安裝在容納有高壓氣體的箱上的氣門的制作方法
【專利摘要】一種安裝在容納高壓氣體的箱上的氣門。氣門體（2）設(shè)有：填充裝置（6），其給該箱（5）填充高壓氣體；至少一個排出裝置（9a），在箱內(nèi)的氣體壓力大于第一閾值時，其排出氣體；調(diào)節(jié)裝置（7），其調(diào)節(jié)高壓氣體的壓力，以致它變成了低壓氣體；以及供給裝置（8），其將低壓氣體供給到使用低壓氣體的裝置中。該供給裝置（8）包括電操作閥（8a），該電磁閥控制低壓氣體供給到使用低壓氣體的裝置中的供給。
【專利說明】安裝在容納有高壓氣體的箱上的氣門
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及容納有高壓氣態(tài)燃料(例如壓縮天然氣、氧氣或者氫氣)的儲存箱的領(lǐng)域。
[0002]更加具體地說，本發(fā)明涉及一種安裝在這種箱中的模組，該模組使得既可以供應(yīng)使用被容納在儲存箱內(nèi)的氣態(tài)燃料的裝置，又可以給儲存箱填充氣態(tài)燃料。
[0003]本發(fā)明的一個特別有利應(yīng)用涉及一種高壓氣態(tài)燃料的燃料箱，該燃料箱用來供應(yīng)燃料電池、例如機(jī)動車輛中的燃料電池。
【背景技術(shù)】
[0004]在內(nèi)燃機(jī)中使用公知的替代燃料如丙烷或者天然氣，或者在電化電池中使用氧氣和氫氣，已經(jīng)變得日益普遍。這些氣態(tài)燃料可以以高壓儲存在箱內(nèi)，其目的是盡可能在小體積內(nèi)可儲存最大量的燃料。在發(fā)生事故的情況下，一定得使箱不破裂，或者一定得使例如由于管子破裂所導(dǎo)致的氣體泄漏受到控制。
[0005]但是，內(nèi)燃機(jī)和燃料電池隨著燃料壓力的增大而不會運(yùn)行。因此，氣態(tài)燃料的壓力一定得減小到發(fā)動機(jī)或者燃料電池的工作壓力。而且，進(jìn)入發(fā)動機(jī)或者燃料電池中的氣體壓力一定得調(diào)節(jié)成減少由下面原因所導(dǎo)致的供給壓力變化，即箱被排空或者氣體流率波動。
[0006]氣體流量調(diào)節(jié)模組包括入口，該入口與第一室和第二室相連通，該第二室包括與凸耳相協(xié)作的座、限制壓力的運(yùn)動件和彈簧，這種模組公開在文獻(xiàn)EP1295189中。該彈簧使得可以施加力，該力趨于沿著打開位置的方向移動凸耳，從而使流體從第一室循環(huán)到第二室中，以及運(yùn)動件趨于把凸耳移動到關(guān)閉位置上，從而防止流體進(jìn)行循環(huán)。在容納在箱內(nèi)的氣態(tài)燃料出現(xiàn)過壓的情況下，調(diào)節(jié)模組還包括排出裝置，該排出裝置包括彈簧。該裝置包括調(diào)節(jié)模組，該調(diào)節(jié)模組包括減壓閥，從而在過壓的情況下或者在調(diào)節(jié)模組發(fā)生故障的情況下，允許氣體逐漸增多地逃逸，以及該調(diào)節(jié)模組還包括熱熔元件，在溫度升高、例如由于火災(zāi)引起不正常加熱所導(dǎo)致的溫度升高的情況下，該熱熔元件可以實現(xiàn)氣體的排出。
[0007]把氣體儲存在車輛上所遇到的一個問題是，在箱周圍產(chǎn)生火災(zāi)的情況下以及在箱內(nèi)壓力過度急劇升高的情況下，例如在借助可以輸送高于箱的壓力的填充裝置來填充該箱期間，會更加危險。此外，在發(fā)生事故的情況下，具有這樣的更大危險，即裝有高壓氣體的管子破裂，這導(dǎo)致氣體不受控地泄漏。
[0008]在儲存箱過壓和過熱情況下的減壓閥已經(jīng)被公開?？梢詤⒖嘉墨I(xiàn)FR2869573，該文獻(xiàn)公開了具有破裂膜片的熱排泄閥和壓力閾閥。被擰入到儲存高壓流體的箱中的熱排泄閥包括由球體來密封的座和彈簧，該彈簧限定出預(yù)加載，該預(yù)加載趨于把球體推靠在座上。該氣門還包括由形狀記憶合金形成的零件，該零件趨于與設(shè)置在該零件和球體之間的活塞相協(xié)作，從而在該零件由于溫度而變形時把球體推出離開它的座。
[0009]但是，這種系統(tǒng)依賴于該箱內(nèi)的流體壓力。事實上，由于使氣門打開所需要的力依賴于該箱內(nèi)的壓力，因此氣門的致動溫度也是可變的，因為由形狀記憶壓片所供應(yīng)的力依賴于溫度。
[0010]相應(yīng)地，還沒有公開可以避免箱爆炸的滿意解決方案。
[0011]因此，需要改善在壓力下儲存氣態(tài)燃料的車輛安全條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提出一種獨(dú)特的氣門，該氣門被設(shè)計成安裝在儲存高壓氣態(tài)燃料的儲存箱中，該氣門可以實現(xiàn)對該箱的填充和對使用氣態(tài)燃料的裝置進(jìn)行供給，同時還裝有安全系統(tǒng)從而消除了燃料泄漏的任何危險，并且因此改善了安全條件。
[0013]本發(fā)明的另一個目的是供應(yīng)一種氣門，該氣門盡可能的緊湊，從而在發(fā)生事故進(jìn)行撞擊的情況下更好地保護(hù)元件，并且借助減少接頭和連接的數(shù)目來減少了泄漏危險，從而在最大可能的范圍內(nèi)把高壓氣體限制在該箱內(nèi)。在一個實施例中，本發(fā)明涉及一種氣門，該氣門用來安裝在容納高壓氣體的箱上。
[0014]所述氣門體裝有:填充裝置，其給該箱填充高壓氣體；至少一個排出裝置，在箱內(nèi)的氣體壓力大于第一閾值時，其排出氣體；調(diào)節(jié)裝置，其調(diào)節(jié)高壓氣體的壓力，以致它變成低壓氣體；以及供給裝置，其把低壓氣體供給到使用低壓氣體的裝置中。該供給裝置包括電磁閥，該電磁閥控制低壓氣體供給到使用低壓氣體的裝置中的供給。
[0015]因此，安裝在儲存箱內(nèi)的氣門同時可以實現(xiàn)箱的填充、氣體的調(diào)節(jié)和給裝置供給有低壓氣體，同時在箱內(nèi)氣體過壓的情況下安裝有安全系統(tǒng)，以及電磁閥控制低壓循環(huán)。這種氣門具有若干功能，同時緊湊并且固定到箱中，從而形成了完整的總成，該總成可以方便地處理并且方便地安裝到例如車輛上。而且，這種氣門在撞擊的情況下，可以使安裝在氣門內(nèi)的所有元件得到保護(hù)，并且因此在內(nèi)部泄漏的情況下把高壓限制在箱內(nèi)。
[0016]有利的是，該氣門包括一些傳感器，這些傳感器傳感器探測箱內(nèi)氣體的壓力和溫度，溫度傳感器固定在安裝于氣門體表面上的罩上。
[0017]作為不同壓力和溫度傳感器的結(jié)果，該氣門因此具有所需要的監(jiān)視。溫度傳感器在一側(cè)上延伸到箱內(nèi)，并且在另一側(cè)上連接到罩上，該溫度傳感器設(shè)置在隔開支撐件上，從而可以使測量元件的端部與傳感器相熱隔離，因為把傳感器固定在遠(yuǎn)離測量元件的端部上。
[0018]填充裝置可以包括止回閥，從而如果填充過程停止，那么可防止進(jìn)入到填充導(dǎo)管中的氣態(tài)燃料離開所述導(dǎo)管。
[0019]有利的是，氣門體具有主導(dǎo)管，該主導(dǎo)管延伸到箱，并且連接到三個第二導(dǎo)管上，更加具體地說，這三個第二導(dǎo)管是填充導(dǎo)管、供給導(dǎo)管和排出導(dǎo)管。
[0020]這些主導(dǎo)管，也就是說供給導(dǎo)管和填充導(dǎo)管，每個都包括例如過濾器，從而防止污染的顆粒進(jìn)入到儲存箱和將要被供給的裝置中。
[0021]當(dāng)位于調(diào)節(jié)裝置和電磁閥之間的導(dǎo)管內(nèi)的氣體壓力大于第二閾值時，用來控制低壓氣體供給的電磁閥可以設(shè)計成保持關(guān)閉。
[0022]有利的是，調(diào)節(jié)裝置包括加壓室，該加壓室包括:可變形的膜片；與座相協(xié)作的零件；以及彈簧，其把所述零件推靠在它的座上，可變形膜片用來與所述零件相協(xié)作。
[0023]根據(jù)一個實施例，氣門包括第二排出裝置，當(dāng)箱內(nèi)的氣體溫度超過第三閾值時，該第二排出裝置排出高壓氣體。[0024]第二排出裝置可以包括:壓片，其由形狀記憶合金形成，其與針相協(xié)作；以及至少一個銷，其設(shè)置第一軸線上，所述銷可滑動地安裝在殼體內(nèi)，該殼體設(shè)置在活塞內(nèi)，該活塞設(shè)置在第二軸線上，因此，當(dāng)溫度超過第三閾值時，壓片變形從而完全在活塞的殼體內(nèi)移動銷，以使活塞沿著第二軸線進(jìn)行滑動?；钊刂诙S線的移動由氣體壓力來產(chǎn)生。當(dāng)銷位于活塞殼體和形成于氣門體中的鉆孔內(nèi)時，銷阻止活塞沿著第二軸線進(jìn)行移動。
[0025]優(yōu)選地，供給導(dǎo)管包括位于電磁閥的線圈上游的氣體排空裝置。
[0026]罩可以包括排出閥/減壓閥，該排出閥/減壓閥把罩內(nèi)的氣體排空到氣門的外部。
[0027]因此，線圈和線圈溫度探針不與潛在的泄漏氣體相接觸，而在線圈存在短路時，這種接觸會導(dǎo)致氣體點燃。潛在的泄漏氣體例如被引導(dǎo)到罩中，從而借助為此設(shè)置的氣門裝置排空到外部。
[0028]在調(diào)節(jié)裝置的出口處，氣門還包括氣體壓力傳感器。調(diào)節(jié)壓力的測量使得可以檢驗調(diào)節(jié)器是否正確地起作用。
[0029]根據(jù)一個實施例，氣門體裝有隔離裝置，該隔離裝置使箱與填充和調(diào)節(jié)裝置相隔離開。因此，容納在箱內(nèi)的氣體可以與填充和供給導(dǎo)管相隔離，而不會干擾排出裝置，從而在有任何問題的情況下，例如在箱內(nèi)的氣體過熱或者過壓的情況下，確保氣體的排出。
[0030]氣門可以包括手動清潔裝置，該手動清潔裝置用來清潔設(shè)置在調(diào)節(jié)裝置和電磁閥之間的導(dǎo)管。
[0031]有利的是，氣門包括探針，該探針用來測量電磁閥的線圈的溫度。
[0032]氣門還包括探測器，該探測器用來探測氣體泄漏。
[0033]氣門還可以包括電子控制單元，該電子控制單元被限制在可以是密封的殼體內(nèi)，并且設(shè)計來控制電磁閥，根據(jù)箱內(nèi)壓力和溫度的測量值來計算出箱內(nèi)的流體量，根據(jù)在線圈中所測得的溫度值計算出電磁閥的線圈的電阻，并且根據(jù)在調(diào)節(jié)裝置出口處所測得的壓力值計算出和施加控制電磁閥所需要的電流。因此，到了處于調(diào)節(jié)裝置出口處的壓力閾值之后(該閾值一定得大于調(diào)節(jié)器出口處的正常值)，控制單元的電子裝置不可能打開電磁閥。此外，為了打開這種電磁閥，因此初始力需要大于保持電磁閥打開所需要的力，該保持電磁閥打開所需要的力可以大約弱10倍。因此，在打開之后限制電流，從而限制電消耗和加熱，是有利的。
[0034]根據(jù)第二個方面，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:上述的氣門；電子控制單元，其控制電磁閥；以及探測器，其探測氣體泄漏，在氣門附近探測到氣體泄漏的情況下，電子控制單元可以防止打開電磁閥。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]在閱讀僅僅借助非限制性例子的方式和參照附圖來供應(yīng)的下面描述的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點更加清楚，在附圖中:
[0036]圖1示出了安裝在箱上的本發(fā)明氣門的局部剖視圖；
[0037]圖2示出了圖1的氣門的透視圖；
[0038]圖3示出了從圖2氣門的上面看去的視圖；
[0039]圖4示出了沿著圖3的線IV -1V所截取的剖視圖；
[0040]圖5示出了沿著圖3的線V — V所截取的剖視圖；[0041]圖6示出了沿著圖3的線V1- VI所截取的剖視圖；
[0042]圖7示出了圖6的細(xì)節(jié)；
[0043]圖8示出了沿著圖1的線VII1- VIII所截取的詳細(xì)剖視圖；
[0044]圖9示出了沿著圖1的線IX — IX所截取的剖視圖；以及
[0045]圖10示出了沿著圖3的線X — X所截取的剖視圖。
【具體實施方式】
[0046]如圖1和2所示那樣，氣門整體用附圖標(biāo)記I來表示，該氣門包括:氣門體2 ;主罩3，其安裝在氣門體2的其中一個面上；以及副罩4，其安裝在主罩3的所述一個面上。在圖示的例子中，沿著三個軸線、更加具體地說沿著水平軸線X、橫向軸線Y和垂直軸線Z來限定出氣門I。
[0047]氣門I用來安裝在儲存箱5和出口(例如使用第二壓力、稱為“低壓”的氣體的裝置)之間，其中儲存箱5裝有第一壓力、稱為“高壓”的氣體如壓縮天然氣、壓縮氫氣或者壓縮氧氣。第一壓力大于第二壓力。稱為高壓的第一壓力，通過非限制例子的方式，在100到700bar之間，以及稱為“低壓”的第二壓力為5到20bar之間。例如，該箱可以是被設(shè)計成將氣體供給到燃料電池中的一個箱。
[0048]借助非限制例子的方式，箱5整體上具有沿著垂直軸線Z進(jìn)行延伸的壇形或缸體形狀。箱5設(shè)置有端口 5a，該端口使得能夠用高壓氣體來填充箱5。圖1中部分截面所示的箱5包括外壁5b，該外壁限定出用來儲存高壓氣體的儲存腔5c。填充端口 5a包括放流口 5d，該放流口用來與氣門I相配合。應(yīng)該注意到，可以設(shè)置將氣門I固定在儲存箱5上的不同裝置。
[0049]氣門體2整體上是平行六面體形狀，包括:填充裝置6，其給箱5填充高壓氣體；調(diào)節(jié)裝置7(在圖1和2中不能看到)，其調(diào)節(jié)容納在箱5內(nèi)的氣體壓力；供給裝置8，其把低壓氣體供給到使用低壓氣體的裝置(未示出)例如機(jī)動車輛；以及安全系統(tǒng)9，其可以防止箱5爆炸。調(diào)節(jié)裝置7在下面描述中稱為“調(diào)節(jié)器”。氣門體2具有整體上呈圓柱形的接頭2a，該接頭伸出到氣門I的外部并且包括螺紋2b，該螺紋與儲存箱5的放流口 5d相配合。密封件10、例如密封環(huán)可以設(shè)置在填充端口 5a的端部上，從而確保了氣門I和箱5之間的密封，以致把高壓氣體封閉在箱5內(nèi)。因此，氣門I借助螺紋連接安裝在儲存箱5上。
[0050]因此，安裝到儲存箱5中的氣門I可以實現(xiàn)箱5的填充、氣體的調(diào)節(jié)和給裝置供給低壓氣體，同時裝有安全系統(tǒng)9，尤其在箱5內(nèi)的氣體壓力超過第一閾值例如525bar時，更是如此。這種氣門I包括許多功能，這些功能將在下面詳細(xì)描述。
[0051]氣門體2具有主導(dǎo)管11，該主導(dǎo)管11的一端示出在圖1和2中，以及具有探測箱5內(nèi)的溫度的溫度傳感器12，其延伸到儲存箱5中。溫度傳感器12借助隔離支撐件12a來支撐(在圖4和5中可以看到)，從而與氣門體2相熱隔離，進(jìn)而確保所測得的氣體溫度值的精確度。事實上，測量元件(未示出)設(shè)置在延伸到箱內(nèi)的溫度傳感器12的端部上，以及設(shè)置在隔離支撐件12a中的溫度傳感器12的主體可以使測量元件與它在主罩3內(nèi)的固定點相熱隔離。隔離支撐件12a是形成于氣門體2中的鉆孔，從而避免在氣門體2和溫度傳感器12的主體之間形成接觸。借助在鉆孔12a內(nèi)具有處于壓力下的氣體，在溫度傳感器12的主體和氣門體2之間強(qiáng)化溫度傳感器12的隔離。而且，在測量元件和溫度傳感器位于罩3下方的固定點之間的距離(所述罩3形成了在隔離支撐件12a內(nèi)的氣體密封)可以使測量元件隔離，從而避免由于氣門體2溫度變化所導(dǎo)致的錯誤溫度測量(例如該溫度變化由在工作期間對電磁閥8a加熱導(dǎo)致)，以及因此可以獲得箱5內(nèi)的氣體溫度的真實測量值。主導(dǎo)管11的端部設(shè)置有主過濾器11a，從而避免污染顆粒穿過進(jìn)入到儲存箱5中及進(jìn)入到氣門本身中。
[0052]氣門I尤其在箱5內(nèi)和在調(diào)節(jié)器7處還裝有壓力傳感器16和17 (在圖3可以看到)。
[0053]安裝在主罩3和副罩4內(nèi)的各個元件由于圖1的透視而可以看到。
[0054]在圖示例子中，安裝在氣門體2下表面上的主罩3包括電連接塞3a，該塞把傳感器和供給裝置8的電纜(未示出)連接到設(shè)置在副罩4中的電控制單元13上，該副罩4安裝在主罩3的表面上。應(yīng)該注意到，在沒有脫離本發(fā)明范圍的情況下，副罩4不是氣門I的成一體部分，并且電控制單元13設(shè)置在密封殼體內(nèi)，該密封殼體不與氣門I相接觸。
[0055]為此，副罩4包括:電連接件13a，該電連接件用來與主罩3的電連接件3a相協(xié)作；以及一個或者多個印制電路13b ;和電接頭13c。
[0056]在主罩3內(nèi)有氣體泄漏的情況下，主罩3還包括減壓閥3b。減壓閥3b可以例如借助彈性唇部形成，從而也可以防止雜質(zhì)或者水穿透從而進(jìn)入到主罩3中。然后，自然地或者借助強(qiáng)制通風(fēng)(未示出)可以排空在壓力作用下的任何氣體泄漏，例如該強(qiáng)制通風(fēng)借助氣體泄漏探測器3c來觸發(fā)，該氣體泄漏探測器3c可以以安裝到減壓閥(如這里的情況一樣)中的方式來設(shè)置，或者相反地安裝在減壓閥的附近但是是獨(dú)立的。因此，該探測器可以探測任何氣體泄漏，并且例如可以防止電磁閥打開、和/或斷開該系統(tǒng)的任何電源。因此，在氣門I和電控制單元13之間的電信號流經(jīng)過兩個緊密的電連接件3a、13a，因此可防止一個或者多個元件的可能氣體泄漏導(dǎo)致儲存箱5由于電子件所產(chǎn)生的火花或者短路而著火或者爆炸(該著火或者爆炸對于加壓箱和附近的個人或者設(shè)備是危險的)，而這種可能的氣體泄漏可以導(dǎo)致一個區(qū)域富有易燃危險氣體?？赡艿臍怏w泄漏所包圍的電氣元件如壓力和溫度傳感器被設(shè)計成不會產(chǎn)生火花或者短路。
[0057]電控制單元13可以管理由不同傳感器所提供的不同氣體壓力和氣體溫度測量值，并且可以控制用于供給低壓氣體的供給裝置8。電子元件13也可以計算出容納在儲存箱5內(nèi)的氣體量。
[0058]而且，電控制單元13可以設(shè)計成測試它自己，并且測試該系統(tǒng)不同元件的正確功能(內(nèi)置式測試設(shè)備)。例如在系統(tǒng)的每次開動時，可以實現(xiàn)這種測試，因此在使用之前可以確保系統(tǒng)的正確功能。
[0059]從圖3上面所示的氣門體2示出了安裝到虛線所示的氣門體2中的一些元件。因此，在填充裝置6、調(diào)節(jié)器7、供給裝置8、兩個排出裝置9a、9b、手動清潔裝置14和隔離裝置15之間可以形成區(qū)別，該隔離裝置15可以使箱與調(diào)節(jié)器7相隔離并且使箱與填充裝置6相隔離。氣門體2還裝有測量裝置12、16、17如溫度和壓力傳感器。
[0060]氣門體2沿著垂直軸線Z具有主導(dǎo)管11，該主導(dǎo)管延伸到儲存箱5中并且連接到三個副導(dǎo)管18、19、20上(更加具體地說，這三個副導(dǎo)管是填充導(dǎo)管18、供給導(dǎo)管19和排出導(dǎo)管20)。主導(dǎo)管11、供給導(dǎo)管19和填充導(dǎo)管18每個都包括一過濾器，其可以防止污染顆粒穿透進(jìn)入到儲存箱5中、并且防止進(jìn)入到供給裝置，以及還防止進(jìn)入到氣門總成中。由于主導(dǎo)管11連接到填充導(dǎo)管6和供給導(dǎo)管19這兩者上，因此借助使氣體沿著兩個方向通過可自動地使主導(dǎo)管11的主過濾器Ila得到清潔。
[0061]填充導(dǎo)管6和供給導(dǎo)管19互連。裝在儲存箱5內(nèi)的氣體借助參照圖6來詳細(xì)描述的隔離裝置15可以與填充導(dǎo)管6和供給導(dǎo)管19相隔離。填充導(dǎo)管6和供給導(dǎo)管19在任何情況下相互連通。
[0062]供給導(dǎo)管19包括:調(diào)節(jié)導(dǎo)管19a，該調(diào)節(jié)導(dǎo)管沿著水平軸線X把高壓氣體引導(dǎo)到調(diào)節(jié)器7中；中間導(dǎo)管1%，其沿著橫向軸線Y ;以及供給導(dǎo)管19c，其沿著水平軸線X，從而供給使用低壓氣體的裝置。供給裝置8包括電磁閥8a和出口過濾器Sb，其中氣動接頭(未示出)連接到該出口過濾器上，以及該過濾器8b被用來連接到使用低壓氣體的裝置上并且也配置有過濾器。電磁閥8a進(jìn)行管理以將調(diào)節(jié)過的氣體、也就是說把低壓氣體供給到箱5的外部，并且借助電子控制單元13來控制?？刂乒┙o導(dǎo)管19c的電磁閥8a包括線圈18c和溫度測量探針8d，該探針測量線圈Sc中的溫度，這些示出在圖10中。電子控制單元13根據(jù)在線圈8c中所測得的溫度值計算出電磁閥8a的線圈Sc的電阻，并且還計算出在正常壓力下控制電磁閥8a所需要的電流。如果設(shè)置在調(diào)節(jié)器7和電磁閥8a之間的中間導(dǎo)管19b內(nèi)的氣體壓力大于第二閾值，例如在調(diào)節(jié)器7出口處的壓力傳感器16沒有探測到調(diào)節(jié)器7的故障的情況下，那么電磁閥8a設(shè)計成防止或阻止該壓力大于正常壓力值并且保持關(guān)閉。事實上，在小于第二閾值時計算出在正常壓力下控制電磁閥8a的正確需要電流及然后施加該正確需要電流的可能性，使得有可能在壓力大于正常壓力但是沒有被壓力傳感器16探測到的情況下防止物理地打開電磁閥8a。如果壓力傳感器16出故障，那么可以控制電磁閥8a的開度。例如，第二閾值可以等于20bar。
[0063]氣門I包括手動清潔裝置14，該裝置14用來清潔設(shè)置在調(diào)節(jié)器7和電磁閥8a之間的中間導(dǎo)管1%。但是，在調(diào)節(jié)器作用失常的情況下，只需要清潔裝置14所執(zhí)行的清潔。
[0064]氣門I還包括:用來探測箱5內(nèi)的氣體壓力和溫度的壓力傳感器17和溫度傳感器12a ;以及壓力傳感器16，其位于中間導(dǎo)管19b內(nèi)。
[0065]如圖4所示那樣，填充裝置6設(shè)置在填充導(dǎo)管18內(nèi)，并且包括填充接頭6a，該填充接頭6a包括單向閥或者止回閥6b，從而防止進(jìn)入到填充導(dǎo)管18中的燃料離開所述導(dǎo)管。在箱5的內(nèi)部和位于單向閥6b上游處的填充導(dǎo)管18的該部分之間具有壓差時,單向閥6b允許儲存箱5被填充。填充接頭6b配置有過濾器6c，從而確保氣門I的各個元件和氣體本身的清潔。填充裝置6還可以裝有清潔裝置(未示出)，從而一旦箱5被填充滿，就清潔該填充導(dǎo)管18。該清潔裝置不是氣門I的一部分，而是可以裝在這樣的機(jī)動車輛中(即配置有該氣門I的箱安裝在該機(jī)動車輛上)，從而確保布置在單向閥6b上游處的填充導(dǎo)管18的那部分沒有保持加壓。
[0066]氣門體2包括兩個排出裝置9a、9b，更加具體地說，即第一排出裝置9a，其在儲存箱5內(nèi)的氣體壓力大于第一閾值、例如525bar時進(jìn)行排放，以及第二排出裝置％，其在箱5內(nèi)的氣體溫度大于第三閾值例如90°C時進(jìn)行排放。圖5詳細(xì)所示的第一排出裝置9a設(shè)置在連接到主導(dǎo)管11上的第一排出導(dǎo)管20a中。沿著水平軸線X設(shè)置第一排出導(dǎo)管20a。在箱5內(nèi)的壓力過高的情況下,第一排出裝置9a包括金屬保險片(或金屬破裂盤)21。第一排出導(dǎo)管20a包括排出接頭22，該接頭22設(shè)置在金屬保險片21的下游處，并且如果第一排出裝置9a被打開，那么該接頭用來排空高壓氣體。保險片21已經(jīng)被公開并且因此不作進(jìn)一步的描述。但是，如果儲存箱5的使用得到充分控制從而確保了填充壓力不超過允許值，那么第一排出裝置9a可以被省略。
[0067]圖6 — 8詳細(xì)所示的第二排出裝置9b設(shè)置在第二排出導(dǎo)管20b中，該第二排出導(dǎo)管20b連接到位于第一排出裝置9a上游處的排出導(dǎo)管20和主導(dǎo)管11上。當(dāng)探測到溫度過高時，第二排出裝置9b可以釋放高壓氣體，從而例如在發(fā)生火災(zāi)的情況下，避免箱5爆炸。為此，第二排出裝置9b優(yōu)選地包括:壓片23，該壓片由形狀記憶合金形成，該壓片設(shè)置在封閉室23a內(nèi)并且與針24和兩個銷25a、25b相協(xié)作，其中這兩個銷25a、25b沿著軸線Z進(jìn)行設(shè)置。氣門體2包括凹槽2b，該凹槽用來與一個銷25b相協(xié)作。沿著橫軸線Y的活塞26包括鉆孔26a，該鉆孔26a與銷25a、25b相協(xié)作，該鉆孔的直徑與銷25a、25b的直徑相等，以及該鉆孔設(shè)置在第二排出導(dǎo)管20b中。活塞26防止氣體循環(huán)到排出導(dǎo)管20。安裝有螺母27，從而沿著軸向保持住活塞26。在圖6所示的止靠位置上，銷25a、25b設(shè)置在活塞26的鉆孔26a和氣門體2的凹槽2c內(nèi)，從而阻止活塞26在軸線Y進(jìn)行移動。因此，通到排出導(dǎo)管20中的排出端口借助活塞26來密封。圖7示出了圖6在熱排出裝置9b處于打開位置上的情況下的細(xì)節(jié)。如果溫度升高超過了第三閾值、例如90°C，如圖7所示那樣，形狀記憶壓片23在溫度升高的作用下恢復(fù)到它的初始圓形形狀。針24沿著垂直軸線Z進(jìn)行移動，并且依次移動銷25a、25b，這使活塞26沿著橫向軸線Y的平移自由。在氣體壓力的影響下，活塞26移動到這樣的位置上，即在該位置上，其被推回并且借助螺母27來阻止移動或平移，從而允許氣體逃逸向排出導(dǎo)管20。第二排出裝置9b確保，在溫度升高、例如升高到90°C的情況下，甚至在箱5不滿時，可排空氣體。
[0068]在圖6所示的例子中，氣門體2裝有手動隔離裝置15、例如手動氣門，該隔離裝置設(shè)置在調(diào)節(jié)裝置7和填充裝置6之間，從而在沒有干擾或干涉排出裝置9的情況下，使容納在箱5內(nèi)的氣體與供給導(dǎo)管19和填充導(dǎo)管18隔離開。隔離裝置15包括:針15a，該針整體上呈圓柱形形狀，被插入到螺紋隔離導(dǎo)管15中，從而在隔離導(dǎo)管15b內(nèi)可以平移地移動，并且該針連接到把柄15c上；以及封裝件15d，其借助螺母15f來緊固，從而確保了氣門體2的密封。針15a的端部使得下面這些是可能的，即在手動氣門15封閉的情況下，密封供給導(dǎo)管19的主導(dǎo)管11和填充導(dǎo)管18，同時在主導(dǎo)管11和排出導(dǎo)管20a、20b之間留下通道。
[0069]在氣門I延長停止之前，需要封閉隔離裝置15，從而在調(diào)節(jié)器7功能失常的情況下限制任何氣體泄漏的傳播，或者在控制錯誤的情況下確保電磁閥8a不被打開。而且，這種氣門I能夠?qū)崿F(xiàn)對布置在供給導(dǎo)管19和填充導(dǎo)管18上的各個元件進(jìn)行維護(hù)，而不需要拆卸氣門I或者不需要排空儲存箱5。隔離裝置15不與箱內(nèi)的壓力和溫度傳感器16、17相干擾。
[0070]如圖9所示那樣，氣門體2裝有調(diào)節(jié)器7，從而可獲得例如在350bar到700bar之間的高壓氣體、例如在IObar到20bar之間的低壓輸出氣體。調(diào)節(jié)器7包括封閉的加壓室28，該加壓室裝有可變形的膜片29，該膜片29承受在沒有塑性變形的情況下所施加的運(yùn)動，并且連接到軸30上。調(diào)節(jié)器7包括:零件31、例如針或者球體，該零件與座32相協(xié)作；以及彈簧33，其把球體31推靠在座32上。如果在中間導(dǎo)管19b內(nèi)沒有由打開電磁閥8a所導(dǎo)致的壓降從而供給該裝置以低壓氣體，那么可變形膜片29在加壓室28內(nèi)的調(diào)節(jié)壓力的作用下進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。膜片29借助軸30來推動球體31，所述球體沿著垂直軸線Z移動并且與座32分離，因此釋放位于調(diào)節(jié)導(dǎo)管19a和中間導(dǎo)管19b之間的氣體通道。當(dāng)中間導(dǎo)管19b內(nèi)的壓力被重新建立起來時，例如在關(guān)閉電磁閥8a期間，膜片29恢復(fù)到它的平衡位置，以及由彈簧33來推動的球體31與其座32產(chǎn)生了密封。膜片29和加壓室28起著氣動彈簧的作用。該氣動彈簧承受與氣體相同的溫度變化，以及施加在球體31上的力因此可變化。因此，根據(jù)氣體溫度來調(diào)節(jié)低壓，該氣體溫度趨于使每個時間單位內(nèi)通過調(diào)節(jié)器7的氣體分子的數(shù)量不變。因此，盡管溫度變化，但調(diào)節(jié)器7的質(zhì)量流率是不變的。主過濾器Ila不僅允許箱5內(nèi)的任何雜質(zhì)排向外部，而且防止任何雜質(zhì)夾在或楔在調(diào)節(jié)器7的座32和球體31之間，因此導(dǎo)致調(diào)節(jié)器7泄漏。為了克服調(diào)節(jié)器7的可能故障，因此下面這些是可能的，即電磁閥8a關(guān)閉，以及阻止高壓，并且在中間導(dǎo)管19b內(nèi)的氣體壓力沒有超過第二閾值、例如20bar時僅打開電磁閥。在調(diào)節(jié)器的泄漏較慢或者快速的情況下(這種泄漏例如由座的磨損或者由在打開位置上活塞的楔入來引起)，電磁閥8a因此設(shè)計成關(guān)閉或者保持在關(guān)閉位置上，從而防止泄漏的高壓氣體排向外部。
[0071]圖10示出了附加的安全裝置34，其可以保護(hù)電磁閥8a的線圈8c。電磁閥8a的線圈Sc不可以與任何泄漏氣體相接觸。為此，電磁閥8a包括設(shè)置在供給導(dǎo)管19b和線圈8c之間的兩個密封件34a、34b。在電磁閥8a的第一密封件34a泄漏的情況下，該泄漏借助第二密封件34b得到止住，并且引導(dǎo)泄漏氣體通過氣門體2的端口 34c到達(dá)主罩3。然后，通過減壓閥3b把該泄漏氣體排向外部，該減壓閥3b在圖1中可以看到。線圈Sc和用來測量裝在電磁閥中的線圈8c內(nèi)溫度的溫度測量探針8d的電纜通過防止任何泄漏氣體返回到線圈8c的密封接頭34d連接到電連接件3a上。
[0072]例如由不銹鋼所形成的、并且具有全部上述功能的氣門體2，借助把高壓氣體限制到儲存箱5或者氣門體2的內(nèi)部中，可以消除與外部高壓導(dǎo)管破裂相關(guān)的任何泄漏危險。事實上，由于所有高壓導(dǎo)管位于氣門I內(nèi)，因此在撞擊氣門體2的情況下，可以保護(hù)這些導(dǎo)管，并且這些導(dǎo)管不會被分開。
[0073]應(yīng)該注意到，在下面所描述的所有元件接地，從而防止由于電勢差而形成火花。在填充過程期間，該系統(tǒng)例如連接到底盤(或者接地)上，從而使它處在與填充噴嘴相同的電勢上。
[0074]所安裝的上述氣門提出了這樣的裝置，其中借助使過壓情況下起作用的排出裝置和在過熱情況下起作用的排出裝置一體化，該裝置可以防止箱爆炸。而且，在調(diào)節(jié)器作用失常的情況下，電磁閥8a不允許外部裝置供給有氣體，以及電子裝置和電磁閥8a的線圈與氣門內(nèi)和氣門外的任何泄漏氣體相隔離。
[0075]在沒有干擾排出裝置、也沒有探測箱內(nèi)溫度和壓力的溫度和壓力傳感器的情況下，隔離閥可以使主導(dǎo)管與供給導(dǎo)管和填充導(dǎo)管相隔離，這使得可以隨時獲得測量。在箱內(nèi)的溫度測量與壓力測量相結(jié)合，使得可以計算出裝在儲存箱內(nèi)的分子量并且因此推出系統(tǒng)的自主性或獨(dú)立性，以及通過比較它的估計消耗與測量消耗，可探測氣門和箱(如果沒有提供供給源或者作為供給系統(tǒng)的箱)的可能泄漏。此外，在沒有拆下氣門的情況下，以及甚至在箱被裝滿時，隔離閥可以保持調(diào)節(jié)器和電磁閥的狀態(tài)。
[0076]電磁閥被設(shè)計來抵抗或耐受高壓，因此調(diào)節(jié)器的任何泄漏沒有被傳遞到外部中。
[0077]作為上述本發(fā)明的結(jié)果，該氣門可方便地且快速地設(shè)置和定位在箱上，并且該總成可以方便地安裝，例如可以方便地安裝在機(jī)動車輛中。
【權(quán)利要求】
1.一種氣門，其被設(shè)計成將安裝在容納有高壓氣體的箱(5)上，其特征在于，所述氣門的氣門體(2)設(shè)有:填充裝置(6)，其給該箱(5)填充高壓氣體；至少一個排出裝置(9a)，其在箱(5)內(nèi)的氣體壓力大于第一閾值時排出氣體；調(diào)節(jié)裝置(7)，其調(diào)節(jié)高壓氣體的壓力以使其變成低壓氣體；以及供給裝置(8)，其將低壓氣體供給到使用低壓氣體的裝置；所述供給裝置(8)包括電磁閥(8a)，該電磁閥控制著低壓氣體至使用低壓氣體的裝置的供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣門，其特征在于，其包括分別探測箱(5)內(nèi)氣體的壓力和溫度的壓力傳感器(17)和溫度傳感器(12a)，所述溫度傳感器(12a)連接在安裝于氣門體(2)表面上的罩(3)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的氣門，其特征在于，填充裝置(6)包括止回閥(6b)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的氣門，其特征在于，氣門體(2)具有主導(dǎo)管(11 )，該主導(dǎo)管(11)延伸到箱(5)內(nèi)，并且連接到三個第二導(dǎo)管(18、19、20)上，其中所述三個第二導(dǎo)管相應(yīng)地是填充導(dǎo)管(18)、供給導(dǎo)管(19)和排出導(dǎo)管(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣門，其特征在于，主導(dǎo)管(11)、填充導(dǎo)管(18)和供給導(dǎo)管(19)每個都包括過濾器(Ila、6c、8b)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的氣門，其特征在于，當(dāng)位于調(diào)節(jié)裝置(7)和電磁閥(8a)之間的導(dǎo)管內(nèi)的壓力大于第二閾值時，用于控制低壓氣體供給的電磁閥(8a)能夠保持關(guān)閉。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的氣門，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置(7)包括加壓室(28)，該加壓室包括:可變形的膜片(29 );與座(32 )相協(xié)作的零件(31);以及彈簧(33 )，其將所述零件(31)推靠在它的座(32)上，其中可變形膜片(29)與所述零件(31)相協(xié)作。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的氣門，其特征在于，氣門包括第二排出裝置(％)，其中當(dāng)箱(5)內(nèi)的氣體溫度超過第 三閾值時，該第二排出裝置排出高壓氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣門，其特征在于，第二排出裝置(9b)包括:壓片(23)，其由形狀記憶合金形成且與針(24)相協(xié)作；以及至少一個銷(25a、25b)，其沿第一垂直軸線(Z)進(jìn)行設(shè)置，所述銷(25a、25b)可滑動地安裝在一殼體(26a)內(nèi)，該殼體設(shè)置在活塞(26)內(nèi)，該活塞沿第二橫向軸線(Y)進(jìn)行設(shè)置，以使得當(dāng)該溫度超過第三閾值時，壓片(23)變形從而使銷(25a、25b)在活塞(26)的殼體(26a)內(nèi)完全地移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求4- 9任一所述的氣門，其特征在于，供給導(dǎo)管(19)包括位于電磁閥(8a)的線圈(8c)上游的氣體排空裝置(34c)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2— 10任一所述的氣門，其特征在于，罩(3)包括減壓閥(3b)，該減壓閥(3b)用于將罩(3)內(nèi)的氣體排空到氣門(I)的外部。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的氣門，其特征在于，氣門包括在調(diào)節(jié)裝置(7)的出口處、用來探測氣體壓力的壓力傳感器(16)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的氣門，其特征在于，氣門體(2)設(shè)有隔離裝置(15)，該隔離裝置使箱與調(diào)節(jié)裝置(7)和填充裝置(6)這兩者相隔離開。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的氣門，其特征在于，該氣門包括手動清潔裝置(14)，該手動清潔裝置(14)設(shè)置在調(diào)節(jié)裝置(7)和電磁閥(8a)之間。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的氣門，其特征在于，該氣門包括測量探針(8d)，該探針測量電磁閥(8a)的線圈(8c)內(nèi)的溫度。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的氣門，其特征在于，該氣門包括氣體泄漏探測器(3c)。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的氣門，其特征在于，該氣門包括電子控制單元(13)，其被限制在密封的殼體(4)內(nèi)并且用來控制電磁閥(8a)，以基于箱(5)內(nèi)的壓力和溫度的測量值來計算出容納在箱(5)內(nèi)的氣體質(zhì)量、基于所測得的在線圈(Sc)中的溫度值計算出電磁閥(8a)的線圈(Sc)的電阻、并且根據(jù)在調(diào)節(jié)裝置(7)出口處所測得的壓力值計算出和施加用于控制電磁閥(8a)所需要的電流。
18.—種系統(tǒng),其包括:根據(jù)權(quán)利要求1 一 16任一所述的氣門(I);電子控制單兀,其控制電磁閥(8a);以及氣體泄漏探測器，其中在氣門(I)附近探測到發(fā)生氣體泄漏的情況下，所述電子控制單元能夠防止 電磁閥(8a)被打開。
【文檔編號】F17C13/04GK103502718SQ201280021761
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月4日
【發(fā)明者】O·埃辛格, C·斯塔基 申請人:米其林企業(yè)總公司, 米其林研究和技術(shù)股份公司