[发明专利]带有膨胀激活的热泄压设备

说明书

技术领域

本公开涉及热泄压设备（TPRD），并且更具体地，涉及用于高压容器的TPRD。

背景技术

燃料电池已经被提出作为清洁、高效、且环保的功率源而用于各种应用。多个燃料电池可被布置成形成能够为电动车辆供能的燃料电池组。燃料电池的一个示例是质子交换膜（PEM）燃料电池。在PEM燃料电池中，氢作为燃料被供应到阳极而氧作为氧化剂被供应到阴极。用于储存氢的通常技术是在轻质、高压容器中，该容器可抗刺穿。包含压缩氢气的高压容器必须具有期望的机械稳定性和整体性，所述稳定性和整体性防止压缩气体由于内部压力而从压力容器的非受控释放。通常还期望使车辆上的压力容器轻质，从而不会显著影响车辆的重量要求。

已知的高压容器包括至少一个热激活安全阀或者泄压装置（TPRD）。TPRD定位在高压容器的容纳各种阀、调压器、管路连接器、溢流限制器等的凸台或端部处，以允许压力容器填充有压缩氢气。TPRD还可被定位在压力容器的另一开口处，但是该TPRD通常被定位在压力容器的一端或两端。TPRD在压力容器被暴露给高温时是有用的。在高温可能发生在与单个TPRD的位置隔开的局部区域时，可使用多于一个的TPRD。一个已知的TPRD包括联接到可燃细绳的细长、易碎球状物，细绳将热量从远离容器的区域传给TPRD。当被加热到预定温度时，球状物破裂，由此打开一个通风孔并致动该TPRD。不过，由可燃细绳向TPRD的热传递在某些应用中是不适合的并且有时是不可预测的。另外，细长的球状物要求大的封装尺寸，以及包括非常大量的温度敏感材料，为了致动该TPRD就得加热这些材料。因此，这种设备可能仅被操作一次。上述操作以后，TPRD被破坏并且必须被更换。

另一已知的TPRD是可重置的。不过，在操作之后必须对触发机构进行更换、重置和测试。

另一已知的TPRD具有热致动触发机构，其干涉了阀关闭元件的运动。触发机构由形状记忆合金形成，该合金在被加热到设定温度时膨胀，从而消除了对关闭元件的干涉并致动了该泄压设备。这种单向形状记忆触发机构是昂贵的并且涉及了若干个移动部分。

对可被安装在与燃料电池组一起使用的高压容器中的TPRD的需求一直存在。可取的是，TPRD包括最小化制造成本的触发机构。

发明内容

根据并按照本发明，已经令人惊奇地发现了带有最小化制造成本的膨胀激活的热泄压设备。

在一个实施例中，热泄压设备（TPRD）包括壳体，其具有第一端和第二端，第一端和第二端构造成允许流体从壳体流动通过；设置在该壳体内的保持器，保持器的至少一部分由温度敏感材料形成，该温度敏感材料构造成随着温度的升高而体积膨胀；和可移动的触发构件，其设置成邻近该保持器并可在打开位置和关闭位置之间移动，其中可移动的触发构件的至少一部分构造成在可移动构件处在关闭位置时密封该壳体的第二端，并且其中在达到了温度敏感材料的预定温度时，保持器允许可移动的触发构件从关闭位置移动到打开位置。

在另一实施例中，热泄压设备（TPRD）包括壳体，其包括具有第一孔的第一端和具有第二孔的第二端，第一孔和第二孔构造成允许流体从壳体流动通过；活塞，其可滑动地安装在壳体中并可在打开位置和关闭位置之间移动，在该活塞处于关闭位置时该活塞密封第二孔；保持器，其设置在壳体内，该保持器的至少一部分由温度敏感材料形成，该温度敏感材料构造成随着温度的升高而体积膨胀；以及可移动的触发构件，其设置在壳体内并可在打开位置和关闭位置之间移动，其中当可移动的触发构件处于打开位置时，可移动的触发构件至少部分地安置在保持器内，并且其中当达到温度敏感材料的预定温度时，保持器允许可移动的触发构件从关闭位置移动到打开位置。

在另一实施例中，热泄压设备（TPRD）包括壳体，其包括具有第一孔的第一端和具有第二孔的第二端，第一孔和第二孔构造成允许流体从壳体流动通过；活塞，其可滑动地安装在壳体中并可在打开位置和关闭位置之间移动，在该活塞处于关闭位置时该活塞密封第二孔；保持器，其固定设置在壳体内，该保持器的至少一部分由温度敏感材料形成，该温度敏感材料构造成随着温度的升高而体积膨胀；以及可移动的触发构件，其设置在壳体内并可在打开位置和关闭位置之间移动，其中当可移动的触发构件处于关闭位置时，可移动的触发构件侧向地安置在保持器内，并且其中当达到温度敏感材料的预定温度从而允许活塞移向打开位置时，保持器允许可移动的触发构件从关闭位置移动到打开位置。

本发明还提供了如下方案：

方案1. 一种热泄压设备（TPRD），其包括：