本技術(shù)涉及防爆,特別涉及一種高防水的小型防爆閥。
背景技術(shù):
1、防爆閥用于含有可燃?xì)怏w或可燃物質(zhì)的防塵系統(tǒng)中,可作為易爆管道或設(shè)備的泄壓裝置。防爆閥的一個應(yīng)用場景為電池,比如新能源汽車的電池。電池是新能源汽車中關(guān)鍵的組成部分,電池在使用過程中會產(chǎn)生大量的熱量,導(dǎo)致氣壓急劇增加,氣壓達(dá)到極限值時易發(fā)生爆炸,為防止電池爆炸,通常采用防爆閥與其匹配使用。
2、防爆閥的結(jié)構(gòu)如中國實用新型專利cn218648096u公開的一種防爆閥,包括:其包括能夠相互接合的閥蓋和閥座;閥座的泄壓通道內(nèi)設(shè)置有防水透氣膜;閥蓋上設(shè)置有尖銳部朝向防水透氣膜的刺破件,刺破件的固定部設(shè)置于閥蓋上,刺破件的尖銳部上開設(shè)有凹口以形成多個尖端部。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部壓強(qiáng)不高于閾值,則通過防水透氣膜進(jìn)行外內(nèi)氣體交換;當(dāng)設(shè)備內(nèi)部壓強(qiáng)高于閾值,則防水透氣膜發(fā)生形變并破裂,使得設(shè)備內(nèi)部快速泄壓,阻止設(shè)備爆炸;當(dāng)防爆閥應(yīng)用到電池包上時,設(shè)備內(nèi)部壓強(qiáng)指的就是電池包內(nèi)部氣壓。
3、考慮到汽車的使用場景,為了保證電池包內(nèi)電子元器件、線路板之類的安全性,要求即使電池包涉水也不能有水進(jìn)入到電池包內(nèi)部,電池包是相對密封的,與外界連通的部位就是防爆閥,也是最有可能出現(xiàn)滲水的地方。
4、防爆閥內(nèi)的防水透氣膜一般為ptfe膜,具有防水、透氣的能力,也使得防爆閥具有防水、透氣、防爆的能力;且隨著電池集成化的程度的提高,對防爆閥的小型化的需求也越來越高,現(xiàn)有的防爆閥無法滿足小型化的要求。
5、因此,需要設(shè)計一種小型化的防爆閥。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本實用新型的目的在于提供一種高防水的小型防爆閥,解決了現(xiàn)有的防爆閥無法滿足小型化要求的問題,該防爆閥在滿足小型化的同時,還具有不錯的防水透氣性。
2、為了實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用了如下技術(shù)方案:
3、一種高防水的小型防爆閥,包括閥蓋、閥體和防水透氣膜組件,所述閥體內(nèi)具有泄壓通道,所述防水透氣膜組件位于所述閥體內(nèi)并覆蓋所述泄壓通道;
4、所述防水透氣膜組件包括防水透氣膜和用于爆破的防水的彈性膜;
5、所述防水透氣膜環(huán)設(shè)于所述彈性膜的外周;
6、所述彈性膜的彈性模量小于所述防水透氣膜的彈性模量;
7、所述防水透氣膜的有效面積與所述彈性膜的有效面積之比為0.2-0.9;
8、還包括用于支撐所述防水透氣膜組件的支撐件,所述支撐件位于所述彈性膜的軸向下方。
9、本技術(shù)的防爆閥,其中的防水透氣膜組件不再是單一的防水透氣膜,而是包括了防水透氣膜和彈性膜的復(fù)合結(jié)構(gòu),其中,防水透氣膜具有防水和透氣的功能,保證了防爆閥在設(shè)備正常工作過程中起到平衡內(nèi)外壓的作用;而防水、透氣量相對較小的彈性膜的彈性模量小于防水透氣膜的彈性模量,具有更好的形變能力,即在受到外力時更容易形變,形變量更大,用于在防爆閥達(dá)到預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)時,彈性膜發(fā)生較大形變以破裂,產(chǎn)生泄壓效果。由于本技術(shù)的防爆閥采用了防水透氣膜和彈性膜的復(fù)合結(jié)構(gòu),防爆閥能夠?qū)崿F(xiàn)小型化,即在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)不變的前提下,減小防水透氣膜組件的總面積,進(jìn)而相對縮小整個防爆閥的體積。
10、具體來說,如背景技術(shù)中所述,防爆閥中起到防水、透氣和防爆的作用的是防水透氣膜,防爆閥的預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)是基本確定的,即預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)p應(yīng)該是一個小范圍波動的常量;對于不同面積、相同材料的防水透氣膜,預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)p相同,防水透氣膜的應(yīng)力(單位面積上的內(nèi)力)也相同,再根據(jù)胡克定律σ=eε,其中,σ代表應(yīng)力,單位為帕斯卡(pa),e代表彈性模量,單位為帕斯卡(pa),ε代表應(yīng)變,為無單位,在不改變材料(依然是同種膜)的前提下,彈性模量不變,應(yīng)力也不變,則防水透氣膜的應(yīng)變也是不變的;應(yīng)變ε=δl/l,δl為形變量,即δl=εl,對應(yīng)到防水透氣膜中,防水透氣膜的形變量是應(yīng)變ε與膜面積s的乘積;在實際應(yīng)用中,防水透氣膜的形變量一般對應(yīng)防水透氣膜鼓起的高度,所以,當(dāng)防水透氣膜的面積s越大,那么形變量就會越大,對應(yīng)的防水透氣膜鼓起的高度就會越高;防水透氣膜的面積s越小,那么形變量就會越小,對應(yīng)的防水透氣膜鼓起的高度就會越矮,因此,現(xiàn)有技術(shù)的防爆閥在進(jìn)行小型化時,若不改變防爆閥結(jié)構(gòu)或者防水透氣膜材料,只縮小防水透氣膜的面積,就會導(dǎo)致在相同的預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)p下,小面積的防水透氣膜發(fā)生的形變量小,難以爆破,即防爆閥無法起到防爆效果。
11、為了保證防爆閥的正常使用,在將防爆閥小型化的同時,還要保證防水透氣膜在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)p下爆破;可以從兩方面入手:一方面為,降低防水透氣膜的形變難度,比如降低防水透氣膜的厚度或提高膜的疏松度,使得防水透氣膜的彈性模量降低,使得防水透氣膜更容易形變,在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)p下形變量更大,但是,不論降低膜厚度還是提高膜疏松度,都會導(dǎo)致防水透氣膜防水能力的降低,進(jìn)而導(dǎo)致防爆閥的防水性能下降,這與電池包或設(shè)備越來越高的防水性能要求是相悖的;另一方面為,在防水透氣膜上方設(shè)置刺破件,并縮短刺破件與防水透氣膜之間的間距,使得防水透氣膜只要少量形變量就能被刺破件刺破,但是這會導(dǎo)致防爆閥的震動耐受性降低,尤其是基于新能源汽車的使用場景,震動不可避免,防爆閥的震動耐受性能降低會導(dǎo)致防爆閥只受到輕微震動,刺破件就刺破了防水透氣膜,防爆閥的防水性能失效,使用壽命大大降低?;谏鲜鰞蓚€方面,現(xiàn)有的防爆閥難以兼顧小型化和高防水性能。
12、本技術(shù)的防爆閥在正常使用時,防水透氣膜和彈性膜可能受到設(shè)備內(nèi)部向外界方向的壓強(qiáng),小于等于預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng),此時防水透氣膜和彈性膜向上形變;也可能受到外界向設(shè)備內(nèi)部方向的壓強(qiáng),一般為設(shè)備涉水時外界水壓對防水透氣膜組件的向下壓強(qiáng),此時防水透氣膜和彈性膜向下形變。上述兩種壓強(qiáng),都會使得防水透氣膜和彈性膜產(chǎn)生形變,同時又由于彈性膜的彈性模量小于防水透氣膜,彈性膜的形變量會大于防水透氣膜,更容易破裂;彈性膜在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)下破裂對應(yīng)了防爆閥的防爆性能,彈性膜在預(yù)設(shè)外界水壓下破裂則對應(yīng)了防爆閥的防水性能。
13、所述防水透氣膜的有效面積與所述彈性膜的有效面積之比為0.2-0.9,防水透氣膜的有效面積指的是能透氣的面積,一般為不與膠相粘結(jié)的區(qū)域,彈性膜的有效面積指的是能夠發(fā)生形變的面積,一般為不與膠相粘結(jié)的區(qū)域,上述比值范圍的作用在于,一方面,控制防水透氣膜的有效面積在防水透氣膜組件總面積中的占比,保證防水透氣膜的透氣量滿足防爆閥的日常使用要求,本技術(shù)的防爆閥的初始透氣量不低于500ml/min@1kpa;另一方面,控制彈性膜的有效面積在防水透氣膜組件總面積中的占比,保證彈性膜在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)下具有足夠的形變量,滿足爆破要求。若上述比值小于0.2,則防水透氣膜的有效面積過小,無法滿足日常透氣量要求,若改變防水透氣膜的厚度或疏松度來提高透氣量又會導(dǎo)致防水透氣膜的防水性能下降,同時,彈性膜的有效面積過大,彈性膜能夠產(chǎn)生的形變量較大,會在未達(dá)到預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)前提前爆破,使得防爆閥無法滿足防爆要求;若上述比值大于0.9,則防水透氣膜的有效面積過大,彈性膜的有效面積過小,彈性膜在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)下無法產(chǎn)生足量的形變來使彈性膜爆破,防爆閥也無法滿足防爆要求。
14、基于上述包括了防水透氣膜和彈性膜的防水透氣膜組件,在縮小防水透氣膜組件的總面積時,由于彈性膜具有在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)下能夠爆破的形變量,防爆閥可以正常爆破,同時控制所述防水透氣膜的有效面積與所述彈性膜的有效面積之比,滿足了防爆閥的日常透氣量要求,防爆閥在設(shè)備正常工作時,通過防水透氣膜對外排出氣體,維持內(nèi)外壓平衡,在設(shè)備內(nèi)部氣壓接近預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)時,彈性膜破裂,實現(xiàn)泄壓;防水透氣膜的材料、厚度以及疏松度可保持不變,對應(yīng)的防水性能也不會變化,而彈性膜本身不透水,因此也不會導(dǎo)致防水透氣膜組件的防水性能降低。
15、防水性能的另一方面為耐水壓性能,彈性膜在外界水壓作用下也會發(fā)生形變,而為了控制彈性膜向下的形變量,本技術(shù)還包括用于支撐所述防水透氣膜組件的支撐件,所述支撐件位于所述彈性膜的軸向下方。支撐件的作用為:在彈性膜受水壓作用向下形變時起到支撐作用,防止彈性膜發(fā)生過度的形變,從而實現(xiàn)整個防水透氣膜組件具有較高的耐水壓性能,進(jìn)而保證整個防爆閥的耐水壓性能基本不變。本技術(shù)的防爆閥的防水性能等級為ipx5或ipx6或ipx7或ipx8。
16、因此,基于包括了彈性膜和防水透氣膜的防水透氣膜組件,本技術(shù)的防爆閥能夠在減小防水透氣膜組件總面積的條件下,保證整個防水透氣閥的防水透氣性能基本不變,兼顧了小型化和耐水壓性能。
17、優(yōu)選地,所述彈性膜設(shè)置有粘結(jié)件,所述粘結(jié)件位于彈性膜的外周邊緣且為環(huán)狀結(jié)構(gòu);
18、所述粘結(jié)件的環(huán)寬與所述彈性膜的有效半徑之比為0.05-0.4,作為優(yōu)選為0.1-0.3;和/或,所述粘結(jié)件的環(huán)寬為0.5-5mm,作為優(yōu)選為1-4mm。
19、彈性膜通過粘結(jié)件固定在閥體內(nèi),具體固定方式可包括:一種為,通過粘結(jié)件與防水透氣膜的內(nèi)周邊緣固定連接,即與防水透氣膜具有直接的連接關(guān)系,形成一個整體膜結(jié)構(gòu),保證了兩者的粘連效果,也能夠避免兩者之間存在漏液縫隙而影響防爆閥的防水性能;另一種為,通過粘結(jié)件與閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)直接固定連接,基于上述描述,彈性膜的形變量較大,也意味著彈性膜的外周邊緣更容易發(fā)生剝離,對防水透氣膜組件的防水性能造成破壞,將彈性膜的外周邊緣直接粘接在閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)上,閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)本身不會相對彈性膜的外周邊緣發(fā)生移動,保證了彈性膜的外周邊緣的連接牢固度,降低了彈性膜外周邊緣剝離的風(fēng)險。
20、不論上述哪種固定方式,粘結(jié)件的形狀均與彈性膜的外周邊緣對應(yīng),本技術(shù)中的彈性膜為圓形,對應(yīng)的,粘結(jié)件為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
21、將粘結(jié)件的環(huán)寬與彈性膜的有效半徑之比限制在0.05-0.4這一范圍,或者,將粘結(jié)件的環(huán)寬限制在0.5-5mm,的目的為:粘結(jié)件的環(huán)寬影響了彈性膜的外周邊緣的連接牢固度,若粘結(jié)件的環(huán)寬占比小于0.05或環(huán)寬小于0.5mm,則粘接性能較差,彈性膜的外周邊緣容易剝離;粘結(jié)件的環(huán)寬占比或環(huán)寬的數(shù)值越大,粘接性能越好,越不易發(fā)生剝離,且彈性膜的外周邊緣粘接處的防水性能越好,但同時另一方面,粘結(jié)件占據(jù)了彈性膜的部分面積,該部分的彈性膜無法發(fā)生形變,若粘結(jié)件的環(huán)寬占比大于0.4或環(huán)寬大于5mm,則彈性膜能夠發(fā)生形變的有效面積過小,基于上文中形變量與面積的關(guān)系,可能導(dǎo)致彈性膜的形變量不足,難以爆破。
22、優(yōu)選地,所述閥體內(nèi)設(shè)置有用于限制彈性膜運動的限位件,所述限位件與所述閥體固定連接;所述限位件為環(huán)狀結(jié)構(gòu)且位于所述彈性膜的外周邊緣的軸向上方;所述限位件的環(huán)寬小于粘結(jié)件的環(huán)寬。
23、本技術(shù)中的彈性膜容易發(fā)生形變,在平時就可能產(chǎn)生較大的形變量,那么也意味著彈性膜的外周邊緣更容易發(fā)生剝離,彈性膜的軸向下方已經(jīng)設(shè)置了限制其向下形變的支撐件,彈性膜的外周邊緣不易向下剝離;則位于彈性膜軸向上方的限位件的作用在于,壓合彈性膜的外周邊緣,限制了彈性膜的外周邊緣向上移動,保證了彈性膜外周邊緣的安裝穩(wěn)定性,避免外周邊緣發(fā)生剝離而影響了防水透氣膜組件的防水性能。當(dāng)彈性膜通過粘結(jié)件與防水透氣膜的內(nèi)周邊緣固定連接時,限位件還與彈性膜和防水透氣膜的軸向重合區(qū)域?qū)?yīng),大大防止了彈性膜和防水透氣膜的相接處分離。與此同時,我們也希望限位件的環(huán)寬小于粘結(jié)件的環(huán)寬,限位件相對較小,不會對彈性膜的防爆性能造成影響。
24、優(yōu)選地,所述防水透氣膜組件還包括用于保護(hù)所述彈性膜的防護(hù)件,所述防護(hù)件位于所述限位件和所述彈性膜之間,所述防護(hù)件與所述彈性膜的外周邊緣相連接,所述防護(hù)件為環(huán)狀結(jié)構(gòu),所述防護(hù)件的環(huán)寬不低于所述限位件的環(huán)寬。
25、限位件一般為硬質(zhì)材料,才能起到較好的限制彈性膜向上運動的作用,而在防爆閥的使用過程中,彈性膜會受設(shè)備內(nèi)部壓強(qiáng)作用而向上凸起或恢復(fù)平整,在此過程中,彈性膜會與限位件產(chǎn)生摩擦,而彈性膜相對脆弱,容易損壞,進(jìn)而破壞彈性膜的防水性能,因此,本技術(shù)設(shè)置了保護(hù)彈性膜的防護(hù)件,所述防護(hù)件位于所述限位件和所述彈性膜之間,避免了限位件和彈性膜直接接觸。防護(hù)件可固定在彈性膜上,具體的,所述防護(hù)件與所述彈性膜的外周邊緣相連接,連接方式可粘接或熱熔連接,同樣的,防護(hù)件的形狀與彈性膜的外周邊緣對應(yīng),本技術(shù)中的彈性膜為圓形,對應(yīng)的,防護(hù)件為環(huán)狀結(jié)構(gòu),所述防護(hù)件的環(huán)寬不低于所述限位件的環(huán)寬,以避免限位件與彈性膜直接接觸。防護(hù)件可為具有一定剛性的pet材質(zhì),pet的厚度可為0.05mm。
26、優(yōu)選地,所述支撐件與所述防水透氣膜間隔設(shè)置;所述支撐件與所述防水透氣膜之間的軸向距離為20-200μm,支撐件與彈性膜也可間隔設(shè)置,軸向距離可為20-200μm;支撐件與防水透氣膜間隔設(shè)置的目的在于,一方面,避免支撐件堵塞防水透氣膜上的透氣孔,形成的透氣間隙能夠保證防水透氣膜的透氣量;另一方面,防水透氣膜組件在水壓作用下會向支撐件的方向形變,若兩者之間的軸向距離若小于20μm,則支撐件可能嵌入防水透氣膜或彈性膜,損壞防水透氣膜或彈性膜,或者造成防水透氣膜或彈性膜與支撐件粘連,影響防水透氣膜和彈性膜的正常形變;若兩者之間的軸向距離若大于200μm,則支撐件與彈性膜之間的軸向距離也會過大,造成支撐件對彈性膜的支撐效果不好,進(jìn)而影響彈性膜的耐水壓性能;所述支撐件與所述防水透氣膜之間的軸向距離優(yōu)選為100μm。
27、所述支撐件的厚度為50-200μm,材質(zhì)可為pet,支撐力較好,不易變形;所述支撐件為多孔結(jié)構(gòu),其平均孔徑為0.2-0.4μm,若平均孔徑小于0.2μm,則支撐件的透氣性不好,影響防水透氣膜的透氣量,若平均孔徑大于200μm,則支撐件的支撐性能不好,容易變形,作為優(yōu)選,本技術(shù)的支撐件可為網(wǎng)紗結(jié)構(gòu),優(yōu)選為50目,透氣性能好,能夠提供柔性支撐,在彈性膜受水壓作用向下凹陷時,若采用硬質(zhì)的支撐結(jié)構(gòu),彈性膜容易嵌入其上的透氣孔并繼續(xù)向下形變,透氣孔的邊緣對彈性膜施加剪切力,導(dǎo)致彈性膜磨損甚至破損,影響其防水性能和使用壽命。
28、優(yōu)選地,所述閥體內(nèi)設(shè)有用于安裝以及支撐所述防水透氣膜組件和支撐件的支撐結(jié)構(gòu),所述支撐結(jié)構(gòu)包括有第一固定臺,所述第一固定臺為環(huán)狀結(jié)構(gòu)且位于所述支撐件的軸向下方,所述第一固定臺的環(huán)寬不低于粘結(jié)件的環(huán)寬。
29、環(huán)狀的第一固定臺在起到限制防水透氣膜組件和支撐件的向下形變幅度的同時,還可保證防水透氣膜組件與泄壓通道的連通,保證透氣量;第一固定臺位于支撐件的軸向下方,當(dāng)防爆閥受到較小的水壓時,彈性膜向下形變量較少,支撐件不發(fā)生形變或少量形變即可支撐彈性膜;當(dāng)防爆閥受到較大的水壓時,彈性膜與支撐件抵靠并一起向下形變,第一固定臺還可對支撐件進(jìn)行支撐,進(jìn)一步限制彈性膜的向下形變量,使得防爆閥的耐水壓性能不變或更好。第一固定臺的尺寸可與彈性膜的外周邊緣對應(yīng),在一些實施例中,彈性膜的外周邊緣通過粘結(jié)件固定在第一固定臺上,第一固定臺的環(huán)寬不低于粘結(jié)件的環(huán)寬;在另一些實施例中,彈性膜的外周邊緣通過粘結(jié)件與防水透氣膜的內(nèi)周邊緣粘接,粘結(jié)件的位置與第一固定臺的位置對應(yīng),且第一固定臺的環(huán)寬不低于粘結(jié)件的環(huán)寬,即與彈性膜和防水透氣膜的軸向重合區(qū)域?qū)?yīng),第一固定臺能夠?qū)υ搮^(qū)域起到支撐,降低兩者剝離分層的可能。
30、優(yōu)選地,所述支撐結(jié)構(gòu)還包括至少一個第二固定臺,所述第二固定臺為環(huán)狀結(jié)構(gòu)且與所述第一固定臺相連接;所述第二固定臺位于所述支撐件的軸向下方,且與所述彈性膜的中心區(qū)域?qū)?yīng);和/或
31、若干所述第二固定臺同心設(shè)置,最大的所述第二固定臺的半徑小于所述彈性膜的半徑。
32、第二固定臺主要與彈性膜的中心區(qū)域?qū)?yīng),若只有一個第二固定臺,則對應(yīng)彈性膜的中心,若由多個第二固定臺,則同心設(shè)置,對應(yīng)彈性膜的中心區(qū)域;由此,可以在設(shè)備內(nèi)部具有負(fù)壓或者設(shè)備受到水壓作用時,進(jìn)一步限制彈性膜向下形變的幅度,避免彈性膜過度向內(nèi)形變而導(dǎo)致耐水壓性能較差。
33、優(yōu)選地,所述彈性膜的形變系數(shù)為(5-30)×10-3mm/kpa/mm2,形變系數(shù)體現(xiàn)了彈性膜的形變量與受力面積以及壓強(qiáng)相關(guān),指的是在單位面積、單位壓強(qiáng)的作用下,彈性膜的中心凸起高度在(5-30)×10-3mm,能夠發(fā)生較大形變,即使彈性膜的面積較小,也能夠在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)下發(fā)生爆破,達(dá)到泄壓的目的。所述彈性膜常為乳膠膜或pdms膜(聚二甲基硅氧烷薄膜),當(dāng)然也可以為其他高彈性薄膜。
34、彈性膜的形變系數(shù)的測試方法為:控制彈性膜的有效面積的直徑為25mm,彈性膜可以制成防爆閥進(jìn)行測試,也可以將彈性膜固定至測試工裝上進(jìn)行測試,將防爆閥或測試工裝連接至氣源后,以約2kpa/s的速度升壓直至達(dá)到防爆閥,直至兩側(cè)壓差達(dá)到防爆閥爆破壓強(qiáng)的0.95時,實時記錄彈性膜的形變高度,并基于該形變高度計算其與測試壓強(qiáng)、彈性膜的有效面積之比,即為彈性膜的形變系數(shù),其表征了彈性膜在氣壓作用下的形變能力;進(jìn)行多次計算,取平均值,從而獲得相應(yīng)彈性膜的彈性系數(shù)。
35、務(wù)必注意,測試彈性膜的形變系數(shù)時,需采用先連接氣源再緩慢提高氣源壓強(qiáng)的測試方式,以模擬正常工作時氣壓緩慢升高的工況。并且,彈性膜在快速升壓和緩慢升壓條件下的形變并不完全相同,例如,在測試形變系數(shù)時,緩慢升壓的測試條件給了彈性膜相對充裕的形變時間,因而往往具有更大的形變量。
36、所述彈性膜的厚度為0.05-0.2mm,彈性膜的厚度與彈性膜的形變能力相關(guān),上述厚度范圍的彈性膜的強(qiáng)度較小,形變能力較好,在防爆閥達(dá)到爆破壓強(qiáng)時,上述厚度范圍的彈性膜能夠產(chǎn)生十分明顯的形變,該狀態(tài)下的彈性膜極易破裂,從而達(dá)到泄壓的目的;且上述厚度范圍的彈性膜也不易在水壓作用下破裂,保證了防爆閥的防水性能。本技術(shù)中,彈性膜的厚度可通過測厚儀/測厚規(guī)測得,也可以通過拍攝其截面sem圖后測得或者通過ct掃描等方式測得。
37、所述彈性膜的有效區(qū)域的面積為250-750mm2,在兩側(cè)壓差一定時,彈性膜的有效面積很大程度上決定了其所受作用力,自然也就決定了其在承受爆破壓強(qiáng)時所產(chǎn)生的形變量。若彈性膜的有效面積過小,將會導(dǎo)致其在承受爆破壓強(qiáng)時所產(chǎn)生的形變量過小,不易破裂;而若彈性膜的有效面積過大,則防水透氣膜組件的整體面積過大,不利于防爆閥的小型化;且彈性膜在未達(dá)到預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)時形變量就較大,容易在未達(dá)到爆破壓強(qiáng)時就產(chǎn)生破裂。因此,當(dāng)彈性膜的有效面積控制為250-750mm2時,本技術(shù)的防爆閥具有進(jìn)一步優(yōu)選的小型化體積以及爆破穩(wěn)定性。
38、優(yōu)選地,所述閥體的側(cè)壁上設(shè)有若干個通風(fēng)口,所述通風(fēng)口通過防水透氣膜組件與所述泄壓通道相連通;同時,通風(fēng)口也是外界液體進(jìn)入閥體的通道,一些情況下,液體通過通風(fēng)口進(jìn)入閥體時是沿閥體內(nèi)壁流下,再與防水透氣膜組件接觸,此時,液體對防水透氣膜組件的沖擊力較小,而另一些情況下,液體會沖入通風(fēng)口,若直接與防水透氣膜組件沖撞,對其施加較大的沖擊力,則可能導(dǎo)致彈性膜提前破裂,因此,需避免液體直接沖擊位于防水透氣膜組件中心的彈性膜。
39、基于此,所述通風(fēng)口的外側(cè)開口的面積大于內(nèi)側(cè)開口的面積,進(jìn)入通風(fēng)口的液體受到開口面積的影響而提高流速,進(jìn)入閥體的起始速度較大,液體的水平移動的距離較遠(yuǎn),優(yōu)先撞擊閥體內(nèi)壁來減速和減小沖擊力,而不會直接下落撞擊到防水透氣膜組件上,且受較小的內(nèi)側(cè)開口面積影響,進(jìn)入閥體的液體量較小,在與閥體內(nèi)壁撞擊后,沖擊力較小,避免液體直接對彈性膜沖擊而使彈性膜破損;還可通過設(shè)置所述通風(fēng)口的兩內(nèi)側(cè)壁朝向所述通風(fēng)口的中間傾斜,進(jìn)入通風(fēng)口的液體受到向中間傾斜的側(cè)壁引導(dǎo),不會快速、直接地落在彈性膜上;還可通過設(shè)置所述通風(fēng)口的內(nèi)壁底面與所述彈性膜的最小距離不低于5mm,來避免液體直接沖擊彈性膜,液體進(jìn)入閥體的高度越高,其落到防水透氣膜組件上前的水平位移越大,越不容易直接撞擊到位于中心的彈性膜,從而避免液體直接對彈性膜沖擊而使彈性膜破損。
40、優(yōu)選地,所述閥蓋上設(shè)置有用于刺破所述彈性膜的刺破件,所述刺破件與所述閥蓋固定連接,所述刺破件位于所述彈性膜的軸向上方;所述刺破件與所述彈性膜的初始距離為5-40mm,作為優(yōu)選為10-30mm;或
41、所述彈性膜的至少一側(cè)表面設(shè)有刻痕,所述刻痕的深度與所述彈性膜的厚度之比為0.1-0.5。
42、通過上述技術(shù)方案,彈性膜可以借助外力爆破,如具有尖銳部的刺破件結(jié)構(gòu)等;也可以通過自身較大形變達(dá)到力學(xué)極限而爆破,而不論爆破方式如何,配合彈性膜在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)下較大的形變量,均能實現(xiàn)彈性膜的爆破。
43、當(dāng)在閥蓋的內(nèi)壁上設(shè)置刺破件時,小面積的彈性膜在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)下也具有較大形變量,能夠與刺破件接觸并破裂;還可通過控制彈性膜與刺破件之間的初始距離,與彈性膜的形變量匹配,使得防爆閥的爆破壓強(qiáng)滿足設(shè)計要求,具有較好的爆破穩(wěn)定性和震動耐受性;初始距離指的是彈性膜處于無壓狀態(tài)時與刺破件的最下端之間的距離;若兩者之間的初始距離大于40mm,彈性膜所需的形變量也較大,彈性膜的彈性模量需變小或彈性膜的面積需增大,如此,防爆閥的橫截面和高度均較大,防爆閥的體積較大,無法實現(xiàn)防爆閥的小型化;若兩者之間的初始距離小于5mm,一方面,彈性膜的形變量較小,未達(dá)到預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)時也會被刺破件刺破,導(dǎo)致防爆閥提早泄壓;另一方面,會導(dǎo)致防爆閥的震動耐受性降低,尤其是基于新能源汽車的使用場景,震動不可避免,防爆閥的震動耐受性能降低會導(dǎo)致防爆閥只受到輕微震動,刺破件就刺破了膜片,防爆閥的防水性能失效,使用壽命大大降低。
44、當(dāng)在彈性膜的至少一側(cè)表面設(shè)置刻痕,一方面能夠減小彈性膜局部的厚度而形成薄弱處,便于彈性膜局部產(chǎn)生形變,另一方面,當(dāng)彈性膜受壓形變時,會先在刻痕的位置形成凸起,且隨著防爆閥內(nèi)部壓強(qiáng)的增大,凸起也隨之變大,直至刻痕破裂,防爆閥內(nèi)氣體在劃痕處大量涌出,使彈性膜發(fā)生爆裂。在相同的爆破壓強(qiáng)作用下,小面積的彈性膜也能夠產(chǎn)生較大形變量,刻痕區(qū)域的形變量更大,更容易破裂,實現(xiàn)泄壓目的;而對水壓作用,由于設(shè)置支撐件,小面積的彈性膜的向下形變量受到了控制,支撐件對刻痕區(qū)域也起到了支撐作用,刻痕區(qū)域的形變量也得到限制,保證了防爆閥的耐水壓性能。
45、綜上所述,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型至少具備以下有益效果:
46、1、本技術(shù)的高防水的小型防爆閥中的防水透氣膜組件是包括了防水透氣膜和彈性膜的復(fù)合結(jié)構(gòu),在確保日常使用平衡內(nèi)外氣壓效果的基礎(chǔ)上,能夠?qū)崿F(xiàn)小型化,即在預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)不變的前提下,減小防水透氣膜組件的總面積,進(jìn)而縮小整個防爆閥的體積;
47、2、控制所述防水透氣膜的有效面積與所述彈性膜的有效面積之比,滿足了防爆閥的日常透氣量要求,防爆閥在設(shè)備正常工作時,通過防水透氣膜對外排出氣體,維持內(nèi)外壓平衡,在設(shè)備內(nèi)部氣壓接近預(yù)設(shè)爆破壓強(qiáng)時,彈性膜破裂,實現(xiàn)泄壓;
48、3、防水透氣膜的材料、厚度以及疏松度可保持不變,對應(yīng)的防水性能也不會變化,而彈性膜本身不透水,因此也不會導(dǎo)致防水透氣膜組件的防水性能降低,并通過設(shè)置用于支撐所述防水透氣膜組件的支撐件,在彈性膜受水壓作用向下形變時起到支撐作用,防止彈性膜發(fā)生過度的形變,從而實現(xiàn)整個防水透氣膜組件具有較高的耐水壓性能,進(jìn)而保證整個防爆閥的耐水壓性能基本不變;
49、4、基于包括了彈性膜和防水透氣膜的防水透氣膜組件,本技術(shù)的防爆閥能夠在減小防水透氣膜組件總面積的條件下,保證整個防水透氣閥的防水透氣性能基本不變,兼顧了小型化和耐水壓性能。