[發明專利]壓力容器上的溫度-壓力釋放裝置的通風孔對準

無效

• 申請號: 201210005846.5
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102593486A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: J.舒爾策;O.邁爾;T.約寧
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;F17C13/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧;譚祐祥

技術領域

本公開涉及壓力容器，更具體地，涉及壓力容器上的溫度-壓力釋放裝置。

背景技術

燃料電池功率系統已經被提出作為用于電動車輛和各種其它應用的一種清潔、有效和環保的功率源。一種類型的燃料電池功率系統使用質子交換膜（PEM）來催化地促進燃料（例如氫）和氧化劑（例如空氣或氧氣）的反應從而產生電。通常，燃料電池功率系統具有一個以上的燃料電池，該燃料電池包括陽極和陰極，PEM位于陽極和陰極之間。陽極接收氫氣，陰極接收氧。氫氣在陽極中離子化，以產生自由氫離子和電子。氫質子通過電解質到達陰極。氫離子與陰極中的氧和電子反應，產生作為副產物的水。來自陽極的電子不能夠通過PEM，在被送到陰極之前被引導通過負載來做功。所述功用于操作車輛。在燃料電池堆中組合很多燃料電池以產生所需的功率。

用于燃料電池功率系統的氫氣可以與車輛分開處理并存儲在填充站等。氫氣可以從填充站被輸送至車輛上的高壓容器或貯存器，以根據需要提供所需的氫氣給燃料電池發動機。高壓容器通常分成以下四種類型之一：具有全金屬結構的I型容器；具有金屬襯墊結構的II型容器，帶有纖維玻璃環箍包繞；具有金屬襯墊結構的III型容器，帶有復合全包繞；和具有塑料襯墊結構的IV型容器，帶有復合全包繞。

容納壓縮氫氣的高壓容器必須具有機械穩定性和完整性，以防止壓力容器由于內部壓力而破裂或爆破。通常也希望使得車輛上的壓力容器是輕質的，從而不會顯著地影響車輛的重量要求。行業中的當前趨勢是采用IV型壓力容器在車輛上存儲壓縮氫氣。

如Immel在美國專利No.?6,742,554（其通過引用而整體結合于本文中）中公開的那樣，行業中所設想的用于存儲氫氣的IV型壓力容器是圓柱形以提供期望的完整性，且包括外部結構壁和在其中限定貯存器腔室的內部襯墊。外壁和襯墊的結合以輕重量和有成本效益的方式提供了期望的結構完整性、壓力包容性和氣密性。

IV型壓力容器通常包括接頭，該接頭提供用于容納于其中的氫氣的入口和出口開口。接頭通常容納各種閥、壓力調節器、管道連接器、過流限制器等，這些允許壓力容器填充壓縮的氫氣，并且允許壓縮氣體以環境壓力或接近環境壓力或更高的壓力從壓力容器排出，發送到燃料電池發動機。接頭通常由鋼制成，以提供用于存儲壓縮氫氣的期望結構強度。采用適當的粘合劑、密封環等將襯墊以氣密的方式密封到接頭上，并且將接頭固定到外壁上。

高壓容器還通常設計有熱激勵的安全閥或溫度-壓力釋放裝置（TPRD），它們通常位于壓力容器的接頭處或開口處。由于各種原因，TPRD是必備的構件。在一些情況下，使用位于壓力容器上的其它區域的附加TPRD。

當被激勵時，希望TPRD以大致向下的方向從壓力容器釋放壓力。迄今為止，在TPRD的安裝過程中確保多個TPRD的所有釋放方向向下（即，大致垂直于路面）是復雜的。已知的概念包括采用熱屏障來最小化對多個TPRD的需求，帶有用于調整通風孔朝向的裝置的復雜TPRD設計，或非常復雜的安裝過程來確保每個TPRD的釋放方向基本相同。

對TPRD結構和安裝TPRD的方法具有持續的需求，以簡化調整TPRD、促進TPRD的通風孔的對準以及最小化對熱屏障的需求。期望地，TPRD結構和安裝方法提供在維護（包括TPRD的重用和/或更換）期間的簡單調整，以及在壓力容器制造期間的快速組裝時間。

發明內容

根據本公開，提供了一種TPRD結構和用于安裝TPRD的方法，其簡化了TPRD的調節，促進了TPRD的通風孔的對準，最小化了對熱屏障的需求，并且在維護期間提供簡單的調節，包括TPRD的重用和/或更換，以及在壓力容器制造期間的快速組裝時間。

在第一實施例中，用于制造壓力容器的方法首先包括提供壓力容器和第一溫度-壓力釋放裝置的步驟。溫度-壓力釋放裝置具有殼體。然后將第一溫度-壓力釋放裝置固定到壓力容器。在第一溫度-壓力釋放裝置固定到壓力容器之后，在第一溫度-壓力釋放裝置的殼體中形成通風孔。由此使得通風孔選擇性地定向在期望方向上。

在另一實施例中，壓力容器的溫度-壓力釋放裝置包括溫度-壓力敏感單元和殼體。溫度-壓力敏感單元構造成在預先確定的溫度和預先確定的壓力中的至少一個被超過時釋放壓力容器的壓力。溫度-壓力敏感單元具有出口，壓力通過該出口釋放。殼體設置在溫度-壓力敏感單元的出口之上。殼體構造成具有形成于其中的通風孔。在溫度-壓力釋放裝置固定到壓力容器之后，通風孔選擇性地定向在期望的方向上。