具有触发管路的用于压力容器的安全阀以及压力容器系统技术方案

在此公开的技术涉及一种用于压力容器的可热激活的安全阀以及一种压力容器系统。安全阀包括：i)卸压单元，该卸压单元具有用于给压力容器卸压的阀；ii)至少一个触发管路，该触发管路延伸离开卸压单元；和iii)至少一个破裂装置。所述触发管路、所述破裂装置和所述阀是流体连通的并且构造一个共同的流体系统。所述阀设置为，当流体系统中的压力小于操纵极限压力时，为了卸压从闭合的第一位置转变到打开的第二位置中。破裂装置设置为，在流体系统中的压力高于触发压力的情况下引起流体系统中的卸压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有触发管路的用于压力容器的安全阀以及压力容器系统
在此公开的技术涉及一种具有触发管路的用于压力容器的安全阀以及一种具有这种安全阀的压力容器。此外，在此公开的技术涉及一种用于给压力容器系统卸压的方法以及一种用于使可热激活的安全阀投入运行的方法。尤其，所述技术涉及一种用于在机动车中储存燃料的压力容器。
技术介绍
这种安全阀和这种压力容器例如由公开号为DE102015222252A1的德国专利申请已知。
技术实现思路
在此公开的技术的优选的任务是，减少或消除在先已知的解决方案的至少一个缺点或提出一种替代的解决方案。在此公开的技术的优选的任务尤其是在于改进安全阀部件的装配和/或更换、尤其是破裂装置的和/或触发管路的装配和/或更换。其他优选的任务可由在此公开的技术的有益效果来得到。所述一个或多个任务通过独立权利要求的技术方案来解决。从属权利要求构成优选的设计方案。所述任务尤其是由一种具有触发管路(该触发管路延伸离开卸压单元、尤其是离开卸压单元的壳体)的用于压力容器的安全阀来解决以及由一种具有至少一个压力容器和在此公开的安全阀的压力容器系统来解决。所述安全阀尤其是热学的或可热激活的卸压阀，也称为热压力释放装置(＝TPRD)或热保险装置。如果由于外部的热作用而发生故障情况，则安全阀设置为，减小压力容器系统中的压力、尤其是至少一个压力容器中的压力。一旦超出安全阀的触发温度(＝安全阀被热激活)，安全阀就排出燃料。卸压单元安全阀包括至少一个卸压单元。卸压单元在装配的状态下直接地或间接地与所述至少一个压力容器流体连通。卸压单元可适宜地设置为，为了给压力容器卸压而实现如下燃料取出质量流，该燃料取出质量流比通过取出路径通向至少一个能量转换器(通常是燃料电池)的最大燃料取出质量流更大(例如至少高了1.5、2、5、10、100或更多的因数)，其中，经由取出路径的取出部通常能够通过罐截止阀来改变。卸压单元在没有故障情况下通常不用于填充压力容器系统和/或不用于取出用于在机动车中在运行下提供能量的燃料。通常将与燃料电池系统的阳极子系统并行的流动路径用于卸压。通常，通过卸压使压力容器内压力下降到大气压力。在加热作用(例如通过火焰加热作用)的情况下，通过安全阀使储存在压力容器中的燃料排出到周围环境中。此外，卸压单元与在此公开的至少一个触发管路以及与在此公开的至少一个破裂装置流体连通。触发管路、破裂装置和阀在此构造一个共同的且闭合的流体系统。卸压单元可包括单独的壳体，该壳体优选被固定或能被固定到连接件上。该连接件设置在压力容器的压力容器开口中。通常，该连接件被旋入在设置在压力容器的一端部处的压力容器开口中、尤其是被旋入在由金属制成的头部中。这种连接件通常也包括罐截止阀并且经常被称为罐上阀(On-Tank-Valve)。同样地，卸压单元也可与连接件一件式地构造在一个共同的壳体中。阀卸压单元包括用于给压力容器卸压的阀。该阀设置为，当在此公开的流体系统中的压力小于阀的操纵极限压力时，为了卸压从闭合的第一位置转变到打开的第二位置中。所述阀尤其是受压力操纵的阀。适宜地，所述阀通过改变控制压力来操纵、尤其是通过改变在此公开的流体系统内的压力来操纵。所述阀适宜地是在无压力的情况下打开的阀。即如果在流体系统中存在周围环境压力，则阀处于打开的位置中。操纵极限压力是如下控制压力，阀在该控制压力下被操纵。所述阀的打开的第二位置是如下位置，在该位置中燃料可从压力容器内部为了卸压通过燃料路径从阀漏出，通常漏出到车辆周围环境中或漏出到车辆外部的燃料收集设备中。即换言之，所述阀是打开的，从而产生通向周围环境的打开的流体连通。而所述阀的闭合的第一位置是如下位置，所述阀在该位置中使通向车辆周围环境或通向燃料收集设备的流体连通中断。因此，即没有燃料能为了卸压通过燃料路径从阀漏出。触发管路触发管路可以是如下管路、尤其是管道，其优选至少局部地在压力容器的表面上延伸。优选地，触发管路至少部分地在压力容器的中间区域或外套区域上延伸。中间区域通常构造成柱形的和/或布置在压力容器的各端部之间。优选地，触发管路至少局部地沿压力容器的轴向方向和/或周向方向延伸。特别优选地，触发管路螺旋形地或盘旋形地或曲折形地在压力容器的表面上延伸。优选地，触发管路的各相邻区段这样隔开间距，使得在压力容器损坏之前可靠地探测到在这些相邻区段之间出现的热学事件或安全阀将可燃气体可靠地排出。触发管路可尤其是耐压地构造，尤其是这样构造，使得触发管路不会由于运行引起的压力提高而膨胀和/或被损坏和/或不会由于非运行引起的机械作用而封闭，其中，对于功能而言不值得注意的膨胀和机械作用是不重要的。因此，可以有利地实现特别运行可靠的安全阀。优选地，所述管路由金属制成。此外，优选地，所述管路可由熔点远高于极限温度的材料构成。特别优选的是如下触发管路，所述触发管路在径向方向上具有比在触发管路的轴向方向上更好的导热率。因此有利地，强制发生到下文描述的物质中的热传导，而能够减少沿着触发管路的通常不期望的散热。物质S在触发管路中至少局部地布置有物质或材料S。所述物质可例如是单纯物质或物质混合物。尤其，可涉及流体。物质S至少局部地填充且优选完全地填充在此公开的触发管路的、在此公开的筒管的或在此公开的流体系统的内部体积。适宜地，物质S在温度低于零下60℃时才冻结。优选地，物质S是丙烷或丙烷-丁烷混合物。尤其，所述物质不是所储存的可燃气体。物质S可构造为，根据物质温度来改变内部体积中(或至少在内部体积的子体积中)的物质体积和/或压力。下文仅探讨如下情况，在所述情况中，通过热学事件提高物质的温度以及随之而来地也提高触发管路中的物质体积和压力。在一定程度上也可设想的是，由于密度异常或相变而实现体积减小或压力降低。特别优选地，使用如下物质，所述物质的物质密度在安全阀的触发温度窗口之内随着物质温度变化而非常强烈地和/或跳跃式地和/或不连续地变化，例如由于至少部分的相转换(也称为相转变)。由温度决定的等容的状态变化引起压力提高。在触发温度窗口中，所述压力提高优选特别强烈地突显(也就是说，在p-T图中的蒸汽压力曲线的高的斜率)。因此，例如蒸汽压力至少改变50的因数(例如乙二醇-水混合物从25℃时的0.02bar变到110℃时的1bar)、优选至少改变100的因数，其中，不考虑物质的冻结(例如在低于-40℃的温度时)。在物质的这种相转换中，在恒定的(子)体积中，压力由于温度提高而改变。随着温度升高，混合物开始越来越沸腾并且蒸汽压力急剧升高。特别优选地，使用丙烷-丁烷混合物，所述丙烷-丁烷混合物在触发温度窗口中沸腾并且达到大于20bar的蒸汽压力。此外，可使用如下液体亦或气体，其蒸汽压力曲线在机动车的运行温度范围(-40℃至85℃)中具有小的蒸汽压力变化并且优选液态地存在并且在触发温度范围中经受强烈的蒸汽压力升高，所述液体或气体例如是氨、2,3-二甲基-1,3-丁二烯或二甲醚。在触发管路内的所述压力升高可适宜地直接或间接地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于压力容器(200)的可热激活的安全阀(100)，所述安全阀包括：/n卸压单元(110)，所述卸压单元具有用于给所述压力容器(200)卸压的阀(115)；/n至少一个触发管路(120)，所述触发管路延伸离开所述卸压单元(110)；和/n至少一个破裂装置(113)；/n其中，所述触发管路(120)、所述破裂装置(113)和所述阀(115)是流体连通的并且构造一个共同的流体系统(117)；所述阀(115)设置为，当所述流体系统(117)中的压力小于操纵极限压力时，为了卸压从闭合的第一位置转变到打开的第二位置中；并且所述破裂装置(113)设置为，在所述流体系统(117)中的压力高于触发压力的情况下引起所述流体系统(117)中的卸压。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171124 DE 102017221073.71.用于压力容器(200)的可热激活的安全阀(100)，所述安全阀包括：
卸压单元(110)，所述卸压单元具有用于给所述压力容器(200)卸压的阀(115)；
至少一个触发管路(120)，所述触发管路延伸离开所述卸压单元(110)；和
至少一个破裂装置(113)；
其中，所述触发管路(120)、所述破裂装置(113)和所述阀(115)是流体连通的并且构造一个共同的流体系统(117)；所述阀(115)设置为，当所述流体系统(117)中的压力小于操纵极限压力时，为了卸压从闭合的第一位置转变到打开的第二位置中；并且所述破裂装置(113)设置为，在所述流体系统(117)中的压力高于触发压力的情况下引起所述流体系统(117)中的卸压。


2.根据权利要求1所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个触发管路(120)构造为筒管(120)，所述筒管能够为了构造所述共同的流体系统(117)连接到所述流体系统(117)的区段上。


3.根据权利要求1或2所述的安全阀(100)，其中，至少一个能连接到所述流体系统(117)的区段上的附加容器(130)构造为筒管(130)。


4.根据权利要求2或3所述的安全阀(100)，其中，在至少一个筒管(120、130)中储藏有物质(S)，所述物质直接地在连接之后分布在所述流体系统(117)中。


5.根据权利要求4所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个筒管(120、130)中的物质(S)在连接之前被这样加载压力，使得在连接之后调整到所述流体系统(117)中的运行压力，i)所述运行压力大于所述操纵极限压力，ii)并且所述运行压力小于所述触发压力。


6.根据前述权利要求2至5中任一项所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个筒管(120、130)设置为，被耦接在所述卸压单元(110)的壳体(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·黑滕科费尔，T·阿德勒，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE