CN103017612A - 低成本点火器 - Google Patents

Abstract

一种点火器和一种制造点火器的方法，其中所述点火器包括壳体，所述壳体具有带开口的第一端、与第一端相对的第二端、从第一端延伸至第二端的纵向轴线和设有弱化区域的顶面。点火器可以进一步包括设置在壳体内的烟火材料，具有第一端和与第一端相对的第二端的头部，以及设置在头部第一端上并且在头部第二端上有引线的电桥元件。头部的第一端可以沿第一方向插入壳体的开口内以将头部推靠在烟火材料上。流过电桥元件的电流加热电桥元件并点燃烟火材料，以此导致弱化区域破裂。

Description

低成本点火器

技术领域

本公开涉及改进的烟火点火器。具体地，本公开涉及可用于例如点燃烟火材料并且相应地导致加热能量设备例如热电池的烟火点火器。但是，本发明并不局限于以热电池的方式使用，而是可以应用于其中烟火点火器可有效发热和/或产生压力的各种场合。

背景技术

烟火点火器是包含烟火材料的设备，烟火材料点燃后造成链式反应，导致从点火器中放出高温气体和/或颗粒物。排出的高温气体和/或颗粒物随即被用于点燃下一级烟火链或做功。

烟火材料经常通过电起爆点燃。具体地，电烟火起爆器是使用电桥(电阻元件)的起爆器，它由流过电桥的电流加热，目的是为了点燃烟火材料。烟火起爆器的一个示例是图1中所示的硬币形电烟火起爆器。

图1中的硬币形起爆器1包括具有顶部开口12的圆形壳体2以及在将不导电的可燃材料4和导电的可燃材料5装入壳体2之后覆盖顶部开口12的盘形盖3。引线6沿Y方向10插入壳体2内。玻璃/金属密封件8围绕伸入壳体2内的引线6。电桥元件(未示出)被设置在壳体2以内的底部。不导电材料4被装在壳体2内部。而且，将不导电材料4沿着垂直于Y方向10的X方向9装入壳体2内。具体地，将不导电材料4通过顶部开口12装入壳体2内。将导电材料5沿着与不导电材料4相同的X方向9装入壳体内并且装在不导电材料4上方。另外，在盘形盖3的顶面13内成形有弱化区域11。在硬币形点火器中，电流经引线6引导流过电桥元件7。电桥元件(通常是金属丝或箔片)由于其电阻而发热，导致将不导电材料4和导电材料5点燃。通过点燃材料4,5造成的压力升高促使弱化区域11沿垂直于Y方向10的X方向9(破裂方向14)破裂。

不导电(电绝缘)材料4被设置为与电桥元件相接触以将电桥元件与壳体2和盘形盖3电绝缘，从而使意外加至外壳(包括盘形盖3)的任意电荷(包括静电电荷)不会无意中造成电桥元件发热。例如，如果在点火器内仅设有导电的可燃材料5，那么意外加至外壳的电荷就可能会因为外壳(包括盘形盖3)导电而造成电流流过(并加热)电桥元件和烟火材料4,5。因此，可能需要或者有必要将烟火材料4,5与外壳电绝缘。

另一种典型的电烟火点火器是具有柱状壳体和头部的轴流式点火器。柱状(筒形)壳体包括向其中装入导电烟火材料并随后装入不导电烟火材料的末端开口。头部具有连接至第一端的引线和连接至第二端的电桥元件。头部的第二端被插入包含导电和不导电烟火材料的壳体内以使电桥元件接触不导电材料并且头部被密封至壳体末端开口。壳体中与第一端开口相对的相对(第二)端包括弱化区域。当电流被引导通过轴流式点火器的引线并且通过电桥元件时，电桥元件发热，导致将烟火材料点燃。通过点燃烟火材料造成的压力升高促使弱化区域沿平行于将引线插入头部内的方向的轴向破裂。

发明内容

上述两种点火器都具有一些本公开要予以解决的缺点。具体地，硬币形点火器的制造是使用装有整体引脚或接线柱的壳体，将粉末压入壳体内紧靠电桥元件，然后用破裂盘将装置盖好。这种方法导致壳体内部内有闲置的内部空间，其能够允许烟火材料脱离或者移动离开电桥元件。当烟火材料和电桥元件之间出现分离时，烟火材料可能就无法点燃并且点火器也因此失效。另外，硬币形点火器在与本公开相比时成本更高并且更低效，原因在于本公开允许很容易地将(头部的)玻璃抛光成用于点火器的平坦状态。

与轴流式(柱状)设计相关联的另一个问题例如是增加了在其中安装的能量设备(例如热电池)的轴向长度。具体地，通过使用其中弱化区域的破裂沿轴向发生的轴流式点火器，设备(例如电池)的长度为了适应点火器的长度而被增加以使得弱化区域朝向可以被从破裂的弱化区域排出的点燃的烟火材料点燃和/或加热的设备部件。

另外，因为不锈钢或镀金金属不会随着弱化区域的破裂而断开，所以典型的烟火点火器壳体和盖盘大部分都是由不锈钢或镀金金属制成。但是，这些材料不能提供保护围绕的部件免受通过引线流入壳体内的电流影响所必须的电绝缘。因此，将点火器绝缘的典型方法是涂覆壳体内部或者提供套管以将壳体内部绝缘。但是，涂层例如会由于需要制造过程中的额外步骤而涉及增加制造成本。另外，涂层很可能会在安装或使用点火器期间被蹭掉，从而导致不合需要的电流传导。类似地，制造套管以绝缘壳体也会增加制造成本并且套管可能会在使用或安装期间移动，从而导致不合需要的电流传导。

制造成本和绝缘要求以及需要减小其中装有点火器的整体设备的尺寸和避免烟火材料移动都指明了对改进的烟火点火器的需求。目前，烟火点火器的设计包括高制造成本，增加的装有点火器的设备的轴向长度，烟火材料在点火器内移动导致点火器失效，以及昂贵的绝缘方法。

因此有利的是提供一种允许减少制造成本和整体设备长度以及改进绝缘质量和避免烟火材料移动的点火器。

根据本发明的一个方面，一种点火器可以包括壳体，所述壳体具有第一端、与第一端相对的第二端、从第一端延伸至第二端的纵向轴线和顶面。第一端具有开口。顶面具有弱化区域。点火器进一步包括设置在壳体内的烟火材料，具有第一端和与第一端相对的第二端的头部，以及设置在头部第一端上并且在头部第二端上有引线的电桥元件。头部的第一端被沿第一方向插入壳体的开口内以将头部推靠在烟火材料上。流过电桥元件的电流加热电桥元件并点燃烟火材料，这样就由于通过点燃的烟火材料造成的压力升高而导致弱化区域破裂。

在某些实施例中，壳体的顶面在基本平行于壳体纵向轴线的平面内延伸。

在某些实施例中，当弱化区域破裂时，点燃的烟火材料就沿着垂直于壳体纵向轴线的方向排出。

在某些实施例中，壳体由铝合金构成。

在某些实施例中，铝合金是阳极氧化的铝合金。因为阳极氧化的铝合金是电绝缘的，所以可以在点火器内仅使用导电的烟火材料。

在某些实施例中，壳体在垂直于纵向轴线的平面内具有中空的矩形截面。

在某些实施例中，壳体的第二端在从顶面上方看时是弯曲的。

在某些实施例中，插入壳体内的头部被密封至壳体。

在某些实施例中，顶面的弱化区域与壳体其余部分相比具有减小的厚度。

在某些实施例中，烟火材料是单一类型的烟火材料。

在某些实施例中，单一类型的烟火材料是导电的。

根据本发明的另一种应用，一种制造点火器的方法可以包括提供点火器壳体，所述壳体具有第一端、与第一端相对的第二端、从第一端延伸至第二端的纵向轴线和顶面。第一端具有开口。顶面具有弱化区域。所述方法可以进一步包括将烟火材料装入壳体的开口内，将头部沿平行于纵向轴线的第一方向插入预填装的壳体的开口内，将头部的电桥元件压靠在烟火材料上；然后将头部连接至壳体。头部具有插入壳体内的第一端、与第一端相对的第二端以及设置在第一端上并且在第二端上有引线的电桥元件。当电流流过电桥元件时，电桥元件被加热以点燃烟火材料，这样就由于通过点燃的烟火材料造成的压力升高而使弱化区域破裂。

附图说明

参照附图详细介绍可应用本发明各方面内容的点火器的各种示范性实施例，在附图中：

图1是常规硬币形点火器的透视图；

图2是根据本发明一方面的点火器的一个示范性实施例将各部件分离后的透视图；

图3是根据本发明一方面的点火器的另一个示范性实施例将各部件分离后的透视图；

图4是图2或图3中的点火器组装好时的透视图；

图5是图4中点火器的顶视图；

图6是图4中点火器的截面图；以及

图7是示出了点火器制造方法的本发明示范性实施例的流程图。

具体实施方式

以下参照附图以能量设备例如热电池为背景介绍可应用本发明各方面内容的点火器的示范性实施例。另外，本发明可应用于能够受益于点火器的任何设备，所述点火器改进了绝缘质量，减少了制造成本和整体设备长度之一或两者，并且避免了烟火材料的移动。

图2是点火器15的一个示范性实施例将各部件分离后的透视图。点火器15装有壳体16、烟火材料22、头部23和引线31。在该示范性实施例中，壳体16包括具有弱化区域21的顶面19。弱化区域21可以如下所述由通过减薄顶面19实现局部诱导应力集中的一个或多个区域、受控槽口或者允许增加壳体16内的压力以促使弱化区域21破裂的任意其他的方法构成。

头部23包括第一端24以及与第一端24相对的第二端25。头部23由围绕玻璃部分23b的金属部分23a形成(参见图6)。头部23的第一端24在将头部23插入开口20内之前最接近壳体16的开口20。引线31以允许在点火器15外部的引线31通过头部23至连接在导体末端间的电桥元件27之间传导电力的方式机械紧固至头部23。引线31沿点火器15的纵向轴线26延伸。纵向轴线26从壳体16的第一端17延伸至壳体16的第二端18。如图2和图3所示，壳体16的第一端17与第二端18相对。

头部23进一步包括设置在头部23第一端24上的电桥元件27。电桥元件27被设置在头部23的第一端24并且连接至引线31的末端。电流提供给点火器15外部的引线31并且沿着引线31的长度传导以使电流流过电桥元件27促使电桥元件27发热。电桥元件27是电阻元件例如是金属丝或箔片。

如图4-6所示，烟火材料22被装入壳体16内以使烟火材料22被设置在壳体16内并且接触电桥元件27。图2示出了示范性实施例，其中导电的烟火材料22b被首先装入壳体16内，然后再装入不导电的烟火材料22a。图3示出了示范性实施例，其中仅将导电的烟火材料22b装入壳体16内。

在已将烟火材料22设置在壳体16内之后，头部23的第一端24被插入壳体开口20内并且头部23被沿第一方向32移动，由此将头部23推靠在烟火材料22上(图6)。第一方向32是平行于壳体16的纵向轴线26的方向。如图4所示，头部23通过密封件30密封至壳体16。头部23和壳体16之间的密封件30可以通过将头部23焊接至壳体16而构成，但是本发明并不局限于这种结构。头部23和壳体16之间的密封件30可以由阻止头部23与壳体16分离的任何装置构成。例如壳体16可以被压接至头部23。另外，头部23仅以所需的量插入壳体16内。换句话说，头部23不必完全位于壳体16以内。相反，头部23位于壳体16以内的部分只需是头部23包括电桥元件27的部分以及如下所述的头部23中需要用于将烟火材料22封装在壳体16内的任何附加部分。

头部23沿第一方向32(沿纵向轴线26)插入壳体16内就将烟火材料22压紧在壳体16内并且避免了烟火材料22移动脱离头部23的电桥元件27。更具体地，当头部23沿第一方向32被插入时，头部23就压紧壳体16内的烟火材料22，直到头部23不能再沿第一方向32移动为止。因此，头部23迫使烟火材料22基本上填满壳体16内的每一处空隙和空间(图6)。当壳体16内基本上没有空隙或空间时，烟火材料22被推靠在设置在壳体16内的头部23的电桥元件27上，并且在壳体16内烟火材料22无法移动离开电桥元件27。通过阻止烟火材料22移动并将烟火材料22推压在电桥元件27上，点火器就不会像以上参照典型点火器介绍的那样无法点火，在典型点火器的情况下点火器可能会由于在壳体内烟火材料移动离开电桥元件27而失效。当头部23被正确地设置在壳体16内以使烟火材料22不能在壳体16内移动时，头部23即如上所述被固定至壳体16并密封至壳体16。

图2-6示出了壳体16中的弱化区域21。如上所述，弱化区域21被成形在壳体16的顶面19内。壳体16的顶面19优选地在基本平行于壳体16的纵向轴线26的平面内延伸。如图5所示，弱化区域21被成形为与壳体的第一端17相比更靠近壳体16的第二端18。因此，当头部23被插入壳体16内并且烟火材料22被压紧在壳体16内时，烟火材料22即被设置在弱化区域21之下。在使用点火器时，闭合包括引线31的电路以促使电流流过引线31和电桥元件27。因为电桥元件27具有相对较高的电阻，所以电流流过就会造成电桥元件27发热。当电桥元件的温度达到烟火材料22的引燃温度时，烟火材料22就会燃烧。材料22的点燃(燃烧)会在壳体16内生成高温气体和高压，这就造成弱化区域21破裂并排出高温气体和/或颗粒物。排放沿垂直于壳体16的纵向轴线26的方向28进行。换句话说，弱化区域21沿垂直于壳体16纵向轴线26(引线31沿该纵向轴线设置)并且垂直于填装壳体16的第一方向32的方向28(也就是破裂方向)破裂。

使用沿垂直于纵向轴线26(引线31沿该纵向轴线设置)的方向28破裂的点火器15使得点火器沿破裂方向(方向28)的尺寸最小化。这就允许构建具有减小的轴向长度的能量设备(例如热电池)，原因是破裂方向通常必须平行于这种能量设备的轴向方向。典型的柱状点火器沿平行于引线设置方向的方向破裂。这些点火器需要为了容纳点火器而增加的设备(例如热电池)的轴向长度，与此同时还要定位弱化区域以将排出的高温气体和/或颗粒物引导至被这种排放影响的部件。因此，本发明的优点在于弱化区域21是沿着垂直于纵向轴线26的方向破裂。另外，根据本发明的点火器比硬币形点火器更容易制造并且与硬币形点火器相比可以沿破裂方向(方向28)制作得更小。而且，根据本发明的点火器与硬币形点火器相比可以更可靠地保持烟火材料与电桥元件接触。

典型的点火器壳体如上所述由不锈钢或镀金金属构成，这就需要使用绝缘涂层或套管以避免周围的部件与壳体之间导电。但是，如前所述，使用不锈钢或镀金金属有很多缺点。因此，在示范性实施例中，用于制造壳体16的材料是铝合金，并且具体地是阳极氧化的铝合金。铝合金和阳极氧化的铝合金是电绝缘的，并且因此使点火器15与周围的部件绝缘。铝还允许在弱化区域21破裂后有超过屈服点的明显变形而不会断开。使用这些材料用于壳体16就允许如图3所示取消设置在壳体16内的不导电的烟火材料22a，其中在壳体16内仅设有导电的烟火材料22b。因为不导电的烟火材料22a是用作进一步的电绝缘，所以将铝合金或阳极氧化的铝合金用作供壳体16使用的材料就消除了通过这种不导电的烟火材料22a进行进一步绝缘的需求。这是因为任何外部电击都无法通过壳体16传输至电桥元件27，并且因此烟火材料22就不会被意外地加热。

另外，如上所述的点火器15的结构在与很多典型点火器的成本相比时明显降低了制造点火器15的成本。具体地，如图1中所示的硬币形点火器制造成本很高。硬币形点火器要求与破裂方向共线地装入烟火材料并且将盖盘焊接在壳体的顶部。根据本发明应用的点火器具有通过消除对涂层或套管的需求而降低制造成本的优点。另外，点火器15的几何形状允许采用大批量、低成本的制造技术。

装入壳体16内的烟火材料22可以是任何已知的在与高温电桥元件接触时能够燃烧的材料。另外，烟火材料22可以是任意形态。上述发明使用了粉末形态的烟火材料22，但是本发明并不局限于粉末状的烟火材料。相反，烟火材料22可以是允许将烟火材料22轴向装填到壳体16内的任意形态。

壳体16在垂直于纵向轴线26的平面内具有中空的矩形截面。图2和图3示出了插入烟火材料22之前的壳体16。图6示出了壳体16的截面为矩形，并且在插入烟火材料和头部之前是中空的。而且，壳体16的第二端18在从顶面19看时是弯曲的。壳体16第二端18处的曲形29导致壳体16具有“墓碑”的形状。

现根据示范性实施例介绍制造点火器15的方法。如图7所示，提供点火器壳体16(步骤S1)以使点火器壳体包括如上所述的特征。将烟火材料22装入壳体16的开口20内(步骤S2)。随后将头部23沿平行于纵向轴线26的方向32插入预填装的壳体16内(步骤S3)并且头部包括如上所述的特征。将(设置在头部23第一端24上的)电桥元件27压靠在烟火材料22上。头部23被压入壳体16内，直到烟火材料22在壳体内被压紧以使得在壳体16内基本上没有空隙或空间为止。随后将头部23例如通过焊接而密封至壳体16(步骤S4)。

如上所述点火器的图解示范性实施例是为了说明而并不是限制性的。可以进行各种修改而并不背离本发明的实质和保护范围。

Claims (19)

1. 一种点火器，包括：

壳体，所述壳体具有第一端、与第一端相对的第二端、从第一端延伸至第二端的纵向轴线和顶面，第一端具有开口，并且顶面具有弱化区域；

设置在壳体内的烟火材料；

具有第一端和与第一端相对的第二端的头部，头部的第一端被沿第一方向插入壳体的开口内以将头部推靠在烟火材料上；以及

以及设置在头部第一端上并且在头部第二端上有引线的电桥元件；

其中流过电桥元件的电流加热电桥元件并点燃烟火材料，以此导致弱化区域破裂。

2. 如权利要求1所述的点火器，其中壳体的顶面在基本平行于壳体纵向轴线的平面内延伸。

3. 如权利要求2所述的点火器，其中当弱化区域破裂时，点燃的烟火材料沿着垂直于壳体纵向轴线的方向排出。

4. 如权利要求1所述的点火器，其中所述壳体由铝合金构成。

5. 如权利要求4所述的点火器，其中所述铝合金是阳极氧化的铝合金。

6. 如权利要求1所述的点火器，其中所述壳体在垂直于纵向轴线的平面内具有中空的矩形截面。

7. 如权利要求1所述的点火器，其中所述壳体的第二端在从顶面上方看时是弯曲的。

8. 如权利要求1所述的点火器，其中插入壳体内的头部被密封至壳体。

9. 如权利要求1所述的点火器，其中所述顶面的弱化区域与壳体其余部分相比具有减小的厚度。

10. 如权利要求1所述的点火器，其中所述烟火材料是单一类型的烟火材料。

11. 如权利要求10所述的点火器，其中所述单一类型的烟火材料是导电的。

12. 一种制造点火器的方法，所述方法包括：

提供点火器壳体，所述点火器壳体具有第一端、与第一端相对的第二端、从第一端延伸至第二端的纵向轴线和顶面，第一端具有开口，并且顶面具有弱化区域；

将烟火材料装入壳体的开口内；

将头部沿平行于纵向轴线的第一方向插入预填装的壳体的开口内，头部具有插入壳体内的第一端、与第一端相对的第二端以及设置在第一端上并且在第二端上有引线的电桥元件；

将头部的电桥元件压靠在烟火材料上；然后

将头部连接至壳体，

其中当电流流过电桥元件时，电桥元件被加热以点燃烟火材料，以此导致弱化区域破裂。

13. 如权利要求12所述的方法，其中壳体的顶面在基本平行于壳体纵向轴线的平面内延伸。

14. 如权利要求13所述的方法，其中当弱化区域破裂时，点燃的烟火材料沿着垂直于第一方向的方向排出。

15. 如权利要求12所述的方法，其中所述壳体由铝合金构成。

16. 如权利要求15所述的方法，其中所述铝合金是阳极氧化的铝合金。

17. 如权利要求12所述的方法，其中所述壳体在垂直于纵向轴线的平面内具有中空的矩形截面。

18. 如权利要求12所述的方法，其中所述壳体的第二端在从顶面上方看时是弯曲的。

19. 如权利要求12所述的方法，其中所述顶面的弱化区域与壳体围绕的区域相比具有减小的厚度。

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