[发明专利]气体发生器

说明书

本发明涉及一个气体发生装置，被称之为气体发生器。该项发明 专门应用于汽车领域，一个气体发生器通常与一个安全装置相联，为 乘车人在遇到撞击等意外情况时提供保护措施。该发明也拓展到了其 他领域，如航天业、航空业、运动领域等。

总的来说，气体发生器分为两大类：

-烟火式发生器，包含了通常为固态的爆燃剂，在燃烧时产生高 温气体，一般情况下还有一些颗粒，

-混合式发生器，既包含了爆燃剂(通常为固体)，同时也储存 了中性或氧化性的压缩气体。当储存的压缩气体为氧化性气体时(此 时称为混合反应式气体发生器)，爆燃剂的燃烧产物不仅加热储存的压 缩气体，而且还与气体中的氧气发生反应。被储存气体为所产生气体 的主要来源，但后者还包括爆燃剂燃烧所产生的气体(可能为氧化产 物)。

在产生相同气体的情况下(储存压缩气体需要相对较大的容 积)，混合式发生器的体积大于烟火式发生器，成为其主要缺陷。此 外，为了能够不但储存压缩气体，而且承受运行时(当爆燃剂的燃烧 产物和储存的气体进行物理或化学反应时)突然而来的增压，混合式 发生器的机器架构一般得到加固，从而更重。

该项发明主要涉及烟火式发生器。

需要注意的是：当爆燃剂在燃烧时，一个气体发生器处于“运行 状态”。运行期间以点火系统(可引起爆燃剂燃烧)启动的瞬间为开 始，以产生气体最多的瞬间为结束(不管爆燃剂是否完全燃烧)。气 体发生器在点火系统启动之前的所有时间内均处于停机状态。最后， 发生器的“运行持续时间”是指其运行期间的长度。

一个烟火式气体发生器的机器构架形成至少一间爆燃剂的燃烧 室。此构架的技术特点(特别是机械和热学特征)取决于发生器的功 能和用途，尤其取决于与气体发生器相接的安全装置(或其他装置) 的特质和结构。

有些气体发生器的架构无法控制气体的释放。因此，此构架无需 在运行时保持完整。通常，此构架在运行时会折断，以便很大程度地 释放产生的气体。或者，此构架有一宽口，容许产生的气体瞬间自动 逸出。此开口在停机状态时被一盖帽塞住，此盖帽会在爆燃剂点燃后 运行时被冲破。这些气体发生器被置于与之相连的装置(如安全装 置)中的一个金属气缸盖中，后者主要是为了确保运行时上述发生器 凝聚在一起，并特别保证爆燃剂在燃烧时和发生器的各组成部分均封 闭在内。这种发生器的架构可由聚合材料制成，此材料不能承受发生 器运行时的压力和温度。以下几种气体发生器均属于此类：用来移动 像汽车安全带卷收器那种安全件的活塞的气体发神奇；或是用来打开 一压缩气体储气库(通过折断一盖在储气库上的圆盘)或点燃一储气 库中的压缩气体的气体发生器，又或者是用来充当另一个更大的气体 发生器的点火系统或点火具的气体发生器。在所有的这些例子中，气 体发生器都被放在一个坚固的金属气缸盖(成为容纳发生器的安全装 置或其他装置的组成部分，或可能镶嵌在此装置内部)中。此气缸盖 确保了发生器正常安全的运行。需要注意的是，这些发生器通常是一 些为了产生少量气体而调整尺寸的微型发生器；它们含有少量的爆燃 剂(一般少于2克，常常少于1克)，尺寸较小，且运行时间通常小于 10分钟，常常小于5分钟。

与之相反，有些被称为有坚固架构的气体发生器被用于放置在开 放的环境中。这些发生器的架构不会在运行时被毁坏，反而能在正常 的运行情况下保持完整并控制产生气体的释放。这种构架尤其可盛放 燃烧着的烟火炸药，同时承受燃烧室中的压强、瞬时增压所可能产生 的冲击、燃烧产生的热量和通过接触燃烧着的烟火炸药的炽热颗粒而 产生的灼伤。用来吹胀安全件(如一些软垫，特别是汽车(乘客和驾 驶员)前面的安全气囊或侧面的帘式安全气囊。)的气体发生器就是这 种情况。此外，在大量例子中，架构能够承受相对较长的运行时间 (尤其是大于15分钟的情况下，比如说30分钟)和相对较大量的爆 燃剂(如大于10克)。

现今，所有试图用聚合材料制造至少一部分坚固架构型气体发生 器的努力都失败了。在这种发生器中，仅有一些在运行时需折断的功 能部件(盖帽、隔板和保护罩等)由聚合材料制成。对于专业人员来 说，这种发生器的架构必须全部由坚固的材料(如某些种类的钢)制 成。这些材料的抗拉强度大(特别是在大于500千帕的情况下)，熔化 温度高(必须高于450℃，若高于1000℃更好。)。