本发明涉及一种用于容纳加压气体的储箱的安全装置以及制造这种安全装置的方法。本发明还涉及一种用于制造这种安全装置的套件。本发明还涉及一种配备有根据本发明的安全装置的用于容纳加压气体的储箱，以及一种配备有这种储箱的机动车辆。
背景技术：
1、用于容纳加压气体的储箱在现有技术中是已知的。这些储箱例如用于储存压缩的二氢，以便在车辆上用作燃料储箱。这些储箱通常配备有安全阀，该安全阀用于当储箱内部的压力过高时使储箱的内部与储箱的外部流体连通，以便将储存在储箱中的气体释放到外部，从而降低储箱爆炸的风险。在所使用的安全阀中，尤其已知热敏阀，其通常被称为热敏减压装置(英文为“thermal pressure relief device”，其首字母缩略词“tprd”)。当储箱处于高温下时，例如当火焰靠近储箱时，储箱内的压力增加，直至产生爆炸的风险。因此，热敏减压装置对于防止热引起的储箱内压力增加特别有用。
2、热敏减压装置通常包括安全部件，该安全部件将用于封闭储箱通气通道的活塞保持在封闭通道的位置。当热源位于安全部件附近时，安全部件熔化或破裂，并不再将密封活塞保持在密封通气通道的位置。复位装置，例如弹簧，然后移动封闭活塞，使其不再封闭通气通道，从而使储箱的内部和外部流体连通，并导致储存在储箱中的气体逸出到外部，从而防止储箱内部的压力增加。然而，这种热敏减压装置仅允许在相对靠近安全部件的半径内检测到热源。因此，如果热源远离热敏减压装置——这对于大型储箱而言是非常可能的，则安全部件的温度不会升高到足以使其熔化或破裂。因此，储箱内的压力可能增加，并产生爆炸的风险。克服这个问题的一个解决方案是增加储箱中的热敏减压装置的数量，以便覆盖更大的面积。然而，该解决方案占空间且不经济。此外，在增加装备储箱的热敏减压装置的数量时，在热敏减压装置和储箱之间要密封的接口的数量也成比例地增加，这也增加了气体泄漏的风险。
3、一种解决方案是使用与安全部件接触并在储箱上延伸一定距离的引线。当热源，例如火焰，靠近引线时，引线被点燃并被消耗，同时将热能传播到安全部件，以使其熔化或破裂。这种热敏减压装置例如在文献us 6 382 232 b1中描述。然而，这种装置具有缺点，因为在引线被点燃之后，安全部件的熔化或破裂不是必然发生的。实际上，首先，可能的是，在引线到达安全部件之前，引线的燃烧被中断。例如，如果引线在其直到安全部件的行程的至少一部分上是湿的，则就是这种情况。其次，难以控制安全部件暴露于由引线传递的热能的时间。引线的燃烧可能太快而不能使安全部件的温度升高到足以使其熔化或破裂的程度。因此，尽管存在热敏减压装置，但温度源的存在导致储箱内压力增加以引起爆炸的风险仍然很高。
4、文献de102011114724 a1描述了一种用于容纳加压气体的储箱的安全装置。所述安全装置包括用于使储箱的内部和外部流体连通的通气通道、可在通气通道的封闭位置和安全位置之间移动的安全活塞、将安全活塞保持在封闭位置的易碎安瓿、可在休憩位置和安瓿破坏位置之间移动的螺钉、以及鲍登型缆线，所述鲍登型缆线在休憩位置时用于抵抗使螺钉回复到安瓿破坏位置的弹性回复力而将螺钉保持在休憩位置，并且在工作位置时用于释放使螺钉回复到安瓿破坏位置的弹性回复力。
技术实现思路
1、本发明的目的尤其在于提供一种用于容纳加压气体的储箱的安全装置，该安全装置尤其在存在热源的情况下更安全。
2、为此，本发明的主题是一种用于储箱的安全装置，所述储箱用于容纳加压气体，所述安全装置包括：
3、-通风通道，其用于使由储箱界定的内部容积与储箱的外部流体连通，
4、-安全活塞，其可在封闭位置和安全位置之间移动，在封闭位置，其封闭通气通道，在安全位置，其不封闭通气通道，
5、-可变形的第一安全部件，构造成抵抗使安全活塞回复到安全位置的弹性回复力而将安全活塞保持在封闭位置，
6、该安全装置还包括：
7、-变形装置，用于使所述第一安全部件变形，所述变形装置能够在休憩位置和第一安全部件变形位置之间移动，以及
8、-至少一个第二安全部件，用于在休憩位置，当第二安全部件遭受低于预定温度的温度时，抵抗使变形装置回复到第一安全部件变形位置的弹性回复力而将变形装置保持在休憩位置，并且在工作位置，当第二安全部件遭受高于预定温度的温度时，释放使变形装置回复到第一安全部件变形位置的弹性回复力，
9、其中，第二安全部件由安全缆线形成，该安全缆线由具有低机械耐火性的材料制成。
10、因此，当第二安全部件遭受高于预定温度的温度时，例如当火焰与第二安全部件接触或靠近第二安全部件时，变形装置从其休憩位置转移到其第一安全部件变形位置，从而使第一安全部件变形，使其不再执行将安全活塞保持在封闭位置的功能。因此，使安全活塞回复到安全位置的弹性回复力导致安全活塞弹性回复到安全位置，从而使储箱的内部和外部流体连通，使得储箱中容纳的气体通过通气通道逸出到储箱的外部。这样，在存在温度高于预定温度的热源的情况下，以简单且经济的方式避免了储箱内部的压力增加。应当注意的是，正是第二安全部件从其休憩位置到其工作位置的转换使得安全装置能够被致动，并且为此，不需要将热能传递到第一安全部件，这是有利的。此外，使用弹性回复装置使封闭活塞向其安全位置移动并使变形装置向第一安全部件变形位置移动是有利的，因为它易于实施、坚固耐用且经济。使用第二安全部件作为检测元件是有利的，因为其使得可以避免第一安全部件被定位成尽可能靠近热源以便使用安全装置的需要。
11、“可变形的第一安全部件”是指第一安全部件可以在变形装置的作用下变形，例如通过折叠或破坏。所述变形不再允许第一安全部件执行其将安全活塞保持在封闭位置的功能。当该功能不再被执行时，可以理解的是，将安全活塞回复到安全位置的弹性回复力随后被施加以将安全活塞移动到安全位置。
12、所述预定温度尤其根据储箱和/或储箱旨在存储的气体的特性来选择。预定温度被选择为使得储箱长时间暴露在低于预定温度的温度下，无论暴露的持续时间有多长，都不会将储箱内的压力增加到储箱爆炸风险高的水平。换言之，预定温度被选择为使得长时间(即几分钟，例如5至60分钟)暴露在高于预定温度的温度下足以引起储箱内部的压力增加，从而显著增加储箱爆炸的风险。取决于储箱和/或待存储的气体的特性的预定温度通常在95℃和150℃之间，例如在100℃和130℃之间，优选地在100℃和120℃之间。在该温度范围内选择预定温度，使得该预定温度足够低以在必要时(即，当存在储箱爆炸的可信风险时)引起安全装置的致动，并且使得该预定温度足够高以不触发安全装置并因此引起储存在储箱中的内容物的损失，而不存在储箱爆炸的严重风险。该温度范围通常允许检测储箱附近的火焰的存在。
13、元件的机械耐火性是指该元件在暴露于火中时继续执行其功能的时间。因此，可以理解的是，元件的机械耐火性越低，当其暴露于火时，该元件将越快地停止执行其功能。在本文中，该值表示当第二安全部件暴露于高于预定温度的温度时，第二安全部件将变形装置保持在休憩位置的时间。由于该时间较短，因此可以理解的是，当暴露于高于预定温度的温度时，元件将迅速停止执行其功能。因此，这降低了在耐火时间内储箱内部压力增加从而导致储箱爆炸风险的风险。
14、使用安全缆线作为第二安全部件是制造第二安全部件的简单且经济的方式。
15、本发明还可以包括单独或组合采用的以下可选特征中的一个或多个。
16、第一安全部件是易碎的。根据该实施例，由变形装置引起的变形有利地是第一安全部件的破坏。这种破坏比折叠更能确保第一安全部件不再能够执行其将安全活塞保持在封闭位置的功能。因此，安全装置更可靠。术语“易碎的安全部件”应理解为是指这样的安全部件：该安全部件被设计成当变形装置转移到第一安全部件变形位置——这里也可称为破坏位置——时容易被变形装置破坏。
17、第一安全部件由玻璃安瓿形成。对于第一安全部件来说，这是一个简单且经济的实施例。使用许多不同的变形装置，玻璃安瓿都是容易破裂的，这些变形装置实施起来也是简单且经济的。
18、根据一个实施例，玻璃安瓿容纳流体，所述流体用于在安瓿遭受高于预定温度的温度时在安瓿上施加压力，以使安瓿破裂。这样，安瓿既可以当第二安全部件遭受高于预定温度的温度时，被变形装置破裂，也可以当其自身遭受高于预定温度的温度时而破裂。因此，由于第二安全部件允许检测到远离玻璃安瓿的热源，并且玻璃安瓿允许检测到位于其附近的热源，因此可对储箱的安全风险进行双重检测。因此，由安全装置覆盖的热源的检测区域更广。
19、当第一安全部件遭受高于预定温度的温度时，第一安全部件是可熔的。这样，当第一安全部件遭受高于预定温度的温度时，其熔化并且不再能够执行其将安全活塞保持在封闭位置的功能。因此，由于第二安全部件允许检测到与第一安全部件相距一定距离的热源，并且第一可熔安全部件允许检测到位于其附近的热源，因此可对储箱的安全风险进行双重检测。因此，由安全装置覆盖的热源的检测区域更广。
20、使变形装置回复到第一安全部件变形位置的弹性回复力由支承在支撑座上的弹簧提供，支撑座具有孔，该孔构造成允许第二安全部件通过。这是获取使变形装置回复到第一安全部件变形位置的弹性回复力的一种简单、可靠和紧凑的方法。
21、优选地，弹簧的支撑座的孔的至少一部分包括润滑物和/或由润滑物覆盖。因此便于第二安全部件穿过支撑座的孔的移动。这是特别有利的，因为它减少了第二安全部件和支撑座的孔之间的摩擦减慢使变形装置回复到第一安全部件变形位置的弹性回复力的释放的风险。如果发生这种减慢，则存在变形装置到达第一安全部件时的动能不足以使第一安全部件变形(例如破坏或折叠)的风险。在这种情况下，安全装置的使用可能是不可能的，因此可能导致储箱爆炸的风险。润滑物可以是与安全装置的工作相容的任何类型。例如，润滑物可以是固体、液体或糊状的。
22、安全活塞具有容置腔，该容置腔构造成当安全活塞处于安全位置并且变形装置处于第一安全部件变形位置时容纳变形装置的至少一部分。这样就减少了变形装置在第一安全部件变形位置的体积阻碍安全活塞进入安全位置的风险，而阻碍安全活塞进入安全位置会导致储箱爆炸的风险。
23、变形装置包括冲击元件。冲击元件是变形装置的元件，用于与第一安全部件接触，以便使其变形，优选地通过破坏它而使其变形。因此，它可以具有与该功能兼容的任何形状。冲击元件可以是例如针、刺刀、箭头或薄片的形状。优选地，冲击元件是薄片。这种形状的优点在于，它体积小，并且对于第一安全部件的变形甚至破坏是有效的。特别要注意的是，尽管薄片具有非常小的厚度(这是薄片的特征)，但薄片可以足够大，以覆盖第一安全部件的整个宽度。薄片还具有阻力系数小的优点，因此不能减缓变形装置从其休憩位置向其第一安全部件变形位置的移动。
24、第二安全部件包括弹性元件。因此，第二安全部件能够补偿储箱的随其填充率而可能发生的尺寸变化。例如，第二安全部件包括由橡胶制成的元件。根据一些实施例，橡胶可以是天然或合成橡胶。在另一示例中，第二安全部件包括拉伸弹簧。根据一些实施例，拉伸弹簧可以是卷绕的圆形钢丝。
25、安全缆线的长度在1m和10m之间，优选地在1m和3m之间。这样，安全缆线能够覆盖大尺寸储箱的长度的更大部分。因此，即使对于大尺寸的储箱，缆线也能够在更大的区域上检测到热源。优选地，安全缆线的长度被选择为能够在储箱的整个长度上延伸。
26、安全缆线由根据欧洲标准en 13501-1分类为d的材料或根据法国标准nf p92-507分类为m3或m4的材料制成。应理解的是，提到的是这些标准以在提交本技术时有效的版本。这种材料具有低的机械耐火性，并且当它们遭受高于预定温度的温度时，能够确保变形装置从其休憩位置移动到其第一安全部件变形位置，并且因此使第一安全部件变形，使得它不再执行其将安全活塞保持在封闭位置的功能。
27、安全缆线由选自橡胶、聚酰胺、羊毛、聚酯、高密度聚乙烯(优选高分子量聚乙烯)、聚丙烯及其组合的材料制成。这些材料都具有低的机械耐火性，并且使用简单且经济。
28、优选地，安全缆线由聚丙烯制成。由聚丙烯制成的缆线比由从上述材料清单中选择的材料制成的安全缆线更硬并且对蠕变、热老化和湿气更不敏感。因此提高了安全装置的可靠性。
29、用于制造安全缆线的材料可以是填充有纤维的复合材料，所述纤维例如玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、矿物纤维或等同物。该填充物有利地使得能够稳定安全缆线的机械性能，以确保安全缆线随时间推移的可靠性，从而增加安全装置的使用寿命。
30、也可以用另一种材料覆盖用于制造安全缆线的材料。因此，可以向安全缆线提供其他机械特性。例如，由聚酰胺制成的缆线对湿气更敏感，但可以通过用对湿气更不敏感的材料覆盖安全缆线来减少该缺点。
31、安全缆线由机械耐火性在10秒与1小时之间、优选地在1分钟与45分钟之间、更优选地在10分钟与30分钟之间的材料制成。该值表示当安全缆线暴露于高于预定温度的温度时安全缆线将变形装置保持在休憩位置的时间。由于该时间短，可以理解的是，当暴露于高于预定温度的温度时，安全缆线将快速地停止执行其功能。这降低了在耐火时间内储箱内部压力增加从而导致储箱爆炸风险的风险。
32、第二安全部件通过第三安全部件与变形装置连接，第三安全部件用于与第二安全部件配合，以便当第二安全部件遭受低于预定温度的温度时，使第二安全部件保持在休憩位置，当第二安全部件遭受高于预定温度的温度时，使第二安全部件弹性地回复到工作位置。该实施例的优点在于，它对于使第二安全部件从其休憩位置转换到其工作位置，从而使变形装置从其休憩位置转换到第一安全部件变形位置，能够产生一个阈值效应。因此，变形装置与第一安全部件接触时的动能不足以使第一安全部件变形(例如折叠或破坏)的风险就减小了。这增加了安全装置的可靠性。
33、本发明还涉及一种用于制造如上所述的安全装置的套件，该套件包括第二安全部件和第三安全部件，第二安全部件和第三安全部件用于安装在安全装置的壳体上，该壳体包括安全装置的通风通道、安全活塞和第一安全部件。这种套件有利地允许容易且快速地实施上述实施例，其中第二安全部件通过第三安全部件联接到变形装置。因此，可以将该实施例的第二安全部件和第三安全部件安装在根据本发明的安全装置的主体上，以便在希望受益于该实施例提供的优点时实施该实施例。
34、本发明还涉及一种用于容纳加压气体的储箱，该储箱配备有如上所述的安全装置。如前所述，这种储箱比配备有现有技术的安全装置的储箱更安全。
35、还描述了一种包括如上所述的储箱的机动车辆。储箱通常是燃料储箱，例如二氢储箱。
36、最后，本发明的主题是一种用于制造如上所述的安全装置的方法，其中实施以下步骤：
37、-将变形装置固定在包括通气通道、安全活塞和第一安全部件的壳体上，以及
38、-将第二安全部件固定在壳体上。
1.一种用于储箱(2)的安全装置(3)，所述储箱用于容纳加压气体，所述安全装置包括：
2.根据权利要求1所述的安全装置(3)，其中，所述第一安全部件(6)由包含流体的玻璃安瓿形成，所述流体用于在其遭受高于预定温度的温度时，在所述安瓿上施加压力，以使所述安瓿破裂。
3.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置(3)，其中，使所述变形装置(7)回复到所述第一安全部件(6)变形位置的弹性回复力由弹簧(14)提供，所述弹簧(14)支撑在支撑座上，所述支撑座具有构造成允许所述第二安全部件通过的孔。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(3)，其中，所述安全活塞(5)具有容置腔(11)，所述容置腔(11)构造成当所述安全活塞(5)处于所述安全位置并且所述变形装置(7)处于所述第一安全部件(6)变形位置时接收所述变形装置(7)的至少一部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置(3)，其中，所述变形装置(7)包括冲击元件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置(3)，其中，所述第二安全部件(8)包括弹性元件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置(3)，其中，所述安全缆线(16)由根据欧洲标准en 13501-1分类为d的材料或根据法国标准nf p92-507分类为m3或m4的材料制成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置(3)，其中，所述安全缆线(16)由选自橡胶、聚酰胺、羊毛、聚酯、高密度聚乙烯、聚丙烯及其组合的材料制成，其中高密度聚乙烯优选为高分子量聚乙烯。
9.根据权利要求8所述的安全装置(3)，其中，所述安全缆线(16)由聚丙烯制成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置(3)，其中，所述安全缆线(16)由机械耐火性在10秒和1小时之间，优选地在1分钟和45分钟之间，更优选地在10分钟和30分钟之间的材料制成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置(3)，其中，所述第二安全部件(8)通过第三安全部件(19)与所述变形装置(7)联接，所述第三安全部件(19)用于与所述第二安全部件(8)配合，以便当所述第二安全部件(8)遭受低于预定温度的温度时将所述第二安全部件(8)保持在休憩位置，并且当所述第二安全部件(8)遭受高于预定温度的温度时将所述第二安全部件(8)弹性地回复到工作位置。
12.一种用于制造根据权利要求11所述的安全装置(3)的套件，其特征在于，所述套件包括根据权利要求11所述的第二安全部件(8)和根据权利要求11所述的第三安全部件(19)，所述第二安全部件(8)和所述第三安全部件(19)用于安装在所述安全装置(3)的壳体(4)上，所述壳体(4)包括所述安全装置(3)的所述通风通道(9)、所述安全活塞(5)和所述第一安全部件(6)。
13.一种用于容纳加压气体的储箱(2)，其特征在于，所述储箱(2)配备有根据权利要求1至11中任一项所述的安全装置(3)。
14.一种用于制造根据权利要求1至11中任一项所述的安全装置(3)的方法，其中，执行以下步骤：
