封闭元件、车辆组件以及机动车

技术领域

本文公开的技术涉及一种用于至少部分地封闭压力容器系统盖中的开口的封闭元件、一种具有这种封闭元件的车辆组件以及一种具有该车辆组件的车辆。

背景技术

用于存储燃料的压力容器系统本身是已知的。此外已知的是，为了对压力容器进行卸压，设置有可热激活的卸压装置(英语thermal pressure relief devices或TPRDs)。如果超过这种卸压装置的触发温度，则卸压装置引起所储存的燃料从压力容器中导出。在布置在车辆底板区域内的压力容器系统中，为了保护压力容器系统、特别是卸压装置免受喷水、雪、石头撞击和/或污物的影响，可以规定，所述压力容器系统被放置在例如以底部板材为形式的压力容器系统盖的后面或上方。

发明内容

本文公开的技术的一个优选的任务是，减少或消除已知解决方案的至少一个缺点或提出一个替代的解决方案。本文公开的技术的一个优选任务特别是，提供一种能以相对成本有利的方式生产的封闭元件，利用该封闭元件可以至少部分地封闭压力容器系统盖中的开口。此外，本发明的任务是，提供一种相应的车辆组件以及一种相应的车辆。其它优选的任务可以由本文公开的技术的有益效果得出。

该任务通过权利要求1以及其它独立权利要求的主题来解决。从属权利要求表示优选的设计方案。

根据一个方面，在此提出一种封闭元件，该封闭元件设计用于至少部分地封闭压力容器系统盖中的开口。所述封闭元件包括具有至少一个牺牲区段的盖区段。此外，所述封闭元件包括固定区段，该固定区段设置用于在将盖区段相对于压力容器系统盖密封的情况下将封闭元件在所述开口的区域中固定在压力容器系统盖上。所述至少一个牺牲区段设计用于在盖区段的温度升高超过第一温度阈值的情况下被破坏并且由此至少部分地暴露盖区段中的留空部。

所述封闭元件可以相对简单且成本有利地例如借助注塑方法来生产。此外，所述封闭元件能够实现相对简单地封闭压力容器系统盖中的开口，以便减少污物或液体通过压力容器系统盖中的开口进入。所述封闭元件的特征在于相对简单的结构。同时提供一种完善的且特别有效的解决方案，以便在压力容器系统的常规运行中保持压力容器系统盖闭合并且在压力容器系统有威胁的过热情况下顺利地至少部分地打开压力容器系统盖，从而热/热量可以受控制地到达可热激活的卸压装置。

另一个优点在于，在开发封闭元件时可以相对简单地借助第一温度阈值来确定通过压力容器系统盖中的开口的热量传递的动力学。因此，当有意使留空部尽可能快地暴露出来，以便将热量快速地继续传递给卸压装置时，所述牺牲区段例如可以配置有相对低的第一温度阈值。相对地，当压力容器系统盖提供高热绝缘时，可以选择相对较高的第一温度阈值，以便延迟卸压装置的触发。

优选地，在封闭元件的闭合状态下，该闭合状态下留空部未暴露出来，盖区段设计用于在封闭元件的初始状态下(即在生产封闭元件之后的未破坏状态下)流体密封地、特别是水密地或气密地封闭特别是封闭元件的由固定区段围住的内部区域。相对地，当封闭元件处于其打开状态时，优选地构造为通孔的留空部是打开的。在打开状态下，封闭元件在内部区域中优选沿延伸通过留空部的路径没有相界。这能够实现一方面热辐射能够沿所述路径基本上无衰减地穿过封闭元件传播。另一方面，流体可以从压力容器中通过留空部流到周围环境中。

在一个优选的设计方案中，所述盖区段是板形的。它可以沿其(特别是整个)外边缘邻接于固定区段的内表面。有利地，所述盖区段在其与固定区段的边界处是流体密封的。所述盖区段可以与固定区段材料锁合地连接或者与固定区段整体地构造。所述固定区段和/或所述盖区段可以是弹性的。所述封闭元件优选由塑料、热塑性塑料和/或弹性体制成。

在一个优选的变型方案中，所述封闭元件构造为塞子。在这种情况下，所述塞子的固定区段可以设计用于将塞子固定在压力容器系统盖的开口中，使得盖区段相对于压力容器系统盖与开口相邻地密封。因此，所述封闭元件/塞子能够相对快速且简单地被插入到开口中，以便封闭所述开口。替代地，所述封闭元件可以构造为活门，该活门例如可以与开口相邻地安装在压力容器系统盖上。不仅当所述封闭元件构造为塞子时，而且当其设计为活门时，固定区段可以沿开口的边缘延伸，以便将盖区段沿该边缘相对于压力容器系统盖密封。

优选地，所述封闭元件还包括引导区段，该引导区段优选布置在盖区段的与内部区域相反的表面上。所述引导区段可以包括一个或多个突出部，所述一个或多个突出部背离盖区段延伸并且因此可以设计用于朝向牺牲区段的方向引导热辐射。所述突出部可以与固定区段间隔开距离并且横向于、特别是垂直于盖区段的表面背离盖区段的表面延伸。每个突出部可以构造为片、刷和/或销。如果所述盖区段如下面讨论包括多个牺牲区段，在沿盖区段观察时所述引导区段可以在所述牺牲区段中的至少两个牺牲区段之间延伸。以这种方式，即使盖区段被污染，到牺牲区段的热量传输可以在相对简单的设计方案中高效地进行。

为了精确的热传导，特别是可以规定，所述引导区段至少部分地由金属制成。最优选地，所述引导区段包括由具有第一热导率的材料制成的芯和由具有第二热导率的材料制成的外罩，其中，第一热导率高于第二热导率。所述外罩可以由与所述盖区段的支撑区段相同的材料制成，该支撑区段至少部分地包围下面详细阐述的一个或多个留空部。在一个特别有利的变型方案中，所述芯由铝制成、特别是构造为铝箔或铝片，其可以用制成支撑区段的材料包覆(注塑包封)。

当盖区段被杂质(例如污物或雪)遮盖时，所述引导区段能够实现将热量从压力容器系统盖的周围环境有效地引导至盖区段和/或内部区域。优选地，所述引导区段是易燃的。在一个特别优选的变型方案中，所述引导区段的材料具有这样的燃点，该燃点低于固定区段、盖区段和/或牺牲区段的燃点。以这种方式，所述引导区段可以实际上作为用于牺牲区段的导火索起作用。可以规定，所述引导区段与牺牲区段直接接触。

所述盖区段的已经提到的支撑区段优选构成框架，该框架设计用于承载所述至少一个牺牲区段。当牺牲区段在封闭元件的初始状态下是完好的时，支撑区段可以与牺牲区段一起流体密封地封闭所述封闭元件的内部区域。相对地，当牺牲区段由于温度升高超过第一温度阈值而破坏，则支撑区段可以保持完好并且机械地加固/稳定封闭元件，只要完好的盖区段的温度保持在大于第一温度阈值的第二温度阈值以下。在此情况下，“完好的”(基本上无损)意味着，相应的元件(牺牲区段或支撑区段)提供其封闭元件的部分封闭的功能。所述支撑区段设计为在温度从第二温度阈值起时才被破坏。

所述第一温度阈值和所述第二温度阈值可以分别是所述至少一个牺牲区段或所述支撑区段的材料的熔点或燃点。因此，所述牺牲区段可以设计用于在第一温度阈值时并且在高于第一温度阈值时熔化或燃烧，以便使留空部暴露出来。优选地，所述第一温度阈值为至少60℃、或至少75℃、或至少90℃、或至少100℃。优选地，所述第一温度阈值此外为最高150℃、或最高140℃、或最高125℃。最优选地，所述第一温度阈值在70℃与95℃之间、特别是在80℃与85℃之间。

所述第一温度阈值优选低于卸压装置的触发温度。有利地，所述第一和第二温度阈值能够在开发封闭元件期间通过牺牲区段或所述支撑区段的材料特性(特别是材料组成和厚度)来确定，使得封闭元件的打开动力学能够以非常完善的方式根据需要来设计。

当希望封闭元件能够尽可能顺利地对盖区段的与内部区域相反的表面上的周围环境的温度升高做出反应时，有利地规定，所述至少一个牺牲区段具有相对低的热容量。特别是，牺牲区段的热容量在这种情况下可以小于支撑区段的热容量，例如为支撑区段的热容量的最高50％、最高30％或最高15％。例如，牺牲区段的热容量可以选择为，使得上面提到的周围环境的温度从20℃升高到第一温度阈值的两倍导致盖区段的温度在少于30秒内、特别是在10至15秒之间从20℃升高到所述温度阈值。在一个优选的变型方案中，通过将所述至少一个牺牲区段构造为膜片或薄膜或者至少具有膜片或薄膜，来实现这些数值。特别是可以规定，所述至少一个牺牲区段由塑料(优选地聚合物、弹性体和/或热塑性塑料)、织物或纸制成。

相对地，如果封闭元件要慢地对盖区段的与内部区域相反的表面上的周围环境的温度变化做出反应，则牺牲区段的材料可以具有相对高的热容量。特别是，牺牲区段的热容量在这种情况下可以高于支撑区段的热容量，例如是支撑区段的热容量的2至4倍那么大。在上面提到的两种情况下，所述热容量可以借助支撑区段或牺牲区段的质量和/或比热容量来预先确定。

在所述封闭元件的一个变型方案中，所述牺牲区段的数量为至少两个、至少三个或至少五个。在此，每个牺牲区段可以使所属的留空部暴露出来。所述支撑区段可以在其完好的状态下包围所述牺牲区段/留空部中的每个，从而所述牺牲区段/留空部可以相对于固定区段间隔开距离。在这种情况下，所述引导区段可以在两个或更多个相邻的牺牲区段之间延伸，以便将热量从周围环境在盖区段的与内部区域相反的表面上有利地均匀地分布到彼此相邻的牺牲区段上。

所述固定区段可以包括嵌接装置，该嵌接装置设计用于夹紧地并且密封地接纳压力容器系统盖的开口的边缘。特别是当封闭元件构造为塞子时，所述嵌接装置可以具有弹簧凸缘(弹簧唇)和卡锁凸起部，它们设计用于支撑在压力容器系统盖的彼此相反的侧上。优选地，所述固定区段由弹性材料制成，以便能够可逆地被插入到压力容器系统盖的开口中并且固定以及能够无损地从压力容器系统盖中被取出。这能够实现快速且简单地用新的封闭元件更换有缺陷的或者由于温度升高超过第一温度阈值而被破坏的封闭元件。由于封闭元件的可更换性的灵活性，此外为在生产压力容器系统之后的适配提供了间隙空间。

所述固定区段还可以具有横向于盖区段延伸的引导元件，该引导元件设计用于，当封闭元件固定在压力容器系统盖上时，沿该引导元件引导通过开口传播的辐射或通过开口传播的流体。所述引导元件优选构造为引导通道(以封闭的轴环或半壳状轴环的形式)。替代地，所述引导元件可以构造为轴向(横向于盖区段)延伸的引导板。所述引导元件可以特别是构成上述内部区域的壁。在所述封闭元件的与嵌接装置轴向相反的端部处还构造有用于导向装置的固定装置。所述固定装置同样可以构造为弹簧凸缘，然而其在封闭元件的纵剖视图中观察在与嵌接装置的弹簧凸缘相反的方向上弯曲并且优选小于嵌接装置的弹簧凸缘。换句话说，固定装置和嵌接装置在纵剖视图中观察分别是凹形的并且以其敞开的侧相互对置。

所述导向装置可以构造为引导元件/导向通道的延长部。特别是，所述导向装置可以设计用于，将穿过留空部传播到内部区域中的热辐射从引导元件、特别是在朝向可热激活的卸压装置的方向引导。所述导向装置优选构造为管或软管管路并且可以具有锥形。所述封闭元件可以在与引导元件相反的端部处与可热激活的卸压装置以引导流体的方式连接。

在上文中详细描述的封闭元件在这方面也与所述压力容器系统盖组合以独立的形式作为布置结构公开，其中，封闭元件特别是处于其固定在压力容器系统盖上的状态中。当封闭元件是塞子时，塞子就此而言可以插入到开口中。

在此提出的车辆组件包括压力容器系统，该压力容器系统具有至少一个压力容器、与所述至少一个压力容器以引导流体的方式连接的压力管路和与该压力管路以引导流体的方式连接的、可热激活的卸压装置；遮盖所述压力容器系统的压力容器系统盖，该压力容器系统盖具有与所述卸压装置相邻的开口，以及至少一个在上文中详细描述的封闭元件用于该开口。所述封闭元件可以借助固定区段在将盖区段相对于压力容器系统盖密封的情况下在开口的区域中固定在压力容器系统盖上。

所述开口优选布置在压力容器系统盖的与卸压装置相邻的位置处，从而通过开口传播的热辐射可以在短的路径上到达卸压装置。优选地，所述卸压装置的出口指向开口的方向，从而流体(特别是气体)在其激活时直接朝向开口的方向离开卸压装置。在开口与卸压装置之间的距离例如可以小于开口五倍的直径或者小于开口两倍的直径。当所述压力容器系统具有多个可热激活的卸压装置时，类似于开口和卸压装置的上面阐述的布置结构，相应一个开口可以与卸压装置相邻地布置。卸压装置和/或开口可以布置在压力容器系统的角区域中。

所有开口、封闭元件和卸压装置可以分别具有上述特征。当所述封闭元件具有引导元件或/和导向装置，它们特别是可以沿连接轴线在所述开口与所述卸压装置的出口之间延伸。特别是，所述引导元件和/或所述导向装置可以沿连接轴线将所述卸压装置的出口与所述开口以引导流体的方式连接。所述压力容器系统盖优选是用于所述至少一个压力容器、压力管路和/或可热激活的卸压装置的壳体的一部分。特别是可以规定，所述压力容器系统盖属于车辆组件的底板覆盖件。除了一个或多个压力容器之外，所述压力容器系统还可以附加地包括具有二次电池的电池蓄存器，其中，所述开口与具有压力容器的压力容器系统的区域相邻地布置。

在此提出的车辆优选是机动车并且具有上述车辆组件。所述车辆组件优选(在中央区域中)在该车辆的车轮之间布置在该车辆的底板上。

换句话说，本文公开的技术涉及一种封闭结构，其通过适当地调整其材料组成而设计成，使得其在热负荷的情况下在时间上以预先确定的方式打开。所述封闭结构可以通过其结构而使温度延迟地或加速地起作用。所述封闭结构可以构造为封闭塞子或封闭活门并且被保护以防结冰或污物附着。所述封闭塞子的到压力容器系统中的通道状延长部(例如朝向TPRD/触发阀)在需要时也能够使触发温度在阀处更好地或者更快速地升高。有利地，所述塞子也可以位于漏斗形区域的端部处，该区域要引导吹出气体的方向。

附图说明

现在借助附图阐述本文公开的技术。示意性示出：

图1以从前面的透视图示出封闭元件的第一实施方式；

图2以透视剖切图示出图1中的封闭元件，其中，该封闭元件装配在压力容器系统盖上；

图3以透视剖切图示出封闭元件的第二实施方式，其中，该封闭元件装配在压力容器系统盖上；

图4以透视前视图示出图1中的封闭元件，其中，该封闭元件装配在压力容器系统盖上；

图5以朝向密闭元件的内部区域的观察方向以详细透视的部分视图示出车辆组件的一个实施方式；以及

图6以从下面的总视图示出图5中的车辆组件。

具体实施方式

附图1、2和4示出用于至少部分地封闭压力容器系统盖60中的开口50的封闭元件10(参见附图2)。封闭元件10在此构造为用于开口50的塞子。图1仅示出封闭元件10，而图2示出包括封闭元件10和压力容器系统盖60的布置结构11，其中，封闭元件10固定在压力容器系统盖60的开口50中。

封闭元件10包括横贯并且在完好状态下遮盖/封闭开口的盖区段12以及固定区段16，借助该固定区段将封闭元件10固定在开口50中。固定区段16构造为轴环并且限定在固定区段16/轴环的内部延伸的引导元件42。该引导元件可以引导热辐射和/或流体。引导元件42可以特别是构造为引导通道并且在此在盖区段12与用于导向装置109的固定装置44之间延伸，在该盖区段中构造有接下来描述的嵌接装置40，该导向装置将封闭元件10与可热激活的卸压装置(TPRD)以引导流体的方式连接(参见图5)。导向装置109用作引导元件42的延长部。

为了将固定区段16与压力容器系统盖60流体密封地连接，固定区段16设置有嵌接装置40，该嵌接装置包括弹簧唇36和卡锁凸起部38。弹簧唇36和卡锁凸起部38部分地或完全地沿固定区段16的外周延伸，并且在封闭元件10装配在开口50中的状态下将压力容器系统盖60的开口侧的边缘密封地夹紧在它们之间。在此，弹簧唇36贴靠在压力容器系统盖60的在图2在下面示出的外侧上。为了使盖区段12基本上与压力容器系统盖60齐平地在开口50的区域中延伸，卡锁凸起部38相对于封闭元件10沿轴向与盖区段12相邻地布置。

盖区段12构造为弹性的板并且与固定区段16一起限定封闭元件的与外侧相对置的内部区域62。特别是，盖区段12在开口50的边缘处与压力容器系统盖基本上共面地延伸。盖区段12沿其外边缘与固定区段16邻接并且具有多个、在此示例性地八个牺牲区段14，在图1中为了清晰性标识了其中的两个牺牲区段。替代地，也可以仅设置一个牺牲区段14。封闭元件10的轴向方向基本上垂直于盖区段12并且在被插入到开口50中的状态下垂直于与开口50相邻的压力容器系统盖延伸。

此外，盖区段12包括支撑区段20，该支撑区段20承载牺牲区段14。牺牲区段14可以是封闭元件10的单独部分或者彼此一件式/整体地构造。在当前情况下，整个封闭元件10整体地(“由铸件”)制成，而在其各个区域之间没有接合部位。替代地可设想，仅单个所述区域本身或者两个或更多个区域的组合整体地构造。特别是，固定区段16可以与牺牲区段14、支撑区段20和/或盖区段12材料锁合地或整体地构造。盖区段12同样可以与牺牲区段14和支撑区段20材料锁合地或整体地构造。此外，盖区段12可以与下面详细阐述的引导区段30材料锁合地或整体地构造。牺牲区段14、支撑区段和/或固定区段可以由不同的材料制成。

牺牲区段14分别构造为柔性的膜片(在这里由热塑性弹性体制成)。它们特别是设计用于在盖区段12的温度升高超过第一温度阈值的情况下被破坏并且由此至少部分地暴露盖区段12中的相应一个留空部18。为此目的，牺牲区段14分别比支撑区段20更薄地构造，并且具有比盖区段12的其余部分更低的熔点以及更低的燃点。在该变型方案中，第一温度阈值是牺牲区段14的材料的熔点。第一温度阈值在70℃至95℃之间的范围内并且在此具体为大约85℃(+/-3℃)。

不同于牺牲区段14，支撑区段20设计用于在盖区段12的温度升高超过第一温度阈值的情况下保持完好，只要盖区段12的温度小于第二温度阈值。第二温度阈值例如可以为120℃并且因此大于第一温度阈值。

在此示例性地以用盖区段的材料包覆/注塑包封的金属片为形式的引导区段30在中央构造在支撑区段20上并且从支撑区段20沿轴向延伸以及沿盖区段12的与内部区域相反的表面延伸。在此，引导区段30相对于开口50布置在与弹簧唇36相同的侧上以及布置在与卡锁凸起部38相反的侧上。在根据图5的车辆组件100中，引导区段30在封闭元件10已装配的状态下构造在压力容器系统盖60/壳体的外侧上并且在车辆中构造在下侧上。

图3中的封闭元件10与图1中的封闭元件10的区别仅在于，前者具有较短的引导元件42以及没有固定装置44。此外，图3中的封闭元件10具有图1中的封闭元件10的全部特征。

在图5和图6中示出的车辆组件100特别是设置用于安装在车辆的底板上，从而在车辆组件100的下方没有布置附加的底板覆盖件。车辆组件100在车辆底板上的装配可以特别是通过构造在压力容器系统盖60上的固定法兰110实现。

车辆组件100包括压力容器系统，该压力容器系统具有多个压力容器102(在图5中仅示出其中一个)、与压力容器102以引导流体的方式连接的压力管路104以及多个(在此为四个)分别与压力管路104以引导流体的方式连接的、可热激活的卸压装置106。此外，车辆组件100包括遮盖压力容器系统的压力容器系统盖60，其具有四个开口50，每个开口50分别与所述卸压装置106之一相邻地布置。在每个开口50中装配有一个封闭元件10。压力容器系统盖60构造为壳体，从而使得压力容器系统换句话说布置在壳体内部中。除了压力容器系统，在壳体中在边缘114的区域中布置有电池蓄存器。

如在上文中详细阐述的，每个开口50最初(在封闭元件完好的状态下)借助封闭元件10流体密封地封闭，使得污物、雪或喷水不能到达壳体的内部中。接下来所描述的内容适用于四个开口50以及封闭元件10中的每一个。当压力容器系统盖60到达具有高温的热源(例如火焰)附近时，由热源发出的热辐射借助引导区段30朝向盖区段12(特别是牺牲区段14)的方向被引导。通过从热源到盖区段12的热量输入，该盖区段被加热，也就是说盖区段12的温度在环境温度下开始连续上升。

一旦盖区段12的温度达到第一温度阈值(牺牲区段14的熔点)，则在支撑区段20开始改变(特别是熔化)之前，盖区段12开始熔化。结果是，在牺牲区段14的位置处形成留空部18，热辐射可以通过该留空部直线地并且实际上不受阻碍地(不必克服相界)朝向卸压装置106的方向传播。热辐射因此快速地且高效地以及同时仅局部地被继续传递给卸压装置106，而压力容器102不会附加地承受热负荷。结果是，可以确保热辐射有效地输送给卸压装置106，这构成卸压装置106的正确工作的基本前提。

这种作用方式的效率可以附加地得到加强，其方式为一方面规定，引导元件42沿连接轴线A在开口50与卸压装置106的出口108之间延伸，以便将热辐射实际上朝向卸压装置106的方向引导。另一方面，延长引导元件42的导向装置109，特别是当其随着到卸压装置106的距离变小而逐渐变细时，可以更精确地朝向卸压装置106的方向输送热辐射(参见图5)。有利地，所述导向装置109可以设计用于，将在卸压的情况下从卸压装置106流出的流体直接朝向开口50的方向引导，从而所述流体尽可能不会不受控制地流到壳体中。

为了易读性起见，在本公开内容中已经简化地部分省略表述“至少一个”。如果本文公开的技术的特征以单数或不确定的方式来描述(例如牺牲区段/所述牺牲区段、盖区段/所述盖区段、固定区段/所述固定区段、留空部/所述留空部等)，那么同时也应当公开多个(例如至少一个牺牲区段、至少一个盖区段、至少一个固定区段、至少一个留空部等)。

在本文公开的技术的上下文中，术语“基本上”分别包括精确的特性或精确的值以及例如由于制造公差分别对于特性/值的功能不重要的偏差。

对本发明的以上描述仅用于解释说明的目的，并不用于限制本发明的目的。在本发明的范围内，在不偏离本发明及其等效方案的范围的情况下，不同的变化和变型是可行的。