CN108139029B - 具有触发管路的用于压力容器的安全阀 - Google Patents

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Abstract

在此公开的技术涉及一种用于压力容器(200)的安全阀(100)，其具有触发管路(120)，所述触发管路延伸远离卸压单元(110)，其中，物质(S)填充所述触发管路(120)的内部体积(Iges)，其中，所述物质(S)构成为，根据物质温度来改变内部体积中的物质体积和/或压力；以及触发管路(120)本身不用作破裂装置，而是单独的破裂装置(123)用作破裂装置，其中，破裂装置(123)设置和构成为，使得物质(S)在破裂事件之后溢出到大气环境中，以致于在触发管路(120)中和在卸压单元(110)中引起卸压。

Description

具有触发管路的用于压力容器的安全阀
技术领域
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样的安全阀的压力容器。尤其，所述技术涉及一种用于储存机动车中的燃料的压力容器。
背景技术
在热学事件(例如车辆起火)作用到压力容器上时，在压力容器中存在破裂风险。因此，规定(例如EC79或GTR(全球技术规则ECE/TRANS/WP.29/2013/41))要求每个压力容器安装至少一个热学卸压阀(也称为热压释放设备或TPRD)。在热作用到所述安全阀上(例如通过火焰)时，储存在压力容器中的介质被排出到大气环境中。一旦超出安全阀的触发温度，那么安全阀就排出介质。
TRPD通常设置在压力容器的端部上。在长的压力容器(>1.65m)的情况下规定至少两个TPRD。所述TPRD通常沿压力容器的纵向方向设置。使用多个安全阀提高了制造耗费和空间需求。尽管如此沿着大的压力容器的少量阀相应仅考虑了空间非常受限的吸入区域。在两个阀之间作用到油箱上的小的局部火焰因此可能会严重损坏压力容器，而不激活安全装置。由局部火焰的热作用产生的对压力容器的损坏、例如对承载负荷的纤维复合材料的损坏可能会引起失效并且在极端情况下会引起压力容器的破裂。在某些关键部位可能未设置TPRD，因为在此不存在足够的结构空间(例如在油箱和中心隧道之间)。
在DE 10 2011114725 A1中已知一种具有阀装置的压力容器，所述阀装置具有安全设备。安全设备包括触发管路，所述触发管路设置在围绕压力容器的危险区域中。通过在触发管路中的压力变化来操作安全设备。触发管路由金属构成并且用介质填充。介质中的压力升高应操作安全设备。在EP 1 655 533 B1中已知另一设备。
如果热学事件不直接发生在触发管路处，而是与其间隔一定间距地发生，或者涉及相对小的热流，那么作用到介质上的热可能不足以充分加热相对大量的介质。于是不触发安全设备，尽管压力容器通过局部的热学事件被损坏。如果仅在相对小的区域中引入高的(损坏容器的)温度，那么金属管和介质将所引入的热量基于良好的热导率而分布到相对大的面积上。于是所述管能够在远离热源的区域中将所引入的热量再次排出到大气环境。此外，基于所述热分布而减小了在介质和钢管之间的绝对温度差。上述现象可能会引起：安全阀不释放压力或者延迟释放压力。
发明内容
在此公开的技术的一个目的是，减少或者消除在现有技术中引起的缺点。此外，在此公开的技术的另一目的是，进一步改进在压力容器的区域中的安全性，并且在此尤其在机动车中的用作氢气罐的压力容器的区域中的安全性，尤其简单地、有效地、小且低成本地提供对容器的安全且可靠地工作的热保护。尤其，在此示出的技术的一个目的是，安全地检测与触发管路间隔开一定间距发生的局部热学事件。在此示出的技术也致力于，在热学事件的情况下使安全阀更快速和/或精确地作为预先已知的解决方案进行反映。其它目的从在此公开的技术的有利效果中获得。
所述目的通过如下的技术方案来实现，即，用于压力容器的安全阀具有触发管路，所述触发管路延伸远离卸压单元，其中，物质填充所述触发管路的内部体积，所述物质构成为，根据物质温度来改变内部体积中的物质体积和/或压力；以及触发管路本身不用作破裂装置，而是单独的破裂装置用作破裂装置，其中，破裂装置设置和构成为，使得物质在破裂事件之后溢出到大气环境中，以致于在触发管路中和在卸压单元中引起卸压。
所述目的尤其由一种具有触发管路(所述触发管路延伸远离卸压单元)的用于压力容器的安全阀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***来实现。安全阀尤其是热学的或可热激活的卸压阀，即TPRD。
这种压力容器例如可以是低温压力容器或高压气体容器。高压气体容器***构成为，基本上在环境温度下在高于约350barg(表压、即过压)的压力下，更优选地在高于约500barg的压力下并且特别优选在高于约700barg的压力下持久地储存燃料。
低温压力容器***包括低温压力容器。低温压力容器能够以液态或超临界聚集态储存燃料。物质的具有比临界点更高的温度和更高的压力的热力学状态被称为超临界聚集态。临界点表示物质的气体和液体的密度一致的热力学状态，该物质也单相地存在。在p-T图中蒸汽压力曲线的其中一端通过三相点标识，而临界点表示另一端。在氢气的情况下，临界点为33.18K和13.0bar。
卸压单元是下述单元，所述单元构成为，根据下文中阐述的触发管路的压力值或压力信号(下面使用术语“压力信号”)直接或间接地释放来自压力容器中的燃气的通流量。例如，卸压单元可以构成为，在压力升高到高于(触发管路或卸压单元中的)触发压力时和/或在压力下降到低于触发压力时，确保燃气流出压力容器。因此，在尤其局部的和优选相邻于触发管路发生的热学事件(下文：“热学事件”)的情况下，例如在压力罐被局部加热到高于局部极限温度的情况下，能够将燃气安全地排出。极限温度例如能够选择为，使得能够安全地排除压力罐的损坏。例如，极限温度可以为低于300℃，优选低于150℃，并且特别优选低于120℃。然而优选地，极限温度高于至少85℃。
尤其是，卸压单元能够构成为过压阀，当触发管路中的触发压力由于局部加热而超出极限值时，所述过压阀释放压力容器内容物。符合目的地，卸压单元是下述阀，当在热学事件的部位处的局部温度再次下降到低于局部极限温度的值时，所述阀在单元打开之后留在打开状态下，而不会再次闭合。这种卸压单元例如在DE 10 2011114725 A1中(参见图2和3以及其说明，在该处称为安全设备)和在EP 1 655 533 B1中(参见图2和4以及其说明，在该处称为卸压阀)已知。DE 10 2011114725 A1和EP 1 655 533 B1关于卸压单元的原理的内容在此通过参引的方式并入本公开内容中。下面，结合破裂装置构成另一优选的解决方案。
触发管路可以是下述管路，尤其管，所述管优选至少局部地在压力容器的表面上延伸。优选地，触发管路至少局部地沿压力容器的轴向方向和/或环周方向延伸。特别优选地，触发管路螺旋状地或盘旋状地或波纹状地在压力容器的表面上伸展。优选的是，触发管路的各相邻部段间隔开距离，使得在压力容器损坏之前可靠地检测到在所述相邻部段之间出现的热学事件，以及安全阀将燃气可靠地排出。
触发管路尤其能够耐压地构成，尤其构成为，使得触发管路不会由于运行引起的压力增加而膨胀和/或被损坏，和/或不会由于非运行引起的机械作用而损坏。因此，运行安全的安全阀会是有利的。
优选的是，管路由金属制成。还优选地，管路能够由熔点远高于极限温度的材料构成。特别优选的是下述触发管路，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，强制发生到后续描述物质中的热传导，而能够减少通常沿着触发管路的不期望的散热。
在触发管路中至少局部地设置有物质或材料。物质例如能够是纯物质或物质混合物。尤其，所述物质能够是固体、液体或气体(在所述聚集态之一中的混合物)。物质至少局部地填充触发管路的内部体积。优选的是，触发管路或其内部体积完全用物质填充。符合目的地，物质仅在温度低于-60℃时结冰。优选的是，物质是水-乙二醇混合物。尤其，所述物质不是所储存的燃气。
物质能够构成为，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。
下面仅探讨下述情况，在所述情况中通过热学事件提高物质的温度和伴随于此地也增大触发管路中的物质体积和压力。类似地也可设想的是，由于密度异常或相变换而实现体积减小或压力降低。
特别优选使用下述物质，所述物质的物质密度在安全阀的触发时间窗内随着物质温度变化而极其强烈地和/或突变地和/或不连续地变化，例如由于至少部分的相转换、也称为相变。温度引起的等容状态变化引起压力增加。在触发温度窗中，所述压力增加优选特别剧烈地显示(意即在p-T图中的蒸汽压力曲线的高斜率)。因此，例如蒸汽压力至少改变50倍(例如乙二醇-水混合物从25℃时的0.02bar至110℃时的1bar)，优选至少改变100倍，在此不考虑物质的结冻(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，压力由于温度增高而改变。随着温度升高，混合物越来越沸腾并且蒸汽压力急剧升高。特别优选使用水-乙二醇混合物，所述水-乙二醇混合物在触发时间窗中沸腾并且达到大于1bar的蒸汽压力。此外，可以使用如下的液体或者气体，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剧烈的蒸汽压力升高，例如丁烷。在触发管路内的所述压力升高能够符合目的地直接或间接地用作用于卸压单元的触发信号。优选的是，压力升高远大于1bar，尤其以便能够将触发装置的公差保持在可简单制造的范围中。相转换通常是物质的一个或多个相转换到其它相中。相的稳定范围根据状态变量(如压力、温度、化学组成和磁场强度)已知，并且通常在相图或蒸汽压力曲线中示出。相转换此外能够在固相、液相和气相之间发生。优选的是，触发温度窗通过下述温度范围来定义：约95℃至约300℃，此外优选约95℃至约115℃，并且特别优选约105℃至约115℃。如果现在相邻于触发管路发生热学事件，那么加热了触发管路内的物质。如果物质温度升高到触发温度窗内的值，例如在乙二醇-水混合物、丁烷或具有丁烷的混合物的情况下，上升到约110℃，那么由于至少部分的相转换而引起触发管路中的压力升高，所述压力升高又启动卸压单元。
换言之，在用液体(例如水+冷却剂，丁烷)或固体填充的导热的(触发)管路/外套/本体中通过热输入而引发相变，所述相变引起压力增加。在这种情况下符合目的的是，包含介质的触发管路由该介质的温度膨胀可以增强或减小效果。优选地，因此使用具有尽可能小的热膨胀或具有负热膨胀系数的触发管路。尤其触发管路在触发温度窗中的热膨胀系数至少比物质的热膨胀系数小5倍，优选小10倍。
在触发管路中设有至少一个隔离元件。尤其，所述隔离元件能够构成为，至少减小、优选禁止在触发管路中(和尤其在物质中)沿触发管路的轴向方向的热传导。优选的是，所述至少一个隔离元件构成为并且在安装状态下设置为，使得所述至少一个隔离元件在触发管路中(意即在触发管路本身中和/或在触发管路的内部体积中、尤其在物质中)沿触发管路的径向方向比沿触发管路的轴向方向允许更高的热传导。通常，在此，通过所述至少一个隔离元件不改变或者仅少量改变沿触发管路的径向方向到物质中的热传导。因此能够有利地实现：由局部发生的热学事件(例如局部火焰)发出的热量的大部分被用于物质的局部引发的状态改变。换言之，通过沿轴向方向受限的热传导更快速地加热物质的子体积。因此能够更快速地、更精确地和更可靠地将触发信号传输给卸压单元。因此能够有利地避免过晚触发，所述过晚触发可能会随之带来压力容器的损坏。为了在局部事件时的压力增加，根据在此公开的技术有针对性地限制在管/介质中的轴向热传导。为此，可以垂直于触发管路纵向方向地引入尤其适合用作隔离元件的分离体，其限制了热传导。
优选地，触发管路具有正常的工作压力范围，在该正常的工作压力范围中，卸压单元可靠地阻止燃气穿流过卸压单元。有利地，在此公开的破裂装置具有破裂装置触发压力，在所述破裂装置触发压力时，破裂装置破裂。卸压单元还能够构成为，在压力低于腔室触发压力时能够实现燃气穿流过卸压单元。
优选地，破裂装置触发压力高于触发管路的最大正常工作压力，优选高至少约10％，更优选高至少20％。更优选地，腔室触发压力低于触发管路的最小正常工作压力，优选低至少约10％，更优选低至少20％。
所述至少一个隔离元件能够构成为，将触发管路的内部体积划分为多个子体积。内部体积在此可以是由物质填充的体积。所述至少一个隔离元件此外能够构成为，在直接或者说彼此相邻设置的子体积之间建立流体连通，尤其如果超过至少一个子体积中的压力极限值的话。此外，所述至少一个隔离元件能够构成为，如果低于至少一个子体积中的压力极限值，则将相邻设置的子体积彼此分离。
所述至少一个隔离元件能够沿触发管路的轴向方向可移动地构成。所述至少一个隔离元件能够构成为并且在触发管路中设置为，使得当超过相邻的子体积之间的压差极限值时，所述隔离元件在触发管路内沿轴向方向移动。尤其，隔离元件能够以相应的配合夹紧在触发管路中，所述配合自特定的压差起允许移动。所述至少一个隔离元件能够构成为，阻止相邻的子体积之间的流体连通。隔离元件因此可以是密封元件。特别优选的是，所述至少一个隔离元件构成为不可压缩的栓塞(例如由弹性体构成)，所述栓塞自子体积中的特定的压力增加起能够相对于其余体积移动。可移动性例如可以经由在栓塞和触发管路之间的配合和摩擦来调节。
在此，彼此分开地还包括下述构成方案，在这些构成方案中，引起在相邻子体积之间的(泄漏)流，只要所述流小到使得沿轴向方向的热传导小于或明显小于沿径向方向的热传导。
所述至少一个隔离元件可以至少局部地构成为盘。这种隔离元件能够特别容易地引入触发管路中，尤其当触发管路螺旋状地围绕压力容器安装或已安装时如此。
所述盘能够在其中心区域和/或其边缘区域中可弯曲地和/或可破裂地构成，尤其如此构成，使得在超过压力极限值之后，隔离元件弯曲或破裂，由此建立相邻子体积之间的流体连通。优选的是，为了变形/破裂而应施加的力尽可能小，使得压力信号能够以尽可能小的损耗传送至破裂或压力阀单元。尤其，所述盘也能够构成为薄膜，优选其具有小于1mm的壁厚、优选小于500μm或100μm的壁厚。
替选地或附加地，所述至少一个隔离元件能够具有至少一个穿通口。所述至少一个穿通口在此构成为，使得所述穿通口一方面建立(直接)相邻的子体积之间的流体连通，但是另一方面不会升高基于流体流动的轴向热传导，使得沿轴向方向的热传导不小于或不明显小于沿触发管路的径向方向的热传导。与物质的密度或粘度有关地，穿通口能够不同地确定尺寸，其中，在密度/粘度较小的情况下能够设有较小的穿通口。优选地，留空部的面积比触发管路的横截面面积小20％，更优选小10％，并且特别优选小5％。借助这样的穿通口能够以简单的方式和方法将局部由于热学事件产生的压力信号可靠地传输至卸压单元。
安全阀可以具有至少两个隔离元件，所述隔离元件经由至少一个间隔机构彼此间隔开。这种间隔机构例如可以是支柱或腹板，所述支柱或腹板延伸远离盘状部段。此外，这种间隔机构可以是丝线或柔性杆，各隔离元件彼此间隔开地距离地安置在其上。为了安装，将隔离元件和间隔机构的这种单元推入触发管路中。此外，如果例如通过安装将隔离元件固定到触发管路上，例如热装、粘接或焊接到触发管路上，那么隔离元件可以仅在安装期间通过所述至少一个间隔机构固定。也可设想的是，在将隔离元件在随后的方法步骤中夹紧在触发管路中之前，类似于在静脉中的支架，隔离元件在压缩状态下首先被定位。有利地，隔离元件能够被夹紧为，使得所述隔离元件自极限压差起在相邻的子体积之间移动。尤其，所述至少一个间隔机构能够可弯曲地构成。此外，所述至少一个间隔机构能够在边缘区域中和/或在中心区域中与所述至少一个隔离元件连接或者至少局部地贴靠在所述至少一个隔离元件上。
在此公开的安全阀还能够具有触发管路以及在触发管路中的单独的破裂装置。所述单独的破裂装置首先能够在功能上与所述至少一个隔离元件无关地设置。然而优选的是，不仅设有破裂装置而且设有所述至少一个隔离元件。因此，触发管路本身有时不用作破裂装置。这随之带来下述优点：能够更精确地和更可靠地触发单独的破裂装置。此外可以使用更稳定的并且因此防故障的触发管路。此外，被损坏的破裂盘能够比完整的触发管路更容易地且更低成本地更换，所述完整的触发管路通常更大且更复杂地成形。符合目的的是，破裂装置设置和构成为，使得物质在破裂事件之后能够溢出到大气环境中，以致于在触发管路中和在卸压单元中引起卸压，所述卸压于是能够引起安全阀的触发。特别优选的是，破裂装置设置在触发管路的自由端上。在此，所述破裂装置能够特别良好地集成。此外，因此获得触发管路的更简单的结构，因为所有子体积能够相同地构造。
换言之，在此公开的技术还涉及一种具有触发管路和破裂盘的安全阀或者涉及下述阀，所述阀能够被触发并且进而能够借助于直接或预先控制的阀开始压力容器的卸压。如已经提及的那样，为此能够将隔离元件垂直于纵向方向地引入，所述隔离元件虽然限制热传导，然而允许压力平衡，例如经由钻孔允许压力平衡。触发管路的管路几何形状允许对临界温度的整体的、线状的或面状的检测，进而允许更好的保护以防由火或不允许的高温引起的压力容器破裂。
附图说明
现在借助附图阐述在此公开的技术。附图示出：
图1示出安全阀100的示意横剖视图；
图2示出触发管路120的示意横剖视图；
图3示出图1的隔离元件300、300’的放大视图；
图4示出触发管路120的另一示意横剖视图；以及
图5示出沿着图4的线C-C的示意图。
具体实施方式
图1示出在此公开的安全阀100的横剖视图。安全阀100安置在压力容器200的端部上。安全阀100在压力容器200上的安装能够不同地进行。通常，安全阀100直接安置在压力容器200上。安全阀100包括卸压单元110和触发管路120。触发管路120与卸压单元110的内部腔室流体连通。在内部腔室中设置有活塞，所述活塞又由预紧机构(在此为弹簧)预紧。
触发管路120和卸压单元110的腔室用物质S填充，在此为水-乙二醇混合物S。在触发管路120中设置有多个隔离元件300，所述隔离元件在此构成为盘，所述盘分别具有一个穿通口。各隔离元件300彼此间隔开距离地设置并且将触发管路120的内部体积Iges划分为多个子体积I1、I2、I3。子体积I1、I2、I3经由隔离元件300中的穿通口相互流体连通。因此，在所有子体积I1、I2、I3中和在腔室中产生近似相同的工作压力(例如在水-乙二醇混合物的情况下在室温时处于约1.3bara(绝压)直至1.5bara)。隔离元件300还引起：在触发管路120中沿轴向方向A的热传导至少比在没有隔离元件300的设计方案中更小。隔离元件300因此减小热传导，所述热传导否则例如会通过从自由端朝卸压单元110方向的流体流动以及通过布朗分子运动而强制发生。
如果现在在触发管路120上局部地发生热学事件(在此显示为局部的热流
Figure GDA0002696540540000101
)，例如局部的火焰，那么加热子体积I2。因为子体积I2在两侧由隔离元件300限制，所以相对少的热流从子体积I2中输出。因此，子体积I2比不受隔离元件300限制的同样大的体积更快地被加热。因此有利地，能够以小的热流
Figure GDA0002696540540000102
在子体积I2中实现相转换，所述相转换伴随子体积I2中的压力p2的明显升高(例如升高到2bara)。因为各个子体积I1、I2、I3通过相应的穿通口流体连通，并且液体保持尽可能不压缩，所以在其它子体积中的压力也升高。有利的是，在这里示出的设计方案中，在触发管路120中设有破裂装置123。破裂装置123设计为，使得当压力升高到高于破裂装置触发压力(例如1.8bara)的压力时，破裂装置123破裂。如果破裂装置123损坏，那么液体从触发管路120中溢出。这引起，液体也从腔室中溢出。在腔室中的压力现在降低到低于卸压单元110的腔室触发压力(例如1.1bara)。由腔室中的压力施加的相对于预紧机构的反力不再足以将活塞保持在阻流位置中。活塞因此从阻流位置中移动到下述位置中，在所述位置中允许燃料穿流过卸压单元110。为此，栓塞115例如能够溢出到活塞的留空部中。溢出的栓塞115释放到大气环境中的流动路径500。在活塞的该位置中于是可靠地降低压力容器200中的压力。
根据在此示出的解决方案，热学事件
Figure GDA0002696540540000111
首先引起压力值升高到高于破裂装置触发压力的压力值。在破裂盘损坏之后，引起触发管路120中的压力降低，进而引起卸压单元110的触发。这种设计方案具有下述优点：在触发管路120中的可能的不密封性也会引起触发管路120中的压力降低，进而引起燃料的排出。这种***因此比下述***更安全，在这些***中，增高的压力直接使卸压单元110进入打开位置中(例如在没有破裂装置的情况下)。但是原则上后提到的***也能够被在此公开的技术涵盖。
图2示出两个隔离元件300、300’的放大的细节图，所述隔离元件界定子体积I2。隔离元件300、300’通过间隔机构320(在此为柔性杆或形状稳定的丝线)来定位，尤其如此定位，使得隔离元件300、300’彼此间隔开距离并且限定触发管路120的内部体积Iges的子体积I2。虚线示出的是在下述状态中的隔离元件300、300’，在所述状态中在子体积I2中的物质S被如此加热，使得至少部分地发生相转换。在该情况下，在子体积I2中的压力p2急剧升高。压力升高引起相邻的子体积之间的压差。如果所述压差超过特定的值，那么所述压差引起隔离元件300、300’的边缘区域Ra、Ra’弯曲。于是产生在相邻的子体积之间的流体连通。伴随流体连通产生压力平衡，使得在子体积I1、I2、I3中的子压力p1、p2、p3基本上相等。如已经结合图1描述的那样，触发管路120中的压力升高引起破裂盘通过高于破裂装置触发压力的压力(例如2bara)引起的损坏。于是引起触发管路120中的压力降低到低于触发管路120中的正常工作压力(例如1.5bara)的压力值(例如1bara)。这又引起隔离元件300、300’沿相反的方向(即在图2中向左)弯曲。因此又产生相邻的子体积的流体连通，所述流体连通引起在腔室中的压力平衡。卸压单元110的活塞发生移动进而打开安全阀100(在图2中没有示出)。
图3示出图1的隔离元件300、300’的放大视图。在中心区域中设置有穿通口310、310’，所述穿通口将不同的子体积I1、I2、I3彼此分开。在这里示出的设计方案中，隔离元件300、300’与触发管路120固定连接。隔离元件300、300’也可以在没有穿通口310、310’的情况下构成。此外，隔离元件300、300’可以仅在触发管路120中保持为，使得当超过相邻的子体积I1、I2、I3之间的压差极限值时，隔离元件300、300’移动。
图4示出隔离元件300、300’的另一实施方案。隔离元件300、300’包括盘状区域，间隔机构320、320’延伸远离所述盘状区域。间隔机构320、320’在此符合目的地构成为支柱或腹板，并且相邻的隔离元件300、300’的盘状区域彼此间隔开距离。在盘状区域的中心区域中又设置有穿通口310、310’。
图5示出沿着线C-C的横剖视图。在中心区域中示出穿通口310，并且在边缘区域中在此示出两个支柱320。
本发明的上述描述仅用于解释说明目的并且不用于限制本发明。在本发明的范围中，在不脱离本发明及其等价方案的范围的情况下，不同的改变方案和变型形式是可行的。

Claims (15)

1.用于压力容器(200)的安全阀(100)，所述安全阀具有触发管路(120)，所述触发管路延伸远离卸压单元(110)，其中，
物质(S)填充所述触发管路(120)的内部体积(Iges)，其中，所述物质(S)构成为，根据物质温度来改变内部体积中的物质体积和/或压力；以及
触发管路(120)本身不用作破裂装置，而是单独的破裂装置(123)用作破裂装置，其中，破裂装置(123)设置和构成为，使得物质(S)在破裂事件之后溢出到大气环境中，以致于在触发管路(120)中和在卸压单元(110)中引起卸压。
2.根据权利要求1所述的安全阀(100)，其中，触发管路(120)包括破裂装置(123)。
3.根据权利要求2所述的安全阀(100)，其中，破裂装置(123)设置在所述触发管路(120)的自由端上。
4.根据权利要求1至3之一所述的安全阀(100)，其中，安全阀还包括至少一个隔离元件(300)，所述隔离元件构成为，至少减小在所述内部体积(Iges)中沿所述触发管路(120)的轴向方向(A)的热传导(WA)。
5.根据权利要求4所述的安全阀(100)，其中，通过所述至少一个隔离元件(300)不改变或者仅少量改变沿所述触发管路(120)的径向方向(R)的热传导(WR)。
6.根据权利要求4所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个隔离元件(300)构成为，使得触发管路(120)的内部体积(Iges)划分为多个子体积(I1、I2、I3)。
7.根据权利要求4所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个隔离元件(300)沿所述触发管路(120)的轴向方向(A)可移动地构成。
8.根据权利要求6所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个隔离元件(300)构成为并且在所述触发管路(120)中设置为，使得当超过相邻的子体积之间的压差极限值时，所述隔离元件在所述触发管路(120)内沿所述触发管路(120)的轴向方向(A)移动。
9.根据权利要求6所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个隔离元件(300)构成为，阻止在相邻的子体积(I1、I2、I3)之间的流体连通，或者
所述至少一个隔离元件(300)构成为，如果超过相邻的子体积之间的压差极限值，则建立相邻的子体积(I1、I2、I3)之间的流体连通。
10.根据权利要求4所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个隔离元件(300)至少局部地构成为盘。
11.根据权利要求9或10所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个隔离元件(300)具有至少一个穿通口(310)。
12.根据权利要求10所述的安全阀(100)，其中，所述安全阀(100)具有至少两个隔离元件(300)，所述至少两个隔离元件经由至少一个间隔机构(320)彼此间隔开。
13.根据权利要求12所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个间隔机构(320)可弯曲地构成，并且所述至少一个间隔机构在所述至少两个隔离元件(300)的边缘区域(Ra)中或者在所述至少两个隔离元件(300)的中心区域中与所述至少两个隔离元件(300)连接。
14.根据权利要求10所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个隔离元件(300)在其中心区域中和/或在其边缘区域(Ra)中可弯曲地和/或可破裂地构成。
15.根据权利要求12所述的安全阀(100)，其中，所述至少一个间隔机构(320)可弯曲地构成，并且所述至少一个间隔机构在所述至少两个隔离元件(300)的边缘区域(Ra)中或者在所述至少两个隔离元件(300)的中心区域中至少局部地贴靠在所述至少两个隔离元件(300)上。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017209580A1 (de) * 2017-06-07 2018-12-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungsvorrichtung mit einem variablen Massenstrom
DE102017221073A1 (de) * 2017-11-24 2019-05-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einer Auslöseleitung sowie Druckbehältersystem
DE102018203183A1 (de) 2018-03-02 2019-09-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sicherheitsventil für einen Druckbehälter mit einer Auslöseleitung sowie Druckbehältersystem
DE102018205190A1 (de) 2018-04-06 2019-10-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinrichtung sowie Verfahren zur Druckentlastung
DE102020103155A1 (de) 2020-02-07 2021-08-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälteranordnung und Druckbehältersystem
DE102020110009A1 (de) 2020-04-09 2021-10-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälteranordnung und Kraftfahrzeug
DE102020118281A1 (de) 2020-07-10 2022-01-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffversorgungseinrichtung, Kraftfahrzeug und Druckminderereinheit
DE102020120727A1 (de) 2020-08-06 2022-02-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckentlastungsanordnung und Druckbehälteranordnung
DE102020123038A1 (de) 2020-09-03 2022-03-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälterbaugruppe
DE102020123037A1 (de) 2020-09-03 2022-03-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälter, Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug mit Brennstoffleiste
DE102020128607A1 (de) 2020-10-30 2022-05-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffleiste für ein Druckbehältersystem, Brennstoffleiste, Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug
DE102020213907A1 (de) * 2020-11-05 2022-05-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Thermische Entlastungseinrichtung für einen Gastank und Verfahren zum Herstellen einer thermischen Entlastungseinrichtung für einen Gastank
DE102021102183A1 (de) 2021-02-01 2022-08-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug
DE102021104334A1 (de) 2021-02-24 2022-08-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anschlusselement, Druckbehälterbaugruppe und Kraftfahrzeug
DE102021106038A1 (de) 2021-03-12 2021-05-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem mit einer Druckbehälterbaugruppe
DE102021134095A1 (de) 2021-12-21 2022-12-22 Voith Patent Gmbh Drucktank mit thermisch aktivierbarem Druckentlastungssystem
DE102022132218A1 (de) 2022-12-05 2024-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehältersystem mit einer Druckbehälterbaugruppe

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6006774A (en) * 1994-12-21 1999-12-28 Cti Composite Products Thermally activated pressure relief valve or fuse plug for protecting pressurized devices from over pressure due to fire
DE19859654A1 (de) * 1998-12-15 2000-06-29 Mannesmann Ag Vorrichtung zum Speichern von Druckgas
DE602004011526T2 (de) 2004-11-04 2008-08-21 Luxembourg Patent Company S.A. Gasbehälter mit einem flexiblen Schlauch um den Behälter für Gasauslass bei erhöhter Temperatur oder mechanischer Beschädigung
US8733382B2 (en) 2007-01-12 2014-05-27 GM Global Technology Operations LLC Thermally activated safety valve for pressure vessels
US7721750B2 (en) * 2007-10-18 2010-05-25 Gm Global Technology Operations, Inc. Modified heat pipe for activation of a pressure relief device
FR2951239B1 (fr) 2009-10-09 2011-12-09 Air Liquide Dispositif de securite et recipient pourvu d'un tel dispositif
KR101180996B1 (ko) * 2009-11-27 2012-09-07 기아자동차주식회사 자동차용 고압 가스 연료탱크의 화재안전장치
JP5027894B2 (ja) * 2010-01-25 2012-09-19 本田技研工業株式会社 ガスタンク
DE102011015431A1 (de) * 2011-03-29 2012-10-04 Linde Aktiengesellschaft Sicheres Abführen von Medien
DE102011114725A1 (de) 2011-10-01 2013-04-04 Daimler Ag Druckgasbehälter mit einer Ventileinrichtung
US9297489B2 (en) * 2013-01-17 2016-03-29 Canada Pipeline Accessories, Co. Ltd. Extended length flow conditioner
JP6011566B2 (ja) * 2014-03-05 2016-10-19 トヨタ自動車株式会社 可溶式安全弁
JP6060926B2 (ja) * 2014-03-14 2017-01-18 トヨタ自動車株式会社 ガス収容タンク

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Publication number Publication date
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