專利名稱：混合式充氣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及汽車充氣安全系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種利用快速加壓方法產(chǎn)生通向氣/安全囊的氣流的混合式充氣器。
背景技術(shù)：
用于汽車充氣安全系統(tǒng)中的各種充氣器的演化導(dǎo)致了單純加壓氣體充氣器、單純噴氣燃料(propellant)充氣器以及混合式充氣器的發(fā)展。對于每一種上述類型的充氣器自然存在許多的設(shè)計(jì)依據(jù)。在所有三種系統(tǒng)中，兩項(xiàng)主要的設(shè)計(jì)依據(jù)是，氣/安全囊為了在操作上有效必須在一預(yù)定的時(shí)間內(nèi)膨脹一預(yù)定量。
由于汽車的重量目前在許多情況下是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)依據(jù)，因此充氣器的重量也是如此。其次，由于在許多汽車設(shè)計(jì)中可提供的空間有限，充氣器的尺寸也是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一項(xiàng)目的是提供一種混合式充氣器，能夠以較之傳統(tǒng)的各種充氣器更為緊湊的尺寸予以生產(chǎn)并能夠在一予空的時(shí)間內(nèi)使氣/安全囊鼓脹一予空量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的混合式充氣器具有一裝有一種加壓介質(zhì)的充氣器表體。一空腔設(shè)置在所述充氣器殼體里面并盛放有一種噴氣燃料。此充氣器還有一噴氣燃料點(diǎn)裝置。一連通口把所述空腔與所述充氣器殼體流體連通。一第一圓蓋通常堵住所述連通口，并且由點(diǎn)燃所述噴氣燃料所生成的噴氣燃料氣體使之破裂。一出口設(shè)置在所述氣體發(fā)生器殼體上，用以從所述充氣器殼體向氣/安全囊提供所述加壓介質(zhì)和所述噴氣燃料氣體。一第二圓蓋通常堵住所述出口，并且象第一圓蓋一樣，由點(diǎn)燃所述噴氣燃料所生成的所述燒氣燃料氣體使之破裂。


圖1是一種汽車充氣安全系統(tǒng)的示意圖；圖2A-B分別是一種混合式充氣器的一實(shí)施例的縱向剖面視圖和其一部分的放大視圖；圖3是實(shí)例2的噴氣燃料組合物的一條充氣器內(nèi)部壓力對時(shí)間的性能曲線；圖4是實(shí)例2的噴氣燃料組合物的一條接收罐壓力對時(shí)間的性能曲線；圖5是一種混合式充氣器的另一項(xiàng)實(shí)施例的縱向剖面視圖；圖6A-D是在操作期間不同時(shí)刻圖5的充氣器的閥和封閉圓蓋的放大縱向剖面視圖；圖7A-D是圖6A-D中的閥的端視圖；圖8是一種混合式充氣器的另一項(xiàng)實(shí)施例的縱向剖面視圖；圖9是沿著圖8的直線9-9所剖取的中央殼體的橫向剖面視圖；圖10是圖8中氣體發(fā)生器殼體的第一與第二腔室之間的隔板的頂視圖；具體表明各噴氣燃料孔口的取向；圖11A-C是在操作期間不同時(shí)刻圖8中充氣器的閥和封閉圓蓋的放大縱向剖面視圖；圖12表明在操作期間圖8中的充氣器的各個(gè)腔室里面的壓力；圖13A-D表明在操作期間不使用閥/閥系統(tǒng)時(shí)圖8中的充氣器的各個(gè)腔室里面的壓力；圖14A和B是圖5和8中混合式充氣器的閥的、其它各實(shí)施例的橫向剖面視圖；圖15是一種混合式充氣器的另一項(xiàng)實(shí)施例的縱向剖面視圖；圖16是一種混合式充氣器的另一項(xiàng)實(shí)施例的縱向剖面視圖；圖16A是圖16中混合式充氣器的一種改型。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將參照有助于顯示本發(fā)明各種特點(diǎn)的各附圖予以說明。在這方面，本發(fā)明一般地涉及汽車充氣安全系統(tǒng)的混合式充氣器。亦即，本發(fā)明涉及一種同時(shí)利用儲備的加壓氣體和氣和/或熱發(fā)生噴氣燃料(propellant)的充氣器。Hamilton等人的美國專利NO.5,230,531中披露了各種類型的混合式充氣器，此專利被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人。因而此專利的整個(gè)公開內(nèi)容在此作為參照予以引用。
一種汽車充氣安全系統(tǒng)的一項(xiàng)實(shí)施例大體上示于圖1。充氣安全系統(tǒng)10的主要部件包括一檢測器14，一充氣器26，以及一氣/安全囊18。在檢測器14檢測出一要求氣/安全囊18膨脹的情況(比如一種預(yù)定的減速)時(shí)，一訊號即發(fā)給充氣器26，以便從充氣器26經(jīng)由導(dǎo)管22向氣/安全囊18釋放氣體或其他適當(dāng)?shù)牧黧w。
示于圖2的充氣器30是一種混合式充氣器，并且可以代替充氣器26而用在圖1的充氣安全系統(tǒng)10中。相應(yīng)地，充氣器30包括一容器或充氣器殼體34，具有某種加壓介質(zhì)36，該加壓介質(zhì)在適當(dāng)時(shí)刻提供給氣/安全囊18(圖1)，以及一氣體發(fā)生器82，可提供噴氣燃料氣體以增加通向氣/安全囊18的流量(比如，通過提供熱量使加壓介質(zhì)36膨脹和/或生成另外一些氣體)。如下面將較為詳細(xì)說明的，一種火藥型(gun-type)燃料(比如，一種高溫、富油噴氣燃料)可以用于制成置放在氣體發(fā)生器82中的噴氣燃料顆粒90，而至少一種惰性氣體(比如，氬)和氧的混合氣可以用作加壓介質(zhì)36。對于與本發(fā)明有關(guān)的一個(gè)或幾個(gè)方面，最好是，以充分子計(jì)，加壓介質(zhì)包括從大約70％至大約92％的惰性流體和從大約8％至大約30％的氧，而更為可取的是，以克分子計(jì)，加壓介質(zhì)包括從大約79％至大約90％的惰性流體和從大約10％至大約21％的氧。
充氣器殼體34和氣體發(fā)生器82是相互連接的，氣體發(fā)生器82置放在充氣器殼體34里面以減少充氣器30所需的空間。更為具體地說，一空心擴(kuò)散管38焊接于一空心套管66(比如，具有大約1.25英寸的直徑)的一端。擴(kuò)散管38具有通過自身的多排排氣孔40(比如，80個(gè)排氣孔40，每個(gè)直徑大約0.100英寸)，這些氣孔從充氣器30提供一種“無推壓輸出”，一濾網(wǎng)58靠近各排氣孔40設(shè)置。一封閉圓蓋70以適當(dāng)方式安置在套管66里面并且焊在其上，以便起初把加壓介質(zhì)36擋在充氣器殼體34里面。在需要釋放時(shí)，一具有基本為錐形端頭的射彈50被推進(jìn)而穿透封閉圓蓋70。更為具體地說，射彈50安置在一圓筒54里面、位于封閉圓蓋70的凸出側(cè)，并在從充氣安全系統(tǒng)(圖1)的檢測器14接收到一適當(dāng)訊號時(shí)通過啟動一引爆器46而被推射出去。一圓環(huán)62用來在發(fā)射之前起初把射彈50保持就位。
一孔口套筒74焊接于封閉圓蓋70和/或套管66的端部上?？卓谔淄?4是空心的，并且包括許多孔口小孔78(比如，四個(gè)小孔，每個(gè)直徑大約是0.201英寸)，以便在封閉圓蓋70被射彈50捅破時(shí)與充氣器殼體34內(nèi)部和套管66的內(nèi)部以及擴(kuò)散管38流體連通。此外，氣體發(fā)生器82，更為具體地說，氣體發(fā)生器殼體86焊接于孔口套筒74以實(shí)現(xiàn)充氣器殼體34與氣體發(fā)生器82的相互連接。
氣體發(fā)生器殼體86盛放許多燃料顆粒90，在點(diǎn)燃之后它們會提供加熱的噴氣燃料燃燒氣體產(chǎn)物，用以增加通向氣/安全囊18(圖1)的流量。燃料顆粒90由一噴氣燃料套管94保持在氣體發(fā)生器殼體86里面，此套筒由一濾網(wǎng)104和擋板100使之與氣體發(fā)生器殼體86的端部96上的氣體發(fā)生器入口管嘴98隔離開來。如以下將要說明的那樣，噴氣燃料顆粒90可以由一種火藥型噴氣燃料制成，并且是“無煙的”。不過，顆粒90基本上是圓筒形的，帶有一單獨(dú)孔眼穿過其中心部分。其它噴氣燃料顆粒形狀可能也適用，這將至少部分取決于所使用的特定噴氣燃料配制方法。
一單個(gè)(或多個(gè))氣體發(fā)生器入口管嘴98(比如，一直徑大約0.516英寸的單個(gè)管嘴98)設(shè)置在氣體發(fā)生器殼體86的端部96上面，并且大體上指向離開封閉圓蓋70的一方。氣體發(fā)生器殼體86述包括許多位于殼體86側(cè)壁上的沿周向間隔開來的出口或排放管嘴200(比如，一“排”四個(gè)管嘴，各自直徑大約0.221英寸)。可能會希望改變一下這些管嘴200的軸向配置(它們一般可以處在殼體86的中部)，盡管由于更為接近于出口的位置會增加許多操作計(jì)算。其次，還可能希望改變一下這些管嘴200的數(shù)量。在氣體發(fā)生器殼體86的側(cè)壁上具有一些排放管嘴200和在殼體86的端部96上面具有一入口管嘴98的這種結(jié)構(gòu)情況之下，在嘴氣燃料顆粒90燃燒期間，加壓介質(zhì)36通過入口管嘴98被吸進(jìn)氣體發(fā)生器殼體86，而從氣體發(fā)生器殼體86里面出來的混合氣體則通過各管嘴200流出殼體86，具體地說，沿著氣體發(fā)生器殼體86側(cè)壁的加壓介質(zhì)36的氣流造成一種壓差，把加壓介質(zhì)36通過入口管嘴98吸進(jìn)氣體發(fā)生器殼體86。這就大大地改進(jìn)了充氣器30的性能，至少是在形成某些類型的噴氣燃料氣體的時(shí)候；下面將較為詳細(xì)地予以說明。
氣體發(fā)生器82包括一點(diǎn)火裝置114，用于在適當(dāng)時(shí)間點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒90。點(diǎn)火裝置114至少部分地位于射彈50與噴氣燃料顆粒90之間的氣體發(fā)生器殼體86里面，并且一般包括一驅(qū)動活塞124，以及至少一個(gè)碰炸起爆藥包120和一種用作引發(fā)器的點(diǎn)火/引爆材料144。更為具體地說，一驅(qū)動導(dǎo)向器140觸合孔口套筒74的一個(gè)端部和氣體發(fā)生器殼體86的內(nèi)部壁板，驅(qū)動導(dǎo)向器140從而至少部分地用于容納至少一部分設(shè)置于其中的驅(qū)動活塞124并予以引導(dǎo)。起爆藥包托座116觸合驅(qū)動導(dǎo)向器140的一端并裝有許多貼近點(diǎn)火/引爆材料144放置的常用碰炸起爆藥包120。點(diǎn)火/引爆材料144一般由一藥帽148卡持在起爆藥包120附近。一種適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火/引爆材料144的實(shí)例是一種RDX鋁質(zhì)引爆材料，其組成是；89％RDX、11％鋁粉，并添加有0.5％羥丙基纖維素?？ㄈ?08和擋板112設(shè)置在起爆藥包托座116和噴氣燃料套筒94之間。在氣體發(fā)生殼體86是用卷邊而不是用焊接方法連接于孔口套筒74的情況下，氣體發(fā)生器殼體86在操作期間會具有一種伸長的趨勢。于是，為了保持上述各部件的穩(wěn)固相互作用，可以設(shè)置一個(gè)波形彈簧墊圈(未畫出)，比如說，在卡圈108與擋板112之間。
驅(qū)動活塞124可滑動地設(shè)置在驅(qū)動導(dǎo)向器140里面并包括一大體上與起爆藥包120對中的連續(xù)的邊緣突出件128?？梢岳斫猓鄠€(gè)突出件(未示出)可以代替大體上連續(xù)的邊緣突出件128。一貝氏(belleville)墊圈136設(shè)置在驅(qū)動導(dǎo)向器140與驅(qū)動活塞之間并與二者的一部分接合(經(jīng)由一墊套126)，以便在起初使驅(qū)動活塞124保持在離開起爆藥包120的位置。于是，驅(qū)動活塞124與起爆藥包120的、會觸發(fā)氣體發(fā)生器的偶然觸合的潛在可能性就減少了。不過，在射彈50穿過封閉圓蓋70之后，由射彈50傳給驅(qū)動活塞124的能量足以克服貝氏墊圈136，從而突出邊緣128能夠以充分的力量觸合起爆藥包120，以點(diǎn)燃至少一個(gè)這種起爆藥包120。這本身又導(dǎo)致點(diǎn)燃點(diǎn)火/引爆材料144，并從而造成燃料顆粒90的點(diǎn)燃。
在氣體發(fā)生器82運(yùn)作期間，起爆藥包120會受侵蝕并因而允許由噴氣燃料顆粒90的燃料而生成的燃料氣體流過起爆藥包120。燃料氣體的任何這種方式的逸漏都可能對充氣器30的性能穩(wěn)定造成不良影響。不過，這些氣體卻合乎需要地作用在驅(qū)動活塞124上而推動活塞124與驅(qū)動導(dǎo)向器140形成密封觸合。這就為氣體發(fā)生器殼體86提供一種密封，牢靠地限制住氣體穿過殼體的任何逸漏。因而，噴氣燃料氣體合乎需要地流過氣體發(fā)生器管嘴98。
現(xiàn)在概括一下充氣器30的運(yùn)作。檢測器14(圖1)發(fā)出一訊號給引爆器46以推動射彈50。射彈50起初穿過封閉圓蓋70以打開充氣器殼體34與氣/安全囊18(圖1)之間的通道。射彈50繼續(xù)前行，直至它撞到驅(qū)動活塞124為止，此活塞使連接于其上的突出邊緣128擊打至少一個(gè)對中的起爆藥包120。結(jié)果，點(diǎn)火/引爆藥144被點(diǎn)燃，它本身再點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒90。在顆粒90在殼體86里面燃燒期間，來自充氣器殼體34的加壓介質(zhì)36通過設(shè)置在殼體86端部96的入口管嘴98被吸進(jìn)氣體發(fā)生器殼體86。這是由于可以產(chǎn)生壓差的、加壓介質(zhì)36沿著氣體發(fā)生器殼體86側(cè)壁的流動造成的。這種加壓介質(zhì)36的“吸入”促進(jìn)了噴氣燃料氣體和加壓介質(zhì)36在殼體86里面的摻混，而且正如將要較為詳細(xì)地說明的那樣，在氧包含在加壓介質(zhì)36之中而與具有大含量的一氧化碳和氫的噴氣燃料氣體相反應(yīng)時(shí)，這一點(diǎn)尤其合乎需要。不過，各種氣體還是經(jīng)由殼體86側(cè)壁上的各排氣管嘴200從氣體發(fā)生器殼體86排出的。這樣，通向氣/安全囊的氣流通過加壓介質(zhì)36與出自氣體發(fā)生器殼體86的燃料產(chǎn)物相摻混而合乎需要地得以增強(qiáng)(圖1)。
如上所指出，混合式充氣器可以利用一種火藥型噴氣燃料制成的噴氣燃燒顆粒90，和一種至少一種惰性氣體和氧氣的混合物形成的加壓介質(zhì)36?；鹚幮蛧姎馊剂?，象在此所用者，是諸如單、雙或三基噴氣燃料那樣的高溫、富油噴氣燃料，以及諸如LOVA或HELOVA噴氣燃料那樣的硝胺噴氣燃料。更為具體地說，傳統(tǒng)的各種火藥型噴氣燃料是那些燃燒溫度從大約2500K至大約3800K，而一般大于大約3000K，并且是富油的噴氣燃料；因?yàn)闆]有過量的氧，這些噴氣燃料會產(chǎn)生相當(dāng)大量的CO和H2。出自這些噴氣燃料的過度可燃物一般要求補(bǔ)充氧氣在所儲備氣體的5與25克分子百分?jǐn)?shù)之間，或者有時(shí)在15與40克分子百分?jǐn)?shù)之間，以引起得到CO2和H2O的反應(yīng)平衡。
可以用于混合式充氣器30的噴氣燃料顆粒90的、具體的“傳統(tǒng)”火藥型噴氣燃料包括HPC-96，一種雙基、無煙噴氣燃料，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其組成是大約76.6％的硝化纖維，其中大約13.25％是氮；大約20.0％的硝化甘油；大約0.6％的乙基中定劑；大約1.5％的硝酸鋇；大約0.9％的硝酸鉀；以及大約0.4％的石墨。HPC-96可以從特拉華州、威爾明頓市的赫克拉斯公司(Hercules，Inc.in Wilmington，Delaware)購得。由于這種特定的雙基燃料包括硝化纖維作為一種主要成分，它不符合目前汽車工業(yè)對于長期熱穩(wěn)性的標(biāo)準(zhǔn)，盡管它的確會產(chǎn)生合乎需要的沖擊作用。
LOVA噴氣燃料(低損害性彈藥)和HELOVA噴氣燃料(高能、低損害性彈藥)是另一種“傳統(tǒng)”火藥型噴氣燃料，也可以用于噴氣燃料顆粒90，比如一種M39 LOVA噴氣燃料，以重量百分比計(jì)，其組成是大約76.0％的RDX(六氫化三硝基三嗪)；大約12.0％的乙酸丁酸纖維；大約4.0％的硝化纖維(12.6％的氮)；大約7.6％的乙酰檸檬酸三乙酯；以及大約0.4％的乙基中定劑。M39 LOVA燃料可從馬里蘭州印第安亥得市海軍地面作戰(zhàn)中心(the NavalSurface Warfare Center in Indiahead，Maxyland)和歐洲(瑞典)的勃佛斯市(Bofors in Europe)購得，并且可在無過量氧的情況下產(chǎn)生大約32克分子百分?jǐn)?shù)的CO和30克分子百分?jǐn)?shù)的H2。LOVA和HELOVA優(yōu)于現(xiàn)有的雙基噴氣燃料，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^了當(dāng)前的美國汽車工業(yè)熱穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，而雙基噴氣燃料沒有。不過，LOVA和HELOVA噴氣燃料的穩(wěn)定燃燒需要相對高的操作壓力。不管HPC-96和LOVA噴氣燃料的特性如何，它們的確可用來顯示本發(fā)明的至少某些原理/特性。
由于在用作噴氣燃料顆粒90組成時(shí)火藥型噴氣燃料的性能特征，連同使用氧氣作為加壓介質(zhì)36的一部分，與目前使用(比如說)可從本專利申請受讓人那里獲得的20-30克FN1061-10(FN1061-10的組成是以重量百分比計(jì)，大約7.93％的聚氯乙烯，7.17％的己二酸二辛酯，0.05％的炭黑，0.35％的穩(wěn)定劑，8.5％的草酯鈉，75％高氯酸鉀，以及大約1％的卵磷脂)的設(shè)計(jì)相比，有可能減少氣體發(fā)生器82所需噴氣燃料量。比如，一般對于可以用以制成噴氣燃料顆粒90的火藥型噴氣燃料來說，總顆粒重量可以(乘客一方的使用情況)從大約10克至大約12克，而最好是少于大約15克。在這種情況下，最好使用大約150克與大約190克之間的加壓介質(zhì)36，而氧氣以克分子計(jì)是在此介質(zhì)36的大約10％至30％之間。更為具體地說，在使用大約169克加壓介質(zhì)36，而以克分子百分?jǐn)?shù)計(jì)其15％是氧氣時(shí)，噴氣燃料顆粒90的總重量可以是大約10.4克。在司機(jī)一側(cè)的使用情況下，所希望/所需要的噴氣燃料顆粒90的量可以是大約5克，而對側(cè)面充氣器的應(yīng)用場合，大約是1.5克。
與上述FN1061-10噴氣燃料制劑相比，火藥型燃料數(shù)量方面的上述減少也可以表達(dá)為加壓介質(zhì)36的重量對噴氣燃料顆粒90的總重量的比值。就FN1061-10噴氣燃料而言，本申請的受讓人目前使用了氬(亦即，所儲備的氣體，并與關(guān)聯(lián)于本發(fā)明的加壓介質(zhì)36相對應(yīng))的重量對FN 1061-10噴氣燃料的重量為大約7.04的比值。就使用一種火藥型噴氣燃料而言，為了使一充氣器達(dá)到象使用FN 1061-10的充氣器同樣的輸出量、重量和大小，加壓介質(zhì)36的重量對噴氣燃料顆粒90的總重量的比值為從大約10至大約20，更為可取的是從大約14至大約18，而最為可取的是大于大約15?？梢岳斫?，使用比較猛烈的噴氣燃料，這些比值還會增大，這會需要甚至更少的噴氣燃料。在這方面，因?yàn)榛鹚幮腿剂系妮敵鰵怏w基本上不含灼熱的顆粒物質(zhì)，充氣器就可以在某一較高溫度下產(chǎn)生輸出氣體，而諸如目前的混合式充氣器則不能。溫度提高還會使充氣器小一些和輕一些，因?yàn)檩^熱的氣體相對來說是更具膨脹性的。除了上述的以外，在使用火藥型噴氣燃料時(shí)，一般可以實(shí)現(xiàn)充氣器結(jié)構(gòu)尺寸和重量的減少。比如，在一充氣器中使用即使是比值7.04的火藥型噴氣燃料時(shí)，可以獲得與在使用同一比值的FN 1061-10的情況下同樣的輸出量，但是使用火藥型噴氣燃料的充氣器可以比使用FN 1061-10的充氣器輕和小大約50％。比值7.04可以以上述方式同樣良好地用于司機(jī)一側(cè)的使用場合和側(cè)面充氣器。
與上述FN 1061-10噴氣燃料制劑相比，火藥型噴氣燃料數(shù)量方面的上述減少也可以表達(dá)為全部氣體出量(亦即，噴氣燃料氣體和加壓介質(zhì)36的綜合)的克分子數(shù)對噴氣燃料顆粒90的總重量的比值。就FN 1061-10而言，本申請的受讓人目前使用了大約0.192克分子數(shù)/每克噴氣燃料這樣的輸出氣體克分子數(shù)對噴氣燃料重量的一種比值。對比之下，以及一般在火藥型噴氣燃料用于具有同樣輸出量、重量、以及大小的一充氣器中的情況下，輸出氣體克分子數(shù)對噴氣燃料顆粒90總重量的比值可以從大約0.35克分子數(shù)每克噴氣燃料至大約0.6克分子數(shù)每克噴氣燃料，比較可取的是從大約0.4克分子數(shù)每克噴氣燃料至大約0.5克分子數(shù)每克噴氣燃料，而最為可取的是大約0.5克分子數(shù)每克噴氣燃料。如上所述，對于使用火藥型噴氣燃料以及甚至使用比值為0.192克分子數(shù)/每克噴氣燃料的混合式充氣器來說，充氣器輸出量與使用FN 1061-10的混合式充氣器的輸出量一樣，但是火藥型噴氣燃料混合式充氣器的重量和大小都減少大約50％。
多種氣體用作加壓介質(zhì)36可為至少一種火藥型噴氣燃料配劑用于噴氣燃料顆粒90提供了條件。一般，加壓介質(zhì)36是由至少一種惰性氣體以及氧氣組成的。合適的惰性氣體包括氬、氮、氦和氖，以氬優(yōu)先。加壓介質(zhì)的氧氣部分是多功能的。起初，氧氣與噴氣燃料顆粒90的火藥型噴氣燃料的氣態(tài)燃燒產(chǎn)物的反應(yīng)可提供有助于惰性氣體膨脹的熱源。這一點(diǎn)至少部分地為減少氣體發(fā)生器82所需的噴氣燃料量提供了條件。其次，氧氣與噴氣燃料燃燒產(chǎn)物的反應(yīng)還可以把任何現(xiàn)有的噴氣燃料氣體毒性水平降低到可以接受的水平。比如，氧氣會優(yōu)先把相當(dāng)大部分的現(xiàn)有一氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?比如，把至少大約85％的CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2)以及現(xiàn)有的氫轉(zhuǎn)變?yōu)樗羝?比如，把至少大約80％的H2轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O)，而相當(dāng)一部分未燃燒的碳?xì)浠衔飳⑼瑯颖幌?比如，消除至少大約75％的碳?xì)浠衔?。這樣，上述的氣體發(fā)生器82的性能就大大地得到改進(jìn)。亦即，介質(zhì)36，并包括氧氣在內(nèi)，借助于因加壓介質(zhì)36沿著其上帶有排出管嘴200的氣體發(fā)生器殼體86的側(cè)壁流動而造成的壓差，通過殼體86的端部96上的入口管嘴98被引進(jìn)氣體發(fā)生器殼體86。結(jié)果，介質(zhì)36與氣體發(fā)生劑的CO和富氫燃燒產(chǎn)物發(fā)生摻混，大大地提高了氣體發(fā)生劑的總的燃燒效率、氣體發(fā)生劑燃料產(chǎn)物與富氧介質(zhì)36的摻混以及噴氣燃料顆粒的燃燒速度。各種氣體隨后被吸出殼體86側(cè)壁上的排氣管嘴200。氣體發(fā)生器殼體86的上述結(jié)構(gòu)因而大大地改善了充氣器30的性能(比如，通過促進(jìn)氧氣與噴氣燃料氣體的快速和有效混合)。
至少一種惰性氣體的量，以克分子計(jì)，一般在大約70％與大約90％之間，而氧氣量，以克分子計(jì)，一般在大約10％與大約30％之間。不過，如上所述，加壓介質(zhì)可以包含以克分子計(jì)的從大約70％至大約92％的惰性流體和大約8％至大約30％的氧氣。一般，最好使用超過依據(jù)理論變換所確定的氧氣量。不過，一般最好是在輸出氣體(亦即，噴氣燃料氣體與加壓介質(zhì)的綜合)中不具有多于大約20％(克分子計(jì))的氧氣。
充氣器30可以下述方式組裝。起初，組裝氣體發(fā)生器82如下1)把擋板100和濾網(wǎng)104嵌入氣體發(fā)生器殼體86，靠近排放端96；2)把噴氣燃料套筒94嵌入氣體發(fā)生器殼體86；3)把噴氣燃料顆粒90放置在噴氣燃料套筒94里面；4)把擋板112和卡圈108嵌入氣體發(fā)生器殼體86，靠近噴氣燃料套筒94的與發(fā)生器排放端96相對一端；5)把起爆藥包托116，連同點(diǎn)火/引爆材料144和火藥罩148一起，裝入氣體發(fā)生器殼體86；6)把驅(qū)動導(dǎo)向器140、貝氏墊圈136、以及驅(qū)動活塞124嵌入氣體發(fā)生器殼體86。此后，把各部件連接起來，比如把氣體發(fā)生器殼體86焊接于孔口套筒74，把擴(kuò)散器38在把射彈50和引爆器46置入擴(kuò)散器38之后焊接于套管66，把封閉圓蓋70焊接在套管66與孔口套筒74之間，以及把套管66焊接于充氣器殼體34。在上述結(jié)構(gòu)原封不動的情況下，加壓介質(zhì)36可以送入充氣器殼體34。在這方面以及在多種氣體的情況下，氬氣和氧氣可以通過焊接于充氣器殼體34端部的端塞42分別地送入(比如，先送入氬氣和/或其它惰性氣體，然后送入氧氣，或者相反)充氣器殼體34，或者以預(yù)混狀態(tài)送入。
以下各實(shí)例可進(jìn)一步協(xié)助說明與在混合式充氣器中使用火藥型噴氣燃料相關(guān)聯(lián)的各種特性。
實(shí)例1上述HPC-96噴氣燃料曾用于制作具有18克總重量的噴氣燃料顆粒90。每一噴氣燃料顆粒90具有大體上示于圖2的形態(tài)，長度或厚度大約是0.52英寸，外徑大約是0.29英寸，而壁厚(噴氣燃料顆粒90的內(nèi)外直徑之差的一半)大約是0.105英寸。此外，HPC-96噴氣燃料在存在空氣的情況下點(diǎn)燃時(shí)具有以下特性推力為363，493英尺-磅/(ft-1bs/1bs)；爆炸熱量為1.062卡路里/克；Tv為3490K；氣體分子量為26.7克/克分子；比熱比(specific heatratio)為1.2196；以及固態(tài)密度為1.65克/立方厘米。氣體組成，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)組成的理論計(jì)算并假定在膨脹至大氣壓力的火藥壓力下燃燒；以克分子百分?jǐn)?shù)計(jì)，是大約26.5％的一氧化碳；大約19.1％的水；大約26.2％的二氧化碳；大約13.7％的氮；大約14.2％的氫，以及大約0.3％的其它各種氣體。
在HPC-96噴氣燃料顆粒90在120℃溫度下經(jīng)受工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中塔里阿尼(Taliani)熱穩(wěn)定性測試時(shí)，顆粒90在大約40分鐘內(nèi)開始變色并在大約5小時(shí)內(nèi)點(diǎn)燃。這一點(diǎn)減低了HPC-96噴氣燃料用于噴氣燃料顆粒90和需要性，因?yàn)橐环N當(dāng)前的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求一種用于充氣安全系統(tǒng)的噴氣燃料在暴露于107℃溫度下、在400小時(shí)的期間內(nèi)不得顯著地退化，以及，此種噴氣燃料隨后在暴露于其自燃溫度時(shí)會點(diǎn)燃起來。不過，HPC-96噴氣燃料的確可顯示本發(fā)明的某些原理，所以包括在此。
相對于HPC-96噴氣燃料顆粒90，大約169克加壓介質(zhì)36提供給充氣器殼體34，并且，以克分子百分?jǐn)?shù)計(jì)，由大約5％的氧氣和大約95％的氬氣組成。充氣器30在孔口套筒74上具有四個(gè)孔口78，每個(gè)的直徑大約是0.266英寸，而氣體發(fā)生器管嘴98的直徑大約是0.469英寸。在氣體發(fā)生器殼體86的側(cè)壁上沒設(shè)置任何排氣管嘴200。這樣，在運(yùn)作期間沒有任何加壓介質(zhì)36被吸進(jìn)氣體發(fā)生器82，而所有排放都是經(jīng)過管嘴98的。
在充氣器30工作期間，充氣器殼體34里面的壓力變化類似于圖3所示者，而一與充氣器30流體連通的100升貯氣瓶里面的壓力類似于圖4所示者，并且一般代表氣/安全囊18里面的壓力形成。充氣器30的氣體出量包括，以重量百分比計(jì)，大約1.2％的一氧化碳，大約1.5％的二氧化碳，大于大約2％的氫，以及大約60ppm的NOx。因而，以上述比例使用氬氣和氧氣與上述HPC-96噴氣燃料的理論氣體出量相比大大地減少了一氧化碳和氫的含量。在此實(shí)例中，未曾使用徑向孔眼，只用了單獨(dú)一個(gè)氣體發(fā)生器出口。
實(shí)例2實(shí)例1的過程予以重復(fù)，但是10.4克的HPC-96噴氣燃料用于顆粒90，而使用大約164.4克的加壓介質(zhì)36，其組成以克分子百分?jǐn)?shù)計(jì)是大約15％的氧氣和大約85％的氬氣。在以這種噴氣燃料90驅(qū)動時(shí)，充氣器30的性能曲線示于圖3和4，而充氣器30結(jié)構(gòu)以實(shí)例1中說明的方式予以設(shè)計(jì)。其次，充氣器30的氣體出量，以克分子百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括大約2.4％的二氧化碳，大約1000ppm一氧化碳，大約70ppm NOx，大約38ppm NO2，以及大約0ppm氫。于是，隨著氧氣數(shù)量從實(shí)例中的5％增加到15％，一氧化碳數(shù)量大大地減少了，而NO和NO2沒有明顯的增加。此外，這也為使用非常少的噴氣燃料提供了條件。
實(shí)例3實(shí)例1的過程予以重復(fù)兩次，使用10.4克的HPC-96和169.0克加壓介質(zhì)36，后者以克分子百分?jǐn)?shù)計(jì)包括大約15％的氧氣和大約85％的氬氣。充氣器30的性能曲線類似于圖3-4所示者，而充氣器30結(jié)構(gòu)以實(shí)例1中說明的方式予以設(shè)計(jì)。其次，充氣器30的氣體出量包括分別是大約1000ppm和800ppm的一氧化碳，分別是大約1.0％和1.2％的二氧化碳，分別是大約60ppm和50ppm的NOx，以及分別是大約23ppm和20ppm的NO2，于是，氧氣數(shù)量增加到15％和HPC-96數(shù)量的減少降低了一氧化碳數(shù)量，而對于NO和NO2沒有顯著的影響。其次，氧氣數(shù)量增加為使用較少噴氣燃料提供了條件。
如上指出，兩種現(xiàn)有的“傳統(tǒng)”火藥型噴氣燃料起初曾被考慮用于這種場合-傳統(tǒng)的雙基火藥噴氣燃料(gun propellant)和低損害性硝胺(LOVA)火藥噴氣燃料。使用傳統(tǒng)的雙基火藥噴氣燃料時(shí)，系統(tǒng)功能如所預(yù)期，但不會通過對于長期貯存(比如，在107℃下400小時(shí))的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。使用LOVA火藥噴氣燃料時(shí)，系統(tǒng)性能經(jīng)測定是不能令人滿意的，除非噴氣燃料在很高壓力(比如，超過9000磅/平方英寸)下燃燒，這就增大了裝置的重量、成本和復(fù)雜性。一般，用于充氣器的操作壓力最好不大于大約4000磅/平方英寸。由于在這些條件下沒有一種現(xiàn)有的噴氣燃料可以令人滿意地用于這種場合，曾經(jīng)研制了一種新的噴氣燃料配制方法，構(gòu)成了新的一類噴氣燃料-一種把雙基噴氣燃料(在低壓下點(diǎn)火和燃燒良好)的沖擊特性與硝胺LOVA噴氣燃料(在107℃下貯存400小時(shí)后性能良好)的貯存特性結(jié)合起來的噴氣燃料。這類噴氣燃料將稱之為混合式噴氣燃料。
熱穩(wěn)的火藥型噴氣燃料，不象HPC-96那樣的硝化纖維式的噴氣燃料，在用以制作噴氣燃料顆粒90時(shí)包括一種二次炸藥(secondary explosive)，亦即在LOVA噴氣燃料情況下的一種硝胺(RDX)。其它可以用于制作噴氣燃料顆粒90的合適的二次炸藥包括另一種硝胺，亦即HMX(環(huán)四亞甲基四硝胺)，以及PETN(季戊四醇四硝酸脂)和TAGN(硝酸三氨基胍)。下面的表1提供了EDX、HMX和PETN二次炸藥的某些燃燒特性。
表1

一般，為了獲得一種特定沖擊特性與長期熱穩(wěn)性的理想組合(比如，企圖獲得一種雙基噴氣燃料的沖擊特性和一種LOVA噴氣燃料的長期時(shí)效特性或長期熱穩(wěn)性)，一種二次炸藥可以與一種粘合物質(zhì)相結(jié)合作為噴氣燃料顆粒90(以上所指“混合式噴氣燃料”)的配料。在此所使用的術(shù)語“粘合物質(zhì)”指的是添加于噴氣燃料的一種或多種化合物，用于改變噴氣燃料的物理、化學(xué)和/或沖擊性能。可用的粘合物質(zhì)包括那些內(nèi)含選自粘合劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、遮光劑、以及其各種組合所組成的群體中的噴氣燃料添加劑的物質(zhì)。
用于混合式充氣器30中的噴氣燃料顆粒90的各種混合式噴氣燃料具有良好的沖擊特性(亦即，在相對較低操作壓力下的燃燒速度和燃燒溫度)，并具有合格的長期穩(wěn)定性(比如，一種評估長期穩(wěn)定性的工業(yè)試驗(yàn)是，統(tǒng)計(jì)上充分?jǐn)?shù)量的樣品經(jīng)受住(不點(diǎn)火)107℃的溫度持續(xù)400小時(shí)時(shí)間的暴露)。另一種試驗(yàn)是，充氣器經(jīng)受100℃的溫度、持續(xù)400小時(shí)的暴露不產(chǎn)生不可接受的性能損失(這一般是由顧客制定/規(guī)定的)。特別地，由一種混合式噴氣燃料制成的噴氣燃料顆粒90在從大約2000K至大約3800K的燃燒溫度下、以從大約0.1英寸每秒(0.25厘米/秒)至大約1英寸每秒(2.5厘米/秒)的速率、以及在大約4000磅/平方英寸(27.6MPa)或更低的操作壓力(氣體發(fā)生器殼體84里面的壓力)下發(fā)生燃燒。比較可取的是，由一種混合式噴氣燃料制成的噴氣燃料顆粒90在從大約2000K至大約3800K的燃燒溫度下、以從大約0.3英寸每秒(0.76厘米/秒)至大約0.5英寸每秒(1.26厘米/秒)的速率、以及在大約4000磅/平方英寸(27.6MPa)或更低的操作壓力下發(fā)生燃燒。
總的來說，混合式噴氣燃料組成包括從大約50重量百分比至大約90重量百分比的某種二次炸藥和從大約10重量百分比至大約50重量百分比的某種粘合物質(zhì)。比較典型的是，這些噴氣燃料組成包括從大約60重量百分比至大約80重量百分比的某種二次炸藥和從大約20重量百分比至大約40重量百分比的某種粘合物質(zhì)。最好是，噴氣燃料組成包括從大約70重量百分比至大約80重量百分比的某種特定二次炸藥和從大約20重量百分比至大約30重量百分比的某種粘合物質(zhì)。其它各種添加劑和不可避免的雜質(zhì)也可能以微小數(shù)量(亦即，以少于組合物大約5重量百分比的量)存在于這些噴氣燃料組合物之中。
典型地，一種樹脂型粘合劑會是用于噴氣燃料顆粒90的混合式噴氣燃料組成的粘合物質(zhì)的一部分。幾乎任何類型的可溶于普通溶劑(亦即丙酮、低度酒精，等)的粘合劑都可使用。不過，一般希望，此種粘合劑是一種活性或高能化合物。亦即，這種粘合劑最好是一種在上述預(yù)定的燃燒溫度和操作壓力下易于燃燒的粘合劑。此外，在一種粘合劑結(jié)合一種增塑劑使用時(shí)，當(dāng)然希望這種粘合劑是與這種增塑劑相容的。適用于噴氣燃料組合物中的一般粘合劑包括，但不局限于CA(乙酸纖維素)，CAB(纖維素醋酸丁酸酯)，EC(乙基纖維素)，以及PVA(聚乙酸乙烯酯)。其它一些適用于與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)方面的粘合劑包括CAP(醋酸丙酸纖維素)，疊氮聚合物，聚二丁烯，聚丁二烯氫化物，聚氨基甲酸乙酯和其組合。所指疊氮聚合物是包括單體的一種均聚物和共聚物，此單體選自以下物質(zhì)組成的群體GA(縮水甘油基疊氮化物)單體，BAMO(3，3-雙(疊氮基甲基)環(huán)氧丙烷)單體，以及AMMO(疊氮基甲基甲基環(huán)氧丙烷)單體。此外，GAP(一種高能縮水甘油疊氮化物的聚合物)可以用作一種粘合劑組分，從而燃燒起來基本上較CA強(qiáng)烈。這樣僅作GAP作為粘合劑與一種二次炸藥一起使用是可取的。不過，由于目前GAP與CA之間在成本方面的巨大差異，一種混合式噴氣燃料組成可以既包括GAP也包括CA這兩種粘合劑組分。
一些增塑劑也可以是用于噴氣燃料顆粒90的混合式噴氣燃料組成的粘合物質(zhì)的一部分。如所指出，增塑劑應(yīng)當(dāng)是與粘合劑相容的。其次，一般希望使用一種可擠壓的粘合物質(zhì)。再有，至少對于某些二次炸藥來說(比如硝胺)，希望使用高能增塑劑，也就是在上述各操作溫度和壓力范圍內(nèi)能夠穩(wěn)定燃燒的那些增塑劑?？捎玫母吣茉鏊軇┌?，但不局限于，那些選自各種硝酸酯增塑劑所組成的群體的增塑劑，這些增塑劑有TMETN(三甲氧基乙烷硝酸酯)，BTTN(丁三醇三硝酸酯)，以及TEGDN(三甘醇二硝酸酯)和縮水甘油疊氮化物的增塑劑和諸如NG(硝化甘油)這樣的其它一些化合物，以及BDNPA/F(雙(2，2-二硝基苯基)乙縮醛/縮甲醛)。另一種可適于與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)方面的增塑劑包括ATEC(乙酸基三乙基檸檬酸鹽)。
一些穩(wěn)定劑也可以包括在用于噴氣燃料顆粒90的混合式噴氣燃料組成的粘合物質(zhì)之中。比如，某些粘合劑和/或諸如上述硝酸酯增塑劑那樣的增塑劑在暴露于某些溫度之下時(shí)將會分解，并可能影響噴氣燃料顆粒90的點(diǎn)燃(亦即，在暴露于某些溫度之下時(shí)，硝酸酯增塑劑熱解到發(fā)生點(diǎn)火的溫度)。于是，一些穩(wěn)定劑可以包括在混合式噴氣燃料組成之中，它們會與熱解的粘合劑和/或增塑劑“起反應(yīng)”而保持穩(wěn)定性(比如，減少噴氣燃料過早點(diǎn)火的潛在可能性)，并從而提高混合式噴氣燃料組成的長期穩(wěn)定性。比如，在某種硝酸酯增塑劑的情況下，用于噴氣燃料組成的一些可用的穩(wěn)定劑包括那些是活性物質(zhì)，也是硝酸鹽受體的穩(wěn)定劑。適當(dāng)?shù)囊恍┓€(wěn)定劑包括，但不局限于，乙基中定劑(均二乙基二苯基脲)、DPA(二苯胺)以及間苯二酚。
一種具有所需要的沖擊特性并已經(jīng)提供關(guān)于合適的長期穩(wěn)定性的充分顯示的混合式噴氣燃料組成包括硝胺二次炸藥RDX(六氫三硝基三嗪)與一種粘合物質(zhì)的組合，此粘合物質(zhì)包含粘合劑CA(乙酯纖維素)、增塑劑TMETN(三甲氧基乙烷三硝酸酯)、以及穩(wěn)定劑EC(乙基中定劑)。一般，這種混合式噴氣燃料組成可以包括至少大約70重量百分比的RDX、從大約5重量百分比至大約15重量百分比的CA、從大約5重量百分比至大約15重量百分比的TMETN、以及不大于大約2重量百分比的EC。這些一般的相對數(shù)量為這種混合式噴氣燃料提供了所需要沖擊和長期時(shí)效特性。不過，將會理解，如果噴氣燃料顆粒90要按照這種組成用擠壓辦法制成，可能必需細(xì)化在所指范圍內(nèi)的各相對量。對于與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)方面來說，這種噴氣燃料可以包括大約70重量百分比的RDX(六氫三硝基三嗪)、從大約5重量百分比至大約15重量百分比的CA(乙酸纖維素)、以及從大約5重量百分比至大約15重量百分比的GAP(縮水甘油基疊氮化物的聚合物)和ATEC(乙酸基三乙基檸檬酸酯)之中的一種。在粘合物質(zhì)包括一種粘合劑、一種增塑劑和一種穩(wěn)定劑的混合物的場合下，混合物中每一劑量的比值最好依次是從大約5至大約30重量百分比、從零至大約20重量百分比以及從零至5重量百分比。
另一種具有所需要的沖擊特性并充分顯示出適當(dāng)?shù)拈L期穩(wěn)定性的混合式噴氣燃料組成包括帶有一種包括粘合劑CA和GAP(縮水甘油基疊氮化物的聚合物)的粘合物質(zhì)的硝胺二次炸藥RDX，以及一種適當(dāng)?shù)脑鏊軇?比如，GAP增塑劑、TMETN、ATEC和其各種組合)。一般，這種混合型噴氣燃料組成包括從至少大約70wt％而一般在大約70wt％與80wt％之間的RDX、從大約5wt％至大約15wt％的CA、以及從大約5wt％至大約15wt％的GAP、以及大約5wt％至大約15wt％的增塑劑。這些大體上的相對量為此混合型噴氣燃料提供了所需要的沖擊和長期時(shí)效特性。不過，將會理解，如果噴氣燃料顆粒90按照這種組成用擠壓方法制成，可能需要細(xì)化在所指范圍內(nèi)的這些相對數(shù)量。
在這里披露的各種混合式噴氣燃料的情況下，就象在上述雙基和LOVA噴氣燃料的情況下一樣，燃燒期間會產(chǎn)生大量的一氧化碳和氫(比如，35％的CO和19％的H2)。再者，通過燃燒一種充氣器噴氣燃料而生成的一氧化碳和氫這兩種氣體一般對于汽車充氣器安全系統(tǒng)會是不可接受的。不過，在這些類型的混合式噴氣燃料用于混合式充氣器30之中時(shí)，則一如上述，加壓介質(zhì)36包含氧氣，從而很大一部分一氧化碳和氫(比如，95％)在燃燒期間或者作為部分后燃燒反應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳和水蒸汽。使用貯備的氧氣尤其合適，因?yàn)檫@不需要在混合式噴氣燃料組成中包括某種氧氣源(比如，高氯酸鉀)。其次，在所產(chǎn)生的噴氣燃料的燃燒氣體與所貯備的氫氣之間的高熱反應(yīng)尤其合適，因?yàn)檫@會提高噴氣燃料的熱值，從而盡量減少了需要用來使氣/安全囊膨脹的噴氣燃料量。
這些混合式噴氣燃料，在配制成噴氣燃料顆粒90并裝入混合式充氣器30時(shí)，可以按照以上關(guān)于火藥型噴氣燃料所規(guī)定的數(shù)量予以使用，并且具體地包括以上關(guān)于噴氣燃料顆粒90和加壓介質(zhì)36的相對數(shù)量所提供的各項(xiàng)細(xì)節(jié)。其次，用于加壓介質(zhì)36的氧氣和一種惰性氣體的相對數(shù)量也可以用在這里所披露的各混合式噴氣燃料的情況之中。
以下各實(shí)例進(jìn)一步有助于說明包括某種二次炸藥和某種粘合物質(zhì)在內(nèi)的各種混合式噴氣燃料組成的適當(dāng)特性。如前所指出的，所有提到的“wt％”均指重量百分比。
實(shí)例4一種混合式噴氣燃料組合物，包括至少大約70wt％的RDX(六氫三硝基三嗪)、從大約5wt％至大約15wt％的CA(醋酸纖維素)、從大約5wt％至大約15wt％的TMETN(三甲氧基乙烷三硝酸酯)，以及不大于大約2wt％的乙基中定劑，被制備并加工成平均密度大約是1.7132克/立方厘米的圓筒形顆粒。一10克試樣置放到一厚壁彈腔之中并射入到一筒罐。試樣的燃燒溫度是大約2578K，并具有合格的沖擊特性(亦即，在4000磅/平方英寸(27.6MPa)的壓力下，燃燒速率是0.47英寸每秒(1.18厘米/秒))。一般，性能曲線大體上接近圖3-4中所示的那樣。所生成的氣體包含大約36％的一氧化碳、大約24％的氮、大約19％的氫，大約16％的水蒸汽，以及大約5％的二氧化碳。此組合物的長期熱穩(wěn)性經(jīng)評估和測定是合格的(比如，噴氣燃料本身暴露于107℃的溫度中400小時(shí)而并未點(diǎn)燃；噴氣燃料盛放在一混合式充氣器之中，暴露于107℃的溫度中400小時(shí)之后并未點(diǎn)燃，而且此后一當(dāng)觸發(fā)此噴氣燃料時(shí)，充氣器的性能基本上未受這種加熱處理的影響)。
實(shí)例5一種噴氣燃料組合物，包括至少大約70wt％的RDX(六氫三硝基三嗪)、從大約5wt％至大約15wt％的乙酸纖維素、以及從大約5wt％至大約15wt％的GAP(縮水甘油基疊氮化物的聚合物)，被配制并加工成平均密度是大約1.6857克/立方厘米的圓筒形顆粒。一10克試樣置放到一厚壁彈腔之中并射入到一筒罐。試樣的燃燒溫度是大約2357K，并具有合格的沖擊特性(亦即，在4000磅/平方英寸(27.6MPa)的壓力下，燃燒速率是0.48英寸每秒(1.18厘米/秒)。一般，性能曲線大體上接近圖3-4中所示者。所生成的廢氣包含大約37％的一氧化碳、大約25％的氫，大約25％的氮、大約10％的水蒸汽，以及大約3％的二氧化碳。長期熱穩(wěn)性經(jīng)評估和測定是合格的(比如，噴氣燃料本身暴露于107℃的溫度中400小時(shí)，并未點(diǎn)燃；噴氣燃料盛放在一混合式充氣器之中，暴露于107℃的溫度中400小時(shí)之后，并未點(diǎn)燃，而且此后一當(dāng)觸發(fā)此充氣器時(shí)，其特征基本上未受這種加熱處理的影響)。
可用于與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)方面的噴氣燃料的另一性能表述包括黑索今(hexogen)(RDX)，按重量從大約1至99份；奧克托今(octogen)(HMX)，按重量從大約1至99份；以及一種粘合劑，與按重量100份的黑索今和奧克托今總和相混合。這種粘合劑按重量從5至50份。最好是，所指出的噴氣燃料包括按重量從80至95份的黑索今(RDX)和按重量從大約5至20份的奧克托今(HMX)。
上述噴氣燃料可用于諸如本文中所述的那種混合式充氣器。再有，一混合式充氣器一般包括一裝有一種加壓氣體的加壓氣空、一裝有噴氣燃料的氣體發(fā)生室、一點(diǎn)火裝置、以及一安全隔膜。加壓氣體基本上由一種惰性氣體和氧氣組成。噴氣燃料在比如說某種大小的減速發(fā)生時(shí)由點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃，并燃燒起來以生成與氧發(fā)生反應(yīng)的氣態(tài)產(chǎn)物(比如，一氧化碳和氫)。一氧化碳和氫與加壓氣體中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳和水蒸汽，同時(shí)增大氣體發(fā)生室中的壓力。隨后，安全隔膜被打開，把二氧化碳、水蒸汽和惰性氣體供給氣/安全囊18(圖1)。這樣就使氣/安全囊18(圖1)得以充氣。
上述噴氣燃料還包括黑索今(RDX)、奧克托今(HMX)和一種粘合劑。RDX和HMX的含量分別按重量從1至99份和按重量從1至99份。最好是，RDX和HMX的含量分別按重量從80至95份和按重量從5至20份。一種粘合劑與按重量100份的黑索今和奧克托今的總和相混合，粘合劑按重量從5至50份。
適當(dāng)與上述噴氣燃料一起使用的典型粘合劑包括，但并不局限于聚氨基甲酸乙酯(PU)；纖維素衍生物，諸如乙基纖維素(EC)、纖維素醋酸丁酸酯(CAB)、醋酯丙酸纖維素(CAP)、聚丁二烯，諸如羥端化聚丁二烯(hydroxy-terminated polybutadien)(HTPB)；縮水甘油酸聚合物，諸如硝酸縮水甘油酯聚合物(polyglyn)；疊氮化物聚合物，諸如縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)；以及3-硝基甲基-3-甲基-氧化乙烷(oxethane)聚合物(polynimmo)。最好是纖維素醋酸丁酸酯(CAB)和/或縮水甘油基疊氨化物的聚合物(GAP)。
上述噴氣燃料可以包括一種添加劑，選自由一種增塑劑、一種穩(wěn)定劑和其組合所組成的群體。增塑劑可以選自由以下各物質(zhì)組成的群體，即TMETN(三甲氧基乙烷三硝酸酯)，BTTN(三硝酸丁三酯)，TEGDN(二硝酸三甘酯(triethylen glycol dinitrate))，縮水甘油基疊氮化物，NG(硝化甘油)，BDNPA/F(雙(2，2-二硝基丙基)乙縮醛/縮甲醛)，以及ATEC(乙?；鶛幟仕嵋阴?。
一些穩(wěn)定劑可以用于上述噴氣燃料，它們包括乙基中定劑、二苯胺、間苯二酚、akaldite II、戊醇、尿素和凡士林。
增塑劑最好是在按重量從0至30份的范圍內(nèi)添加到按重量總共100份的RDX、HMX、以及粘合劑之中。穩(wěn)定劑的含量最好是在按重量從0至5份的范圍內(nèi)添加到按重量總共100份的RDX、HMX、以及粘合劑之中。上述噴氣燃料可以制成粉末、顆粒和丸粒形狀，最好是丸粒形狀。
上述噴氣燃料組合物的許多實(shí)例提供如下。
實(shí)例6以下各種材料彼此混合并制成丸粒，然后填入一混合式充氣器，它包括一加壓氣室、一氣體發(fā)生室、一點(diǎn)火裝置、以及一安全隔膜。此混合式充氣器予以觸發(fā)。結(jié)果，未產(chǎn)生KCL煙霧。
黑索今(RDX)按重量68份奧充托今(HMX) 按重量8份纖維素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合劑(CAB和GAP)含量按重量是大約16份。
實(shí)例7以下各種材料相互混合并制成丸粒，然后填入結(jié)構(gòu)與實(shí)例6相同的混合式充氣器。此混合式充氣器予以觸發(fā)。結(jié)果，未產(chǎn)生任何煙霧。
黑索今(RDX)按重量72份奧克托今(HMX) 按重量4份纖維素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合劑(CAB和GAP)含量按重量是大約32份。
實(shí)例8以下各種材料相互混合并制成丸粒，然后填入結(jié)構(gòu)與實(shí)例6相同的混合式充氣器。此混合式充氣器予以觸發(fā)。結(jié)果，未產(chǎn)生任何煙霧。
黑索今(RDX)按重量64份奧克托今(HMX) 按重量12份纖維素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合劑(CAB和GAP)含量按重量是大約32份。
實(shí)例9以下各種材料相互混合并制成丸粒，然后填入結(jié)構(gòu)與實(shí)例6相同的混合式充氣器。此混合式充氣器予以觸發(fā)。結(jié)果，未產(chǎn)生任何煙霧。
黑索今(RDX)按重量75份奧克托今(HMX) 按重量1份纖維索醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合劑(CAB和GAP)含量按重量是大約32份。
實(shí)例10以下各種材料相互混合并制成丸粒，然后填入結(jié)構(gòu)與實(shí)例6相同的混合式充氣器。此混合式充氣器予以觸發(fā)。結(jié)果，未產(chǎn)生任何煙霧。
黑索今(RDX)按重量1份奧克托今(HMX) 按重量75份纖維素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合劑(CAB和GAP)含量按重量是大約32份。
實(shí)例11以下各種材料相互混合并制成丸粒，然后填入結(jié)構(gòu)與實(shí)例6相同的混合式充氣器。此混合式充氣器予以觸發(fā)。結(jié)果，未產(chǎn)生任何煙霧。
黑索今(RDX)按重量38份奧克托今(HMX) 按重量38份纖維素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)按重量12份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合劑(CAB和GAP)含量按重量是大約32份。
實(shí)例12以下各種材料相互混合并制成丸粒，然后填入結(jié)構(gòu)與實(shí)例6相同的混合式充氣器。此混合式充氣器予以觸發(fā)。結(jié)果，未產(chǎn)生任何煙霧。
黑索今(RDX)按重量68份奧克托今(HMX) 按重量8份纖維素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)按重量12份乙基中定劑 按重量2份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合劑(CAB和GAP)含量按重量是大約32份。
實(shí)例13以下各種材料相互混合并制成丸粒，然后填入結(jié)構(gòu)與實(shí)例6相同的混合式充氣器。此混合式充氣器予以觸發(fā)。結(jié)果，未產(chǎn)生任何煙霧。
黑索今(RDX)按重量68份奧克托今(HMX) 按重量8份纖維素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)按重量12份三甲氧基乙烷三硝酸酯(TMETN)按重量20份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合劑(CAB和GAP)含量按重量是大約32份。
實(shí)例14以下各種材料相互混合并制成丸粒，然后填入結(jié)構(gòu)與實(shí)例6相同的混合式充氣器。此混合式充氣器予以觸發(fā)。結(jié)果，未產(chǎn)生任何煙霧。
黑索今(RDX)按重量68份奧克托今(HMX) 按重量8份纖維素醋酸丁酸酯(CAB) 按重量12份縮水甘油基疊氮化物的聚合物(GAP)按重量12份三甲氧基乙烷三硝酸酯(TMETN)按重量20份乙基中定劑 按重量2份注加于按重量100份的RDX和HMX之中的粘合劑(CAB和GAP)含量按重量是大約32份。
如上所述，這種混合式充氣器，在觸發(fā)后不產(chǎn)生KCL煙霧，可以使用包括黑索今、奧克托今以及粘合劑的噴氣燃料制成。
可以用在圖1的充氣安全系統(tǒng)之中的一種混合式充氣器的另一項(xiàng)實(shí)施例示于圖5-7。首先參照圖5，混合式充氣器202包括一個(gè)一般是圓筒形的氣體發(fā)生器208和一個(gè)一般是圓筒形的儲備氣體殼體204，此殼體圍繞氣體發(fā)生器208同心設(shè)置并以適當(dāng)方式與氣體發(fā)生器208相互連接。一般，儲備氣體殼體204(第三腔室)盛放某種適當(dāng)?shù)募訅航橘|(zhì)，而氣體發(fā)生器208盛放某種適當(dāng)噴氣燃料的顆粒258。充氣器202的主要優(yōu)點(diǎn)是，其結(jié)構(gòu)會實(shí)現(xiàn)接近第二封閉圓蓋290或主封閉圓蓋(它隔絕了充氣器202與氣/安全囊18(圖1)之間的流動)區(qū)域的迅速加壓，因?yàn)榱黧w壓力直接作用在第二封閉圓蓋290上把它“打開”。充氣器202這種結(jié)構(gòu)的另一重大優(yōu)點(diǎn)是，它為噴氣燃料顆粒258在點(diǎn)火后燃燒時(shí)所產(chǎn)生的各種噴氣燃料氣體與加壓介質(zhì)的充分“混合”提供了條件。于是，充氣器202特別適于與上述各種火藥型噴氣燃料和/或混合式噴氣燃料的組合物，連同一種多組分加壓介質(zhì)(比如，一種組分是氧，而另一組分是至少一種惰性氣體)一起使用。亦即，充氣器202的結(jié)構(gòu)為各種噴氣燃料氣體和/或由于點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒258所產(chǎn)生的各種氣體(比如，由于以下要說明的點(diǎn)火/引爆材料240的燃燒所產(chǎn)生的各種氣體)與加壓介質(zhì)的充分燃燒以增強(qiáng)充氣安全系統(tǒng)10(圖1)的作用提供了條件。這種二次燃燒進(jìn)一步增大了充氣器202向氣/安全囊(圖1)充進(jìn)氣流的迅速加壓能力。
氣體發(fā)生器208包括一圓筒形氣體發(fā)生器殼體212，在圖示實(shí)施例中由一第一殼體216和一沿軸向?qū)χ械牟⑾嗷ミB接的第二殼體278形成。第一殼體216的一端連接于引爆器異徑接頭224(比如，焊接在焊縫248處)，以實(shí)現(xiàn)一種最好是氣密的密封，因?yàn)檎麄€(gè)氣體發(fā)生器殼體212盛有大量的靜態(tài)加壓介質(zhì)。引爆異徑接頭224卡持著一適當(dāng)?shù)囊?28(比如，一種可電氣觸發(fā)的雷管或其它適當(dāng)?shù)臒熁鹧b置)，用以點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒258并可座放在一O形圈232里面以形成適當(dāng)?shù)拿芊?。為了把引爆?28與氣體發(fā)生器208里面的加壓介質(zhì)隔絕開來，一第一封閉圓蓋(二次封閉圓蓋)236以適當(dāng)方式固定在第一殼體216的端部與引爆器異徑接頭224端部之間，以通過焊縫248達(dá)到一種最好是氣密的密封。
氣體發(fā)生器殼體212的第一殼體216限定一第一腔室254，設(shè)置在鄰近于并沿軸向?qū)χ杏谝?28。氣體發(fā)生器殼體212的第一腔室254主要盛放噴氣燃料顆粒258，它們在點(diǎn)燃之后產(chǎn)生各種噴氣燃料氣體以增大通向氣/安全囊18(圖1)的氣流。因而，第一腔室254也具有一種噴氣燃料后燃燒室的特征。為了協(xié)助點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒258，可以在引爆器228與噴氣燃料顆粒258之間、與引爆器228出口相對中地置放某種適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火/引爆材料240(比如，一種RDX/鋁引爆材料，具有一種89wt％RDX、11wt％鋁粉的組成，可能加有0.5wt％至5.0wt％的羥丙基纖維素以按比例代替0.5wt％至5.0wt％RDX和鋁粉)。如下面將要說明的，因點(diǎn)燃點(diǎn)火/引爆材料240而產(chǎn)生的各種氣體的反應(yīng)產(chǎn)物可以在化學(xué)上與加壓介質(zhì)起反應(yīng)而進(jìn)一步增強(qiáng)充氣器202的快速加壓式氣流充進(jìn)特性。一適當(dāng)?shù)囊幟?44或類似物卡持住點(diǎn)火/引爆材料240(一般是粉末或干燥軟管形式)從而可以被適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谝鳟悘浇宇^224和/或第一殼體216的端部(比如，經(jīng)由焊縫248卡持在異徑接頭244與殼體216之間)。第一腔室254還可包括一濾網(wǎng)266或類似物，以便如下所述在從第一腔室254向第二腔室324排放各種噴氣燃料氣體時(shí)擋住其中的某種大小的顆粒狀物質(zhì)。充氣器202的儲備氣體殼體204的容量設(shè)定得大于第二腔室324的容量。
第一腔室254一般通過至少一個(gè)放氣孔口或開孔262(圖示實(shí)施例中為兩個(gè))與儲備氣體殼體204流體連通，以便在靜態(tài)下一定量的加壓介質(zhì)也被包含在第一腔室254里面。在圖示實(shí)施例中，放氣孔口262沿徑向伸展(亦即，沿著一條起自中心縱向軸線220并相對于軸線220垂直配置的半徑伸展)。使用放氣孔262并選定放氣孔口262的尺寸和/或數(shù)量可以用來“調(diào)定”充氣器202的性能。
在使用至少一個(gè)放氣孔口262時(shí)，點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒258之后所生成的一定量的噴氣燃料氣體氣流會沖向儲備氣體殼體204。在使用上述各種類型的噴氣燃料(比如，火藥型、混合式)和加壓介質(zhì)(比如，一種氧氣和惰性流體(至少一種惰性氣體)的混合物)的情況下，在儲備氣體殼體204中會發(fā)生各種噴氣燃料氣體的某種二次燃燒，亦即進(jìn)一步燃燒?？梢圆捎冒涯承﹪姎馊剂蠚怏w從第一腔室254引向儲備氣體殼體204以獲得通向氣/安全囊18的所需出量或放排量，亦即獲得所需要的氣/安全囊膨脹速度。具體地說，最好如下面將要說明的，以在充分的時(shí)間內(nèi)可維持從儲備氣體殼體204進(jìn)入第二腔室324的流量基本上不變的一種速度來向儲備氣體殼體204提供噴氣燃料氣體。一般，只是所產(chǎn)生的噴氣燃料氣體的一少部分需要在運(yùn)作期間流入儲備氣體殼體204以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果(比如，不超過大約百分之四十(40％)，而更一般的是，不超過大約百分之三十(30％)的噴氣燃料氣體流量被引入儲備氣體殼體204)。
即使在使用多個(gè)放氣孔口262時(shí)，在點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒之后儲備氣體殼體204之中壓力的增大也顯著地小于許多工業(yè)混合式裝置。亦即，通常與點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒358相關(guān)聯(lián)的顯著壓力增大基本上被局限于氣體發(fā)生器208。因而，儲備氣體殼體204的“強(qiáng)度”要求可以降低。這就為儲備氣體殼體204使用較薄的壁厚和/或輕材料提供了條件，這兩方面都會使充氣器202的重量減小。
出自第一腔室254的噴氣燃料氣體的主要流量(比如，至少大約百分之五十(50％)的總噴氣燃料氣體流量，而一般至少大約百分之七十(70％))通向由氣體發(fā)生器殼體212的第二殼體278所限定的第二腔室324(由于下述原因，稱作“后燃燒器”)。至少一個(gè)后燃燒器管嘴或吸氣嘴274(一第一連通口)使來自第一腔室254的氣流(主要是噴氣燃料氣體)進(jìn)入第二腔室324并因而形成所需要的流體連通。后燃燒器管嘴274可以坐靠第一殼體216內(nèi)部的一臺肩270并在以適當(dāng)方式把第一殼體216與第二殼體278相互連接(比如，在焊縫250處焊接)之前安置在第一殼體之中。
在圖示實(shí)施例中，氣體發(fā)生器殼體212的第二殼體278的一端座放在其上具有至少一個(gè)氣體發(fā)生器出口286的一個(gè)后燃燒器轉(zhuǎn)換接頭282里面。一O形圈328可以用在第二殼體278與轉(zhuǎn)換接頭282之間以保證適當(dāng)?shù)拿芊饨缑?。后燃燒器轉(zhuǎn)換接頭282以適當(dāng)方式固定于(比如，焊接在焊縫308處)一襯套294，此襯套隨后又以適當(dāng)方式固定于(比如，焊接于焊縫312處)儲備氣體殼體204，二者都最好是達(dá)到氣密性密封，因?yàn)榈诙皇沂⒂写罅快o態(tài)加壓介質(zhì)。為了以適當(dāng)方式把加壓介質(zhì)保持在充氣器202里面直至需用的時(shí)候，在后燃燒器轉(zhuǎn)換接頭282的端部與襯套294之間設(shè)置一第二封閉圓蓋290并因而由焊縫308卡持住。
基于第一腔室254與第二腔室324之間的流體連通，由于噴氣燃料顆粒258的燃燒所產(chǎn)生的噴氣燃料氣體，以及由于點(diǎn)火/引爆材料240的點(diǎn)燃所產(chǎn)生的氣體因而至少部分地被送入第二腔室(后燃燒器)324。由于其中的快速壓力增長并以如下所述的方式予以控制，第二安全隔膜290在適當(dāng)時(shí)刻破開，以致來自充氣器202的氣流進(jìn)入擴(kuò)散器298，隨后進(jìn)入氣/安全囊18(圖1)。為了保證對于空氣/安全囊18(圖1)來說相對無推力的輸出，擴(kuò)散器198采用許多擴(kuò)散口300。一擴(kuò)散器濾網(wǎng)304也可裝在擴(kuò)散器298里面以擋住充氣器202里面的某種顆粒性物質(zhì)并且/或者進(jìn)一步促進(jìn)噴氣燃料氣體和加壓介質(zhì)在通往氣/安全囊18(圖1)之間的混合/反應(yīng)。
第二腔室324與儲備氣體殼體204也是可以流體連通的。在這方面，至少一個(gè)而最好是多個(gè)氣體發(fā)生器入口316保證儲備氣體殼體204與第二腔室324之間的流體連通，以致出自儲備氣體殼體204的加壓介質(zhì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間流入第二腔室324。亦即，對于某些應(yīng)用場合，這種特殊氣流可以就流動方向予以控制。具體地說，一只閥320可以設(shè)置得鄰近至少一個(gè)而最好是所有氣體發(fā)生器入口316。在靜態(tài)中，并不需要此閥320實(shí)際上在這一區(qū)域內(nèi)把儲備氣體殼體204與第二腔室324隔絕開來。事實(shí)上，大量加壓介質(zhì)最好是在靜態(tài)下保持在第二腔室324里面，以致一種非密封界面可能會適應(yīng)運(yùn)一彌補(bǔ)方式。閥320的一種不會把第二腔室324在各入口316處與儲備氣體殼體204隔絕開來的結(jié)構(gòu)是一卷基本上圓筒形填隙墊片原料(比如，300系列不銹鋼，0.002英寸厚)。在閥320與第二殼體278的內(nèi)面之間可以采用懸臂式連接。亦即，后面部分(亦即，離孔口316足夠遠(yuǎn)的)可以裝到第二殼體上，而其前面或中間部分則未予固定并因而可自由移動/撓曲而形成閥320的操作可能性。
根據(jù)上述，將會理解，在靜態(tài)中遍及儲備氣體殼體204和氣體發(fā)生器殼體212的壓力是基本上相等的。不過，在動態(tài)中或在點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒258之后，遍及充氣器202不同“腔室”的壓力即有不同以實(shí)現(xiàn)所需的功能。在這方面，在噴氣燃料顆粒258點(diǎn)燃之后，所生成的噴氣燃料氣體開始流入至少第二腔室324，在其中造成壓力增長。在此裝置包含至少一個(gè)放氣口262時(shí)，某些噴氣燃料氣體也會流入儲備氣體殼體204，在其中開始造成少許壓力增長?？扇〉氖牵诙皇?24里面壓力的增長速度大于儲備氣體殼體204中壓力的增長速度，這是在其中分別引入噴氣燃料氣體以及它們的相對容積所造成的。這種壓差迫使閥320靠壓氣體發(fā)生器殼體212對中部分的，或者更具體地說，第二殼體278的內(nèi)面，并因而暫時(shí)通過堵住氣體發(fā)生器入口316把儲備氣室204與第二腔室324在這一區(qū)域隔絕開來。上述閥320的懸臂式連接為這種動作提供了條件。在第二腔室324中的壓力達(dá)到一預(yù)定水平時(shí)，直接作用在第二封閉圓蓋290上面的流體壓力就打開、裂開、或斷開圓蓋290。這樣就把氣流從氣體發(fā)生器208充進(jìn)擴(kuò)散器298，然后充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)。
將會理解，閥320提供了在某些應(yīng)用場合中及時(shí)把氣流充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)的條件。具體地說，對于某些裝置來說，使用閥320使得第二腔室324能夠以一種會及時(shí)打開第二封閉圓蓋290的速度快速充壓。假如在充氣器202中不使用任何閥320，噴氣燃料氣體本來會從第二腔室324流入儲備氣室204。照這樣，就會用較長時(shí)間使第二腔室324里面的壓力增大到可能裂開第二封閉圓蓋290的程度。然而，采用第二腔室324可形成一較小的充壓腔室，借此可減少把氣流充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)所需的時(shí)間。下面將要說明，在某些裝置中，第二腔室的容積可以做得充分地小和/或噴氣燃料和加壓介質(zhì)可以選定得為取得令人滿意的運(yùn)作而不需要閥320(比如，利用燃燒由于噴氣燃料顆粒258和/或點(diǎn)火/引爆材料240的燃燒所產(chǎn)生的氣體以實(shí)現(xiàn)第二腔室324里面的快速充壓)。
閥320在第二封閉圓蓋290被打開以便把氣流充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)之后保持其位置并因而堵住氣體發(fā)生器入口316一段時(shí)間。不過，一旦在儲備氣室204與第二腔室324之間形成一定壓差，閥320就由此壓差作用力使之挪動，以便露出氣體發(fā)生器入口316。在閥320以前述方式設(shè)計(jì)時(shí)，閥320的自由端朝向中心軸線220沿徑向向內(nèi)移動，或閥320由于閥320在至少那些沿徑向與氣體發(fā)生器入口316對正的區(qū)域內(nèi)的壓扁而提供條件使所需氣流穿過入口。不過，閥320由于它與第二殼體278相連而保持不動。在氣體發(fā)生器入口316露出時(shí)，出自儲備氣室204的氣流充進(jìn)第二腔室324。閥320可由一第一位置移動到一第二位置。在閥320處于第一位置時(shí)，閥320在運(yùn)作時(shí)牢靠地阻止住氣流。閥320在儲備氣室204之中的壓力超過氣體發(fā)生器殼體之中的壓力達(dá)一預(yù)定程度時(shí)挪向第二位置，放過氣流。
第二腔室324的主要功能，在當(dāng)然是由于第二腔室324的快速充壓再次使第二封閉圓蓋290裂開之后，是要在排放至氣/安全囊18(圖1)之前為噴氣燃料氣體和加壓介質(zhì)的有效混合創(chuàng)造條件。在使用前所指明的各種類型的噴氣燃料組合物(比如，火藥型噴氣燃料、混合型噴氣燃料)和前所指明的類型的加壓介質(zhì)(比如，一種氧氣和諸如至少一種惰性氣體的惰性流體的混合物)，這種混合會進(jìn)一步燒盡各種噴氣燃料氣體以提供各種前所指出的好處(比如，降低毒性、由于進(jìn)一步燃燒和相關(guān)地增大膨脹能力而減少充氣器202所需的噴氣燃料數(shù)量)。照這樣，第二腔室324可以進(jìn)一步具有后燃燒器的特征?？扇〉氖牵瑖姎馊剂蠚怏w和由于點(diǎn)燃點(diǎn)火/引爆材料240而得的氣體的至少大約99％的燃燒，而更加可取的是，大約100％的這種燃燒發(fā)生在充氣器202里面。這就減少了氣/安全囊18發(fā)生損壞的潛在可能性。
為了充分地實(shí)現(xiàn)這種二次燃燒的各種好處，第二腔室324必須保證創(chuàng)造或者依靠加大長度或者依靠誘發(fā)湍流的辦法使所生成的氣體和加壓介質(zhì)充分混合的條件。在圖5的實(shí)施例中，對于圖示的用于司機(jī)一側(cè)的場合，燃燒器管嘴274和所有氣體發(fā)生器入口316之中至氣體發(fā)生器出口286的最近者應(yīng)當(dāng)與此出口隔開至少15毫米的一段距離。對于與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的一種或多種方案來說，此距離可以規(guī)定在大約4毫米至大約80毫米的范圍之內(nèi)。加大第二腔室324的長度也便于在第二腔室324里面于靜態(tài)中容放充足數(shù)量的加壓介質(zhì)，與在從儲備氣室204向第二腔室324充進(jìn)氣流之前所生成的噴氣燃料氣體發(fā)生反應(yīng)。亦即，可取的是，起初具有充足的加壓介質(zhì)盛放在第二腔室324里面，一當(dāng)觸發(fā)充氣器202，就與噴氣燃料氣體發(fā)生反應(yīng)，直至氣流由于閥320的上述動作從儲備氣室204被充進(jìn)第二腔室324為止。
為了實(shí)現(xiàn)一種“長”第二腔室324的好處，氣體發(fā)生器入口316也當(dāng)然最好是一如所述，設(shè)置得離開氣體發(fā)生器出口286一段充足的距離。最好是，為了促進(jìn)噴氣燃料氣體與加壓介質(zhì)的進(jìn)一步混合，所有氣體發(fā)生器入口316(由其各自的中心線確定)的最中間的或前面的部分應(yīng)當(dāng)與燃燒器管嘴273的端部齊平，而最好是比較往后(亦即，沿著朝向觸發(fā)器228的方向)，如圖所示。
充氣器202的某一特定結(jié)構(gòu)的各個(gè)尺寸是可以改變的，尤其是，充氣器殼體204的最佳容量范圍取決于如表2所示的各種充氣器應(yīng)用場合。比如，與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)方案的充氣器殼體204的容量可從大約150立方厘米到大約450立方厘米。第一腔室254的容量可從大約10立方厘米到大約40立方厘米。第二腔室324的容量可從大約1立方厘米到大約50立方厘米。
在此提供一項(xiàng)實(shí)施例的各個(gè)尺寸以說明本發(fā)明的各項(xiàng)原理1)儲備氣體殼體204的直徑是大約59毫米；2)儲備氣體殼體204的長度是大約200毫米；3)儲備氣體殼體204由軟鋼鋼管制成，壁厚大約2.5毫米；4)儲備氣體殼體204的內(nèi)部容積(其中保留有加壓介質(zhì)的那一部分，不包括設(shè)置在中央的氣體發(fā)生器208的容積)是大約375立方厘米；5)氣體發(fā)生器殼體212的第一殼體216的直徑是大約20毫米；6)第一腔室254的長度是大約55毫米；7)第一殼體216由軟鋼制成，壁厚大約1.5毫米；8)氣體發(fā)生器殼體212的第一腔室254的內(nèi)部容積是大約11立方厘米；9)氣體發(fā)生器殼體212的第二殼體278的直徑是大約17毫米；10)第二腔室324的長度是大約90毫米；11)第二殼體278由軟鋼制成，壁厚大約1.25毫米；12)氣體發(fā)生器殼體212的第二腔室324的內(nèi)部容積是大約14立方厘米；13)有6個(gè)放氣口262，各自的直徑是大約3毫米；14)后燃燒器管嘴274的內(nèi)孔直徑是大約2.5毫米；15)氣體發(fā)生器出口286的直徑是大約10毫米；16)所有的氣體發(fā)生器入口316設(shè)置得離開氣體發(fā)生器出口286大約76毫米；17)管嘴274設(shè)置得離開氣體發(fā)生器出口286大約75毫米；18)擴(kuò)散器298的內(nèi)部容積是大約4立方厘米；19)有12個(gè)擴(kuò)散器孔口300；20)噴氣燃料顆粒的總重量是大約9克并具有一種帶有RDX、CA、TMETN、以及穩(wěn)定劑的上述類型的組成；21)充氣器202里面的靜壓力是大約20.7兆帕，以致具有大約140克加壓介質(zhì)，其85％是氬，而其15％是氧(克分子百分?jǐn)?shù))；以及22)充氣器202的總重量是大約1200充。在一種加壓介質(zhì)包含用于檢測氣體逸漏的氦氣的情況下，用于與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)方案的加壓介質(zhì)可能最好是包含大約8％至大約30％的氧、大約60％至大約91％的氬、以及大約0.5％至10％的氦，以克分子計(jì)。
充氣器202的操作將主要參照圖6A-D和7A-D予以描述。在靜態(tài)下，第二封閉圓蓋290是未受觸動的，而閥320并不必須把儲備氣體殼體204與第二腔室324隔絕開來，如圖6A和7A所示。在從檢測/傳感器14(圖1)收到一適當(dāng)訊號，表明需要使用氣/安全囊18(圖1)時(shí)，觸發(fā)器228就被啟動，裂開第一封閉圓蓋236并點(diǎn)燃點(diǎn)火/引爆材料240，此材料本身又點(diǎn)燃噴氣燃燒顆粒258。噴氣燃料顆粒258的燃燒在第一腔室254里面產(chǎn)生噴氣燃燒氣體，既流入氣體發(fā)生器殼體212的第二腔室324，也流入儲備氣體殼體204。由于在第一腔室254里面出現(xiàn)熾熱的噴氣燃料氣體，并且此熾熱的噴氣燃料氣體既進(jìn)入第二腔室324，又進(jìn)入儲備氣體殼體204，在這些“容器”里面的相應(yīng)壓力也就增大了。
為了在適當(dāng)時(shí)刻裂開第二封閉圓蓋290并因而把氣流充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)，第二腔室324里面壓力增大的速度設(shè)計(jì)得大于由于其中引入熾熱的噴氣燃料氣體而造成的儲備氣體殼體204里面壓力增大的速度。這種壓差使閥320頂靠第二殼體278的內(nèi)面，把儲備氣體殼體204在這一區(qū)域與第二腔室324隔絕開來，如圖6B和7B所示，以實(shí)現(xiàn)第二腔室324的快速加壓。由于與噴氣燃料氣體發(fā)生反應(yīng)的加壓介質(zhì)供應(yīng)因而中斷，在靜態(tài)中第二腔室324里面的加壓介質(zhì)的量應(yīng)當(dāng)足以在形成儲備氣體殼體204與第二腔室324之間的直接流體連通之前與引入其中的噴氣燃料氣體發(fā)生反應(yīng)。
一當(dāng)?shù)诙皇?24里面的壓力達(dá)到某一預(yù)定大小，直接作用在第二封閉圓蓋290上面的流體壓力就會裂開第二封閉圓蓋，如圖6C所示，以致有一股氣流穿過氣體發(fā)生器出口286通向擴(kuò)散器298，并通向氣/安全囊18(圖1)。不過，閥320可以繼使通過堵住氣體發(fā)生器入口316，如圖6C和7C所示，而阻止氣流直接從儲備氣體殼體204進(jìn)入第二腔室324。在一定的壓差形成于儲備氣體殼體204與第二腔室324之間之后，它就把閥320從氣體發(fā)生器入口316推開，形成加壓介質(zhì)從儲備氣體殼體204到第二腔室324的流動，如圖6D和7D所示。比方，在閥320具有圖示結(jié)構(gòu)的情況下(比如，一卷圓筒形的金屬箔片)，閥320的前面部分在所述壓差的作用下至少在那些靠近或者正對氣體發(fā)生器入口316的區(qū)域內(nèi)變扁或沿徑向向內(nèi)移動。不過，閥320的后面部分仍然是固定于第二殼體278。
根據(jù)上述，顯然，充氣器202的結(jié)構(gòu)適合于與包含前述各種噴氣燃料(比如，火藥劑、混合型)和加壓介質(zhì)(比如，一種氧氣和至少一種惰性氣體的混合物)的系統(tǒng)一起使用并提高了其性能。比方，在采用上述各種噴氣燃料和加壓介質(zhì)的情況下，將會有噴氣燃料氣體與加壓介質(zhì)在第二腔室324里面的二次燃燒。這種補(bǔ)充燃燒會進(jìn)一步使氣體膨脹，因而可減少所需噴氣燃料的數(shù)量并降低充氣器202的重量。其次，這種二次燃燒還會降低噴氣燃料氣體的毒性。通過使用“長”第二腔室324，具體地說，后燃燒器管嘴274和氣體發(fā)生器入口316二者之中相對于氣體發(fā)生器出口286的較近者同它之間的距離長，就會有充足的時(shí)間使這種二次燃燒在所得氣流向氣/安全囊18(圖1)提供之前發(fā)生。
如所指出，在某些設(shè)計(jì)中，充氣器202的結(jié)構(gòu)大體上可以如上所述，但不采用閥320。通過采用上述各種類型的噴氣燃料和加壓介質(zhì)，亦即一種可產(chǎn)生能在第二腔室324中通過與某種氧化性加壓介質(zhì)(比如，一種多組分混合物，包括氧和諸如一或多種惰性氣體的惰性流體)相混合而進(jìn)一步燃燒的噴氣燃料氣體的噴氣燃料，這一點(diǎn)是可能的。在這種情況下，第二腔室324里面噴氣燃料氣體的“二次”燃燒，而且可能還有由于點(diǎn)火/引爆材料240的點(diǎn)燃而產(chǎn)生的氣體的二次燃燒，會使成充分的壓力增長/增長速度，使得可以不需要閥320了。比方說，這種二次燃燒可以在充氣器202觸發(fā)之后引起第二腔室324里面的至少大約30％的壓力增長/壓力增長速度，還可能高達(dá)大約50％。照這樣，就可能使用一種在第二腔室324中的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)一種快速加壓式的氣流充進(jìn)，從而減緩了對于閥320的需求。
一種混合式充氣器的另一實(shí)施例，可以用于圖1的可充氣安全系統(tǒng)10之中，示于圖8-11。充氣器350在功能上/操作上類似于上述的充氣器202，不過是為用于司機(jī)一側(cè)的場合而特別設(shè)計(jì)的。照這樣，充氣器350提高了可充氣系統(tǒng)10的性能，特別是在采用上述各種類型噴氣燃料(比如，火藥型噴氣燃料、混合型噴氣燃料)以及一種多組分加壓介質(zhì)(比如，一種包括氧氣和諸如至少一種惰性氣體的惰性流體的混合物)的時(shí)候。
首先參照圖8，混合式充氣器350一般包括兩個(gè)主要器件，即一中心殼體358，包括一氣體發(fā)生器362和一擴(kuò)散器458在內(nèi)，以及一儲備氣體殼體354，圍繞中心殼體358沿周向設(shè)置并以適當(dāng)方式固定于中心殼體358(比如，焊接于焊縫442、450處)，最好是達(dá)成氣密性密封。儲備氣體殼體354具有一種環(huán)圈式的形狀，盛放加壓介質(zhì)。再有，充氣器350的一項(xiàng)主要優(yōu)點(diǎn)是，它可以造成靠近第二封閉圓蓋428(它可隔絕充氣器350與氣/安全囊18(圖1)之間的氣流)的區(qū)域的快速加壓，以至流體壓力直接作用在第二封閉圓蓋428上以把它“打開”。其次，而且下面將會詳細(xì)說明，充氣器350的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是，它還可把與觸發(fā)一混合式充氣器相關(guān)聯(lián)的顯著的壓力增長主要集中在氣體發(fā)生器362里面。于是，儲備氣體殼體354的壁厚同常用的混合式充氣器結(jié)構(gòu)相比可以減小(亦即，儲備氣體殼體354的額定壓力可以降低)，這反過來可以減小充氣器350的重量。
中央殼體358設(shè)置得圍繞充氣器350的縱向軸線362，并且包括一氣體發(fā)生器362和一沿縱向?qū)χ械牟㈤g隔開來的擴(kuò)散器458。氣體發(fā)生器362和擴(kuò)散器458。氣體發(fā)生器362和擴(kuò)散器458二者都至少部分地由中央殼體358形成。比方說，氣體發(fā)生器362包括一個(gè)由中央殼體358的一部分形成的圓筒形氣體發(fā)生器殼體366、一點(diǎn)火裝置托座370、一彎形隔板390、以及一氣體發(fā)生器端帽裝置420。具體地說，點(diǎn)火裝置托座370以適當(dāng)方式連接于中央殼體358的下部和儲備氣體殼體354二者(比如，焊接于焊縫442處)，以獲得最好是一種氣密性密封，因?yàn)闅怏w發(fā)生器殼體366在靜態(tài)下也裝有大量的加壓介質(zhì)。點(diǎn)火裝置托座370卡持住一適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火裝置(比如，一電氣觸發(fā)的雷管或者其它適當(dāng)?shù)臒熁鹧b置)，而一O形圈372可以用來形成密封界面。為了把點(diǎn)火裝置374與氣體發(fā)生器362里面的加壓介質(zhì)隔絕開來，一第一封閉圓蓋(二次封閉圓蓋)378以適當(dāng)方式固接于點(diǎn)火裝置托座370的端部(比如，焊接于焊縫446處)，以獲得一種最好是氣密性的密封。在圖示實(shí)施例中，第一封閉圓蓋378在焊縫446處被卡持在一點(diǎn)火裝置托座主殼體382的一端與一點(diǎn)火裝置托座的點(diǎn)火裝置托座端帽386之間。
隔板390把氣體發(fā)生器殼體366分隔成一第一腔室394和一第二腔室418。第一腔室394由中央殼體358的下部、點(diǎn)火裝置托座370、以及隔板390的下表面限定，并且設(shè)置得鄰近點(diǎn)火裝置374。氣體發(fā)生器殼體366的第一腔室394主要盛放噴氣燃料顆粒404，這些顆粒在點(diǎn)燃之后會生成噴氣燃料氣體以增大通向氣/安全囊18(圖1)的氣流。因而，第一腔室394也可以按其特征表達(dá)為一種噴氣燃料腔室。為了促進(jìn)噴氣燃料顆粒404的點(diǎn)燃，一種適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火/引爆材料408(比如，一種RDX/鋁引爆材料，具有一種89wt％RDX和11wt％鋁粉的組分，可以添加0.5wt％至5.0wt％的羥丙基纖維素按比例代替0.5wt％至5.0wt％的RDX和鋁)可以置放在第一腔室394的中央部分，與點(diǎn)火裝置374的至少一部分對中。一適當(dāng)?shù)暮Y網(wǎng)412、引爆藥帽或類似物可以把噴氣燃料顆粒404與點(diǎn)火/引爆材料408隔開。
第一腔室394一般通過至少一個(gè)放氣孔或口400(圖示實(shí)施例中是兩個(gè))流體連通于儲備氣體殼體354，以致在靜態(tài)下加壓介質(zhì)也如前所述容放在第一腔室394里面。在圖示實(shí)施例中，放氣口400是沿縱向伸展的(亦即，沿著一條起自中心縱向軸線處的半徑伸展)，并且基本上以水平方式伸展(亦即，包含在垂直于中心軸線352的一個(gè)平面之內(nèi))。放氣口400的大小和/或數(shù)量的不同選定可以用來象上面針對充氣器202所述那樣“調(diào)定”充氣器350的性能。
下面將較為詳細(xì)地說明，由于點(diǎn)燃點(diǎn)火/引爆材料408而產(chǎn)生的氣體也可以與加壓介質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)一步增進(jìn)充氣器350的快速加壓式氣流充進(jìn)特性。
可以采用把某些噴氣燃料氣體從第一腔室394引向儲備氣體殼體354的辦法以獲得通向氣/安全囊18的所需出量或排量，亦即以獲得氣/安全囊18所需的膨脹速度。具體地說，可能最好的是，以一種在充分的時(shí)間內(nèi)可保持從儲備氣體殼體354進(jìn)入第二腔室418的流量基本上不變的速度向儲備氣體殼體354提供噴氣燃料氣體，如下面將要說明的那樣。一般，在運(yùn)作期間，只是一小部分所產(chǎn)生的噴氣燃料氣體需要流進(jìn)儲備氣體殼體354以促成所需的效果(比如，不超過大約40％，而更為一般地不超過大約30％的噴氣燃料氣體流量送往儲備氣體殼體354)。
即使在采用放氣口400時(shí)，在點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒404之后儲備氣體殼體354之中的壓力增加也是大大地低于許多工業(yè)用混合式裝置。亦即，通常與點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒404相關(guān)聯(lián)的顯著的壓力增長基本上局限于氣體發(fā)生器362。因而，儲備氣體殼體354的“強(qiáng)度”要求可以降低。這就為使用小壁厚儲備氣體殼體354以及/或者輕材料提供了條件，這兩方面都會使充氣器350的重量減小。比如，在靜態(tài)下的內(nèi)壓是大約4000磅每平方英寸時(shí)，以及殼體354是由軟鋼制成時(shí)，儲備氣體殼體354所需的最大壁厚可以是大約0.075英寸。
出自第一腔室395的噴氣燃料氣體的主要流量(比如，至少大約50％的總的噴氣燃料流量，而更為一般地是大約70％)要通向第二腔室418(由于下述原因，稱作后燃燒器)。氣體發(fā)生器殼體366的第二腔室418通過至少一個(gè)穿過氣體發(fā)生器隔板390的噴氣燃料口416(圖示為兩個(gè))流體連通于氣體發(fā)生器殼體366的第一腔室394。下面將要更為詳細(xì)地說明，儲備氣體殼體354之中加壓介質(zhì)通向氣/安全囊18(圖1)的主要流動路徑也進(jìn)入第二腔室418。為了激發(fā)從第一腔室394流入第二腔室418的噴氣燃料氣使與從儲備氣體殼體354流入第二腔室418的加壓介質(zhì)的充氣混合(比如，把各種氣體保持在第二腔室418中一段足夠的時(shí)間)，噴氣燃料口416可以取向得能在第二腔室418里面激發(fā)出一種渦流狀的運(yùn)動(亦即，送入氣流時(shí)帶有至少一徑向速度分量)。一種激發(fā)這一渦流狀運(yùn)動的方法是，按照圖9所示的方式使基本上沿直線伸展的氣體發(fā)生器噴氣燃料口416取向。各個(gè)噴氣燃料口416在其各自參照平面內(nèi)相對“傾斜”。
氣體發(fā)生器殼體366的第二腔室418沿縱向?qū)χ杏诘谝磺皇?94，并且靠氣體發(fā)生器隔板390與它隔開，儲備氣體殼體354的一部分則圍繞它沿周向設(shè)置。第二腔室418由中央殼體358的一中間部分、氣體發(fā)生器隔板390、以及氣體發(fā)生器端帽裝置420限定。氣體發(fā)生器端帽以適當(dāng)方式固接于中央殼體(比如，焊接于焊縫454處)，而中央殼體358的上部以適當(dāng)方式固接于儲備氣體殼體354的上部(比如，焊接于焊縫450處)。最好是，焊縫450和454二者都形成氣密性密封，因?yàn)榈诙皇?18在靜態(tài)下包含大量的加壓介質(zhì)。氣體發(fā)生器端帽裝置420包括至少一個(gè)氣體發(fā)生器出口424(畫出一個(gè))。為了以適當(dāng)方式把加壓介質(zhì)保持在充氣器350，而具體地說，第二腔室418里面直至所希望的時(shí)刻，一第二封閉圓蓋428以適當(dāng)?shù)姆绞焦探佑跉怏w發(fā)生器端帽裝置420(比如，夾在一氣體發(fā)生器上端帽421與一氣體發(fā)生器下端帽422之間)，以便獲得一種最好是氣密性的密封(比如，焊接在焊縫454處)。
基于第一腔室394與第二腔室418之間的流體連通狀況，由于噴氣燃料顆粒404的燃燒而產(chǎn)生的噴氣燃料氣體，以及由于點(diǎn)火/引爆材料408的點(diǎn)燃而產(chǎn)生的氣體，都因而至少部分地進(jìn)入第二腔室418。由于其中快速壓力增長并以下述方式予以控制，第二封閉圓蓋428在適當(dāng)時(shí)刻打開，以至出自充氣器350的氣流通向擴(kuò)散器458，而后通向氣/安全囊18(圖1)。為了保證對于氣/安全囊18(圖1)的相來說相對的無推力的輸出，擴(kuò)散器458采用許多擴(kuò)散口462。一擴(kuò)散器濾網(wǎng)(未畫出)也可以裝在擴(kuò)散器458里面，以擋住充氣器350里面的破裂封閉圓蓋的碎片，以及/或者在通往氣/安全囊18(圖1)之前促進(jìn)噴氣燃料氣體與加壓介質(zhì)的混合/反應(yīng)。
第二腔室418也可與儲備氣體殼體354流體連通。在這方面，至少一個(gè)而最好是許多氣體發(fā)生器入口432可保證儲備氣體殼體354與第二腔室418之間的流體連通，以致出自儲備氣體殼體354的加壓介質(zhì)可以在適當(dāng)時(shí)刻流入第二腔室418。亦即，對于某些結(jié)構(gòu)/應(yīng)用場合來說，這一特定流動可以就流動方向控制。具體地說，一閥438可以設(shè)置得靠近至少一個(gè)而最好是所有的氣體發(fā)生器入口432。在靜態(tài)下，并不需要閥438實(shí)際上把儲備氣體殼體354與第二腔室418在這一區(qū)域內(nèi)隔絕開來。事實(shí)上，大量加壓介質(zhì)最好是在靜態(tài)下保持在第二腔室418里面，以致一種非密封的界面可能會適應(yīng)這一彌補(bǔ)方式。閥438的一種不會把第二腔室418在各入口432之外與儲備氣體殼體418隔絕開來的結(jié)構(gòu)是一卷填隙墊片原料(比如，不銹鋼，0.002英寸厚)。一懸臂式連接可以用在閥438與氣體發(fā)生器殼體366的內(nèi)面之間。亦即，閥438的后面部分可以卡持在中央殼體358與隔板390之間，而其前面部分則仍然是不固定的并因而是自由的，以便移動/撓曲而形成閥438的操作能力。盡管閥438的結(jié)構(gòu)目前是最佳者，但個(gè)別的栓塞438a、438b(圖14A-B)可以設(shè)置在每一孔口432之中。這些栓塞438a和438b可能最好是由一系列帶或類似物(只畫在圖14B中)與充氣器350相互連接起來。同樣可能合乎需要的是，用一種柔韌的構(gòu)件422(只畫在圖14A中)把栓塞438a、438b支承于孔口432中。栓塞438a、438b也可能用于在此所述的其它各種混合式充氣器。
根據(jù)上述，在靜態(tài)下遍及儲備氣體殼體354和氣體發(fā)生器362的壓力因而可能是基本上相等的。不過，在動態(tài)下或在點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒404之后，遍及充氣器350不同“腔室”的壓力既有不同以實(shí)現(xiàn)所需要的功能。在這方面，在噴氣燃料顆粒404點(diǎn)燃之后，噴氣燃料氣體開始流入至少第二腔室418，在其中造成壓力增長。在此裝置包含至少一個(gè)放氣口400時(shí)，某些噴氣燃料氣體也會流入儲備氣體殼體354，在其中造成壓力增長。最好的是，在第二腔室418里面壓力以大于儲備氣體殼體354之中的速度增長，這是由于在其中引入噴氣燃料氣體以及它們各自的容積所造成的。這種壓差迫使閥438頂住氣體發(fā)生器殼體366對中部分的內(nèi)面，并因而通過封住氣體發(fā)生器入口432暫時(shí)把儲備氣體殼體354與第二腔室418在這一區(qū)域隔絕開來。在第二腔室418中的壓力達(dá)到一預(yù)定水平時(shí)，流體壓力本身就打開、裂開或斷開第二封閉圓蓋428。這樣就把氣流從氣體發(fā)生器362充進(jìn)擴(kuò)散器459，而后充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)。
將會理解，閥438提供了在某些裝置/應(yīng)用場合中及時(shí)把氣流充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)的條件。具體地說，對于某些裝置來說，使用閥438使得第二腔室418能夠以一種會及時(shí)打開第二封閉圓蓋428的速度快速充壓。假如在充氣器350中不使用閥438，噴氣燃料氣體本來會從第二腔室418流入儲備氣體殼體354。照這樣，就會用較長時(shí)間使第二腔室418里面的壓力增大到可能裂開第二封閉圓蓋428的程度。然而，采用第二腔室418可形成一較小的充壓腔室，借此可減少把氣流充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)所需的時(shí)間。下面將要說明，在某些裝置中，第二腔室418的容積可以做得充分地小和/或噴氣燃料和加壓介質(zhì)可以選定得為取得令人滿意的運(yùn)作而不需要閥438(比如，利用燃燒由于噴氣燃料顆粒404和/或點(diǎn)火/引爆材料的燃燒所產(chǎn)生的氣體以實(shí)現(xiàn)第二腔室418里面的快速充壓)。
閥438在第二封閉圓蓋428被打開以便把氣流充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)之后可以保持其位置并因而堵住氣體發(fā)生器入口432一段時(shí)間。不過，一旦在儲備氣體殼體354與第二腔室418之間形成一定壓差，閥438的上部自由端就由此壓差作用力使之挪動，露出氣體發(fā)生器入口432，以致氣流開始從儲備氣體殼體354充進(jìn)第二腔室418。閥438的下端仍然是固接于氣體發(fā)生器殼體366。在閥438是由一卷填隙墊片原料制成時(shí)，這種挪動可以是朝著中心軸線352沿徑向向內(nèi)的，或者可以是由于閥438在至少那些沿徑向與氣體發(fā)生器入口432對正的區(qū)域內(nèi)的壓扁而造成的，以便提供條件使所需氣流穿過入口。
第二腔室418的主要功能，在通過快速充壓方法裂開第二封閉圓蓋428之后，是要在排放至氣/安全囊18(圖1)之前為噴氣燃料氣體和加壓介質(zhì)的有效混合創(chuàng)造/提供條件。在使用前所指明的各種類型的噴氣燃料組合物(比如，火藥型噴氣燃料、混合型噴氣燃料)和前所指明類型的加壓介質(zhì)(比如，一種氧氣和諸如至少一種惰性氣體的惰性流體的混合物)時(shí)，這種混合會進(jìn)一步燒盡各種噴氣燃料氣體以提供前所指出的各種好處(比如，降低毒性、由于進(jìn)一步燃燒和相關(guān)地增大膨脹能力而減少充氣器所需的噴氣燃料數(shù)量)。照這樣，第二腔室418可以進(jìn)一步具有后燃燒器的特征。最好的是，噴氣燃燒氣體和點(diǎn)火/引爆材料氣體的全部燃燒的至少大約99％，而更加可取的是，大約100％的燃燒發(fā)生在充氣器350里面。這就減少了氣/安全囊18(圖1)發(fā)生損壞的潛在可能性。
由于司機(jī)一側(cè)應(yīng)用場合所造成的各種限制，采用象充氣器202之中的那種“長”第二腔室418以形成后燃燒器功能一般是不現(xiàn)實(shí)的。為了對于在充氣器350的司機(jī)一側(cè)應(yīng)用場合中使用“較短”第二腔室418這件事作出補(bǔ)償，噴氣燃料氣體和加壓介質(zhì)在第二腔室418里面的混合可以下述方式予以增強(qiáng)，即為從儲備氣體殼體358進(jìn)入第二腔室418的氣體(主要是加壓介質(zhì)，但可能也有許多噴氣燃燒氣體和/或點(diǎn)火/引爆材料氣體)造成一種渦流式運(yùn)動，以促進(jìn)加壓介質(zhì)與噴氣燃料氣體的混合。這樣就會增加噴氣燃料氣體與加壓介質(zhì)保持在第二腔室418里面以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間。
一種激發(fā)上述渦流式運(yùn)動的方法是，使一般是沿直線伸展的各個(gè)氣體發(fā)生器入口432的方向基本上取在一平面參照平面內(nèi)，但這些孔口432的軸線并不通過充氣器350的中心縱向軸線352，如圖9所示。亦即，基本上直線的孔口432并不沿著一條半徑從中央縱向軸線352向外突出以連通第二腔室418和儲備氣體殼體354。代替的辦法是，某一給定孔口432的一部分設(shè)置在一個(gè)徑向部位上，而另一部分設(shè)置在另一徑向部位。照這樣，從儲備氣體殼體354進(jìn)入第二腔室418的氣流一般是沿著圖9中箭頭A的方向。為了激發(fā)噴氣燃料氣體與進(jìn)入的加壓介質(zhì)的進(jìn)一步混合，各噴氣燃料孔口416還可以指向氣體發(fā)出器入口432與第二腔室418的內(nèi)面面接的地方。
一充氣器350的特定結(jié)構(gòu)的尺寸可以變動。尤其是，充氣器每一腔室的容量取決于充氣器應(yīng)用場合。比如，用于與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)方案的充氣器殼體的容量可以從大約50立方厘米至大約150立方厘米。第一腔室394的容量從大約5立方厘米至大約15立方厘米。第二腔室418的容量可以從大約1立方厘米至大約20立方厘米，第二腔室418的容量可以從大約1立方厘米到大約20立方厘米。在此提供的尺寸是用于應(yīng)當(dāng)具有類似于下面提出的性能特征的一項(xiàng)實(shí)施例1)充氣器350的直徑是大約3.25英寸)；2)中央殼體358的高度是大約1.6英寸；3)儲備氣體殼體354的高度是大約1.2英寸；4)儲備氣體殼體354的內(nèi)部容積是大約5立方英寸；5)氣體發(fā)生器366的第一腔室394的內(nèi)部容積是大約7立方厘米；6)氣體發(fā)生器殼體366的第二腔室418的內(nèi)部容積是大約2立方厘米；7)有兩個(gè)放氣口400，直徑大約1.5毫米；8)有兩個(gè)噴氣燃料孔口416，直徑大約2毫米；9)噴氣燃料顆粒404的總重量是大約3.5克并具有包含RDX、CA、TMETN、以及穩(wěn)定劑的一種上述類型的組份；10)儲備氣體殼體354里面的靜壓力是大約4000磅每平方英寸；以致具有大約40克加壓介質(zhì)，其85％是氬，而其15％是氧(克分子百分?jǐn)?shù))；11)充氣器350由軟鋼制成；12)儲備氣體殼體354的壁厚是大約0.075英寸，并具有大約18000磅每平方英寸的額定壓力(爆破)；13)中央殼體358的壁厚是大約0.0625英寸；以及14)充氣器350的總重量是大約400克。
充氣器350的操作將參照圖11A-D予以綜述。在從檢測/傳感器14(圖1)接收到一適當(dāng)訊號時(shí)，點(diǎn)火裝置374被觸發(fā)而裂開第一封閉圓蓋378并點(diǎn)燃點(diǎn)火/引爆材料408，這樣又點(diǎn)燃噴氣燃料顆粒404，如圖11A所示。噴氣燃料顆粒404的燃燒在第一腔室394里面生成噴氣燃料氣體，既流入氣體發(fā)生器殼體366的第二腔室418，也流入其中這種噴氣燃料氣體與加壓介質(zhì)相混合的儲備氣體殼體354。由于第一腔室394里面存在灼熱的噴氣燃料氣體和這種灼熱的噴氣燃料氣體進(jìn)入第二腔室418與儲備氣體殼體354兩者之中，這些“容器”里面的相應(yīng)力也增大了。
為了在某一適當(dāng)時(shí)刻裂開第二封閉圓蓋428并因而把氣流充進(jìn)氣/安全囊18(圖1)，第二腔室418里面的壓力增長速度設(shè)計(jì)得大于儲備氣體殼體354里面的壓力增長速度，這是由于灼熱噴氣燃料氣體進(jìn)入其中以及它們各自的容積而造成的。這種壓差可使閥438頂靠氣體發(fā)生器殼體366的內(nèi)面，把儲備氣體殼體354與第二腔室418在這一區(qū)域中隔絕開來，亦如圖11A所示。因?yàn)榕c噴氣燃料氣體發(fā)生反應(yīng)的加壓介質(zhì)供應(yīng)因而中斷，所以靜態(tài)下第二腔室418里面的加壓介質(zhì)數(shù)量應(yīng)當(dāng)足以在儲備氣體殼體354與第二腔室418建立流體連通之前與進(jìn)入其中的噴氣燃料氣體發(fā)生反應(yīng)。
一當(dāng)?shù)诙皇?18里面的壓力達(dá)到一預(yù)定大小，此壓力就會如圖11B所示裂開第二封閉圓蓋428，以致產(chǎn)生一股氣流，穿過氣體發(fā)生器出口424，通向擴(kuò)散器458，并通向氣/安全囊18(圖1)。不過，閥438可通過堵住氣體發(fā)生器入口432而繼續(xù)阻止氣流直接從儲備氣體殼體354進(jìn)入第二腔室418。在一定的壓差形成于儲備氣體殼體354與第二腔室418之間以后，所產(chǎn)生的作用力可推動或彎曲閥438，使之離開氣體發(fā)生器入口432，以形成一股從儲備氣體殼體354到第二腔室418的加壓介質(zhì)氣流。比方說，在圖示閥438結(jié)構(gòu)的情況下(比如，一卷填隙墊片原料)，單通止回閥438將在所指壓差作用下至少在那些靠近或正對氣體發(fā)生器入口432的區(qū)域變曲。為了促進(jìn)這種加壓介質(zhì)與不斷地經(jīng)由第一腔室394提供給第二腔室418的噴氣燃料氣體相混合，如上所述，進(jìn)入第二腔室418的加壓介質(zhì)和噴氣燃料氣體的兩股氣流都可以是渦流型式的。這樣作會延長混合物在提供給氣/安全囊18(圖1)之前保持在第二腔室418里面的時(shí)間量。
上述實(shí)施例的一個(gè)具有類似尺寸和其它特征的試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膲毫η€示于圖12。這些曲線大體上與下面將要比較詳細(xì)地說明的、圖13A-D中所提供的那些曲線是一樣的。起初，充氣器350里面的靜壓力是大約4000磅每平方英寸。在時(shí)刻T1(大約5毫秒)，充氣器350被觸發(fā)，而噴氣燃料顆粒404被點(diǎn)燃。如此，噴氣燃料顆粒404增大了第一腔室394、儲備氣體殼體354、以及第二腔室418各自之中的壓力。第一和第二腔室394、418里面的最大壓力發(fā)生在時(shí)刻T2，并在此時(shí)發(fā)生第二封閉圓蓋428的破裂。在時(shí)刻T2(大約在觸發(fā)之后一毫秒)，第一腔室394里面的壓力已經(jīng)從4000磅每平方英寸增大到大約10000磅每平方英寸，第二腔室418里面的壓力已經(jīng)從4000磅每平方英寸靜態(tài)增大到大約7000磅每平方英寸，以及儲備氣體殼體354里面的壓力已經(jīng)從4000磅每平方英寸靜態(tài)增大到大約4500磅每平方英寸。
在第二封閉圓蓋428打開之后，在第二腔室418里面出現(xiàn)一壓力降。在時(shí)刻T3，儲備氣體殼體354與第二腔室418之間的壓差足以打開閥438并因而露出氣體發(fā)生器入口432，以致第二腔室418里面的壓力再次增大。亦即，在時(shí)刻T3之后，有一股氣流從儲備氣體殼體354和第一腔室394兩方面進(jìn)入第二腔室418。第二腔室418里面壓力在時(shí)刻T4增大到大約4750磅每平方英寸的最大值，而后降低。這一點(diǎn)基本與儲備氣體殼體354中存在的大約是5000磅每平方英寸的最大壓力的時(shí)相吻合。如此，可以看出，充氣器350中的壓力增長主要集中在氣體發(fā)生器362而不是儲備氣體殼體354。因而，儲備氣體殼體354的壁厚可以減小，一如上述。其次，由于在第二腔室418中壓力相對穩(wěn)定(只在4000磅每平方英寸與大約4600磅每平方英寸之間波動)，合乎需要的出量可以提供給氣/安全囊18(圖1)。
如所指出，在某些設(shè)計(jì)中，充氣器350可以大體上具有上述結(jié)構(gòu)，但不使用閥438。采用上述各種類型的噴氣燃料和加壓介質(zhì)，亦即一種可以生成因與某種氧化性加壓介質(zhì)(比如，一種多組分的混合物，含有氧氣和諸如一或多種類型惰性氣體(比如氬、氮)的某種惰性流體)相混合而能夠在第二腔室418之中進(jìn)一步燃燒的噴氣燃料氣體的噴氣燃料，這一點(diǎn)是可能的。在這種情況下，在第二腔室418里面噴氣燃料氣體的“二次”燃燒，以及可能還有由于點(diǎn)燃點(diǎn)火/引爆材料408而產(chǎn)生的氣體的二次燃燒，會形成充分的壓力增長/增長速度，以致不再需要閥438。比方說，二次燃燒可能構(gòu)成在充氣器350觸發(fā)之后第二腔室418里面壓力增長/壓力增長速度的至少大約30％，并且可能高達(dá)大約50％。因此，利用第二腔室418之中的某種化學(xué)反應(yīng)有可能實(shí)現(xiàn)一種快速充壓式的氣流充進(jìn)，從而減緩了對于閥438的需求。
對于一種以上述方式作出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)但不帶有閥438的充氣器350，第一腔室394、第二腔室418、和儲備氣體殼體354里面的以及代表氣/安全囊18(圖1)的一個(gè)固定壁式容器之中的壓力曲線分別示于圖13A-D。對比一下圖12和圖13A-C，可以看出，不用閥438也獲得類似的性能。這一點(diǎn)可以再次主要?dú)w因于，使用特殊類型的噴氣燃料和加壓介質(zhì)以保證實(shí)現(xiàn)第二腔室418里面的氣體燃燒而在第二腔室418里面形成快速充壓而打開第二封閉圓蓋428。
圖15表明按照本發(fā)明的充氣器的一種改型。此修改過充氣器具有類似于圖5所示充氣器的結(jié)構(gòu)。因而，將省去關(guān)于類似結(jié)構(gòu)的敘述，而援引等同于指明圖5中充氣器各構(gòu)件的圖號的圖號。下面將說明圖15中改型充氣器與圖5中充氣器之間的某些區(qū)別。
第一腔室501的內(nèi)徑大于第二腔室502的內(nèi)徑。第二腔室502的長度設(shè)定得大大地小于圖5中第二腔室324的長度。于是，第二腔室502的容量非常小于第一腔室501的容量。在這一實(shí)施例中，第二腔室502的容量約為第一腔室501容量的二十分之一。一傳輸管503位于第一腔室501的軸線上，并把觸發(fā)器228連接于吸出管嘴274。傳輸管503是空心的，并在周緣管壁上具有許多孔口504。傳輸管503與取出管嘴274提供了第一腔室501與第二腔室502連通的條件(比如，它有助于把固態(tài)噴氣燃料擋在引爆器228與圓板290之間的軸線通路以外)。第一封閉圓蓋236基本上封住了限定于引爆器228與第一腔室501之間的通道507。
第二腔室502通過一后燃燒管505連接于出口286。第二封閉圓蓋290，位于第二腔室502和吸出管嘴274附近，一般經(jīng)由管子505封住出口286。放氣口262使第一腔室501與儲備氣體殼體204連通。入口316設(shè)置在第二腔室502。入口316在靜態(tài)下是敞開的，因?yàn)殚y320并不緊緊地接觸第二腔室502的內(nèi)壁。
在靜態(tài)下，儲備氣體殼體204、第一腔室501和第二腔室502之中的壓力，借助于吸出管嘴274、傳輸管503、入口316和放氣口262，是大致上相等的。在此狀態(tài)中，當(dāng)引爆器被觸發(fā)時(shí)，第一封閉圓蓋236破裂，而噴氣燃料顆粒258燃著。由噴氣燃料顆粒238生成的燃燒氣體增大了第一腔室501之中的壓力，然后經(jīng)由傳輸管503和吸出管嘴274增大了第二腔室502之中的壓力。增大了的壓力把閥320推向第二腔室502的壁部以封閉入口316。燃燒氣體從吸出管嘴274射向管子505以打破第二封閉圓蓋290。
然后，第二腔室502之中的壓力暫時(shí)降低，使閥320打開入口316。因而，加壓介質(zhì)通過入口316進(jìn)入第二腔室502和管子505。加壓介質(zhì)中的氧氣與燃燒氣體中的一氧化碳和氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，把它們在第二腔室502和管子505里面轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退羝?。加壓介質(zhì)中的二氧化碳、水蒸汽和氬氣通過出口286和擴(kuò)散器508被送往一空氣囊(未畫出)，以便為此空氣囊充氣。
如上所指出，在此實(shí)施例中，第二腔室502做得小于第一腔室501。還有，第二封閉圓蓋290位于吸出管嘴274附近。因此，除了與示于圖5和8的各充氣器同樣的效果和優(yōu)點(diǎn)以外，在本實(shí)施例中第一和第二腔室501和502之中的壓力增長急速發(fā)生，從而急速地打破圓蓋290。
其有許多孔口504的傳輸管503可以在氣流通過這些孔口504時(shí)增大燃燒氣流的速度。這會有助于圓蓋290的快速破裂。
注意，傳輸管503可以用于圖5所示的實(shí)施例。其次，關(guān)于圖5和8所示每一吸出管嘴的開放面積，以及各放氣孔口開放面積的總和，根據(jù)加壓介質(zhì)還是噴氣燃料氣體引入第一腔室，可以決定哪一個(gè)可以大于另一個(gè)。
表2表明示于圖5、8和15的充氣器的物理特性，可能適合于與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)方案結(jié)合使用。比如，表2表明噴氣燃料顆粒、加壓氣體和加壓介質(zhì)的數(shù)值范圍。
表2

一種混合式充氣器的另一項(xiàng)實(shí)施例，可以用于本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方案并可納入圖1的可充氣安全系統(tǒng)10之中，示于圖16。充氣器614包括一圓筒形充氣器殼體622，具有一種加壓介質(zhì)提供給氣/安全囊18(圖1)；以及一氣體發(fā)生器624，可生成噴氣燃料氣體，用于使加壓介質(zhì)620膨脹以增大通向氣/安全囊18的氣流。
充氣器614可以用作一側(cè)面沖撞充氣器并因而可以固定在車輛的座位或門上(比如，在車輛沖向側(cè)面時(shí)用以保護(hù)乘車人)。加壓介質(zhì)620可以包括一種惰性流體(比如，氬)和氧氣，上述各種類型的噴氣燃料也可應(yīng)用。
氣體發(fā)生器殼體644焊接于充氣器殼體622的左端開孔642，其一部分設(shè)置在充氣器殼體622里面。在氣體發(fā)生器殼體644的一個(gè)容腔645里面裝有一種噴氣燃料646(比如，屬于上述各類型)，在燃燒時(shí)可產(chǎn)生噴氣燃料氣體，并設(shè)有噴氣燃料點(diǎn)火裝置648。氣體發(fā)生器殼體644和噴氣燃料點(diǎn)火裝置648均沿著充氣器殼體622的縱向軸線617設(shè)置。
噴氣燃料646可以是一種硝胺噴氣燃料，而最好是包括，比如，大約70wt％的RDX(六氫三硝基三嗪)、從大約5wt％至大約15wt％的乙酸纖維素、以及從大約5wt％至大約15wt％的GAP(縮水甘油基疊氮化物的聚合物)。噴氣燃料646燃燒時(shí)可產(chǎn)生包含一氧化碳和氫在內(nèi)的各種可燃?xì)怏w。
氣體發(fā)生器殼體644在其內(nèi)端包括一連通口650，一般由一第一圓板652堵住。一環(huán)形連接件626焊接于充氣器殼體622的左端開孔625處。一帽狀擴(kuò)散器630固定于連接件626的左端開孔628處。擴(kuò)散器630包括一個(gè)具有許多孔眼632的周緣壁板630a和一個(gè)頂部壁板630b。擴(kuò)散器630沿著軸線617設(shè)置并與氣/安全囊18(圖1)流體連通。
連接件626的右端開孔構(gòu)成充氣器殼體622的一個(gè)出口634。一第二圓板636設(shè)置在出口634處，一般堵住出口634。擴(kuò)散器630包括一開孔630c，與出口634流體連通。一蓋帽640，帶有許多孔眼648，固接于連接件626，以便封住出口634。因此，充氣器殼體622內(nèi)部一般是由兩個(gè)圓板636、652和充氣器殼體622的一個(gè)周緣壁板封閉起來的。在第一和第二圓板652和636裂開時(shí)，容腔645通過連通口650流體連通于充氣器殼體622的內(nèi)部，而同時(shí)充氣器殼體622的內(nèi)部則通過孔眼638流體連通于出口634。
在一項(xiàng)實(shí)施例中，第一與第二圓板652與636之間的距離最好是大約20毫米至大約70毫米。充氣器殼體622中的加壓介質(zhì)620的量在大約40cm3至大約100cm3的范圍內(nèi)。充氣器殼體622里面的加壓介質(zhì)620的數(shù)量在一項(xiàng)實(shí)施例中更為可取的是從大約50立方厘米至大約90立方厘米。充氣器殼體622的內(nèi)部可以保持在大約4000磅每平方英寸的高壓之下。
在噴氣燃料點(diǎn)火裝置648響應(yīng)于一來自檢測器612的訊號而被觸發(fā)時(shí)，噴氣燃料646就燃燒起來而產(chǎn)生各種可燃?xì)怏w?？扇?xì)怏w包括一氧化碳和氫?？扇?xì)怏w增大了氣體發(fā)生器殼體644里面的壓力而裂開第一圓板652。然后可燃?xì)怏w通過連通口650流入充氣器殼體622并與其中的加壓介質(zhì)620相混合。
加壓介質(zhì)620包括氧氣，可與可燃?xì)怏w中的一氧化碳和氫發(fā)生反應(yīng)以生成二氧化碳和水蒸汽。可燃?xì)怏w可增大充氣器殼體622里面的壓力，此壓力通過孔眼638作用在第二圓板636上面。亦即，這些氣體必須圍繞蓋帽640的端部壁板641流動并進(jìn)入孔眼638。這樣有助于殼體622里面的更為完全的燃燒。因而可以說，端部壁板641起著一個(gè)設(shè)置在通向充氣器614的出口處的噴氣燃料擋板的作用。亦即，由于蓋帽640的壁板641位于縱向軸線617上，所以曾使第一圓板652裂開的噴氣燃料氣體不會直接射向第二圓板636。在噴氣燃料氣體與殼體622之中的加壓介質(zhì)充分地反應(yīng)之后，氣體則穿過蓋帽640周緣壁板上的孔眼638沖擊第二圓板636。因而，包含在噴氣燃料氣體之中的一氧化碳在受到氧化之后才通過出口634。
第二圓板636是由于靠近它的壓力增大而裂開的，并且在裂開之后經(jīng)由出口634和擴(kuò)散器630的各孔眼632向氣/安全囊18(圖1)供應(yīng)高壓二氧化碳、水蒸汽和惰性氣體。從而氣/安全囊18(圖1)可在一預(yù)定的時(shí)間內(nèi)有效地膨脹到一預(yù)定的程度。
如上所述，在這一實(shí)施例中，第一和第二圓板652、636以及擴(kuò)散器630設(shè)置在充氣器殼體622的軸線617上，以致整個(gè)充氣器可以制成緊湊的圓筒形狀。因而，充氣器可以牢固地裝接在一有限的空間之內(nèi)，諸如車輛的車門內(nèi)側(cè)或座位，而不需要修改車門或座位的結(jié)構(gòu)。
在此實(shí)施例中，噴氣燃料646在燃燒時(shí)可以生成包括一氧化碳和氫在內(nèi)的各種可燃?xì)怏w。這些可燃?xì)怏w與加壓介質(zhì)620中的氧發(fā)生反應(yīng)而被轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退羝?。因而，?安全囊18(圖1)可以由基本上對乘車人無毒的氣體鼓脹起來。
擴(kuò)散器630做成帽式形狀并包括周邊壁板630a和頂部壁板630b。擴(kuò)散器630還包括與出口634流體連通的開孔630c和許多與周邊壁板630a上開孔630c流體連通的孔眼632。因而在氣體從充氣器殼體622釋放出來時(shí)，氣/安全囊18(圖1)可以由從許多各個(gè)方向上的孔眼632中排出的氣體更為有效地鼓脹起來。
圖16A表明圖16中充氣器的一項(xiàng)修改。在這一修改中，氣體發(fā)生器殼體624包括一基座段660和一腔室段662?；?60可支承點(diǎn)火裝置648。腔室段662容放噴氣燃料646。一圓板646設(shè)置在基座段660與腔室段662之間并與它們固緊在一起。圓板664一般封住腔室段662的一通孔666。腔室段662經(jīng)由連通口650與充氣器殼體622流體連通。于是，腔室段662的內(nèi)部處于壓力作用之下。
在點(diǎn)火裝置648被觸發(fā)時(shí)，點(diǎn)火裝置648直接裂開圓板664并點(diǎn)燃噴氣燃料以產(chǎn)生可燃?xì)怏w?？扇?xì)怏w與加壓介質(zhì)620之中的氧發(fā)生反應(yīng)而被轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退羝?。于是，?安全囊可以由基本上對乘車人無毒的氣體鼓脹起來。
本發(fā)明的以上說明是為圖示和描述目的而提供的。其次，本說明并不是要把本發(fā)明局限于在此所闡明的形式。因而，與以上各種描述內(nèi)容相當(dāng)?shù)淖兏托拚?，以及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的經(jīng)驗(yàn)或知識，都在本發(fā)明的范疇之內(nèi)。此前所說明的各項(xiàng)實(shí)施例旨在解釋實(shí)施本發(fā)明的已知的最佳模式，并使得本技術(shù)領(lǐng)域中的其它技術(shù)人員能夠利用在這些或者其它一些實(shí)施例中的本發(fā)明，并連帶為本發(fā)明的各種特殊應(yīng)用場合與用途所必需的各種各樣的修正。意圖在于，所附各項(xiàng)權(quán)利要求會被認(rèn)作是在被現(xiàn)有技術(shù)所許可的程度上的可供選擇的各項(xiàng)實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種混合式充氣器，用于具有一氣/安全囊的一種汽車充氣安全系統(tǒng)，所述充氣器包括一充氣器殼體，裝有一種加壓介質(zhì)；一容腔，設(shè)置在所述充氣器殼體里面并裝有一種噴氣燃料；一噴氣燃料點(diǎn)火裝置；一連通口，把所述容腔與所述充氣器殼體流體連通起來；一第一圓板，由所述點(diǎn)火裝置使之破裂；一出口，設(shè)置在所述氣體發(fā)生器殼體上，用以從所述充氣器殼體向氣/安全囊提供所述加壓介質(zhì)和所述噴氣燃料氣體；一第二圓板，通常堵住所述出口，并且由點(diǎn)燃所述噴氣燃料所生成的所述噴氣燃料氣體和所述加壓介質(zhì)使之破裂；以及一擴(kuò)散器，連通于所述充氣器殼體的所述出口，所述第一和第二圓板和所述擴(kuò)散器都設(shè)置在充氣器的一條共同縱向軸線上，其中所述擴(kuò)散器制成帽式形狀，并且具有一周邊壁板和一端部壁板，所述端部壁板在里面有一開孔，與所述出口流體連通，所述周邊壁板包括許多孔眼，與所述開孔流體連通。
2.如權(quán)利要求1所述的混合式充氣器，其中所述加壓介質(zhì)包括一種惰性流體和氧氣。
3.如權(quán)利要求2所述的混合式充氣器，其中所述噴氣燃料生成各種可燃?xì)怏w，所述這些氣體與所述加壓介質(zhì)之中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的混合式充氣器，其中所述各種可燃?xì)怏w包括一氧化碳和氫，所述一氧化碳和氫分別被轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退羝?br> 5.如權(quán)利要求1所述的混合式充氣器，其中所述第一與第二圓板之間的距離是大約20毫米至大約70毫米。
6.如權(quán)利要求5所述的混合式充氣器，其中所述充氣器殼體里面的所述加壓介質(zhì)的量是大約40立方厘米至大約100立方厘米。
7.如權(quán)利要求6所述的混合式充氣器，其中所述充氣器殼體里面的所述加壓介質(zhì)的量是大約50立方厘米至大約90立方厘米。
8.如權(quán)利要求7所述的混合式充氣器，其中所述擴(kuò)散器制成帽式形狀并具有一周邊壁板和一端部壁板，所述端部壁板在里面具有一開孔，與所述出口流體連通，所述周邊壁板包括許多孔眼，與所述開孔流體連通。
全文摘要
本發(fā)明的混合式充氣器具有一裝有加壓介質(zhì)的充氣器殼體。一容腔設(shè)置在充氣器殼體中并裝有噴氣燃料。充氣器還具有一噴氣燃料點(diǎn)火裝置。一連通口流體連通容腔和充氣器殼體。一第一圓板通常堵住連通口，并且由點(diǎn)燃噴氣燃料生成的噴氣燃料氣體使之破裂。一出口設(shè)置在氣體發(fā)生器殼體上用以從充氣器殼體向氣/安全囊提供加壓介質(zhì)和噴氣燃燒氣體。一第二圓板通常堵住出口并且象第一圓板那樣由點(diǎn)燃噴氣燃料生成的噴氣燃料氣體使之破裂。
文檔編號B60R21/20GK1397459SQ02102518
公開日2003年2月19日 申請日期2002年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月25日
發(fā)明者布賴恩·K·漢密爾頓, 布倫特·A·帕克斯, 江夏滿哉, 詹姆斯·L·巴格里尼 申請人:奧艾公司, 大賽璐化學(xué)工業(yè)株式會社