特别是用于自推进气体系统的安全设备的制作方法

特别是用于自推进气体系统的安全设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种热安全设备(100)，其包括设备主体(1)，所述设备主体(1)包括入口管道(12)和与大气连通的至少一个出口孔(9)；切断设备，其安装在所述设备主体中并且在关闭位置与打开位置之间可移动，在打开位置切断设备允许流体从所述入口管道(12)流向所述出口孔(9)；以及保持元件，其与所述切断设备可操作地相关联以将切断设备保持在所述关闭位置。所述保持元件包括容纳热敏物质(6)的外壳(21)，所述热敏物质(6)适合于在达到第一预定温度后膨胀以导致所述外壳(21)破损并且允许将阀移动到所述打开位置。屈服支撑元件(8)也被提供用于支撑所述外壳(21)并且保护所述外壳(21)直到由所述支撑元件达到的温度低于比所述第一预定温度高的第二预定温度。所述支撑元件(8)由适合于在达到所述第二预定温度后屈服的材料组成，以允许将所述切断设备移动到所述打开位置。
【专利说明】特别是用于自推进气体系统的安全设备

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热安全设备，即，对温度敏感的设备。一般来说，这种设备可以用于自推进气体系统，这些系统使用在压力之下容纳在罐或容器中的压缩天然气、液化石油气或其他气体燃料，并且具体来说涉及一种用于这些系统的创新的安全设备。

【背景技术】
[0002]在具有可以加气体燃料的发动机的车辆上，气体燃料被装载和压缩在至少一个缸体或容器中。根据本文考虑的部门的某些安全标准，车辆中的每个气体缸体必须配备安全构件来防止由于内部压力的异常增加和/或火的存在以及在温度升高超出预定阈值的任何情况下所导致的爆炸。为此，安全单元已经被提出并且连同压缩气体缸体一起使用来抑制导致缸体的内部压力增加的温度过度升高。
[0003]已知的热安全设备沿着源自缸体的气体排气管道放置以正常关闭管道本身，并且这些设备包括热敏元件，其局限于与弹射活塞相关联的固体主体中的各自的底座或腔室中。热敏元件使管道保持关闭并且只在达到预定的安全温度阈值后改变状态，从而打开排放口以排空缸体。在某些实施方案中，热敏元件为固态下的合金，其在预定的安全温度下融化，并且由与之关联的活塞通过弹射口至少部分地外推以打开排气管道。在其他实施方案中，热敏元件可以呈液体或浆状形式并且容纳于旨在达到预定温度后破损的外壳中。很明显，当受到温度异常升高冲击时，所述安全设备的灵敏度和可靠性必须最大可能地用于合适的及时干预。
[0004]存在开发的已知的解决方案以增加所述设备的可靠性和灵敏度。所述解决方案包括共熔材料的量以极少量存在并且放置在外部环境附近的设备；实际上，在减少共熔材料的量并且增加所述共熔材料与热源(即，设备外部的环境)之间的接近度后，灵敏度和可靠性增加。所述解决方案呈现受艰难的制造和装配过程影响的缺点，如果这个过程不被完美地执行，则可能会不利地影响设备本身的操作。
[0005]在已经提到的其他解决方案中，通过使用呈液体形式并且容纳于旨在预定温度下破损的玻璃外壳中的热敏元件来获得高灵敏度；在这些设备中，实际上，当达到所述温度并且气体立即被释放时激活发生。后面这些设备被描述在专利DE 19911530 C2、EP0590235th AUEP 0314577中。在使用这些设备中遇到的问题基本上有两种类型:一方面，由于不依赖于温度的原因，例如在车辆的操作期间设备受到的振动，玻璃外壳容易破损，玻璃外壳通常以具有细长的颈部和薄的灯泡的形状制成；其次，在高压气体传递给活塞的力是高的应用中阻力很小。
[0006]关于所述第一问题，如果玻璃外壳的颈部在达到预定温度之前破损，那么在达到所述温度后将不激活设备，从而导致高的安全隐患。
[0007]因此，迫切需要的是，在使设备能够快速和方便地制造并具有成本效益的同时，减少用于激活设备所需的时间以便增加安全设备的灵敏度并保持安全设备的高可靠性。


【发明内容】

[0008]本发明的目的是提供一种用于上述用途的热安全设备，其能够避免与根据现有技术的设备有关的上述缺点。
[0009]本发明的另一目的是提供一种用于气体缸体等的热安全设备，其具有比已知的设备更高的灵敏度和可靠性、易于制造并具有成本效益。
[0010]使用根据权利要求1所述的用于流体罐的温度激活释放设备来实现这些目的。本发明的优选实施方案是从属权利要求的目的，其内容被理解为本描述的组成部分。
[0011]优选地，这种设备可以用于加压气体罐，特别是用于自推进的气体缸体。然而，其他实施方案可以提供:这种设备可以用在温度升高超过特定温度阈值必须触发安全功能的任何情况下。示例性和非限制性应用包括消防系统、排烟器、防火阀，和热启动并在火灾情形下可操作的任何其他热装置。
[0012]根据本发明的设备包括设备主体，其包括与流体存储设备连通的入口管道，以及与大气连通的至少一个出口孔。切断设备安装在设备主体中并且在关闭位置与打开位置之间可移动，在关闭位置切断设备防止流体(优选地气体)从入口管道流向出口孔，在打开位置切断设备允许流体从入口管道流向出口孔。
[0013]所述切断设备被保持元件锁定，在达到第一预定温度后，保持元件允许切断设备在所述打开位置的位移。
[0014]所述保持元件被保护不受意外的冲击和振动并且通过屈服支撑元件保持在其底座中。所述支撑元件由材料制成，例如以确保所述保护，将所述保持元件保持在特定位置，并且在温度达到高于激活保持元件的第一预定温度的预定阈值时被从所述保持元件吸出。
[0015]换句话说，屈服支撑元件适合于支撑外壳并且保护至少一部分直到由支撑元件达到的温度低于比第一预定温度高的第二预定温度。
[0016]在有利的实施方案中，主体通过主要部分与环形螺母的耦合而构成，已知的元件易于制造，其限定保持元件和支撑元件被容纳并保持在适当位置的内室。因此，该总成是紧凑和稳定的。
[0017]在优选实施方案中，设备主体和内室主要沿着纵轴延伸，并且切断设备为沿着所述纵轴在排气管道的向前的关闭位置与缩回的打开位置之间轴向移动的活塞。
[0018]在一个实施方案中，所述保持元件由成形为灯泡形状的玻璃外壳组成，所述外壳容纳在第一预定温度下导致所述外壳破损的热敏流体。以一旦破损就允许活塞在缩回的打开位置的轴向位移的方式对所述外壳调整尺寸。
[0019]所述灯泡形状包括半球形部分和在相对侧的颈部，所述颈部需要被保护不受所述屈服支撑元件(有利地以衬套的形状)影响。所述衬套也有助于在正常使用的条件下将灯泡形物保持在适当位置。
[0020]也对衬套、玻璃泡和环形螺母调整尺寸以在未激活灯泡形物的情况下允许:由于衬套的屈服的机械特性引起的玻璃泡的轴向位移允许在达到缩回的打开位置的程度上进行活塞的轴向位移。
[0021]在有利的实施方案中，活塞闸门包括密封啮合入口管道的头部部分、在内室中部分啮合并且包括玻璃泡的半球形表面的底座的尾部。以在闸门处于缩回的打开位置时允许气体在瞬间从所述入口管道排出到出口孔的方式，将至少一个出口孔形成在设备主体或环形螺母中。
[0022]根据这个实施方案，由于不使用需要时间来完全融化的共熔材料的元件，故设备的灵敏度非常高。此外，也解决了可靠性的问题，这是因为在热敏元件未激活的情况下，例如由于外壳颈部意外破损，在预定温度下屈服支撑元件失去了其机械特性(优选地立即)，从而允许灯泡形物并且因此活塞移动到所述打开位置。
[0023]因此，如果灯泡形物颈部在达到所述温度之前由于意外原因破损，那么在达到灯泡形物的预定的断裂温度后立即激活设备，设置塑性材料的衬套立即屈服的更高的温度，从而允许随之而来的气体泄漏。激活是确定的，并且在这两种情况下在非常短的时间内完成。

【专利附图】

【附图说明】
[0024]本发明的特征和优点将从以下通过非限制性实例参照附图给出的【具体实施方式】中呈现，其中:
[0025]图1示出根据本发明的释放设备的轴向截面；以及
[0026]图2示出应用于阀的设备的轴向截面。

【具体实施方式】
[0027]在所述附图中，参考数字100整体上指示用于自推进系统的加压气体缸体的温度激活释放设备。释放设备100包括设备主体1，其包括沿着设备的纵轴X在第一端5与第二端5’之间延伸的主要部分3，这两端都打开并彼此相对。环形螺母2被定位成靠近第二端5’。设备主体I和环形螺母2 —起限定内室14。所述内室14通过形成在设备主体I的第一端5中的入口管道12与所述气体缸体流体连通。此外，所述内室14通过至少一个出口孔9、10与大气流体连通。因此，入口管道12、内室14和至少一个出口孔9、10在被放置为彼此流体连接时为容纳在缸体中的气体形成至大气的排气管道。
[0028]在一个实施方案中，设备主体I的第一端5适合于可拆卸地连接到阀体11。例如，设备主体的所述第一端5具有螺纹连接部分15，其拧紧到形成在阀体11中的螺纹底座16中并且入口管道12在其中流动。
[0029]优选地，内室14和入口管道12与所述纵轴X同轴。
[0030]切断设备(例如活塞闸门4)部分容纳在内室14中。所述活塞闸门4在向前的关闭位置与缩回的打开位置之间可移动，在向前的关闭位置活塞闸门4防止气体从入口管道12通过到出口孔9，在缩回的打开位置活塞闸门4允许这样的气体通过。在一个实施方案中，活塞闸门4具有头部部分17，当闸门处于向前的位置时，头部部分17密封啮合入口管道12。例如，所述头部部分17具备至少一个环形密封件18。因此，闸门4的头部部分17被调整尺寸以容纳在入口管道12中并且借助于其密封件18密封啮合入口管道12。
[0031]活塞闸门4也包括尾部19，其部分啮合内室14。
[0032]与所述切断设备可操作地相关联的保持元件容纳在腔室14中，优选地同轴布置于纵轴X，以将切断设备保持在关闭位置。所述保持元件为热敏元件6，其包括容纳热敏物质的外壳21，所述热敏物质适合于在达到第一预定温度后膨胀以导致所述外壳破损，并且允许阀移动到打开位置。优选地由玻璃材料制成的所述外壳21具有灯泡形状，其具有大体上圆柱形外壳主体21、具有与形成在活塞闸门4的尾部19中的各自的底座20邻接的半球形的第一端7，以及轴向伸长的限定灯泡形物颈部的第二端22。所述颈部22具有小于所述外壳主体和连接到所述主体的底座22’的平均直径的平均直径。
[0033]在所示实例中，环形螺母2包括在内室14内部延伸的远端部分23、中间部分24以及与设备主体的第一开口配合的头部25。所述远端部分23具有适合于将屈服支撑元件8容纳于其中的大体上中空的圆柱形形状，屈服支撑元件8适合于支撑热敏物质的外壳，如下文将更详细地描述。
[0034]在环形螺母2的头部25中获得例如具有轴向延伸部分的出口管道10，环形螺母2通过例如在径向方向上形成在环形螺母的中间部分24中的至少一个出口孔9与内室14连通。所述头部25例如具有与设备主体I螺纹耦合的外螺纹部分28。
[0035]屈服支撑元件8被成形为限定衬套腔8a的衬套，衬套腔8a适于容纳外壳21的颈部22。在面向外壳21的侧面，屈服支撑元件8具有边缘Sb，其至少在轴向方向上啮合所述外壳21，以便将外壳21锁定在设备的正常操作期间其被定位的位置，即，相对于纵轴X同轴。在优选实施方案中，衬套的所述边缘8b靠在外壳的颈部的底座22’上以便也在径向方向上锁定后者。例如，所述边缘具有紧靠颈部底座的表面的内部锥形或凹形表面。应注意，在外壳22的颈部的底座22’由衬套8的边缘8b啮合时，外壳21的颈部22在衬套本身内自由延伸。
[0036]屈服支撑元件8适合于在达到高于第一预定温度的第二预定温度后屈服，以便允许阀移动到打开位置。在优选实施方案中，所述屈服支撑元件8由塑性材料制成，所述塑性材料的机械阻力在低于第二预定义的温度的温度范围得以保持，并且在达到所述第二预定义的温度后减小。根据有利的实施方案，这种阻力的减小突然且急剧地发生。优选地，屈服支撑元件的材料为聚甲醛(PMO)。
[0037]具体来说，在所述第二预定义的温度下所述屈服支撑元件的塑性材料的机械阻力低于在相同的温度下构成外壳的材料的机械阻力。因此，在达到所述第二预定义的温度后，屈服支撑元件8允许本身在由气体在切断设备4上并由此在外壳21的第一端7上施加的推力下被外壳刺穿。
[0038]在环形螺母2的远端部分23的内表面中，进一步获得容纳环形支撑元件的环形底座，所述环形底座由柔软和/或弹性材料制成，例如密封件27，其围绕外壳的主体21’的侧表面，从而有助于抑制振动和/或冲击和/或将灯泡形物的颈部22保持在适当位置。
[0039]因此，衬套8和密封件27的功能是通过抑制设备通常受到的或由于任何意外的冲击导致的振动来保护玻璃泡6的颈部22。
[0040]因此，所描述的设备借助热敏元件6执行的相反行动，转而由屈服支撑元件8保持在所述相反位置，防止切断设备4从向前的关闭位置转变成缩回的打开位置。
[0041]当由于任何原因，释放设备内的温度升高到超过第一预定阈值(例如，Il(TC)时，外壳21内的热敏流体膨胀到导致外壳本身破损。没有外壳21的反应，切断设备4在由于缸体内部的气体压力产生的推力下可自由缩回。然后将入口管道12放置为与内室14流体连通以通过出口孔9排出气体。应注意，在前面由活塞闸门的尾部19限定的内室14的部分总是放置为通过所述排气孔9与外部流体连通，以便确保内室的所述部分总是处于大气压力下，从而不对抗由气体在相反的方向上产生的推力。
[0042]如果由于任何原因，热敏元件6的第二端22在设备的正常操作期间破损，那么在所述破损后释放设备内的温度达到第一预定阈值时，外壳21将保持完好，因为热敏物质可以通过破损端从外壳自由流动。因此，切断设备4将保持锁定在入口管道12的向前的关闭位置，从而防止气体从设备漏出，由此造成高安全隐患。为了避免这个潜在的问题，屈服支撑元件8允许在达到第二预定阈值温度(例如，130°C )后热敏元件6的轴向位移。如上所述，在优选实施方案中，所述屈服支撑元件由塑性材料制成，使得在所述第二预定阈值，所述材料的阻力特性以突然的方式降级并且达到一个水平，使得玻璃外壳21在由于缸体内部的气体压力产生的推力下从所述塑性材料泄露，从而在轴向方向上移动并转而释放切断设备4，切断设备4缩回打开入口管道12。
[0043]简单地说，以这样的方式制造屈服支撑元件8以便:
[0044]-确保抑制振动和冲击、保护外壳21的颈部不受可能不期望的破损；
[0045]-即使在对切断设备4施加高力值的情况下，也将外壳21保持在设备的正常操作位置；
[0046]-在达到高于热敏元件的激活温度的预定温度值后屈服，优选地从机械强度的角度突然屈服，以便由外壳在其上施加的轴向推力来克服。
【权利要求】
1.一种热安全设备，其包括: -设备主体，其包括与流体存储设备连通的入口管道，以及与大气连通的至少一个出口孔； -切断设备，其安装在所述设备主体中并且在关闭位置与打开位置之间可移动，在所述关闭位置所述切断设备防止气体从所述入口管道流向所述出口孔，在所述打开位置所述切断设备允许流体从所述入口管道流向所述出口孔； -止回元件，其与所述切断设备可操作地相关联以将所述切断设备保持在所述关闭位置，所述止回元件包括容纳热敏物质的外壳，所述热敏物质适合于在达到第一预定义的温度后膨胀以使所述外壳破损并且允许将所述切断设备移动到所述打开位置； -屈服支撑元件，在由所述支撑元件达到的温度低于比所述第一预定义的温度高的第二预定义的温度时，所述支撑元件适合于支撑所述外壳并且保护所述外壳的至少部分，所述支撑元件由在达到所述第二预定义的温度后适合于屈服的材料制成，以便允许将所述切断设备移动到所述打开位置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述屈服支撑元件的所述材料是塑性材料，所述塑性材料的机械阻力在低于所述第二预定义的温度的温度范围得以保持，并且在达到所述第二预定义的温度后减小。
3.根据权利要求2所述的设备，其中在所述第二预定义的温度下所述屈服支撑元件的所述塑性材料的所述机械阻力低于在相同的温度下构成所述外壳的所述材料的所述机械阻力。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述外壳主要沿着外壳轴在第一端与第二端之间延伸，所述第一端啮合所述切断设备，所述第二端与所述第一端相对并由所述屈服支撑元件啮合。
5.根据权利要求3和4所述的设备，其中在达到所述第二预定义的温度后，所述屈服支撑元件允许本身在由所述气体在所述切断设备上并由此在所述外壳的所述第一端上施加的推力下被所述外壳刺穿。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其中所述外壳具有灯泡形状，其具有大体上圆柱形外壳主体和形成所述第二端的颈部，所述颈部具有比所述外壳主体的平均直径更小的平均直径，并且具有连接到所述主体的底座，并且其中所述屈服支撑元件是呈衬套的形状，其具有容纳所述颈部的内腔和啮合所述颈部的所述底座的边缘。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述屈服支撑元件容纳于制造在所述设备主体中的各自的底座中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述内室主要沿着设备纵轴延伸，并且其中所述切断设备为沿着所述纵轴在所述关闭位置与所述打开位置之间轴向移动的活塞闸门。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述切断设备和所述屈服支撑元件沿着设备纵轴彼此同轴，所述切断设备和所述止回元件相对于所述纵轴轴向移动。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述外壳由玻璃质材料制成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述屈服支撑元件的所述塑性材料是聚甲醛。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述设备用于排放加压气体罐中的压力。
【文档编号】F16K17/38GK104487747SQ201380038796
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】P·佩里, G·鲁杰里, R·德菲力比 申请人:艾莫股份公司