压力响应膜的制作方法

专利名称：压力响应膜的制作方法
压力响应膜 描述 相关申请的交叉引用 本申请要求享有2007年5月8日由Geof Brazier和Arnold Mundt提交的标题 为"压力响应膜(PRESSURE RESPONSE MEMBRANE)"的美国临时申请No. 60/924， 306的优先
权，特别地，其公开内容通过引用并入于此。
领域 本公开内容大致上涉及压力响应构件。具体地，本公开内容涉及响应于经历预定 大小的流体压力而弯曲的(buckled)、折叠的(collapsed)或以其它形式移动的压力响应 构件。 背景 有很多类型的处理、运输或利用压縮流体的系统。为了确保这些类型的系统的安 全，每个这样的系统一般都包括设计成防止系统的超压(或者至少在系统的超压过程中提 供警报指示)的安全装置。在紧急情况中，当系统中的流体达到不安全水平时，流体的压力 作用在安全装置上以产生开口以便从系统释放流体。除了产生开口之外，安全装置可以简 单地提供报警警告，指示危险的超压情形正在发生。在实际上破裂或以其它形式对环境开 放的装置中，将流体通过开口排放到环境或安全储存器能降低系统中的压力，并防止系统 的另一部分由于流体的高压力而失效。 常用的安全装置的例子包括破裂盘(rupture disk)和爆炸面板(e邓losion panel)。这些安全装置可以被连接到加压系统以将装置的某部分暴露于系统中的加压流 体。经常，该装置的暴露于流体的一部分设置成在流体达到预定的压力时破裂或撕开。盘 或者面板的撕开或破裂产生开口 ，加压流体流动通过该开口以减小系统中的压力。因此，此 类型的安全装置是自毁的，并且在每次使用后必须更换。 一般地，为了更换这些安全装置中 的一个，需要对系统进行一些拆卸以便盘或者面板可以正确地与系统接合。
另外，在安全装置设计成破裂或自动打开(S卩，自毁的安全装置)的地方，生产和 形成经常需要在装置的材料上进行精确地划痕或以其它形式削弱装置的材料，以便确保在 特定位置和压力下打开。例如，破裂盘的形成经常包括对装置的材料进行划痕、切割、蚀刻 或细化，以便勾画出预定的"爆裂模式(burst pattern)"。该精确的机加工引起制造时间 以及机械设备的增加，从而增加了制造成本。 在"反向弯曲(reverse buckling)"破裂盘压力释放装置的领域，凹下/凸起形结 构已经被用作是一种提供可靠的且可再生的压力响应装置的手段。已知的"反向弯曲"装 置被设计成使得当结构的凸起侧被暴露于预定的超压力时，该结构"弯曲"并倒置，引起凸 起侧面折叠成凹下形状。而且，处于预定的超压力时，破裂盘一般地设计成不仅倒置，而且 还通过位于盘下游的切割装置而打开，或者通过在制造工艺的过程中由划痕、蚀刻或其它 方法产生的弱化线而打开。 在用于可靠的反向弯曲压力响应的凹下/凸起形结构的广泛的范畴内，存在有 很多的形状子集，比如，例如位于中心的球面圆顶、偏移的球面圆顶、锥形以及截头锥形(truncated pyramid shape)。经常地用于已知反向弯曲装置中的球面圆顶形状具有很多 缺点。例如，大致上球面形状的圆顶结构在超压条件的过程中经常仅仅部分地折叠。另外， 球面形状的、部分圆顶的结构可能会以不规则的或不均匀、不对称的方式反转，从而引起不 一致的结果，特别是对于较小的名义尺寸，比如1〃 /25mm以下的直径。而且，在装运和包装 的过程中，球面形是易受影响的，并且经常遭受损害，或在装运和包装的过程中遭受错误处 理，这将不利地影响想要的响应压力(经常引起在压力低于设定压力时破裂或打开)。最 终，形成可再生的爆裂模式所需的划痕和蚀刻增加了总体成本和与制造相关联的利润。
有对于克服上文中的一个或更多缺陷和/或现有技术中的其它缺陷的压力响应
结构的需要。
概述 依据一个实施方式，压力响应装置包括凸缘部分、具有入口侧和出口侧的中央 部分，以及设置在凸缘部分和中央部分之间的带角度的平截头体部分(angled frustum portion)。带角度的平截头体部分被构造成在经历引起中央部分的运动的预定的压力差时 致动。 依据另一个实施方式，压力响应系统包括凸缘部分、中央部分以及设置在凸缘部 分和中央部分之间的带角度的平截头体部分。中央部分为实质上平坦的，并且突出部被可 操作地连接到中央部分。该带角度的平截头体部分被设置成在经历引起中央部分的运动的 预定的压力差时致动而不破裂，并且平截头体部分的致动引起突出部指示压力响应。
依据另一个实施方式，压力响应系统包括压力响应装置，该压力响应装置具有凸 缘部分、中央部分以及设置在凸缘部分和中央部分之间的带角度的平截头体部分。该带角 度的平截头体部分被设置成在经历引起中央部分的运动的预定的压力差时致动。导体被设 置成在带角度的平截头体部分致动之前与中央部分形成电气线路连接，并且在带角度的平 截头体部分致动时电气线路连接被中断。 依据另一个实施方式，电池装置包括外部触点接头(exterior contactterminal)
和定位在电池装置内的压力响应构件，该压力响应构件具有第一构造和第二构造，该压力
响应构件包括被带角度的平截头体部分围绕的中央部分。处于第一构造时，该压力响应构
件形成电池装置内的导电路径的一部分，并且在电池装置经历预定的压力条件时，压力响
应构件达到第二构造，并且不再形成电池装置内的导电路径的一部分。 依据另一个实施方式，一种测试压力响应系统的方法包括提供压力响应构件，该
压力响应构件包括凸缘部分、中央部分以及凸缘部分和中央部分之间的带角度的平截头体
部分；对中央部分的一个表面施加增加的压力差；并且记录带角度的平截头体部分致动时
的压力。 依据另一个实施方式，一种响应于超压情形的方法包括提供压力响应构件，该压
力响应构件包括凸缘部分、中央部分以及凸缘部分和中央部分之间的带角度的平截头体部
分，其中，压力响应构件具有第一构造和第二构造。在第一构造时，压力响应构件暴露于压
力源，以使得压力响应构件通过采取第二构造来响应于压力源中预定的压力。 本公开内容的其它目的和优势在接下来的描述中将被部分地阐述，且部分地将通
过描述而变得明显，或者可以通过本公开内容的实践而被学习。本公开内容的目的和优势
将通过附加的权利要求中具体地指出的元素和组合而被实现和得到。
应理解，前述大致的描述和接下来的详细描述仅仅是示例性和解释性的而不限制
本发明，如所要求的。 附图简述 附图，其被包括于本说明书中并形成本说明书的一部分，示出了若干个实施方式， 并且和描述一起起到解释公开内容的原理的作用。

图1为现有技术的反向弯曲装置(reverse buckling device)的横截面图，该反 向弯曲装置被用在用于中断电池电路的系统中。 图2为图1的现有技术的反向弯曲装置在反向弯曲装置折叠之后的横截面图。 图3A为依据本公开内容的一个实施方式的压力响应构件的透视图。 图3B为依据本公开内容的一个实施方式的具有弱化线的压力响应构件的透视图。 图3C为依据本公开内容的一个实施方式的具有形成一条线的缺口 (indentation)的压力响应构件的透视图。 图3D为依据本公开内容的一个实施方式的具有形成两条线的缺口的压力响应构 件的透视图。 图4为图3A的压力响应构件的横截面图。 图5A为具有不规则圆锥形状的压力响应构件的横截面图。 图5B为具有不规则圆顶形状的压力响应构件的横截面图。 图5C-5D描绘了具有缺口的压力响应构件的横截面图。 图5E-5F描绘了具有凹下/凸起的中央部分的压力响应构件的横截面图。 图6A-6B描绘了压力响应构件在用于关闭电路的系统中的使用。 图7A-7B描绘了压力响应构件在用于打开电路的系统中的使用。 图8A-8B描绘了压力响应构件在用于打开电路的另一系统中的使用。 图9A-9B描绘了压力响应构件在用于使光发射器(photo emitter)和光探测器
(photo detector)对准的系统中的使用。 图10A-10B描绘了压力响应构件在用于干扰光发射器和光探测器之间的信号的 系统中的使用。 图11A-11B描绘了压力响应构件在用于视觉地指示压力响应构件的致动的系统 中的使用。 图12A-12B描绘了压力响应构件在用于关闭流体路径的系统中的使用。
图13A-13B描绘了压力响应构件在用于起到电路的电气中断作用中的使用
图14A为依据本公开内容的一个实施方式的用在用于中断电池电路的系统中的 压力响应构件的横截面图。 图14B为依据本公开内容的一个实施方式的图14A的系统在压力响应构件致动之 后的横截面图。 图15为流程图，其描绘了依据本公开内容的一个实施方式的用于测试压力响应 构件的方法。 图16为流程图，其描绘了依据本公开内容的一个实施方式的用于响应压力的方 法。
9
实施方式描述 现在将对本示例性实施方式做出详细参考，其例子在附图中被图解。无论在何种 可能的情况下，贯穿附图的始终，相同的参考数字将被用于指示相同或类似的部件。本申请 的附图的意图是提供对下面的系统的工作元件的大致理解。因此，除非作了明确地陈述，否 则附图不代表对于示出的相互关联部件的比例尺度或精确位置的如实描绘。
图1和图2示出了用在用于中断电池电路的系统中的现有技术的反向弯曲装置的 横截面图。具体地，图l和图2包括来自美国专利No. 5，741，606("'606专利")的两幅图， 该美国专利涉及一种过度充电保护电池出口 (overcharge protection battery vent)。该 装置操作以防止电池单元装置(battery cell device)中的电解液爆炸或危险的不受控 制的释放的风险。这些装置有时候指的是电流中断装置(current interrupt device)，或 "CID"。在正常操作中，处于其初始形状的反向弯曲装置构成电池电路的导电路径的一部 分。在短路情形中，或在任何其它危险的由于增加压力而可能引起灾难性的电池故障的超 压情形中，'606专利的反向弯曲盘反转以中断导电电路，并阻塞引起危险的超压状态的连 续的电路路径。在超压状态变得太大的地方，反向弯曲盘失效，并且沿着预定的爆裂模式破 裂以排放流体以便释放压力。 图l描绘了电池接头触点(battery terminal contact) 21的顶部部分。依据图1， 导电路径经过导电凸出部26、导电护套25、球面圆顶形状的反向弯曲盘29以及电阻器22， 并终结于接头触点21。如图2中所见，当电池的下部隔室(未示出)内的压力升高到危险 水平(例如，由于危险的电池故障而升高)时，箭头P方向上的流体压力最终引起盘29弯 曲并反转。在其反转之后，盘29不再与导电护套25接触。因此，导电路径被断开，从而移 除了高压状态的原因。但是，如果高压保持或达到某一大小，则盘29被进一步设计成沿着 划痕线27破裂，引起电池内的流体从排放孔28排放出去。因为盘29提供了球面形状的圆 顶部分，并且包括预成型模式的弱化线(即，划痕27)，所以其具有与已知的压力响应构件 关联的所有上面提到的缺点。 图3A示出了依据本公开内容的一个实施方式的压力响应构件10的透视图。压力 响应构件10包括凹下/凸起形状的结构，其包括外部凸缘部分12和平坦的中央部分14。 凸缘12和中央部分14之间的带角度的平截头体部分16提供了截头圆锥设计形状。虽然 图3A描绘的构件10具有圆形形状，但其它形状(比如，例如矩形)是考虑了的。
当平坦的中央部分14的下侧经历一预定的设定压力条件时，压力响应构件 10在箭头P的方向上致动。为了本全套文件的目的，术语"致动"(〃 activate" and 〃 activation")指的是平截头体部分16的受控的弯曲运动或折叠，该"致动"引起中央 部分14移动。 图4示出了压力响应构件10的横截面图。依据图4，外部凸缘部分12、平坦的中 央部分14以及带角度的平截头体部分16形成截头圆锥形。图4的实施方式描绘了平截头 体角度9以及不同的设计参数A、B、C、D以及E，这些设计参数可以被选定以为构件10提 供致动压力或者设定压力P。例如，平截头体角度9可以从大约10到60度的范围选择，同 时一更可能的范围为大约15到35度，以便达到想要的致动压力P。当构件10受到致动压 力P时，结构16将折叠，并允许中央部分14在箭头P的方向移动。 在一个实施方式中，截头圆锥设计可以被用在压力响应构件的断裂或爆裂不被期望或不被要求的应用中。在这些应用中，致动运动——而不是盘的爆裂——可以触发一指 示信号或其它控制响应。在该实施方式中，压力响应构件10(如图3A和4中示出的那样) 可以不要求通过切割、划痕或蚀刻弱化线(比如由图1和图2中的划痕线27形成的弱化 线)来形成爆裂模式的昂贵的进一步的制造工艺。 在其它实施方式中，可能需要弱化线来促进爆裂或断裂。如图3B中示出的那样，
中央部分14可以通过弱化线15(例如划痕线或蚀刻沟槽)连接到平截头体部分16。在该
实施方式中，中央部分14的断裂或打开是由平截头体部分16的形状控制的。 图3A和图4的截头圆锥形状可以提供比其它通用的凹下/凸起形状更可预测和
更一致的致动运动的优势。例如，截头圆锥的"馅饼平锅"("pie-pan")轮廓在致动时一
般对称地反转其定向。相反，一般球面形状的圆顶结构仅可以部分地折叠或可能以不规则
的、非对称的方式反转。 截头圆锥设计还可以提供更好地抵抗包装、装运、处理和安装过程中的损坏的优 势。受损的压力响应构件可能会呈现降低的性能——其可能会在比想要的预定的设定压力 更低的压力下致动。图3A和图4的截头圆锥设计能抵抗这些损坏，因为其可以比具有相 同的设定压力的可比较的球面构件更厚(图4的尺度A)。换言之，对于给定的材料厚度和 标称尺寸，截头圆锥形状给出了和传统形状的盘相比大约一半的反向压力。例如，由具有 0.005〃的厚度的铝制造成的0.25"标称尺寸的截头圆锥具有接近85psig的响应压力，而 相同的标称尺寸、材料和厚度的半球形状的结构具有接近160psig的响应压力。因此，对于 相同厚度的材料，截头圆锥设计能达到较低的响应压力(即，更大的敏感度)。这些材料规 格差异可以引起能更好地抵抗装运和包装过程中的处理损坏的更厚的盘材料，但仍然达到 相同的响应压力。 虽然图3A和图4的实施方式示出了包括对称的截头圆锥形状的构件10，但本公开 内容还包括也可以达到对于预定的压力的可靠的响应的不规则的圆锥形状和不规则的圆 顶形状。这些不规则的形状的例子被示出于图5A(不规则圆锥)和图5B(不规则圆顶)的 横截面中。 压力响应构件10的另外的实施方式可以包括表面或结构改变以达到想要的压力 响应。例如，构件10的对称的或不规则的(非对称的)圆锥或不规则的球面圆顶可以包括 其结构的至少一个凹痕(indent)。该凹痕可以形成在构件10的凹下/凸起形状的结构的 顶点处或顶点附近。在一个实施方式中，如图5C中所示，缺口可以形成在压力响应构件的 凸起表面中——在凸起的表面中产生凹进的腔141，同时在凹下的表面中形成对应的乳头 形状的凸出部/凹窝(dimple) 142。可选择地，如图5D中所示，缺口可以形成在压力响应构 件的凹下的表面中，在凹下的表面中产生腔143，并在凸起的表面中产生对应的乳头形状的 凸出部144。 图3C中示出的压力响应构件10的另一个实施方式包括形式为直线17的缺口，该 直线17具有与压力响应构件10的顶点相一致的中点。另外，如图3D中所示，该缺口可以 包括在顶点处交叉的两根直线17。考虑到，改变结构顶点部分的尺寸和形状可以产生广泛 的压力变化，在该压力下，给定尺寸和材料的盘将弯曲。例如，具有小缺口的由0.003"厚的 材料制成的1〃盘将比带有较大的缺口的类似的盘在更高的压力下弯曲。
本公开内容进一步包括提供不平坦的中央部分14。图5E和5F中示出的示例性的实施方式提供了可以呈现凹下/凸起形状的中央部分14。虽然图3A和图4示出了实质上 平坦的中央部分14，并且图5E和5F提供了呈现凹下/凸起形状的中央部分14，但是还可以 使用任何其它合适的形状的中央部分14。因此，改变中央部分14和结构顶点部分的构造将 允许特定尺寸和厚度的压力响应构件适合于多种不同的商业应用的特定的压力释放需要。
对于具有平坦的中央部分14的给定尺寸A、 B、 C、 D和E(如图4中所示)的压力 响应构件，构件IO的响应压力是由平截头体角度9确定的。因此，在另外的实施方式中， 附加的结构可以被连接到中央部分14而不会实质上地改变构件10的响应压力。该附加的 结构可以涉及在压力响应构件10的致动运动时提供响应控制信号。提供这样的附加的结 构的实施方式被示出于图6A-12B中。 图6B、7B、8B、9B、10B、11B和12B中示出的实施方式描绘了构件10的相对平坦的 致动后形状；然而，该描绘只是为了简单地展示移动距离的改变。在实践中，"馅饼平锅"轮 廓构件IO在致动时一般会反转其位置。此种普通的反转具有倒置倾向，并变成初始的、致 动前形状的大致的镜像。此最终形状不是初始形状的完美镜像，而经常是不规则的以及部 分扭曲的，如由图14B中描绘的构件10的起伏的模式所显示的那样。因此，应理解，尽管图 6B、7B、8B、9B、10B、11B和12B中的构件10为平坦的形状，但实际上的致动后形状将呈现大 致上镜像的形状，即使是不规则的倒置的形状(比如图14B中示出的那样)。
图6A-6B描绘了压力响应构件10在用于关闭电路的系统中的使用。如图6A中所 见，其示出了电路接头40和42之间的开放的电路路径。压力响应构件10相对于所示出的 电路路径的接头40和42定位。构件10的中央部分14包括弹性的、导电的弹簧拱44。在 经历预定的设定致动压力P时，构件10的致动运动可以使拱44移位到与接头40和42接 合，从而使如图6B中示出的电路成为完整电路。完整的电路可以触发警报器或任何其它合 适的对于构件10的致动的响应。在一个可选择的实施方式(未示出)中，拱44可以包括 结构(例如接合夹具，或者匹配的凸形和凹形弹性夹具构件)，以便在构件10的致动之后机 械地确保拱44和电路接头之间的连续的接合。 图7A-7B描绘了用于在构件10的致动时打开电路的压力响应系统的使用。在图 7A中，压力响应构件10处于未致动的、初始位置，并且拱44处于使接头40和42之间的电 路成为完整电路的位置。构件10的中央部分14支撑包括啮合齿50的突出部51，该啮合齿 50与转动齿轮56的齿52啮合。进而，齿轮56的齿52与支撑拱44的突出部53的齿54啮 合。 如图7B中所示，在经历预定的压力条件P时，构件10的中央部分14可以被移位， 以便齿50在箭头60的方向移动以啮合齿52，引起齿轮56逆时针转动，如由箭头58所指 示的。此转动进而推动齿54与齿52啮合，引起拱44在箭头62的方向运动，从而中断接头 40和44之间的电路。 图8A-10B的实施方式描绘了可选择的布置，这些布置利用光发射器和光探测器 的电路组件，以响应于压力响应构件10的致动而传输控制信号。例如，图8A描绘了沿着中 央部分14包括光发射器60的压力响应构件10。平截头体的上部表面161包括对准以探测 和识别光信号64的光探测器器62。 依据图8A和8B的实施方式，在构件10致动时，信号被中断。如图8B中所见，当压 力P达到预定的设定水平时，压力响应构件IO被致动，引起中央部分14的位移。此中央部分14的位移引起光发射器60和光探测器62之间的定向的改变。更具体地，由于光发射器 60和光探测器62之间的定向的改变，光探测器62不再识别光信号64。此信号损失可以被 用于任何电路，以指示涉及超压条件的想要的响应信号。合适的响应信号可以包括拨动式 开关(toggle switch)，或用于普通逻辑电路的用于指明两种情况之一的其它常规分压器。
依据图9A-10B的实施方式，在构件IO致动时，响应信号被传输。例如，图9A-9B 示出了一种布置，其中在构件10致动时，光发射器60和光接收器62被对准以产生响应的 认可信号。可选择地，图10A-10B示出了沿着构件10的中央部分14的不透明的突出部70 的使用，以使得在致动时，突出部70干扰光发射器60和光探测器62之间的信号，从而引起 指示构件10的致动的响应的信号改变。 图11A-11B描绘了压力响应构件10在用于视觉地指示压力响应构件的致动的系 统中的使用。图11A中，构件10的中央部分14包括突出部构件82。在其初始的、致动前位 置，突出部82凹陷在沿着指示表面84的孔80的下面。在压力响应构件10由于预定的压 力而在箭头P的方向致动时，突出部被移位穿过指示表面84中的孔80。因此，在预定的压 力条件出现时，突出部82在指示表面84上方被移位一预定距离D，从而视觉地指示构件10 已经被致动。 图12A-12B示出了压力响应构件10在用于关闭流体路径的系统中的使用。如图 12A中所见，构件10的中央部分14包括与沿着流体管道100的孔90对准的流体密封突出 部104。流体管道100与引起压力响应构件10的致动的流体和压力完全地分离。当压力P 致动构件10时，突出部104伸出穿过孔90进入流体管道100。密封突出部104的最终位置 可以阻塞管道100内的流体流动路径102。 在一个实施方式中，压力响应构件10可以被用在用于中断电路的系统中。图13A 描绘了构件10的致动前布置。在构件10的入口侧，导体110形成与压力响应构件10的中 央部分14的一部分的电气线路连接。在使用过程中，压力P作用在构件10的入口侧上。 如图13B中所示，当构件10的入口侧上的压力的大小达到预定的设定压力时，压力响应构 件10致动，移位并且一般地倒置压力响应构件10。此致动和反转可以中断导体110和构件 10之间的连接。在致动后的构造中，压力响应构件可以被布置成通过电路或通过使用导体 110的电气开关来指示致动状态。 在另一个实施方式中，压力响应构件10可以被用在用于中断电池电路的系统中， 如图14A和14B所示。图14A描绘了电池单元30的示意图。该电池单元30包括接头触点 32、导电护套34、呈现截头圆锥形状的压力响应构件10，以及设置在导电护套34的一部分 和压力响应构件10之间的绝缘垫片36。 部分40中的电池单元的电源提供组件(electrical-power-providingcomponen t)可以在护套34处建立导电路径。通过护套34和压力响应构件10之间的接触，电气路 径流动经过系统并在接头触点32终结。在短路情形时，或在电池单元30的内部部分内发 生任何其它危险的、超压情形时，部分40经历增加的压力。如图14B中所见，当压力P达到 预定的水平时，压力响应构件10致动，从而断开护套34和压力响应构件10之间的导电路 径。在示出的实施方式中，压力响应构件10不包括引起构件10断裂或爆裂的任何划痕或 弱化线。相反，该致动是由构件10的特定厚度和平截头体角度(图4的参数A和e)来控 制的。
13
用于压力响应构件10的构造的代表性材料包括但不限于不锈钢、铝、镍或其合 金、碳、石墨以及塑料。形成压力响应构件10的方法包括成型或冲压金属巻或金属板材。另 外，制造可以包括金属、石墨或塑料材料的机加工，以及铸造、模塑或前述制造技术的任何组合。 上面描述的实施方式中的每一个都可以被组合使用，以提供可选择的响应控制信 号。另外，每个不同的实施方式的组件可以以任何可想到的方式被替换和/或组合，以便提 供多功能的响应系统。 转到上面描述的实施方式的使用，图15描绘了用于响应于超压情形的方法的流 程图。 一个实施方式包括提供压力响应构件501，该压力响应构件包括凸缘部分、中央部分 以及定位在凸缘部分和中央部分之间的带角度的平截头体部分。带角度的平截头体部分被 设置成在预定的压力水平下通过弯曲和反转而致动——从第一构造移动到第二构造。使压 力响应构件暴露于压力源502，以使压力响应构件通过采取第二构造来响应于压力源中预 定的压力。 在另一个实施方式中，一种用于响应于超压情形的方法还可以包括将导电拱连接 到中央部分503。压力响应构件可以被相对于包括第一接头端部和第二接头端部的开放的 电路来定位，以使在压力响应构件采取第二构造时导电拱使第一接头端部和第二接头端部 之间的开放电路成为完整电路。一种方法还可以包括提供设置成指示致动的警报器504，其 中，使第一接头端部和第二接头端部之间的开放的电路成为完整电路触发了警报器。虽然 描述了一种提供警报器的方法，但是提供响应于致动的任何其它合适的指示或动作的方法 也被包括了。 另一个实施方式包括提供设置成提供响应的视觉指示的结构505。此结构可以包 括，例如连接到中央部分的突出部，该突出部设置成在致动之后伸出穿过视觉指示表面的 孔。 如图15中所示，一种方法还可以包括提供光发射器506，该光发射器设置成与光 探测器通讯507。在一个实施方式中，在致动之前，当压力响应构件处于第一构造时，光探测 器可以被对准以便与光发射器通讯。在另一个实施方式中，在致动之后，当压力响应构件处 于第二构造时，光探测器可以被对准以便与光发射器通讯。 此公开内容的一个进一步的目的是描述用于测试本文中描述的压力响应构件的 可选择的方法。如上面提到的那样，压力响应构件可以致动而不使压力响应构件io破裂或 爆裂。因此，因为不存在极端压力的突然排放，所以系统压力没有突然改变，该系统压力可 以被记录以测试此压力响应构件以便确定精度并保持质量控制。另外，由压力响应构件10 的致动产生的噪声在忙碌的车间环境中经常不足以被探测到。因此可选择的方法和测试机 构在测试此压力响应构件以确定精度以及保持质量控制时是有用的。 依据一个实施方式，如图16中所示，用于测试压力响应构件的一种方法包括提供 压力响应构件400，该压力响应构件包括凸缘部分、中央部分以及设置在凸缘部分和中央部 分之间的带角度的平截头体部分。增加的压力差可以被施加到压力响应构件402，并且用户 可以记录在压力响应构件致动时的压力410。 用于测试压力响应构件的另一种方法可以进一步包括将压力响应系统放置在透 明的容器内401，以允许在构件致动时对其进行移动的视觉指示。
用于测试压力响应构件的另外的方法可以可选择地包括将电气探针放置在仅在 构件的致动时与构件接触的位置403，或者将接近度传感器(proximity sensor)放置在 构件10的出口侧405，以便测量和记录致动的精确时刻。示例性的接近度传感器可以包 括，但不限于双磁体装置(dualmagnet arrangement)、霍耳效应传感器或已知的遥测设备 (telemetrydevice)。 另一个实施方式可以包括放置带有与测试室和安装结构有关的合适的放大的音 频传感器(例如，微型麦克风)407，以便精确地探测压力响应构件10的运动。在另一个实 施方式中，关节镜相机(arthroscopic camera)可以在测试室和安装结构内被适合地对准 409，以便记录凸起/凹下结构的运动。 通过考虑说明书和本文公开内容的实践，其它实施方式对于本领域技术人员将变 得明显。应意识到，说明书和例子仅被认为是示范，本公开内容的真实范围和精神由接下来 的权利要求所指示。
权利要求
一种压力响应装置，其包括凸缘部分；中央部分，所述中央部分具有入口侧和出口侧；带角度的平截头体部分，其设置在所述凸缘部分和所述中央部分之间；且其中，所述带角度的平截头体部分设置成在经历引起所述中央部分的运动的预定的压力差时致动。
2. 如权利要求1所述的系统，其中，在致动时，所述中央部分的位移引起电路的打开。
3. 如权利要求1所述的系统，其中，在致动时，所述中央部分的位移引起电路的关闭。
4. 如权利要求1所述的系统，其中，在致动时，所述中央部分的位移引起光探测器和光 发射器装置的不对准。
5. 如权利要求1所述的系统，其中，在致动时，所述中央部分的位移引起视觉指示器在 凹槽上方伸出，从而提供致动的视觉指示。
6. 如权利要求1所述的装置，其中，所述带角度的平截头体部分和由所述凸缘部分界 定的平面之间的角度在大约10度到大约60度之间。
7. 如权利要求1所述的装置，其中，所述带角度的平截头体部分和由所述凸缘部分界 定的平面之间的角度在大约15度到大约35度之间。
8. 如权利要求1所述的装置，其中，所述带角度的平截头体部分是对称的截头圆锥的 形状。
9. 如权利要求1所述的装置，其中，所述带角度的平截头体部分是不规则的截头圆锥 的形状。
10. 如权利要求1所述的装置，其中，所述带角度的平截头体部分是不规则的截头圆顶 的形状。
11. 如权利要求1所述的装置，其中，所述中央部分还包括缺口 。
12. 如权利要求11所述的装置，其中，所述缺口界定处于所述中央部分的所述入口侧 的腔，并且其中，所述缺口界定处于所述中央部分的所述出口侧的乳头状突起。
13. 如权利要求ll所述的装置，其中，所述缺口界定处于所述中央部分的所述出口侧 的腔，并且其中，所述缺口界定处于所述中央部分的所述入口侧的乳头状突起。
14. 如权利要求11所述的装置，其中，所述缺口界定线，所述线具有中点，所述中点与 所述压力响应装置的顶点一致。
15. 如权利要求11所述的装置，其中，所述缺口界定第一线和第二线，所述第一线和所 述第二线在所述压力响应装置的顶点交叉。
16. 如权利要求1所述的装置，其中，所述中央部分呈现实质上平坦的形状。
17. 如权利要求1所述的装置，其中，所述中央部分呈现实质上圆顶形形状。
18. 如权利要求1所述的装置，其还包括形成在所述中央部分和所述带角度的平截头 体之间的弱化线，所述弱化线设置成促进所述装置的破裂。
19. 如权利要求1所述的装置，其中，所述压力响应装置是由组成为不锈钢、铝、镍以及 其合金、碳、石墨或塑料的材料组中的材料构造的。
20. 如权利要求1所述的装置，其中，所述压力响应装置是由组成为成型或冲压金属 巻、成型或冲压板材、机加工金属、机加工石墨、机加工塑料材料、铸造或模塑的制造技术组中的技术构造的。
21. —种压力响应系统，其包括 压力响应装置，所述压力响应装置包括 凸缘部分，中央部分，以及带角度的平截头体部分，其设置在所述凸缘部分和所述中央部分之间； 其中，所述中央部分为实质上平坦的； 突出部，所述突出部被可操作地连接到所述中央部分；其中，所述带角度的平截头体部分设置成在经历引起所述中央部分的运动的预定的压 力差时致动而不破裂；且其中，所述平截头体部分的致动引起所述突出部指示压力响应。
22. 如权利要求21所述的压力响应系统，其中，所述突出部包括导电拱，所述系统还包括第一电路接头； 第二电路接头；且其中，所述导电拱设置成使所述第一 电路接头和所述第二电路接头之间的电路成为完 整的电路。
23. 如权利要求21所述的压力响应系统，其中，所述导电拱设置成在所述带角度的平 截头体部分致动之后使所述第一电路接头和所述第二电路接头之间的电路成为完整电路。
24. 如权利要求23所述的压力响应系统，其进一步包括夹具，所述夹具设置成在所述 带角度的平截头体部分致动之后将所述导电拱保持在所述第一电路接头和所述第二电路 接头之间。
25. 如权利要求21所述的压力响应系统，其中，所述导电拱设置成在所述带角度的平 截头体部分致动之前使所述第一电路接头和所述第二电路接头之间的电路成为完整电路； 且其中，所述系统设置成在所述带角度的平截头体部分致动时移除所述导电拱并中断所 述第一 电路接头和所述第二接头之间的电路。
26. 如权利要求25所述的压力响应系统，其还包括 带齿的构件，其连接所述中央部分和导电电路； 带齿的齿轮；其中，所述带齿的构件设置成在所述带角度的平截头体部分致动时与所述带齿的齿轮 啮合；且其中，在所述带齿的齿轮被所述带齿的构件啮合时，所述导电拱被所述带齿的齿轮移除。
27. 如权利要求21所述的压力响应系统，其中，所述突出部包括设置成发射信号的光 发射器，其还包括光探测器，其设置成探测和识别所述信号。
28. 如权利要求27所述的压力响应系统，其中，所述光探测器被装在所述带角度的平 截头体部分上。
29. 如权利要求27所述的压力响应系统，其中，在所述带角度的平截头体部分致动之前，所述光探测器探测和识别所述信号，并且其中，在所述带角度的平截头体部分致动时，所述信号被中断。
30. 如权利要求27所述的压力响应系统，其中，所述光探测器设置成在所述带角度的平截头体部分致动之后探测和识别所述信号。
31. 如权利要求21所述的压力响应系统，其还包括光发射器，其设置成发射信号；光探测器，其设置成探测和识别所述信号；且其中，所述突出部设置成在所述带角度的平截头体部分致动时伸出在所述光发射器和所述光探测器之间，从而中断所述信号。
32. 如权利要求21所述的压力响应系统，其还包括缺口表面，所述缺口表面界定孔；其中，所述突出部设置成在所述平截头体部分致动之前凹陷在所述孔下面；且其中，所述突出部设置成在所述平截头体部分致动时伸出穿过所述孔。
33. 如权利要求21所述的压力响应系统，其还包括管道，其设置成引导流体流动路径，所述管道界定孔；其中，指示器装置设置成在所述平截头体部分致动之前凹陷在所述孔下面；且其中，所述指示器装置设置成在所述平截头体部分致动时伸出穿过所述孔并且阻塞所述流体流动路径。
34. —种压力响应系统，其包括压力响应装置，所述压力响应装置包括凸缘部分，中央部分，以及带角度的平截头体部分，其设置在所述凸缘部分和所述中央部分之间，其中，所述带角度的平截头体部分设置成在经历引起所述中央部分的运动的预定的压力差时致动；导体，所述导体设置成在所述带角度的部分致动之前形成与所述中央部分的电气线路连接沮其中，在所述带角度的部分致动时，所述电气线路连接被中断。
35. 如权利要求34所述的系统，其还包括设置成在所述电气线路连接被中断时指示压力响应的警报器。
36. —种电池装置，其包括外部触点接头；压力响应构件，其定位在所述电池装置内，所述压力响应构件具有第一构造和第二构造；所述压力响应构件包括被带角度的平截头体部分围绕的中央部分；且其中，所述压力响应构件处于所述第一构造时，形成所述电池装置内的导电路径的一部分，并且其中，在所述电池装置经历预定的压力条件时，所述压力响应构件达到所述第二构造，并且不再形成所述电池装置内的导电路径的一部分。
37. 如权利要求36所述的装置，其中，所述中央部分设置成在经历预定的压力条件下的力时致动而不破裂。
38. 如权利要求36所述的装置，其中，所述压力响应构件不包括任何形成于其中以便促进其破裂的弱化线。
39. —种测试压力响应系统的方法，其包括提供压力响应构件，所述压力响应构件包括凸缘部分、中央部分以及所述凸缘部分和所述中央部分之间的带角度的平截头体部分；对所述中央部分的一个表面施加增加的压力差；以及记录所述带角度的平截头体部分致动时的压力。
40. 如权利要求39所述的方法，其还包括将所述压力响应系统放置在透明的测试容器内，所述透明的测试容器设置成允许在致动发生时进行视觉指示。
41. 如权利要求39所述的方法，其还包括将电气探针放置在使所述压力响应构件的一部分仅在致动时与所述探针形成接触的位置。
42. 如权利要求39所述的方法，其还包括将接近度传感器放置在当致动时探测所述压力响应构件的接近度的位置。
43. 如权利要求39所述的方法，其还包括将音频传感器放置在当致动时记录和放大噪声的位置。
44. 如权利要求39所述的方法，其还包括将关节镜相机放置在测试室内，以便记录平坦的中央部分的运动。
45. —种响应于超压情形的方法，其包括提供压力响应构件，所述压力响应构件包括凸缘部分、中央部分以及所述凸缘部分和所述中央部分之间的带角度的平截头体部分，其中，所述压力响应构件具有第一构造和第二构造；在所述第一构造将所述压力响应构件暴露于压力源，以使所述压力响应构件通过采取所述第二构造来响应于所述压力源中预定的压力。
46. 如权利要求45所述的方法，其还包括将导电拱连接到所述中央部分；相对于包括第一接头端部和第二接头端部的开放电路定位所述压力响应构件，以使在所述压力响应构件采取所述第二构造时，所述导电拱使所述第一接头端部和所述第二接头端部之间的开放电路成为完整电路。
47. 如权利要求46所述的方法，其还包括提供警报器，其中，使所述第一接头端部和所述第二接头端部之间的开放电路成为完整电路触发所述警报器。
48. 如权利要求45所述的方法，其还包括将光发射器连接到所述中央部分；提供光探测器，所述光探测器设置成与所述光发射器通讯。
49. 如权利要求48所述的方法，其中，提供光探测器的所述步骤还包括当所述压力响应构件处于所述第一构造时，对准所述光探测器以便与所述光发射器通讯。
50. 如权利要求49所述的方法，其中，提供光探测器的所述步骤还包括当所述压力响应构件处于所述第二构造时，对准所述光探测器以便与所述光发射器通讯。
全文摘要
压力响应装置、系统以及关联的方法。该压力响应装置包括凸缘部分、中央部分以及设置在凸缘部分和中央部分之间的带角度的平截头体部分，同时带角度的平截头体部分设置成在经历预定的压力差时致动。压力响应系统可以包括凸出部、导电拱，或者设置成指示对于预定的压力差的响应的光发射器。压力响应装置可以为电池装置，同时压力响应构件设置成形成导电路径的一部分直到达到预定的压力条件为止。
文档编号H01M2/12GK101796665SQ200880015100
公开日2010年8月4日 申请日期2008年5月6日 优先权日2007年5月8日
发明者杰夫·布拉齐尔, 阿诺德·蒙特 申请人:Bs&B安全系统有限公司