專利名稱：流體燃料式氣包充氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及可充氣的阻遏系統(tǒng)，更具體地，涉及一種使應(yīng)用于該系統(tǒng)的可充氣裝置如可充氣的汽車乘客阻遏器充氣的設(shè)備和方法。
已有技術(shù)中已公開了許多種充氣機(jī)裝置，它們用來使應(yīng)用于充氣式阻遏系統(tǒng)中的氣包充氣。一種充氣機(jī)裝置采用一定量的貯藏的壓縮氣體，該氣體能有選擇地釋放，使氣包充氣。為了適當(dāng)?shù)匾赃m合的速度使典型的氣包充氣，這種類型的裝置常常需要在較高壓力下貯藏較大量氣體。高壓的結(jié)果使得氣體貯藏室的壁典型地都較厚，以增強(qiáng)強(qiáng)度。大體積和厚壁的結(jié)合造成充氣機(jī)結(jié)構(gòu)較笨重。此外，必須設(shè)計一種技術(shù)，以便引發(fā)貯藏氣體釋放進(jìn)入氣包。
另一種充氣機(jī)裝置使用可燃性的氣體產(chǎn)生材料作為氣體源。一旦點燃，該材料便產(chǎn)生一定量的足以使氣包充氣的氣體。典型地，這種氣體產(chǎn)生材料會產(chǎn)生多種不希望有的燃燒產(chǎn)物，如各種固體顆粒材料。去除這些固體顆粒材料，例如通過在充氣機(jī)中或周圍增加過濾裝置，則會麻煩地增加充氣機(jī)設(shè)計和加工的復(fù)雜性，而且會增加與此相關(guān)的成本。
此外，這種充氣機(jī)裝置的排出氣體的溫度典型地會隨多種相關(guān)因素而在約500°F(260℃)和1200°F(649℃)之間變化，其中包括例如所期望的充氣機(jī)性能的等級，以及其中所用的氣體產(chǎn)生劑的類型和數(shù)量。因此，與這種充氣機(jī)裝置一起使用的氣包通常由一種可耐這種高溫的材料構(gòu)成或涂覆。例如，為了防止暴露于如此高溫而引起燒穿，可以制備例如由尼龍織物構(gòu)成的氣包，使得尼龍織物氣包材料上涂有氯丁橡膠或者將一個或多個涂有氯丁橡膠的尼龍布片放置于氣包中最先接觸熱氣體的地方。正如人們所知，這種特殊構(gòu)造或制備的氣包的制造生產(chǎn)典型地會更昂貴。
此外，盡管汽車充氣式阻遏系統(tǒng)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計以便能在廣泛的條件下適當(dāng)?shù)毓ぷ?，但是，這種充氣機(jī)裝置結(jié)構(gòu)的性能對環(huán)境條件尤其溫度的變化特別敏感。例如，在非常低的溫度如-40°F(-40℃)下的操作會影響多種推進(jìn)劑的性能，從而降低由含有固定量的可供推進(jìn)劑的充氣機(jī)產(chǎn)生的氣包的壓力。
在第三種充氣機(jī)裝置中，用于使氣包充氣的氣體來自貯藏的壓縮氣體和氣體產(chǎn)生材料的燃燒。這種充氣機(jī)裝置通稱為強(qiáng)化式或混合式充氣機(jī)。迄今為止所提供的混合式充氣機(jī)都具有某些缺點。例如，這種設(shè)計的充氣機(jī)裝置常會產(chǎn)生具有較高顆粒含量的氣體。
在已有技術(shù)中已提出了多種特定的充氣機(jī)裝置和組件。U.S.專利NO.5,263,740公開了一種組件，其中在單室內(nèi)裝有膨脹氣體和第一可燃性材料，后者隨后在單室中點燃。
將膨脹氣體和可燃材料同時裝入單室會造成生產(chǎn)和貯藏方面的困難。例如這些組份的濃度梯度，無論最初還是當(dāng)裝置等待啟動的時間內(nèi)，都會增加完全點燃前釋放可燃材料進(jìn)入氣包的可能性，以及增加釋放入氣包的不完全燃燒產(chǎn)物的相對量。
同樣，在單室中貯藏有例如燃料和氧化劑的氣體發(fā)生器在某些極端環(huán)境中會自動點火(即自我點火)，從而在制造和貯藏過程中引起由此帶來的危險。
此外，因為來自這種單貯藏室組件的氣體混合物典型地處于高溫，因此這種結(jié)構(gòu)會有與上述的與高溫排出物有關(guān)的缺點相同或相似缺點。
此外，因為存在通常與裝有氧化劑和可燃材料混合物的充氣機(jī)裝置相關(guān)的壓力和溫度的快速上升，所以這種充氣機(jī)裝置的適當(dāng)?shù)暮退谕恼{(diào)控及操作會很困難和/或復(fù)雜。
因此，需要改進(jìn)氣包充氣機(jī)，從而克服上述缺點。更具體地，需要提供溫度較低和不良燃燒產(chǎn)物尤其顆粒物質(zhì)濃度較低的氣包充氣氣體。另外，需要一種設(shè)計和結(jié)構(gòu)簡單的充氣機(jī)裝置，該裝置能用多種不同燃料、氧化劑及貯存氣體進(jìn)行有效的工作。此外，還需要一種充氣機(jī)設(shè)計，它能減少或消除充氣氣體/可燃材料混合物自動點火的可能性。另外，還需要提供含有不超過規(guī)定量的氧氣和水份的氣包充氣氣體，從而減少或避免與此有關(guān)的問題。另外還需要一種充氣裝置，它能減少或避免充氣時將可燃混合物引入氣包。
此外，需要提供一種充氣機(jī)組件設(shè)計，它能安全地提供設(shè)計和制造方面的靈活性。本發(fā)明便是用來填平已有技術(shù)在這些方面的空隙。
本發(fā)明的一般目的是提供一種使可充氣裝置如汽車乘客的充氣式阻遏系統(tǒng)充氣的改良的設(shè)備和方法。
本發(fā)明的更具體的目的是克服一個或多個上述問題。
本發(fā)明的一般目的，至少能通過一種充氣裝置的充氣設(shè)備而部分實現(xiàn)。該設(shè)備包括第一室和第二室以及點火裝置，點火裝置用以在第一室中引起至少一種流體燃料和至少一種氧化劑燃燒從而產(chǎn)生包括熱燃燒氣體在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物。第一室有至少一個氣體出口并且具有在正常狀態(tài)下關(guān)閉氣體出口的封閉裝置。流體燃料和氧化劑的燃燒升高了第一室中的溫度和壓力。
還含有用以打開第一室的封閉裝置的開啟裝置，從而能讓至少一部分熱燃燒氣體從第一室中排出。一旦打開氣體出口封閉裝置，則含有壓縮貯存氣體的第二室便與第一室的流體連通，從第一室排出的熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體相混從而產(chǎn)生充氣氣體。
第二室包括至少一個氣體出口，而且具有在正常狀態(tài)下關(guān)閉氣體出口的封閉裝置。熱的燃燒氣體與壓縮貯存氣體的混合增加了第二室中的溫度和壓力。
包括在裝置內(nèi)的還有用于打開第二室的封閉裝置的開啟裝置，從而讓至少一部分從第二室排出的充氣氣體使裝置充氣。
已有技術(shù)不能提供溫度足夠低的，同時不良燃燒產(chǎn)物如不完全燃燒產(chǎn)物和/或顆粒物質(zhì)濃度足夠低的氣包充氣氣體。此外，安全性及操作問題，例如那些與單室式貯存充氣氣體/可燃材料混合物相關(guān)的問題，并沒有被已有技術(shù)裝置完全解決。此外，已有技術(shù)的裝置通常只能與相對較少種類的燃料和氧化劑配合使用。另外，這種單室裝置會產(chǎn)生不利的壓力的快速上升。此外，為了減少上述的不利后果，典型地只有燃料和氧化劑的相對量在受限制條件下才能確保這種已有技術(shù)的裝置正常工作。
本發(fā)明還包括一種可充氣裝置的充氣設(shè)備，它包括一貯存有至少一種不含氧化劑的流體燃料的流體燃料貯存部件，第一室和第二室，以及用于在第一室中引發(fā)流體燃料和至少一種氧化劑燃燒，從而產(chǎn)生包括熱燃燒氣體在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物的點火器裝置。
第一室包括至少一個氣體出口而且具有在正常狀態(tài)下封閉氣體出口的封閉裝置。流體燃料和氧化劑的燃燒提高了第一室內(nèi)的溫度和壓力。
還含有用以打開第一室的封閉裝置的開啟裝置，從而能主至少一部分熱燃燒氣體從第一室中排出。一旦打開氣體出口封閉裝置，則含有壓縮貯存氣體的第二室便與第一室的流體連通，從第一室排出的熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體相混從而產(chǎn)生充氣氣體。
第二室包括至少一個氣體出口，而且具有在正常狀態(tài)下關(guān)閉氣體出口的封閉裝置。熱的燃燒氣體與壓縮貯存氣體的混合增加了第二室中的溫度和壓力。
還包括在內(nèi)的還有用于打開第二室的封閉裝置的開啟裝置，從而讓至少一部分從第二室排出的充氣氣體使裝置充氣。
本發(fā)明還包括一種使汽車中的可充氣安全裝置充氣的方法。該方法包括在封閉的第一室中燃燒至少一種流體燃料和至少一種氧化劑從而產(chǎn)生包括熱燃燒氣體在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物的步驟。第一封閉室包括至少一個氣體出口。它在正常狀態(tài)下被封閉裝置封閉。燃燒升高了該室的溫度和壓力。接著，室封閉裝置被打開，將熱燃燒氣體從第一室排入第二室。第二室含至少一個在正常狀態(tài)下被封閉裝置封閉的氣體出口，而且含有壓縮貯存氣體供應(yīng)源。排出的熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體在第二室中混合，產(chǎn)生充氣氣體?；旌线^程提高了第二室中的溫度和壓力。隨后，出口封閉裝置被打開將充氣氣體從第二室中排出，使充氣安全裝置充氣。
本發(fā)明還涉及一種這樣的可充氣裝置的充氣設(shè)備和方法，它們用來使汽車中的使用細(xì)分的固液燃料的充氣安全裝置充氣。
另一方面，本發(fā)明涉及一種改良的氣包充氣機(jī)的點火器裝置和一種改良的含有該種點火器裝置的用于使可充氣裝置充氣的設(shè)備。
在一個例子中，該氣包充氣機(jī)的點火順裝置包括一種容器裝置，它限定用于貯存至少一種流體燃料的流體燃料貯存容積，以及與流體燃料貯存容積相鄰的用于貯存一個裝載量點火材料的點火物裝載貯存容積。點火器裝置還包括用于引燃引火材料裝載的裝置，從而能至少產(chǎn)生足夠的燃燒產(chǎn)物，使容器裝置破裂，釋放出其中的燃料。
在另一例子中，本發(fā)明涉及一種使可充氣裝置充氣的設(shè)備，該設(shè)備含所述的點火裝置。
在另一例子中，這種氣包充氣機(jī)的點火器裝置包括一種容器裝置，它限定用于貯存至少一種流體燃料的封閉的流體燃料貯存室以及與流體燃料貯存室相鄰的用于貯存焰火引火材料裝載的引火物裝載貯存室。在裝置中，封閉的流體燃料貯存室和引火物裝載貯存室被至少一個可破裂的接觸障礙壁所分開。還包括在設(shè)備中的有用于點燃焰火引火物材料裝載的裝置，從而產(chǎn)生足夠的燃燒產(chǎn)物，使可破裂的接觸障礙壁和流體燃料貯存室兩者破裂釋放出流體燃料，并引燃至少一部分釋放的燃料。
在本文中，稱室中或容積內(nèi)“不含燃燒氧化劑”應(yīng)理解為指室或容積基本上不含氧化劑，從而當(dāng)其中貯存流體燃料時在所經(jīng)歷的壓力和溫度范圍內(nèi)，由化學(xué)反應(yīng)釋放的熱量小于散入周圍環(huán)境的熱量(因為在所有溫度下化學(xué)反應(yīng)速率不為零)。應(yīng)理解，因為這種化學(xué)反應(yīng)的速率(以及因反應(yīng)而釋放的熱量)取決于氧化劑的濃度和溫度，所以可以適當(dāng)控制最初存在的氧化劑的量而盡量減少釋放的熱量。
術(shù)語“當(dāng)量比”(φ)常用于燃燒過程。當(dāng)量比被定義為實際燃料對氧化劑之比(F/O)A除以化學(xué)計量的燃料對氧化劑之比(F/A)Sφ＝(F/O)A/(F/O)S(化學(xué)計量反應(yīng)是一種獨特的反應(yīng)，被定義為所有的反應(yīng)物都消耗交并轉(zhuǎn)化為最穩(wěn)定形式的產(chǎn)物的反應(yīng)。例如在烴燃料和氧氣的燃燒中，化學(xué)計量反應(yīng)是這樣的反應(yīng)，其中所有的反應(yīng)物都被消耗和轉(zhuǎn)化成完全由二氧化碳(CO2)和水蒸氣(H2O)構(gòu)成的產(chǎn)物。相反，含有相同反應(yīng)物的反應(yīng)，如果在產(chǎn)物中存在一氧化碳(CO)，就不是化學(xué)計量式的，因為CO可以與O2反應(yīng)形成CO2，而CO2被認(rèn)為是比CO更穩(wěn)定的產(chǎn)物)。通常，在給定溫度和壓力條件下，燃料和氧化劑混合物僅能在特定的當(dāng)量比范圍內(nèi)是可燃的。
從下面詳細(xì)的描述以及結(jié)合所附的權(quán)利要求書和附圖，本領(lǐng)域的一般熟練技術(shù)人員會明白其他目的和優(yōu)點。


圖1—4和4′是根據(jù)本發(fā)明的各種例子的流體燃料充氣機(jī)的簡化的，部分剖示的示意圖。
圖5A，5B是根據(jù)本發(fā)明用于流體燃料充氣機(jī)中的各種點火器裝置的簡化示意圖；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個例子的流體燃料充氣機(jī)的桶壓對時間性能圖，其中充氣機(jī)在低、室溫和高溫下調(diào)節(jié)；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個例子的流體燃料充氣機(jī)的桶壓對時間的性能圖；圖8與圖1—4和4′相似，是根據(jù)本發(fā)明的另一例子的流體燃料充氣的簡化的，部分剖示的示意圖；圖9是圖8的流體燃料充氣機(jī)的點火裝置的放大的剖面示意圖；圖10，與圖9相似，是本發(fā)明另一例子中的點火器裝置的放大的剖面示意圖；圖11，與圖9相似，是本發(fā)明另一例子中的點火器裝置的放大的剖面示意圖；圖12，與圖10相似，是本發(fā)明另一例子中的點火器裝置的放大的剖面示意圖；圖13顯示了實施例5中的桶壓對時間的性能圖。
先參見圖1，顯示了用于使汽車乘客阻遏系統(tǒng)如氣包充氣的流體燃料充氣機(jī)組件10。應(yīng)理解，下文描述的本發(fā)明具有廣泛的適應(yīng)性，適合各種類型的氣包組件，包括用于汽車如運(yùn)貨車，輕型卡車以及尤其小汽車的駕駛員側(cè)，乘客側(cè)和側(cè)面沖撞氣包組件。
充氣機(jī)組件10包括一個含有貯存室14的壓力罐12，室14中加壓充滿惰性氣體如氬氣或氮氣，使壓力典型地為2000—4000psi。
室14由細(xì)長的、大體為圓柱形的襯套16界定范圍。襯套16分別具有第一末端20和第二末端22。第一末端20部分由成為一體的肩部24所封閉。擴(kuò)散器組件26通過環(huán)焊縫27與襯套的第一末端封閉相連。燃燒室組件30通過環(huán)焊縫31與襯套第二末端22封閉相連。
擴(kuò)散器組件26包括一大體為圓柱形的襯套32。襯套32具有一個帽段34和底段36，兩者界定了擴(kuò)散室40。擴(kuò)散器組件的帽段34和底段36分別包括封閉的第一端42a和42b以及開口的第二端44a和44b。擴(kuò)散器組件的帽段34有與封閉的帽部第一端42a相鄰的多個開口46，用于將充氣氣體從充氣機(jī)組件中送入氣包組件(未標(biāo)出)。擴(kuò)散器組件的底段36還有與封閉的底部第一端42b相鄰的多個開口48，用于讓來自貯存室14的充氣氣體通過進(jìn)入擴(kuò)散室40。
擴(kuò)散器組件的帽段34和底段36各自的開口的第二端部44a和44b對齊，并被封閉裝置例如緊抵著的安全隔膜50而封閉。擴(kuò)散器組件的安全隔膜50通過隔膜50周圍的環(huán)焊縫51而與擴(kuò)散器組件的帽段34和底段36封閉相連。在靜止?fàn)顟B(tài)下，隔膜50用來將貯存室14有內(nèi)含物與氣包分隔開。
燃燒室組件30包括一帽段54和底段56，用于界定燃燒室60。在燃燒室60中貯存有一種或多種流體燃料和一種或多種氧化劑，形成可燃混合物。在實施這種發(fā)明時，一種或多種燃料和一種或多種氧化劑是在一起的，例如緊密接觸而且位于較高壓力下(如約500—2000psi(3.4至13.8MPa))，典型地較佳大于約900psi(6.2MPa)，而且更佳地為約1200—1800psi(8.3—12.4MPa))。正如將氣體貯存于貯存室14一樣，將氣體于較高壓力下貯存于燃燒室60中能有利地減少充氣機(jī)的總體積以及減少點火的延遲時間，從而導(dǎo)致充氣機(jī)性能更好和更快，并導(dǎo)致更充分的燃燒，例如通過更高的溫度進(jìn)而更高的反應(yīng)率而實現(xiàn)。此外這種充氣機(jī)組件能減少或消除不完全燃燒產(chǎn)物的排出。
燃燒室帽段54包括一襯套62。襯套62具有側(cè)壁64以及通過帽肩連接段68連接于側(cè)壁64的圓頂66。燃燒室圓頂66有一小孔，在此稱為氣體出口70。氣體出口70在正常狀態(tài)下由封閉裝置封閉，例如通過安全隔膜72。隔膜72通過位于其周圍的環(huán)焊縫73與燃燒室圓頂66封閉相連。
燃燒室圓頂66通常被設(shè)計成能承受燃燒室60中可燃混合物的燃燒而產(chǎn)生的內(nèi)壓。在靜止?fàn)顟B(tài)，隔膜用于維持氣體貯存室14處于封閉狀態(tài)。
燃燒室底段56包括一底環(huán)74，其中底帽76通過底部肩連接段78與之相連。底部肩連接段78作為一種方便的手段將燃燒室底段56與燃燒室襯套62相對定位，并且提供環(huán)焊79的場所，從而將燃燒室組件底段56封閉地連于燃燒室帽段54。
底帽76其中包括一開口80。點火器裝置82，例如下文詳細(xì)描述的，通過開口80用焊縫83，卷邊或其他合適的密封手段與燃燒室60封閉相連。
工作時，例如感受到碰撞時，電信號被送至點火器裝置82。如下面將更詳細(xì)描述的那樣，點火器裝置會按適當(dāng)選定的方式引燃燃燒室60中的流體燃料和氧化劑的混合物。因可燃混合物的燃燒而產(chǎn)生的熱氣體導(dǎo)致燃燒室60中壓力快速上升。當(dāng)燃燒室60中的氣體壓力超過安全隔膜72的結(jié)構(gòu)承受能力時，隔膜便破裂，或以其它方式讓熱氣體通過氣體出口70進(jìn)入貯存室14。在貯氣室中，從燃燒室60排出的熱燃燒氣體與貯存在分開的貯存室14中的壓縮氣體混合，產(chǎn)生了用于使可阻遏裝置如氣包充氣的充氣氣體。應(yīng)理解，與單獨的燃燒氣體相比，用貯存的惰性氣體中加入燃燒氣體而產(chǎn)生的充氣氣體具有較低的溫度和較低的副產(chǎn)物濃度(如CO，NOx，H2O等)。
當(dāng)貯存室14中的氣體壓力超過安全隔膜50的結(jié)構(gòu)承受能力時，隔膜便破裂，或以其它方式讓充氣氣體通過擴(kuò)散器底段36并進(jìn)入擴(kuò)散器帽段34，從而使該充氣氣體通過開口46排入氣包組件。
可用于該設(shè)備的流體燃料包括多種氣體，蒸氣，細(xì)分的固體和液體，從而使得，當(dāng)與一種或多種氧化劑以適當(dāng)比例混合時，可在選定條件下(無論是單獨，或是與一種或多種惰性氣體一起)形成可燃性混合物。
這種流體燃料包括氫氣以及烴基燃料如烴或烴衍生燃料。例如，該烴燃料包括由環(huán)烷烴、烯烴和鏈烷烴構(gòu)成的燃料，尤其是C1—C4鏈烷烴燃料。能用于實施本發(fā)明的合適的燃料包括例如汽油、煤油和辛烷。此外，烴類衍生物燃料如由各種醇，醚和酯構(gòu)成的燃料，例如那些含有四個或更少碳原子的種類，特別是如乙醇和丙醇之類的醇能很好地用于實施本發(fā)明。
通常，用于實施本發(fā)明的細(xì)分的固體燃料必須具有足夠的能含量和反應(yīng)性，從而能加熱貯存氣體，使其按所需速度使可充氣的阻遏裝置充氣，同時又不會使充氣機(jī)裝置的尺寸過大。此外，要求燃料產(chǎn)生不超過可接受量的那些在足夠濃度下有害的燃燒產(chǎn)物，如，CO，NO，HCN或NH3。
能用于實施本發(fā)明的細(xì)分的固體燃料包括一種或多種粉末或粉劑，如(a)含碳材料如煤或煤產(chǎn)品(如帶有各種揮發(fā)性內(nèi)含物的無煙煤，煙煤，次煙煤等)，木炭，油頁巖灰和焦炭；(b)棉花，木材和泥煤(如各種纖維素材料，包括例如乙酸纖維素，甲基纖維素，乙基纖維和硝酸纖維素，以及木屑和紙屑)；(c)食物或飼料(如面粉，淀粉和谷物粉劑)；(d)塑料，橡膠和樹脂(如環(huán)氧樹脂，聚酯和聚乙烯)；和(e)金屬和金屬合金材料(如以元素或化合物形式存在的鋁，鎂，鈦等的粉末、金屬屑和/或刨屑)。
應(yīng)理解，如果需要，該燃料可以與不同含量的液體、蒸氣及其水組合物進(jìn)行組合。
此外，應(yīng)理解，可用于實施本發(fā)明的細(xì)分固體燃料典型地包括不同大小和形狀的固體顆粒。但通常情況下，這種細(xì)分固體燃料的顆粒大小典型地在約5—100微米之間，較佳為10—125微米，且平均顆粒大小為10—40微米。實踐中，這種大小的細(xì)分固體燃料能合乎于要求地導(dǎo)致快而充分的燃燒，從而可在相應(yīng)的充氣機(jī)組件設(shè)計中減少或甚至消除濾掉顆粒的要求。
使用細(xì)分的固體燃料會得到多種運(yùn)行優(yōu)點。例如，該固體燃料(至少與氣態(tài)或液態(tài)燃料相比)能簡化操作要求并有利于在適當(dāng)?shù)娜剂腺A存室中的貯存。這種操作上的方便反過來會降低生產(chǎn)成本。
應(yīng)理解，燃料，尤其是諸如液態(tài)烴和液態(tài)烴衍生物(如醇)的燃料可以在其中含有有限比例的通常不認(rèn)為是燃料的材料如水。對于那些通常實踐中不可能完全將水分開的燃料更是這樣。此外，少量水的存在，如小于約10體積％，典型地在約4—8體積％，能有益地降低充氣機(jī)組件的不利的自我點火的可能性，又不會顯著影響組件在低溫下的性能。
還應(yīng)理解，如果需要，多種燃料可以混合使用。對于那些實際上通常不可能實現(xiàn)完全分離的燃料如商業(yè)級的丁烷尤其如此。例如，可以使用的燃料混合物包括a)含約80％乙醇、8—10％甲醇和4—8％水及其余為其他各種烴的醇混合物和b)含90＋％(如約95％)丁烷，2—6％(如約4％)丙烷及其余為甲烷、乙烷和其他各種痕量烷的混合物。這種燃料的一個例子是變性乙醇“ANHYDROL SOL-VENT SPECIAL，PM—4061,190 Proof”，由Union CarbideChemicals and Plastics Company Inc.出售。
此外，燃料可以以不同狀態(tài)(如氣、液和固態(tài))的二種或多種燃料的多相組合物形式使用。例如，使用的流體燃料可以是由位于液體燃料中的細(xì)分固體燃料組成的組合物或混合物如乙醇中的淀粉。同樣，流體燃料可以是由與液態(tài)燃料緊密接觸的氣態(tài)燃料形成的組合物或混合物。例如，這種氣態(tài)燃料可以在壓力下保存于液體燃料中，其方式類似于保存于容器中的充碳酸氣的飲料。
可用于本發(fā)明的氧化劑包括各種含氧的氣體，其中包括，例如，純氧氣，空氣，稀釋空氣以及與一種或多種氣體稀釋劑如氮氣、二氧化碳及惰性氣體如氦，氬，氙混合的氧氣。事實上，使用純氧氣(O2)會因眾多原因而不利，其中包括1)從生產(chǎn)立場看，這種使用會有操作困難，2)這種使用會增大自我點燃可能性，3)與適量燃料混合時(化學(xué)計量或近化學(xué)計量值，0.8≤φ≤1.2)，會產(chǎn)生極高的火焰溫度(尤其在常與這種充氣機(jī)設(shè)計相伴的高壓下)和4)當(dāng)當(dāng)量比小于0.8時，過量氧氣和CO會造成麻煩。
綜上所述，氬氣和氧氣的混合物是優(yōu)選的。氬氣的優(yōu)點在于相對(1)惰性，(2)價廉，(3)安全，和(4)易操作。這種混合物的組份的優(yōu)選的相對量通常取決于諸如充氣機(jī)形狀及其中使用的特定燃料等因素。例如，由50—65體積％氧氣和其余為氬氣組成的氧化劑混合物可以有益地與含乙醇基燃料的組件一起使用。
還應(yīng)理解，這種氧化劑混合物可以與少量空氣一起使用，如在加入氧化劑之前早已存在于將注入氧化劑的室中的空氣。
此外，至于與組分固體燃料一起使用的氧化劑，盡管上述氧化劑都可使用，但是據(jù)信高壓的富含氧氣的混合物是優(yōu)選的。
應(yīng)理解，對某混合物稱其“富含氧氣”是相對于具有與空氣相似的氧氣濃度的混合物而言的。因此，含大于約21％氧氣的混合物在此認(rèn)為是“富含氧氣”的混合物。
實施本發(fā)明中，這種富含氧氣的氧化劑混合物通常壓力為約3.45—約20.7MPa(約500—約3000psi)，較佳為約6.9—13.8MPa(約1000—2000psi)。另外，如上所述，氧氣可以與惰性氣體混合。使用含約35—65％氧氣，約2—15％氦和其余為一種或多種惰性氣體(如氦、氬和氮氣)，無論單獨使用還是以各種相對量使用都是有益的。例如，由約60％氧氣，約32％氬氣和約8％氦氣組成的混合物會導(dǎo)致更好的高溫，低溫和/或點火延遲性能，并且在生產(chǎn)過程中有助于對裝置的泄漏的檢測。
因此，本發(fā)明允許使用多種形式(包括氣態(tài)，液態(tài)，固態(tài)，及其混合物，包括兩種或多種燃料的多相混合物)的多種燃料，使用多種氧化劑種類，以及范圍寬廣的燃料和氧化劑的相對含量。
一般，本發(fā)明的充氣機(jī)組件較佳地在當(dāng)量比0.4≤φ≤1.6下操作，更佳在0.6≤φ≤1.1。
圖2和3分別顯示與上述的充氣機(jī)組件10相似的流體燃料式充氣機(jī)組件210和310。它們各有一貯存室，即214和314，一擴(kuò)散器組件，即226和326，和一燃燒室組件，即230和330。
但是，流體燃料式充氣機(jī)組件210和310與充氣機(jī)組件10不同。正如下文將詳細(xì)描述的那樣，不同點在于這兩種組件含有一個用于貯存不含燃燒氧化劑的流體燃料的單獨的流體燃料貯存部件。它有助于長期存放，例如存放10—15年或更長。
具體地，如圖2所示，盡管流體燃料式充氣機(jī)組件210的燃燒室組件230還是含有類似的燃燒室組件帽段254和底段256，但含有一環(huán)狀圓柱形壁284，它具有第一端285和第二端286從而界定燃料室287。壁284通過位于底帽開口280外的焊縫283a與燃燒室260封閉相連。第一端285通常被安全隔膜288所封閉。隔膜288通過位于其周圍的環(huán)焊縫283b與端285封閉相連。與第二端286通過通過焊縫283c封閉連有一點火器裝置282。在燃料室287單獨貯有流體燃料，而且與貯存在燃燒室中的氣體劑分開。
在該組件運(yùn)行時，例如在感受到碰撞時，則電信號被傳至點火器裝置282。在該組件中，點火器裝置較佳為焰火型。
如下文詳細(xì)所述，焰火型點火器能1)有益地提供足夠的能量輸出以打破將燃料與氧化劑隔開的分隔裝置，2)使燃料在燃燒室中充分散開和汽化，以及3)提供足夠的余熱點燃形成的燃料和氧化劑混合物。
一旦收到適當(dāng)?shù)碾娦盘?，這種點火器裝置會點燃并將一熱的、充滿顆粒的排出物排入燃料貯存室287。接著，燃料貯存室287中貯存的燃料的溫度和壓力會上升。
當(dāng)安全隔膜288的結(jié)構(gòu)承受力被壓力和/或熱所超過時，隔膜便破裂，或以其它方式使熱燃料通過第一端285進(jìn)入燃燒室260。在燃燒室260中，熱燃料與氧化劑混合，點燃并在高溫和高壓下燃燒。
當(dāng)燃燒室260中的氣體壓力超過安全隔膜272的結(jié)構(gòu)承受力時，隔膜便破裂，或以其它方式使熱氣體通過氣體出口270進(jìn)入貯存室214。在此，從燃燒室260排出的熱燃燒氣體與貯存在貯存室214中的壓縮氣體混合，產(chǎn)生用于使可充氣裝置如氣包充氣的充氣氣體。
當(dāng)貯存室214中的氣體壓力超過安全隔膜250的結(jié)構(gòu)承受力時，隔膜便破裂，或以其它方式讓充氣氣體通過擴(kuò)散器底段236并進(jìn)入擴(kuò)散器帽段234。從而使該充氣氣體通過開口246排入氣包組件。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一種流體燃料式充氣機(jī)組件，其中流體燃料貯存于單獨的流體燃料貯存部件中，不含燃燒氧化劑。
圖3所示的流體燃料式充氣機(jī)組件310與上述的充氣機(jī)組件210相似，但是它不含一個用例如安全隔膜封閉的固定側(cè)壁燃料貯存部件，而是含一個可破裂的彈性壁貯囊390，貯囊390位于燃燒室360中，緊靠點火器裝置382。
如圖所示，貯囊390能塞入具有第一端385和第二端386的環(huán)狀圓柱形壁384。與圖2的組件210相似，壁384通過位于底帽開口380處的焊縫383a而與燃燒室360內(nèi)部封閉相連。同樣，點火器裝置382通過焊縫383c與第二端386封閉相連。但是，第一端385可以是開口狀態(tài)，因為燃料貯囊390與壁384的環(huán)狀開口相匹配，靠著點火器裝置382的排氣端。
貯囊390較佳地是由基本上對貯存于其中的流體燃料不滲透的材料構(gòu)成，從而防止燃料和貯存在相鄰或周圍的燃燒室360中的氧化劑發(fā)生不希望發(fā)生的混合。在這種組件中，通過按所述用法使用燃料貯囊，可以貯存燃料流體而不含燃燒氧化劑。
在該組件工作時，例如感受到碰撞時，則有電信號被傳至點火器裝置382。在該組件中，點火器裝置較佳也是焰火型。同樣在該組件中，焰火型點火器裝置能(1)有益地提供足夠的能量如熱能輸出以打破彈性壁貯囊，(2)使燃料在燃燒室中充分散開和(3)提供足夠的余熱點燃形成的燃料和氧化劑的混合物。
一旦接受到適當(dāng)?shù)碾娮有盘?，這種點火器裝置會點燃并將熱的充滿顆粒的排出物排在相鄰的燃料貯囊的表面，使之穿透，或以其它方式打開貯囊390。隨后其中的燃料與貯存在燃燒室360的氧化劑相混合。即作為點火器裝置的能量輸出的結(jié)果，燃料被分散入氧化劑并汽化。然后，從點火器裝置放出的余熱和熱輻射顆粒提供了有效的點火源。接著燃料和氧化劑的混合物被點燃并燃燒。
與上述的例子相同，因可燃混合物的燃燒而產(chǎn)生的熱氣體導(dǎo)致燃燒室360中壓力快速上升。隨后熱氣體通過氣體出口370進(jìn)入貯存室314。在此處，從燃燒室360排出的熱燃燒氣體與貯存在貯存室314中的壓縮氣體混合，產(chǎn)生用于使可充氣裝置如氣包充氣的充氣氣體，其方式類似于上述的圖1和2中所述的例子。
應(yīng)理解，在將貯囊放置于燃燒室內(nèi)之前，如在燃燒室中加入氧化劑之前，適當(dāng)?shù)貙⑷剂献⑷胭A囊，然后再在選定壓力下將氧化劑注入燃燒室，能使注入過程變得相當(dāng)安全和簡便。
還應(yīng)理解，在只需短期隔開燃料和氧化劑的應(yīng)用情況下，也可以應(yīng)用類似的含燃料的貯囊充氣機(jī)組件設(shè)計。例如，這種含燃料的彈性壁貯囊可以用來在裝料和/或封閉操作(如焊接)等與制造這種充氣機(jī)組件有關(guān)的過程中使氧化劑和燃料隔開。比如在對容納含燃料的貯囊的氧化劑室進(jìn)行裝料和封閉時。在裝料和/或封閉之后，可能不再需要或不必維持燃料和氧化劑之間的這種隔開了。應(yīng)理解，在僅需較短期隔開燃料和氧化劑時，通常貯囊材料的結(jié)構(gòu)完整性不必很高。例如，形成貯囊的材料只需能在較短時間內(nèi)不滲透燃料防止不利的混合即可。
一般，可用于這種流體燃料貯存在不含氧化劑的貯存部件中的組件的流體燃料可以與上述的燃料相同，包括如下所述的各種氣體，液化氣體，液體燃料，細(xì)分固體及兩種或多種組成的多相組合物。
如上所述，為了減小充氣機(jī)組件的總尺寸和滿足性能標(biāo)準(zhǔn)，氧化劑是在較高壓力下貯存。而在使用氣體燃料時，將氣體燃料貯存在位于與氧化劑的貯存壓力大致相同的范圍(如接近相同)的壓力下是優(yōu)選的。應(yīng)理解，因為本發(fā)明的充氣機(jī)組件設(shè)計一般依賴點火器提供足夠的能量以碎裂，燒穿或打破燃料和氧化劑之間的隔離物如安全隔膜或燃料貯囊壁，因此將氣體燃料和氧化劑在近乎相同的壓力下貯存可以避免使用更厚或強(qiáng)度更大的隔離物。如果隔離物需長時間承受大壓力差，則通常需要更厚或更牢的隔離物。因為大多數(shù)氣體燃料在這種較高壓力下通常都液化，因此用于本發(fā)明的這種將燃料貯存在不含燃燒氧化劑的貯存部件中的組件的較佳的氣體燃料包括氫氣和甲烷。
至于液化氣體燃料，在選擇適當(dāng)?shù)娜剂蠒r一個因素是材料的液相臌脹性能。一般，可以選定某燃料并將燃料貯存部件大致注滿，只要對于設(shè)計的周圍溫度的增加，如在高達(dá)不尋常的約110℃下(230°F)貯存時，也不會達(dá)到貯存部件完全被液體注滿的狀態(tài)即可。當(dāng)貯存部件幾乎完全被液體注滿時，一旦隨后受到來自點火器的額外熱量和質(zhì)量輸入，則貯存部件中的液體將只有很少或沒有可供膨脹的體積。因此，當(dāng)額外熱量和質(zhì)量輸入時，則貯存件中壓力會上升并按需要造成隔離部件的破裂。事實上，用于本發(fā)明的該方面的隔離部件應(yīng)有足夠牢度并耐用，以承受疲勞，比如通常與環(huán)境條件變化相關(guān)并且因環(huán)境條件變化而造成的貯存部件中貯存的材料的膨脹和壓縮造成的疲勞。
應(yīng)理解，為了滿足特定應(yīng)用中的需要，可以適當(dāng)改變相應(yīng)隔離部件的強(qiáng)度及設(shè)計的環(huán)境溫度的升高值(如設(shè)計的最高環(huán)境溫度可以提高或降低)。例如，至少在部分充氣機(jī)組件設(shè)計中可能需要燃料貯存部件基本上被燃料注滿，使得在較低的最高設(shè)計環(huán)境溫度如低于約110℃(230°F)的溫度下，貯存部件達(dá)到完全被液體注滿的狀態(tài)。
用于實施本發(fā)明的液化氣體可以包括乙烷，丙烷，丁烷以及這些氣體和其他合適氣體的各種混合物。
至于在燃料與氧化劑分開貯藏的設(shè)計中使用流體燃料，可以使用上述的那些用于在燃料和氧化劑混合或不分離條件下貯存的組件中使用的流體燃料，包括乙醇。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一例子的流體燃料式充氣機(jī)組件410。
與上述的充氣機(jī)組件10相似，流體燃料或充氣機(jī)組件410包括貯存室414，擴(kuò)散器組件426，和燃燒室組件430。
但是流體燃料式充氣機(jī)組件410與充氣機(jī)組件10的差別之處在于，正如下面將詳細(xì)所述的那樣，組件410含有和采用了輔助燃料源。
具體的如圖4所示，盡管燃燒室組件也含有類似的燃燒室組件帽段454和底段456，它含有環(huán)狀圓柱形壁484。壁484具有第一端485和第二端486，從而界定了輔助燃料源貯存室492，在此通常貯存有緊靠點火器裝置482的輔助燃料源裝載493，它靠近點火器裝置的排出段。
壁484通過位于底帽開口480處的焊縫483與燃燒室460內(nèi)部封閉相連。第一端485含有一室緣495的協(xié)助將輔助燃料源裝載493維持于室492中。與第二端486通過焊縫383C封閉相連一點火器裝置482，例如下面詳細(xì)描述的那種。
當(dāng)這種組件工作時，例如感受到碰撞時，電信號便被送至點火器裝置482。點火器裝置482接著會使輔助燃料源材料釋放輔助燃料進(jìn)入燃燒室460，與貯存在其中的燃料和氧化劑混合形成可燃性混合物。點火器裝置482的輸出同樣用來點燃該可燃性混合物。隨后這種充氣機(jī)組件的工作便與上述的充氣機(jī)組件10類似。
實際上，用于實施本發(fā)明的輔助燃料源材料其一般特征在于能在暴露于熱時釋放出氫氣或烴基燃料或混合物。用于實施本發(fā)明的合適的輔助燃料源材料一般為固體，因而易于處理和貯存。合適的輔助燃料源材料包括一種或多種金屬氫化物和纖維素材料如醋酸纖維素，甲基纖維素，乙基纖維素和硝酸纖維素。優(yōu)選使用的金屬氫化物是氫化鋰。
在這種組件設(shè)計中可以這樣貯存輔助燃料源材料，使它松散地放置于或緊密地堆放于靠近或接近點火裝置處而且直接暴露于點火裝置產(chǎn)生的排出物，包括熱。
但是應(yīng)理解，如果需要，輔助燃料源材料可以貯存在緊靠點火器裝置482′的單獨室中，如圖4′所示的彈性壁容器497中。與上述的燃料貯囊設(shè)計相同，使用由一種不滲透水且較易燃燒的材料構(gòu)成的彈性壁容器可以協(xié)助或減少對輔助燃料源材料的操作，尤其是那些對水敏感的輔助燃料源材料，比如各種金屬氫化物。
由于以適當(dāng)比例和在選定條件下與烴燃料和氧化劑的混合物存在氫氣，一般會通過更高的火焰溫度和更快的火焰速度而導(dǎo)致更完全的燃燒，因此使用含釋放氫氣的輔助燃料源材料如金屬氫化物，會使充氣機(jī)組件排出較少的污染物，例如排放較少的不完全燃燒產(chǎn)物。同時可使得氣包更快地展開，因為更快的火焰速度能縮短氣體開始流入氣包之前的時間。
使用這種輔助燃料源材料時，貯存的燃料處于約束狀態(tài)，使得燃料一般不會被釋放，除非接觸到其他來源如點火器的能量輸出或受到不同環(huán)境。因為這種輔助材料能夠為充氣機(jī)組件提供所需燃料的相當(dāng)大的部分，因此所需的與氧化劑混合貯存于燃燒室中的燃料的相對量可以大大減少。從而能有利地減少與這種燃料/氧化劑混合物長期貯存相關(guān)的問題(如自燃)。因此在燃料和氧化劑在貯存中會混合的充氣機(jī)組件中，使用和包含輔助燃料源材料能確保這種燃料—氧化劑混合物安全地貯存更長時間。
應(yīng)理解用于實施本發(fā)明的封閉裝置可包括壓力敏感型裝置以及與壓力無關(guān)的裝置，比如依靠如拋射體的機(jī)械裝置來打破隔膜。此外組件也可制成使之含有一個或多個壓力敏感型封閉裝置和/或一個或多個與壓力無關(guān)的封閉裝置。例如燃燒室使用壓力敏感型封閉裝置，如設(shè)計在選定壓力下會破裂的安全隔膜，則其中流體燃料和氧化劑的燃燒會使室內(nèi)的壓力上升。當(dāng)室壓超過隔膜的破裂壓力時，隔膜會破裂讓燃燒產(chǎn)物通過形成一開口。
類似地，如使用壓力敏感型封閉裝置來封閉貯存室出口，如設(shè)計在選定壓力下會破裂的安全隔膜，則排出的熱燃燒氣體與室內(nèi)貯存的壓縮氣體的混合而產(chǎn)生充氣氣體同樣會使室內(nèi)壓力上升。當(dāng)室壓超過隔膜的破裂壓力時，隔膜會破裂讓來自貯存室的充氣氣體通過，使可充氣的安全裝置充氣。
圖5A，5B，和5C都是其他點火器裝置的簡化示意圖(分別為582a，582b和582c)，它們是已有技術(shù)中已知的而且能用于本發(fā)明的流體燃料充氣機(jī)中。
如圖5A所示的點火器裝置582a為焰火式點火器。如人們所知它包括一電插腳接頭501a，連接器502a本體部分503a和含焰火料部分504a。
在這種焰火式點火器的典型操作中，一旦接收到適當(dāng)?shù)碾娦盘?，電流便通過與貯存在點火器中的焰火材料相接觸的小金屬線。因電流通過導(dǎo)線而產(chǎn)生的熱導(dǎo)致焰火材料反應(yīng)。這種反應(yīng)導(dǎo)致將熱和輻射顆粒排入周圍環(huán)境中。
還應(yīng)理解，如果需要，在焰火式點火器中焰火材料可以用其他裝置如機(jī)械始爆器(primer)而點燃。
如圖5B所示火點器裝置582b是火花放電點火器。如人們已知，它含有電插腳接頭501b，連接器502b，本體部分503b和第一、第二電極505b和506b，兩者隔開放置形成火花隙507b。
在這種火花放電點火器的典型操作中，一旦接收到適當(dāng)?shù)碾娦盘枺阃ㄟ^設(shè)備的電極施加高電壓勢。對于給定量的能量，會在電極隙產(chǎn)生放電。事實上這能量的數(shù)量取決于許多與電極有關(guān)的因素，其中包括如周圍環(huán)境的性能，結(jié)構(gòu)的材料及形狀。產(chǎn)生的高能高溫離子化氣體或等離子體構(gòu)成的放電區(qū)域會有效地將能量傳遞給周圍環(huán)境，從而點燃可燃性混合物。
如圖5c所示，點火器裝置582c為加熱元件點火器。如人們所知它含有電插腳接頭501c，連接器502c，本體部分503c以及隔開放置并由導(dǎo)線508c連接在一起的第一和第二電極505c和506c。
在這種加熱元件點火器的典型操作中，一旦接收到適當(dāng)電信號，電流便通過與周圍環(huán)境直接接觸的導(dǎo)線。通常這種點火器常被設(shè)計成使導(dǎo)線懸在點火器本體上面或直接放在其上。電流通過導(dǎo)線使導(dǎo)線快速加熱。取決于諸如導(dǎo)線尺寸和類型等因素會造成導(dǎo)線氣化。因此能量便快速傳遞給周圍介質(zhì)，點燃可燃混合物。
本發(fā)明的上述方面將結(jié)合下列實施例更詳細(xì)地描述。實施例闡述了實施本發(fā)明的各方面。應(yīng)理解所有在本發(fā)明精神之內(nèi)的變動都要求保護(hù)，因而本發(fā)明不應(yīng)理解為受這些實施例局限。
實施例1—3將同樣的充氣機(jī)調(diào)節(jié)到3個不同溫度條件。每個充氣機(jī)都含有由流體燃料成份(即上述的變性乙醇，ANHYDROL SOLVENTSPECIAL，PM—4061，190 Proof，由Union Carbide Chemicalsand Plastics Company Inc.所出售)和氧化劑成份組成的混合物。將各充氣機(jī)開啟充入體積100升的剛性桶中，監(jiān)測作為時間函數(shù)的桶壓。
用于三種情況中的充氣機(jī)結(jié)構(gòu)都是相同的，含有32.8cc(2 in3)圓柱形燃燒室和196.6cc(12 in3)惰性氣體貯存室。貯存室含有98％Ar和2％He的混合物，壓力為18.6MPa(2700psig)，溫度為21℃(70°F)。
在各例子中，在燃燒室先注入化學(xué)計量量的燃料，再注入65％O2和35％Ar的氧化劑成份氣體混合物，直至燃燒室內(nèi)壓在21℃(70°F)達(dá)到9.6MPa(1400psig)。
適當(dāng)注入燃料氧化劑和惰性氣體后，在各例子中將充氣機(jī)設(shè)備在某容器中調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)倪x定溫度達(dá)2小時。采用的3個選定的溫度測試條件為實施例1—40℃(—40°F)實施例221℃(70°F)實施例390℃(193°F)結(jié)果討論圖6顯示了實施例1—3中得到的作為時間函數(shù)的桶壓。
在三種情況下都達(dá)到可接受的足以使典型的駕駛員型氣包充氣的桶壓，即達(dá)到所要求的比壓對時間的關(guān)系。例如，在70毫秒內(nèi)達(dá)到了數(shù)值為13psig(89.6kpa)和19psig(131KPa)之間的最大桶壓。
重要的是應(yīng)注意到，環(huán)境溫度的變化沒有顯著影響氣體開始流入桶前的時間間隔(稱為“延遲時間”)以及最終達(dá)到的壓力。
實施例4在本例子中，同樣監(jiān)測作為時間函數(shù)的桶壓，但這次是對一充氣機(jī)，其中燃料(即上述的變性乙醇“ANHYDROL SOLVENTSPELIAL，PM—4061，190 Proof”，由Union Carbide Chemicals andPlastics Company Inc.出售)貯存在與貯存氧化劑成份的燃燒室獨立并隔開的某室中。使用金屬的(0.1mm厚)鋁質(zhì)安全隔膜使燃料貯存室和燃燒室隔開。用50％O2和50％Ar注入燃燒室(6 in3，98.3cc)至壓力1000psig(6.9MPa)。
在該情況下，惰性氣體貯存室(體積＝12 in3，196.6cc)注入98％Ar和2％He混合物至4200psig(29.0MPa)。
該實施例使用上述實施例1—3中所用的同樣測試硬件和儀器進(jìn)行。
結(jié)果討論圖7顯示了實施例4中獲得的作為時間函數(shù)的桶壓，它清楚地顯示根據(jù)本發(fā)明使用將燃料與氧化劑分開貯存的充氣機(jī)組件能實現(xiàn)可接受的延遲時間(如3.7毫秒)。
此處描述的充氣機(jī)組件可提供許多優(yōu)點例如包括a)通過使用流體燃料，可以產(chǎn)生含有很少或不含顆粒的充氣氣體。
b)該組件能適應(yīng)使用各種燃料及燃料混合物材料，因而能在其中使用眾多可方便提供及成本低廉的燃料。
c)大量氧化劑和氧化劑混合物材料能用于這種充氣機(jī)組件，從而提供更大的設(shè)計和生產(chǎn)的靈活性。
d)這種組件設(shè)計可適應(yīng)修改，例如使用輔助燃料源材料或?qū)⑷剂虾脱趸瘎┓珠_，從而提供更多的設(shè)計和生產(chǎn)靈活性。
e)該組件對許多充氣機(jī)要求提供了低廉的解決方案。
f)這種組件，例如通過將燃燒產(chǎn)物膨脹排入貯存氣體，能在較低強(qiáng)度下提供充氣氣體，從而避免了上述與具有高溫排放的充氣機(jī)設(shè)計相關(guān)的問題。
g)該組件還能提供具有較低濃度的不完全燃燒產(chǎn)物的氣包充氣氣體。
h)該組件還能在制造和貯存時提供更好的安全性。
圖8—13顯示了本發(fā)明的另一方面。先參見圖8，它顯示了一個與上述的充氣機(jī)組件10類似的流體燃料式充氣機(jī)組件810。它有貯存室814，擴(kuò)散器組件826和燃燒室組件830。
但是流體燃料式組件810與充氣機(jī)組件10的不同之處在于，如下面結(jié)合圖9詳細(xì)描述的那樣，組件810包括一含流體燃料的點火器裝置882。
參見圖9，與上述的點火器裝置582a相似，點火器裝置882含有電插腳接頭901，連接器902，和本體部分903。在該闡述的例子中這種連接器902和本體部分903是由例如尼龍或其他塑料材料構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)。
點火器裝置882還含有容器910。容器910由壁912構(gòu)成。壁912與含點火劑部分914一起形成封閉的貯存室916，并限定貯存流體燃料922的封閉的流體燃料貯存容積920。與之相鄰的為點火劑貯存容積924，其中貯存有點火劑材料926。
因為考慮到強(qiáng)度、重量及耐燃料浸蝕等方面，所以容器910通常為金屬如不銹鋼制成。
應(yīng)理解用于這種點火器裝置的流體燃料，正如上述及所需要的那樣，可以是氣體，液體和/或細(xì)分固體形式，及其多相組合物。
適當(dāng)?shù)狞c火劑材料可以包括，單獨或組合形式的a)一種或多種點火材料如高氯酸鉀鋯(ZPP)，高氯酸鉀鈦(TPP)，高氯酸低氫化鈦鉀(titanium sub—hydride potassium perchlorate，THPP)，收斂酸鉛或其他本領(lǐng)域已知的點火材料，b)自動點火材料如無煙火藥或黑色火藥，而且還可以和粘合劑材料，如已知的尼龍基粘合劑組合。
含點火劑部分914包括點火劑儲蓄器930，位于電插腳接頭901周圍的玻璃/金屬封口932，以及如果需要更好保證長時間的穩(wěn)定性，還包括可破裂的隔離裝置如壁934以將點火劑貯存容積924與流體燃料貯存容積920隔開。
這種隔離壁能合格地提供位于流體燃料和點火劑材料之間的耐燃料的障礙物，實現(xiàn)與點火劑儲蓄器的無泄漏連接。因而這種隔離壁一般由鋁或鋼等金屬構(gòu)成。
應(yīng)理解，本發(fā)明的點火器裝置的長期性能可以通過在貯存時含有這樣一個位于點火劑材料和流體燃料間的隔離壁，通過降低燃料或點火材料變質(zhì)的可能性而得以改善。例如，具有固體焰火材料和流體燃料但無隔離壁的點火器裝置，甚至在裝置的通常設(shè)計的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，也會因固體加溶于液體而更易使品質(zhì)下降。
容器壁912經(jīng)預(yù)弱化處理，如在外表面940上含有劃痕936以便點火劑926點燃時易于破裂。容器壁912還含有注入孔942，通過它可以將流體燃料適當(dāng)?shù)刈⑷敕忾]的流體燃料貯存容積920中。一旦完成了燃料注入過程，則可適當(dāng)?shù)赜米⒖兹?44將注入孔942封住。
在容器壁外部940四周及與裝置本體部分903相鄰處，裝置882有絕緣罩946。該絕緣罩可以用各種適宜材料制成，如用E.I.Du Pont de Nemours Co.出售的TEFZEL氟代聚合物膜。含有絕緣罩可防止點火材料的不利的點燃，比如當(dāng)寄生放電從充氣機(jī)殼傳至金屬制成的燃料容器時可能發(fā)生的點燃。
裝置882包括如零件950示意所示的點火裝置。該點火裝置950可以是橋線(bridgewire)，以用來點燃點火劑926。典型地，這種橋線形式的點火裝置，一旦通過少量電流，橋線便被加熱，將能量快速地通過傳導(dǎo)傳遞至周圍的點火材料926，使其點燃。
其它點燃點火材料的裝置包括，例如，使用初級炸藥的點火裝置如與爆炸化合物層或火花點燃的引火劑一起使用的半導(dǎo)體橋，印刷電路板，薄膜沉積橋；或使用次級炸藥的點火裝置如爆炸橋線或爆炸箔片。
例如，對于半導(dǎo)體橋，一個通過半導(dǎo)體橋的低電流脈沖會產(chǎn)生熱等離子體，它凝聚于周圍的點火材料從而快速而有效地將點火材料點燃。與半導(dǎo)體橋一起不必使用固化焰火(consolidatedpyrotechnic)，因為半導(dǎo)體橋已顯示能直接點燃固化焰火。
標(biāo)準(zhǔn)的橋線，半導(dǎo)體橋，印刷電路板橋，薄膜橋或火花隙點火器都是低能量點火裝置。低能量點火裝置典型地使用與橋線，半導(dǎo)體橋，薄膜橋或印刷電路板橋相鄰或位于火花隙之間的初級炸藥。常見的初級炸藥包括高氯酸鉀鋯(ZPP)，高氯酸鉀鈦(TPP)，高氯酸低氫化鈦鉀(THPP)，疊氮化鉛和收斂酸鉛。低能量點火裝置所需的點火系統(tǒng)典型地是用低電壓和/或電流。因此，電池或低壓直流電電源，如汽車中的電源，通常能出色地用于低能量點火裝置。
不幸的是，使用初級炸藥的點火裝置更易發(fā)生不良爆炸，如因為靜電放電(ESD)而發(fā)生。因此，使用初級炸藥的點火裝置，如標(biāo)準(zhǔn)橋線，半導(dǎo)體橋，印刷電路板橋，薄膜橋和火花隙點火器典型地都是ESD敏感型的。
一般，半導(dǎo)體點火裝置在本質(zhì)上能更好地防止ESD，因為點火材料和半導(dǎo)體基片緊密接觸。用于標(biāo)準(zhǔn)橋線點火裝置的ESD防護(hù)的輔助裝置包括采用a)火花隙，b)同軸和c)次級線路設(shè)計。
另一方面，爆炸橋線和爆炸箔片點火裝置通常使用次級炸藥(即受到熱(來自熱導(dǎo)線的熱)，火焰，或火花時不會爆炸的炸藥，相反需要施加沖擊波來可靠地引發(fā)爆炸)。通常，這種點火裝置能比那些需要熱來點燃初級炸藥的點火裝置運(yùn)行得更快。
在這種具橋線點火裝置和焰火點火材料的點火器裝置的典型的運(yùn)作中，一旦接到適當(dāng)電信號，電流便通過橋線。因電流通過導(dǎo)線而產(chǎn)生熱，接著熱使焰火劑反應(yīng)即點燃。這種反應(yīng)使足量燃燒產(chǎn)物即熱和輻射顆粒被排放，通過隔離障礙934進(jìn)入周圍環(huán)境即貯存容積920中貯存的流體燃料中。結(jié)果，燃料貯存容積920中的溫度和壓力上升，導(dǎo)致貯存室916破裂。流體燃料因此散入和汽化入周圍環(huán)境。另外，來自點燃的焰火劑的燃燒產(chǎn)物使產(chǎn)生的燃料和氧化劑的混合物點燃。
現(xiàn)參見圖10，它顯示了一個與圖9的點火器裝置882相似的點火器裝置882′。類似的零件用同樣的號標(biāo)加撇號(′)表示。
點火器裝置882′有電插腳接頭901′，連接器902′(例如由尼龍或其他塑料材料制成)，和與之形成一體結(jié)構(gòu)的本體部分903′，它帶有一個容器910′。該一體結(jié)構(gòu)最好由金屬材料如不銹鋼制成。如下所述，這種點火器裝置的金屬結(jié)構(gòu)使得能直接將裝置焊于充氣機(jī)殼，從而能消除最終結(jié)構(gòu)中的泄漏路徑。
因此，本體部分903′形成一頭部960，使得能直接將點火器頭部960焊于與之相連的充氣機(jī)壁上。與點火器裝置882相似，容器910′由壁912′構(gòu)成。壁912′與含點火劑部分914′一起形成封閉的貯存室916′，并限定貯存流體燃料922′的封閉的流體燃料貯存容積920′。與之相鄰的為貯存點火劑材料926′的點火劑貯存容積924′。
含點火劑部分914′包括點火劑儲蓄器930′，位于電插腳接頭901′周圍的玻璃/金屬封口932′，以及如果需要更好保證長時間的穩(wěn)定性，還包括可破裂的隔離壁934′以將點火劑貯存容積924′與流體燃料貯存容積920′隔開。
因為點火器裝置882′允許將點火器頭部960直接焊于與之相連的充氣機(jī)壁，因此，這種點火器裝置很適合用于容器910′直接或間接(如通過絕緣罩)受到與環(huán)境條件相比更高壓力的場合。具體地，這種將點火器頭部960直接焊于與之相連的充氣機(jī)壁的做法，可以允許并利于屏蔽沿電插腳接頭901′四周的玻璃/金屬封口932″，防止其暴露于高壓。從而減少或避免不希望發(fā)生的燃料貯存容積920′暴露于氧化劑并反應(yīng)的可能性。
與上述點火器裝置882相似，容器壁912′經(jīng)預(yù)弱化處理，例如在外表面940′上有刻痕936′，以便點火劑926′點燃時易于破裂。容器壁912′還含有注入孔942′，一旦完成了燃料注入過程，則可適當(dāng)?shù)赜米⒖兹?44′將注入孔942′封住。
圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明另一例子的點火器裝置882″。點火器裝置882″與圖9的點火器裝置882相似，其中類似零件用同樣號碼加雙撇號(″)表示。
與上述的點火器裝置882相似，點火器裝置882″含有電插腳接頭901″，連接器902″和本體部分903″。如上所述，連接器902″和本體部分903″是一體結(jié)構(gòu)。
點火器裝置882″含有容器910″，容器910″由壁912″構(gòu)成。壁912″與含點火劑部分914″一起形成封閉的貯存室916″，并限定貯存流體燃料922″的封閉的流體燃料貯存容積920″。與之相鄰的為如上所述的貯存點火劑材料926″的點火劑貯存容積924″。
含點火劑部分914″包括點火劑儲蓄器930″，位于電插腳接頭901″周圍的玻璃/金屬封口932″，以及可破裂的隔離壁934″。
壁912″包括側(cè)壁970a和970b以及多孔的末端，此處稱為排出端972。該多孔端可以由多孔材料制成，或者例如用相對非多孔的材料構(gòu)成但含有許多穿透它的小開口或孔(此處稱為燃料排放口974)。位于排出端972處的壁912″的外表面940″蓋有薄密封盤976。該密封盤976可由如碳或不銹鋼等材料制成，并通過環(huán)焊縫980而連接。
但應(yīng)理解，該密封盤典型地也可由其他材料制成，如那些能提供密封并一般能抗御與之接觸的燃料的浸蝕的材料。因此，可以采用其他材料如鋁，及某些塑料和玻璃。
還應(yīng)理解，也可以用其他合適的連接手段，如通過本領(lǐng)域中已知的適當(dāng)?shù)哪腿剂系恼澈蟿⒃撁芊獗P連于相關(guān)的容器。
因為含有燃料排放口，所以能更好地控制燃料的排放。
在這種采用焰火點火材料的點火器裝置中的典型運(yùn)作中，一旦接到適當(dāng)?shù)碾娦盘柡彤?dāng)焰火材料點燃時，焰火材料便燃燒并將熱和物質(zhì)傳入貯存的流體燃料中。這些現(xiàn)象會升高貯存室916″的壓力。當(dāng)貯存室916″中的壓力超過密封盤976的結(jié)構(gòu)承受力時，流體燃料會從燃料排放口974排出。當(dāng)加熱的燃料從點火器裝置882″中排出時，其中至少一部分汽化并在充氣機(jī)燃燒室的氧化環(huán)境中點燃。
采用這種充氣機(jī)裝置，流體燃料從密封的貯存室916″中的排出或排放能針對具體需求和用途更方便地加以控制或調(diào)節(jié)，從而提供多種多樣的設(shè)計。
例如，因為相關(guān)的充氣機(jī)燃燒室的壁的溫度常低于燃料燃燒反應(yīng)的反應(yīng)溫度，所以反應(yīng)劑與這種較低溫度的壁接觸會使反應(yīng)速度下降并可能使燃燒反應(yīng)淬滅。這又會使不完全燃燒產(chǎn)物增加。但是，本發(fā)明的點火器裝置能設(shè)計成使燃料排放遠(yuǎn)離相關(guān)充氣機(jī)燃燒室的壁從而導(dǎo)致燃料的更有效的燃燒。
這種點火器裝置能設(shè)計成使得燃料會在密封盤兩側(cè)的壓力差為給定數(shù)值時通過排放口流出，而且如果或當(dāng)壓力差超過預(yù)定極限時，容器壁會破裂，使燃料從中釋放出。
應(yīng)理解，通過排放口的流體的質(zhì)量流動速率在很大程度上取決于容器中的液體壓力和密封盤對面介質(zhì)壓力之間的壓力差。提高壓力差是有利的，因為它們會使流體燃料更快地排放，從而使霧化更細(xì)，燃料的燃燒更有效。
還應(yīng)理解，這種排放口可以適應(yīng)各種方法和設(shè)計上的變動。例如1)排放口的式樣可改變；2)排放口可以改放在容器側(cè)壁；或在側(cè)壁增加排放口；3)排放口可以是不同幾何形狀的，如圓形，橢圓形或縫形；4)排放口可以與點火器裝置的軸呈不同角度成形于容器壁中(如徑向或周向)從而實現(xiàn)特定的效果。例如，從不同開口排出的燃料總體會具有角速度分量如“旋渦”；和5)通過壁的排放口可以是直的，圓錐形或具有不規(guī)則的表面。
還應(yīng)理解，在實施本發(fā)明時，將點火劑材料如焰火材料用不同方法制成一定形狀是有利的，以便于打破用于隔開點火劑貯存容積和流體燃料貯有容積的隔離裝置。
例如，圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明另一例子的點火器裝置882。點火器裝置882與圖10的點火器裝置882′相似，其中類似零件用同樣號碼加三撇號()表示。因此，點火器裝置882含有電插腳接頭901，連接器902和帶容器910的本體部分903。容器和本體部分903是整體結(jié)構(gòu)且本體部分903構(gòu)成頭部960。容器910由壁912構(gòu)成。壁912與含點火劑部分914一起形成封閉的貯存室916，并限定貯存流體燃料922的封閉的流體燃料貯存容程920。與之相鄰的為貯存點火劑材料926的點火劑貯存容積924。
但點火材料926被制成具有圓錐形表面990，其以點火器裝置882的軸992為中心。采用這種形狀的點火劑能有利地影響與打破將點火劑貯存容積924與流體燃料貯存容積920隔開的隔離裝置(如可破裂的隔離壁)相關(guān)的動力學(xué)。更具體地，這種形狀的點火劑926，能更有效地，如以噴氣形狀將形成的燃燒產(chǎn)物集中于軸992，并沖擊隔離裝置934。即穿透隔離裝置934。
點火器裝置882還包括蓋住圓錐表面990的任選襯里994。襯里994為圓錐形，且最好由金屬制成但也可用塑料制成。應(yīng)理解，含有襯里994能進(jìn)一步促進(jìn)所期望的隔離裝置934的破裂。例如，因點火劑材料926點燃而產(chǎn)生的壓力和熱使襯里改變其原來的圓錐形并沿軸992崩塌。這種變形，同時伴有或不伴有襯里材料的額外液化，導(dǎo)致形成噴氣物質(zhì)并使其施加于隔離壁934，協(xié)助打破壁934″。
盡管在圖12中顯示了某形狀的點火劑材料并且結(jié)合圖10所示點火器裝置進(jìn)行描述，其中點火器裝置形成頭部960以將其與充氣機(jī)壁焊連，但是應(yīng)理解，使用這種形狀的點火劑是不受限制的，而且這種點火劑能用于本發(fā)明的不是這種類型的點火器裝置。
結(jié)合下列闡述本發(fā)明該方面的實施例更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，所有屬于本發(fā)明精神之內(nèi)的變動都應(yīng)受保護(hù)，因此應(yīng)理解本發(fā)明不受該實施例的局限。
實施例5采用如圖8所示的充氣機(jī)結(jié)構(gòu)。該充氣機(jī)結(jié)構(gòu)有6 in3的(98.3cc)圓柱形燃燒室，注有65％O2和35％Ar的混合物以及12in3(196.6cc)惰性氣體貯存室，它含有3200psig(22.1MPa)和70°F(21℃)下的98％Ar和2％He的混合物。
采用的點火器裝置的設(shè)計類似圖9所示，具有橋線點火裝置和焰火點火材料。采用的燃料是如上所述的變性乙醇，“ANHYDROLSOLVEMT SPECIAL，PM—4061，190 Proof”，由Union CarbideChemicals and Plastics Company Inc.出售。其用量用當(dāng)量比表示為0.8。點火劑材料是200mg ZPP(高氯酸鉀鋯)。
將點火裝置裝入燃燒室后，在燃燒室中注入氧化劑混合物，直至燃燒室壓力在70°F(21℃)為1600psig(11MPa)。
再將充氣機(jī)開啟充入剛性桶(體積為100升)，并監(jiān)測作為時間函數(shù)的桶壓。
結(jié)果討論圖13顯示了實施例5中獲得的作為時間函數(shù)的桶壓。
該測試的重要結(jié)果是從起始到氣體流入桶之間的時間間隔(即“延遲時間”)較短，約2.2ms。此外，因為這樣短的延遲時間反映了裝置的性能足夠用于具體應(yīng)用，所以這些結(jié)果表明可以進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)，如通過減小燃燒室的尺寸從而減輕其重量以及減少所需的燃料貯存壓力和裝載量。
因此，本發(fā)明的流體燃料式點火器裝置可以，例如，提供眾多好處，包括具有出色的性能如短的延遲時間。
此外，本發(fā)明的流體燃料式點火器裝置能得到能安全地提供更多設(shè)計和制造靈活性的充氣機(jī)組件。
例如，點火器裝置可以在調(diào)控良好的環(huán)境中制造和適當(dāng)?shù)刈⑷肴剂希蛘咴谠换蛘咴谶h(yuǎn)離制造和裝配充氣機(jī)組件其余部分的地方進(jìn)行。例如，可以在將點火器裝置裝入充氣機(jī)組件之前而完成燃料泄漏檢測。這種燃料加工和操作方式比在充氣機(jī)裝配、注入并連接(如焊接)的同一場所進(jìn)行燃料操作更安全和更方便。
此外，對于這種點火器裝置，可以按要求很好地控制流體燃料裝載相對于點火裝置的位置。
此處的說明的本發(fā)明可以在缺省沒有具體公開的某一元件、零件、步驟、組分或成份等的情況下，合適地加以實施。
上述詳細(xì)描述僅僅是為了清楚理解而給出的。不應(yīng)理解為有任何非必要的限制，因為落于本發(fā)明范圍內(nèi)的改動對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于使可充氣裝置充氣的設(shè)備(10)，其特征在于，該設(shè)備包括第一室(60)，其中至少一種流體燃料和至少一種氧化劑燃燒產(chǎn)生包括熱燃燒氣體的燃燒產(chǎn)物，該第一室包括至少一個氣體出口(70)和通常關(guān)閉該氣體出口的封閉裝置(72)，流體燃料和氧化劑的燃燒使該第一室中的溫度和壓力上升，該第一室的封閉裝置適合在當(dāng)該第一室中的壓力增加達(dá)到預(yù)定值時打開，從而使至少一部分熱燃?xì)怏w從該第一室中排出，含有壓縮貯存氣體的第二室(14)，一旦氣體出口封閉裝置打開，則該第二室與第一室流體相通，從第一室排出的熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體混合產(chǎn)生充氣氣體，該第二室包括至少一個氣體出口(46)和通常關(guān)閉該氣體出口的封閉裝置(50)，該熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體的混合使第二室中的溫度和壓力上升，該第二室的封閉裝置適合在從第一室中排出的熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體混合產(chǎn)生充氣氣體之后，當(dāng)?shù)诙抑械膲毫υ黾舆_(dá)到預(yù)定值時打開，從而使至少一部分充氣氣體從第二室中排出，使裝置充氣，以及用于引發(fā)至少一種流體燃料和至少一種氧化劑燃燒的點火器裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，流體燃料包括氣體形式。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，流體燃料包括液體形式。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，流體燃料含H2。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，流體燃料包括烴基燃料。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，烴基燃料選自環(huán)烷烴，烯烴和鏈烷烴。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，烴基燃料選自醇、醚和酯。
8.如權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，烴基燃料含有的碳原子不超過四個。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，烴基燃料選自乙醇和丙醇。
10.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，烴基燃料含有少量水。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，流體燃料包括細(xì)分固體形式。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，細(xì)分固體液體燃料包括碳質(zhì)材料。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，細(xì)分固體液體燃料包括纖維素材料。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，纖維素材料選自醋酸纖維素，甲基纖維素醚和硝酸纖維素。
15.如權(quán)利要求1—14所述的設(shè)備，其特征在于，第一室(60)含有當(dāng)量比為0.4≤φ≤1.6的燃料和氧化劑。
16.如權(quán)利要求1—15所述的設(shè)備，其特征在于，還包括靠近所述點火器裝置(482)的輔助燃料源貯存室(492)，它含有輔助燃料源材料(493)，點火器裝置引發(fā)輔助燃料源材料將輔助燃料釋放進(jìn)入第一室(460)，該輔助燃料與流體燃料和氧化劑混合形成燃燒后會產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物的可燃性混合物。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，輔助燃料源材料(493)含有至少一種金屬氫化物。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，輔助燃料源材料(493)含有氫化鋰。
19.如權(quán)利要求1—15所述的設(shè)備，其特征在于，還包括至少一種不含燃燒氧化劑的流體燃料的流體燃料貯存部件，該流體燃料貯存部件包括可破裂的彈性壁貯囊(390)，它由對第一室的流體燃料不滲透的材料組成，其中貯存至少一種不含燃燒氧化劑的流體燃料，該貯囊被置于第一室中，且點火器裝置(382)被安排成先打破該可破裂壁貯囊，然后在該第一室中點燃流體燃料和氧化劑。
20.如權(quán)利要求1—15所述的設(shè)備，其特征在于，還包括流體燃料貯存部件(284，288)，它包括貯存至少一種不含燃燒氧化劑的流體燃料的封閉的貯存室(287)，該封閉貯存室包括至少一個燃料出口(285)和通常關(guān)閉該燃料出口的封閉裝置(288)，當(dāng)打開時該燃料出口使貯存室與第一室流體相通。
21.如權(quán)利要求19或20所述的設(shè)備，其特征在于，貯存在貯存部件(287，390)中的不含氧化劑的流體燃料選自H2，細(xì)分固體燃料和烴基燃料，其中烴基燃料選自環(huán)烷烴、烯烴和鏈烷烴和醇、醚和酯。
22.如權(quán)利要求1—21所述的設(shè)備，其特征在于，點火器裝置(82)包括火花放電裝置，加熱元件或焰火點火器裝置。
23.如權(quán)利要求1—22所述的設(shè)備，其特征在于，第一室封閉裝置(72)和第二室封閉裝置(50)中至少有一個是壓力敏感型的，其中當(dāng)?shù)谝皇曳忾]裝置(72)是壓力敏感型時，因流體燃料和氧化劑的燃料而引起的第一室(60)中的壓力上升使得第一室的封閉裝置打開，以及當(dāng)?shù)诙曳忾]裝置(50)是壓力敏感型時，在熱燃料氣體與壓縮貯存氣體的混合而引起的第二室(14)中的壓力上升使第二室封閉裝置打開。
24.如權(quán)利要求1—22所述的設(shè)備，其特征在于，第一室封閉裝置(50)和第二室封閉裝置(72)中至少有一個包括壓力無關(guān)型封閉裝置，它由與壓力無關(guān)的裝置打開。
25.一種氣包充氣機(jī)點火器裝置(882)，其特征在于，包括容器裝置(910)，它用于限定貯存至少一種流體燃料(922)的流體燃料貯存容積以及與該流體燃料貯存容積相鄰的貯存點火劑材料(926)的點火劑貯存容積(924)；和用于點燃點火劑材料的裝置，從而至少產(chǎn)生足夠的燃料產(chǎn)物，用于打破容器裝置進(jìn)而釋放燃料。
26.如權(quán)利要求25所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，流體燃料貯存容積(920)位于封閉的貯存室(916)中。
27.如權(quán)利要求26所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，該封閉的貯存室包括至少一個經(jīng)預(yù)弱化處理過的壁，以使它在點火劑材料點燃時易于打破。
28.如權(quán)利要求25—27所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，有一個可破裂的隔離裝置(934)將流體燃料貯存容積(920)與點火劑貯存容積(924)隔開。
29.如權(quán)利要求28所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，點火劑材料制成一定形狀，以便將沖擊力集中并沿軸導(dǎo)向可破裂隔離裝置(934)，以利于點火劑材料點燃時打破可破裂隔離裝置。
30.如權(quán)利要求25—29所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，用于點燃引火劑材料(926)的裝置(950)，當(dāng)點燃點火劑時還產(chǎn)生足量的燃料產(chǎn)物以點燃至少一部分從中釋放出去的燃料。
31.如權(quán)利要求25—30所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，點火劑材料(926)為焰火材料。
32.如權(quán)利要求25—31所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，點火裝置還包括靜電放電防護(hù)裝置。
33.如權(quán)利要求25—32所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，流體燃料(922)包括氣體形式。
34.如權(quán)利要求25—32所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，流體燃料(922)包括液體形式。
35.如權(quán)利要求25—32所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，流體燃料(922)包括細(xì)分固體形式。
36.如權(quán)利要求25—32所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，流體燃料(922)包括流體燃料的多相組合，其中至少有選自氣體，液體和細(xì)分固體的兩種形式。
37.如權(quán)利要求25—36所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，點燃點火劑材料(926)的裝置(950)包括爆炸性的橋線爆筒(bridgewire squib)。
38.如權(quán)利要求25—36所述的充氣機(jī)點火器裝置，其特征在于，點燃點火劑材料(926)的裝置(950)包括爆炸箔片點火器。
39.一種用于使可充氣裝置充氣的設(shè)備(810)，其特征在于，該設(shè)備包括第一室(830)，其中至少一種流體燃料和至少一種氧化劑燃燒產(chǎn)生包括熱燃燒氣體的燃燒產(chǎn)物，該第一室包括至少一個氣體出口和通常關(guān)閉該氣體出口的封閉裝置，流體燃料和氧化劑的燃燒使該第一室中的溫度和壓力上升，該第一室的封閉裝置適合在當(dāng)該第一室中的壓力增加達(dá)到預(yù)定值時打開，從而使至少一部分熱燃?xì)怏w從該第一室中排出，含有壓縮貯存氣體的第二室(814)，一旦氣體出口封閉裝置打開，則該第二室與第一室流體相通，從第一室排出的熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體混合產(chǎn)生充氣氣體，該第二室包括至少一個氣體出口和通常關(guān)閉該氣體出口的封閉裝置，該熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體的混合使第二室中的溫度和壓力上升，該第二室的封閉裝置適合在從第一室中排出的熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體混合產(chǎn)生充氣氣體之后，當(dāng)?shù)诙抑械膲毫υ黾舆_(dá)到預(yù)定值時打開，從而使至少一部分充氣氣體從第二室中排出，使可充氣裝置充氣，以及如權(quán)利要求25—38中之一所述的用于引發(fā)至少一種流體燃料和至少一種氧化劑燃燒的氣包充氣機(jī)點火器裝置。
40.一種使汽車可充氣安全裝置充氣的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟在第一封閉室(60)中燃燒至少一種流體燃料和至少一種氧化劑以產(chǎn)生包括熱燃燒氣體的燃燒產(chǎn)物，其中第一封閉室包括至少一個通常被封閉裝置(72)封閉的氣體出口(70)，該燃燒使第一室中的溫度和壓力上升，當(dāng)?shù)谝皇业膲毫υ黾舆_(dá)到預(yù)定值時，打開第一室封閉裝置，從而將熱燃燒氣體從第一室排入含有壓縮貯存氣體的第二室(14)，在第二室中混合排出的熱燃燒氣體和壓縮貯存氣體以產(chǎn)生充氣氣體，其中第二室包括至少一個通常被封閉裝置(50)關(guān)閉的氣體出口(46)，該混合使第二室中的溫度和壓力上升，在從第一室排出的熱燃燒氣體與壓縮貯存氣體混合產(chǎn)生充氣氣體以及當(dāng)?shù)诙业膲毫υ黾舆_(dá)到預(yù)定值時，打開第二室出口封閉裝置，將充氣氣體從第二室中排出使可充氣的安全裝置充氣。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，流體燃料包括氣體或液體形式。
42.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，流體燃料包括烴基燃料。
43.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，流體燃料包括細(xì)分固體形式。
44.如權(quán)利要求40—43所述的方法，其特征在于，在當(dāng)量比為0.4≤φ≤1.6間進(jìn)行該方法。
45.如權(quán)利要求40—44所述的方法，其特征在于，還包括引發(fā)輔助燃料源材料(493)釋放輔助燃料進(jìn)入第一室(460)的步驟，輔助燃料與流體燃料和氧化劑混合形成可燃性混合物，供燃燒以產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，輔助燃料源材料含有至少一種金屬氫化物，較佳為氫化鋰。
47.如權(quán)利要求40—44所述的方法，其特征在于，至少一種不含燃燒氧化劑的流體燃料被貯存在可破裂的彈性壁貯囊(390)中，它由對至少一種流體燃料不滲透的材料組成且貯囊被置于第一室(360)內(nèi)，該方法不包括在燃燒之前打破貯囊釋放出燃料與氧化劑接觸的步驟。
48.如權(quán)利要求40—44所述的方法，其特征在于，還包括將至少一種不含燃燒氧化劑的流體燃料貯存在封閉的貯存室(287)中，該封閉貯存室包括至少一個燃料出口(285)和通常關(guān)閉該燃料出口的封閉裝置(288)，該方法還包括在燃燒之前打開封閉裝置使燃料與第一室中的氧化劑相通。
49.如權(quán)利要求40—48所述的方法，其特征在于，第一室封閉裝置和第二室封閉裝置(72，50)中至少有一個是壓力敏感型的，其中當(dāng)?shù)谝皇曳忾]裝置(72)是壓力敏感型時，因流體燃料的氧化劑的燃料而引起的第一室(60)中的壓力上升使得第一室的封閉裝置打開，以及當(dāng)?shù)诙曳忾]裝置(50)是壓力敏感型時，在熱燃料氣體與壓縮貯存氣體的混合而引起的第二室中的壓力上升使第二室封閉裝置打開。
50.如權(quán)利要求40—48所述的方法，其特征在于，第一室封閉裝置和第二室封閉裝置(72，50)中至少有一個是壓力無關(guān)型封閉裝置，它由與壓力無關(guān)的裝置打開。
全文摘要
公開了一種使汽車上的可充氣裝置充氣的設(shè)備和方法，它可適應(yīng)多種燃料和氧化劑。其中流體燃料燃燒并與貯存的壓縮氣體混合，產(chǎn)生含很少或不含顆粒的充氣氣體。還公開了一種用于氣包充氣機(jī)的點火器裝置，它含有流體燃料，一旦反應(yīng)便產(chǎn)生充氣氣體，使汽車乘客的可充氣安全裝置充氣。
文檔編號B60R21/26GK1119157SQ95106130
公開日1996年3月27日 申請日期1995年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月31日
發(fā)明者K·K·林克, G·S·伯斯, K·B·約翰遜, D·B·蒙克 申請人:莫頓國際股份有限公司