CN1325803A - 具有双管壳体和穿孔柱的混合气体发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及为保护缓冲垫充气的混合气体发生器技术领域。发生器(1)由彼此焊接在一起的两金属管(50,51)构成,上游管(50)和有被盖(28)封闭的中央孔(27)的内隔板(26)形成一个整体件。因此,发生器有一个容纳压力气体的储气室(29)、一个装有烟火装置(4)及一支承件(30)的燃烧混合室(46),所述支承件(30)上装有一个行程受到限制的活塞柱(31)。热气体不能进入储气室(29),因而后者可容纳更多的气体。

Description

具有双管壳体和穿孔柱的混合气体发生器

本发明涉及用可充气缓冲垫保护汽车乘客的技术领域。确切地讲，本发明涉及可为这种缓冲垫充气的管状混合气体发生器。

为给保护汽车乘客的缓冲垫充气，过去使用靠烟火阀门打开的压力气体容器。专利US 3690695就是这样的，该专利描述了一种给保护缓冲垫充气的装置。该装置由一压力气体容器构成，所述气体容器通过一个密封盖与通往缓冲垫的管道隔离开，在所述密封盖上抵有一个带翼片的实心活塞。

如果撞车，放在活塞后面的烟火起爆剂推动活塞前进，撕裂开密封盖，使冷压力气体流进上述管道里。因为烟火装药燃烧产生的热气体不能和冷气体混合，所以上述冷气体流经镁层时和其发生反应受热。这种装置的工作原理很危险，实施起来很复杂。

于是，有人设计出混合气体发生器，该发生器一方面包括有一个冷压力气体容器，另一方面有具备以下两种功能的烟火装药：打开气体容器并加热冷气体。

因此，PCT专利申请WO 98/09850描述了一种容纳有压力气体及与烟火起爆剂接合的活塞的管状混合气体发生器。如果撞车，起爆剂燃烧，推动活塞移动，在发生器的与烟火起爆剂相对的那端打开发生器，此外，起爆剂的燃烧还使冷气体在发生器内部通过和烟火起爆剂产生的热气体混合而受热。这使得发生器内部压力突然增大，出于明显的安全考虑，发生器里可贮存气体量应大大低于其最大理论值。最后，必须在发生器整个长度上引导活塞的运行，这种发生器实施起来成本相对较高。

为简化发生器装置的具体实施，例如PCT专利申请WO 98/12078提出了一种管状混合气体发生器，它包括有若干侧出气孔、位于这些出气孔一侧的冷压力气体容器及位于出气孔另一侧的烟火室。气体容器靠一中空活塞确保被打开，中空活塞上的中央通道可使气体容器被打开后允许热气体进入气体容器和冷气体混合起来。加热后的混合气体再通过活塞四周的自由间隙离开气体容器，所述自由间隙是由封闭气体容器的盖子破裂而形成的。

尽管上述方案提出的管状混合气体发生器相对容易实施，但它仍不能消除由于烟火装药燃烧产生的热气体流入冷压力气体容器里时所导致的缺陷。

在其它解决方案中，例如在专利US 5,464,247或专利JP10250525所描述的，不是用活塞而是用发射物打开气体容器的方案中，又或专利DE 19545077所描述的采用带型面尖端的活塞的方案中，仍然存在这类问题。

管状混合气体发生器尤其是为了保证保护车上乘客安全的前或侧保护缓冲垫的充气而特别研究的，但本领域技术人员目前还没有研制出既容易实施又能完全保证烟火装药燃烧产生的热气体和气体容器内贮存的冷气体在气体容器外混合的管状混合气体发生器。

本发明的目的正是提出一种这样的发生器。

因此，本发明涉及一种包括一个管状壳体的混合气体发生器，管状壳体有被烟火起爆和热气体发生装置封闭的一个上游端及一个气密封闭的下游端，所述管状壳体还有若干出气孔，并包括一个内隔板，该隔板上有一个被一个盖封闭起来的S截面的中央孔，所述隔板把所述管状壳体分成两部分：

--形成包括有所述烟火装置及出气孔的燃烧和混合室的上游部分，

--形成容纳至少一种压力气体的存贮室的下游部分，其特征在于，所述管状壳体由两个圆柱管构成，所述两圆柱管各以一端相互固定在一起，所述隔板和所述两管之一形成一个整体件，其特征还在于，这样构成的所述管状壳体的上游部分在所述烟火装置和内隔板之间有一支承件，该支承件固定在所述壳体上，既不接触所述内隔板和也不接触所述出气孔，该支承件包括一个活动实心活塞，该活塞由至少一个具有小于S截面的s截面的杆构成，并抵在封闭内隔板中央孔的盖上，所述杆在其和所述隔板相对的那端有一个截面So大于截面S的实心基部，上有若干阻止所述基部接触到所述中央孔的外围肋。

这就是所述发生器的具体结构，其中，内隔板和构成发生器壳体的两管之一形成一个整体件，该整体件结合带有防止所述隔板中央孔被堵塞的外围肋的活动活塞的使用，可以实现本发明的目的。事实上，储气室被活动活塞杆打开后，冷气体可通过被活塞杆释放的内隔板中央孔部分而离开储气瓶，进入燃烧和混合室。同时，活塞的加宽基部用作来自烟火装置的热气体的导向器。这些热气体不能进入储气室，而被引导去和从上述储气室流出的冷气体相混合，形成混合气体，混合气体穿过发生器的出气孔离开发生器，发生器壳体的结构确保了运行的绝对安全性。

根据本发明的第一个优选实施例，所述支承件和所述活动实心活塞把所述烟火装置与出气孔隔离开。

该实施例可保证烟火装置获得良好保护，因而确保了发生器可以比时间贮藏。

根据本发明的第二个优选实施例，所述支承件由嵌入发生器壳体的中空环构成，所述中空环有一带内凸肩的圆柱形中央腔，这样就形成了在烟火装置一侧的直径d1和在内隔板一侧的直径d2,d2大于d1，所述中空环向所述内隔板延伸出一个内径等于d2、外径小于管状壳体内径的中空圆柱颈部。

在这种情况下，所述活动实心活塞由一圆柱体和若干翼片构成是有利的，所述圆柱体具有一个外径为d1的圆柱形尾部、一个外径d3介于d1和d2间的圆柱形基部及一个截面为s、长度为l的圆柱形杆，高度h小于所述长度l的所述翼片围绕所述活塞杆分布并靠在所述圆柱体的所述基部上，所述翼片构成前述的外围肋。

在该实施例里，活动活塞基部靠在支承环提供的内凸肩上，高度应当小于活塞行程的所述活塞尾部插入和烟火装置相对的支承环的中央腔部分内。烟火装置点火后，热气体开始推动活动实心活塞，却不能和来自储气室的冷气体混合起来。这样就获得了保证只用冷气体开始展开保护缓冲垫的混合气体发生器。

根据本发明的第三个优选实施例，所述翼片构成具有截面为s的圆柱形中央通道的整体件，该整体件压配合在所述活动实心活塞圆柱体的所述杆上。

有利的是，活塞圆柱体是金属的，而所述整体件由一种硬塑料构成。

最后，根据本发明的第四个优选实施例，构成发生器管状壳体的两圆柱形管具有相同的外径和内径，彼此通过焊接固定在一起。有利的是，所述内隔板和构成发生器上游部分的管形成一个整体件。事实上，该实施例可使本发明的发生器的安装特别简单、可靠，这在后面会进行更加详尽的描述。

因此，本发明可实现一种简单、安装成本低的管状混合气体发生器。该发生器可使热气体和冷气体相混合，同时避免热气体进入冷气体存贮室。因此在储气室的给定的空间里，可压缩的气体量比具有相同性能却不具备这种安全性能的混合气体发生器所能存储的气体更多。

由于在烟火装置运行前，活动活塞杆抵在封闭储气室的盖上，并对该盖而言起到提高盖的抗压强度的机械柱的作用，上述可能性得到了加强。

下面参考附图1至10，更详尽地描述本发明的一种优选实施例。

图1是本发明的管状混合气体发生器的局部切除的透视图。

图2至图4是图1中所示发生器在包括有支承环、活动活塞和内隔板的部分的放大图，它们分别是在烟火装置运行前、烟火装置开始运行时和烟火装置运行时。

图5是活动活塞体的立体图。

图6是用来压配合到活塞杆上的整体件的立体图。

图7是图1中所示发生器的烟火装置的局部切除的立体图。

图8是图7所示装置的剖面图。

图9是构成图1所示发生器上游部分的圆柱形管的轴向剖面图。

图10是构成图1所示发生器下游部分的圆柱形管的轴向剖面图。

图1示出了根据本发明的混合气体发生器1。该发生器包括一个由两个端头相连并焊接起来的中空圆柱形管50和51构成的管状壳体2。构成发生器上游部分的管50一端被带中央孔27的隔板26封闭起来。管50和隔板26构成一个整体件。隔板26有一个外围凸肩52，可允许一个和管50相同直径相同厚度的中空圆柱管51支承在与隔板26上。这样放置的两管相互被焊接在一起。管51在和隔板26相对的那端还具有一个带中央孔23的底22。管51用来构成发生器的下游部分。管50和51是钢管。

管50的上游端3中嵌入一个中空金属环5，后者构成图7、图8详细描绘的烟火装置4的一部分。

因此，烟火装置4由包括有中空环5的点火孔6构成，中空环5延伸出一个中空颈部7，内嵌一个电子烟火点火器8，该点火器8的电极9受到一个分流器环10的保护。一个圆柱形金属防护罩11箍紧颈部7，借助于粘合在所述底座5上的喇叭口部分12支承在底座5上。防护罩11在和所述喇叭口部分12相对的那端有一预切平面13，压力增加时，它可打开。点火器8有一狭窄上部14，外绕一个支撑着多孔瓣块状烟火装药16的弹簧15。该装药块的上部被一穿孔垫块17固定，该穿孔垫块17又支撑着一个和平面13接触的、带中央孔19的圆盘18。烟火装药16由例如如美国专利5610444所述的以高氯酸胺和硝酸钠为主要成份、含硅酮胶合料的混合火药块组成是有利的。防护罩11可保证运转前的气密隔离。

防护罩11的外径小于管50的内径，塑料管状隔套20夹在防护罩11和管50之间，作用容积补偿器，避免装药16燃烧时防护罩11发生横向破裂。

用来为发生器下游部分充气的孔23被焊接塞24密封着。

至于气体，可以使用惰性气体如氮、氩、氦或者惰性气体和氧化性气体的混合物如空气或氩/氧气混合物。对用户来说，当烟火装药产生还原性气体时，含氧化性气体的混合气体会非常有用。

在烟火装置4的下游，管50具有出气孔25，后者的中心分布在垂直于圆柱形管50母线的同一径向平面内。

隔板26的中央孔27是一个被安装并固定在所述隔板外表面上的盖28封闭着的圆形孔。

如此构成的发生器1包括两个不同的部分：

--包括有带烟火装药16的起爆装置4与出气孔25的上游部分，该上游部分形成一个燃烧和混合室46，

--形成用来容纳至少一种压力气体的储气室29的下游部分。

管50还包括一个与烟火装置4的防护罩11的表面13相接触的中空支承件30。该中空支承件30通过嵌入固定在管50上，与内隔板26及出气孔25都不接触。支承件30中装有一个活动实心活塞31，该活塞有一个截面比内隔板26中央孔27的截面S小的杆32。该杆32顶在封闭孔27的盖28上，因而构成加强所述盖对储气室29内的气体压力的抗压强度的支柱。

现在特别参照图2详细描述支承件30，并同时参照图5、图6详细描述活动活塞31。

支承件30是由中空圆柱环33构成的金属件，中空环33与隔套20相接触，并以嵌入方式固定在管2上，该中空环33的下游平面34挨着出气孔25的上游界限，但不妨碍所述孔。中空环33有一个有内凸肩36的中央圆柱形腔35。因此，腔35在烟火装药16一侧为直径d1,在内隔板26一侧具有不同的直径d2,d2同时大于d1和隔板26中央孔27的直径d。中空环33朝所述隔板26延伸出一个中空圆柱颈37但不与内隔板26接触。颈37的内径等于d2，外径小于管体50的内径。

活塞31一方面由一金属圆柱体38构成，该圆柱体有一外径为d1的圆柱形尾部39和后文将详加解释其作用的中央凹陷40。圆柱体38还有一个外径d3介于d1和d2之间的圆柱形实心基部41。最后，圆柱体38有一截面为s、长度为l的圆柱形杆32。圆柱体38由一个整体金属件构成，杆32系将原来在凹陷40空间中的金属顶出而形成的。

活塞31另一方面由一整体件42构成，为硬塑料材质，高度h均匀，有一个截面为s的圆柱形中央通道43，该中央通道可允许该整体件42压配合在圆柱体38的杆32上，以构成活塞31。整体件42有三个翼片44状的侧扇形区。整体件42即翼片44的高度h小于杆32的长度l，在如图所示的实施例中，甚至小于支承件30的颈37的高度。

另外，整体件42的最大径向尺寸等于d2。

当构成活塞31后，整体件42靠在圆柱体38的基部41上，翼片44环绕杆32，这样构成了所述杆的外围肋45。

当活塞31形成后并在支承件30里就位后，圆柱体38的尾部39插入腔35的上游部分。在此过程中，中空支承件30和活塞31将出气孔25和烟火装置4里的烟火装药16气密隔离。

上述发生器1的装配相当容易实施。准备好管50，把包括有活动活塞的支承件放好、嵌入，固定盖28，把充满气体并封闭好的管51放好并焊接。最后只需插进并嵌入烟火装置即可。

现在特别参照图3、图4和图8详尽描述这样构成的发生器的工作过程。

当检测到撞车事故发生需启动发生器的运行时，会发出电信号，开启电子烟火点火器8，点燃烟火装药16，燃烧产生的气体引起防护罩11面13的破裂。于是，热气体进入活塞31尾部39的凹陷40内，推动活塞前进，当尾部39嵌在位于凸肩36上游的腔35的狭窄部位内时，热气体不会进入支承件30颈部37内。尾部一开始前进，被外围肋45引导的杆32就会造成盖28破裂，储气室29里的冷气体开始穿过中央孔27流入燃烧和混合室，然后没和热气体混合就穿过孔25离开发生器1。因此，保护缓冲垫开始展开时仅在冷气体的作用下展开，不会破坏出气孔25附近的缓冲垫褶皱处。那又涉及到本发明的优选实施例的另一优点。

在烟火装药16的燃烧气体推动下，活塞31继续前行，但当外围肋45碰到内隔板26时，活塞的行程终止，因而阻止了活塞31基部41堵塞住内隔板26的中央孔27。此时，长度应小于活塞行程的活塞31的尾部39不再啮合在腔35的狭窄部分内，烟火装药16燃烧产生的热气体能绕过活塞31的基部41进入混合室，和来自储气室29的冷气体混合在一起，再穿过出气孔25离开发生器。可见，活塞31的实心基部41构成一个可阻止热气体直接流向内隔板26中央孔27的导向器，这实际上阻止了热气体进入储气室29。因此，对于相同的性能，本发明的发生器使用的储气室29与不能阻止热气体进入储气室的传统混合气体发生器使用的同样的储气室相比，能容纳的气体更多。

Claims (8)

1．混合气体发生器(1)，它包括一个管状壳体(2)，管状壳体有被起爆和发生热气体的烟火装置(4)封闭的一个上游端(3)及一个气密封闭的下游端(21)，所述管状壳体还有若干出气孔(25)，并包括一个内隔板，该隔板上有一个被一个盖(28)封闭起来的截面为S的中央孔(27)，所述隔板把所述管状壳体分成两部分：

--一个形成燃烧和混合室(46)，装有烟火装置及出气孔的上游部分，

--形成容纳至少一种压力气体的存贮室(29)的下游部分，其特征在于，所述管状壳体由两个圆柱管(50,51)构成，所述两圆柱管各以一端相互固定在一起，所述隔板(26)和所述两管之一形成一个整体件，其特征还在于，所述管状壳体的上游部分中，在所述烟火装置和所述内隔板(26)之间有一支承件(30)，该支承件固定在所述壳体上，和所述内隔板和所述出气孔都不接触，该支承件中装有活动实心活塞(31)，该活塞由至少一个具有小于S截面的s截面的杆(32)构成，并抵在封闭内隔板(26)中央孔(27)的盖(28)上，所述杆(32)在其和所述隔板相对的那端有一个截面So大于S的实心基部(41)，上有阻止所述基部(41)接触到所述中央孔(27)的外围肋(45)。

2．根据权利要求1所述的混合气体发生器，其特征在于，在烟火装置工作前，所述支承件(30)和所述活动实心活塞(31)把所述烟火装置和所述出气孔(25)隔离开。

3．根据权利要求2所述的混合气体发生器，其特征在于，所述支承件(30)由嵌入发生器(1)壳体(2)的中空环(33)构成，所述环有一带内凸肩(36)的圆柱形中央腔(35)，形成在烟火装置一侧的直径d1和在内隔板(26)一侧的直径d2,d2大于d1，所述环(33)向所述内隔板延伸出一个内径等于d2、外径小于管状壳体(2)内径的中空圆柱颈部(37)。

4．根据权利要求3所述的混合气体发生器，其特征在于，所述活动活塞(31)由一圆柱体(38)和若干翼片(44)构成，该圆柱体具有一个外径为d1的圆柱形尾部(39)、一个外径d3介于d1和d2之间的的圆柱形基部(41)和一个截面为s、长度为1的圆柱形杆(32)，高度h小于所述长度1的所述翼片(44)围绕所述杆(32)分布，并靠在所述圆柱体的基部(41)上，所述翼片构成所述外围肋(45)。

5．根据权利要求4所述的混合气体发生器，其特征在于，所述翼片(44)构成具有截面为s的圆柱形中央通道的整体件(42)，该整体件压配合在所述活动活塞圆柱体(38)的杆(32)上。

6．根据权利要求5所述的混合气体发生器，其特征在于，所述圆柱体(38)是金属体，其特征还在于，所述整体件(42)由一种硬塑料构成。

7．根据权利要求1所述的混合气体发生器，其特征在于，所述管(50,51)的外径相同，彼此焊接固定在一起。

8．根据权利要求7所述的混合气体发生器，其特征在于，内隔板(26)和构成上游部分的管形成一整体件。

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