DE102009019833A1

DE102009019833A1 - Rücksetzbare thermische Druckentlastungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009019833A1
Application number: DE200910019833
Authority: DE
Inventors: Rainer Pechtold
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2009-05-04
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2029-05-05
Also published as: US9977438B2; US20150108232A1; US20090277515A1; CN101576171A; US8955762B2; US20110226353A1; US7971798B2; DE102009019833B4; CN101576171B

Abstract

Es wird eine rücksetzbare thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD) offenbart. Die TPRD enthält einen Kolben, ein Gehäuse, das so ausgelegt ist, dass es den Kolben aufnimmt und die Bewegung zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung einem darin angeordneten temperaturempfindlichen Material. Das temperaturempfindliche Material dehnt sich volumetrisch aus, wobei es eine Länge des Stellglieds erhöht und einen Hebel aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung treibt. Der Kolben ist durch den Hebel in der ersten Stellung in der geschlossenen Stellung gehalten. Wenn sich der Hebel in die zweite Stellung bewegt, ist es möglich, dass sich der Kolben in die offene Stellung bewegt, was ein Fluid von einem Hochdruckbehälter in Verbindung damit durch die TPRD strömen lässt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Offenbarung bezieht sich auf eine thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD) und insbesondere auf eine rücksetzbare TPRD für einen Hochdruckbehälter.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Brennstoffzelle ist als eine saubere, effiziente und umweltverantwortliche Leistungsquelle für verschiedene Anwendungen vorgeschlagen worden. Mehrere Brennstoffzellen können in Form eines Brennstoffzellenstapels angeordnet werden, der ein Elektrofahrzeug mit Leistung versorgen kann. Ein Beispiel der Brennstoffzelle ist eine Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle). In einer PEM-Brennstoffzelle wird einer Anode Wasserstoff als ein Brennstoff zugeführt und wird einer Katode Sauerstoff als ein Oxidationsmittel zugeführt. Eine übliche Technik zum Speichern von Wasserstoff ist ein leichter Hochdruckbehälter, der durchstoßfest ist.
Der typische Hochdruckbehälter enthält eine thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD). Die TPRD steht in Fluidverbindung mit dem Inneren des Behälters und ist so konfiguriert, dass sie den Wasserstoff aus dem Behälter entlässt, wenn sie betätigt wird, z. B. wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist. Die vorgegebene Temperatur kann während eines Betriebs des Behälters erreicht werden.
Die typische TPRD ist eine ”Einweg”-Vorrichtung, d. h., die Vorrichtung kann nur einmal betrieben werden. Nach einem solchen Betrieb ist die TPRD zerstört und muss ersetzt werden. Allerdings ist es erwünscht, eine Qualitätskontrollprüfung und eine Qualitätskontrolluntersuchung zu nutzen, um zu überprüfen, dass die TPRD richtig arbeitet. Gegenwärtig ist es nicht möglich, eine TPRD zu prüfen, die TPRD zurückzusetzen und die geprüfte TPRD nachfolgend in einen Hochdruckbehälter einzubauen.
Eine weitere bekannte Druckentlastungsvorrichtung ist im US-Patent Nr. 5,788,212 offenbart, das hier in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. Die Druckentlastungsvorrichtung weist einen thermisch betätigten Auslösemechanismus auf, der eine Bewegung eines Ventilschließelements stört. Der Auslösemechanismus ist langgestreckt und verkürzt sich, wenn er auf eine Solltemperatur erwärmt wird, was den Konflikt mit dem Schließelement beseitigt und die Druckentlastungsvorrichtung betätigt.
Es besteht ein fortgesetzter Bedarf an einer TPRD, die geprüft, zurückgesetzt und nachfolgend zur Verwendung mit einem Brennstoffzellenstapel in einen Hochdruckbehälter eingebaut werden kann. Es ist erwünscht, dass die TPRD nach der Prüfung von Hand zurückgesetzt werden kann, was die Sicherheit eines Hochdruckbehälters verbessert, und Herstellungskosten besitzt, die die Kosten vorhandener Druckentlastungsvorrichtungen nicht wesentlich übersteigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine TPRD geschaffen, die geprüft, von Hand zurückgesetzt und in einen Hochdruckbehälter eingebaut werden kann, die die Sicherheit des Hochdruckbehälters verbessert und die Herstellungskosten aufweist, die die Kosten vorhandener Druckentlastungsvorrichtungen nicht wesentlich übersteigen.
In einer Ausführungsform enthält eine rücksetzbare thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD) ein Gehäuse mit einer ersten Öffnung und mit einer zweiten Öffnung. Das Gehäuse ermöglicht, dass ein Fluid, z. B. von einem Hochdruckbehälter, durchströmt. Die TPRD enthält einen Kolben, der gleitfähig in das Gehäuse eingebaut und zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich ist. Wenn der Kolben in der geschlossenen Stellung angeordnet ist, dichtet der Kolben die zweite Öffnung ab. In dem Gehäuse ist ein Hebel angeordnet, der eine erste Stellung im Wesentlichen über dem Kolben besitzt, die selektiv der Bewegung des Kolbens in die offene Stellung entgegenwirkt. Ferner ist in der TPRD ein Stellglied mit einem temperaturempfindlichen Material enthalten. Das Stellglied ist so ausgelegt, dass es sich mit zunehmender Temperatur volumetrisch ausdehnt. Das Stellglied ermöglicht eine Bewegung des Hebels aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung, wenn eine gewünschte Temperatur erreicht ist. Dadurch kann sich der Kolben in die offene Stellung bewegen, damit der Fluidfluss stattfindet.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die TPRD eine Hebelfeder, die so ausgelegt ist, dass sie den Hebel vorbelastet und selektiv einer Bewegung des Hebels aus der ersten Stellung entgegenwirkt. Das Stellglied ist so konfiguriert, dass es den Hebel aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt, wenn eine gewünschte Temperatur erreicht ist, um zu ermöglichen, dass sich der Kolben in die offene Stellung bewegt.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die TPRD eine Hebelfeder, die so ausgelegt ist, dass sie den Hebel gegen das Gehäuse vorbelastet und den Hebel selektiv in die zweite Stellung bewegt. Das Stellglied ermöglicht eine Bewegung des Hebels in die zweite Stellung, wenn eine gewünschte Temperatur erreicht ist, um zu ermöglichen, dass sich der Kolben in die offene Stellung bewegt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen sowie weitere Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen für den Fachmann auf dem Gebiet leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, insbesondere bei Betrachtung im Licht der im Folgenden beschriebenen Zeichnungen, hervor.
1 ist ein Querschnitts-Seitenaufriss einer rücksetzbaren TPRD, der einen Kolben in einer geschlossenen Stellung zeigt;
2 ist eine Querschnitts-Seitenansicht der rücksetzbaren TPRD, die in 1 veranschaulicht ist und die den Kolben in einer offenen Stellung zeigt;
3 ist eine Draufsicht der rücksetzbaren TPRD, die in 1 und 2 veranschaulicht ist, wobei eine Gehäusekappe entfernt ist, und die einen Hebel zeigt, der den Kolben in der geschlossenen Stellung hält;
4 ist eine Draufsicht der rücksetzbaren TPRD, die in 1 und 2 veranschaulicht ist, wobei eine Gehäusekappe entfernt ist, und die einen freigegebenen Hebel und den Kolben in der offenen Stellung zeigt;
5 ist eine Draufsicht der rücksetzbaren TPRD, die in 1 und 2 veranschaulicht ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform, wo bei eine Gehäusekappe entfernt ist, und die einen Hebel zeigt, der den Kolben in der geschlossenen Stellung hält;
6 ist eine Draufsicht der rücksetzbaren TPRD, die in 1 und 2 veranschaulicht ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei eine Gehäusekappe entfernt ist, und die einen freigegebenen Hebel und den Kolben in der offenen Stellung zeigt;
7 ist eine Draufsicht der rücksetzbaren TPRD, die in 1 und 2 veranschaulicht ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei eine Gehäusekappe entfernt ist, und die einen Hebel zeigt, der den Kolben in der geschlossenen Stellung hält; und
8 ist eine Draufsicht der rücksetzbaren TPRD, die in 1 und 2 veranschaulicht ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei eine Gehäusekappe entfernt ist, und die einen Hebel zeigt, der den Kolben in der offenen Stellung hält.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, zu ermöglichen, dass der Fachmann auf dem Gebiet die Erfindung herstellt und verwendet, und sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken.
In 1 und 2 ist eine rücksetzbare thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD) 2 gezeigt, die ein Gehäuse 4 enthält. Das Gehäuse 4 enthält eine erste Öffnung 6 und eine zweite Öffnung 8. Die erste und die zweite Öffnung 6, 8 sind so konfiguriert, dass sie ein Fluid 10 durch das Gehäuse 4 strömen lassen. Das Fluid 10 kann z. B. von einem Hochdruckbehälter (nicht gezeigt) in Fluidverbindung mit der zweiten Öffnung 8 zu der Umgebungsatmosphäre strömen, wenn die TPRD 2 wie in 2 gezeigt betätigt wird.
Die TPRD 2 weist einen Kolben 12 auf, der gleitfähig in dem Gehäuse 4 angeordnet ist. Ein Hebel 14 und ein Stellglied 16 sind ebenfalls in dem Gehäuse 4 angeordnet. Der Kolben 12 ist zwischen einer wie in 1 gezeigten offenen Stellung und einer wie in 2 gezeigten geschlossenen Stellung beweglich. Der Kolben 12 kann wenigstens eine Öffnung aufweisen, die darin ausgebildet ist, um den Fluss des Fluids 10 durch sie zu ermöglichen, wenn der Kolben 12 in der offenen Stellung ist. In der geschlossenen Stellung dichtet der Kolben 12 die zweite Öffnung 8 ab. Der Kolben 12 kann ein Dichtungselement 18 enthalten, das zwischen dem Kolben 12 und dem Gehäuse 4 in der geschlossenen Stellung eine im Wesentlichen fluiddichte Dichtung bildet. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist das Dichtungselement 18 ein O-Ring. Das Dichtungselement 18 kann z. B. an einer Oberfläche des Gehäuses 4 angeordnet sein, die die zweite Öffnung 8 bildet. Wie gewünscht kann ein weiteres geeignetes Dichtungselement 18 genutzt werden.
In einer Ausführungsform enthält die TPRD 2 eine Kolbenfeder 20. Die Kolbenfeder 20 treibt den Kolben 12 in die offene Stellung. Ein Durchschnittsfachmann sollte würdigen, dass ein anderes geeignetes Mittel genutzt werden kann, um den Kolben 12 zwischen der geschlossenen und der offenen Stellung zu bewegen.
In der TPRD 2 der vorliegenden Offenbarung kann der Hebel 14 eine erste Stellung, im Wesentlichen über dem Kolben 12, besitzen. Die erste Stel lung wirkt der Bewegung des Kolbens 12 in die offene Stellung entgegen. Der Hebel 14 ist in eine zweite Stellung beweglich. Die zweite Stellung des Hebels 14 lässt zu, dass sich der Kolben 12, z. B. unter der Kraft von der Kolbenfeder 20, in die offene Stellung bewegt. Dadurch kann der Kolben 12 selektiv das Fluid 10 aus dem Hochdruckbehälter lassen.
Die Bewegung des Hebels 14 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung kann durch eine Bewegung des Stellglieds 16 verursacht oder ein indirektes Ergebnis davon sein. In einer besonders veranschaulichenden Ausführungsform enthält das Stellglied 16 in der Offenbarung ein temperaturempfindliches Material. Das temperaturempfindliche Material ist so ausgelegt, dass es sich bei einem Temperaturanstieg volumetrisch ausdehnt. Das temperaturempfindliche Material kann sich wie gewünscht linear oder nichtlinear ausdehnen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das temperaturempfindliche Material eines sein, das sich linear mit der Temperatur ausdehnt und das sich hauptsächlich innerhalb eines definierten Temperaturbereichs ausdehnt. Das temperaturempfindliche Material kann z. B. ein Wachs sein. Andere geeignete temperaturempfindliche Materialien können ebenfalls ausgewählt werden. Das Gehäuse 4 kann aus einem wärmeleitenden Material ausgebildet sein, das so ausgelegt ist, dass es Wärme aus der an die TPRD 2 benachbarten Umgebung an das temperaturempfindliche Material überträgt.
Während eines Betriebs der TPRD 2 bewegt das Stellglied 16 den Hebel 14 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung, wenn eine gewünschte Temperatur erreicht ist. Die gewünschte Temperatur kann z. B. eine Temperatur sein, die einen unerwünscht hohen Innendruck oder eine verringerte strukturelle Integrität des Hochdruckbehälters veranlasst. Eine geeignete gewünschte Temperatur, die dem bestimmten Hochdruckbehälter zugeordnet ist, kann vom Durchschnittsfachmann wie gewünscht gewählt werden.
Es ist festzustellen, dass der durch die Bewegung des Kolbens 12 aus der geschlossenen Stellung in die offene Stellung ermöglichte Fluss des Fluids 10 im Wesentlichen zerstörungsfrei ist. Nach dem Fluidfluss oder Auslass kann die TPRD 2 z. B. durch eine manuelle Bewegung des Kolbens 12 zur Wiederverwendung in die geschlossene Stellung zurückgesetzt werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Gehäuse 4 einen Gehäusekörper 22 enthalten, der beweglich mit einer Gehäusekappe 24 gekoppelt ist. Der Gehäusekörper 22 kann z. B. für den Schraubeingriff mit dem Hochdruckbehälter konfiguriert sein. Wie im Gebiet bekannt ist, kann die TPRD 2 z. B. in Fluidverbindung mit einem On-tank-Ventil (OTV) angeordnet sein. Das OTV kann an dem Hochdruckbehälter angebracht sein und zusätzliche Komponenten wie etwa ein automatisches Sperrventil, ein Handventil, einen Temperatursensor und einen Drucksensor enthalten. Andere geeignete Mittel, um die TPRD 2 in Fluidverbindung mit dem Hochdruckbehälter anzuordnen, können ebenfalls genutzt werden.
Der Gehäusekörper 22 und die Gehäusekappe 24 können ein Gewinde enthalten, das dazwischen ein schraubendes Zusammenwirken ermöglicht. Auf Wunsch können der Gehäusekörper 22 und die Gehäusekappe 24 miteinander pressgepasst sein. Es ist festzustellen, dass zwischen dem Gehäusekörper 22 und dem Gehäuse 24 unabhängig von dem bestimmten Mittel zum Koppeln des Gehäusekörpers 22 und der Gehäusekappe 24 wie gewünscht eine fluiddichte Dichtung ausgebildet oder nicht ausgebildet sein kann. In einer besonderen Ausführungsform ist dazwischen eine im Wesentlichen fluiddichte Dichtung ausgebildet, die dem Fluid 10 von der TPRD 2 anders als durch die erste Öffnung 6 entgegenwirkt.
Nach dem Fluidfluss kann die Gehäusekappe 24 von dem Gehäusekörper 22 entfernt werden, um eine Erleichterung des manuellen Rücksetzens des TPRD 2 zu ermöglichen. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist die erste Öffnung 6 benachbart zu dem Kolben 12 angeordnet, um nach dem Fluid 10 ein manuelles Rücksetzen des Kolbens 12 zu ermöglichen. Das manuelle Rücksetzen des TPRD kann durch physikalisches Schieben des Kolbens 12 in die geschlossene Stellung und/oder durch Blasen von Druckluft in die TPRD 2 mit einem ausreichend hohen Durchfluss, um den Kolben 12 in die geschlossene Stellung zu treiben, ausgeführt werden.
Der Durchschnittsfachmann sollte ferner würdigen, dass die TPRD 2 ein Auslassrohr (nicht gezeigt) in Fluidverbindung mit der ersten Öffnung enthalten kann. Das Auslassrohr ist so konfiguriert, dass es das Fluid 10 bei Aktivierung der TPRD 2 von der TPRD 2 wegleitet. Veranschaulichend kann das Auslassrohr abnehmbar sein, um das Rücksetzen des TPRD 2 nach dem Betrieb zu ermöglichen.
In 3 bis 8 sind verschiedene Ausführungsformen des TPRD 2 gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Der Klarheit halber ist eine zwischen 1 bis 8 wiederholte gleiche oder ähnliche Struktur mit einem Apostrophzeichen ('), mit einem Anführungszeichen ('') oder mit einem Dreifachapostrophzeichen (''') gezeigt.
Wie in 3 gezeigt ist, enthält die TPRD 2' den Hebel 14' in der ersten Stellung. Der Hebel 14' ist in der ersten Stellung über dem Kolben 12' positioniert. Der Hebel 14' wirkt einer Bewegung des Kolbens 12' in die offene Stellung, in der das Fluid 10' von dem Hochdruckbehälter auftritt, entgegen. Wie in 4 gezeigt ist, wird der Hebel 14' durch das Stellglied 16' in die zweite Stellung bewegt, um zu ermöglichen, dass sich der Kolben 12' in die offene Stellung bewegt.
Die TPRD 2' enthält eine Hebelfeder 300. Die Hebelfeder 300 kann mit dem Hebel 14' oder mit dem Gehäuse 4' gekoppelt sein. Die Hebelfeder 300 belastet z. B. den Hebel 14' gegen das Gehäuse 4' vor. Die Hebelfeder 300 wirkt einer Bewegung des Hebels 14' aus der ersten Stellung in die zweite Stellung entgegen. Wenn die TPRD 2' betätigt wird, wird die Hebelfeder 300 durch das Stellglied 16' dazu zusammengedrückt, bis das Stellglied 16' die Hebelfeder 300 ausreichend zusammendrückt, um den Hebel 14' in der zweiten Stellung bereitzustellen.
Die TPRD 2' kann eine Führung 302 enthalten. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist die Führung 302 mit der Hebelfeder 300 und/oder mit dem Gehäuse 4' gekoppelt. Die Führung 302 kann z. B. mit einem oder mit mehreren Befestigungselementen 303 mit dem Gehäuse gekoppelt sein. Die Führung 300 kann eine im Wesentlichen lineare Bewegung des Hebels 14' ermöglichen, wenn das Stellglied 16' die Führung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Hebel 14' einen Hohlraum 304 enthalten. Der Hohlraum 304 kann z. B. eine Nut oder eine Kerbe sein, die in dem Hebel 14' ausgebildet ist. Der Hohlraum kann die Führung 300 und/oder die Hebelfeder 300 aufnehmen.
Es sollte gewürdigt werden, dass das Stellglied 16' innerhalb des Gehäuses 4' an irgendeinem Ort angeordnet sein kann, der ausreicht, damit das Stellglied 16' eine Kraft auf den Hebel 14' ausübt und ihn dadurch bewegt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel enthält das Stellglied 16' eine Röhre 306. Die Röhre 306 kann eine im Wesentlichen bogenförmige Form aufweisen, obgleich andere geeignete Formen ebenfalls genutzt werden können. In bestimmten Ausführungsformen ist die Röhre 306 benachbart zu einer Umfangskante des Gehäuses 4' angeordnet. Die Röhre 306, die benachbart zu der Umfangskante angeordnet ist, kann optimal angeordnet sein, um eine Wärmeübertragung durch das Gehäuse 4' zu dem temperaturempfindlichen Material zu ermöglichen.
Die Röhre 306 kann z. B. aus einem elastischen Material ausgebildet sein. Das temperaturempfindliche Material kann innerhalb der Röhre 306 angeordnet sein und so ausgelegt sein, dass es eine Länge der Röhre 306 in Ansprechen auf einen Temperaturanstieg erhöht. Dadurch kann die Länge der Röhre 306 erhöht werden, um den Hebel 14' zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu bewegen.
In einer weiteren Ausführungsform enthält das Stellglied 16' einen Balg 308. Es sollte gewürdigt werden, dass anstelle des Balgs 308 wie gewünscht ein Stellgliedkolben genutzt werden kann. Der Balg 308 kann benachbart zu dem Hebel 14' angeordnet sein. In einem Beispiel ist der Balg 308 zwischen der Röhre 306 und dem Hebel 14' angeordnet. Der Balg 308 kann in Fluidverbindung mit der Röhre 306 stehen, um das temperaturempfindliche Material bei einer volumetrischen Zunahme davon bei einem Temperaturanstieg aufzunehmen. Dabei ist der Balg 308 so ausgelegt, dass er sich bei der volumetrischen Zunahme des temperaturempfindlichen Materials ausdehnt und den Hebel 14' bewegt.
In 5 und 6 enthält die TPRD 2'' den Hebel 14'', der in der ersten Stellung über dem Kolben 12'' angeordnet ist und in der zweiten Stellung auf eine Seite des Kolbens 12'' gedreht ist. Die zweite Stellung des Hebels 14'' lässt zu, dass sich der Kolben 12'' wie im Folgenden beschrieben aus der geschlossenen Stellung in die offene Stellung bewegt.
Die TPRD 2'' enthält eine Gelenkplatte 500, die z. B. mit einem oder mit mehreren Gelenkplattenbefestigungselementen 502 mit dem Gehäuse 4'' gekoppelt ist. Der Hebel 14'' ist schwenkbar an der Gelenkplatte 500 befestigt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Hebel 14'' schwenkbar mit einem Gelenkbolzen 503 an der Gelenkplatte 500 befestigt sein. Der Gelenkbolzen 503 kann durch den Hebel 14'' angeordnet sein und mit der Gelenkplatte 500 gekoppelt sein. Die Gelenkplatte 500 ermöglicht eine Drehbewegung des Hebels 14'', wenn sich das Stellglied 16' ausdehnt und den Hebel 14'' berührt. Zum Beispiel ist der Hebel 14'' teilweise in einer Gehäuseöffnung 504 angeordnet, die ermöglicht, dass das Stellglied 16'' den Hebel 14'' in einer Stellung, die die Drehbewegung des Hebels 14'' veranlasst hat, berührt. Die Gelenkplatte 500 dichtet weiter die Gehäuseöffnung 504 ab und wirkt der Tatsache, dass das Fluid 10 die TPRD 2'' während ihres Betrieb verlässt, entgegen.
Die TPRD 2'' enthält die Hebelfeder 300', um den Hebel 14'' vorzubelasten. Die TPRD 2'' kann eine Vorspannplatte 506 enthalten, zwischen der der Hebel 14'' und die Hebelfeder 300' angeordnet sein können. Die Vorspannplatte 506 kann einteilig mit dem Gehäuse 4'' ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorspannplatte 506 wenigstens mit einem Vorspannplatten-Befestigungselement 508 mit dem Gehäuse 4'' gekoppelt. Um die Gehäusevorspannplatte 506 mit dem Gehäuse 4'' zu koppeln, können andere geeignete Mittel genutzt werden.
In einer weiteren, in 7 und 8 gezeigten Ausführungsform, enthält die TPRD 2''' die Hebelfeder 300'', die so konfiguriert ist, dass sie den Hebel 14''' gegen das Gehäuse 4''' vorbelastet. Die Hebelfeder 300''' bewegt den Hebel 14''' selektiv aus der ersten Stellung, in der der Hebel 14''' der Bewegung des Kolbens 12''' aus der geschlossen Kolben Stellung entgegenwirkt, in die Stellung, in der es möglich ist, dass sich der Kolben 12''' in die offene Stellung bewegt.
Das Stellglied 16''' ermöglicht die Bewegung des Hebels 14''' aus der ersten Stellung in die zweite Stellung. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann mit dem Stellglied 16''' ein Ring 700 gekoppelt sein. Der Ring 700 ist so ausgelegt, dass er einen Abschnitt 702 des Hebels 14''' aufnimmt, wenn veranlasst wird, dass er sich durch das Stellglied 16''' in eine Aufnahmestellung bewegt. Bei Bewegung des Rings 700 in die Aufnahmestellung veranlasst die Hebelfeder 300'', dass sich der Hebel 14''' wie etwa durch Schieben des Hebelabschnitts 702 in den Ring 700 bewegt. Dadurch wird veranlasst, dass sich der Hebel 14''' zu einer Seite des Kolbens 12''' bewegt, und wird ermöglicht, dass sich der Kolben 12''' in die offene Stellung bewegt.
Im Gegensatz zu bekannten thermischen Druckentlastungsvorrichtungen, die ausschließlich bei hohen Innendrücken arbeiten, versteht der Fachmann auf dem Gebiet, dass die TPRD 2, 2', 2'', 2''' der vorliegenden Offenbarung über einen Bereich von Drücken betreibbar ist, die von typischen Hochdruckbehältern erfahren werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Bereich zwischen etwa 10 Bar und etwa 1000 Bar sein, obgleich der Durchschnittsfachmann würdigen sollte, dass genaue Werte von der Konstruktion und anderen bekannten Einschränkungen an den Hochdruckbehälter abhängen. Insbesondere funktioniert und öffnet die TPRD 2, 2', 2'', 2''' selbst bei verhältnismäßig niedrigen Innendrücken, um das Fluid 10 aus dem Hochdruckbehälter zu lassen. Außerdem ist festzustellen, dass die Kolbenfeder 20 der vorliegenden Offenbarung so ausgewählt werden kann, dass sie selbst bei einem gewünschten minimalen Innendruck öffnen kann, bei dem der Innendruck selbst nicht ausreichen kann, um den Kolben 12, 12', 12'', 12''' in die offene Stellung zu bewegen.
Die TPRD 2, 2', 2'', 2''' der vorliegenden Offenbarung lässt eine Band-Ende-Prüfung der einzelnen TPRD-Einheiten 2, 2', 2'', 2''' nach deren Montage zu. Die geprüften TPRD 2, 2', 2'', 2''' werden daraufhin dadurch, dass der Kolben 12, 12', 12'', 12''' in die geschlossene Stellung getreibt wird, zurückgesetzt. Der Hebel 14, 14', 14'', 14''' wird entweder durch die Kraft der Hebelfeder 300', 300'', 300''' z. B. in die erste Stellung zurückbewegt oder verriegelt den Kolben 12, 12', 12'', 12''' manuell in der geschlossenen Stellung, bis die TPRD 2, 2', 2'', 2''' später betrieben wird. Dadurch wird ein Vertrauen in der Sicherheit der Hochdruckbehälter mit dem TPRD 2, 2', 2'', 2''' verbessert.
Überraschend wurde festgestellt, dass die Kosten des TPRD 2, 2', 2'', 2''' nicht wesentlich verschieden von denen der vorhandenen thermischen ”Einweg”-Druckentlastungsvorrichtung sind. Außerdem kann die Konstruktion des TPRD 2, 2', 2'', 2''' so angepasst werden, dass es mit einer Vielzahl von Hochdruckbehälterkonstruktionen zusammenwirkt.
Obgleich zur Veranschaulichung der Erfindung bestimmte repräsentative Ausführungsformen und Einzelheiten gezeigt worden sind, ist dem Fachmann auf dem Gebiet klar, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Offenbarung, die in den folgenden beigefügten Ansprüchen weiter dargestellt ist, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5788212 [0005]

Claims

Rücksetzbare thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), die umfasst: ein Gehäuse mit einer ersten Öffnung und mit einer zweiten Öffnung, die ein Fluid durch das Gehäuse strömen lassen; einen Kolben, der gleitfähig in das Gehäuse eingebaut und zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich ist, wobei der Kolben die zweite Öffnung abdichtet, wenn der Kolben in der geschlossenen Stellung ist; einen Hebel, der in dem Gehäuse angeordnet ist und eine erste Stellung besitzt, die selektiv der Bewegung des Kolbens in die offene Stellung entgegenwirkt; und ein Stellglied mit einem temperaturempfindlichen Material, das so ausgelegt ist, dass es sich mit zunehmender Temperatur volumetrisch ausdehnt, wobei das Stellglied eine Bewegung des Hebels aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung ermöglicht, wenn eine gewünschte Temperatur erreicht ist, um zu ermöglichen, dass sich der Kolben in die offene Stellung bewegt.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, die eine Hebelfeder enthält, die so ausgelegt ist, dass sie den Hebel vorbelastet und einer Bewegung des Hebels aus der ersten Stellung oder einer Bewegung des Hebels in die zweite Stellung entgegenwirkt.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der die erste Öffnung benachbart zu dem Kolben ausgebildet ist und ein manuelles Rücksetzen des Kolbens in die geschlossene Stellung ermöglicht.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse eine Kappe und einen Körper aufweist, wobei die Gehäusekappe lösbar an dem Gehäusekörper befestigt ist, um ein manuelles Rücksetzen des Kolbens in die geschlossene Stellung zu ermöglichen.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der der Kolben eine darin ausgebildete Öffnung aufweist, die den Fluidfluss durch sie ermöglicht, wenn der Kolben in der offenen Stellung ist.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der das Stellglied eine Röhre enthält, die benachbart zu einer Umfangskante des Gehäuses angeordnet ist, wobei das temperaturempfindliche Material in der Röhre angeordnet ist und mit zunehmender Temperatur volumetrisch zunimmt, um den Hebel in die zweite Stellung zu bewegen.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der das Stellglied einen Balg enthält, der dem Hebel benachbart ist, wobei der Balg so ausgelegt ist, dass es sich bei der volumetrischen Zunahme des temperaturempfindlichen Materials ausdehnt und den Hebel bewegt.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der die zweite Öffnung des Gehäuses selektiv den Kolben in der geschlossenen Stellung aufnimmt, wobei der Kolben eine Dichtung enthält, die zwischen dem Kolben und dem Gehäuse eine im Wesentlichen fluiddichte Dichtung bildet.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse aus einem wärmeleitenden Material hergestellt ist, das so ausgelegt ist, dass es Wärme zu dem temperaturempfindlichen Material überträgt.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, die eine Kolbenfeder enthält, die so ausgelegt ist, dass sie den Kolben aus der geschlossenen Stellung in die offene Stellung bewegt, wenn sich der Hebel aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der das Stellglied den Hebel aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt, wenn eine gewünschte Temperatur erreicht ist, wodurch ermöglicht wird, dass sich der Kolben in die offene Stellung bewegt.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der das temperaturempfindliche Material ein Wachs ist.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 1, bei der die erste Öffnung so konfiguriert ist, dass sie den Fluidfluss von dem TPRD weg durchleitet.
Rücksetzbare thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), die umfasst: ein Gehäuse mit einer ersten Öffnung und mit einer zweiten Öffnung, die ein Fluid durch das Gehäuse strömen lassen, wobei die erste Öffnung einen Zugang zum Rücksetzen der Vorrichtung nach dem Fluidfluss bereitstellt; einen Kolben, der gleitfähig in das Gehäuse eingebaut und zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich ist, wobei der Kolben die zweite Öffnung abdichtet, wenn der Kolben in der geschlossenen Stellung ist; einen Hebel, der in dem Gehäuse angeordnet ist und eine erste Stellung aufweist, die der Bewegung des Kolbens in die offene Stellung selektiv entgegenwirkt; eine Hebelfeder, die so ausgelegt ist, dass sie den Hebel vorbelastet und selektiv einer Bewegung des Hebels aus der ersten Stellung entgegenwirkt; und ein Stellglied mit einem temperaturempfindlichen Material, das so ausgelegt ist, dass es sich mit zunehmender Temperatur volumetrisch ausdehnt, wobei das Stellglied den Hebel aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt, wenn eine gewünschte Temperatur erreicht ist, um zu ermöglichen, dass sich der Kolben in die offene Stellung bewegt.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 14, die eine Führung enthält, die mit der Hebelfeder gekoppelt ist, wobei der Hebel ferner einen Hohlraum aufweist, der die Führung und die Hebelfeder aufnimmt und eine lineare Bewegung des Hebels entlang der Führung ermöglicht, wenn der Hebel aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt wird.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 14, die eine Gelenkplatte enthält, die an dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Gelenkplatte mit dem Hebel gekoppelt ist und eine Drehbewegung davon ermöglicht.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 16, die einen Gelenkbolzen enthält, der durch den Hebel angeordnet und mit der Gelenkplatte gekoppelt ist.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 14, bei der der Körper so konfiguriert ist, dass er mit einem Hochdruckgefäß verschraubbar in Eingriff ist.
Rücksetzbare thermische Druckentlastungsvorrichtung (TPRD), die umfasst: ein Gehäuse mit einer ersten Öffnung und mit einer zweiten Öffnung, die ein Fluid durch das Gehäuse strömen lassen, wobei die erste Öffnung einen Zugang zum Rücksetzen der Vorrichtung nach dem Fluidfluss bereitstellt; einen Kolben, der gleitfähig in das Gehäuse eingebaut ist und zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich ist, wobei der Kolben die zweite Öffnung abdichtet, wenn der Kolben in der geschlossenen Stellung ist; einen Hebel, der in dem Gehäuse angeordnet ist und eine erste Stellung im Wesentlichen über dem Kolben aufweist, die der Kolbenbewegung in die offene Stellung selektiv entgegenwirkt; eine Hebelfeder, die so ausgelegt ist, dass sie den Hebel gegen das Gehäuse vorbelastet und den Hebel selektiv in die zweite Stellung bewegt; und ein Stellglied mit einem temperaturempfindlichen Material, das so ausgelegt ist, dass es sich mit zunehmender Temperatur volumetrisch ausdehnt, wobei das Stellglied eine Bewegung des Hebels in die zweite Stellung ermöglicht, wenn eine gewünschte Temperatur erreicht ist, um zu ermöglichen, dass sich der Kolben in die offene Stellung bewegt.
Rücksetzbare TPRD nach Anspruch 19, die ferner einen Ring enthält, der mit dem Stellglied gekoppelt ist, wobei das Stellglied den Ring in eine Aufnahmestellung bewegt, wenn eine gewünschte Tem peratur erreicht ist, und die Feder den Hebel aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt, wobei der Hebel in der zweiten Stellung von dem Ring aufgenommen ist.