專(zhuān)利名稱(chēng)：流體燃料充氣機(jī)的自動(dòng)點(diǎn)火的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及充氣式防撞安全系統(tǒng)及用于為諸如汽車(chē)乘客防撞安全器(一般稱(chēng)為空氣囊或空氣袋)等充氣的氣體發(fā)生器，特別涉及此類(lèi)氣體發(fā)生器的自動(dòng)點(diǎn)燃。
眾所周知，在汽車(chē)遭受突然減速，如碰撞時(shí)，可利用充氣膨脹的緩沖墊或氣袋例如空氣袋來(lái)保護(hù)汽車(chē)乘客。在這類(lèi)系統(tǒng)中，緩沖氣墊通常是處于未充氣的、折疊的狀態(tài)以達(dá)到最小的空間占有量。當(dāng)充氣式防撞安全系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，空氣囊或袋通常在大約幾毫秒的時(shí)間內(nèi)被一種一般稱(chēng)作“氣體發(fā)生器”或“充氣機(jī)”的裝置所產(chǎn)生的氣體充滿(mǎn)。
對(duì)氣袋充氣以用于充氣式防撞安全系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多類(lèi)型的充氣裝置。一類(lèi)充氣裝置是利用儲(chǔ)存的壓縮氣體，壓縮氣體被有選擇地釋放來(lái)對(duì)空氣囊充氣。為了以一合適的速度來(lái)給一個(gè)通常的空氣囊適當(dāng)充氣，這類(lèi)裝置一般需要儲(chǔ)存氣壓較高、體積較大的氣體。由于高壓，儲(chǔ)氣腔壁一般說(shuō)來(lái)要較厚以提高強(qiáng)度。壓縮空氣體積大而壁又厚導(dǎo)致充氣機(jī)體積龐大和較為笨重。
另一類(lèi)充氣裝置是以一種可產(chǎn)生可燃?xì)怏w的物質(zhì)為氣源，如煙火，它一般靠有引燃劑的引燃器點(diǎn)火，由此產(chǎn)生足夠多的氣體來(lái)使空氣囊充氣膨脹。一般說(shuō)來(lái)，這種氣體發(fā)生物質(zhì)能產(chǎn)生種種不希望產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物，包括種種固體顆粒物質(zhì)。為了除去這種固體顆粒物質(zhì)，例如要在充氣機(jī)內(nèi)或充氣機(jī)四周裝用過(guò)濾裝置，這樣就增加了設(shè)計(jì)和加工充氣機(jī)的復(fù)雜程度，從而提高了與此有關(guān)的成本。
另外，這種充氣裝置氣體發(fā)射物的溫度在約500°F(260℃)到1200°F(649℃)之間，具體的溫度數(shù)字取決于許多相互聯(lián)系的因素，包括充氣機(jī)性能的期望水平，以及里面所用的氣體發(fā)生物質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量，所以，用于這種充氣裝置的空氣囊一般由抗高溫材料做成或涂有抗高溫的材料。例如，如果用尼龍織物做空氣囊時(shí)，為了不致由于受到高溫而燒穿，在空氣囊的尼龍材料上就要涂上一層氯丁橡膠，或者在熱的氣體最先沖擊空氣囊的位置處放置一片或多片涂上氯丁橡膠的尼龍補(bǔ)片。不言而喻，這種特殊織造或制作的空氣囊在制造和生產(chǎn)的成本上是比較貴的。
還有，雖然人們希望汽車(chē)充氣式防撞安全系統(tǒng)能設(shè)計(jì)成在較寬的條件下使用，但是，這類(lèi)充氣裝置的設(shè)計(jì)性能對(duì)條件的變化，尤其是溫度的變化特別敏感。例如，在較低溫度下如-40°F(-40℃)工作時(shí)，就會(huì)影響種種推進(jìn)劑的性能，由于充氣機(jī)含有的推進(jìn)燃料的數(shù)量是固定的，因此就將降低空氣囊的壓力。
已有技術(shù)的第三種充氣裝置中，空氣囊填充氣體由儲(chǔ)存的壓縮氣體和氣體發(fā)生物質(zhì)如煙火兩者來(lái)提供。這種充氣裝置一般稱(chēng)為增氣式或混合式充氣機(jī)。目前為止所提出的混合式充氣機(jī)有一定的缺陷。例如，這樣設(shè)計(jì)的充氣機(jī)一般說(shuō)來(lái)氣體顆粒的含量較高。
已有技術(shù)提出了多種專(zhuān)門(mén)的充氣裝置和充氣器。美國(guó)專(zhuān)利5263740揭示了一種裝置，在一個(gè)單個(gè)的容腔內(nèi)裝有充氣氣體和其后被點(diǎn)燃的可點(diǎn)燃物質(zhì)。
把充氣氣體同可點(diǎn)燃物質(zhì)裝在一個(gè)腔室中會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)和儲(chǔ)存的困難。例如，這些成分的濃度梯度，在開(kāi)始時(shí)或等待驅(qū)動(dòng)的期間，會(huì)增加可點(diǎn)燃物質(zhì)在完全點(diǎn)燃前過(guò)早進(jìn)入空氣囊的可能性，并會(huì)使充入空氣囊的不完全燃燒的產(chǎn)物的數(shù)量相對(duì)上升。
而且，對(duì)于諸如把燃料同氧化劑儲(chǔ)存在同一個(gè)腔室中的氣體發(fā)生器來(lái)說(shuō)，在某些極端的情況下，會(huì)出現(xiàn)不希望有的自動(dòng)點(diǎn)燃(即自點(diǎn)燃)。因此制造和儲(chǔ)存中就都會(huì)有出現(xiàn)危險(xiǎn)的可能性。
另外，由于這種單個(gè)儲(chǔ)存腔所產(chǎn)生的氣體混合物有著較高的溫度，因此這種設(shè)計(jì)容易產(chǎn)生與上述同高溫放射物有關(guān)的缺點(diǎn)相同或類(lèi)似的弊病。
為了排除或減小這些弊端，提出了把燃料和氧化劑作為貧燃料混合物儲(chǔ)存在這種單腔氣體發(fā)生器中。然而，使用貧燃料混合物時(shí)也易遇到種種不同的運(yùn)行上的困難。例如，由于很難保證貧燃料混合物正常運(yùn)行所需的完全或充分均勻地可燃，這種用貧燃料混合的單腔氣體發(fā)生器在點(diǎn)燃時(shí)就會(huì)有困難。
此外，由于裝有氧化劑與可燃物質(zhì)的混合物的充氣裝置的壓力和溫度上升很快，對(duì)這種充氣裝置的適當(dāng)和理想的控制與操作可能是困難的和/或復(fù)雜的。
人們還設(shè)計(jì)出了這樣一些機(jī)動(dòng)車(chē)充氣式防撞安全系統(tǒng)，其中，一個(gè)或多個(gè)空氣囊儲(chǔ)存放在車(chē)上的一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)藏點(diǎn)中。一般來(lái)說(shuō)，為駕車(chē)員提供保護(hù)的空氣囊，如駕駛員用空氣囊，存放在位于汽車(chē)轉(zhuǎn)向柱處的儲(chǔ)藏點(diǎn)的殼體內(nèi)。而保護(hù)前排乘客的空氣囊如乘客用空氣囊，存放于安裝在汽車(chē)控制臺(tái)/儀表盤(pán)上的殼體中。
在這些系統(tǒng)中，氣體發(fā)生器或充氣機(jī)的結(jié)構(gòu)必須經(jīng)得起在氣體產(chǎn)生過(guò)程中的巨大熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。因此，氣體發(fā)生器要用鋼材制成的殼體和其他結(jié)構(gòu)件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)件之間一般靠螺紋、輥槽紋或焊接來(lái)聯(lián)接。
為了滿(mǎn)足減輕重量的要求，通過(guò)利用輕金屬或輕材料諸如鋁或鋁合金制造發(fā)生器殼體和其他結(jié)構(gòu)件，能顯著減輕重量，用這種材料制成的氣體發(fā)生器在通常的使用中不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，即在碰撞事故中，引燃劑先被點(diǎn)燃，接著點(diǎn)燃產(chǎn)生氣體的物質(zhì)以生成充氣氣體。但是，當(dāng)遇到過(guò)高的溫度時(shí)，這種輕質(zhì)材料的機(jī)械強(qiáng)度將會(huì)降低。
例如，使用鋁制殼體的發(fā)生器處于高溫環(huán)境例如處于營(yíng)火環(huán)境時(shí)，會(huì)遇到問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的起因在于在650°F(343℃)左右的溫度范圍內(nèi)，氣體發(fā)生器的煙火一般會(huì)自動(dòng)引燃。在此溫度范圍內(nèi)，殼體結(jié)構(gòu)中的鋁軟化并往往會(huì)破損或爆裂，而導(dǎo)致碎片四射。使用鋼材作為殼體結(jié)構(gòu)的氣體發(fā)生器不會(huì)遇到這種問(wèn)題，因?yàn)殇摬囊礁哌_(dá)約1100°F(593℃)的溫度才會(huì)軟化。因此，在氣體發(fā)生器中用鋁代替鋼，雖能起到減小重量的作用，卻導(dǎo)致氣體發(fā)生器的內(nèi)壓耐壓性能降低。這種較低的內(nèi)壓性能在高溫情況下，諸如氣體發(fā)生器在儲(chǔ)存、運(yùn)輸或是裝入汽車(chē)后可能遇到的火災(zāi)是很危險(xiǎn)的。
此外，不管制作的材料如何，當(dāng)儲(chǔ)存的氣體發(fā)生物質(zhì)具有足夠的腐蝕性時(shí)，氣體發(fā)生器在某些特殊的條件下可能很容易破損。
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的已有技術(shù)的解決方法是在氣體發(fā)生器中裝入一種自動(dòng)點(diǎn)火裝置。例如授與Adams等人的、已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專(zhuān)利4561675號(hào)揭示了一種自動(dòng)點(diǎn)火裝置，使得氣體發(fā)生器中的煙火物質(zhì)在固體產(chǎn)氣燃料引燃溫度以下的預(yù)定溫度發(fā)揮作用。這種自動(dòng)點(diǎn)火裝置的容器呈帽子狀，包括帽緣和帽冠，帽冠與氣體發(fā)生器殼體相連而形成熱接觸，而由帽緣圍繞的容器的壁區(qū)域被薄金屬片所密封。
用于諸如駕駛員的充氣機(jī)的、在充氣機(jī)殼體內(nèi)設(shè)置自動(dòng)點(diǎn)火物質(zhì)的美國(guó)專(zhuān)利5106119和5114179中揭示了一種容器或殼體裝置，其中，一“包”自動(dòng)點(diǎn)火物質(zhì)利用一片鋁金屬薄片固定在金屬容器蓋上形成的凹槽內(nèi)。同樣，美國(guó)專(zhuān)利5186491也揭示了把自動(dòng)點(diǎn)火物質(zhì)裝在氣體發(fā)生器的一凹槽中。
另外，已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專(zhuān)利4998751和5109772也涉及充氣裝置。這兩個(gè)專(zhuān)利分別揭示了在氣體發(fā)生器一中心位置的凹槽中，裝入一個(gè)“自動(dòng)點(diǎn)火裝置”和裝入一個(gè)“容器”，容器用來(lái)“容納和儲(chǔ)放自動(dòng)點(diǎn)火顆?！Ｋ炎詣?dòng)點(diǎn)火顆粒裝入一個(gè)容器中。容器置于一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的氣體發(fā)生器殼體的一端，此端對(duì)著一細(xì)長(zhǎng)的點(diǎn)火管的一頭。此外，還使用一杯狀的容器裝這種顆粒。
令人遺憾的是，把自動(dòng)點(diǎn)火物質(zhì)設(shè)置在充氣機(jī)內(nèi)可能出現(xiàn)某些包括與費(fèi)用上升和可靠性下降有關(guān)的問(wèn)題。首先，加入充氣機(jī)的自動(dòng)點(diǎn)火物質(zhì)必須經(jīng)過(guò)仔細(xì)的制備、處理和設(shè)置，因此就增加了與此相關(guān)的費(fèi)用。還有，由于一般自動(dòng)點(diǎn)火物質(zhì)的老化特性，點(diǎn)火物質(zhì)的溫度靈敏度隨時(shí)間的遷移而變化，老化的自動(dòng)點(diǎn)火物質(zhì)的性能將不穩(wěn)定，因而降低了與此相關(guān)的可靠性。
本發(fā)明主要目的是為可充氣式裝置如充氣式機(jī)動(dòng)車(chē)乘客防撞安全器的充氣膨脹提供一種改進(jìn)的裝置和方法。
本發(fā)明一更具體的目的是解決上述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的總的目的可通過(guò)充氣式系統(tǒng)的充氣裝置來(lái)達(dá)到或至少部分達(dá)到，此充氣裝置包括第一和第二容腔，及用來(lái)引燃第一容腔中的至少一種流體燃料和至少一種氧化劑以產(chǎn)生包括熱的燃燒氣體的燃燒物的引燃器。第一容腔至少含有一個(gè)氣體出口，并有常閉氣體出口的密封裝置。流體燃料和氧化劑的燃燒使第一容腔中的溫度和壓力增加。
此外，還包括打開(kāi)第一容腔的密封裝置以從第一容腔中排出至少一部分高溫燃燒氣體的開(kāi)啟裝置。當(dāng)氣體出口密封裝置被打開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)備有壓縮儲(chǔ)存氣體的第二容腔與第一容腔互相聯(lián)通，這時(shí)從第一容腔中排出的高溫燃燒氣體同壓縮儲(chǔ)存氣體混合形成充氣氣體。
第二容腔至少含有一個(gè)氣體出口，并有常閉此出口的密封裝置。高溫燃燒氣體與壓縮儲(chǔ)存氣體的混合使第二容腔的溫度和壓強(qiáng)上升。
此外，還包括打開(kāi)第二容腔密封裝置的開(kāi)啟裝置，以使至少部分充氣氣體從第二容腔中排出而為可充氣裝置充氣。
已有技術(shù)無(wú)法以足夠低的溫度，足夠少的不希望有的燃燒產(chǎn)物，如不完全燃燒產(chǎn)物和/或顆粒物質(zhì)來(lái)為氣囊提供充氣氣體。已有技術(shù)的裝置無(wú)法提供完全滿(mǎn)意的安全性和處理方法，例如上述充氣氣體/或可燃物混合儲(chǔ)存于單個(gè)腔內(nèi)時(shí)的情況就是這樣。另外，已有技術(shù)的裝置所使用的燃料和氧化劑的范圍較狹。還有，這種單腔裝置可使壓強(qiáng)過(guò)快升高。并且，為盡量減小上述的不利影響，已有技術(shù)的裝置僅能在燃料和氧化劑的數(shù)量相對(duì)有限的情況下才能保證正確操作。
本發(fā)明還包括可充氣式系統(tǒng)的充氣裝置，它含有一個(gè)儲(chǔ)存至少一種無(wú)氧化劑的流體燃料的儲(chǔ)存腔或容器，第一及第二容腔，用于引燃第一容腔中的流體燃料及至少一種氧化劑以產(chǎn)生包含高溫燃燒氣體的燃燒產(chǎn)物的引燃器。
第一容腔至少含有一個(gè)氣體出口，并有通常關(guān)閉氣體出口的密封裝置。流體燃料和氧化劑的燃燒使第一容腔中的溫度和壓力增加。
此外，還包括打開(kāi)第一容腔密封裝置以從第一容腔中排出至少一部分高溫燃燒氣體的開(kāi)啟裝置，當(dāng)氣體出口密封裝置被打開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)備有壓縮儲(chǔ)存氣體的第二容腔與第一容腔氣體互相聯(lián)通，這時(shí)從第一容腔中排出的高溫燃燒氣體同壓縮儲(chǔ)存氣混合以形成充氣氣體。
第二容腔至少含有一個(gè)氣體出口，并有常閉此出口的密封裝置。高溫燃燒氣體與壓縮儲(chǔ)存氣體的混合使第二容腔的溫度和壓強(qiáng)上升。
此外還包括打開(kāi)第二容腔密封裝置的開(kāi)啟裝置，以使至少部分充氣氣體從第二容腔中排出為可充氣裝置充氣。
本發(fā)明還包含一種給充氣式汽車(chē)安全裝置充氣的方法。該方法涉及燃燒第一密閉容腔中至少一種氣體燃料和氧化劑以產(chǎn)生含有熱的燃燒氣體的燃燒產(chǎn)物的步驟。第一密閉容腔至少含有一個(gè)被密封裝置常閉的氣體出口。燃燒使得容腔中的溫度和壓強(qiáng)上升。容腔密封裝置于是接著被打開(kāi)，熱的燃燒氣體從第一容腔排入第二容腔，第二容腔至少含有一個(gè)被密封裝置常閉的氣體出口，并裝有一定數(shù)量的壓縮儲(chǔ)存氣體。被排入第二容腔的熱的燃燒氣體與壓縮儲(chǔ)存氣體混合以形成充氣氣體。氣體的混合使第二容腔中的溫度和壓強(qiáng)升高。于是，出口密封裝置隨即被打開(kāi)并從第二容腔中排出充氣氣體以為充氣式安全裝置充氣。
本發(fā)明的又一方面涉及給充氣式系統(tǒng)充氣的裝置中的自動(dòng)點(diǎn)火。
在一個(gè)實(shí)施例中，給充氣系統(tǒng)充氣的裝置包含一個(gè)至少儲(chǔ)有一種沒(méi)有燃燒氧化劑的流體燃料的儲(chǔ)存腔或容器，第一和第二容腔，以及在通常操作中用以引燃該至少一種燃料和氧化劑的引燃器。
更具體地說(shuō)，在氣體燃料儲(chǔ)存腔或容器打開(kāi)后，第一容腔即與其形成氣體聯(lián)通。第一容腔至少含有一個(gè)氣體出口及常閉此出口的密封裝置。在通常的操作中，至少一種氣體燃料和儲(chǔ)存的氧化劑發(fā)生燃燒以產(chǎn)生含有熱的燃燒氣體的燃燒產(chǎn)物，該至少一種氣體燃料和一種儲(chǔ)存的氧化劑的燃燒使第一容腔中的溫度和壓強(qiáng)升高。
裝置還含有打開(kāi)第一容腔密封裝置的開(kāi)啟裝置。在通常的操作中，至少部分熱的燃燒氣體可從第一容腔排出。
第二容腔包含一定數(shù)量的壓縮儲(chǔ)存氣體，并在氣體出口密封裝置被打開(kāi)時(shí)與第一容腔形成流體聯(lián)通。第二容腔至少含有一個(gè)氣體出口及常閉此出口的密封裝置。在通常的操作中，從第一容腔排出的熱的燃燒氣體與壓縮儲(chǔ)存氣體混合以形成充氣氣體。熱的燃燒氣體與壓縮儲(chǔ)存氣體的混合使第二容腔中的溫度和壓強(qiáng)升高。
裝置還含有打開(kāi)第二容腔密封裝置的開(kāi)啟裝置，在通常工業(yè)中，至少部分熱的充氣氣體排出第二容腔以為系統(tǒng)充氣。
這種裝置在自動(dòng)點(diǎn)火時(shí)，在高于充氣裝置通常所處的周?chē)鷾囟茸兓秶牡谝活A(yù)定溫度，氣體燃料儲(chǔ)存腔或容器被打開(kāi)，該至少一種流體燃料的至少一部分與第一容腔中的氧化劑接觸，這種流體燃料的特點(diǎn)在于，當(dāng)在高于充氣裝置通常所處的周?chē)鷾囟茸儎?dòng)范圍的第二預(yù)定溫度下，該流體燃料便與氧化劑接觸而引燃。
本發(fā)明的還有一個(gè)方面涉及充氣式系統(tǒng)充氣裝置的自動(dòng)點(diǎn)火方法，此裝置含有一儲(chǔ)有至少一種無(wú)燃燒氧化劑流體燃料的儲(chǔ)存腔或容器。該方法包含加熱充氣裝置的步驟，流體燃料儲(chǔ)存腔或容器在高于充氣裝置通常所處的周?chē)鷾囟茸兓秶牡谝活A(yù)定溫度下被打開(kāi)。至少該一種流體燃料的一部分與氧化劑接觸，此流體燃料在高于充氣裝置通常所處的周?chē)鷾囟鹊牡诙A(yù)定溫度下遇到氧化劑時(shí)就會(huì)引燃。
已有技術(shù)利用加輔助煙火物質(zhì)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火，它增加了充氣裝置的制造及相應(yīng)制造設(shè)備的復(fù)雜性和成本。
而如以上所述，本發(fā)明可以簡(jiǎn)化、提高和/或改變作業(yè)方式，同時(shí)提高安全可靠性。
在這里，說(shuō)一個(gè)腔室或容積“無(wú)燃燒氧化劑”是指一個(gè)腔室或容積相對(duì)氧化劑足夠獨(dú)立，在流體燃料的儲(chǔ)存過(guò)程中，該流體燃料所經(jīng)歷的壓力和溫度范圍內(nèi)，化學(xué)反應(yīng)釋放的熱量(由于化學(xué)反應(yīng)的速度在任何溫度下都是非零的)將少于散發(fā)到外界的熱量。值得一提的是，由于這種化學(xué)反應(yīng)的速度(也就是反應(yīng)所釋放的熱量)取決于溫度和氧化劑的濃度，因此可以通過(guò)適當(dāng)控制初始的氧化劑數(shù)量來(lái)盡量減小釋放的熱量。
術(shù)語(yǔ)“當(dāng)量比值”(Φ)通常用于燃燒過(guò)程。當(dāng)量比值定義為燃料實(shí)際量與氧化劑之比(F/O)A除以理想配比的燃料與氧化劑之比(F/O)SΦ＝(F/O)A/(F/O)S(理想配比反應(yīng)是一種獨(dú)特的反應(yīng)，定義為在反應(yīng)中所有的反應(yīng)物被消耗并轉(zhuǎn)變成最穩(wěn)定形式的產(chǎn)物。例如，在碳?xì)浠衔锶剂吓c氧氣的燃燒中，理想配比反應(yīng)就是其中的反應(yīng)物完全被消耗并全部轉(zhuǎn)化成二氧化碳(CO2)和水蒸汽(H2O)。反之，若反應(yīng)產(chǎn)物中存在一氧化碳，含有同樣反應(yīng)物的反應(yīng)就不是理想配比反應(yīng)，由于一氧化碳能與氧氣反應(yīng)形成二氧化碳，而二氧化碳是一種比一氧化碳更穩(wěn)定的產(chǎn)物)。一般來(lái)說(shuō)，在給定溫度和壓強(qiáng)條件下，燃料和氧化劑混合物僅在一特定的當(dāng)量比值范圍上可燃。
專(zhuān)門(mén)名詞“自動(dòng)點(diǎn)火溫度”(AIT)用來(lái)指給定燃料和氧化劑混合物在給定外界條件下包括給定壓強(qiáng)下的自發(fā)點(diǎn)火的溫度。通常，自動(dòng)點(diǎn)火溫度(AIT)是下列因子的函數(shù)燃料種類(lèi)，燃料和氧化劑混合物燃燒室的尺寸形狀，燃燒室中氧氣的濃度，壓強(qiáng)和燃料/氧化劑混合物理想配比，燃燒室中燃料和氧化劑混合物的對(duì)流，這是因?yàn)檫@些因素會(huì)影響燃料氧化劑混合物同燃燒室器壁之間的熱傳導(dǎo)。可以理解，其他一些特征不明顯的因素，如雜質(zhì)和催化劑的存在，甚至諸如燃燒室壁表面粗糙度之類(lèi)，也都會(huì)影響自動(dòng)點(diǎn)火溫度(AIT)。
這里的與燃料貯存腔或容器有關(guān)的術(shù)語(yǔ)“破裂極限溫度”(RPT)是指貯存腔或容器中的壓強(qiáng)第一次造成它的結(jié)構(gòu)損壞，讓燃料漏出貯存腔或容器而同氧化劑接觸的溫度。貯存腔或容器的具體破裂極限點(diǎn)取決于各種不同的因素，其中至少有一些是相互聯(lián)系的，與某一特定貯存腔或容器的破裂極限點(diǎn)有關(guān)的因素包括1)貯存腔或容器的設(shè)計(jì)(如形狀、壁厚、結(jié)構(gòu)材料的性能等等)；2)貯存腔或容器裝滿(mǎn)燃料的程度(例如，如本文所述，對(duì)流體燃料如液體燃料來(lái)說(shuō)，不同的液體會(huì)呈現(xiàn)不同的熱膨脹特性)；3)流體如液體燃料的化學(xué)成分。
在熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人來(lái)說(shuō)，本文的其他的目的和優(yōu)點(diǎn)，將通過(guò)所附的權(quán)利要求、以及以下結(jié)合附圖所作的詳細(xì)敘述而變得更為明顯。


圖1—圖3是根據(jù)本發(fā)明的燃料充氣裝置的實(shí)施例的簡(jiǎn)化部分剖面示意圖，圖4是給定液態(tài)材料的液體體積/25℃時(shí)液體體積與外界溫度的關(guān)系曲線(xiàn)圖，圖5表示了n—丁烷的蒸汽壓強(qiáng)曲線(xiàn)及針對(duì)例1、例2的計(jì)算的剛性容器完全裝滿(mǎn)液態(tài)n—丁烷時(shí)內(nèi)部壓強(qiáng)與外界溫度的關(guān)系曲線(xiàn)。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1。圖中示出了一種流體燃料充氣裝置10，用以給汽車(chē)乘客防撞安全系統(tǒng)如空氣囊(袋)充氣?？梢岳斫?，下文所述的本發(fā)明可適用于機(jī)動(dòng)車(chē)(包括有篷運(yùn)貨汽車(chē)，小型載貨卡車(chē)、特別是汽車(chē))所使用的各種類(lèi)型的空氣囊裝置，包括駕駛員用、乘客用防撞空氣囊裝置等。
充氣裝置10包括一壓力容器12，其中含有一儲(chǔ)存容腔14，該腔加壓灌注一種惰性氣體如氬或氮，壓強(qiáng)通常在2000—4000Psi的范圍內(nèi)。
容腔14由一長(zhǎng)的基本上呈圓筒形的殼體16形成，它有第一端和第二端20和22。第一端20被一連成一體的肩部24部分封閉。擴(kuò)散裝置26通過(guò)圓周焊縫27焊在殼體上并封閉第一端20。燃燒室部分30通過(guò)圓周形焊縫31焊在殼體上并封閉了殼體的第二端22。
擴(kuò)散裝置26包括一基本上呈圓筒形的筒體32，它有一帽蓋部分34和一基座部分36以形成一個(gè)擴(kuò)散腔40。擴(kuò)散裝置的帽蓋和基座部分34和36分別包括封閉的第一端42a和42b，及開(kāi)口的第二端44a和44b。擴(kuò)散裝置的帽蓋部分34包括多個(gè)開(kāi)口46，開(kāi)口與密封蓋第一端42a相鄰，以把充氣氣體從充氣裝置中送入空氣囊裝置(圖上未示)。擴(kuò)散裝置基座部分另外包括多個(gè)開(kāi)口48，它們與封閉基座的第一端42b相鄰，作為充氣氣體從儲(chǔ)存腔14進(jìn)入擴(kuò)散腔40的通道。
擴(kuò)散裝置的帽蓋部分34和基座部分36，以開(kāi)口的第二端即44a和44b處為基準(zhǔn)對(duì)齊，端口用密封裝置封閉，如利用一安全隔膜50隔成相鄰兩部分。在隔膜50周邊處以其周邊的圓周形焊縫51分別與擴(kuò)散裝置的帽蓋34和基座36密封連接。在靜態(tài)情況下，隔膜50用于分開(kāi)儲(chǔ)存腔14中與空氣囊中的內(nèi)含物。
燃燒室部分30含有一帽蓋部分54和一基座部分56以形成一個(gè)燃燒腔60。燃燒腔60中儲(chǔ)有一種或多種流體燃料及氧化劑，形成了可燃的混合物。本發(fā)明在這一方面實(shí)際上是一種或多種燃料同一種或多種氧化劑放在一起，保持緊密的接觸和較高的高壓(例如，約500到2000Psi(3.4到13.8MPa)，通常高于約900Psi(6.2MPa)，最好是在約1200到1800Psi(8.3到12.4Mpa)之間。和儲(chǔ)存在儲(chǔ)存腔14中的氣體一樣，燃燒腔60中儲(chǔ)存較高的高壓氣體有利于減小充氣機(jī)裝置的總的尺寸及降低點(diǎn)火的延遲，因此使充氣機(jī)裝置的性能較高較快，并通過(guò)如溫度和反應(yīng)速度的提高，燃燒得更完全。另外，這種充氣機(jī)裝置能降低或不排放未完全燃燒的產(chǎn)物。
燃燒腔帽蓋部分54含有一殼體62，它構(gòu)成側(cè)壁64，同時(shí)有一凸頂66借助于臺(tái)肩連接部分68聯(lián)接于殼體或側(cè)壁上。燃燒腔凸頂66含有一孔，這里被稱(chēng)作氣體出口70。氣體出口70被密封裝置常閉，例如用隔膜72通過(guò)在其周邊的圓周形焊縫73與燃燒腔凸頂66密封連接。
燃燒腔凸頂66通常設(shè)計(jì)成能承受燃燒腔60中可燃混合物燃燒所產(chǎn)生的內(nèi)部壓力。在靜態(tài)情況下，隔膜72使氣體儲(chǔ)存腔14保持密封狀態(tài)。
燃燒腔基座部分56包括一基座74和一基座帽蓋76，兩者通過(guò)基座臺(tái)肩連接部分78相聯(lián)。基座的臺(tái)肩連接部分78使燃燒腔基座部分56能方便地對(duì)準(zhǔn)燃燒腔殼體62，還能為圓周形焊縫79提供一焊接的位置，用以將燃燒腔帽蓋部分54與燃燒腔基座部分56進(jìn)行密封連接。
基座帽蓋76含有一開(kāi)口80，穿過(guò)此開(kāi)口裝有一將在下文中詳述的引燃器82。用一焊縫83，鎖縫或其他合適的密封來(lái)使此引燃器82密封在燃燒腔60內(nèi)。
在使用中，例如在探測(cè)到碰撞沖擊時(shí)，一電信號(hào)傳到引燃器82。下文將要詳細(xì)敘述，引燃器將適當(dāng)?shù)?、有選擇地引燃裝于燃燒腔60中的流體燃料同氧化劑的混合物?？扇蓟旌衔锶紵a(chǎn)生的熱的氣體使燃燒腔60中的壓強(qiáng)快速上升。一旦燃燒腔60中的氣壓超過(guò)安全隔膜72的結(jié)構(gòu)性能，安全隔膜將允許熱的氣體通過(guò)氣體出口70進(jìn)入儲(chǔ)存腔14。在這里，燃燒腔60中排出的熱的燃燒氣體與分開(kāi)儲(chǔ)存在儲(chǔ)存腔14中的壓縮氣體混合而形成充氣氣體，用于使充氣式防撞安全裝置如空氣囊充氣膨脹。用儲(chǔ)存的惰性氣體增強(qiáng)燃燒氣體以形成充氣氣體，其溫度和副產(chǎn)物濃度(如CO，NOx，H2O等)比單獨(dú)使用燃燒氣體時(shí)都要低。
當(dāng)儲(chǔ)存腔14中的氣壓一超過(guò)安全隔膜50的結(jié)構(gòu)性能，安全隔膜破裂而允許充氣氣體通過(guò)擴(kuò)散器基座部分36進(jìn)入帽蓋部分34。從而通過(guò)開(kāi)口46進(jìn)入空氣囊裝置。適用于這種裝置的流體燃料是很多的，例如種種氣體，汽化物，細(xì)粒固體，以及液體，只要它們?cè)谶x定條件下(單獨(dú)或與一種或多種惰性氣體合用)以適當(dāng)?shù)谋壤鸵环N或多種氧化劑合用時(shí)，能形成可燃混合物就可以。
這種流體燃料包括氫，及諸如烴和烴派生物燃料的烴基燃料。例如，這種烴類(lèi)燃料包括環(huán)烷族，烯(烴)族和烷屬烴族，尤其是C1—C4烷屬烴燃料。適用于本發(fā)明實(shí)際使用的燃料包括，如汽油、煤油和辛烷。另外諸如一些構(gòu)成各種醇、醚和酯類(lèi)的烴派生物燃料，特別是含四個(gè)或四個(gè)以下碳原子的，如乙醇和丙醇，都可以有利地在本發(fā)明中實(shí)際使用。
一般來(lái)說(shuō)，適于本發(fā)明實(shí)際使用的細(xì)粒固體燃料必須有足夠的能量含量及反應(yīng)能力以加熱儲(chǔ)存的氣體，從而以所需的速度給防撞安全裝置充氣，同時(shí)又不會(huì)使充氣裝置的尺寸變得太大。另外，該燃料要不會(huì)產(chǎn)生超出容許程度的燃燒產(chǎn)物，諸如一些在濃度過(guò)高時(shí)變得有毒的CO、NO、HCN或NH3。
適用于本發(fā)明實(shí)際使用的細(xì)粒固體燃料可包括一種或多種不同的粉末或粉塵，諸如
a)碳質(zhì)材料如煤產(chǎn)品(如無(wú)煙煤、瀝青煤、次煙煤等有揮發(fā)性物質(zhì)含量的產(chǎn)品)、木炭、油頁(yè)巖粉塵、焦炭；b)棉、木、泥炭(諸如各種纖維物質(zhì)包括如醋酸纖維、甲基纖維、乙基纖維、硝酸纖維，還有木屑和紙屑)；c)食料(諸如面粉、淀粉和谷粉)；d)塑料、橡膠、樹(shù)脂(諸如環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯和聚乙烯)；e)金屬和金屬合金材料(如純凈或混合狀態(tài)的鋁、鎂、鈦的粉末、細(xì)粒和/或碎屑)還應(yīng)說(shuō)明，這種燃料如果需要的話(huà)，可以與不同量的液體、蒸汽以及它們和水的混合物混合起來(lái)。
此外還要注意的是，適用于本發(fā)明實(shí)際應(yīng)用的細(xì)粒固體燃料可以含有不同大小和形狀的顆粒。但是，一般應(yīng)在約5到500微米的范圍內(nèi)，最好其顆粒范圍為10到125微米，粒子的平均大小在10到40微米的范圍。在實(shí)際使用中，這種尺寸大小的細(xì)粒固體燃料能燃燒得很快很完全，可以減少甚至消除對(duì)用于相應(yīng)充氣裝置中的顆粒進(jìn)行過(guò)濾的需要。
使用細(xì)粒固體燃料能導(dǎo)致多種工藝上的優(yōu)點(diǎn)，例如，這種固體燃料，至少與氣體或液體燃料相比，能簡(jiǎn)化操作要求并便于儲(chǔ)存在一適當(dāng)燃料儲(chǔ)存腔中。這種操作處理上的便利，當(dāng)然可以導(dǎo)致制造成本的降低。
應(yīng)該知道的是，燃料物質(zhì)尤其是諸如液態(tài)烴及液態(tài)烴衍生物(如醇)之類(lèi)的燃料，可同時(shí)含有少量的水之類(lèi)通常認(rèn)為是非燃料的物質(zhì)，尤其是那些通常很難使這些燃料物質(zhì)完全與水分離的燃料。另外，微量水的存在，比如體積少于10％，通常在約4—8％之間，有利于減少充氣裝置中的不希望有的自動(dòng)點(diǎn)燃的可能性，同時(shí)又不會(huì)顯著影響裝置的低溫運(yùn)作性能。
還應(yīng)知道的是，如果需要的話(huà)，各種不同的燃料物質(zhì)能混在一起使用，尤其是對(duì)那些通常很難完全分離的燃料物質(zhì)諸如商品級(jí)丁烷。使用過(guò)的燃料混合物舉例來(lái)說(shuō)有a)含有80％的乙醇、8—10％的甲醇、4—8％的水及其余是不同烴類(lèi)的一種醇的混合物；b)含有90＋％(如約95％)的丁烷、2—6％(如約4％)的丙烷以及其余是甲烷、乙烷和多種微量烴類(lèi)的一種烷烴的混合物。這種燃料的一個(gè)例子是變性酒精，由碳化物及塑料制品聯(lián)合公司(Union Carbide Chemicalsand Plastics Company Inc.)銷(xiāo)售的“ANHYDROL SOLVENTSPECIAL。PM—4061，190Proof”。
此外，這種燃料還可用于具有不同狀態(tài)(例如氣體、液體和固體)的兩種或兩種以上燃料的多相混合物中，例如，使用的流體燃料可以是包含一種混在液體燃料中的細(xì)粒固體燃料的混合物，就象淀粉混在乙醇中那樣。類(lèi)似地，流體燃料可以包含一種氣體燃料同液體燃料密切接觸的混合物，例如，這種氣體燃料可在壓力下與液體燃料接觸而留在液體燃料中，就像裝在瓶中的碳酸飲料那樣。
適用于本發(fā)明的氧化劑包括種種含氧氣體，如純氧、空氣、稀釋的空氣，同一種或多種氣體稀釋劑如氮、二氧化碳和諸如氦、氬、氙之類(lèi)的稀有氣體混合的氧。實(shí)際上，使用純氧(O2)可能是不利的，其原因很多1)從生產(chǎn)上看，純氧的使用可能在操作上出現(xiàn)困難，2)純氧的使用會(huì)增加自動(dòng)點(diǎn)火的可能性，3)當(dāng)與適當(dāng)數(shù)量的燃料(化學(xué)計(jì)量或近似化學(xué)計(jì)量0.8≤Φ≤1.2)混合后，將產(chǎn)生很高的火焰溫度(特別是這種充氣機(jī)常常是高壓的)，4)在當(dāng)量比值(等值比)小于0.8的情況下，過(guò)量的氧及一氧化碳可能發(fā)生反應(yīng)。
鑒于以上情況，氬與氧的混合物可能更可取些。因?yàn)闅逑鄬?duì)來(lái)說(shuō)比較1)不活潑，2)便宜，3)安全，4)易于操作處理。這種混合物中成分的最佳相對(duì)量通常取決于諸如充氣機(jī)的幾何形狀和其中使用的燃料之類(lèi)的因素，例如，含氧量體積百分比為50—60的氧氬混合氧化劑，在含乙醇基燃料的裝置中能有效使用。
這種氧化劑混合物的優(yōu)點(diǎn)還在于能與微量的空氣合用，例如與在加入氧化劑之前就存在于腔室中的空氣合用。
另外，對(duì)于和細(xì)粒固體燃料一同使用的氧化劑，雖然上述的氧化劑在此也適用，但一種在高壓下的富氧氧化劑被認(rèn)為是更可取的。
還要說(shuō)明的是，稱(chēng)一種混合物為“富氧”混合物是要對(duì)于空氣含氧量而言的。因此，含氧量高于21％的混合物在此就被認(rèn)為是“富氧”混合物。
在本發(fā)明的實(shí)際使用中，這種富氧氧化劑混合物通常有一范圍在約500到約3000Psia(約3.45到約20.7MPa)之間的壓強(qiáng)，最好是在約1000到約2000Psia(約6.9到約13.8MPa)的范圍內(nèi)。此外，如上所述，氧氣能與一惰性氣體混合。另外，使用一種約含35—65％的氧、2—15％的氦、其余是一種或多種惰性氣體(如氦、氬和氮)單獨(dú)地或按種種不同相對(duì)量的氧化劑混合物，將是有益的。例如，一種含氧約60％、含氬約32％、含氦約8％的氧化劑混合物，既能提高裝置的熱、冷和/或點(diǎn)火延遲性能，又能便于在制造過(guò)程中檢測(cè)出裝置的泄漏。
因此，本發(fā)明允許使用種種狀態(tài)(包括氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、還有它們的混合狀態(tài)包括兩種或兩種以上燃料物質(zhì)的多相混合物)下的燃料和種種氧化劑，及較大范圍的燃料同氧化劑的比例值。
通常，本發(fā)明的充氣機(jī)裝置在0.4≤Φ≤1.6范圍的當(dāng)量比值下使用，最好是在0.6≤Φ≤1.1的范圍內(nèi)使用。
圖2和圖3分別示出了液體燃料充氣機(jī)裝置210和310，類(lèi)似于上述的充氣機(jī)裝置10，它們每個(gè)都有一儲(chǔ)存腔，分別為214和314，一擴(kuò)散器裝置，分別為226和326，一燃燒腔裝置，分別為230和330。
但是，流體燃料充氣機(jī)裝置210和310與充氣機(jī)裝置10不同，如下文將詳述的，每個(gè)裝置含有一獨(dú)立的流體燃料儲(chǔ)存腔以?xún)?chǔ)存無(wú)燃燒氧化劑的流體燃料，以便于長(zhǎng)期儲(chǔ)存，如儲(chǔ)存10到15年或更長(zhǎng)。
更具體一些說(shuō)，如圖2所示，流體燃料充氣機(jī)裝置210的燃燒腔裝置230雖然也含有類(lèi)似的燃燒腔帽蓋和基座部分254和256，但還含有一環(huán)狀的圓筒形壁284，它有第一端和第二端，分別為285和286，因而形成了一個(gè)燃料儲(chǔ)存腔287。圓筒形壁284通過(guò)焊縫283a被裝在基座帽蓋的開(kāi)口280處而封閉燃燒腔260。第一端285被一安全隔膜288常閉，該安全隔膜是通過(guò)在288周邊處的一圓周形焊縫283b固定于第一端285的。在第二端286上通過(guò)一焊縫283c固定一引燃器裝置282并封閉住第二端286。在燃料腔中裝有流體燃料，與儲(chǔ)存在燃燒腔中的氧化劑隔開(kāi)。
這一裝置工作時(shí)，例如一旦發(fā)生碰撞沖擊時(shí)，有一個(gè)電信號(hào)被傳至引燃器裝置282。在此裝置中，引燃器裝置優(yōu)先選用引爆式煙火信號(hào)型的。
下面將詳細(xì)敘述，引爆式煙火信號(hào)引燃器裝置能1)有利于提供足夠的輸出能量以使燃料同氧化劑的分離裝置破裂，2)足以彌散和汽化燃料腔中的燃料，3)提供足夠的殘余熱以引燃由此產(chǎn)生的燃料與氧化劑的混合物。
這種引燃器裝置，在收到一合適的電信號(hào)時(shí)，使會(huì)點(diǎn)火并發(fā)射出一種熱的充滿(mǎn)顆粒的排放物進(jìn)入燃料儲(chǔ)存腔287，于是燃料儲(chǔ)存腔287中儲(chǔ)存的燃料的溫度和壓強(qiáng)便會(huì)上升。
當(dāng)壓強(qiáng)和/或熱量超出安全隔膜所能承受的范圍時(shí)，隔膜便裂開(kāi)允許熱的燃料通過(guò)第一端285進(jìn)入燃燒腔260。在燃燒腔260中，熱的燃料與氧化劑混合并引燃，在高溫和壓強(qiáng)下燃燒。
當(dāng)燃燒腔260中的氣壓超過(guò)安全隔膜272的結(jié)構(gòu)性能時(shí)，隔膜便允許熱的氣體通過(guò)氣體出口270而進(jìn)入儲(chǔ)存腔214。在那里，從燃燒腔260排出的熱的燃燒氣體與儲(chǔ)存在儲(chǔ)存腔214中的壓縮氣體混合形成充氣氣體以用于給可充氣式裝置比如空氣囊充氣。
當(dāng)儲(chǔ)存腔214中的氣壓超過(guò)安全隔膜250的結(jié)構(gòu)性能時(shí)，隔膜便破裂而允許充氣氣體通過(guò)擴(kuò)散器基座部分236進(jìn)入擴(kuò)散器帽蓋部分234，并通過(guò)開(kāi)口246進(jìn)入空氣囊裝置。
圖3是本發(fā)明流體燃料充氣機(jī)裝置的另一個(gè)實(shí)施例，其中，流體燃料儲(chǔ)存在一獨(dú)立的沒(méi)有燃燒氧化劑的流體燃料儲(chǔ)存腔中。
圖3所示的流體燃料充氣機(jī)裝置310類(lèi)似于上述的充氣機(jī)裝置210，但不含一用作安全隔膜之類(lèi)密封的固定壁燃料儲(chǔ)存腔，而是含一可破裂的柔性壁外殼390，緊靠引燃器裝置382置于燃燒腔360中。
如圖所示，軟外殼390可裝在一環(huán)狀圓筒形壁384中，它有第一端和第二端，分別為385和386。與圖2的裝置210相似。壁384通過(guò)在基座帽蓋開(kāi)口380處的焊縫383a密封地焊在燃燒腔360內(nèi)。同樣，通過(guò)焊縫383c將引燃器裝置382密封地焊在第二端386上。而第一端385可保持開(kāi)啟的狀態(tài)，因?yàn)檐浲鈿?90是貼著引燃器裝置382的排放端裝在壁384的環(huán)狀開(kāi)口內(nèi)的。
軟外殼390可優(yōu)先選用一種對(duì)儲(chǔ)存在其中的流體燃料足以抗?jié)B的材料，以防止燃料同鄰近或周?chē)紵?60中的氧化劑混合。在這種裝置中以及通過(guò)使用上述的軟外殼的方法，燃料即可獨(dú)立于燃燒氧化劑而儲(chǔ)存。
這一裝置工作時(shí)，例如一旦感受到碰撞沖擊，就有一個(gè)電信號(hào)被傳送到引燃器裝置382。在這種裝置中，引燃器裝置也最好選用引爆式煙火信號(hào)引燃器。在這種裝置中，引爆式煙火信號(hào)引燃裝置也能夠1)有利地提供足夠的輸出能量如熱量，使柔性壁外殼破裂，2)足以在燃燒腔中彌散燃料，3)提供足夠的殘余熱以引燃由此產(chǎn)生的燃料與氧化劑的混合物。
這種引燃器裝置在一收到合適的電信號(hào)時(shí)，便會(huì)點(diǎn)火和發(fā)射出一種熱的充滿(mǎn)顆粒的排出物到相鄰軟外殼的表面上，造成此軟外殼390穿破和打開(kāi)，使其中的燃料同儲(chǔ)存在燃燒腔360中的氧化劑混合。也就是說(shuō)，由于引燃器裝置產(chǎn)生的輸出能量，使燃料散入氧化劑并被汽化。殘余熱從引燃器裝置中噴出的熱的顆粒提供了一有效的引燃源，燃料與氧化劑的混合物因而引燃并燃燒。
如上述實(shí)施例情況一樣，由可燃混合物燃燒產(chǎn)生的熱的氣體使燃燒腔360中的壓強(qiáng)迅速上升，因而使熱的氣體通過(guò)氣體出口370進(jìn)入儲(chǔ)存腔314。在那里，燃燒腔360排出的熱的氣體同儲(chǔ)存在儲(chǔ)存腔314中的壓縮氣體混合形成充氣氣體，以用于給可充氣式裝置比如空氣囊充氣，其方式與上述結(jié)合圖1和圖2所述的裝置相同。
應(yīng)理解的是，在把軟外殼裝入燃燒腔之前，比如在燃燒腔中氧化劑的加入之前，把燃料適當(dāng)?shù)匮b入軟外殼，其次再把氧化劑以選定的壓強(qiáng)裝入燃燒腔，這種裝入方法就變得相對(duì)來(lái)說(shuō)比較安全和方便了。
還應(yīng)注意的是，類(lèi)似的含有燃料的軟殼體充氣裝置也可以用于一些只需短期分離燃料和氧化劑的場(chǎng)合，例如，這種含燃料柔性壁外殼可以在制造此充氣機(jī)裝置時(shí)的填裝和/或密封(如焊接)作業(yè)期間，比如在填裝和密封含有此含燃料軟外殼的氧化劑腔時(shí)，用于使燃料和氧化劑保持分離。在填裝和/或密封作業(yè)后，就不再需要保持燃料與氧化劑之間的分離?？梢岳斫?，在只需相對(duì)短期地分離燃料和氧化劑的情況下，對(duì)此軟外殼材料的結(jié)構(gòu)要求通常不必很高，比如，構(gòu)成此軟外殼的材料只需要有足夠的使燃料不能滲透的并能在相對(duì)短的時(shí)間中防止不希望的混合的材料就可以。
通常，適用于這種裝置的流體燃料，即適用于燃料單獨(dú)存儲(chǔ)而不同時(shí)混有氧化劑的裝置所用的燃料，可以是與以上所述相同的燃料，包括下述的各種氣體、液化氣、液體燃料，細(xì)粒固體燃料以及它們之間的兩種或兩種以上的多相混合物。
如上所述，為了減小充氣機(jī)裝置的總的尺寸和滿(mǎn)足性能指標(biāo)，氧化劑在較高的壓力下儲(chǔ)存。而對(duì)于所使用氣態(tài)燃料來(lái)說(shuō)，最好是把氣態(tài)燃料儲(chǔ)存在與氧化劑的儲(chǔ)存壓力大致相同的范圍內(nèi)，如近似地相等。要知道，由于本發(fā)明的充氣機(jī)裝置的設(shè)計(jì)依賴(lài)于引燃器提供足夠的能量造成燃料與氧化劑間的隔離層如安全隔膜或燃料軟外殼壁的斷裂、燒穿或破裂，因此氣態(tài)燃料和氧化劑在近似氣壓下儲(chǔ)存可以避免使用加厚或加強(qiáng)的隔離層，因?yàn)槿绻綦x層需要長(zhǎng)時(shí)間地抵抗一巨大的壓力差，那么就有必要使用加厚或加強(qiáng)的隔離層了。由于大多數(shù)氣體燃料在此相對(duì)高壓下會(huì)液化，因此，本發(fā)明的燃料獨(dú)立于燃燒氧化劑地儲(chǔ)存的。裝置中使用的較佳氣態(tài)燃料包括氫氣和甲烷。
對(duì)于液化氣，在選擇合適的燃料材料時(shí)的一個(gè)要考慮的因素是材料的液相膨脹特性。一般說(shuō)來(lái)，燃料材料要選擇，并且燃料儲(chǔ)存腔或儲(chǔ)存容器要充分地填裝以使在外界溫度上升如溫度高達(dá)約230°F(110℃)的反常情況下，燃料儲(chǔ)存腔或儲(chǔ)存容器不會(huì)達(dá)到一種完全被液體充滿(mǎn)的狀態(tài)，若這種儲(chǔ)存腔或容器幾乎完全被液體充滿(mǎn)，當(dāng)以后外加的熱量和來(lái)自引燃器的質(zhì)量輸入時(shí)，則儲(chǔ)存腔或容器中的液體將沒(méi)有可膨脹的余地。因此，由于這種外加的熱量和質(zhì)量輸入，儲(chǔ)存腔或容器中的壓強(qiáng)將升高并且必然導(dǎo)致隔離件的破裂或損壞。實(shí)際上，用于本發(fā)明這一方面的隔離件需要足夠的強(qiáng)度和耐久性以抗疲勞。比如抵抗由儲(chǔ)存在儲(chǔ)存腔或容器中的材料隨外界條件變化產(chǎn)生的膨脹和收縮所造成的疲勞。
還應(yīng)了解的是，預(yù)先設(shè)計(jì)的外界溫升(比如最高外界溫度，它可以較高或較低)與相應(yīng)的隔離件的強(qiáng)度可以適當(dāng)?shù)馗淖円詽M(mǎn)足特定使用的需要。例如，至少在有些充氣裝置設(shè)計(jì)中，有可能要求在燃料儲(chǔ)存腔或容器中充滿(mǎn)足夠的燃料，并使得燃料儲(chǔ)存腔或容器在較低最高外界溫度時(shí)例如低于約230°F(110℃)的溫度時(shí)，就已達(dá)到了完全充滿(mǎn)液體的狀態(tài)。
用于本發(fā)明實(shí)際應(yīng)用中的液化氣可包括乙烷、丙烷、丁烷及這些與其他一些合適氣體的混合物。
對(duì)于液體燃料，在燃料與氧化劑分開(kāi)儲(chǔ)存的裝置中，可用類(lèi)似于以上與氧化劑混合或不分開(kāi)地儲(chǔ)存的裝置中所用的液體燃料，其中包括乙醇。
本發(fā)明的一個(gè)重要方面涉及這種充氣裝置的自動(dòng)點(diǎn)火，其中，充氣裝置使用的是一種流體燃料如液體燃料，并與氧化劑分開(kāi)儲(chǔ)存。這種自動(dòng)點(diǎn)火作用將對(duì)應(yīng)圖2所示，上面已描述過(guò)的流體燃料充氣機(jī)裝置210在下面作詳細(xì)敘述，應(yīng)注意的是，根據(jù)本發(fā)明，這種自動(dòng)點(diǎn)火也可適用于使用一種流體燃料如液體燃料、并與氧化劑分開(kāi)儲(chǔ)存的充氣機(jī)的其他實(shí)施例中。
在液體燃料充氣機(jī)裝置210自動(dòng)點(diǎn)火的第一種實(shí)施例中，燃料儲(chǔ)存腔287裝滿(mǎn)足夠的流體燃料，具體說(shuō)是液體燃料，當(dāng)被加熱到破損點(diǎn)溫度時(shí)，燃料儲(chǔ)存腔287破裂，例如，超出了安全隔膜288的結(jié)構(gòu)性能而使隔膜破裂并允許熱的燃料通過(guò)第一端285進(jìn)入燃燒腔260。
實(shí)際中，用于這類(lèi)實(shí)例的燃料最好具有上述烴基燃料的性質(zhì)，諸如烴、烴衍生物燃料，如含有各種醇、醚、酯和低分子量烷屬烴等在儲(chǔ)存條件(如壓強(qiáng)和溫度)下為液體的燃料材料。例如，這種燃料可以含有一種或多種含有四個(gè)或四個(gè)以下碳原子的燃料，具體地說(shuō)是醇，諸如乙醇和丙醇、及一種或多種C2—C4的烷屬烴如乙烷、丙烷和丁烷。
當(dāng)熱的燃料進(jìn)入燃燒腔260時(shí)，熱的燃料與儲(chǔ)存的氧化劑混合并在氧化環(huán)境中立即自動(dòng)點(diǎn)火和燃燒。
接著，當(dāng)燃燒腔260中的氣壓超過(guò)安全隔膜272的結(jié)構(gòu)性能時(shí)，隔膜便允許熱氣體通過(guò)氣體出口270進(jìn)入儲(chǔ)存腔214。在那里，燃燒腔260排出的熱的氣體與儲(chǔ)存在儲(chǔ)存腔214中的壓縮氣體混合形成充氣氣體，以用于給可充氣式裝置如空氣囊充氣。
當(dāng)儲(chǔ)存腔214中的氣壓一超過(guò)安全隔膜250的結(jié)構(gòu)性能，隔膜便允許充氣氣體通過(guò)擴(kuò)散器基座部分236進(jìn)入擴(kuò)散器帽蓋部分234，并使此充氣氣體通過(guò)開(kāi)口246排入空氣囊裝置。
用于充氣機(jī)裝置的燃料，要能在裝置的設(shè)計(jì)工作范圍內(nèi)，很好地為裝置提供足夠和/或必要的工作性能，即足夠和/或必要的設(shè)計(jì)參數(shù)，諸如氣壓、毒性、老化特性等設(shè)計(jì)參數(shù)。
對(duì)于按照本發(fā)明的自動(dòng)點(diǎn)火，應(yīng)注意的是，諸如液相膨脹和燃料自動(dòng)點(diǎn)火溫度之類(lèi)的參數(shù)可合適地選擇和/或變換以達(dá)到所需要的結(jié)果。例如，在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中使用的燃料可以是兩種或多種燃料材料的混合物，諸如以上所述的。另外，這種燃料混合物不要求全部易混，如下面將要詳述的，混合物的成分可以用來(lái)影響或改變?nèi)剂系臒崤蛎浱匦院?或自動(dòng)點(diǎn)火的溫度。
在流體燃料充氣機(jī)裝置210自動(dòng)點(diǎn)火的第二個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明，燃料儲(chǔ)存腔287中裝滿(mǎn)足夠的液體燃料，具體說(shuō)是諸如上述自動(dòng)點(diǎn)火第一種實(shí)施例的液體燃料，以便當(dāng)被加熱到破裂極限溫度時(shí)，燃料儲(chǔ)存腔287如同上述第一種實(shí)施例中一樣破損。但是，燃料并不在氧化環(huán)境中立即自動(dòng)引燃，而是還需要另外的熱量輸入來(lái)使燃料氧化劑混合物自動(dòng)引燃，也就是說(shuō)，燃料的自動(dòng)點(diǎn)火溫度(AIT)高于燃料儲(chǔ)存腔的破裂極限溫度(RPT)。還有，燃料或燃料混合物可以選擇以提供或產(chǎn)生所需的燃料AIT，從而允許在按具體要求的工作范圍內(nèi)工作。
和前述實(shí)施例一樣，燃料儲(chǔ)存腔287具有在一定條件下破損的結(jié)構(gòu)性能，即隔膜288的結(jié)構(gòu)性能被超出時(shí)隔膜將允許熱的燃料通過(guò)第一端285進(jìn)入燃燒腔260。
由于以上提及的另外的熱量的輸入，燃料和氧化劑的混合物將自動(dòng)點(diǎn)火，其后的工作情況與以上相對(duì)第一種實(shí)施例所描述的工作情況相同，例如，這種燃燒造成燃燒腔260中的氣壓上升，當(dāng)壓力一超過(guò)安全隔膜272的結(jié)構(gòu)性能時(shí)，隔膜使允許熱的氣體通過(guò)氣體出口270進(jìn)入儲(chǔ)存腔214，在那里，燃燒腔260排出的熱燃燒氣體與儲(chǔ)存在儲(chǔ)存腔214中的壓縮氣體混合形成充氣氣體，用于給可充氣式裝置如空氣囊充氣，當(dāng)儲(chǔ)存腔214中的氣壓一超過(guò)安全隔膜250的結(jié)構(gòu)性能，隔膜250便破裂并允許充氣氣體通過(guò)擴(kuò)散器基座部分236進(jìn)入擴(kuò)散器帽蓋部分234，再通過(guò)開(kāi)口246把這些充氣氣體排入空氣囊裝置。
這種工作方式能有利地與一由較堅(jiān)固的材料如鋼制成的、并裝有高壓安全隔膜的充氣機(jī)裝置一起使用，因?yàn)檫@樣構(gòu)造的裝置，其工作不希望受儲(chǔ)存腔破裂時(shí)的相對(duì)高壓的影響。
在流體燃料充氣機(jī)裝置210自動(dòng)點(diǎn)火的第三種實(shí)施例中，按照本發(fā)明，裝置210設(shè)計(jì)得當(dāng)被加熱到一低于破裂極限點(diǎn)的溫度時(shí)，儲(chǔ)存腔214中的氣壓超過(guò)安全隔膜250的結(jié)構(gòu)性能以致允許儲(chǔ)存在儲(chǔ)存腔214中的惰性氣體通過(guò)開(kāi)口246排入空氣囊裝置。
同樣，當(dāng)燃燒腔260中的壓力一超過(guò)安全隔膜272的結(jié)構(gòu)性能時(shí)，隔膜272便破裂并允許儲(chǔ)存的氧化劑通過(guò)氣體出口270進(jìn)入如上面所述的已對(duì)外界開(kāi)放打開(kāi)的儲(chǔ)存腔214。
最后，當(dāng)溫度達(dá)到燃料腔287的破裂極限溫度(RPT)時(shí)，安全隔膜288的結(jié)構(gòu)性能被超出以致隔膜288破裂并允許熱的燃料、具體說(shuō)是液體燃料，諸如以上對(duì)應(yīng)于自動(dòng)點(diǎn)火第一種實(shí)施例所述的那些燃料通過(guò)第一端285進(jìn)入燃燒腔260。在燃燒腔260中，熱的燃料與氧化劑，比如與通過(guò)破裂的安全隔膜250和272與進(jìn)入裝置210的空氣中的氧混合，并相對(duì)無(wú)害地在低壓和與空氣連通的環(huán)境中燃燒。
第三種實(shí)施例的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)在于安全性上升，因?yàn)樵谶@種工作方式中，自動(dòng)引燃反應(yīng)通常是發(fā)生在一相對(duì)低的壓力條件下的。
應(yīng)注意的是，在這一實(shí)施例中，除與燃料儲(chǔ)存裝置有關(guān)的設(shè)計(jì)指標(biāo)例如燃料成分、填裝百分率、容器尺寸形態(tài)和強(qiáng)度之外，關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)還包括1，儲(chǔ)存腔214的氣體儲(chǔ)存壓強(qiáng)，2，安全隔膜250的破裂強(qiáng)度(例如發(fā)生破裂時(shí)的壓力)，3，燃燒腔260的氣體儲(chǔ)存壓力，4，安全隔膜272的破裂強(qiáng)度(例如發(fā)生破裂時(shí)的壓力)。
要注意的是，按照本發(fā)明的裝置的具體工作取決于或至少部分取決于燃料AIT同燃料儲(chǔ)存腔RPT之間的關(guān)系。
例如，如果燃料的AIT低于燃料儲(chǔ)存腔的RPT，那么在工作時(shí)，當(dāng)達(dá)到RPT后，熱的燃料(儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存腔基本上無(wú)氧的環(huán)境中)將立即引燃并導(dǎo)致儲(chǔ)存腔的破裂及燃料同足夠的氧氣接觸而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，燃料的AIT至少是與燃料儲(chǔ)存腔的RPT相同的。
具體地說(shuō)，如果燃料的AIT與燃料儲(chǔ)存腔的RPT基本相同，那么儲(chǔ)存腔的破裂與燃燒的引燃將幾乎同時(shí)發(fā)生，例如，實(shí)際上燃料的引燃僅僅比儲(chǔ)存腔破裂滯后一個(gè)很短的反應(yīng)時(shí)間。
但是當(dāng)燃料AIT高于燃料儲(chǔ)存腔RPT時(shí)，在儲(chǔ)存腔破裂后，需要外加的熱量輸入比如來(lái)自營(yíng)火的熱量，來(lái)造成燃料的點(diǎn)火。
上述流體燃料充氣機(jī)裝置自動(dòng)點(diǎn)火的實(shí)施例避免了使用自動(dòng)引燃煙火，而仍能保證在一指定溫度下自動(dòng)點(diǎn)火，因而簡(jiǎn)化了充氣機(jī)裝置并降低了成本。
因此本發(fā)明提供了一種能在指定溫度下發(fā)生自動(dòng)點(diǎn)火的可靠裝置和方法，而不需在點(diǎn)火器中加任何輔助材料比如已有技術(shù)中借助于自動(dòng)引燃煙火那樣。
另外還應(yīng)注意的是，加進(jìn)少量或低濃度的自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)諸如加入到儲(chǔ)存在那里的原有燃料或燃料混合物內(nèi)的點(diǎn)火增強(qiáng)物質(zhì)，可以進(jìn)一步加強(qiáng)本發(fā)明充氣機(jī)裝置的自動(dòng)點(diǎn)火性能。例如，如果流體燃料充氣機(jī)裝置被用于原有燃料和燃料混合物本身在特定條件下諸如在燃料儲(chǔ)存腔的破裂產(chǎn)生后燃燒腔中的溫度、壓強(qiáng)和氧氣濃度不能自動(dòng)點(diǎn)火而在這種條件下點(diǎn)火又是人們所希望時(shí)，可以在燃料或燃料混合物中加入一種或多種自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)。用這種方法，燃料混合物的自動(dòng)點(diǎn)火溫度可以被調(diào)節(jié)到低于自動(dòng)引燃單獨(dú)使用某一燃料所必需的點(diǎn)火溫度之下。
實(shí)際上，一種或多種合適的自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)的選擇取決于或至少部分取決于裝置所要使用的具體的燃料—氧化劑混合物。具體地說(shuō)，在本發(fā)明的實(shí)際使用中，在有可能需要降低燃燒室內(nèi)燃料以及含氧化劑混合物的AIT時(shí)，就可以?xún)?yōu)先選用足以降低混合物AIT的自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)。用于本發(fā)明實(shí)施例中的合適的自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)包括但不局限于下列物質(zhì)石蠟族燃料如n—辛烷、n—庚烷和n—己烷；石油餾出物的混合物如常規(guī)含烴燃料混合物(例如柴油、JP—4、汽油等)和礦物油、及各種醚和酯類(lèi)。
本發(fā)明將結(jié)合以下的實(shí)例加以更詳細(xì)的描述，實(shí)例說(shuō)明/模擬了涉及本發(fā)明實(shí)際使用的種種方面。需要注意的是，凡是在本發(fā)明精神范圍內(nèi)的所有變化和改變都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，因而本發(fā)明不應(yīng)被理解為只局限于這些實(shí)例。
實(shí)例液體，如可在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中使用的普通液體燃料，在溫度升高時(shí)通常會(huì)發(fā)生某種程度的膨脹，這種現(xiàn)象對(duì)低臨界點(diǎn)燃料來(lái)說(shuō)尤其明顯。低分子量烷屬烴(例如乙烷、丙烷和丁烷)是適用于上述流體燃料充氣機(jī)的燃料實(shí)例。
這些燃料的膨脹特性能用于使流體燃料充氣機(jī)中燃料儲(chǔ)存腔或容器(假定是一容積不變的剛性容器)發(fā)生破裂。更具體地說(shuō)，儲(chǔ)存腔或容器的破裂極限點(diǎn)通常與儲(chǔ)存腔或容器具體設(shè)計(jì)指標(biāo)例如器壁的厚度和強(qiáng)度及所儲(chǔ)存的材料(例如燃料)的熱力學(xué)特性例如壓強(qiáng)、體積和溫度之間的關(guān)系有關(guān)。
圖4表示給定材料的液體體積/25℃時(shí)液體體積(體積比)與外界溫度的關(guān)系曲線(xiàn)，其中A＝水，B＝n—辛烷，C＝乙醇，D＝n—丁烷，E＝n—丙烷。
圖5表示了n—丁烷的蒸汽壓強(qiáng)曲線(xiàn)，即K線(xiàn)，以及針對(duì)例1和例2計(jì)算的完全裝滿(mǎn)液態(tài)n—丁烷時(shí)剛性容器的內(nèi)部壓力與外界溫度的關(guān)系曲線(xiàn)(兩者都是理想狀態(tài))。
應(yīng)理解的是，容器(只含液態(tài)及氣態(tài)的n—丁烷)的內(nèi)部壓力是由n—丁烷的蒸汽壓強(qiáng)曲線(xiàn)給定的。實(shí)際上，由于其他物質(zhì)諸如空氣、水或其他烴的存在，這一曲線(xiàn)應(yīng)加以修正。例1燃料儲(chǔ)存腔或容器最初裝有體積百分比為82.6的25℃純凈液態(tài)n—丁烷，其余體積被n—丁烷蒸汽占據(jù)，因而腔或容器中不含空氣。
當(dāng)此燃料儲(chǔ)存腔或容器被加熱時(shí)，液態(tài)n—丁烷膨脹并且其蒸汽壓力將大致按圖5所示曲線(xiàn)上升。根據(jù)給定的初始溫度和液體填裝百分率，當(dāng)外界溫度(由此而來(lái)的燃料儲(chǔ)存腔或容器中的溫度)上升到約107℃時(shí)，此儲(chǔ)存腔或容器內(nèi)將完全被液體充滿(mǎn)。因此，在—40℃到107℃的預(yù)期燃料儲(chǔ)存腔或容器周?chē)鷾囟确秶鷥?nèi)，儲(chǔ)存腔或容器的內(nèi)部壓力將不會(huì)超過(guò)流體燃料的蒸汽壓力。
然而，如果容器內(nèi)含物的溫度進(jìn)一步升高，液態(tài)n—丁烷在儲(chǔ)存腔或容器中將無(wú)膨脹的余地，因此，對(duì)于溫度的這種進(jìn)一步升高，儲(chǔ)存腔或容器中的壓力將大致沿著107℃時(shí)100％充滿(mǎn)液體的線(xiàn)(即L線(xiàn))上升，如圖5所示。例2如例1的燃料儲(chǔ)存腔或容器在此假定實(shí)例中，最初裝有體積百分比為91.6的25℃純凈液態(tài)n—丁烷，其余體積被n—丁烷蒸汽所占據(jù)，因此腔或容器將在約71℃的溫度被液體100％充滿(mǎn)，如果溫度進(jìn)一步升高，由此產(chǎn)生的腔或容器中壓強(qiáng)將沿著71℃時(shí)100％充滿(mǎn)液體的線(xiàn)(即N線(xiàn))上升，如圖5所示。
如果需要，可為其他選擇的燃料及混合物繪制類(lèi)似的曲線(xiàn)，即為其他選擇的液體燃料和這些燃料及燃料混合物所需的初始填裝百分率繪制類(lèi)似的曲線(xiàn)。
因此，從這些實(shí)例顯然可知，通過(guò)燃料儲(chǔ)存腔或容器的適當(dāng)設(shè)計(jì)及填裝，即可制成所需的流體燃料充氣機(jī)，其燃料儲(chǔ)存腔或容器將在一預(yù)定的溫度下破裂使燃料與氧化劑接觸并自動(dòng)引燃。例3在此實(shí)例中，將結(jié)構(gòu)上與圖2類(lèi)似、使用煙火信號(hào)引燃器的鋼制充氣機(jī)裝置處于一營(yíng)火之中。具體地說(shuō)，儲(chǔ)存腔(容腔214)裝有174克氣壓大約為4200Psia的純凈氬氣，燃燒腔(容腔260)裝有16.9克氣壓為1900Psia的混合物，其中含體積百分比為65的氧氣和體積百分比為35的氬氣。使用的燃料是變性酒精，由碳化物化學(xué)及塑料制品聯(lián)合公司銷(xiāo)售的“ANHYDROL SOLVENT SPECIALPM—4083,200 Proof”。燃料儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存腔或容器(容器287)中，它直接焊于充氣機(jī)中并對(duì)準(zhǔn)煙火信號(hào)引燃器的排出口。燃料儲(chǔ)存腔或容器中含有3.37克(約4.3cc)21℃的變性乙醇，并在此條件下裝有92％的液體。
直接把充氣機(jī)裝置放在一營(yíng)火中并加熱1.5分鐘，此時(shí)擴(kuò)散器裝置的安全隔膜(隔膜250)破裂，從而使惰性氣體氬從裝置中放入周?chē)h(huán)境。
從裝置最初放入營(yíng)火開(kāi)始經(jīng)過(guò)2.5分鐘后，分離燃燒腔(容腔260)和儲(chǔ)存腔(容腔214)的隔膜(隔膜272)破裂，因而使高壓儲(chǔ)存氧化劑相對(duì)無(wú)害地從充氣機(jī)中釋放出來(lái)。
燃料儲(chǔ)存腔或容器(容器287)在24秒鐘后破裂，即總的在2分54秒鐘后破裂。由于這時(shí)燃燒腔只含有低壓大氣空氣，只有較少的燃料進(jìn)入了燃燒腔并迅速而無(wú)害地被燃燒。
最后，經(jīng)過(guò)5分44秒鐘，在儲(chǔ)存的燃料充分燃燒后，煙火信號(hào)引燃器由于營(yíng)火的強(qiáng)熱而引燃。
因此，此實(shí)例中的充氣機(jī)裝置，如上述本發(fā)明第三自動(dòng)點(diǎn)火實(shí)施例那樣工作。
至此本發(fā)明即可完完全全被實(shí)施，沒(méi)有任何一構(gòu)件、部分、步驟、部件是本文所沒(méi)有具體揭示或交待的。
以上的詳細(xì)描述的目的只是為了清楚地說(shuō)明和理解本發(fā)明，本發(fā)明并不限于以上所述的實(shí)施例，因?yàn)閷?duì)于熟悉此技術(shù)領(lǐng)域的人來(lái)說(shuō)，通過(guò)以上的描述，在本發(fā)明范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出這樣或那樣的改變完全是顯而易見(jiàn)的事。
權(quán)利要求
1.一種用于給可充氣式裝置充氣的裝置，它包括一流體燃料儲(chǔ)存腔或容器，儲(chǔ)有至少一種獨(dú)立于燃燒氧化劑的流體燃料，一第一容腔，當(dāng)所述流體燃料儲(chǔ)存腔或容器被打開(kāi)時(shí)能與該腔或容器流體聯(lián)通，該第一容腔含有至少一個(gè)氣體出口及常閉此氣體出口的密封裝置，在正常工作時(shí)，其中，該至少一種流體燃料與至少一種儲(chǔ)存著的氧化劑發(fā)生燃燒并產(chǎn)生含熱的氣體的燃燒產(chǎn)物，該至少一種流體燃料與至少一種儲(chǔ)存著的氧化劑的燃燒使第一容腔中的溫度和壓強(qiáng)升高，正常工作中，利用第一容腔的打開(kāi)裝置的打開(kāi)作用，使至少部分熱的燃燒氣體排出第一容腔，一第二容腔，裝有一定數(shù)量的壓縮儲(chǔ)存氣體，當(dāng)氣體出口密封裝置被打開(kāi)時(shí)，能與第一容腔發(fā)生流體聯(lián)通，由于第二容腔含有至少一個(gè)氣體出口及常閉此氣體出口的密封裝置，正常工作時(shí)，從第一容腔排出的熱的燃燒氣體與壓縮儲(chǔ)存氣體混合形成充氣氣體，熱的燃燒氣體與壓縮儲(chǔ)存氣體的混合使第二容腔中的溫度和壓強(qiáng)升高，在正常工作中，利用第二容腔密封裝置的被打開(kāi)使至少部分充氣氣體排出第二容腔以為所述裝置充氣，一引燃器，正常工作中，用于引燃該至少一種流體燃料和至少一種氧化劑，其中，在自動(dòng)點(diǎn)火中，在一高于充氣裝置通常所處的周?chē)鷾囟确秶牡谝活A(yù)定溫度，所述流體燃料儲(chǔ)存腔或容器被打開(kāi)，至少部分流體燃料與第一容腔中的氧化劑接觸，此一流體燃料的特征在于，當(dāng)在一高于充氣裝置通常所處的環(huán)境溫度范圍的第二預(yù)定溫度下接觸氧化劑時(shí)會(huì)點(diǎn)火。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體燃料包括一種液態(tài)形式。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體燃料包括一種液體和細(xì)粒固體的多相混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體燃料是一種烴基燃料。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體燃料包括乙醇。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體燃料包括丙醇。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體燃料包括至少一種C2—C4烷烴。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在自動(dòng)點(diǎn)火中，與該至少一種流體燃料共同燃燒的氧化劑至少含有一種儲(chǔ)存的氧化劑。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在自動(dòng)點(diǎn)火中，與該至少一種流體燃料共同燃燒的氧化劑包括空氣。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流體燃料儲(chǔ)存腔或容器貯有一種混合物，其中含有原有燃料和一種自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)是一種從包括n—辛烷、n—庚烷和n—己烷的族中選出的石蠟族燃料。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)是一種從包括柴油、JP—4和汽油的族中精選出的石油餾出物。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)是一種礦物油。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二預(yù)定溫度至少等于第一預(yù)定溫度。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一預(yù)定溫度與第二預(yù)定溫度基本上是相等的。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一預(yù)定溫度高于所述第二預(yù)定溫度。
17.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一預(yù)定溫度低于所述第二預(yù)定溫度。
18.一種用于給可充氣式裝置充氣的裝置，該裝置包括一流體燃料儲(chǔ)存腔或容器，儲(chǔ)有至少一種獨(dú)立于燃燒氧化劑的液體燃料，第一容腔，當(dāng)液體燃料儲(chǔ)存腔或容器被打開(kāi)時(shí)，能與該燃料儲(chǔ)存腔或容器發(fā)生流體聯(lián)通，所述第一容腔含有至少一個(gè)氣體出口及常閉此氣體出口的密封裝置，正常工作時(shí)，其中，所述至少一種液體燃料與所述至少一種儲(chǔ)存著的氧化劑發(fā)生燃燒并產(chǎn)生包含熱的燃燒氣體的燃燒產(chǎn)物，由于所述至少一種液體燃料與所述至少一種儲(chǔ)存著的氧化劑的燃燒使第一容腔中的溫度和壓強(qiáng)升高，在正常工作中，利用第一容腔的開(kāi)啟裝置的打開(kāi)，使至少部分熱的燃燒氣體排出第一容腔，一第二容腔，裝有一定數(shù)量的壓縮儲(chǔ)存氣體，當(dāng)氣體出口密封裝置被打開(kāi)時(shí)，能與第一容腔處于流體聯(lián)通狀態(tài)，由于第二容腔含有至少一個(gè)氣體出口及常閉此氣體出口的密封裝置，正常工作時(shí)，從第一容腔排出的熱的燃燒氣體與壓縮儲(chǔ)存氣體混合而形成充氣氣體，所述熱的燃燒氣體與壓縮儲(chǔ)存氣體的混合使第二容腔中的溫度與壓強(qiáng)升高，正常工作時(shí)，利用第二容腔密封裝置的打開(kāi)使至少一部分充氣氣體排出第二容腔以為充氣裝置充氣，一引燃器，正常工作中用于燃燒該至少一種液體燃料和至少一種氧化劑，其中，在自動(dòng)點(diǎn)火中，在一高于充氣裝置通常所處的周?chē)鷾囟确秶牡谝活A(yù)定溫度時(shí)，該液體燃料儲(chǔ)存腔或容器被打開(kāi)，至少部分液體燃料與第一容腔中的氧化劑接觸，該至少一種液體燃料的特征在于，在一至少等于第一預(yù)定溫度的第二預(yù)定溫度下與該氧化劑接觸時(shí)會(huì)被引燃。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，在自動(dòng)點(diǎn)火中，與至少一種流體燃料共同燃燒的氧化劑至少含有一種儲(chǔ)存的氧化劑。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，在自動(dòng)點(diǎn)火中，與至少一種流體燃料共同燃燒的氧化劑包括空氣。
21.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，流體燃料儲(chǔ)存腔或容器貯有一種混合物，其中含有原有基本燃料和一種自動(dòng)點(diǎn)火加強(qiáng)物質(zhì)。
22.一種充氣機(jī)裝置的自動(dòng)點(diǎn)火方法，其特征在于，該裝置含有一燃料儲(chǔ)存腔或容器，它貯有至少一種獨(dú)立于氧化劑的流體燃料，該自動(dòng)點(diǎn)火方法包括以下工作步驟加熱所述充氣裝置，使得在一高于充氣裝置通常所處的周?chē)鷾囟确秶牡谝活A(yù)定溫度下，該流體燃料儲(chǔ)存腔或容器被打開(kāi)，并使至少部分流體燃料與氧化劑接觸，當(dāng)該燃料在一高于該充氣裝置通常所處的周?chē)鷾囟确秶牡诙A(yù)定溫度下接觸氧化劑時(shí)被引燃。
23.如權(quán)利要求22所述的點(diǎn)火方法，其特征在于，第二預(yù)定溫度至少等于所述第一預(yù)定溫度。
24.如權(quán)利要求22所述的點(diǎn)火方法，其特征在于，所述第一預(yù)定溫度和第二預(yù)定溫度基本上相等。
25.如權(quán)利要求22所述的點(diǎn)火方法，其特征在于，所述第一預(yù)定溫度大于所述第二溫度。
26.如權(quán)利要求22所述的點(diǎn)火方法，其特征在于，所述第一預(yù)定溫度低于所述第二預(yù)定溫度。
27.如權(quán)利要求22所述的點(diǎn)火方法，該方法另外包括以下工作步驟燃燒第一密閉容腔中的至少一種流體燃料和至少一種氧化劑以產(chǎn)生含熱的燃燒氣體的燃燒產(chǎn)物，其中，第一密閉容腔含有至少一個(gè)被密封裝置常閉的氣體出口，所述燃燒使第一容腔中的溫度和壓強(qiáng)上升，打開(kāi)第一容腔的密封裝置，把熱的燃燒氣體從第一容腔中排入裝有一定數(shù)量的壓縮儲(chǔ)存氣體的第二容腔，使排入的熱的燃燒氣體與第二容腔中的壓縮儲(chǔ)存氣體混合以形成充氣氣體，其中，第二容腔含有至少一個(gè)被密封裝置常閉的氣體出口，所述混合使第二容腔中的溫度和壓強(qiáng)上升，打開(kāi)第二容腔出口密封裝置，使充氣氣體排出第二容腔充入可充氣式防撞安全裝置。
28.如權(quán)利要求22所述的點(diǎn)火方法，其特征在于，該充氣裝置還包括一第一容腔，其中含有儲(chǔ)存的氧化劑，當(dāng)流體燃料儲(chǔ)存腔或容器被打開(kāi)時(shí)，能與該燃料儲(chǔ)存腔或容器發(fā)生流體聯(lián)通，該第一容腔含有至少一個(gè)氣體出口及常閉此氣體出口的密封裝置，一第二容腔，其中含有壓縮儲(chǔ)存氣體，當(dāng)氣體出口密封裝置被打開(kāi)時(shí)，能與第一容腔發(fā)生流體聯(lián)通，該第二容腔含有至少一個(gè)氣體出口及常閉此氣體出口的密封裝置，其中，在所述的方法中，在該至少一種流體燃料被引燃之前，還另外包括如下的步驟打開(kāi)所述第二容腔的密封裝置，以把至少部分壓縮儲(chǔ)存氣體排入大氣，隨之，打開(kāi)第一容腔密封裝置，以把至少部分儲(chǔ)存的氧化劑通過(guò)打開(kāi)的第二容腔排入大氣。
全文摘要
一種用于為汽車(chē)乘客防撞安全器充氣的流體燃料充氣機(jī)自動(dòng)點(diǎn)火的裝置及方法。充氣機(jī)裝置中除了流體燃料外，同時(shí)還使用儲(chǔ)存的壓縮氣體。
文檔編號(hào)B60R21/26GK1118316SQ9510585
公開(kāi)日1996年3月13日 申請(qǐng)日期1995年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月31日
發(fā)明者卡爾·K·林克 申請(qǐng)人:莫頓國(guó)際股份有限公司