CN213413725U - 一种带孔气体发生剂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带孔气体发生剂，属于安全气囊气体发生器技术领域；产气剂的周向外壁为花瓣形状；产气剂的轴心位置，沿轴向设置有一个通孔或通孔组；当产气剂中心设置一个通孔时，沿通孔的周向设置有一圈或两圈环形通孔组；当产气剂中心设置通孔组时，不设置环形通孔组；该带孔产气剂的燃烧过程能够实现等面燃烧或增面燃烧，或多段不同状况的燃烧，实现依照需求调节气体发生器的P‑t性能，从而可以降低气体发生器的材料成本以及发生器的质量；该带孔产气剂主要用于汽车安全气囊气体发生器；本实用新型采用压制成型工艺，首次实现了压制成型的方式制备小型带孔产气剂，使得制备工艺简单、高效、易于操作与控制。

Description

一种带孔气体发生剂

技术领域

本实用新型属于安全气囊气体发生器技术领域，涉及一种带孔气体发生剂。

背景技术

安全气囊系统由产生气体的气体发生器和用于防护的气囊以及支持以上两部分的外饰组成。气体发生器中含有气体发生剂，需要的时候激发，气体发生剂燃烧产生大量的气体，填充气囊保护人身安全。

目前世界范围内主流的气体发生剂为硝酸胍和碱式硝酸铜类气体发生剂，硝酸胍作为主要燃料，碱式硝酸铜作为主要氧化剂。这类气体发生剂的药片外形通常采用普通圆片状，其一般燃烧过程为减面燃烧，燃烧前半段产气量大，对气囊伤害大，容易破坏气囊，无法形成有效防护，而且气囊弹出过快，这些都容易对人体造成伤害，且对发生器的过滤网以及壳体耐压强度要求较高，增加了发生器的成本；此外燃烧后半段，燃面急剧减少，产气效率降低，气囊展开形态保持时间短，无法在侧撞或者人员在非正位时对人员起到保护作用，而且可能燃烧不完全，促使残渣量增加，增加发生器的过滤网成本。

所以必须对硝酸胍和碱式硝酸铜配方气体发生剂的药型进行改进，加入带孔就是其中一种方式。其原理在于，由于带孔的存在，药片燃烧过程会改善为增面或等面燃烧，或者实现多段不同状况的燃烧，改善燃烧时间段，克服了上述缺陷。

目前安全气囊气体发生剂行业内一般使用实心药片作为产气药剂。对于小型带孔药剂的成型方式，目前只有挤出成型的方式，目前尚没有采用压制成型方式。挤出成型方式需要使用特殊的粘合剂，对配方有一定限制，而且挤出工序复杂成本较高；压制成型方式目前只能压制大药片，对于小型带孔药片目前尚不能压制，大型带孔或带孔药片内径和外径均大，对发生器结构有特殊要求，一般用于管状发生器，而对于饼状发生器只有小型带孔或带孔药片才能使用。

例如专利CN2786115Y公开了一种产气组合物的模塑制品，包括其制备工艺，药柱内有一带孔，药片带有凹槽，以增大初始燃面，提高点火效率及可靠性，但是该专利药型在燃烧过程中仍然是减面燃烧，且药柱尺寸较大，发生器中装药量难以调节。

再例如专利CN1220650A公开了一种气囊用气体发生剂，产气组合物具有低毒性或低危险性、容易使用、具有极好的燃烧效率和产气效率、减少了燃烧中产生的残留物量、能被安全地生产并在模塑条件下有较好的模塑强度。但是该药剂中含有硝酸铵配方，且采用挤塑成型工艺，由于硝酸铵配方的吸湿性极强，对发生器的安全性留下了隐患。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种带孔气体发生剂，尺寸较小，燃烧过程可以实现增面或等面燃烧，以改善发生器的P-t 性能，降低气体发生器的材料成本。

本实用新型解决技术的方案是：

一种带孔气体发生剂，所述气体发生剂为柱体结构；气体发生剂的周向外壁为花瓣形状；气体发生剂的轴心位置，沿轴向设置有一个通孔或通孔组；当气体发生剂中心设置一个通孔时，沿通孔的周向设置有一圈或两圈环形通孔组；当气体发生剂中心设置通孔组时，不设置环形通孔组。

在上述的一种带孔气体发生剂，所述气体发生剂轴向高度L1与横截面直径L2的比值范围为0.1-20；气体发生剂横截面中所有孔截面的总面积与气体发生剂横截面面积的比值范围为0.1-0.5。

在上述的一种带孔气体发生剂，所述气体发生剂中任一通孔的直径为 0.8-3mm；气体发生剂中孔的个数为17-33个。

在上述的一种带孔气体发生剂，所述当气体发生剂的轴心位置设置有一个通孔时，通孔的截面选用圆形、正方形、正五边形、正六边形、带矩形边齿的轮盘形、尖齿轮盘形、五角星形、花瓣形、内凹弧段拼接圆形中的一种。

在上述的一种带孔气体发生剂，当气体发生剂的轴心位置设置有一个通孔，且沿通孔的周向设置有一圈环形通孔组时，通孔的最大内径L3为3mm；环形通孔组包括n个相同的圆孔；n为正整数，且16≤n≤20；n个圆孔以气体发生剂的轴心为中心沿周向均匀分布呈圆环状；圆孔的直径L4为0.8-1mm；圆孔的中心与通孔的中心距离L5为3.2mm。

在上述的一种带孔气体发生剂，当气体发生剂的轴心位置设置有一个通孔，且沿通孔的周向设置有两圈环形通孔组时，通孔的最大内径L3为3mm；位于内圈的环形通孔组包括m个相同的圆孔；m个圆孔以气体发生剂的轴心为中心沿周向均匀分布呈圆环状；位于外圈的环形通孔组包括m个相同的圆孔；m个圆孔以气体发生剂的轴心为中心沿周向均匀分布呈圆环状；m为正整数，且14 ≤m≤16；圆孔的直径L4为0.5mm；位于内圈的环形通孔组中，圆孔的中心与通孔的中心距离L6为2.5mm；位于外圈的环形通孔组中，圆孔的中心与通孔的中心距离L7为3.5m。

在上述的一种带孔气体发生剂，当内圈环形通孔组中的通孔与外圈环形通孔组中的通孔直径不同时，内圈环形通孔组中的通孔直径为0.5mm；外圈环形通孔组中的通孔直径为0.75mm；位于内圈的环形通孔组中，圆孔的中心与通孔的中心距离L6为2.5mm；位于外圈的环形通孔组中，圆孔的中心与通孔的中心距离L7为3.5m。

在上述的一种带孔气体发生剂，当气体发生剂的轴心位置设置通孔组时，通孔组包括k个相同的镂空孔；k为正整数，且23≤k≤30；k个镂空孔均匀排列成6边形形状；镂空孔的直径L8为1mm；相邻两个镂空孔的间距L9为 0.6mm。

在上述的一种带孔气体发生剂，所述气体发生剂的密度为1.95-2.5g/cm³；在60升罐内燃烧时，气体发生剂燃烧产生气体的最大压力为330-370KPa；达到最大压力的时间为50-70ms。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)本实用新型的带孔气体发生剂制品调节气体发生剂燃面，使气体发生剂成等面或增面燃烧，或多段不同状况的燃烧，带孔气体发生剂前半段燃面比片状气体发生剂小，使前期高温燃气喷出量减少，有利于打开气囊模块饰盖，保护气囊；带孔药有等面或增面燃烧特性，后半段产气速率加快，给气囊持续的充气，保证了气囊的及时展开，采用了带孔气体发生剂，使药剂燃烧持续时间可调整，可以持续给气囊供气，提高了对人的保护效率和时间，提高气囊使用的适宜性及安全性；且本实用新型的带孔气体发生剂制品尺寸可调整，适用于各种类型的气体发生器；

(2)本实用新型的带孔气体发生剂制品燃烧更稳定，发生器内压更低，有利于优化过滤网设计，减少层数，降低重量；减小发生器壳体所用钢板的厚度，降低对材料强度要求，从而大幅度降低发生器零件成本；

(3)本实用新型的带孔气体发生剂制品相对于普通圆形药片，尺寸相同时，燃面更大，因而可以使用低燃速、低燃温的配方；且燃烧更完全，不会留下未烧完药片，具有燃烧后残渣少，内压低，燃速可调整等优点，真正实现了发生器轻量化；

(4)本实用新型的带孔气体发生剂制品在安全气囊发生器中，P-T曲线前期上升平缓，曲线中期上升剧烈，曲线后期平稳且下降缓慢，可延长后期压力保持时间，整体性能优异；

(5)本实用新型的带孔气体发生剂制品可以实现双阶段或多阶段可变燃烧，即当药柱一部分燃尽后，另外一部分仍然有50％左右继续燃烧，实际上就是实现分阶段燃烧效果，具备实现部分双极式发生器的功能。

附图说明

图1为本实用新型气体发生剂整体示意图；

图2为本实用新型通孔截面为圆形且一圈环形通孔组示意图；

图3为本实用新型通孔截面为正方形且一圈环形通孔组示意图；

图4为本实用新型通孔截面为正五边形且一圈环形通孔组示意图；

图5为本实用新型通孔截面为正六边形且一圈环形通孔组示意图；

图6为本实用新型通孔截面为带矩形边齿的轮盘形且一圈环形通孔组示意图；

图7为本实用新型通孔截面为尖齿轮盘形且一圈环形通孔组示意图；

图8为本实用新型通孔截面为五角星形且一圈环形通孔组示意图；

图9为本实用新型通孔截面为花瓣形且一圈环形通孔组示意图；

图10为本实用新型内凹弧段拼接圆形且两圈环形通孔组示意图；

图11为本实用新型一圈环形通孔组尺寸示意图；

图12为本实用新型两圈环形通孔组尺寸示意图；

图13为本实用新型通孔组尺寸示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步阐述。

本实用新型提供一种带孔气体发生剂燃烧过程能够实现等面燃烧或增面燃烧，或多段不同状况的燃烧，实现依照需求调节气体发生器的P-t性能，从而可以降低气体发生器的材料成本以及发生器的质量；该带孔气体发生剂主要用于汽车安全气囊气体发生器；本实用新型采用压制成型工艺，首次实现了压制成型的方式制备小型带孔气体发生剂，使得制备工艺简单、高效、易于操作与控制。

本实用新型的气体发生剂为柱体结构；气体发生剂的周向外壁为花瓣形状；气体发生剂的轴心位置，沿轴向设置有一个通孔1或通孔组2；当气体发生剂中心设置一个通孔1时，沿通孔1的周向设置有一圈或两圈环形通孔组3；当气体发生剂中心设置通孔组2时，不设置环形通孔组3。如图1所示，气体发生剂轴向高度L1与横截面直径L2的比值范围为0.1-20；气体发生剂横截面中所有孔截面的总面积与气体发生剂横截面面积的比值范围为0.1-0.5。气体发生剂中任一通孔的直径为0.8-3mm；气体发生剂中孔的个数为17-33个。孔在所述柱状体内部任意分布，优选均匀或对称分布。气体发生剂的密度为 1.95-2.5g/cm³；在60升罐内燃烧时，气体发生剂燃烧产生气体的最大压力为 330-370KPa；达到最大压力的时间为50-70ms。带孔气体发生剂的燃烧过程能够实现等面燃烧或增面燃烧，或多段不同状况的燃烧。

当气体发生剂的轴心位置设置有一个通孔1时，通孔1的截面选用圆形(如图2所示)、正方形(如图3所示)、正五边形(如图4所示)、正六边形(如图5所示)、带矩形边齿的轮盘形(如图6所示)、尖齿轮盘形(如图7所示)、五角星形(如图8所示)、花瓣形(如图9所示)、内凹弧段拼接圆形(如图10 所示)中的一种。当气体发生剂的轴心位置设置有一个通孔1，且沿通孔1的周向设置有一圈环形通孔组3时，如图11所示，通孔1的最大内径L3为3mm；环形通孔组3包括n个相同的圆孔31；n为正整数，且16≤n≤20；n个圆孔 31以气体发生剂的轴心为中心沿周向均匀分布呈圆环状；圆孔31的直径L4 为0.8-1mm；圆孔31的中心与通孔1的中心距离L5为3.2mm。

当气体发生剂的轴心位置设置有一个通孔1，且沿通孔1的周向设置有两圈环形通孔组3时，如图12所示，通孔1的最大内径L3为3mm；位于内圈的环形通孔组3包括m个相同的圆孔31；m个圆孔31以气体发生剂的轴心为中心沿周向均匀分布呈圆环状；位于外圈的环形通孔组3包括m个相同的圆孔 31；m个圆孔31以气体发生剂的轴心为中心沿周向均匀分布呈圆环状；m为正整数，且14≤m≤16；圆孔31的直径L4为0.5mm；位于内圈的环形通孔组3中，圆孔31的中心与通孔1的中心距离L6为2.5mm；位于外圈的环形通孔组3中，圆孔31的中心与通孔1的中心距离L7为3.5m。

当内圈环形通孔组3中的通孔31与外圈环形通孔组3中的通孔31直径不同时，内圈环形通孔组3中的通孔31直径为0.5mm；外圈环形通孔组3中的通孔31直径为0.75mm；位于内圈的环形通孔组3中，圆孔31的中心与通孔 1的中心距离L6为2.5mm；位于外圈的环形通孔组3中，圆孔31的中心与通孔1的中心距离L7为3.5m。

当气体发生剂的轴心位置设置通孔组2时，如图13所示，通孔组2包括k 个相同的镂空孔21；k为正整数，且23≤k≤30；k个镂空孔21均匀排列成6 边形形状；镂空孔21的直径L8为1mm；相邻两个镂空孔21的间距L9为 0.6mm。

本实用新型的带孔气体发生剂制品调节气体发生剂燃面，使气体发生剂成等面或增面燃烧，或多段不同状况的燃烧，带孔气体发生剂前半段燃面比片状气体发生剂小，使前期高温燃气喷出量减少，有利于打开气囊模块饰盖，保护气囊；带孔药有等面或增面燃烧特性，后半段产气速率加快，给气囊持续的充气，保证了气囊的及时展开，采用了带孔气体发生剂，使药剂燃烧持续时间可调整，可以持续给气囊供气，提高了对人的保护效率和时间，提高气囊使用的适宜性及安全性；且本实用新型的带孔气体发生剂制品尺寸可调整，适用于各种类型的气体发生器。且该带孔气体发生剂制品燃烧更稳定，发生器内压更低，有利于优化过滤网设计，减少层数，降低重量；减小发生器壳体所用钢板的厚度，降低对材料强度要求，从而大幅度降低发生器零件成本。

本实用新型气体发生剂制品相对于普通圆形药片，尺寸相同时，燃面更大，因而可以使用低燃速、低燃温的配方；且燃烧更完全，不会留下未烧完药片，具有燃烧后残渣少，内压低，燃速可调整等优点，真正实现了发生器轻量化。在安全气囊发生器中，P-T曲线前期上升平缓，曲线中期上升剧烈，曲线后期平稳且下降缓慢，可延长后期压力保持时间，整体性能优异。可以实现双阶段或多阶段可变燃烧，即，当药柱一部分燃尽后，另外一部分仍然有50％左右继续燃烧，实际上就是实现分阶段燃烧效果，具备实现部分双极式发生器的功能

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种带孔气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂为柱体结构；气体发生剂的周向外壁为花瓣形状；气体发生剂的轴心位置，沿轴向设置有一个通孔(1)或通孔组(2)；当气体发生剂中心设置一个通孔(1)时，沿通孔(1)的周向设置有一圈或两圈环形通孔组(3)；当气体发生剂中心设置通孔组(2)时，不设置环形通孔组(3)。

2.根据权利要求1所述的一种带孔气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂轴向高度L1与横截面直径L2的比值范围为0.1-20；气体发生剂横截面中所有孔截面的总面积与气体发生剂横截面面积的比值范围为0.1-0.5。

3.根据权利要求2所述的一种带孔气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂中任一通孔的直径为0.8-3mm；气体发生剂中孔的个数为17-33个。

4.根据权利要求3所述的一种带孔气体发生剂，其特征在于：所述当气体发生剂的轴心位置设置有一个通孔(1)时，通孔(1)的截面选用圆形、正方形、正五边形、正六边形、带矩形边齿的轮盘形、尖齿轮盘形、五角星形、花瓣形、内凹弧段拼接圆形中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种带孔气体发生剂，其特征在于：当气体发生剂的轴心位置设置有一个通孔(1)，且沿通孔(1)的周向设置有一圈环形通孔组(3)时，通孔(1)的最大内径L3为3mm；环形通孔组(3)包括n个相同的圆孔(31)；n为正整数，且16≤n≤20；n个圆孔(31)以气体发生剂的轴心为中心沿周向均匀分布呈圆环状；圆孔(31)的直径L4为0.8-1mm；圆孔(31)的中心与通孔(1)的中心距离L5为3.2mm。

6.根据权利要求5所述的一种带孔气体发生剂，其特征在于：当气体发生剂的轴心位置设置有一个通孔(1)，且沿通孔(1)的周向设置有两圈环形通孔组(3)时，通孔(1)的最大内径L3为3mm；位于内圈的环形通孔组(3)包括m个相同的圆孔(31)；m个圆孔(31)以气体发生剂的轴心为中心沿周向均匀分布呈圆环状；位于外圈的环形通孔组(3)包括m个相同的圆孔(31)；m个圆孔(31)以气体发生剂的轴心为中心沿周向均匀分布呈圆环状；m为正整数，且14≤m≤16；圆孔(31)的直径L4为0.5mm；位于内圈的环形通孔组(3)中，圆孔(31)的中心与通孔(1)的中心距离L6为2.5mm；位于外圈的环形通孔组(3)中，圆孔(31)的中心与通孔(1)的中心距离L7为3.5m。

7.根据权利要求6所述的一种带孔气体发生剂，其特征在于：当内圈环形通孔组(3)中的圆孔(31)与外圈环形通孔组(3)中的圆孔(31)直径不同时，内圈环形通孔组(3)中的圆孔(31)直径为0.5mm；外圈环形通孔组(3)中的圆孔(31)直径为0.75mm；位于内圈的环形通孔组(3)中，圆孔(31)的中心与通孔(1)的中心距离L6为2.5mm；位于外圈的环形通孔组(3)中，圆孔(31)的中心与通孔(1)的中心距离L7为3.5m。

8.根据权利要求7所述的一种带孔气体发生剂，其特征在于：当气体发生剂的轴心位置设置通孔组(2)时，通孔组(2)包括k个相同的镂空孔(21)；k为正整数，且23≤k≤30；k个镂空孔(21)均匀排列成6边形形状；镂空孔(21)的直径L8为1mm；相邻两个镂空孔(21)的间距L9为0.6mm。

9.根据权利要求8所述的一种带孔气体发生剂，其特征在于，所述气体发生剂的密度为1.95-2.5g/cm³；在60升罐内燃烧时，气体发生剂燃烧产生气体的最大压力为330-370KPa；达到最大压力的时间为50-70ms。

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