CN101808859B - 扩散室配备有内部导管的气体发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体发生器，包括封套，该封套由两个隔板(12，13)细分以形成三个连续的室，即第一和第二燃烧室(C1，C2)，位于扩散室(D)的任一侧，与至少一个排出口(100)相通，所述隔板(12，13)由至少一个纵向孔口(120，130)横穿过，并且所述燃烧室(C1，C2)中仅第一燃烧室(C1)配备有点火设备，用于其中所容纳的所述烟火装料(3)，特征在于：所述扩散室(D)包含管状导管(8)，其相对两端与所述喷嘴(120，130)相通，该导管壁本身具有至少一个形成喷嘴(80)的开口，该开口不封闭并且其将它的内部空间与扩散室的内部空间相连接，-其它喷嘴(120，130)由爆破片(6，7)封闭；所述导管(8)的形成所述喷嘴(80)的所述开口的面积被设置得适于：当所述爆破片(6，7)破裂时，该喷嘴(80)控制包含在所述第二燃烧室(C2)中的装料(4)的燃烧。

Description

扩散室配备有内部导管的气体发生器
技术领域
本发明涉及一种为机动车辆安全而设计的烟火气体发生器(pyrotechnical gas generator)。 
所述发生器的一种应用涉及保护垫类型(称作安全气袋)的安全约束系统。 
所述发生器一般由至少一个密封燃烧室组成，所述密封燃烧室容纳烟火装料，烟火装料数量与待充气的气袋的容积成正比。 
点火器，通常是电子类型的，并且在电流通过时焦耳效应作用下加热它的电路之后，将粒子及热气释放到燃烧室中，使得能够点燃该烟火材料。 
为了优化该约束系统的性能，可以在具有类似于上述结构的结构的几个独立室中分布气体发生器的烟火装料。 
背景技术
文献FR-A-2 760 710描述了这种类型的发生器。 
更确切地说，它包括一管形壳体，在其端处封闭并且由两个界定出三个连续室的隔板进行内部细分，即，均包含烟火装料的两个燃烧室纵向布置在扩散室的任一侧，扩散室与至少一个布置在壳体的所述壁中的导气管相通，这些隔板由至少一个形成喷嘴的纵向孔口穿过，允许控制由所述烟火装料燃烧所产生的热气从燃烧室朝扩散室穿过，这些气体接着可经由所述出气口逸出，尤其用于对充气安全气垫进行充气。 
使用术语适应性发生器，是由于它允许燃烧室独立工作，以及因而在安全气袋充气方面提供更多的灵活性。 
传统的适应性发生器的主要缺点是他们的成本高。 
配备有传统点火系统的每个燃烧室实际上包含诸如点火器及其支持 架之类的昂贵组件。而且所述发生器要求双电缆用于对所述两个点火器点火。 
发生器已经被提议具有多个燃烧室和烟火装料，但具有单个点火器。 
文献FR-A-2877428描述了所述结构。 
燃烧室布置在发生器的每一端并由扩散室分隔开。所述室之一(在这种情况下较大的室)容纳点火器。通过燃烧气体从第一室逸出来实现对第二室的点火。更确切地说，气体攻击爆破片(rupture disk)，其中该爆破片密封形成通入第二燃烧室的喷嘴的孔口。由于该喷嘴是圆锥形状的，因此气体汇集入第二室并点燃包含在其中的装料。 
由于弄清了操作时它的行为对于具有高能量释放、随之在工作速率上下降的发生器来说是积极的，因此所述设备需要改进。 
文献FR-A-2 890 022涉及一种发生器，该发生器包括燃烧室和所谓的“缓冲”储备区。该储备区与燃烧室相通并包括由爆破片密封的孔口，该孔口与扩散室相通。点火之后，该储备区允许暂存燃烧气体。 
当该储备区中的压强达到预定阈值时，爆破片破裂并释放所储存的气体。 
在图7示出的实施方式变体中，发生器包括第二燃烧室。这些燃烧室共享同一扩散室。在这种情况下，该缓冲储备区包括由爆破片密封的另一个孔口，该孔口与第二燃烧室相通。在爆破片破裂之后，仅对第二室点火。 
在文献US-A-2005/0098988中，描述了一种管状发生器，包括两个燃烧室。每个燃烧室均包括点火器。他们两者共享同一扩散室。所述较后的室包括至少一个出孔。每个燃烧室包括至少一个形成喷嘴的孔口。就两室的点火顺序来说，或者通过喷嘴或者通过出孔引燃。 
由于存在两个点火器，因此所述发生器具有与上述的第一种发生器相同的缺点。 
发明内容
本发明因而提出通过提供简单结构的发生器来解决这些问题，其中 所述两个燃烧室的装料被有效且渐进地引燃。 
本发明因而涉及用于汽车车辆安全的烟火气体发生器，其包括管型壳体，该管型壳体在其端部封闭且其内部由两个隔板细分，这两个隔板界定出三个连续室，即第一及第二燃烧室，每个燃烧室容纳至少一个烟火装料，第一及第二燃烧室纵向布置在扩散室的任一侧上，扩散室与布置在该壳体的所述壁中的至少一个出气口相通，过滤材料布置在该室中并至少相对着所述出气口，至少一个形成喷嘴的纵向孔口穿过这些隔板，该孔口允许控制由所述烟火装料燃烧而产生的热气从燃烧室朝扩散室通过，这些气体接着经由所述出气口从扩散室逸出，尤其用于对充气安全垫充气，所述燃烧室中仅第一燃烧室设置有对包含于其中的所述烟火装料点火的装置。 
根据本发明，该发生器特征在于： 
-所述扩散室容纳管状导管，导管的相对两端与所述形成喷嘴的纵向孔口相通，该导管壁本身具有至少一个形成喷嘴的孔口，该孔口不密封，使其内部空间与扩散室的内部空间相通，并且位于所述过滤材料的对面； 
-将第一燃烧室与扩散室分隔开的喷嘴在燃烧室侧通过爆破片密封，该爆破片在该燃烧室中的压强超过第一预定值时击穿； 
-将扩散室与第二燃烧室分隔开的喷嘴在扩散室侧通过爆破片密封，该爆破片在所述管状导管中的压强超过第二预定值时击穿，该第二值大于所述第一值； 
-所述喷嘴的表面积被设置得使得：当所述爆破片击穿时，所述导管的喷嘴引燃包含于所述第二燃烧室中的装料。 
通过该组特征，导管可将离开第一燃烧室的气体朝着第二燃烧室的爆破片汇集，同时能够排出这些气体的一部分来直接对所述安全垫充气。当已经启动第二燃烧室中的装料燃烧时，接着由所述导管喷嘴引燃该燃烧。 
根据其它优点，非限制性的特征： 
-所述形成喷嘴的孔口各自的表面积满足下列数学公式： 
S1＜S3＜S1+S2， 
其中： 
-S1是将第一燃烧室与扩散室分隔开的形成喷嘴的孔口的表面积； 
-S2是将扩散室与第二燃烧室分隔开的形成喷嘴的孔口的表面积； 
-S3是所述管状导管的形成喷嘴的孔口的表面积； 
-所述隔板均由单个、纵向、形成喷嘴的孔口穿过，并且所述管状导管的横截面略大于所述隔板的孔口的横截面； 
-在所述管状导管的所述形成喷嘴的孔口与所述过滤材料之间存在空隙(clearance)； 
-所述过滤材料是管状套筒形式的，并且所述导管被强力装入所述套筒中。 
附图说明
本发明的其它特征和优点通过阅读最佳实施方式的下列描述将变得显而易见。该描述参照附图给出，其中： 
-图1是按照本发明发生器的一示例性的简化纵向剖面图； 
-图2至4是类似于图1的视图，想要说明该发生器的三个功能级； 
-图5是发生器的实施方式的变体的类似于图1的视图； 
-图6和7是时间曲线，分别示出了连接至所述发生器的安全气袋的充气进度，以及每个室中的压强变化。 
具体实施方式
在本应用的全部内容中，“形成喷嘴的孔口”和“喷嘴”将用于指代同一对象。 
类似地，表述“引燃”意味着在燃烧室中保持足够的压强以给该燃烧提供规律的支持。 
图1至4中说明的烟火气体发生器具有公知的结构。它包括一圆柱形且纵轴为X-X′的管状壳体1，其壁10在一端开口，同时相反端由形成所述壁的一部分的底部14组成。 
所述第一端由普通磁盘形状的环11密封。为了简化目的，未在附图中示出的向内延伸的环形缘确保将壁10锁定在环11上。 
类似地，在壳体的中心部分中，壁10被压印在两个平行的、圆盘形的横向隔板上，标记为12和13。 
在他们的中心部分中，隔板12和13分别由形成喷嘴的孔口120和130穿过，这将在下面进一步描述。 
隔板12、13具有恒定厚度。 
壳体1、环11和隔板12、13通常由具有高机械及热阻的金属制成。 
然而壳体1是由具有足够延展性的金属制成，以允许卷曲。 
隔板12和13将壳体1的内部划分为三个室，即两个所谓的燃烧室C1和C2与称作扩散或平定(pacification)室的第三室D。 
室C1和C2与室D侧面相接，因而室D占据中间位置。 
发生器包括一电子-烟火点火器2，其与烟火装料3相关联，该点火器与该装料两者都位于燃烧室C1中，燃烧室C1称作第一室并在图1的右侧示出。 
未示出的装料3具有环形套筒形状，例如一般圆柱形的，并且装料3利用壳体的壁10内部的小空隙来压装。 
在一种实施方式的变体中，该装料可能是烟火合成物的粉末或者颗粒。 
第二室C2具有相对类似的结构，第二室C2纵向延伸(沿着X-X′轴)、与第一室相对。它具有较短的长度且不包括点火器。它包括的装料4是以例如一般圆柱形的环形套筒的形状。该装料的类型相同或不同于包含在室C1中的装料。 
如上所述，隔板12和13两两分隔该三个室。 
因此，隔板12确保第一燃烧室C1与扩散室D之间的分隔。 
形成喷嘴的孔口120穿过它，具有恒定截面，其占据与X-X′轴对齐的中心位置。 
该喷嘴由爆破片6密封，爆破片位于隔板12的面朝第一燃烧室C1的内部的正面上。 
这种结构，通常为金属材料的薄片的形式的爆破片，当不对它进行 任何要求时将燃烧室与发生器的剩余部分隔离开。 
将扩散室与第二燃烧室C2分隔开的隔板13亦具有一个形成喷嘴的孔口130。在所说明的实施方式中，该孔口位于隔板12的喷嘴120的正对面。 
喷嘴130，像喷嘴120一样，由爆破片7密封。该爆破片倚着隔板13的位于平定室D中的正面。 
该扩散室D首先由两个隔板12和13界定出，其次由壁10的对应区域界定出。 
按照实质上已知的方式，该区域穿透有一个或多个系列的出气孔100，使得本发生器内产生的气体可向外逸出，以对安全气囊垫(未示出)充气。 
亦以实质上已知的方式，扩散室内衬有(lined with)过滤材料5，过滤材料5例如由紧密的钢丝网组成。该材料的功能是要冷却及过滤气体，并从而降低离开发生器的喷射率。 
根据本发明的一个特征，扩散室D容纳管状导管8，其对反端与喷嘴120和130相通，该导管壁本身具有至少一个形成喷嘴的不会密封的孔口80，使得它的内部空间与扩散室D的内部空间相通，并面向所述过滤材料5。 
在所述说明的实施例中，孔口80数目上至少是6个并沿纵轴X-X′对齐。 
该管状导管8优选在压缩下装配于壁12与13之间，以确保其中的理想密封。 
同样地，空隙在导管8的外壁与衬在扩散室的内部的过滤材料5之间优选是必需的。 
根据本发明，以及如进一步所解释的，喷嘴120、130和80的表面积大小设计为，使得当爆破片6和7破裂时，导管8的喷嘴80引燃包含在第二燃烧室C2中的装料4。 
有利地，这些喷嘴各自的表面积满足下列数学公式： 
S1＜S3＜S1+S2， 
其中： 
-S1是喷嘴120的表面积，其将第一燃烧室C1与扩散室D分隔开； 
-S2是喷嘴130的表面积，其将扩散室D与第二燃烧室C2分隔开； 
-S3是所述管状导管8的喷嘴80的表面积。 
所述发生器的功能如下： 
在点火器2点燃之前，发生器处于图1示出的结构，这意味着隔板12和13的爆破片6和7是完整无缺的且两两隔离出所述三个室。 
当点火器被触发燃烧时，它传播至包含在燃烧室C1中的烟火装料3，导致其中的气压逐渐增大。 
直到这时密封该室的爆破片6在超过预定压强时破裂，使得由燃烧装料3产生的气体以流F1的形式迅速进入导管8(参见图2)。 
由于其缩小的容积，导管8将气流F1引向密封室C2的爆破片7，直到该爆破片在热机械攻击下破裂，并且气体可接着对包含在该第二室中的推进剂点火。 
并行地，一些气体可经由导管8的喷嘴80逸出。 
他们接着被材料5过滤及减缓，并经由出口100向外逸出。这是图3中的状态，其中这两个流标记为F2和F3。 
最后，当室C2中的装料4已开始燃烧时，因此产生的气体以流F4的形式从所述室中逸出，流F4通过喷嘴130，进入导管8并经由喷嘴80从中逸出。 
已注意到上面给出的数学公式，包含在室C2中的装料由导管8的喷嘴80引燃。 
通过指示，下列的直通通路截面的比率允许压强足够升高，以保持包含在燃烧室C2中的装料的燃烧： 
S1＝54mm2；S3＝75mm2；S1+S2＝84mm2
因此，发生器的引燃整体上由导管8确保，而不是由喷嘴120和130确保，这无论如何仅履行了他们用于第一燃烧室C1以及在点火功能阶段期间的角色。 
第一工作速率由喷嘴120控制、在对主室C1点火之后建立。然而， 标准“S2大于S1”允许一些气体排出以直接填充气袋。 
并行地，导管8缩小了的体积、以及表面积值S3能够将气体引向第二室C2的爆破片，以便在热机械力量下使爆破片破裂并对包含于其中的推进剂点火。 
管中的初始压强确保从-35℃至+85℃可再生的点火。 
所产生的额外气体的数量导致管内过压，由截面S3控制，这与第二室C2中的压强平衡以保持燃烧。 
接着达到第二工作比率，并由导管中达到的压强级来修改室C1和C2的引燃(设置燃烧室的相通情况，不像具有两次点火的发生器)。 
在图5示出的实施方式中，导管8的形状使得它的中心部分81相对于其端82凹进，以便在喷嘴80和过滤材料5之间存在空隙。 
由于喷嘴80的直通通道截面不受这种材料的结构影响，因此这保证了更均匀的扩散，以及改进材料5的过滤。 
图6给出了来自每个室的气流速率的时间曲线。 
与由具有单个燃烧室的发生器发射的速率相比，最大流速被消减，并接近于用双燃烧室发生器达到的最大速率，其中每隔15ms电子地点火第二室。 
图7给出了曲线组Pc1、Pc2和P8，分别示出了室C1和C2、以及导管8中的压强变化。室C2内部压强峰值的平移被记录，并且室C1和C2与导管8中的压强变化几乎平行。 

Claims (5)

1.一种作为车辆安全元件而设计的烟火气体发生器，包括管状封套(1)，所述管状套封在其端处封闭并被两个隔板(12，13)内部细分、形成三个连续的室，即第一和第二燃烧室(C1，C2)，每个燃烧室容纳至少一个烟火装料(3，4)并且纵向设置在扩散室(D)的任一侧，扩散室与形成在封套(1)的壁(10)中的至少一个排出口(100)相通，过滤材料(5)设置在所述室(D)中并且至少与所述排出口(100)相对，所述隔板(12，13)由至少一个形成喷嘴的纵向孔口穿过，所述孔口允许由所述烟火装料(3，4)的燃烧产生的热气受控的通过而从燃烧室(C1，C2)进入到扩散室(D)中，这些气体接着经由所述排出口(100)从扩散室(D)逸出，尤其用于给安全气袋充气，所述燃烧室(C1，C2)中仅第一燃烧室(C1)配备有用以对其中所容纳的所述烟火装料(3)点火的装置(2)，其特征在于，
-所述扩散室(D)包含管状导管(8)，所述导管的相对两端与形成所述隔板(12，13)的喷嘴——即第二喷嘴和第三喷嘴(120，130)——的所述纵向孔口相通，所述导管(8)壁本身具有至少一个形成喷嘴——即第一喷嘴(80)——的孔口，所述第一喷嘴(80)不封闭，并将其内部空间与扩散室的内部空间相连接，并且与所述过滤材料(5)相对，
-第二喷嘴(120)，将第一燃烧室(C1)与扩散室(D)分隔开，在燃烧室端(C1)被爆破片(6)封闭，所述爆破片(6)在所述燃烧室(C1)中的压强超过第一预定值时破裂，
-第三喷嘴(130)，将扩散室(D)与第二燃烧室(C2)分隔开，在扩散室端(D)被爆破片(7)封闭，所述爆破片(7)在所述管状导管(8)中的压强超过第二预定值时破裂，所述第二值大于所述第一值；
-所述第一、第二和第三喷嘴(80，120，130)的面积设置得便于：当所述爆破片(6，7)破裂时，所述第一喷嘴(80)控制包含在所述第二燃烧室(C2)中的装料(4)的燃烧。
2.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，所述第一、第二和第三喷嘴各自的面积满足下列数学关系：S1＜S3＜(S1+S2)，
其中：
-S1是所述第二喷嘴(120)的面积，所述第二喷嘴将第一燃烧室(C1)与扩散室(D)分隔开；
-S2是所述第三喷嘴(130)的面积，所述第三喷嘴将扩散室(D)与第二燃烧室(C2)分隔开；
-S3是第一喷嘴(80)的面积。
3.根据权利要求1或2所述的发生器，其中所述隔板(12，13)均由单个喷嘴横穿，其特征在于，所述管状导管(8)具有略大于所述隔板的喷嘴的横截面。
4.根据权利要求1或2所述的发生器，其特征在于，在所述第一喷嘴(80)与所述过滤材料(5)之间存在一些间隙。
5.根据权利要求1或2所述的发生器，其中所述过滤材料(5)是管状套筒形式的，其特征在于，所述导管(8)被用力插入所述套筒(5)。
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