方法，并且

图8示出了适用于本发明的串联布线生物形态的示意图。

具体实施方式

参照图1，示出了流体释放系统8，其包括压力容器组件12和电场发生器30。所述压力容器组件12主要由压力容器20和压电装置10组成。

压力容器20包括压力容器壁22，所述压力容器壁22的一部分限定出口26。

该压电装置包括陶瓷芯11，在该陶瓷芯11的第一面50上具有电极35，并且在陶瓷芯的第二面52上具有电极34。该压电装置10包括密封件40，从而使压电装置与压力容器20的出口26处于密封关系。该压力容器和压电装置由此提供压力容器组件12。

电场发生器30包括控制单元31，电池36和电容器38。所述电容器和电池被适当地电连接，并且所述电容器经由导线32连接到电极34并且经由导线33连接到电极35。所述控制单元31能够控制所述电容器38和电池36，以便在电极34和35之间产生电场，即在压电装置上产生电场。

流体释放系统8连接到具有导管壁71的导管70。过滤器24放置于导管70内。所述导管具有相对大的直径D的第一部分72和具有相对小的直径d的第二部分73。所述第一部分的端部74联接到压力容器组件的出口14。导管的端部75联接到流体接收器60。

图2b示出了图1的一部分的放大图，并且图2a示出了沿着箭头H的方向截取的图2b的视图。可以看出，所述陶瓷芯11是圆形的并且具有总体厚度X。然而，陶瓷芯已经在区域54处局部减薄至厚度x。可以理解的是，区域54提供了一条薄弱线。可以将该薄弱线记录到压电装置中，或者可替代地可以在压电装置的模制期间制造所述薄弱线。

流体释放系统8结合导管70和流体接收器60的运行如下：

一般而言，压力容器组件12用流体78加压，例如气体。最初防止加压的流体78从压力容器组件12溢出，因为压力容器20如同压电装置10那样被密封并且压电装置10经由密封件40密封到压力容器20。

在这种情况下，流体接收器60是可充气装置。为了用流体78给充气装置60充气，电场发生器30以上述导致压电装置失效的方式运行。然后流体78从压力容器20释放并进入导管70的端部74，接着通过过滤器24，接着通过流量控制孔口66(由直径D和直径d限定)，接着流出端部75导管并进入充气装置60，从而使充气装置充气。一旦流体流动停止，压力容器20，导管70和充气装置60将全部处于共同的压力。

在一个实施例中，所述控制单元31提供固定的极性电场，该固定的极性电场具有足够的强度/大小以引起压电装置失效，从而从压力容器20释放加压流体78。

在另一个实施例中，所述控制单元31向压电器件施加交变极性的电场，从而导致其失效。在这些情况下，压电器件可能由于过热而失效，即所述交变极性电场可能具有足够的强度和频率以在压电器件内产生热量，从而导致其失去强度并且不能承受加压的流体78。

可选地或另外地，所述交变极性电场可能导致压电装置由于疲劳而失效，即电场的强度和频率可能导致装置向后和向前弯曲至引起疲劳裂纹的程度或者类似导致压电装置不能承受加压流体的压力从而失效的情况。

在一个实施例中，压电装置的形状可以使得当不产生电场时作用在压电装置上的加压流体78的压力导致压电装置处于压缩状态(例如压电装置可朝向压力容器20拱顶，即第一面50可以凸出并且第二面52可以凹入)。在这些情况下，在一个实施例中，当施加电场时，压电装置可以变换为其中部分压电装置就在失效之前所处的张力下的形状，或者凭借加压流体78的压力，和/或凭借压电器件的形状变化。通常地，压电器件可以由陶瓷材料制成，并且陶瓷材料的张力相对较弱，但是在压力下可能相对较强。

如图1所示，电场发生器30包括电池和电容器。在进一步的实施例中，可以仅提供电池。在进一步的实施例中，可以仅提供电容器。

如图1所示，所述压电器件与电场发生器有线通信。在替代实施例中，所述压电装置可以与电场发生器无线通信。

需要认识到的是，当压电装置失效时，加压流体78可沿着导管运载压电装置的碎片或部分。为了防止任何这样的碎片到达流量限制孔口66和/或流体接收器60，提供了过滤器24。所述过滤器防止任何可能阻塞或限制流量限制孔口66的碎片或者从导管流过的可能损坏流体接收器60的碎片。

流量限制孔口限制了流体可以通过孔口的速度，并且因此限制了流体接收器60被填充的速度。当流体接收器60是充气装置时，流量限制孔口66因此限制了充气装置充气的速度。

参考图3，示出了压电器件110的另一实施例，其具有实现与压电器件10所示的部件相同的功能的、标记大于100的部件。这种情况下，密封件142设置在压电装置的一侧上，在这种情况下，压电装置的与压力容器20相对的一侧，即在加压流体78下游的压电装置的一侧。

图4示出了压电器件210的另一实施例，其具有时间与压电器件10所示的部件相同的功能的、标记大于200的部件。在这种情况下，压电装置210包括类似于密封件142的密封件242，并且还包括在压电装置210的朝向压力容器20的一侧上的密封件244，即当考虑加压流体78时在压电装置的上游侧。

密封件142,242和244保护陶瓷芯免受潮湿等影响。

参照图5A，5B，5C，5D和5E，示出了流体释放系统508的一部分，其中满足与图1所示标记为500的特征相同的功能。

图5A示出包括来自压力容器的出口526的压力容器520的一部分。还示出了导管570。所述导管570包括凹槽580，在凹槽580内定位有垫片581。所述压电装置510位于垫片581的凹槽582内(参见图5E)。所述压力容器520包括同样配合在导管570的凹槽580内的插头583。所述插头583包括环形槽584，在该凹槽内设置有密封件540。所述压电装置510包括轴线A，并且压电装置510通过螺栓等(未示出)轴向夹紧在压力容器520的插头583和导管570之间。

所述密封件540因此被轴向压缩并且防止加压流体从压力容器组件512泄漏。

所述凹槽582通常为圆形并且包括切口585。所述垫片包括具有边缘587的中心孔586。所述插头583包括相应的边缘588。

图5D示出了压电装置510的分解图。在这种情况下，压电装置包括两个陶瓷盘形式的压电元件511A和511B。陶瓷盘511A具有第一面550A和第二面552A。所述陶瓷盘511B具有第一面550B和第二面552B。

电极534大致为圆形并具有外部翼片534A(见图5B)。电极534还在盘的中心区域中具有一系列孔534B。所述电线532电连接到外部翼片534A。

所述压电装置510包括另外两个的电极535A和535B。电极535A通常是圆形的并且包括中心孔535A1。电极535A还包括第一外部翼片535A2和第二外部翼片535A3(参见图5B)。

电极535B通常是圆形的并且包括中心孔535B1和外部翼片535B2。

压电元件511A和511B的第一面550A和550B以及第二面552A和552B包括导电涂层(未示出)。这种导电涂层不适合直接连接到导线532或533。因此，导线532与第二面552A和第一面550B上的导电涂层之间的连接是通过电极534。类似地，导线533和压电元件511A的第一面550A上的导电涂层的电连接经由电极535A。导线533与压电元件511B的第二面552B上的导电涂层之间的电连接经由电极535A，然后经由电连接到外部翼片535B2的外部翼片535A3，该外部翼片535B2按顺序电连接到电极535B，该电极535B按顺序电连接到压电元件511B的第二面552B上的导电涂层。

可以理解的是，导电涂层确保即使在压电装置邻近孔535A1,535B1和孔534B的区域中也存在均匀的电场。

图5D示出了分解图，但是在使用中，图5D中所示的部件全部机械地固定在一起。

所述压电元件511A和511B都在相同的方向上偏振，在这种情况下在轴线A的方向上。

所述压电装置510被组装到垫片581中，使得外部翼片535B2配合到切口585中。凹槽582的尺寸和公差与压电装置511B的外径意味着压电装置510是准确地与垫片同轴定位。垫片的外径和凹槽580的内径意味着压电装置10在组装时如图5A所示精确地与导管的轴线对齐。插头583的外径和内径的尺寸和公差与凹槽580相结合，使得边缘588在组装时如图5A所示精确地与边缘587对齐。

流体释放系统508的运行如下。

需要理解的是，如图5A所示，所述压电装置510将压力流体保持在压力容器520中，也即，当观看图5时压电装置510的左手侧的区域被加压。所述压电装置510的右侧的区域处于较低的压力下，例如大气压。

概括而言，压电装置510具有可通过提供适当的交变电场而被激发的某些固有频率。需要理解的是，在固有频率处的足够激发将导致压电装置510失效，从而释放加压流体578。

更详细地说，图5示出表示坐标系的箭头1,2和3。箭头3表示压电装置的“方向3”并与轴A相同。箭头1和2表示压电装置的“方向1”和“方向2”。方向1和方向2都垂直于方向3并且彼此垂直。方向1和2平行于压电装置510的平面。

为了解释固有频率，考虑隔离的单个压电元件，例如，考虑压电元件511A的隔离。独立的压电元件511A的固有频率模式是方向3，即轴A方向即纵向的振动。另一种固有频率模式是沿径向振动，即沿方向1和方向2的振动。这种径向振动是平面振荡，因为它们都出现在压电装置的平面内。在方向3上的振荡电场与方向1或2上的径向运动压电耦合。这被称为平面耦合或三一耦合，并且由材料的压电特性产生。三个方向的轴向膨胀是由于3-3耦合或薄片的厚度耦合系数引起的。薄盘的平面耦合系数表示方向3(与盘轴平行)上的电场与方向1和2上导致径向振动的同时机械效应之间的耦合。这被称为径向耦合。

厚度耦合系数表示方向3上的电场与薄平面物体(诸如压电元件511A)的方向3上的机械振动之间的耦合。

通常，诸如元件511A之类的薄平面物体的厚度模式的固有频率(或谐振频率)高于其纵向模式的频率，即元件511A的方向1或2上振动的固有频率远高于用于方向3振动的固有频率。

因此，所述压电元件511A将具有各种固有频率，其中两个如上所述。在特定固有频率处提供交变电场将使得压电元件511A在该频率下被激发并因此在该频率下振动。压电装置510不是隔开的单个压电元件，而是围绕边缘限制的两个压电元件的组合。然而，所述压电装置510将具有各种固有频率，并且当以特定固有频率激发时，将以特定模式振动。在该频率下以该频率继续振动将导致压电装置510失效。

如上所述，压电元件511A和511B都在相同的方向上极化，在这种情况下，在轴线A的方向上。然而，需要理解的是，当电压施加到电线532和533时，电极534结合电极535A将在第一方向上产生第一电场并且同时将在电极534和535B之间产生第二电场，但是该电场将在与第一方向相反的第二方向上。这是因为电极535A和535B电连接并位于压电元件511A和511B的外部，而电极534B位于压电元件511A和511B之间。

这样做的效果是，虽然两个压电元件在相同方向上极化，但是线532和533之间的电压将在相反方向上在压电元件511A和511B周围产生电场，并且因此一个压电元件将收缩其他压电元件将扩大。

如果以特定模式(例如，类似于隔离的压电元件的径向模式的模式)在压电装置510的固有频率处或附近以频率施加交变电场，则压电装置510将在该模式下振动，直至失败。显然，如果电场以压电装置510的不同固有频率或接近不同固有频率的频率交替变化，则压电装置将以不同模式振动，但仍会失效。

压电元件511A和511B与电极535A，535B和534一起限定并联的生物形态。具体参见图5F，其示意性地示出了压电装置510的横截面。可以看出，压电元件511A和511B的极性P处于相同的方向，但是当在导线532和533上施加特定的电压时，压电元件511A和511B中的电场方向相反，从而导致压电元件511A和511B收缩同时另一个膨胀。

在替代实施例中，压电装置可以被提供为串联布线的生物形态(具体参见图8)。在这种情况下，元件911A和911B的极性P相对于彼此反转，没有中心电极等同于电极534，而是绝缘层(例如氧化铝)，并且交流电压将被施加到外部电极935A和935B不通过任何外部翼片等电耦合在一起。从图8可以理解，当电压施加在电极935A和935B上时，压电元件911A和911B中的电场将处于相同的方向，从而导致压电元件911A或911B中的一个收缩，同时另一个膨胀。

从图5A中可以看出，压电装置510围绕插头583和垫片581之间的周边夹紧。然而，压电装置510没有夹紧在边缘587和588的径向内侧。需要理解的是，在压电装置510的边缘587和588内侧的那部分将具有固有频率，并且如果交流电压以该频率施加到导线532和533，则可以激发该固有频率。通常，压电元件的材料511A和511B是陶瓷的，而陶瓷的内部磁滞相对较小。从图5B和5D可以看出，电极534和535的中心孔535A1和中心孔535B1与垫片的直径中心孔586大致相同。这样，基本上所有的电极535A和535B被夹在龙头和垫片之间，并且因此不会在压电装置的固有频率下振动，并且因此不会产生任何滞后，并且因此压电的固有频率装置510未被电极535A或535B阻尼。

尽管电极534的中心区域可以有助于压电装置510的阻尼，但是这个中心区域包括多个孔534B。因此，由电极534对压电装置510上的阻尼所做出的滞后阻尼贡献小于在电极534不具有孔534B的情况下。

结果，压电装置510的中心部分阻尼相对较差，因此通过对导线532和533施加交流电压以其固有频率激发该部分将导致其具有相对较大幅度的振动，并且这个相对较大的振幅将足以克服将要破裂和分解的压电元件511A和511B的机械性能。一旦发生这种分解，压力容器20中的加压流体被释放到导管70中。

在一个示例中，压电装置510在组装时的固有频率可能为几十千赫的量级，例如60kHz。

由于实际频率相对较高，因此可能相对较快地使压电装置爆裂或以其他方式失效，例如可能使压电装置在小于10ms内失效。

所述压电装置510的固有频率取决于各种因素，例如压电元件511A和511B的直径和厚度，所述插头583与垫片581的夹紧力，压电元件511A和511B的材料特性，温度，压力容器20内的压力和管道70内的压力。在使用中，压力容器20内的压力可能变化(由于压力容器中的流体的温度变化)。压电元件511A和511B的温度也可能变化。如此，在使用中，压电装置510的固有频率可以变化。因此，施加在导线532和533之间的电压的频率可以扫过相对较窄的频率范围，该范围已知包含压电装置510的固有频率。举例来说，如果安装，所述压电装置510的固有频率为60kHz，则为了使压电装置510爆裂，可以在从55kHz开始到65kHz结束在导线532和533上施加交流电压。这样的扫描可以相对快速地进行，并且，所述压电装置的固有频率下降到，例如59kHz或已经上升到例如61千赫，然后55kHz和65千赫之间将确保失败的情况下扫描压电装置510。扫描可以从55kHz到65kHz或者可选地从65kHz到55kHz进行，即，在扫描期间频率增加，或者在扫描期间频率降低。无论哪种情况，压电装置都将以其固有频率激发，因此会失效。

或者，可以选择固定的交流电压频率，该频率略低于压电装置的最低使用固有频率。因此，以上例为例，已安装的固有频率可能为60kHz，但在使用中固有频率可能在59kHz和61kHz之间变化。如果使用略低于59kHz的频率(在该示例中为58.5kHz)，则最初压电装置将被激发到低于其固有频率。然而，即使压电装置在其固有频率以下被激发，激发的能量将导致压电装置升温，这又会导致压电装置的固有频率降低，使得压电装置的固有频率下降到激发频率(在这种情况下为58.5kHz)。因此，激发频率以上的第一个例子通过压电装置的固有频率被扫过(向上或向下)，而在第二个例子中，压电装置的固有频率被改变(通过加热)，使得它降低到激发的频率。

以任何固有频率(即，以任何模式)激发压电装置的优点是需要相对较少的功率来断开压电装置或使压电装置失效。也就是说，没有必要以固有频率或甚至接近固有频率振动压电装置。如上所述，通过过热或疲劳等可能发生压电装置的失效。

如上所述，电极535A和535B具有单个中心孔，其便于确保电极的材料不会有助于压电元件511A和511B的阻尼滞后。然而，就承受压力容器20内的压力而言，单个孔对压电装置的强度没有贡献。取决于待保持的压力，可能有利的是使电极534,535A中的一个或多个或535B作为没有任何中心孔或没有任何一系列中心孔(即没有任何穿孔)的实心盘。

需要理解的是，电极535A，534和535B中的任一个可以具有单个中心孔，或者可以是穿孔的，或者可以是实心的。因此，对于在生物样品方面安装在特定位置的电极类型有27个排列。

如上所述，在生物形态被串联连接的情况下，这样的生物形态具有两个电极和绝缘层。电极的选择也是固体电极，具有单孔的电极和具有穿孔的电极，并且绝缘层的选择是固体层，具有单孔的绝缘层以及具有穿孔的绝缘层，并且就生物形态被串联连接而言又有27种排列可供使用。

参照图6，示出了可用于代替垫片581的垫片681。将图6与图5E进行比较和对比可以看出，边缘687比边缘587更圆。边缘687的圆角将减小在该边缘附近的第二面552B中产生局部应力。此外，垫片681包括凹槽689，其将使得边缘687的垫片区域的边缘比图5E中所示的边缘更柔性。特定装置的安装条件的“调谐”是可能的，使得对于特定安装，压电装置在施加指令时(即，当施加适当的电场时)失效，但不以“非指令”方式失效。

参照图7，示出了替代的流体释放系统708。在这种情况下，存在第一压力容器720和第二压力容器790。第二压力容器包括通过限制连接的第一容积810和第二体积811孔812设置在可滑动活塞813中。所述可滑动活塞包括位于密封件815和816之间的环形槽814。所述活塞还包括密封件817。如图7所示，压力容器720流体连接到环形槽814在密封件815和816之间。所述出口818流体连接到围绕在密封件816和817之间形成的活塞的环形区域。

所述压电装置820用于防止第一容积810和第二容积811内的加压流体到达膨胀容积822。

在该示例中，所述压力容器17在相对较高的压力下加压，在该示例中为3000psi。容积822的膨胀处于相对较低的压力下，在这种情况下是15psi(例如大气压力)。所述第一和第二容积被加压到膨胀和体积压力与压力容器720中的压力之间的压力，即在该示例中为400psi，在15psi和3000psi之间。

所述压力容器720中的加压流体可如下经由出口818释放。

当需要释放压力容器720中的压力时，可以通过上述任何方法使压电装置820失效。压电装置820的失效将使膨胀容积822流体连接至第一容积810。如图7所示，膨胀容积822与第一容积810大致相同并且初始处于明显比第一容积更低的压力，并且因此当压电装置失效时由此将第一容积与膨胀的容积连接时，第一容积中的压力将下降到接近一半，即将下降到大约200psi，并且膨胀容积中的压力将会增加到约200psi。

从图7可以看出，所述压电装置具有与膨胀容积的直径相等的直径范围，并且因此一旦压电装置820失效，则第一容积和膨胀容积中的压力将非常快速地平衡，在这个例子中压力为200psi。然而，因为限制孔812比压电装置820的直径小几个数量级，所以当压电装置发生失效时，第一膨胀容积与第一容积的压力平衡相比平衡第二容积和组合的第一容积/膨胀容积的压力所花的时间快的多。这样，第二容积811中的压力将在一段时间内保持显着高于组合的第一容积膨胀容积中的压力。在这段时间内，活塞813左手侧的压力将大于活塞右手侧的压力，并且即使考虑到活塞右手侧的有效活塞大于在活塞左手侧上的有效活塞，当观察图7时，活塞仍然向右移动，从而使得环形槽814向右移动，使得其将压力容器720与出口818流体连接。

需要理解的是，来自失效的压电装置820的碎片不会污染流出出口818的流体(这种污染被密封件817和815阻止)。此外，所述压电装置820不需要承受压力容器720内的压力，而它只有承受第一和第二容积内的压力，在本例中压电装置仅必须承受400psi，而不是3000psi的压力。

因此，压电装置的失效通过穿过压电装置失效之前所占据的空间的流体来释放容纳在第一容积和第二体积内的加压流体。此外，压电装置820的失效凭借操作阀引起从压力容器720中释放的流体中，所述阀由所述活塞和其存在操作时被限定，当活塞移动到右侧时从而打开“阀”。

尽管图7示出了在压电装置发生失效时打开的阀，需要理解的是，通过将出口818布置在密封件815和814之间的位置，阀将初始时保持打开。所述压电装置的失效可能导致活塞向右移动，导致密封件815阻塞重新定位的(和较小的)出口818，从而导致阀的关闭。

在进一步的实施例中，可能不需要过滤器24。在另外的实施例中，可以不需要限流孔口66。在进一步的实施例中，可以不需要流体接收器60。在另一个实施例中，流量释放系统可以简单地将流体从压力容器20释放到大气中。在另一个实施例中，压力容器20可以是已经被加压流体78充气的可充气装置。流体释放系统可以通过将加压流体释放到环境中而简单地引起压力容器20的放气。

可以使用任何类型的合适的压电装置，具有任何合适的形状，任何合适的厚度，任何合适的电极配置。所述压电装置可以包括或可以不包括预定的失效区域。在提供预定的失效区域的情况下，可以提供任何合适的薄弱线或其他形式或形状，限定失效区域的形成或形状可以以任何合适的方式形成。

如上所述，压电装置以这样的方式失效，从而允许加压流体从压力容器组件逸出。因此，压电装置可能因部分或全部开裂而失效。由于压电装置中形成一个或多个裂缝，压电装置可能失效。压电装置可能会因部分或全部压电装置熔化而失效。在失效之前，压电装置防止来自压力容器的加压流体逸出。压电装置限定了容积，并且在压电装置发生失效之前，压电装置防止加压流体通过容积逸出。在压电装置失效之后，根据压电装置失效的性质，加压流体可以通过一些或全部容积逸出。失效可能导致压电装置振动并达到足以克服压电装置的机械性能的振幅。

Claims (40)

1.一种从压力容器组件中释放流体的方法，所述方法包括提供的步骤：

压力容器；

压电装置；和

电场发生器；

将所述压电装置设置成与压力容器的一部分处于密封的关系，从而提供压力容器组件，

提供包含在压力容器组件内的处于压力条件下的流体，以及

用电场发生器对压电装置施加交变电场，所述交变电场的频率等于或接近所述压电装置的固有频率，使得所述压电装置失效，从而从所述压力容器组件中释放流体。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述用电场发生器对压电装置施加交变电场的步骤包括提供交变极性电场以使所述压电装置失效。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述提供交变极性电场的步骤，通过过热导致所述压电装置失效。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述提供交变极性电场的步骤，由于疲劳的原因导致所述压电装置失效。

5.如权利要求2所述的方法，其中，所述提供交变极性电场的步骤由于振动的原因导致所述压电装置失效。

6.如权利要求5所述的方法，其中，当所述交变极性电场的频率等于或大致等于所述压电装置的固有频率时。

7.如权利要求5所述的方法，其中，在使用中，所述压电装置具有固有频率的范围，交变极性电场的频率至少在所述范围内的一些内变化。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述频率在整个范围内变化。

9.如权利要求5所述的方法，其中，在使用中，所述压电装置具有固有频率的范围，并且交变极性电场频率是低于所述范围的固定频率。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述电场发生器包括电池。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述电场发生器包括电容器。

12.如权利要求1所述的方法，其中，当流体在压力下容纳在所述压力容器组件内时，所述压电装置处于压缩状态。

13.如权利要求1所述的方法，其中，所述压电装置是易碎的。

14.如先权利要求1所述的方法，其中，所述压电装置是陶瓷的。

15.如权利要求1所述的方法，其中，所述压电装置具有预先设置的失效区域。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述预先设置的失效区域通过所述压电装置的局部变薄来提供。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述预先设置的失效区域是薄弱线。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述薄弱线是刻在所述压电装置上。

19.如权利要求17所述的方法，其中，所述薄弱线在所述压电装置浇筑时被加工。

20.如权利要求1所述的方法，其中，所述压电装置与所述电场发生器有线通信。

21.如权利要求1-20中任一项所述的方法，其中，所述压电装置与所述电场发生器无线通信。

22.如权利要求1-20中任一项所述的方法，其中，所述压电装置具有面向容纳在所述压力容器组件内的流体的第一面和面向远离所述第一面的第二面。

23.如权利要求22所述的方法，其中，所述压电装置的所述第一面和/或第二面被密封来防止水分进入。

24.如权利要求1-20中任一项所述的方法，其中，所述压电装置被结合到压力容器，由此提供密封关系。

25.如权利要求1-20中任一项所述的方法，其中，提供了压力导管，其包括通过压电装置与压力容器流体隔离的入口，并且，使压力装置失效的步骤使得所述压力容器组件与所述入口流体地连接。

26.如权利要求25所述的方法，其中，充气装置连接到所述压力导管的出口，使得流体流过所述压力导管进入所述充气装置。

27.如权利要求25所述的方法，其中，所述压力导管包括具有相对大的横截面的第一区域和具有相对小的横截面的第二区域，从而形成流量控制孔口。

28.如权利要求26或27中任一项所述的方法，其中，提供了过滤器，其布置成使得从所述压力容器组件释放的流体通过所述过滤器。

29.如权利要求28当其引用权利要求26时所述的方法，其中，所述过滤器设置在所述压电装置和所述充气装置之间的流体流动路径中。

30.如权利要求28当其引用权利要求27时所述的方法，其中，所述过滤器设置在所述压电装置和所述流量控制孔口之间的流体流动路径中。

31.如权利要求28所述的方法，其中，所述充气装置是浮动装置。

32.如权利要求20所述的方法，其中，所述压力容器组件可操作地联接到阀，并且来自压力容器组件的流体的释放改变所述阀的状态。

33.如权利要求32所述的方法，其中，所述阀具有关闭状态和打开状态，并且流体从所述压力容器的释放将所述阀的状态从关闭状态改变为打开状态。

34.如权利要求32所述的方法，其中，所述阀具有关闭状态和打开状态，并且从所述压力容器组件释放流体将所述阀的状态从打开状态改变为关闭状态。

35.如权利要求2所述的方法，其中，所述交变极性电场的频率大于10kHz。

36.如权利要求2所述的方法，其中，所述压电装置具有固有频率大于10kHz。

37.如权利要求1-20中任一项所述的方法，其中，流体的释放发生在施加电场的100ms内。

38.一种流体释放系统，包括：

电场发生器；

用于容纳处于压力下的流体的压力容器组件；

所述压力容器组件包括；

压力容器；和

与所述压力容器的一部分密封接合的压电装置;

布置成使得向所述压电装置施加交变电场，所述交变电场的频率等于或接近所述压电装置的固有频率能够导致所述压电装置失效，从而从所述压力容器组件释放流体。

39.如权利要求38所述的流体释放系统，其中，所述压电装置包括在第一方向上极化的第一压电元件和在第一方向上极化的第二压电元件，位于所述第一压电元件和所述第二压电元件之间的第一电极，具有第一部分和第二部分的第二电极，所述第一部分位于第一压电元件的与第一电极相对的一侧，所述第二部分位于第二压电元件的与第一电极相对的一侧上。

40.如权利要求38所述的流体释放系统，其中，所述压电装置包括在第一方向上极化的第一压电元件和在与第一方向相反的第二方向上极化的第二压电元件，位于压电装置的第一侧上的第一电极和位于与第一侧相对的压电装置的第二侧上的第二电极。

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