CN215334698U - 热泄压装置、气体蓄压器和气体蓄压器系统 - Google Patents

热泄压装置、气体蓄压器和气体蓄压器系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种热泄压装置，包括：阀单元，其能流体连通至气体蓄压器和/或气体蓄压器系统且具有至少一个流体路径，借此能排空该气体蓄压器和/或气体蓄压器系统，阀单元具有关闭件，其在使气体能流过流体路径的打开位置和使气体无法流过流体路径的关闭位置之间可被调节和/或移动；第一触发机构，其设置用于通过热作用将关闭件调节和/或移动到打开位置和/或允许关闭件调节和/或移动至打开位置，第一触发机构还设计用于：在所述气体蓄压器和/或气体蓄压器系统的除了热泄压装置的安装位置以外的另一个位置检测热作用，和/或至少在两个空间分开的位置和/或区域检测热作用。本实用新型还涉及一种气体蓄压器和一种气体蓄压器系统。

Description

热泄压装置、气体蓄压器和气体蓄压器系统
技术领域
本实用新型涉及一种热泄压装置、一种气体蓄压器和一种气体蓄压器系统，其中，它们最好被用在给燃料电池系统或燃料电池应用供应燃料、尤其是气态氢的燃料供应系统中。
背景技术
通常，限压阀是一种安全装置，其设计用于在过压事件中保护加压容器或系统。同样的情况适用于热泄压装置(TPRD)或热限压阀，其中，不同于单纯的限压阀，在达到预定或预设的极限温度时，该热泄压装置将被启动，以对加压容器或加压系统进行过压保护。
在此情况下，过压事件一般涉及造成容器内或系统内压力升高超过规定设计压力或最大允许工作压力(MAWP)的任何情况。热限压阀则涉及到因容器环境或系统环境中的温度升高而引起的过压事件，例如像安装有该容器或系统的运输工具着火时。
过压阀的主要目的是通过从承受过压的容器或系统中排出液体或气体来保护生命和财产。
如今有许多电子系统、气压系统和液压系统用于控制流体系统变量如压力、温度和流通量。这些系统都需要某种类型的能源如电力或压缩空气来达成其运行。热泄压装置或热限压阀必须随时能发挥作用，尤其也在断电情况下，例如当在系统控制装置不起作用时。因此，用于限压阀、尤其是热泄压装置的最安全的能源是工艺过程流体，换句话说是存储在容器或系统中的流体，其中，它在此可以是气体或液体。
如果出现因环境温度而造成系统内或容器内压力升高至危险水平的状态，或者如果因环境温度而导致容器完整性或系统完整性受到威胁，例如像在上述的车辆起火情况下，则热泄压装置可能是防止灾难性故障的唯一剩余装置。因为热泄压装置的可靠性与装置复杂性直接相关，故重要的是该热泄压装置的构造应尽可能简单。
各种类型的热泄压装置是已知的，因此例如使用包含可熔塞的配件，可熔塞堵塞并密封容器内的出口通道。当现在容器周围的温度达到可熔塞的熔点时，塞熔化，并且压力迫使熔融塞经通道流出，以由此允许容器内压力得以释放。
例如DE 603 09 339 T2提出一种泄压阀，在超过预定温度或预定压力时，泄压阀可针对容器内的加压流体提供压力释放。所述排热泄压组合阀具有：第一壳体，其具有在第一端的开口且具有管路，管路从第一壳体的第二端延伸经过该开口；第二壳体，其部分容纳在第一壳体的开口内，其中，第一壳体和第二壳体限定出在管路附近的腔室；出口管路，其从腔室延伸出并提供通至阀外的出口；在腔室内且与管路邻接的支承件，其中，支承件大于管路宽度；弹簧，其在腔室内被预紧并对准支承件；以及在腔室内处在第二壳体和弹簧之间的热敏件，其中，该热敏件对准弹簧并在预定温度下熔化，其中，在阀未被致动时，该热敏件不会阻挡通至阀外的出口，其中，当阀未被致动且对支承件施力时，该弹簧被朝向热敏件预紧，使得支承件因预应力被压向管路并在腔室和管路之间形成密封。
此外，DE 38 12 552 C1描述了一种用于气液蓄压器的熔断安全装置，其具有为了气体流出系统而可开放的出口通道，出口通道可通过锁闭件来密封关闭，该锁闭件由在预定温度下熔化并由此开放出口通道的材料构成，其中，除了锁闭件外还存在用于开放和密封关闭出口通道的阀，该阀被预置到其使出口关闭的锁闭位置并可以借助于可通过动力驱动机构来移动的执行机构的致动运动被调转到使出口通道开放的打开位置，并且所述锁闭件被设计为伸入所述执行机构的运动路径中并阻止其致动运动的阻挡件。
此外，US 3,618,627描述了一种自动泄压阀，其具有布置在压力系统和环境之间的阀，其中，该阀具有至少部分空心的阀杆以及可熔元件，其中，其在达到熔融温度时能开放压力系统，其中，熔断件设置在空心阀杆中，熔断件如下设计，即，它在空腔中滑动并对系统内的压力作出反应，以在预定压力下将该系统泄压，并且在空腔中设有弹簧并压向熔断件，以抑制熔断件的滑动。
在某些应用场合例如航空中可行的是，主动启动热泄压装置(TPRD) 的决定必须由上级主管部门来做出。但这在上述装置中是不可能的并且需要结构改动。
此外，在用熔断件来启动热泄压装置的所述装置中存在以下问题，即，所用熔断件不适用于几百巴的压力范围，由此随着时间推移尤其因为应力变化而开始熔化，因此无法确保热泄压装置的功能性。
此外，在使用气态燃料作为蓄能体的运输工具或交通工具、特别是轿车的发展中，近年来存在如下趋势：从具有一个的原有构型转变为多个压力容器、尤其是包括多个单独压力容器的高压容器单元，以能存放足够多的、为确保令人满意的运输工具行驶里程所必需的燃料或燃料气体尤其是氢气。
然而，这样的高压容器群组或高压容器单元具有大量可能的接口或薄弱点，在此处，可能着火的危险提高。因此可能出现如下情况，即，高压容器单元中的某个高压容器暴露在火源或热源下，而其余组合体、特别是设置在高压容器单元处的热泄压装置未被波及或未受损。这可能导致相关的高压容器达到临界状态或不稳定状态，但不能通过热泄压装置来检测到，这可能危及高压容器单元的完整性。同样的问题可能出现在用于运输气态燃料或燃料气体特别是气态氢的且为此具有大量高压容器的储罐或罐车中。
发明内容
鉴于上述现有技术的背景，本实用新型的任务在于提供一种热泄压装置和一种热过压保护方法，它们能够一方面提高在检测或探测针对气体蓄压器或气体蓄压器系统可能有的局部或点状热作用时的可靠性，其中，另一方面可以提高所用热泄压装置的疲劳强度，尤其在储存气态氢时的严苛要求情况下，同时实现热泄压装置的简单结构。
所述任务通过一种根据本实用新型的热泄压装置、一种根据本实用新型的气体蓄压器、一种根据本实用新型的气体蓄压器系统来完成。涉及热泄压装置的主题可以在气体蓄压器范围内在气体蓄压器系统得到应用，反之亦然。
在此，本实用新型的基本构思之一是提供一种热泄压装置和一种热过压保护方法，它们能够不仅在热泄压装置在气体蓄压器和/或气体蓄压器系统上的固定位置或安装位置测量或探测针对气体蓄压器和/或气体蓄压器系统的热作用，也至少能在气体蓄压器和/或气体蓄压器系统和/或安装有热泄压装置的运输工具的另一个位置来测量和/或探测，和/或尤其在气体蓄压器和/或气体蓄压器系统和/或装有热泄压装置的运输工具的至少两个空间分开的位点或位置或区域测量或探测针对气体蓄压器和/或气体蓄压器系统的热作用。
根据本实用新型的一个方面，一种用于气体蓄压器和/或气体蓄压器系统的热泄压装置包括：阀单元，其能流体连通至气体蓄压器和/或气体蓄压器系统并具有至少一个流体路径，通过该至少一个流体路径能排空该气体蓄压器和/或气体蓄压器系统，尤其能将加(高)压储蓄在气体蓄压器和 /或气体蓄压器系统中的气体排放或输出到环境中、尤其是气体蓄压器和/ 或气体蓄压器系统的环境中，其中，该阀单元具有关闭件，该关闭件在打开位置(此时气体能流过该流体路径)和关闭位置(此时气体无法流过该流体路径)之间能被调节和/或移动；以及第一触发机构，其设置用于通过热作用、特别是在达到预定温度时将该关闭件调节和/或移动到该打开位置和/ 或允许该关闭件调节和/或移动至打开位置，其中，第一触发机构还设计用于能至少在所述气体蓄压器和/或气体蓄压器系统和/或安装有热泄压装置的运输工具的除了该热泄压装置安装位置以外的另一个位置检测热作用，和/或用于至少能在尤其是所述气体蓄压器和/或气体蓄压器系统的和/ 或安装有热泄压装置的运输工具的两个空间分开的位置和/或区域检测热作用。
换句话说，热泄压装置具有两个检测区域，在所述检测区域能测量和探测针对单独的气体蓄压器和/或气体蓄压器组合(气体蓄压器系统)的热作用。与已知装置相比，这带来以下优点，即，不仅可以在热泄压装置的安装位置处检测热作用，还可以至少在另一个位点或位置或区域处进行检测。
通过这种方式，可以提供一种热泄压装置和一种热过压保护方法，它们能够一方面提高在检测或探测针对气体蓄压器或气体蓄压器系统的可能有的局部或点状的热作用例如运输工具中的点状火源时的可靠性。另一方面可以改善所用热泄压装置、特别是触发机构的疲劳强度，尤其在储存气态氢时的严苛要求情况下。此外，所提出的装置和基于它的方法实现了简单的结构设计，这对降低购置成本以及运营成本做出积极贡献。这尤其是可实现的，因为可以不再使用大量单独的热泄压装置。
在此情况下，在本实用新型范围内，“空间分开的位置和/或区域”是指，两个检测位置或检测区域至少如此远地相距或间隔布置，即，无法保证借助于一个检测位置或一个检测区域来达成有意义的或可靠的测量。换句话说，两个测量位置或测量区域按如下方式彼此间隔开，即，这两个区域之间的热传导不足以保证在足够短的响应时间内能够可靠测量或探测热作用。
相应地，与检测位置或检测区域的相应间隔取决于具体的安装情况。如果有可能存在许多危险点或局部危险位置，则建议设置许多检测位置或检测区域，尤其是彼此靠近地来设置。
在此，在各个检测位置或检测区域之间的空间距离可以在100毫米至 1000毫米之间变化，取决于安装状况或危险位置数量。
此外在本实用新型范围中，术语“热作用”是指气体蓄压器的壳体或层压空心体或气体蓄压器构件或安装有热泄压装置的运输工具的部件至少在局部受热，这种受热可能威胁到气体蓄压器或气体蓄压器系统的完整性。在这种情况下，至少局部受热可能源于着火、例如运输工具起火或电缆起火。运输工具中的高度危险部位在此例如是制动器、发动机、电池等。
在此优选的是，该热泄压装置被设计成罐内阀形式，用于安装到气体蓄压器特别是氢罐(氢气罐)，该气体蓄压器优选设立用于给燃料电池系统供应燃料尤其是气态氢。
还有利的是，该热泄压装置具有接管，其被设计用于可旋拧入气体蓄压器、特别是气体蓄压器的接管中。
还优选的是，本实用新型的热泄压装置被用在运输工具或储气室的气体蓄压器系统、运输车或罐车、可换式槽式电池等中，运输车或罐车被用于运输气态燃料或燃料气体特别是气态氢。
在本实用新型范围中，术语“运输工具”或“交通工具”或其他类似术语如以下所用地通常包含：机动车，如包含运动型多用途车(SUV)的轿车、公共汽车、卡车、各种商用车；包括各种船艇的水上运输工具；飞行器、无人机等；混合动力车、电动车、插电式混合动力电动车、氢能汽车和其它替代汽车(例如燃料来自除石油外的其它资源)。如此处所述，混合动力车是具有两种或更多种能量载体的车辆，例如是由汽油和电力同时驱动的车辆。
此外在本实用新型范围中，术语“燃料”是指用作蓄能体的介质或流体。在此情况下，它一方面可以是如下燃料，其化学能通过在内燃机如内燃发动机或燃气轮机中燃烧而转化为机械能，另一方面，它可以是例如氢，其在燃料电池(原电池)中连续进行化学反应，由此产生电能或将化学能转化为电能。但也有以下可能，即，氢可以在专用燃料设备中燃烧，因此，氢也可以用作燃料。在此情况下，燃料可以是气态或液态的。在此期间还开发出如下的蓄压器，在其中，氢以两种形态即气态和液态来存储，即所谓的跨临界存储。
此外优选的是该关闭件被设计为调节活塞，其可横向于流体路径(流动通道)、尤其垂直于流体路径移动地安装或容纳在阀单元中。
这样一来，可以避免储存在气体蓄压器或气体蓄压器系统内的燃料的、在填充状态下可以在300巴至1000巴之间的压力在调节活塞作用方向上作用，借此显著减小关闭件的所需关闭力，进而可显著减小关闭件的和进而热泄压装置的受力。由此能确保热泄压装置的耐久性。
根据另一设计，该调节活塞具有长条圆柱形的活塞体，在其外周面，在活塞体纵向上彼此间隔地设置有三个密封件，因此在安装到阀单元内的状态下形成两个彼此气密的腔室。
此外优选的是，在调节活塞的关闭位置，第一腔室流体连通至流体路径并关闭该流体路径，因此，储蓄在气体蓄压器或气体蓄压器系统中的气体不会逸出到环境中。
另一方面，在调节活塞的打开位置，第二腔室流体连通至流体路径或在流通技术上与流体路径相连，并通过流体管线将其连至泄压口，由此，储存在气体蓄压器或气体蓄压器系统中的气体可以逸出到环境中。
还优选的是，第二腔室的尺寸因沿活塞主体外周面的径向环形槽而被增大，以保证从气体蓄压器和/或气体蓄压器系统流出的气体有足够的流量/流通量。
在此情况下，该关闭件替代地可被设计为关闭活塞，其在流体路径方向和/或气体流出方向上、尤其在流体路径之内移动地安装或容纳在该阀单元中。
根据本实用新型的另一实施方式，在关闭位置，该关闭活塞关闭在一侧设有的、特别是在流动方向上设于关闭活塞后面的流体管线，并且在打开位置开通该流体管线，由此，该流体路径流体连通至流体管线或者说在流通技术上与流体管线相连，因此与泄压口可流体连通或流体连通，由此，储存在气体蓄压器或气体蓄压器系统中的气体可以逸出到环境中。
此外有利的是，该热泄压装置具有第二触发机构，第二触发机构被 (直接)集成在阀单元中并与第一触发机构并联或串联连接，特别是在流通技术方面并联或串联。
此外优选的是，第一触发机构和/或第二触发机构设计成玻璃安瓿形式，该玻璃安瓿被如下设计，即，其在达到预定温度(触发温度)时破碎或破裂。
此外有利的是，第一触发机构设计为处于预定压力(足够高的压力)下的测试段的形式，使得该关闭件因施加有该压力而一直保留在关闭位置，直到测试段内的压力因特别是在至少另一个位置的热作用而下降，尤其下降到低于预定触发压力(当达到预定温度时)，致使该关闭件被开放。
在此情况下，在本实用新型范围内，术语“开放”应是指一种机制、优选地是机械机制，其可防止关闭件可运动、特别是防止其可运动到打开位置。这能以最简单方式通过玻璃安瓿的固有形式来实现，该玻璃安瓿通过在达到预定温度时破碎来开放如下空间，优选被弹簧预紧的关闭件可以移动到该空间中，以由此开放气体用流体路径。
在此情况下还有利的是，该测试段被设计为软管且特别是橡胶软管和 /或管道且特别是钢管，其填充有液体和/或气体、尤其是水，其处于足够高的压力下，使得该关闭件一直保留在关闭位置，直到软管和/或管道内的压力因尤其作用于检测件的热作用而下降。在此情况下，例如存在于测试段中的压力可以在5巴至20巴的范围内，优选在8巴至12巴的范围内。
此外优选的是该测试段具有检测件、特别是打开件，其由以下部分形成：在达到预定温度时至少部分熔化的软管本身；软管中的在达到预定温度时熔化的局部薄弱点；被插入软管和/或管道中并在达到预定温度时熔化的封塞；和/或在达到预定温度时破碎或破裂并在软管或管道中开通开口的玻璃安瓿，由此在测试段中承压容纳的液体和/或气体会逸出，因此测试段内的压力下降。
在此情况下，封塞可以由塑料材料、低共熔材料诸如铋化合物或锡化合物等构成，其具有低熔点，从而该封塞在达到预定温度时熔化，并且在所述软管或管道内开通开口，或使之可接近。
在此，在气体蓄压器和/或气体蓄压器系统处的和/或在装有热泄压装置的运输工具中的这个和/或这些检测件优选就位在特别危险的位置，以能快速可靠地检测到可能有的热作用、例如着火。
在此情况下可能尤其有利的是，将这个和/或这些检测件(位置或区域) 设置在气体蓄压器的和/或气体蓄压器系统的极限位点。例如如果一个气体蓄压器系统具有呈蜂窝状或环形容纳在支架中的十个气体蓄压器，则最靠里面的气体蓄压器最不可能暴露在热作用下，相应地，仅在支架的外侧点设置检测件可能就够了。
另一方面可能有利的是，在运输工具中，在气体蓄压器系统本身之外且特别是在危险位置如制动器、电动机、电池等的附近设置检测件(位置或区域)，以尽早检测到热作用。
替代地，第一触发机构可以设计为测试段形式，该测试段填充有介质特别是液体和/或气体，其压力在达到预定温度时因热作用而达到足以(主动)将该关闭件调节和/或移动至打开位置的值。在这种情况下，压力增大优选可以通过至少部分实施的相变来进行。
此时还有利的是，测试段以软管特别是橡胶软管和/或管道特别是钢管的形式构成，其至少填充有优选具有低沸点的液体，该液体在达到预定温度时开始沸腾，由此该软管或管道内的压力升高超过预定压力，从而可将该关闭件调节和/或移动到打开位置，尤其以不可逆的方式。
此外优选的是，容纳在所述软管和/或管道中的液体是水、乙醇、甲醇、乙醇混合物、甲醇混合物等。
还有利的是，该关闭件可被电致动和/或电子致动，尤其借助于可将第一和/或第二触发机构置于热作用下的微波发射器和/或发热丝。替代地，该关闭件也可以例如通过电磁阀或压电元件来直接致动。
根据本实用新型的另一实施方式，该热泄压装置具有通信装置、特别是使用红外、无线电、蓝牙或WLAN(无线局域网)的无线通信装置，其设立用于从外部用户例如运输工具的外部控制器/主控制器、可由消防队、警察局或其它救援力量操作的紧急控制系统接收控制指令，以尤其操作第一和/或第二触发机构和/或发热丝和/或微波发射器。
还有利的是，热泄压装置还具有取向检测装置，其设立用于检测热泄压装置的、特别是阀单元的、更优选是至少一个连接到阀单元的气体蓄压器的空间绝对几何取向，在这里，该取向检测装置具有至少一个选自如下组的传感器：加速度计、陀螺仪和地磁场传感器。
在此情况下优选的是，热泄压装置、尤其是其内部集成的控制装置设立用于基于由取向检测装置确定的热泄压装置且尤其是阀单元的取向来选择泄压接口，借助该泄压口可以将所连接的气体蓄压器和/或所连接的气体蓄压器系统在预定的特别是安全的空间方向上排空。
对此，热泄压装置且特别是阀单元可以具有多个泄压口，每个泄压口可以通过相应预定的阀特别是电磁阀来打开或关闭。可以有利地在相应的泄压口处设置泄压管线，泄压管线在不同的空间方向上取向，以在运输工具发生事故的情况下朝向期望的或有利的空间方向排放燃料。
在这种情况下，泄压管线优选如此布置，即，排放出的燃料不会损坏运输工具且尤其是燃料供应设备的任何安全相关部件，并且不会阻止接近运输工具。根据经验，根据运输工具的姿态(例如在事故情况下可能会侧翻)来例如选择泄压管线，其向上、即在竖向上排出燃料，以保证尤其救援队能侧向接近运输工具。
本实用新型还涉及一种具有接管的气体蓄压器，如上所述的热泄压装置可被装入其中。必要时，该热泄压装置且特别是阀单元和/或气体蓄压器配设有密封，以便以气密方式在气体蓄压器的接管内定位该热泄压装置。
通常，这种类型的气体蓄压器被设计为空心体，其由多层层压物、特别是多层塑料层压物形成。由塑料构成的层压物优选可以具有增强纤维材料如碳纤维或玻璃纤维以提高其稳定性。该接管被加入到该层压物中并且通常带有内螺纹，设置在热泄压装置的接管上的配合螺纹可被拧入该内螺纹中，以将热泄压装置安装至、优选安装入气体蓄压器。
在此情况下有利的是，将软管和/或与所述软管和/或管道连接的液袋装入该空心体中。
本实用新型还涉及一种用于储存燃料特别是气态氢的气体蓄压器系统，它优选设立用于给燃料电池系统供应燃料特别是气态氢，包括：至少一个气体蓄压器、优选是上述的本实用新型气体蓄压器和热泄压装置、优选是上述的本实用新型热泄压装置。
本实用新型还涉及一种借助热泄压装置、特别是上述的本实用新型热泄压装置来对气体蓄压器和/或气体蓄压器系统进行热过压保护的方法，包括：当达到预定温度时，借助于热作用尤其是外部热作用来开通能用于排空该气体蓄压器和/或气体蓄压器系统的流体路径，其中，至少在所述气体蓄压器和/或气体蓄压器系统的和/或安装有该热泄压装置的运输工具的除了热泄压装置安装位置以外的另一个位置能检测热作用以用于开通流体路径，和/或至少在所述气体蓄压器和/或气体蓄压器系统的和/或安装有该热泄压装置的运输工具的两个空间分开的位置或位点和/或区域能检测热作用以用于开通流体路径。
在此情况下优选的是，该流体路径在未致动和/或未触发的状态下借助关闭件被关闭，该关闭件主动地或被动地从关闭位置(此时气体无法流过该流体路径)可被调节和/或移动到打开位置(此时气体能流过该流体路径)。
还有利的是，第一触发机构通过热作用、尤其在达到预定温度时将该关闭件调节和/或移动到打开位置和/或允许该关闭件调节和/或移动到打开位置。
根据本实用新型方法的另一实施方式，第一触发机构被设计成测试段形式，其在未致动或未触发的状态下处于预定压力并如此将该压力施加至该关闭件，即，关闭件一直保留在关闭位置，直到测试段内的压力在热作用、尤其是外部热作用下下降或降低，尤其在达到预定温度时下降到低于预定触发压力，由此第一触发机构放开该关闭件，且该关闭件被调节和/ 或移动到打开位置，尤其通过预紧弹簧被推压到打开位置。
该热泄压装置可被集成在气体蓄压器或包括多个气体蓄压器的气体蓄压器系统中。此外，热泄压装置可被用于热过压保护方法。因此，关于以上对热过压保护的描述所公开的其它特征也可以被用于气体蓄压器、气体蓄压器系统和热过压保护方法。反之，这也同样适用于气体蓄压器、气体蓄压器系统和热过压保护方法。
附图说明
装置、用途和/或方法的其它特征和优点来自以下参照附图对实施方式的说明，这些附图示出了：
图1示出根据现有技术的排热泄压组合阀的从侧面看的剖视示意图，
图2示出根据现有技术的高压容器单元的立体图，
图3简化示出本实用新型的气体蓄压器系统的一个实施方式，
图4示出图3的热泄压装置的局部放大图，
图5示出处于关闭位置的图4所示热泄压装置的关闭件，
图6示出处于打开位置的图4所示热泄压装置的关闭件，
图7简化示出本实用新型的气体蓄压器系统的、尤其是本实用新型的热泄压装置的另一实施方式。
具体实施方式
在各不同附图中示出的相同的附图标记表示相同的、对应的或功能相似的零部件。
图1示出根据现有技术的排热泄压组合阀4的从侧面看的剖视示意图。所示的阀4具有第一壳体10和第二壳体12。第一壳体10包括第一端15、与第一端相对的第二端24以及从第一壳体10的第二端24延伸到第一端15的管线22。管线22被如下定位，即，其通入分配器3并与之流体连通。
第一和第二壳体10、12限定出腔室20。优选地，第二壳体12具有开口 34，从而当第二壳体12被第一壳体10容纳时，第一和第二壳体的开口14、 34共同限定与管线22邻近的该腔室20。
支承件30、弹簧32和热敏件34布置在腔室20中。支承件30邻近管线22 来布置。支承件30的与管线22邻接设置的一部分36由密封材料制成。支承件30的余部用作支承面，弹簧22对该支承面施力。
要注意的是，支承件30的形状允许在其作为密封作用于管线22，但同时没有在腔室22中充当密封。在正常情况下，当阀4处于非致动状态时，弹簧32在压缩状态下支承到支承件30上。因此，在正常情况下，弹簧32将支承件30预压向管线22。因此该支承件用作管线22与腔室20之间的密封。
现在将描述阀的工作方式，如前所述，阀4被连入分配器3内的开口6 中，分配器被固定在装有气态或液态流体的容器2上。在正常条件下，弹簧32处于压缩状态并对支承件30施力，以由此在管线22和腔室20之间形成密封。因此在正常条件下，弹簧32通过预应力将支承件30压向管线22。热敏件34以对准弹簧32的方式来布置。
热敏件34具有熔点，当在容器2内达到预定温度时，该熔点使热敏件熔化或抛弃其固态特性。当出现这种情况时，热敏件熔化并造成弹簧32减压并进入先前由发热件34所占的区域中。当弹簧32卸除应力时，支承件30 不再被压向管线22。因此，过多的热压有可能从管线22进入腔室20并经由出口管线42逸出。因此，阀4达成排热并防止在容器和/或流体处的损伤。
图2示出根据现有技术的高压容器单元10的透视图。所示高压容器单元10具有：箱状壳体22、连接件20以及在壳体22内部排列的多个筒状容器 18，其中，每个容器18在轴向上在一侧的一端部包括开口30B，连接件20 连通这些开口30B以将多个容器18相互耦联，并且连接件包括使多个容器 18的内腔彼此连通的流动通道。此外，所述高压容器单元10具有排出管路 32，它从连接件20经由形成在壳体22内的通孔46A到达壳体22外部，其中，阀34连接至排出管路32，该阀可以启闭该流动通道。
在根据现有技术的所示高压容器单元10中，出于成本考虑，仅将一个热泄压装置集成在阀34中，相应地，在此仅在壳体22之外且仅在高压容器单元10的一位置可以检测热作用，这并不令人满意。
图3简化示出根据本实用新型的气体蓄压器系统400的第一实施方式，它例如由两个气体蓄压器300、两个被分别拧入气体蓄压器300中的罐内阀200和热泄压装置100组成，热泄压装置在所示实施方式中被集成在气体处理装置中。相应地，热泄压装置100的阀单元110不仅具有气体蓄压器系统 400热压监视所需要的部件，还具有诸如安全阀、压力控制阀、过滤器、止回阀这样的其它部件。
如可从图3中看到地，所示的热泄压装置100在阀单元110中具有流体路径101，该流体路径与两个气体蓄压器(高压容器)300、特别是其容装物、即燃料就流通技术而言相连或连通。在流体路径101中设有可开通和关闭流体路径的关闭件111。在对应于基本位置的关闭位置，气体特别是燃料不能流过流体路径，因此气体蓄压器300处于运行就绪状态。但如果现在由热泄压装置的第一触发机构120检测到例如在位置St2出现呈火灾形式的热作用，则触发机构120可允许关闭件111移动到打开位置，由此，流体路径101与第二流体路径102(流体管线)连通，由此，来自气体蓄压器300 的气体(燃料)可以经由阀单元的泄压口A3被可控排空或排放到热泄压装置的环境中。
在所示实施方式中，关闭件111被设计为调节活塞111a，其功能随后将参考图4详加描述。第一触发机构120被设计为测试段，其在这里具有分配器，多个软管和/或管线可连接到该分配器以实现该测试段。如此处所示，两条软管被连接到分配器，每根软管都铺设到相应的气体蓄压器，以能在那里在位置或区域St2和St3处检测到可能有的热作用。此外，如下管线被连接到分配器，该管线通向位置或区域St4，所述位置或区域例如可以设置在运输工具发动机舱中或在运输工具制动器附近。
在所示实施方式中，测试段填充有液体且优选是水并且被加压。主要存在于测试段中的压力被传递到调节活塞111a，其由此克服弹簧力地被压入关闭位置；在这种状态下，测试段被气密封闭或水密关闭。
如果现在在位置St2至St4之一处发生热作用，则例如由塑料构成的封塞在该管线中或在测试段的其中一根软管中熔融，处于压力下的水会逸出，由此，在测试段或第一触发机构内的压力下降，因此，该弹簧可以将调节活塞111a推至或压入打开位置，由此气体能经由泄压口A3逸出。
图4示出图3的热泄压装置100的局部放大图。如图4所示，调节活塞 111a可横向于流体路径101移动地安装在阀单元110中，尤其在流体路径 101的横向(与之垂直的方向)上可移动地安装。调节活塞111a具有长条圆柱形的活塞体，在该活塞体的外周面，三个密封件113设置在槽中。三个密封件113在活塞体纵向上、即垂直于流体路径101地彼此间隔布置，因此，在可移动地容纳有调节活塞111a的导向孔中形成以气密方式彼此分开的两个腔室K1、K2。
图5示出处于关闭位置的图4所示热泄压装置100的关闭件111a。如可从图5中看出地，在测试段(第一触发机构)120中主要存在的压力P1加载于调节活塞111a的左侧并将调节活塞向右压向弹簧114，弹簧由此被预紧。在该位置，流体路径101通入不与第二流体路径102连通的第一腔室101，因此该热泄压装置处于关闭状态、即非致动状态。
图6示出处于打开位置、即处于致动状态的图4所示热泄压装置100的关闭件或调节活塞111a。如可以从图6中看出地，在测试段中，压力已下降到低于压力P1的压力P2，由此，预紧弹簧114可使调节活塞111a向左移动到打开位置。在该位置，流体路径101通入第二腔室K2，该第二腔室连通到第二流体路径102，结果，来自气体蓄压器的气体能通过泄压口A3向外逸出到环境。如还可从图6看出地，在腔室K2的位置，即在两个右密封件113之间形成凹槽，或者说调节活塞111a的直径减小，以确保流出气体的流量足够高。
图7简化示出了根据本实用新型的气体蓄压器系统的、特别是根据本实用新型的替代可选的热泄压装置的另一实施方式。在其基本结构方面，图7所示的气体蓄压器系统对应于已在图3中描述的系统。在在此所示的实施方式中，仅关闭件111未被设计为调节活塞111a，而是设计为关闭活塞 111b。
如可从图7中看出地，关闭活塞111b可在流体路径101的方向上或在经由流体路径101流出的气体的方向上移动地容纳在阀单元110中。关闭活塞 111b在面对流体路径101的一侧具有锥形阀体部，其在关闭状态下接触阀座，由此热泄压装置100处于关闭状态。在关闭活塞111b的背离阀座的一侧形成活塞面，其明显大于阀座面，如是其50至100倍。通过这种方式，在测试段中主要存在的10-20巴压力足以在克服加载于流体路径101的高达 1000巴的瓶压情况下关闭该阀。
如果如在上述实施方式中那样测试段内的压力现在因热作用而下降，则作用于活塞面的压力下降，且关闭活塞111b因在气体蓄压器中存在的且加载于流体路径101中的压力而被向上推移，并且阀打开，由此气体可经由第二流体路径102流向泄压口A3。为了即使在气体蓄压器300中的压力相对较低之时也保证阀打开，可以设有弹簧，如果测试段内的压力因热作用而下降，则该弹簧将关闭活塞111b推离阀座。
对于技术人员显而易见的是，分别在不同实施方式中描述的各个特征也可以在唯一的实施方式中实现，只要它们在结构上并非不兼容。同样，在单独实施方式的范围内所描述的不同的特征也可以在多个实施方式中单独地或按任何合适的子组合方式提供。
附图标记列表
100 热泄压装置
101 流体路径
102 流体管线(第二流体路径)
110 阀单元
111 关闭件
111a 调节活塞
111b 关闭活塞
112 接管
113 密封件
120 第一触发机构
121 检测件(打开件)
130 第二触发机构
140 通信装置
150 取向检测装置
A3 泄压口
K1 第一腔室
K2 第二腔室
St1 安装位置
St2 (第一)其它位置
St3 (第二)其它位置
200 罐内阀
201 温度和/或压力测量单元
204 安全阀
205 溢流阀
206 过滤器
207 充注通道
211 接管
300 气体蓄压器
301 接管
302 温度传感器
400 气体蓄压器系统。

Claims (46)

1.一种热泄压装置(100)，用于气体蓄压器(300)和/或气体蓄压器系统(400)，其特征在于，包括：
阀单元(110)，其能流体连通至气体蓄压器(300)和/或气体蓄压器系统(400)并且具有至少一个流体路径(101)，通过该至少一个流体路径能排空该气体蓄压器(300)和/或该气体蓄压器系统(400)，
其中，该阀单元(110)具有关闭件(111)，该关闭件在打开位置和关闭位置之间能被调节和/或移动，其中，在该打开位置，气体能流过该流体路径(101)；而在该关闭位置，气体不能流过该流体路径(101)，以及
第一触发机构(120)，其设置用于通过热作用将该关闭件(111)调节和/或移动到该打开位置和/或允许该关闭件(111)调节和/或移动至该打开位置，
其中，该第一触发机构(120)还设计用于：
能在该气体蓄压器(300)和/或该气体蓄压器系统(400)的除该热泄压装置(100)的安装位置(St1)以外的另一个位置(St2)检测热作用，和/或
至少能在两个空间分开的位置和/或区域检测热作用。
2.根据权利要求1所述的热泄压装置(100)，其特征在于，通过该至少一个流体路径将加压储蓄在该气体蓄压器(300)和/或该气体蓄压器系统(400)中的气体排放到环境中。
3.根据权利要求1所述的热泄压装置(100)，其特征在于，该第一触发机构(120)设置用于通过热作用在达到预定温度时将该关闭件(111)调节和/或移动到该打开位置和/或允许该关闭件(111)调节和/或移动至该打开位置。
4.根据权利要求1所述的热泄压装置(100)，其特征在于，该第一触发机构(120)还设计用于：至少能在该气体蓄压器(300)和/或该气体蓄压器系统(400)的和/或安装有该热泄压装置的运输工具的两个空间分开的位置和/或区域检测热作用。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述热泄压装置(100)为罐内阀(200)形式，用于装设到所述气体蓄压器(300)，所述气体蓄压器设计用于给燃料电池系统供应燃料。
6.根据权利要求5所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述气体蓄压器(300)是氢气罐。
7.根据权利要求5所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述气体蓄压器设计用于给燃料电池系统供应气态氢。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，还具有接管，它被设计用于能够旋拧入所述气体蓄压器(300)中。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，还具有接管，它被设计用于能够旋拧入所述气体蓄压器(300)的接管(301)中。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述关闭件(111)被设计为调节活塞(111a)，所述调节活塞能横向于所述流体路径(101)移动地安装或容纳在所述阀单元(110)中。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述关闭件(111)被设计为调节活塞(111a)，所述调节活塞能垂直于所述流体路径(101)移动地安装或容纳在所述阀单元(110)中。
12.根据权利要求10所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述调节活塞(111a)具有长条圆柱形的活塞体，在该活塞体的外周面在所述活塞体的纵向上彼此间隔地设有三个密封件(113)，因此在安装入所述阀单元(110)的状态下形成气密分开的第一腔室(K1)和第二腔室(K2)。
13.根据权利要求12所述的热泄压装置(100)，其特征在于，在所述调节活塞(111a)的关闭位置，所述第一腔室(K1)与所述流体路径(101)流体连通并将该流体路径关闭，并且在所述调节活塞(111a)的打开位置，所述第二腔室(K2)与该流体路径(101)流体连通并经由流体管线(102)将该流体路径连接至泄压口(A3)。
14.根据权利要求13所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述第二腔室(K2)的尺寸因沿所述活塞体的外周面的径向环形槽而增大。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述关闭件(111)被设计为关闭活塞(111b)的形式，该关闭活塞能在该流体路径(101)的方向上和/或在气体流出方向上移动地安装在该阀单元(110)中。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述关闭件(111)被设计为关闭活塞(111b)的形式，该关闭活塞能在所述流体路径之内移动地安装在该阀单元(110)中。
17.根据权利要求15所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述关闭活塞(111b)在关闭位置关闭设于一侧的流体管线(102)并在打开位置开通所述流体管线，由此所述流体路径(101)流体连通至所述流体管线(102)且进而流体连通至泄压口(A3)。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，还具有第二触发机构(130)，所述第二触发机构被集成在所述阀单元(110)中并与所述第一触发机构(120)并联或串联连接。
19.根据权利要求18所述的热泄压装置(100)，其特征在于，该第一触发机构(120)和/或该第二触发机构为玻璃安瓿的形式，它被如下设计，即，在达到预定温度时破碎或破裂。
20.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述第一触发机构(120)被设计成处于预定压力的测试段形式，使得所述关闭件(111)因施加有该压力而一直留在该关闭位置，直到该测试段中的压力下降。
21.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述第一触发机构(120)被设计成处于预定压力的测试段形式，使得所述关闭件(111)因施加有该压力而一直留在该关闭位置，直到该测试段中的压力因在至少所述另一个位置(St2)的热作用而下降。
22.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述第一触发机构(120)被设计成处于预定压力的测试段形式，使得所述关闭件(111)因施加有该压力而一直留在该关闭位置，直到该测试段中的压力因在至少所述另一个位置(St2)的热作用而下降到低于预定触发压力。
23.根据权利要求20所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述测试段被设计成软管和/或管道，它填充有处于足够高压力下的液体和/或气体，使得该关闭件(111)一直留在该关闭位置，直到该软管和/或该管道内的压力因作用于检测件(121)的热作用而下降。
24.根据权利要求23所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述软管是橡胶软管和/或所述管道是钢管形式。
25.根据权利要求23所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述测试段具有检测件(121)，所述检测件由以下部分形成：在达到预定温度时至少部分熔化的软管本身；该软管中的在达到预定温度时熔化的点状薄弱位置；被插入该软管和/或该管道中并在达到预定温度时熔化的封塞；和/或在达到预定温度时破碎或破裂并在该软管或该管道中开通开口的玻璃安瓿。
26.根据权利要求25所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述检测件(121)是打开件。
27.根据权利要求25所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述检测件(121)在所述气体蓄压器(300)和/或所述气体蓄压器系统(400)处和/或安装有所述热泄压装置的运输工具中就位在特别危险的位置。
28.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述第一触发机构(120)被设计为测试段形式，所述测试段填充有为液体和/或气体的介质，该介质的压力在达到预定温度时因热作用而达到足以将该关闭件(111)调节和/或移动到该打开位置的值。
29.根据权利要求28所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述测试段被设计为软管和/或管道，它填充有具有低沸点的液体并且该液体在达到预定温度时开始沸腾，由此该软管或该管道内的压力升高超过预定压力，使得该关闭件能被调节和/或移动到该打开位置。
30.根据权利要求28所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述测试段被设计为软管和/或管道，它填充有具有低沸点的液体并且该液体在达到预定温度时开始沸腾，由此该软管或该管道内的压力升高超过预定压力，使得该关闭件能以不可逆的方式被调节和/或移动到该打开位置。
31.根据权利要求29所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述软管是橡胶软管和/或所述管道是钢管形式。
32.根据权利要求29所述的热泄压装置(100)，其特征在于，在该软管和/或该管道中填充有水、乙醇、甲醇、乙醇混合物或甲醇混合物。
33.根据权利要求18所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述关闭件(111)还能被电致动和/或电子致动。
34.根据权利要求33所述的热泄压装置(100)，其特征在于，借助于能将该第一触发机构和/或该第二触发机构置于热作用下的微波发射器和/或发热丝，所述关闭件(111)能被电致动和/或电子致动。
35.根据权利要求18所述的热泄压装置(100)，其特征在于，还包括通信装置(140)，该通信装置设立用于能从外部用户接收控制指令，以操作该第一触发机构和/或该第二触发机构。
36.根据权利要求35所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述通信装置(140)是使用红外、无线电、蓝牙或无线局域网的无线通信装置。
37.根据权利要求35所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述外部用户是运输工具的外部控制器/主控制器、能由消防队、警察局操作的紧急控制系统。
38.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，还包括取向检测装置(150)，其设立用于检测所述阀单元(110)的空间绝对几何取向，其中，该取向检测装置(150)具有至少一个选自如下组的传感器：加速度计、陀螺仪和地磁场传感器。
39.根据权利要求1至4中任一项所述的热泄压装置(100)，其特征在于，还包括取向检测装置(150)，其设立用于检测至少一个连接至所述阀单元(110)的气体蓄压器(300)的空间绝对几何取向，其中，该取向检测装置(150)具有至少一个选自如下组的传感器：加速度计、陀螺仪和地磁场传感器。
40.根据权利要求38所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述热泄压装置(100)设立用于基于由所述取向检测装置(150)确定的该阀单元(110)取向来选择泄压口(A3)，借助该泄压口能够将所连接的气体蓄压器(300)和/或所连接的气体蓄压器系统(400)在预定的安全的空间方向上排空。
41.根据权利要求38所述的热泄压装置(100)，其特征在于，所述热泄压装置(100)内部集成的控制装置设立用于基于由所述取向检测装置(150)确定的该阀单元(110)取向来选择泄压口(A3)，借助该泄压口能够将所连接的气体蓄压器(300)和/或所连接的气体蓄压器系统(400)在预定的安全的空间方向上排空。
42.一种气体蓄压器(300)，具有接管(301)，其特征在于，在该气体蓄压器中安装有根据权利要求1至41中任一项所述的热泄压装置(100)。
43.根据权利要求42所述的气体蓄压器(300)，其特征在于，该气体蓄压器是由多层层压物形成的空心体，所述接管(301)被装入所述空心体中。
44.根据权利要求43所述的气体蓄压器(300)，其特征在于，在所述空心体中安装有软管和/或与软管和/或管道相连的液袋。
45.一种气体蓄压器系统(400)，用于储存燃料，其设立用于给燃料电池系统供应燃料，其特征在于，该气体蓄压器系统包括：
至少一个气体蓄压器(300)，所述至少一个气体蓄压器(300)是根据权利要求42至44中任一项所述的气体蓄压器。
46.根据权利要求45所述的气体蓄压器系统(400)，其特征在于，所述气体蓄压器系统用于储存气态氢，其设立用于给燃料电池系统供应气态氢。
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