两舱式气体发生器 |
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| 申请号 | CN200780038483.2 | 申请日 | 2007-10-25 | 公开(公告)号 | CN101529195B | 公开(公告)日 | 2016-08-03 |
| 申请人 | 天合安全气囊系统有限责任公司; | 发明人 | P-P·科尔; M·西吉勒马西; C·扎帕塔-马索; C·弗朗塞斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 所涉及一种气体发生器，包括：一个用于储存和燃烧一级烟火混合物的一级发生室(3)，该室有一 喷嘴 (17)，可供初级喷射沿发生器轴向喷射，来排放一级气体发生剂的燃烧产物；一个 点火系统 (11)；一个用于存储和分解二级气体发生剂的二级发生室(5)，该室有一初级喷射入气口(14)，室内气体发生剂的分解受初级喷射引发；至少一个与二级发生室和发生器外部相连接的定常区。在第一种气体发生器中，定常室(12)，至少有一部分，围绕在一级发生室周围。而在第二种气体发生室中，定常区在二级发生室下方延伸。一护罩被设置在二级发生室和定常区之间隔板的同一平面上与初级喷射相对的地方。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种包含筒体(2)的烟火式气体发生器，包括： |
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| 说明书全文 | 两舱式气体发生器技术领域[0001] 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，一个通常与安全设施相联气体发生器，比如安全气囊，或者是安全带的卷收器，为行车人在遇到撞击等意外情况时提供保护措施。该发明的应用也拓展到了其他领域，如航天业，应用于飞机救生梯的气体发生器；而在航空业，气体发生器也可为调整卫星轨道发挥作用；又如运动领域，在水上运动中，气体发生器可与一些安全装置如救生圈或充气救生艇配合使用，或在雪地运动中与连体防护衣配合使用等等。 背景技术[0002] 一般说来，气体发生器分为两大类： [0003] -烟火式发生器，包含了一个引爆装置，一般为固体形态，通过燃烧分解产生气体。 [0005] 本发明为烟火式发生器。 [0006] WO 01/89885,WO 2004/091981 et FR 05 12745，申请人均为本发明的申请人，描述加长式管状气体发生器的主要构成： [0008] -二级发生室用于二级气体发生剂的保存和分解，一级和二级气体发生剂构成了气体发生器的引爆装置；二级发生室位于筒体的第二段，在轴向上被一筛网(或板壁)封闭，筛网上有一个一级气体发生剂燃烧产物入气口。 [0009] -定常区，在作用时不仅与二级发生室相连，且与气体发生器的外部相连，以释放所产生的气体；作为第三段筒体，定常区位于第一段(一级发生室)和第二段(二级发生室)柱身之间； [0010] -电子点火系统，用于引燃一级气体发生剂；该系统至少部分嵌入一级发生室。如有必要，一级气体发生剂会被安置在一级发生室内，固定于点火系统上的圆罩物中，在启动点火装置时，圆罩物会在瞬间被彻底破坏。一级气体发生剂集中在点火装置附近(尤其是在一级发生室容量远大于一级气体发生剂所占体积时)，是为了在启动时，无论气体发生器处于何种位置，都可达到最佳气体产生量。 [0011] 点火系统接收到预定的电荷，引燃一级发生室中的一级气体发生剂。一级燃烧后的气体冲破一级发生室，形成一个喷射(被称为初级喷射)，从喷嘴进入定常区，然后又从入气口进入二级发生室。初级喷射作用于二级气体发生剂，引发了其裂变与分解，即氧化还原反应，又被称为再燃烧反应，再燃烧反应发生在一级气体发生剂燃烧的产物和/或二级气体发生剂分解物之间。所产生的气体通过定常区溢出气体发生器。 [0012] 一级和二级气体发生剂的选择主要是为了能使初级喷射主导二级气体发生剂的分解，后者才是最终气体的主要来源。 [0013] 为了达成这个目的； [0014] -在气体发生器的正常运作条件下，二级气体发生剂自发且彻底的分解时间至少是，整个气体发生器完成既定任务的最长持续时间的三倍以上，最好是十倍以上。在个别情况下，二级气体发生剂可以是一种在正常气体发生器运行条件下不能自动持续分解的燃料(所需的完全自动分解时间被视为无限期)。 [0015] -一级气体发生剂，是一种烟火性燃料，它的燃烧是自动持续的，且燃烧产生能量(即喷射)，这个能量足以引燃二级气体发生剂，并维持其在气体发生器完成任务持续时间内的分解。换言之，一级气体发生剂是一种烟火发生剂，一旦点燃能够独立快速燃烧，产生高能的初级喷射。二级气体发生剂的分解速度和完全分解时间主要取决于一级气体发生剂，特别是其自然属性、初始量、燃烧定律和燃烧所产生的能量大小。 [0016] 二级气体发生剂的选取量由所需产生的气体量决定。二级气体发生剂主要包含硝酸铵，在分解过程中可制造大量气体，如有需要，可氧化一级燃烧所产生的物质，以限制可能会溢出的有毒气体的量。 [0017] 一级气体发生剂的种类和用量由期望的气体释放量和持续时间决定。一级气体发生剂是一种双基推进剂(硝酸纤维和硝化甘油作为基)和/或一种混合推进剂(包含有机粘合剂和氧化剂)和/或Lova弹道点火药。 [0018] Lova弹道点火药备受青睐的原因在于其稳定性以及对环境(气温，大气湿度等)的低敏感性。此外，与混合推进剂相反，它在发生作用时不产生任何尘烟。然而，它需要在一个高压的环境下燃烧(燃烧反应在压强500巴以下时非常难以控制)，而且它的燃烧速度很大程度上取决于压强。为了多少加快燃烧的速度，一般会刻意加大一级发生室，容积相对较大以消除突然发生的压强变化。 [0019] 发明人指出，以下情况与一级气体发生剂成份和一级发生室的容量不相关： [0020] -源于一级气体发生剂燃烧和/或二级气体发生剂分解的产物，气体发生器会释放一定量的有毒气体，超过理论上再燃烧所产生的量； [0021] -作用结束时，未燃尽的一级气体发生剂有微粒残留；一级气体发生剂的燃烧效率没有最大化，因此预计采用量必须高于理论需求，毒气排放量也随之上升。 [0022] -考虑到上述未燃尽的颗粒，一级气体发生剂预计采用量必须大于二级气体发生剂分解所需的极限量。 [0023] -一级气体发生剂不完全燃烧，气体发生器产生的气体量和其作用时间取决于实际燃烧量，同时因作用条件不同而略微不同。 [0024] 此外，如果一级气体发生剂为Lova发射药，且一级发生室的体积被刻意加大： [0025] -气体发生器体积更大，使之嵌入目标系统变得复杂，限制了该设备的应用。 [0026] -一级发生室的板壁需承受更大的压力(在一定压强下，压力与板壁面积成正比)，因此需加厚板壁，最终的气体发生器也会更重。 [0027] -一级气体发生剂的燃烧效率受一级发生室的庞大体积影响，因此需增加一级气体发生剂量(一级发生室的体积也需增加)。 发明内容[0028] 本发明旨在克服这些缺点，对WO 01/89885,WO 2004/091981和FR 05 12745所描述的气体发生器进行改进，使其更轻，更小巧，性能更优。 [0029] 本发明的第一个目的在于：提供一种一级气体发生剂燃烧更有规律且燃烧效率比WO 01/89885,WO 2004/091981和FR 05 12745中描述的气体发生器更高的发生器。本发明同样在于减少分解一定量二级气体发生剂所需的一级气体发生剂量。 [0030] 本发明的第二个目的在于：提供一种更小巧紧凑，且其一级气体发生剂可为Lova发射药的气体发生器。 [0031] 本发明的第三个目的在于：提供一种以传统混合推进剂为一级气体发生剂的气体发生器，而且其氧平衡已得到调节，尽管混合推进剂会产生粉尘。 [0032] 本发明的第四个目的在于：提供符合关于毒气排放的各种现行规定，有毒气体最小排放的气体发生器。 [0033] 本发明的第五个目的在于提供一种制造方法符合子集逻辑的气体发生器。 [0034] 本发明的第六个目的在于：提供一种费用较低的气体发生器。 [0035] 对此，本发明涉及到一种管状气体发生器，管状外壳由以下组成： [0036] -一个一级发生室，用于烟火式气体发生剂即一级气体发生剂的储藏和燃烧，上述一级发生室至少有一个喷嘴用于一级气体发生剂的燃烧产物的喷出，即初级喷射，沿筒体轴向喷射。 [0038] -另一个腔室，即二级发生室，用于二级气体发生剂的存放和分解。对一级气体发生剂和二级气体发生剂配置，目的是让初级喷射引导二级气体发生剂的分解。至少一部分的二级发生室沿一级发生室轴向延伸，且二级发生室相对每个一级发生室的喷嘴都设有一相应的初级喷射入气口，两者根据轴向相对。 [0039] -至少有一个定常区，在作用时连接二级发生室并和气体发生器外部相通以此释放产生的气体。 [0040] 需注意的是，当一级发生室的多个喷嘴沿轴向进行初级喷射时，同一个二级发生室入口可连接好几个喷嘴(容许多个初级喷射从此入口通过)。或者，二级发生室根据不同的喷出喷嘴使用不同的入气口。 [0041] 在接下来看的部分中，气体发生器将会被放在一圆柱坐标内部的标注上中描述，其主轴与筒体轴方向平行(即初级喷射方向)，还与筒体中心轴相对应。“径向”为与轴向正交的方向；“径向地”意味“沿着径向”；“径向尺寸”表示沿直径方向测量的尺寸[0042] 气体发生器最好有一个加长管状体身，即最大轴向尺寸最好能远超过径向最大尺寸。但也可使用扁平的筒体，如饼状或片状，其最大轴向尺寸小于或等于最大径向尺寸[0043] 本发明在于连接一级发生室和二级发生室。发明者设计了两个方案，都来自于同一理念。 [0044] 在第一个方案中，气体发生器至少包含一个定常区，其至少有部分朝一级发生室的外围径向延伸。 [0045] 第一个方案的气体发生器包含了一个定常区，其主要部分朝一级发生室的外围径向延伸，且其他部分在一级发生室和二级发生室中间轴向延伸。从不同方案或综合来看，气体发生器包含一个完全径向延伸到一级发生室外围的定常区，可以从不同方案或综合来看，气体发生器包含一个可以完全径向延伸到一级发生室和二级发生室的外围的定常区。 [0046] 我们可以回忆一下熟知的WO 01/89885,WO 2004/091981和FR 05 12745中提到的气体发生器，其定常区完全轴向延伸在一级发生室和二级发生室间。本发明将至少一部分稳定气体所必需的容积设置在一级发生室周围(也或许在二级发生室周围)，使得二级发生室靠近一级发生室。 [0047] 各喷嘴(一级发生室)和其入口(二级发生室)的间距应尽可能小，这主要是一方面鉴于使用的一级气体发生剂的性质及数量和各排出喷嘴调节性能(即几何意义上的)，(这些参数整体部分决定了一级气体发生剂燃烧产物的排出量和能量密度)；另一方面鉴于气体发生器筒体的直径(直径与使用有关，部分决定了可以用于一级发生室周围的定常区的容量)。本发明的优点是，各喷嘴和相应入口的间距需小于20mm,最好小于10mm,甚至小于5mm(不排除在某些情况下大于20mm的可能性)。如果气体发生器筒体直径容许，各喷嘴和相应入口的间距可减至0。 [0048] 需注意的是，在作用时，每个定常区通过发生器筒体上的排气孔与发生器外部联通。本发明的优点是，所有排气孔被安装在筒体轴向上，一个(或几个)喷嘴和单个或多个入气口所围成的范围之外。或者，有一些孔在这部分筒体上。在这种情况下，最好有一衬套与这些洞径向相对，从而在气体排出路径上形成挡板。换言之，在这两种情况下，都有一实心板壁，根据轴向，和一个可能存在的分隔一个(或几个)喷嘴和一个(或几个)入气口的缝隙径向相对。 [0049] 在本发明的第一方案中，一级发生室最好由一嵌入管身的壳体构成，而这个壳体，在径向上，外尺寸小于筒体内尺寸，以至于在径向上壳体与管身之间形成一定的空间。此空间可作为一个定常区或定常区的一部分。 [0050] 比如说，壳体的外部最大径向尺寸(如果壳体为截面为圆形的圆柱体，且其对称轴以轴向延伸，那么就是其外直径)远小于气体发生器筒体内部最小尺寸(如果筒体为截面为圆形的圆柱体，那么就是其内直径)。在这种情况下，一个围绕壳体的内部环形空间就在壳体和筒体形成了。这个环形空间可形成一个定常区或者定常区的一部分。 [0051] 如此，与之前描述的WO 01/89885,WO 2004/091981和FR 05 12745发生器不同的是，一级发生室和定常区并不是由轴向上依次相接的两截柱身形成的。根据本发明，一级发生室由第一截柱身内部的一直径(或者径向尺寸)较小的壳体形成，定常区至少也部分伸展在这截柱身内，位于壳体和筒体之间。第二级最好由在轴向上与第一截相邻的第二截柱身形成。 [0052] 根据本发明的第二方案： [0053] -气体生成器至少包括一个定常区，至少其一部分会在二级发生室轴向延伸部分中，从而使一级发生室、二级发生室和定常区沿轴向上按此顺序排列。最好，全部区域处在二级发生室的轴向延伸部分中，或者径向延伸至二级发生室外围。 [0054] -二级发生室与定常区由一隔板分开(也可由一个隔板隔开)，被称为出气隔板，里面有一些出气口，用来向定常区排放生成的气体。 [0055] 被称为护罩的挡块，与出气隔板同一平面，并在轴向上与各喷嘴相对，此护罩可承受相应初级喷射的压力并反射喷射。 [0056] -在第二个方案中，一级发生室与二级发生室在轴向上前后相接，也可沿轴向把它们粘结起来使两者完全靠近：在这种情况下，每个喷嘴和对应的入气口间距为零。 [0057] 也就是说，喷嘴直接在二级发生室里开启。但也可在喷嘴和对应的入气口间留下微小距离。需要注意的是，一级发生室可由第一截柱身或一个插入第一截柱身内且直径(或径向尺寸)较小的壳体形成。最好是，二级发生室和定常区由第二截柱身和第三截柱身形成，并轴向相接。 [0058] 如果排气隔板自身可承受初级喷射且牢牢固定在筒体上，那么护罩可简单地由排气隔板的一部分构成。或者，护罩可由用加固件强化过的排气隔板的一部分构成，又或者，护罩由穿过排气隔板的加固板一轴端构成，同时在初级喷射的延伸部分中替了排气隔板。在后两种情况中，加固件安装在定常区，成为与气体发生器筒体底座相持的挡块更好；或者是，安装在定常区的加固件自身构成了筒底。 [0059] 如果将两种方案的发明联系起来看的话，气体发生器就包括一个(或几个)径向延伸到一级发生室(或者二级发生室)外围的定常区和一个(或几个)在二级发生室的轴向延伸部分展开的定常区组成。其中，一级发生室，二级发生室和定常区在轴向上以此顺序相接。这些定常区可互相连通也可相对独立。 [0060] 这两种方案的发明在于改善之前提到的WO 01/89885,WO 2004/091981和FR 05 12745里描述的气体发生器的结构，从而减少每个一级发生室的喷管和对应的二级发生室入口之间的距离。为此，定常区(若仅有一个)或是被径向放置在第一发生室外围(第一方案)，或是添加一护罩，(与轴向和喷射方向一致)放置在二级发生室之后(第二方案)。 [0061] 这些结构上的改善提高了一级发生室内的燃烧率和二级发生室内的分解率，并因此减少了产生一定量气体所需的一级和二级气体发生剂量，从而减少了毒气排放。 [0062] 发明者用以往气体发生器中起始和终止过渡阶段(分别为一级气体发生剂燃烧的开始和结束。)的存在来解释这些结果。在一级气体发生剂燃烧之初，初级喷射的排放量不足以直接穿破塞住二级发生室入口的盖帽或对定常区增压以达到这个目的。在以往的气体发生器中，一级气体发生剂的燃烧产物在初始过渡阶段从一级发生室排至定常区，因此直接从气体生成器排出的再燃烧。这些产物不仅会产生有毒气体(主要为一氧化碳和碳)，更重要的是它们不会参加二级气体发生剂的分解。在一级气体发生剂燃烧结束时，初级喷射减弱，不再能给二级气体发生剂完全分解提供足够的能量。为使一级气体发生剂能得到彻底(氧化还原程度)和全部(二级气体发生剂的分解量)的分解，必须准备过量的一级气体发生剂。 [0063] 相反，在本发明的发生器中，每个喷嘴和相对应入气口之间距离的接近，极大限制了(定常区内)能源的消耗，这正是以往气体发生器的缺点。根据本发明，初级喷射一旦形成即可冲破塞住二级发生室入气口的盖罩，且一直到喷射完成为止都保持足够大的能量容许二级气体发生剂在二级发生室内彻底地、完全地分解。所有一级气体发生剂的燃烧产物，进入二级发生室内分解二级气体发生剂，并可能再次燃烧，最后离开气体发生器。因此，我们可以在二级气体发生剂量已定的情况下(也就是在需要产生的气体体积已定的情况下)，将预备的一级气体发生剂减量，并且是大幅缩减。这一缩减同样允许： [0064] -减小一级发生室的体积，使得气体发生器更小巧，更轻便(可将耐压结构改得更薄一些)。需要注意的是：减小一级发生室的体积促进一级气体发生剂的点火和燃烧，限制未燃尽颗粒和相应毒气的总量。由此，得到更好的重复性(换言之，无论工作条件如何，气体发生器的性能明显相同)。和一种可能：在产生气体量已定的情况，进一步下减少一级气体发生剂的用量。 [0065] -使用传统配方的混合推进剂(特别是那种用于汽车安全的气体发生器中的混合推进器)，可能产生的灰尘被控制在较少的范围内，从而不足以对气体发生器构成干扰，也不会冒破坏环境的危险(尤其是，在某些汽车领域的运用中与气体发生器配合使用的安全气囊)， [0066] -在拥有一款轻便小巧的气体发生器的情况下(一级发生室的体积，甚至是尺寸较大的，都比以往的发生器要小很多)，使用Lova弹道点火药。 [0067] 此外，在根据本发明设计的发生器中，毒气排放大大降低了。一方面是由于使用了少量的一级气体发生剂，另一方面是因为一级气体发生剂的燃烧产物和二级气体发生剂的分解产物之间的氧化还原反应进行得完整而彻底。 [0068] 最后，考虑到根据本发明用作一级气体发生剂的化合物及其昂贵，且占总成本主要部分，本发明能够极大降低气体发生器的成本。 [0069] 值得注意的是，可使用两种化合物作为一级气体发生剂：第一种化合物，它的氧平衡为负，且至少其中有一部分有毒的还原性燃烧产物(如：一氧化碳)可被二级气体发生剂的分解产物所氧化。另一种化合物，它的氧平衡为零，且其有毒的还原性燃烧产物能够部分或者全部被其它一级气体发生剂的燃烧产物氧化。无论如何，从气体发生器排出的气体的热力学特性(温度和组成成分)，并不取决于一级气体发生剂产物本身的热力学特性，而仅仅取决于由一级气体发生剂的燃烧产物和二级气体发生剂的分解产物所组成的混合物的热力学特性。换句话来说，它取决于由一级和二级气体发生剂构成的炸药的整体的组成结构。此炸药的最好呈现零氧平衡或负氧平衡。根据一级气体发生剂的不同，二级气体发生剂的氧平衡可以为正、为零，或为负。然而，还需注意的是，考虑到一级气体发生剂的质量在炸药中所占比例较低，一级气体发生剂对总的氧平衡中的影响相对较小。一级气体发生剂的燃烧产物和/或二级气体发生剂的分解产物间发生的氧化还原反应，一部分在二级发生室内进行，另一部分在一个或多个定常区内进行。 [0070] 和发明的两种方案相符且较好的是，一级发生室在纵向上的最大内长为L，在与纵向正交的横向上的最大宽度为Φ，且它们的比值L/Φ大于1.5。而点火系统被安装在一级发生室纵向的一端。如一级发生室的纵向和气体发生器筒体的对称轴方向一致，那就更好。注意：当一级发生室为圆柱体时，它的宽度Φ为圆柱体的内直径。 [0071] 换句话说，在根据本发明的气体发生器中，一级发生室的宽度或者说直径，和以往的气体发生器相比，有所减小。径向围绕着点火系统(即发生室内横向的所有方向)的一级气体发生剂的颗粒数量因此受到限制。所以，点火系统所提供的能量，几乎全部沿着一级发生室的纵向(一般就是沿着发生器筒体的轴向)被传送到一级气体发生剂中。因此得出结论：一级气体发生剂的着火性和发生器的运行条件没有太大关系，特别是和它的运行环境和位置无多大关联。此次发明的气体发生器较为可靠。另外，一级气体发生剂的燃烧率接近100％(未燃尽的粒子数量可忽略，甚至完全没有)，这容许在产生一定量的气体时，进一步减少一级气体发生剂的事先准备量。 [0072] 和发明的两种方案相符且较好的是，气体发生器有以下一个或几个特性： [0073] -一级气体发生剂质量小于由一级气体发生剂和二级气体发生剂组成的爆燃剂的质量的16％，且最好能小于10％； [0074] -一级发生室中的一级气体发生剂质量小于4克，且最好小于2克； [0075] -一级气体发生剂可从以下几种中选取：双基推进剂；混合推进剂(无论其氧平衡呈现何种状态)；特别是至少包含一种能调节一级气体发生剂氧平衡的添加剂的混合推进剂；Lova弹道点火药；以碱式硝酸铜和硝酸胍为主要成分的花炮制造混合物；上述包含一种或几种添加剂的发生剂；上述发生剂的混合或组合物质。需要注意的是：一级气体发生剂可能包含的每个添加剂都可以和一种或多种基本组成部分配合或混合； [0076] -二级气体发生剂可从以下几种中选取：一种基本组成部分(可从硝酸铵、硝酸胍，和碱式硝酸铜中选取)；这些基本组成部分的混合或组合物质；上述基本组成部分中的一种，但必须与至少一种添加剂混合或者组合，且添加剂能协调二级气体发生剂或是(由一级和二级气体发生剂组成的)爆燃剂的氧平衡；上述基本组成部分中一种，必须至少和一种添加剂混合或者结合，添加剂可以在胍的衍生物(如硝基胍、硝酸胍等)，聚酯，醋酸铵，草酰胺或其衍生物，尿素或其衍生物(如硝基脲)，六素精，八精素，氨基四唑等中选择；上述基本组成部分中的一种，必须混合或者结合至少一种添加剂，添加剂本身和/或其分解产物能够吸收一部分一级气体发生剂燃烧产物的能量，从而提高二级气体发生剂的温度；上述发生剂的混合或结合物。 [0077] 此前用到的“被混合”和“混合物”两个词语表示两种成分(比如说硝酸铵和添加剂)经过充分混合而形成一种均匀化合物。而“被结合”或者“结合”，则是指两种成分经过不同层的处理后形成一种不均匀的混合物。 [0078] 本发明拓展到一种气体发生系统，这种系统由一个按本发明设计的发生器体，和一个可膨胀的壳体(如：一个安全气囊)构成。通过设置，气体发生器可以释放气体，从而使得上述的壳体膨胀起来。本发明同样拓展到另一种气体发生系统，这种系统设有一个按发明设计的发生器体，和一个卷收器。通过设置，气体发生器可以释放气体，对卷收器进行增压。这两种系统尤其可以置入汽车中，从而保障乘客的安全。 [0080] 本发明其他的目标、特点和优势都将在接下来得到说明。在阅读说明的同时请参照所附上的一些根据本发明优先制作的各种模式的示意图，但这些图并未包括所有模式。其中： [0081] -图1是本发明第一种方案的第一种模式的纵向切片示意图， [0082] -图2是本发明第一种方案的第二种模式的纵向切片示意图， [0083] -图3是本发明第二种方案的第一种模式的纵向切片示意图， [0084] -图4是本发明第二种方案的第二种模式的纵向切片示意图， [0085] -图5是本发明第二种方案的第三种模式的纵向切片示意图。 具体实施方式[0086] 图1表示了一个气体发生器1。它是一个截面为圆形的长圆柱体，由一个长筒体2组成。此筒体2中包含：一个点火系统(由一个传统的点火具11构成)，一个一级发生室3(内部装有一级烟火发生剂4)，一个二级发生室5(内部装有二级气体发生剂6)，和一个定常区12。值得注意的是，筒体2为一整体，且外表面呈圆筒形。 [0087] 点火具11，与常用的一样，包含有：一个底座10(通常将点火具密封地固定到一个支架18上，而支架18同样被密封固定在筒体2上)；通过一个电连接器，点火具可以接收到电荷，从而启动气体发生器)；一个桥丝；一个点火药剂，和一个扩燃药剂(它们被封装在一个圆罩物里，且此圆罩物与一级气体发生剂4直接接触)。此点火具11可被各种能因为一个电信号或一个气动、液压、机械、光学、电磁等信号而启动发生器的点火系统所代替，尤其可被一个激光点火系统所替代。 [0088] 根据本发明，一级发生室3位于点火具11和一个管状壳体7之间。此管状壳体7的截面为圆形，外壁为圆柱形，其外直径明显小于筒体2的内直径(如图所示，后者是前者的1.5到2倍)。壳体7被放置在点火具的固定支架18上，并轴向伸展在筒体2的一段柱身8之中。而且，壳体和筒体的对称旋转轴明显相重合。如此构成的一级发生室3的内长度L大约是其内直径Φ的2倍。与点火具11不同的是，壳体7有一个端壁19，此端壁横向延伸且穿有一孔17，此孔充当了一级气体发生剂4燃烧产物的喷嘴。此出气口17明显以筒体2对称旋转轴为中心，且开始时由一盖帽(图示中未显示)塞住。通过点火具11点燃一级气体发生剂4，引起一级发生室内压力升高，从而冲破此盖帽。一级气体发生剂的燃烧产物从一级发生室3冲出，在沿着筒体轴方向上形成一股初级喷射，此喷射明显以筒体对称轴为中心。 [0089] 一级气体发生剂4优先选择双基推进剂或合成推进剂，再在其中加入氧化添加剂进行混合或结合，从而呈现零氧平衡或轻度负氧平衡，或者选择低易损性Lova弹道点火药。不过，同样可以使用其他特别容易自燃的气体发生剂。此外，一级气体发生剂应优先选择裂开的固体：粉末和/或晶粒和/或长纤维和/或箔。 [0090] 二级发生室5由一截筒体柱身9，筒体底座10和一个截面为圆形且在筒体2内横向展开的平面金属筛网16围成。一方面，金属筛网16中有一个入气口14，使得(初级喷射时)一级发生室中产生的气体可以喷入二级发生室。这一入气口14以筒体的对称轴为中心。换言之，入气口在轴方向上，也就是气体喷射的方向上，与出气口17相对。另一方面，金属筛网16在外围形成了一些出气口15，容许产生的气体流入定常区12。入气口14和出气口17之间的距离在图例上小于5毫米。换言之，金属筛网16和一级发生室19的壳体7端壁紧密相接。 [0091] 二级气体发生剂6应优先选择裂开的固体：粉末和/或晶粒和/或长纤维和/或箔。如将气体发生剂装入由一片薄膜或薄膜络合物(比如塑质或铝质，也可以是其他相容物质)所构成的密封软囊(图示中未表示出)中，则更好。软囊起初塞住金属筛网16上的所有开孔，但当初级喷射气体穿过入气口14时，所有的开孔随即完全被冲破。二级气体发生剂6应优先选择硝酸铵，并将其与一种或几种胍的衍生物(如：硝酸胍，硝基胍等)或碱式硝酸铜混合或结和，从而形成零氧平衡或轻度负氧平衡。 [0092] 定常区12由柱身8、一级发生室的壳体7、点火具的固定支架18，和金属筛网16围成。因为金属筛网16几乎连接在壳体7的端壁(19)上，所以定常区基本上是由壳体7周围的环形圆柱(壳体和筒体柱身8之间)构成。柱身8上穿有许多被称为排气孔的孔眼13，它们分散在气体发生器周围，并和筒体在同一截面上。在气体发生器1中，这些排气孔13被设置在远离二级发生室的位置上(排气孔离固定支架18，相对于离金属筛网16更近。)[0093] 同气体发生器1一样，图2表示的气体发生器20也是由一个一级发生室3，一个二级发生室5和一个定常区12构成。其中一级发生室3由一个壳体7和一个与点火具11类似的点火具26(只有固定支架的形状不同)围成。气体发生器20与气体发生器1的第一个不同之处在于筒体的形状。气体发生器20的筒体不是一个整体，而是由底座25和管24两部分组成。其筒体的一个轴端在点火具26的固定支架周围折叠，另一端在筒体底座25折叠。气体发生器20与气体发生器1的第二个不同之处在于前者的二级气体发生剂6(比如说以粉末状或颗粒状)存放在一个硬管22之中。这个硬管与金属筛网16和盖帽23相连接，后者在初级喷射时瞬间被冲破。硬管22最大外直径的设定，是为了使硬管能插入气体发生器筒24中，并能平稳地固定在筒中的内轴肩27处。气体发生器20与气体发生器1的最后一个不同之处在于前者筒 24内的排气口21位于二级发生室5附近。 [0094] 上述两个气体发生器的制造方法符合子集逻辑。一级发生室3和点火具11(或26)组成一个紧密连结在一起的组件，并置入筒体2(或24)中。这一组件可成为一微型发生器。实际较好的是,此微型发生器可在市场上购买到。此外，二级气体发生剂被装在一个软囊或一个硬管中，从而组成一个便于移动的组件，并置入筒体中。气体发生器1和20的制造方法就将这种逻辑简化到极致。为制成气体发生器1，只需在上述组件完成后，从轴端开口处28向筒体2内依次加入：装有二级气体发生剂的软囊；被垫稳在内轴肩上，且通过胶粘或镶嵌(使筒体变形而形成一窄口)被固定在筒体上的筛网16；微型发生器，其固定支架18(通过镶嵌或胶粘)安置在筒体上。用同样的方法，可以制成气体发生器20。从筒体24轴端的开口 29a，将微型发生器放入筒体24，并将其固定在筒体的边缘30处。然后将筒体横轴末端29a折迭在点火具26的固定支架处。接下来，从筒体另一个轴端29b处，依次放入：硬管22(有筛网 16)，它作为挡块被依靠放置在轴肩27处；镶贴在硬管底部的底座25，筒体轴端29b也在硬管底部折迭。 [0095] 图3表现了参照本发明第二个方案设计的气体发生器31，其长筒体中有一管30。管30中沿轴向依次放置：一点火具11和一个一级发生室3，它们由与气体发生器1的微型发生器一致或相似的组件构成(仍需注意的是：发生器31的一级发生室的喷嘴39是由一个会聚导管和一个圆柱形导管组成)；装有二级气体发生剂6的二级发生室32；定常区33；一块铁砧加固片34。 [0096] 二级发生室32外围被一截筒体柱身30包围。此外，二级发生室在轴向上，一面被筛网36限定范围，另一面被隔板35、一级发生室的壳体7和其端壁19限定范围。一级发生室3的一部分因此伸展在包围二级发生室的那段筒体柱身中。喷嘴39(起初被一个图上不显示出的盖帽塞住)因此直接通入二级发生室32。换言之，根据设计，喷嘴39和二级发生室的入气口40(初级喷射入口)的距离为零。要注意的是，二级气体发生剂6可放置在一个密封软囊中。如果不是这种情况的话，筛网36的出气口起初需由一个或几个盖帽塞住。 [0097] 定常区33由管体30(其上穿有出气孔)，筛网36和铁砧34围住。筛网36在二级发生室32和定常区33中形成了一块排放隔板。铁砧34在初级喷射的延长部分中(即：沿轴向，与一级发生室喷嘴39相对的中心部位)，对筛网36起到加固作用。铁砧34包含一个底座38(其构成了筒体的底座)和一个沿轴向穿过定常区33的接触片。位于初级喷射延长部分中的那部分筛网36，和之前提及的接触片组成了护罩37，此护罩能够抵抗住初级喷射所产生的压力并将其反射回去(需要注意的是：初级喷射的速度达到超音速，且温度高于2000℃)。刚一形成，初级喷射便穿过二级发生室，然后被护罩37反射回去。此过程引发了二级气体发生剂在筛网36一边的分解。渐渐地，分解反应从筛网36扩大到分隔板35。因此，所产生气体的排放(至二级发生室32外)更容易了，也避免了二级气体发生剂的固体颗粒堵塞筛网36出气口的风险。 [0098] 图4上所示的气体发生器41，与气体发生器31的区别在于：发生器41的二级发生室42，在靠近一级发生室一边，仅被一隔板43隔开，此隔板在筒体的横截面上展开。与气体发生器1和气体发生器20相同，其一级发生室并不延伸至二级发生室42内。隔板43上设有一主要入气口44，在图例上看，离喷嘴39的距离小于5毫米。气体发生器41与31的另一个区别在于：气体发生器41中那段内置微型发生器(点火具+一级发生室)的筒体柱身的直径较短，从而限制了气体发生器的体积。最后，隔开二级发生室42和定常区33的筛网45上有一个被铁砧34的接触片塞住的中心孔。在这种模式下，在初级喷射延长部分中，铁砧34代替了隔板45的作用。 [0099] 值得注意的是：如同气体发生器1和2一样，气体发生器31和41的制造方法符合子集逻辑。 [0100] 另外，在上述四个例子中，气体发生器筒体在运作时所经受的压强，与二级发生室和定常区内部压强一致。此压强最好低于250巴。因此，筒体可用抗耐性较弱的材质制造：由此，气体发生器1中的筒体由聚合材料制成；而气体发生器20、31和41的筒体可为铝制。需注意的是：根据所选的一级气体发生剂，一级发生室内的压强相反可能相对较高(对于某些混合物，压强尤其可能高于500巴)。壳体7的尺寸和材料选取都是为了使其能承受所选的一级气体发生剂燃烧时产生的压强而定的。 [0101] 图5中气体发生器50的一级发生室51由气体发生器的一部分筒体组成。为了这个目的，筒体最好包括一个一级管53(构成一级发生室51的外壁)和一个二级管54(构成二级发生室55和定常区56的外壁)。或者，可以使用一根直径恒定或可变的管子来组成一级发生室，二级发生室和定常区。 [0102] 一级发生室51在其一个轴端处与引燃器26密封相接。且引燃器26和管53之间的连接因为管子的轴端被镶嵌在引燃器的固定支承件上而得到了保障。一级发生室51，在其另一个轴端处被一横向伸展在管53和管54之间的隔板52密封住。(此隔板52上穿有一开始被盖帽塞住的排出口58并且被插入一个初期被点火帽封闭住的喷嘴58中)。管53的内直径Φ和内长L之间的比值L/Φ大于1.5，有利于一级气体发生剂的燃烧。从图例上可看出，管54的内外直径分别大于管53的内外直径。但也可以使用一个和管53外直径相同的管子作为二级发生室和定常区。为保证管53和54的连接，管54的轴端在管53的一环箍处折拢，且因在下方镶嵌了隔板52而变形了。与上述四种气体发生器筒体的管子和其它组成部分不同，管53在运行时需能承受很大压强。因此，管53是由一种耐压材质制成(如钢)，且也有足够的厚度。与之相反，为了减轻气体发生器的负荷，管54可由耐压性较弱的物质制成(聚合物质，铝等)，且厚度较薄。 [0103] 同样，气体发生器50与之前提到的两种发生器的不同之处在于它没有砧或其它加固零件。将二级发生室55和定常区56分开的排气隔板59，根据本发明，比之前所提到的金属筛网36和45厚，这是为了使其能承受初级喷射的压力，同时自身充当起护罩。 [0104] 当然，与书面描述和图示的制作方法相比，本发明能产生大量变体。 |
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