專利名稱:供有流體燃料的空氣包充氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明總的涉及可充氣的減震系統(tǒng),例如,用來保護(hù)車輛中的乘客,更具體地說,涉及諸如用于這類系統(tǒng)的充氣機(jī)裝置。
眾所周知,當(dāng)車輛遇到突然減速例如碰撞時(shí),用一個(gè)充有氣體或用氣體膨脹的彈性墊或袋子來保護(hù)車輛中的乘客。這種彈性墊或袋子一般稱為“空氣包”。
在這樣的系統(tǒng)中,空氣包通常以一未充氣的折疊的狀況放置,使所需的放置空間盡可能的小。當(dāng)啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí),用由一般稱作“充氣機(jī)”的裝置產(chǎn)生或提供的氣體在大約幾個(gè)微秒內(nèi)給空氣包充氣。
已有技術(shù)已揭示了多種給一用于可充氣的減震系統(tǒng)的空氣包充氣的充氣機(jī)裝置。已有技術(shù)的充氣機(jī)裝置包括儲(chǔ)存有壓縮氣體的充氣機(jī)、煙火充氣機(jī)和混合型充氣機(jī)。不幸的是,每一種這類充氣機(jī)都具有某些缺陷。
例如,儲(chǔ)存有氣體的充氣機(jī)通常要求儲(chǔ)存相當(dāng)高壓力、相當(dāng)大容積的氣體。由于儲(chǔ)存這種高壓,儲(chǔ)氣室壁通常要有相當(dāng)?shù)暮穸纫蕴岣邚?qiáng)度。大容積和厚壁相結(jié)合便導(dǎo)致了相當(dāng)笨重和體積大的充氣機(jī)設(shè)計(jì)。
就其氣體來自于可燃?xì)獍l(fā)生材料即煙火的煙火式充氣機(jī)而言,這種氣體發(fā)生材料可產(chǎn)生各種不希望有的燃燒產(chǎn)物,包括各種各樣的固體顆粒材料。這種固體顆粒材料的去除(例如通過在充氣機(jī)內(nèi)或周圍安裝各過濾裝置)不必要地增加了充氣機(jī)設(shè)計(jì)和加工的復(fù)雜性并可能增加與此相關(guān)的費(fèi)用。此外,這些充氣機(jī)裝置的氣體排放溫度通??梢栽诖蠹s500°F(260℃)與1200°F(649℃)之間變化,這取決于許多相互聯(lián)系的因素,例如包括所要求的充氣機(jī)性能水平以及在充氣機(jī)內(nèi)所用的氣體發(fā)生材料的形式和容量。因而,與這種充氣機(jī)裝置結(jié)合使用的空氣包特地用一種可耐受這種高溫的的材料制成或用這種材料涂覆。例如,為了防止因暴露于這樣高溫下的燒穿,一種用諸如尼龍纖維制成的空氣包可以這樣制作,即尼龍纖維的空氣包材料涂覆有氯丁橡膠,或者將一塊或一塊以上的涂覆有氯丁橡膠的的尼龍貼片設(shè)置在高溫氣體初始沖擊的空氣包部位。如可估計(jì)到的那樣,這樣特殊生產(chǎn)或制備的空氣包通常其制作和生產(chǎn)的成本較高。
就混合式充氣機(jī)而言,其中,給空氣包充氣的氣體由儲(chǔ)存的壓縮氣體與燃燒的氣體發(fā)生材料例如一煙火相結(jié)合而形成的,通常也導(dǎo)致一具有較多顆粒內(nèi)含物的氣體。
一種新型的、采用流體燃料例如氣體、液體、細(xì)分固體或一種或一種以上的上述混合物的充氣機(jī)裝置已得到了發(fā)展。例如,在一種這樣的充氣機(jī)裝置中,流體燃料燃燒以產(chǎn)生氣體,這些氣體與大量?jī)?chǔ)存的壓縮氣體接觸以產(chǎn)生用來給相應(yīng)的可充氣的裝置充氣的充氣氣體。
雖然這類充氣機(jī)成功地克服了至少是部分克服了與上述已有類型的充氣機(jī)裝置的問題,但在競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中還在繼續(xù)尋求對(duì)這些充氣機(jī)的設(shè)計(jì)、工作和性能的改進(jìn)以及對(duì)燃料的操作、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)母倪M(jìn),以提高制造和生產(chǎn)的自由度和靈活性,而不會(huì)對(duì)與之相應(yīng)的這些制造和生產(chǎn)成本造成過分的不利影響。
本發(fā)明總目的是提供一種改進(jìn)的供有流體燃料的充氣機(jī)和改進(jìn)的用于空氣包充氣機(jī)的存放流體燃料的組件。
本發(fā)明的一個(gè)具體目的是克服一個(gè)或一個(gè)以上的上述問題。
本發(fā)明的總目的可以,至少是部分地通過一用于給一在此描述的可充氣的裝置充氣的特定設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)備包括一第一腔室,在該腔室中至少有一種流體燃料燃燒以產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物。該設(shè)備還包括存放燃料的組件,在第一實(shí)施例中,該組件包括一封殼,該封殼有一外壁同時(shí)構(gòu)成一封閉的燃料儲(chǔ)存容積。封閉的燃料儲(chǔ)存容積適用于在該封殼裝入設(shè)備之前存放至少一定量的的至少一種流體燃料。在預(yù)定工況下,封殼適應(yīng)地被打開而與第一腔室流體連通。本設(shè)備另外包括一在第一腔室引燃至少一種燃料的點(diǎn)火器。
本發(fā)明還包括一實(shí)施例,在該實(shí)施例中,存放燃料的組件包括一封閉的外殼,該外殼有一外壁。外殼適用于存放一定量的至少一種流體燃料,其外壁使至少一種燃料不能滲透。在一預(yù)定的工況下,外殼被適應(yīng)地打開而與第一腔室流體連通。外殼還有一沿一第二壁的點(diǎn)火器,該點(diǎn)火器引燃在第一腔室中的至少一種燃料。
已有技術(shù)沒有提供采用流體燃料的充氣機(jī)組件,這種燃料被燃燒產(chǎn)生充氣氣體,這種組件可方便而有效地緩解環(huán)境溫度的變化對(duì)工作的影響。此外,已有技術(shù)沒有提供這樣一種充氣機(jī)組件,這種組件能盡可能根據(jù)需要緩解或控制燃料進(jìn)入燃燒室的速度,同時(shí)又盡可能根據(jù)需要緩解或控制這種燃料的反應(yīng)速度。
本發(fā)明還包括一充氣設(shè)備,該充氣設(shè)備包括一封閉的存放燃料的組件,用來儲(chǔ)存一流體燃料。該設(shè)備另外還包括第一和第二腔室以及一點(diǎn)火器。
具體地說,在一實(shí)施例中,存放燃料的組件包括一封殼,該封殼有一外壁并構(gòu)成一封閉的儲(chǔ)存容積。儲(chǔ)存容積適用于在該封殼裝入設(shè)備之前先存放包括至少一定量的至少一種流體燃料的內(nèi)含物。在預(yù)定工況下,存放燃料的組件適應(yīng)地被打開。
當(dāng)存放燃料的組件打開時(shí),第一腔室與來自封殼的至少一種燃料的至少一部分流體連通。在第一腔室中,使至少一種燃料燃燒以產(chǎn)生包括高溫燃燒氣體在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物。點(diǎn)火器引燃第一腔室中的至少一種燃料的至少一部分。至少一種燃料的燃燒使第一腔室內(nèi)的溫度和壓力上升。當(dāng)?shù)谝磺皇覂?nèi)的壓力上升到一預(yù)定的壓力時(shí),第一腔室適應(yīng)地被打開,從而使至少一部分高溫燃燒氣體從第一腔室中排出。
第二腔室包括一定量的儲(chǔ)存的壓縮氣體。當(dāng)?shù)谝磺皇掖蜷_時(shí),第二腔室與第一腔室流體連通,則從第一腔室排出的高溫燃燒氣體與儲(chǔ)存的壓縮氣體混合而產(chǎn)生充氣氣體。從第一腔室排出的高溫氣體與儲(chǔ)存的壓縮氣體混合產(chǎn)生充氣氣體之后,在第二腔室內(nèi)的壓力上升到一預(yù)定的壓力時(shí),第二腔室適應(yīng)地被打開,從而,至少一部分充氣氣體從第二腔室中排出且給裝置充氣。
在另一個(gè)這樣的充氣機(jī)設(shè)備的實(shí)施例中,存放燃料的組件包括封閉的外殼,該外殼有一外壁。該組件,具體地說其外殼適用于存放包括一定量的至少一種流體燃料的內(nèi)含物。外殼的外壁使至少一種燃料不能滲透,并在預(yù)定工況適應(yīng)地被打開。
當(dāng)外殼的外壁打開時(shí),第一腔室與存放燃料的組件流體連通。在第一腔室中,一定量的至少一種燃料的至少一部分燃燒以產(chǎn)生包括高溫燃燒氣體在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物。這種由點(diǎn)火器引燃的至少一種燃料的燃燒使第一腔室內(nèi)的溫度和壓力上升。當(dāng)?shù)谝磺皇覂?nèi)的壓力上升到一預(yù)定的壓力時(shí),第一腔室適應(yīng)地被打開,從而,至少一部分高溫燃燒氣體從第一腔室中排出。
第二腔室包括一定量?jī)?chǔ)存的壓縮氣體。當(dāng)?shù)谝磺皇掖蜷_時(shí),第一腔室和第二腔室相互流體連通,從第一腔室排出的高溫燃燒氣體與儲(chǔ)存的壓縮氣體混合產(chǎn)生充氣氣體。從第一腔室排出的高溫燃燒氣體與儲(chǔ)存的壓縮氣體混合而產(chǎn)生充氣氣體之后,當(dāng)?shù)诙皇覂?nèi)的壓力上升到一預(yù)定的壓力時(shí),第二腔室適應(yīng)地被打開,從而,至少一部分充氣氣體從第二腔室中排出。
本發(fā)明還包括一用一充氣設(shè)備給車輛中充氣安全裝置充氣的方法。該方法包括打開的步驟或a)一封閉的封殼裝入設(shè)備之前,先存放至少一定量的至少一種流體燃料,或b)一存放燃料組件的封閉的燃料外殼,在打開之前,該外殼存放至少一定量的至少一種流體燃料。每一種這樣的打開導(dǎo)致一定量的至少一種燃料的至少一部分釋放進(jìn)一第一密封腔室。
然后繼續(xù)該方法的步驟,即在第一密封腔室的釋放部分的至少一種燃料燃燒以產(chǎn)生包括高溫燃燒氣體在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物。接著該步驟的是從本設(shè)備釋放包括至少一部分燃燒氣體的充氣氣體給充氣安全裝置充氣。
本發(fā)明還包括一對(duì)充氣裝置充氣的設(shè)備的制造方法。該方法包括步驟至少部分地給一封殼填充一定量的至少一種流體燃料,該封殼有一構(gòu)成一封閉的儲(chǔ)存容積的封閉外壁。此后,把存放燃料的封殼裝入一設(shè)備的輔助結(jié)合裝置(apparatussubcombination)。輔助結(jié)合裝置包括一當(dāng)封殼打開時(shí)與存放燃料的封殼流體連通的第一腔室,其中至少一種燃料被燃燒而產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物。設(shè)備輔助結(jié)合裝置另外還包括一引燃在所述第一腔室內(nèi)一定量的至少一種燃料的至少一部分的點(diǎn)火器。
如此處所用的,所謂作為“無燃燒氧化劑”的腔室或容積應(yīng)被理解為是指氧化劑足夠少的腔室或容積,即,在腔室或容積內(nèi)儲(chǔ)存流體燃料的過程中所經(jīng)受的整個(gè)壓力和溫度范圍內(nèi),由化學(xué)反應(yīng)釋放的熱量(由于化學(xué)反應(yīng)速度對(duì)于所有的溫度來說不等于零)少于被分散到周圍環(huán)境中的熱量。它可以被認(rèn)為,由于這種化學(xué)反應(yīng)的速度(以及因此在反應(yīng)時(shí)釋放的熱量)是取決于氧化劑濃度以及溫度,因此通過適當(dāng)控制在腔室內(nèi)初始存在的氧化劑數(shù)量就可以使所釋放的熱量減少到最低程度。
術(shù)語“當(dāng)量比”(φ)一般用在有關(guān)的燃燒過程中。當(dāng)量比定義為實(shí)際的燃料與氧化劑之比(F/O)A除以化學(xué)計(jì)算法燃料與氧化劑之比(F/O)S所得的值φ=(F/O)A/(F/O)S(一種化學(xué)計(jì)量反應(yīng)是一種被定義為這樣一種反應(yīng)的獨(dú)特反應(yīng),即在這種反應(yīng)中所有反應(yīng)物都被消耗并轉(zhuǎn)變成其最穩(wěn)定形式的產(chǎn)物。例如,在一種碳?xì)淙剂吓c氧的燃燒中,一種化學(xué)計(jì)算反應(yīng)是這樣一種反應(yīng),即其中反應(yīng)物完全地被消耗并轉(zhuǎn)變成完全由二氧化碳(CO2)和水蒸氣(H2O)組成的產(chǎn)物。相反,含有相同反應(yīng)物的一種反應(yīng)如果在生成物中存在一氧化碳(CO)的話不是理想配比,因?yàn)镃O可以與O2反應(yīng)以形成一種被認(rèn)為比CO更穩(wěn)定的生成物CO2。)。一般來講,對(duì)于給定的溫度和壓力條件,燃料和氧化劑混合物只是在當(dāng)量比的一個(gè)特定范圍內(nèi)才是可燃的。
通過結(jié)合所附權(quán)利要求書和附圖的下列詳細(xì)說明,其它的目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于那些熟悉本技術(shù)的人來講是顯而易見的。
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的一供有流體燃料的部分剖開的簡(jiǎn)化示意圖。
圖2是圖1的供有流體燃料的充氣機(jī)的部分剖開的簡(jiǎn)化局部示意圖,圖中示出本發(fā)明一實(shí)施例的存放燃料的組件。
圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的存放燃料的組件的簡(jiǎn)化、剖開的示意圖。
圖4是本發(fā)明又一實(shí)施例的存放燃料的組件的簡(jiǎn)化、剖開的示意圖。
圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的存放燃料的組件的另外一個(gè)外殼或一個(gè)封殼的簡(jiǎn)化的局部立體圖。
圖6A、6B、6C和6D是可供選擇的凹痕排列或形式的簡(jiǎn)化的局部圖,這些凹痕用于本發(fā)明的另外的實(shí)施例的存放燃料的組件的另外的一外殼或一封殼構(gòu)件。
圖7A和7B是存放燃料的組件構(gòu)件的簡(jiǎn)化立體圖,即具有本發(fā)明一實(shí)施例的凹痕圓拱頂?shù)?、分別在打開之前和打開之后的一外殼或一封殼。
圖8A和8B是本發(fā)明一實(shí)施例的存放燃料的組件外殼分別在打開之前和打開之后的簡(jiǎn)化立體圖。
圖9A、9B和9C示出了圖8的存放燃料的外殼,外殼置于一供有流體燃料的充氣機(jī)裝置的燃燒室部分內(nèi),圖中示出外殼在各種選定的環(huán)境溫度的工況下打開之后的狀況。
圖10是一簡(jiǎn)化的部分剖開的局部立體圖,它示出本發(fā)明又一實(shí)施例的存放燃料的組件的另一外殼或一封殼構(gòu)件。
圖11是一簡(jiǎn)化的部分剖開的局部示意圖,它示出本發(fā)明一實(shí)施例的存放燃料的組件,其中至少圍繞一燃料封殼的一部分使用一金屬網(wǎng)篩。
圖12是一簡(jiǎn)化的部分剖開的立體示意圖,它示出本發(fā)明再一實(shí)施例的一存放燃料的組件。
圖13是圖12的存放燃料的組件的簡(jiǎn)化剖視圖。
圖14A是一簡(jiǎn)化的局部立體圖,它示出圖12和13的存放燃料的組件的側(cè)壁內(nèi)層。
圖14B是一簡(jiǎn)化的局部剖視圖,它示出圖12和13的存放燃料的組件的側(cè)壁內(nèi)層打開的氣流小孔。
圖15是本發(fā)明又一實(shí)施例的一供有流體燃料的充氣機(jī)的簡(jiǎn)化的部分剖開的示意圖。
圖16是本發(fā)明一實(shí)施例的存放燃料的組件構(gòu)件的簡(jiǎn)化示意圖。
圖17A和17B是圖16所示的存放燃料的組件構(gòu)件的另一結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化、放大的局部圖。
首先請(qǐng)看圖1,圖中示出一個(gè)用于對(duì)一車輛乘坐人員的減震裝置(例如一個(gè)空氣包)進(jìn)行充氣的供有流體燃料的充氣機(jī)組件10。應(yīng)予理解的是,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,包括用于如運(yùn)貨車、輕型卡車以及小汽車之類車輛的駕駛員側(cè)、乘客側(cè)和側(cè)面沖撞的氣包組件。
充氣機(jī)組件10包括一個(gè)含有貯存腔室14的壓力容器12,腔室14中充填有加壓的惰性氣體,如氬氣或氮?dú)猓瑝毫Φ湫偷貫?000-5000psi。
腔室14由狹長(zhǎng)的、大體為圓筒形的筒體16所形成。筒體16分別具有一第一端部20和一第二端部22。第一端部20部分地由形成一體的肩部24所封閉。擴(kuò)散器組件26通過周向焊縫27與筒體的第一端部密封地連接。燃燒室組件30通過周向焊縫31與筒體第二端部22密封地連接。
擴(kuò)散器組件26包括一大體為圓筒形的筒體32。筒體32具有一帽部34和一基部36,兩者形成了擴(kuò)散室40。擴(kuò)散器組件的帽部34和基部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)散器組件的帽部34包括與封閉的帽部第一端42a相鄰的多個(gè)開口46,用于將充氣氣體從充氣機(jī)組件中導(dǎo)入氣包組件(未畫出)。擴(kuò)散器組件的基部36還包括與封閉的基部第一端42b相鄰的多個(gè)開口48,用來作為充氣氣體從貯存腔室14進(jìn)入擴(kuò)散室40的通道。
擴(kuò)散器組件的帽部34和基部36與各自的開口的第二端部44a和44b是對(duì)準(zhǔn)的,并被一封閉裝置例如緊抵著兩開口端的安全隔膜50所封閉。擴(kuò)散器組件的安全隔膜50通過隔膜50周邊的周向焊縫51而與擴(kuò)散器組件的帽部34和基部36密封連接。在靜態(tài)下,隔膜50用來將貯存腔室14的內(nèi)含物與氣包分隔開。
燃燒室組件30包括一形成燃燒室60的帽部54和一基部56。燃燒室帽部54包括一筒體62,該筒體由側(cè)壁64以及通過帽肩連接部分68連接于側(cè)壁64的圓拱頂66構(gòu)成。燃燒室圓拱頂66有一小孔,在此稱為氣體出口70。氣體出口70通常由密封裝置封閉,例如通過安全隔膜72,該隔膜通過其周邊的周向焊縫73與燃燒室圓拱頂66密封連接。
燃燒室圓拱頂66通常被設(shè)計(jì)成能承受例如將在下文描述的燃燒室60中可燃混合物的燃燒而產(chǎn)生的內(nèi)壓力。在靜態(tài)時(shí),隔膜用于將氣體貯存腔室14保持在密封狀態(tài)下。
燃燒室基部56包括一基環(huán)74和通過基部肩狀連接部分78與基環(huán)相連的基帽76?;考鐮钸B接部分78作為一種方便的手段將燃燒室基部56相對(duì)于燃燒室筒體62定位,并且為周向焊縫79提供焊接的部位,以將燃燒室組件基部56密封地連接于燃燒室帽部54。
基帽76中有一開口80,點(diǎn)火器裝置82通過開口80(將在下文詳細(xì)描述),例如用焊接、夾緊或其它合適的氣密手段使點(diǎn)火器裝置82密封地安裝在燃燒室60內(nèi)。點(diǎn)火器裝置82包括一排放端84。將在下文詳細(xì)描述本發(fā)明的位于燃燒室60內(nèi)、與點(diǎn)火器裝置的排放端84相鄰的存放燃料的組件86。存放燃料的組件86含有大量的至少是一種流體的燃料,這將在下文詳細(xì)描述。
在使用時(shí),例如在檢測(cè)到碰撞時(shí),一個(gè)電信號(hào)被發(fā)往點(diǎn)火器裝置82,例如一傳統(tǒng)的煙火式點(diǎn)火器裝置。這樣一種點(diǎn)火器裝置在接受到一合適的電信號(hào)時(shí),會(huì)點(diǎn)火并釋放能量,例如熱量,然后含顆粒地排進(jìn)存放燃料的組件86中。接著,儲(chǔ)存在存放燃料的組件86的封閉容積內(nèi)的燃料的溫度和壓力上升。當(dāng)超過裝置86的結(jié)構(gòu)承受力時(shí),例如在超過一所選的極限內(nèi)壓或溫度的預(yù)定工況時(shí),組件將破裂而打開,使加熱的燃料與燃燒室60流體連通。在燃燒室60內(nèi),氧化劑(例如通常儲(chǔ)存在存放燃料的組件86外側(cè)的燃燒室60內(nèi),與燃料分開的,或者如在下面將要較詳細(xì)地予以說明的那樣,與燃料一起儲(chǔ)存在存放燃料的組件86內(nèi))與被加熱的燃料形成一可燃混合物,通過點(diǎn)火器82的引燃,可燃混合物以高溫和高壓點(diǎn)火燃燒。
在可燃混合物燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱氣體導(dǎo)致燃燒室60內(nèi)的壓力迅速升高。當(dāng)燃燒室60內(nèi)的氣體壓力超過安全隔膜72的結(jié)構(gòu)承受力時(shí),隔膜便破裂,或允許熱氣體通過氣體出口70進(jìn)入貯存室14。其中,從燃燒室60排出的熱燃?xì)馀c儲(chǔ)存在分開的貯存室14中的增壓氣體相混合,以產(chǎn)生用于對(duì)可充氣的減震裝置,例如一個(gè)空氣包進(jìn)行充氣的充氣氣體??梢哉J(rèn)識(shí)到,把儲(chǔ)存的惰性氣體加到燃?xì)庵锌梢援a(chǎn)生一種與單純?nèi)細(xì)庀啾染哂械蜏睾蜐舛葴p少的副產(chǎn)品(例如CO、NOX、H2O等)的充氣氣體。
當(dāng)貯存室14內(nèi)的氣體壓力超過安全隔膜50的結(jié)構(gòu)承受力時(shí),隔膜破裂而允許充氣氣體通過擴(kuò)散器基部36并進(jìn)入擴(kuò)散器蓋部34,從而使這種充氣氣體通過開口46進(jìn)入空氣包組件。
可用于這樣一種設(shè)備的流體燃料包括多種氣體、蒸氣、細(xì)碎固體和液體,從而使得,當(dāng)在選定條件下與一種或多種合適的氧化劑以適當(dāng)比例混合時(shí)(無論是單獨(dú),或是與一種或多種惰性氣體一起)就可形成可燃混合物。
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,這類烴燃料包括由環(huán)烷烴、烯烴和鏈烷烴族構(gòu)成的燃料,尤其是C1-C4鏈烷烴燃料。能用于實(shí)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,特別是那些例如含有四個(gè)或更少碳原子的那些,尤其是如乙醇和丙醇之類的醇能很好地用于本發(fā)明。
通常,用于本發(fā)明的細(xì)分的固體燃料必須具有足夠的含能量和反應(yīng)活性,從而能加熱一定體積的貯存氣體,使其按所需速度為充氣式減震裝置充氣,同時(shí)又不會(huì)使充氣機(jī)裝置的尺寸過大。此外,要求燃料產(chǎn)生不超過那些在足夠高濃度下有害的燃燒產(chǎn)物,如CO、NO、HCN或NH3的容許標(biāo)準(zhǔn)。
能用于本發(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(例如帶有各種揮發(fā)性成份的無煙煤、煙煤、次煙煤等)、木炭、油頁(yè)巖粉末和焦炭;(b)棉花、木材和泥煤(如各種纖維素材料,包括例如醋酸纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素和硝酸纖維素、以及木屑和紙屑);(c)食物或飼料(如面粉、淀粉和谷物粉末);(d)塑料、橡膠和樹脂(如環(huán)氧樹脂、聚酯和聚乙烯);以及(e)金屬和金屬合金材料(如以單純物或化合物形式存在的鋁、鎂、鈦等的粉末、金屬屑和/或切屑)。
應(yīng)予理解的是,如果需要,這種燃料可以與各種不同含量的液體、蒸氣及其水組合物進(jìn)行組合。
此外,應(yīng)予理解的是,可用于本發(fā)明的細(xì)分固體燃料通常包括不同大小和形狀的固體顆粒。但一般情況下,這種細(xì)分固體燃料的顆粒大小通常在約5至500微米之間,較佳為10至125微米左右,平均顆粒大小為10至40微米范圍。事實(shí)上,這種尺寸的細(xì)分固體燃料能合乎要求地導(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(jì)中減少或甚至消除對(duì)顆粒進(jìn)行過濾的要求。
使用細(xì)分的固體燃料具有多種處理上的優(yōu)點(diǎn)。例如,固體燃料至少與氣態(tài)或液態(tài)燃料相比,這種固體燃料能簡(jiǎn)化操作要求并有利于貯存在適當(dāng)?shù)娜剂腺A存室中。這種操作上的方便同樣會(huì)降低生產(chǎn)成本。
這種細(xì)分固體的流體燃料一般不同于通常用在空氣包充氣機(jī)裝置中的煙火材料。一般來講,這種即使以粉末或類似形狀使用的已有的煙火材料包括一作為一煙火組分的氧化劑。相反,本發(fā)明的細(xì)分固體的流體燃料不包括作為這種燃料本身一部分的氧化劑。
應(yīng)予以理解的是,燃料,尤其是諸如液態(tài)烴和液態(tài)烴衍生物(如醇)之類的燃料也可以包括含有有限比例的通常認(rèn)為不是燃料的材料,如水。對(duì)于那些事實(shí)上通常不可能完全將水分開的燃料更是這樣。此外,少量水的存在,例如小于約10體積%,通常在約4-8體積%,能有益地降低充氣機(jī)組件不希望有的自燃的可能性,而又不會(huì)顯著影響組件的低溫性能。
還應(yīng)理解的是,如果需要,多種燃料可以混合使用。對(duì)于那些實(shí)際上通常不可能完全分離的燃料,如商品級(jí)的丁烷尤其如此。例如,已經(jīng)使用的燃料混合物包括a)含約5-10%甲醇、0.5-1%甲基異丁基酮和其余為乙醇的一種200標(biāo)準(zhǔn)酒精度的醇混合物和b)含約90+%(如約95%)丁烷、2-6%(如約4%)丙烷及其余為甲烷、乙烷和其他各種微量烴類的一種烷烴混合物。這種燃料的一個(gè)例子是變性乙醇“專用的PM-4083,200標(biāo)準(zhǔn)酒精度的無水溶劑”(“ANHYDROLSOLVENT SPECIAL,PM-4083,200 Proof”),由聯(lián)合碳化物和塑料有限公司(Union Carbide Chemicals and Plastics Company Inc.)出售,它含有85.8%的乙醇、13.3%的甲醇和0.9%的甲基異丁基酮。
此外,這種燃料可以以不同狀態(tài)(如氣、液和固態(tài))的兩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在一種液體燃料中構(gòu)成細(xì)分固體燃料的組合物或混合物,如乙醇中的淀粉。類似地,流體燃料可以構(gòu)成與液態(tài)燃料保持緊密接觸的一種氣態(tài)燃料組合物或混合物。例如,這種氣態(tài)燃料可以在壓力下保持與液體燃料接觸,其方式類似于裝在容器中的碳酸鹽飲料。
可用于本發(fā)明的氧化劑包括各種含氧的氣體,例如包括純氧氣、空氣、稀釋空氣以及與一種或多種氣體稀釋劑如氮?dú)?、二氧化碳和諸如氦、氬、氙之類的惰性氣體混合的氧氣。事實(shí)上,使用純氧氣(O2)會(huì)因種種原因而不利,這些原因包括1)從生產(chǎn)角度看,使用純氧會(huì)有操作困難,2)使用純氧會(huì)增加自動(dòng)點(diǎn)燃的困難,3)與適量燃料混合時(shí)(化學(xué)計(jì)量或近化學(xué)計(jì)量,0.8≤φ≤1.2),會(huì)產(chǎn)生極高的火焰溫度(尤其是這種充氣機(jī)結(jié)構(gòu)都使用高壓),和4)在當(dāng)量比小于0.8時(shí),過量氧氣和一氧化碳會(huì)造成麻煩。
有鑒于此,氬氣和氧氣的混合物是比較好的。氬氣的優(yōu)點(diǎn)在于(1)惰性,(2)價(jià)廉,(3)安全,和(4)易操作。這種混合物的組份的較佳相對(duì)量一般取決于諸如充氣機(jī)幾何形狀以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利地與含乙醇基燃料的組件一起使用。
還應(yīng)認(rèn)識(shí)到,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行將被注入氧化劑的腔室中的空氣。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中,燃料單獨(dú)儲(chǔ)存并與燃燒氧化劑分開。例如,燃料儲(chǔ)存在存放燃料的組件內(nèi),而氧化劑存放在存放燃料的組件外面,但在燃燒室內(nèi)部,使燃料和氧化劑只有在存放燃料的組件破裂而打開后才能流體連通。
然而應(yīng)認(rèn)識(shí)到,如果需要,燃料和氧化劑可相互接觸地存放。在另一個(gè)較佳實(shí)施例中,燃料和氧化劑作為單一材料一起存放,例如基于羥基硝酸銨(hydroxylammonium nitrate-based)的液體單元燃料。這種燃料已被美國(guó)專利5,060,973公開,在此援引該專利的公開內(nèi)容。
含有一種燃料和一種氧化劑的特別合適的液體燃料組分按重量計(jì)是約60%的羥基硝酸銨作為一種氧化劑、20%的三乙醇硝酸銨作為一種燃料以及20%的水作為一種溶劑。
應(yīng)認(rèn)識(shí)到,對(duì)于一種諸如羥基硝酸銨含水溶劑和硝化烴鹽的液體燃料,例如三乙醇硝酸銨,所產(chǎn)生的具有熱量的氣體一般含有氮、二氧化碳和水蒸氣,所有這些一般認(rèn)為是無毒的。此外,這種燃料的燃燒一般不會(huì)出現(xiàn)大量的顆粒狀副產(chǎn)品,因此認(rèn)為對(duì)燃燒物不必進(jìn)行燃燒后的過濾。
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組合)的多種燃料,允許使用多種氧化劑,以及范圍寬廣的燃料和氧化劑的相對(duì)含量。
一般來講,本發(fā)明的充氣機(jī)組件較理想的是在0.4≤φ≤1.6,最好是在0.6≤φ≤1.1范圍的當(dāng)量比中工作。
正如儲(chǔ)存在貯存室14中的氣體,儲(chǔ)存在燃燒室60內(nèi)的高壓氣體有助于使充氣機(jī)的總尺寸減到最小,并使點(diǎn)火延遲時(shí)間達(dá)到最短,從而使充氣機(jī)組件具有高而快的性能,而且,例如通過溫度提高,燃燒更完全,因此,反應(yīng)率也快。此外,該充氣機(jī)組件將不完全燃燒產(chǎn)物的排除減到最少。
應(yīng)予以理解的是,另一方面當(dāng)需要時(shí),本發(fā)明存放燃料的組件周圍的燃燒室可含有一種或多種氣體,例如空氣、氧化劑或惰性氣體。
圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的供有流體燃料的充氣機(jī)110的局部視圖。供有流體燃料的充氣機(jī)110的示出部分包括一在充氣機(jī)燃燒室底部的帽部112,在該帽部112上有一個(gè)孔114,一點(diǎn)火器裝置116通過該孔114而固定或連接,還包括一存放燃料的組件120。
存放燃料的組件120包括一有一外壁124的外殼122。這樣一種外殼可由各種合適的選定材料制成,這些材料包括塑料(例如乙縮醛、氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚醚酮醚、丙烯和聚四氟乙烯)、陶瓷(例如硅和氧化鋁基陶瓷)或較典型的是一種金屬(例如鋁或低碳鋼)。
外殼122是封閉的,其中1.外殼內(nèi)形成了一封閉的儲(chǔ)存容積126,例如如上所述,外殼可含有一定量的至少一種流體燃料,以及2.外壁是防燃料滲透的,即,組成外壁的材料通常不會(huì)因?yàn)榕c燃料接觸而有很大的變化、影響或物理上的改變。
如上所述,在一較佳實(shí)施例中,燃料最好不存有燃燒氧化劑。然而,也如上所述,如果需要的話,這種燃料和氧化劑可一起存放。
外殼122的外壁124一般呈子彈形,外壁124包括一基本為圓筒形的側(cè)部130該圓筒形側(cè)部130有一個(gè)靠近燃燒室底部的帽部孔114的開口的第一端或底端132,和一個(gè)用圓拱形部136封閉的第二端134。
如果需要,且如圖中所示,組件120的選定部分例如通過包括外軸向刻痕線137a和137b的包裹體而預(yù)變薄,而使外壁124的厚度有選擇地減少。應(yīng)認(rèn)識(shí)到,這種有選擇地減少外壁厚度的刻痕線或類似線(例如凹痕)的包裹體有利于在具體預(yù)定的工況下打開組件120,并且能很好地確保組件在預(yù)定的部位所需要的破裂或打開,還能較佳地避免打開時(shí)形成不需要的碎片。
此外,應(yīng)予以理解的是,刻痕或其它適當(dāng)選定形式的要預(yù)先弄薄的部分可機(jī)加工成壁的表面,或例如當(dāng)零件通過模壓制造時(shí)可模制成壁表面,例如當(dāng)零件是由塑料制成時(shí)可方便地做成。
還應(yīng)予以理解的是,雖然組件120外刻痕線(即在相應(yīng)壁124的外表面138上的刻痕線)如圖所示,但如果需要的話,這些刻痕線或類似線可適當(dāng)交替地或互補(bǔ)地定位,例如沿外壁124的內(nèi)表面139。
用一外殼基部140和點(diǎn)火器裝置116使開口的底端132部分封閉。應(yīng)予以理解的是,如果需要的話,外殼基部可包括諸如O形環(huán)、夾緊件、凸緣等的零件和密封件(圖未示),或是其它的或再增加零件和密封件,所選的過盈裝置壓配合,便于點(diǎn)火器裝置在其內(nèi)固定安裝或連接。
如針對(duì)此舉例說明的實(shí)施例所理解的那樣,在這種儲(chǔ)存容積126中的燃料通常與外殼的外壁124直接接觸。
點(diǎn)火器116包括一排放端142,驅(qū)動(dòng)時(shí),引燃物從排放端排放。如果需要的話,且如圖所示,一諸如金屬隔膜形式的氣密密封件144可置于點(diǎn)火器排放端142周圍,以阻止流體燃料直接與點(diǎn)火器116接觸。這樣一種密封件的包裹體能有助于點(diǎn)火器避免和防止不希望有的品質(zhì)降低或下降的現(xiàn)象,例如不希望有的燃料與點(diǎn)火器的接觸,而且還能確實(shí)防止燃料泄漏。
在工作時(shí),例如當(dāng)相關(guān)的點(diǎn)火器116接受到一適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)時(shí),排出的能量,例如一高溫含顆粒的排放物從點(diǎn)火器116直接到存放燃料的組件120,特別是從排放端142通過密封件144,然后排放到儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存容積126中的燃料,隨后燃料的溫度和壓力會(huì)上升。當(dāng)溫度和壓力超過壁124的結(jié)構(gòu)承受力時(shí),外殼122的刻痕137a和137b處或刻痕的鄰近處會(huì)破裂而打開,使加熱的燃料與燃燒室流體連通并與其中的氧化劑混合。此后的工作一般類似于上述實(shí)施例。
圖3示出本發(fā)明另實(shí)施例的存放燃料的組件150。該存放燃料的組件150類似于圖所示的存放燃料的組件120,它包括一有一外壁153的外殼152,該外殼152一般呈子彈形,并包括基部為圓筒形的側(cè)壁154,該側(cè)壁154有開口的第一端或底端156和一用圓拱形封閉端外壁162封閉的第二端160。
正如上述充氣機(jī)組件110,開口的第一端或底端156被設(shè)計(jì)成放在一相應(yīng)的燃燒室基部的帽部孔的附近(圖未示)。具體地說,開口的第一端或底端156包括一向外彎曲的凸緣164,并在內(nèi)部形成一個(gè)置放點(diǎn)火器的空間166,使點(diǎn)火器裝置可在一最后裝配過程中放置在其內(nèi)。
然而,存放燃料的組件150是不同于圖2的上述實(shí)施例,這是因?yàn)槿剂洗娣旁谝环鈿ぱb置170中,而不是存放在外殼中與外殼的外壁直接接觸。
封殼170可由多種材料制成,例如金屬(如鋁、碳鋼和不銹鋼)或最好是塑料材料,以便具有例如需要的強(qiáng)度和彈性??梢岳斫?,雖然本發(fā)明的燃料封殼如果需要的話可由諸如陶瓷和玻璃的材料制成,但由于這些材料具有在工作時(shí),例如因?yàn)榇嗔讯伤槠牧?xí)性,所以這些材料的加工可能至少?gòu)囊婚_始就存在使用范圍有限的問題。
還應(yīng)予以理解的是,如果需要,本發(fā)明的封殼可由諸如某種塑料制成,這種材料本身如果不是全部的話至少是一部分,在燃燒室的氧化環(huán)境中,最好在某些情況下能燃燒而自耗。由這種可燃材料制成的封殼具有附加的能量,這種能量可用來產(chǎn)生充氣氣體,并不再需要為封殼提供專門的結(jié)構(gòu),例如專用開口或孔。
封殼170包括一構(gòu)成封閉的儲(chǔ)存容積174的封閉外壁172,該封閉外壁172適用于存放至少一定量的至少一種流體燃料,如上所述。具體地講,封閉外壁172包括一總的為圓筒形的側(cè)壁176、一圓拱形的第一端180和一與點(diǎn)火器相鄰的第二端182。
如圖所示,封殼170裝在外殼152內(nèi)并與外殼的圓拱形封閉端外壁162相鄰。
要知道的是,如上所述,在一實(shí)施例中,燃料最好與燃燒氧化劑分開存放。然而,還應(yīng)理解的是,如果需要,燃料和氧化劑可放在一起,如上所述。
在工作時(shí),例如當(dāng)相關(guān)的點(diǎn)火器裝置接受到一適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)時(shí),排出的能量,例如一高溫含顆粒的排放物從點(diǎn)火器116直接到存放燃料的組件150,具體地說是封殼170,隨后在封閉儲(chǔ)存容積174中的燃料的溫度和壓力會(huì)上升。當(dāng)溫度和壓力超過封殼壁176的結(jié)構(gòu)承受力時(shí),封殼170會(huì)破裂而打開,反過來又使外殼的外壁153破裂而打開,使加熱的燃料與燃燒室流體連通并與其中的氧化劑混合。此后的工作總的類似于上述實(shí)施例。
燃料以增加或改進(jìn)的緩和(延時(shí)作用)或控制的速度進(jìn)入燃燒室,反過來產(chǎn)生氣體的這種燃料的反應(yīng)速度的增加或改進(jìn)的緩和(延時(shí)作用)或控制主要得益于采用本發(fā)明的存放燃料的組件。這種速度控制是通過適當(dāng)選擇不同的設(shè)計(jì)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。例如,選擇點(diǎn)火器裝置的尺寸和煙火填充能為一給定的組件構(gòu)件提供所需程度的破裂或打開??蛇m當(dāng)選擇的另一個(gè)參數(shù)是構(gòu)件的破裂性,這種破裂性隨諸如壁厚、表面預(yù)加工(例如通過諸如凹痕或類似形式包裹體的預(yù)減薄的包裹體區(qū)域,以及預(yù)減薄的任何這種區(qū)域的深度、位置和排列)以及構(gòu)成這種構(gòu)件的材料。應(yīng)予以理解的是,燃料的選擇、數(shù)量和填充粒度(fill fraction)是用來理想地影響組件的性能和特性的附加設(shè)計(jì)參數(shù)。
因此,本發(fā)明的存放燃料的組件被設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)剡m應(yīng)某個(gè)速度,存放在該組件內(nèi)的燃料以該速度進(jìn)入燃燒室進(jìn)行反應(yīng)并產(chǎn)生氣體。結(jié)果,這種存放燃料的組件在設(shè)計(jì)相應(yīng)的點(diǎn)火器時(shí)允許較大的靈活性,以滿足特殊的處理或工作的要求。例如,通過使速度適中(或緩和),燃料以該速度進(jìn)入燃燒室,就能理想地避免燃燒室出現(xiàn)下述的情況,這些情況通常,例如因?yàn)橛蛇M(jìn)入燃燒室的燃料速度太大引起的燃燒室內(nèi)的壓力上升太迅速,而被認(rèn)為有攻擊性或不可控制。
圖4示出了本發(fā)明又一實(shí)施例中的一個(gè)存放燃料的組件150′。(由于存放燃料的組件150′總的類似于圖3所示的存放燃料的組件150,所以類似的零件用圖3中的編號(hào)加上撇號(hào)即“′”來表示。)存放燃料的組件150′包括一外殼152′和一封殼170′。如上述實(shí)施例所述,封殼170′包括一封閉的外壁172′,其內(nèi)形成一封閉的儲(chǔ)存容積174′。如圖所示,封殼170′裝在外殼152′內(nèi),并與外殼的圓拱形封閉端外壁162′相鄰。
然而,封殼170′適用于與相關(guān)的點(diǎn)火器裝置(圖未示)連接和鄰接。具體地說,封殼外壁172′包括一與點(diǎn)火器相鄰的第二端182′,該端被模制成一個(gè)適用于與相應(yīng)的點(diǎn)火器裝置相對(duì)應(yīng)的輪廓190。事實(shí)上,當(dāng)如此形成的一存放燃料的組件裝置按需要固定得使充填的燃料定位在相應(yīng)的點(diǎn)火器裝置的排放端附近,這樣一種存放裝置能有益地便于充氣機(jī)的工作。
應(yīng)要理解的是,除了把點(diǎn)火器放在組件內(nèi)之外,工作總的類似于上述的圖3的組件。
如上所述,如果需要,本發(fā)明的一存放燃料的組件可包括預(yù)減薄的區(qū)域,例如,諸如便于在特殊的預(yù)定工況下打開組件的凹痕或類似形式。還應(yīng)予以理解的是,對(duì)于那些包括封殼裝置的組件,如果需要,封殼的外壁可包括例如便于封殼打開的凹痕或類似形式。因此,可以理解,在本發(fā)明的存放燃料的組件中,組件包括一外殼和一封殼1.封殼和外殼可被制成包括諸如凹痕或類似形式的預(yù)減薄的區(qū)域,2.封殼或外殼可被制成包括諸如凹痕或類似形式的預(yù)減薄的區(qū)域,或3.封殼和外殼被制成都不包括諸如凹痕或類似形式的預(yù)減薄的區(qū)域。
此外,在本發(fā)明的那些存放燃料的組件中,組件只包括一個(gè)封殼或一個(gè)外殼的構(gòu)件,這種構(gòu)件被制成包括或不包括諸如凹痕或類似形式的預(yù)減薄的區(qū)域,如所需要的那樣。
圖5示出本發(fā)明又一實(shí)施例的一個(gè)存放燃料的組件,即一個(gè)外殼或一個(gè)封殼。具體地說,類似于上述那些的構(gòu)件210包括一總的呈子彈形的外壁212,該外壁212有一個(gè)基本呈圓筒形的側(cè)壁214,其一端216被一圓拱形的壁部220封閉。
外側(cè)壁214與上述那些不同,在于它包括不連續(xù)的軸向凹痕,在構(gòu)件已被適當(dāng)啟動(dòng)時(shí),這些軸向凹痕在受到大應(yīng)力的構(gòu)件210區(qū)域中,形成一壁厚沒有減小的圓環(huán)221。
圖中示出三組這種不連續(xù)的凹痕222a和222b、224a和224b以及226a和226b。具體地說,各凹痕結(jié)構(gòu)的軸向線分別被一沒有凹痕的區(qū)域所中斷,例如區(qū)域222c、224c和226c。這些沒有凹痕的區(qū)域形成圓環(huán)221的一部分。應(yīng)理解的是,這種環(huán)的包裹體可增加構(gòu)件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,例如在抵抗外面的有所增加的儲(chǔ)存壓力作用在構(gòu)件的情況下,能強(qiáng)化該構(gòu)件。
圖6A、6B、6C和6D各示出了一個(gè)存放燃料的組件的構(gòu)件240a、240b、240c和240d,即一個(gè)外殼或一個(gè)封殼,在這些構(gòu)件中,外側(cè)壁242a、242b、242c和242d的一部分包括可供選擇的凹痕結(jié)構(gòu)或形式244a、244b、244c和244d。
更具體地說,圖6A示出的一凹痕結(jié)構(gòu)244a包括一類似于圖2所示的和上述的軸向連續(xù)延伸的凹痕線。
圖6B示出的一凹痕結(jié)構(gòu)244b包括一類似于圖5所示的和上述的軸向不連續(xù)延伸的凹痕線。
圖6C示出的一凹痕結(jié)構(gòu)244c包括一徑向延伸的凹痕線,例如圍繞外側(cè)壁242c外切構(gòu)件240c。
圖6D示出的一凹痕結(jié)構(gòu)244d包括一環(huán)繞外側(cè)壁242d的、軸向延伸的、圓筒形螺旋線狀的凹痕線。
此外,雖然上文已對(duì)應(yīng)可能的在一個(gè)或多個(gè)存放燃料的組件構(gòu)件(例如外殼和/或封殼)的外側(cè)壁周圍的一個(gè)或多個(gè)凹痕包裹體、厚度減少區(qū)域等類似形式,描述了本發(fā)明,但應(yīng)予以理解的是,如果需要,還可環(huán)繞相應(yīng)的存放燃料的組件構(gòu)件的其它地方選擇或另加凹痕等,包括在圓拱形的外壁部分,以促進(jìn)在此處的打開。
圖7A示出一個(gè)存放燃料的組件構(gòu)件260,即一外殼或一封殼,在打開之前的一部分,而圖7B示出同樣的存放燃料的組件構(gòu)件,但這是在打開之后,并用260′表示。
構(gòu)件260包括一基本呈半球形的圓拱形外壁262,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,該外壁上刻有凹痕。具體地說,壁262包括六個(gè)分別用264(a-f)表示的凹痕線或槽,這些槽總的從半圓球的頂部中心266延伸至半球形外壁262的邊緣周圍的切點(diǎn)270。這些槽264(a-f)是尖錐形的,在遠(yuǎn)離頂部中心266的深度是逐漸減薄的??梢岳斫猓?dāng)需要燃料從構(gòu)件的端部排出時(shí),就可使用這樣一種結(jié)構(gòu)和排列。例如,當(dāng)由于構(gòu)件尺寸的限制,例如側(cè)壁面積不夠,構(gòu)件沒有足夠的地方用于沿側(cè)壁凹痕的包裹體時(shí),就可使用這樣一種排列。
在工作時(shí),例如當(dāng)相應(yīng)的點(diǎn)火器裝置接受到一適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)時(shí),排出的能量,例如一高溫含顆粒的排放物從點(diǎn)火器裝置直接到存放燃料的組件構(gòu)件260內(nèi),隨后在構(gòu)件260中的燃料的溫度和壓力會(huì)上升。當(dāng)溫度和壓力超過構(gòu)件外壁262的結(jié)構(gòu)承受力時(shí),外壁262會(huì)打開,如圖7B所示,圓拱形的壁形成花瓣272(a-f),這些花瓣的打開使加熱的燃料與燃燒室流體連通并與保持在其中的氧化劑混合。此后的工作總的類似于上述實(shí)施例。
圖8A示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在打開之前的存放燃料的組件外殼310,而圖8B示出同樣的、但在打開之后的、用310′表示的存放燃料的組件外殼。
外殼310總的類似于圖2所示的和如上所述的外殼122。更具體地說,外殼310的外壁312總的呈子彈形,外壁312包括一基本呈圓筒形的側(cè)壁314,該外壁312有一個(gè)例如與燃燒室基部的帽部孔(圖未示)相鄰的開口的第一端或底端316,和一個(gè)用圓拱形部分322封閉的第二端320。
外殼310已被六個(gè)間隔基本相等的、軸向延伸的凹痕線324(例如在這些線上外壁312的厚度,具體地說是外壁312的圓筒形側(cè)部的厚度已減少)包裹體有選擇地預(yù)減薄,例如如上所述。在圖8A中,只能看見三個(gè)凹痕線324,分別用324a、324b和324c來表示它們。如圖所示,凹痕線324沒有延伸進(jìn)圓拱形的部分322,因而形成一光滑的沒有凹痕的圓拱形表面326。
如圖8B中的存放燃料的外殼310′所示,在工作中和當(dāng)驅(qū)動(dòng)時(shí),外殼內(nèi)的壓力上升,導(dǎo)致外殼沿外壁312上最薄的區(qū)域,例如沿外壁上最薄的凹痕線324處破裂或打開。最終,引起外殼朝外徑向隆起或凸起的上升的壓力,優(yōu)先通過基本上沿凹痕線324在外壁312上形成的凹痕線開口330排出。打開后,通過在相鄰凹痕線開口330之間延伸的側(cè)壁314的帶條332連接的圓拱形部分332作為外殼310′的一部分保留了下來。
除了上述燃料以增加或改進(jìn)的緩和或控制的速度進(jìn)入燃燒室的好處之外,本發(fā)明的存放燃料的組件結(jié)構(gòu)還具有緩和環(huán)境溫度對(duì)充氣機(jī)性能的影響的益處。以下結(jié)合圖9A、9B和9C描述緩和環(huán)境溫度對(duì)充氣機(jī)性能的影響,圖中示出在圖8A示出的上文已描述的存放燃料的外殼,在此分別用310a、310b和310c表示,其中,外殼在一裝有流體燃料的充氣機(jī)組件342的一燃燒室340內(nèi),并處在不同的所選定的環(huán)境溫度工況中??梢岳斫?,當(dāng)燃燒室內(nèi)的溫度上升時(shí),施加在存放燃料的外殼310上的外壓力也隨著明顯地增加。
圖9A示出的是,當(dāng)燃燒室內(nèi)的環(huán)境溫度在約21℃,燃燒室內(nèi)的壓力在約1850psi時(shí),打開之后的外殼310a。
圖9B示出的是,當(dāng)燃燒環(huán)境條件總的認(rèn)為是“冷”的,例如在一約-40℃的溫度,在該溫度的燃燒室內(nèi)的壓力在約1595psi時(shí),打開之后的外殼310b。
圖9C示出的是,當(dāng)燃燒環(huán)境條件總的認(rèn)為是“熱”的,例如在一約90℃的溫度,在該溫度的燃燒室內(nèi)的壓力在約2425psi時(shí),打開之后的外殼310c。
在圖9A、9B和9C中,由分別用330a、330b和330c表示的凹痕線開口通道提供的區(qū)域隨特定工作條件而改變。如圖所示,在低環(huán)境溫度下,外殼裝置受到比較低的外壓力,打開相對(duì)比較容易。在一較高的環(huán)境溫度下,外殼裝置受到比較大的外壓力,其結(jié)果通常是打開相對(duì)比較困難。具體地說,在一較高環(huán)境溫度下(所有其它指標(biāo)例如燃料顆粒大小、當(dāng)量比、氧氣濃度等等保持不變)燃燒室內(nèi)的壓力比較大,由此使一一定強(qiáng)度的點(diǎn)火器要完全打開外殼是比較困難的。因此,當(dāng)環(huán)境溫度上升,使壓力也增加時(shí),外殼打開時(shí)所形成的通道面積相應(yīng)的下降,導(dǎo)致燃料通過外殼到燃燒室的速度下降。此外可以相信,霧化度等級(jí)下降,由此霧化產(chǎn)生的燃料顆粒的相應(yīng)尺寸也增大。較大的顆粒尺寸將需要較多的時(shí)間被加熱汽化和燃燒。鑒于本發(fā)明的燃料總的在較高的溫度下更易反應(yīng),對(duì)于一種在環(huán)境溫度中通常或一般能預(yù)料到的變化,例如由在較低的環(huán)境溫度時(shí)釋放比較快的燃料,或者是在一較高的環(huán)境溫度時(shí)釋放比較慢的燃料引起的變化,具有這樣一種的存放燃料的組件的充氣機(jī)組件能夠自補(bǔ)償。
可以理解,當(dāng)存放燃料的組件是一個(gè)封殼時(shí),也能實(shí)現(xiàn)類似效果,例如在此所描述的。
最終,采用諸如在此描述的存放燃料的組件總的能理想地使隨著環(huán)境溫度的變化而使性能受到的易變性得以明顯地減少。
雖然以上結(jié)合諸如在特殊的預(yù)定工況下可有助于組件打開的燃料組件構(gòu)件(一個(gè)外殼或一個(gè)封殼)中的凹痕線或類似的包裹體描述了本發(fā)明,但應(yīng)予以理解的是,如果需要,本發(fā)明可以選用一個(gè)或多個(gè)強(qiáng)化或加強(qiáng)零件的包裹體來防止或避免組件或其上的選定部分的打開或使之更難以打開。
例如,圖10示出一燃料組件構(gòu)件350,即一外殼或一封殼,其外壁352的橫截面基本上為一圓環(huán),該外壁352構(gòu)成一內(nèi)容積354。構(gòu)件350包括在內(nèi)容積354中的、與外壁352的內(nèi)表面356相鄰的一個(gè)壁支承件360,圖中是以一起加強(qiáng)作用的圓環(huán)或肋的形式示出的。這樣一種壁支承件基本上能起到增加構(gòu)件350外負(fù)荷承受力的作用,例如,當(dāng)外壁受到增大的外部?jī)?chǔ)存壓力時(shí),能避免該外壁的彎曲,從而不會(huì)顯著影響打開構(gòu)件壁352所需的內(nèi)壓力。
應(yīng)予以理解的是,雖然所示的支承零件是一連續(xù)的圓環(huán)或肋的形式,但也可用其它合適的形式或形狀來達(dá)到所需的效果。例如,當(dāng)需要時(shí),可采用非圓環(huán)以及不連續(xù)的形式,例如僅僅沿構(gòu)件外壁的特殊或特定的部位的支承零件。然而,總的說來,由于這種連續(xù)形式的支承零件總的能提高支承力,所以這種形式通常是較佳的。
應(yīng)予以理解的是,諸如上述加強(qiáng)環(huán)的支承零件可由用來制造特定的組件構(gòu)件的相同材料制成,例如金屬塑料或陶瓷,但厚度可以改變(當(dāng)需要時(shí))。
雖然以上針對(duì)一具有外側(cè)壁和無間斷的圓拱形壁(即沒有孔)的存放燃料的組件外殼的使用,描述了本發(fā)明,但應(yīng)該了解,本發(fā)明至少在其較寬的方面來講沒有受到如此的限制。例如,當(dāng)存放燃料的組件包括一存放燃料的封殼和一至少其部分包圍該封殼的外殼時(shí),由于在組件的靜止?fàn)顟B(tài)下外殼沒有與燃料流體連通,所以,當(dāng)需要時(shí),外殼可包括放置或定位得能達(dá)到所需性能的諸開口。
圖11示出本發(fā)明的一種這樣的存放燃料的組件370。具體說來,存放燃料的組件370包括一基本上類似于以上結(jié)合圖4所描述的一封殼372和一金屬網(wǎng)篩外殼374,該金屬網(wǎng)篩374用來適當(dāng)?shù)乇3址鈿?,如果?dāng)存放燃料的組件啟動(dòng)時(shí),封殼破裂成碎片,則這樣一種外殼可用來保存所形成的封殼碎片。
封殼372包括一外壁376,該外壁376的內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)封閉的儲(chǔ)存容積380。封殼外壁376包括一靠近點(diǎn)火器的第二端382,該端被模制成一個(gè)適用于與相關(guān)的點(diǎn)火器裝置(未示出)相對(duì)應(yīng)的輪廓384。
外殼374由金屬網(wǎng)篩制成,例如,與一塑料制成的封殼配合,可使用一每平方英寸10至24目的金屬絲網(wǎng)篩,與一陶瓷制成的封殼配合,可使用一每平方英寸24至100目的金屬絲網(wǎng)篩。
實(shí)際上,這種外殼通常由鋼、鋁和類似金屬絲材料制成。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到,也可用合適的替換物去替換金屬絲形式的網(wǎng)篩裝置。例如,當(dāng)需要時(shí),不是用金屬絲形成的網(wǎng)篩裝置,而是用由多孔金屬網(wǎng)和拉制金屬網(wǎng)形成的網(wǎng)篩裝置。
圖12和13示出本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的存放燃料的組件410。組件410包括一有例如塑料模制的封殼412,該封殼412適用于直接與一點(diǎn)火器組件的對(duì)應(yīng)部分相連,例如,與圖2示出的點(diǎn)火器燃燒室基部的帽部112相連。
類似于上述封殼170′的封殼412包括一外壁414,該外壁414構(gòu)成一封閉的儲(chǔ)存容積416,其內(nèi)適用于存放至少一定量的、至少一種流體燃料,如上所述。具體地說,外壁414包括一基本上呈圓筒形的側(cè)壁420、一圓拱形的第一端414和一與點(diǎn)火器相鄰的第二端424,該第二端被模制成一個(gè)適宜于與相關(guān)的點(diǎn)火器裝置(未示出)相對(duì)應(yīng)的輪廓426。
被模制在封殼外壁414內(nèi)的是一個(gè)保持架430,該保持架430包括一個(gè)具有一朝外彎曲的凸緣432的第一端431和一在內(nèi)層414a與外層414b之間模制進(jìn)封殼外壁414的第二端433。保持架430圍繞內(nèi)層414a周向地延伸并被封殼外壁包圍住,以便于在一點(diǎn)火器組件內(nèi)與封殼直接連接。
實(shí)際上,這種保持架通常由金屬材料,例如鋼或鋁制成,例如,這種金屬材料被壓制后插入一模子,該模子在其周圍有一合適的模制塑料封殼材料。
可適當(dāng)選擇在封殼外壁的內(nèi)層與外層之間延伸的保持架的厚度及長(zhǎng)度,以便對(duì)組件提供所需要的強(qiáng)度。
組件410包括若干沿封殼側(cè)壁420、穿過外層414a和保持架430的氣體流動(dòng)的小孔通道434。借助封殼外壁414的內(nèi)層414a,使封閉的儲(chǔ)存容積416通常與這些小孔通道流體阻隔。然而,在需要的時(shí)候,例如,當(dāng)點(diǎn)火器裝置的適當(dāng)運(yùn)行使封閉的儲(chǔ)存容積416內(nèi)的壓力上升時(shí),以下用435表示的外壁414內(nèi)層414a的封閉小孔的部分將適當(dāng)?shù)仄屏巡⒃试S封殼的內(nèi)含物排出。
為了便于這樣一種組件在一特定的預(yù)定工況下打開,內(nèi)層414a的封閉小孔的部分435可有選擇地預(yù)減薄,例如,沿內(nèi)層414a的外表面436、諸如被至少部分435圓周上的一部分的凹痕減少壁厚的那部分包裹體。這些凹痕用438表示。
例如,圖14A示出封殼側(cè)壁內(nèi)層414a的外表面436的一部分440,這部分包括分別用434a和434b表示的氣流小孔,有相應(yīng)的封閉小孔的部分435a和435b。如所示的,封閉小孔的那些部分435a和435b的圓周包括分別用438a和438b表示的厚度減少的區(qū)域。這些厚度減小的區(qū)域總的是封閉小孔的部分435a和435b的圓周上的一個(gè)不完整的圓環(huán)和輪廓。內(nèi)層414a的厚度減少的圓環(huán)一部分是不完整的,圓環(huán)軌道中分別用446a和446b表示的這部分厚度沒有減少,因此,當(dāng)小孔通道434a和434b打開時(shí),如圖14B所示的氣流小孔通道434a,用來與壁層材料的其余部分一起保留相應(yīng)的封閉部分435a和435b。
在工作時(shí),例如當(dāng)相應(yīng)的點(diǎn)火器裝置接受到一適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)時(shí),排出的能量,例如一高溫含顆粒的排放物從點(diǎn)火器裝置直接到存放燃料的組件410,具體說是封殼412,隨后在封閉儲(chǔ)存容積416中燃料的溫度和壓力會(huì)上升。當(dāng)溫度和壓力超過封殼外壁414的結(jié)構(gòu)承受力時(shí),封殼412將破裂而打開,使加熱的燃料與燃燒室流體連通并與保持在其中的氧化劑混合。此后的工作總的類似于上述。
圖15示出本發(fā)明有一個(gè)實(shí)施例的供有流體燃料的充氣機(jī)組件510。充氣機(jī)510包括細(xì)長(zhǎng)的基本上呈圓筒形的筒體516,該筒體516有一第一端520和一第二端522,并構(gòu)成一腔室523,在此稱作燃燒室。
第一端520被一一體的肩部524部分封閉。一諸如上述針對(duì)圖1的擴(kuò)散器組件26所描述的擴(kuò)散器組件526通過一周向焊縫527而密封地連接于筒體第一端520。就象擴(kuò)散器組件26一樣,擴(kuò)散器組件526包括一大體為圓筒形的筒體532。筒體532具有一帽部534和一基部536,兩者形成了擴(kuò)散室540。擴(kuò)散器組件的帽部534和基部536分別包括封閉的第一端542a和542b以及開口的第二端544a和544b。擴(kuò)散器組件的帽部534包括與封閉的帽部第一端542a相鄰的多個(gè)開口546,用于將充氣氣體從充氣機(jī)組件中導(dǎo)入氣包組件(未畫出)。擴(kuò)散器組件的基部536還包括與封閉的基部第一端542b相鄰的多個(gè)開口548,用來讓來自腔室523的充氣氣體通過而進(jìn)入擴(kuò)散室540。
擴(kuò)散器組件的帽部534和基部536與各自的開口的第二端部544a和544b是對(duì)準(zhǔn)的,并被一封閉裝置例如緊抵著兩開口端的安全隔膜550所封閉。擴(kuò)散器組件的安全隔膜550通過隔膜550周邊的周向焊縫551而與擴(kuò)散器組件的帽部534和基部536密封連接。在靜態(tài)下,隔膜550用來將腔室523的內(nèi)含物與氣包分隔開。
用一周向焊縫562把一端基部560密封地連接到筒體第二端522,端基部560包括一通過基部肩狀連接部分566而連接于其上的基帽564?;考鐮钸B接部分566作為一種方便的手段將端基部560相對(duì)于筒體516定位,并且為周向焊縫562提供焊接的部位,以將端基部560密封地連于筒體516。
端基部560中有一開口570,點(diǎn)火器裝置572通過開口570,例如用焊接、夾緊或其它合適的氣密手段使點(diǎn)火器裝置572密封在充氣機(jī)510內(nèi)。點(diǎn)火器裝置572包括一排放端574。前面已描述過的本發(fā)明存放燃料的組件576在腔室523內(nèi),且與點(diǎn)火器裝置的排放端574相鄰。存放燃料的組件576中有包括大量的至少是一種流體燃料的內(nèi)含物。
在使用時(shí),例如在檢測(cè)到碰撞時(shí),一個(gè)電信號(hào)被發(fā)往點(diǎn)火器裝置572,例如一傳統(tǒng)的煙火式點(diǎn)火器裝置。這樣一種點(diǎn)火器裝置在接受到一合適的電信號(hào)時(shí),會(huì)點(diǎn)火并釋放能量,例如熱量,然后含顆粒地排進(jìn)存放燃料的組件576。接著,儲(chǔ)存在存放燃料的組件576內(nèi)的燃料的溫度和壓力上升。當(dāng)溫度和壓力超過組件576的結(jié)構(gòu)承受力時(shí),例如超過一預(yù)定工況時(shí),組件將破裂而打開,使加熱的燃料與腔室523流體連通。在腔室523內(nèi),被加熱的燃料和氧化劑(例如通常在腔室523內(nèi)與燃料分開儲(chǔ)存,或者如前面所述,與存放燃料的組件576內(nèi)的燃料一起儲(chǔ)存)形成一可燃混合物,通過點(diǎn)火器的引燃,可燃混合物以高溫和高壓點(diǎn)火燃燒。
在可燃混合物燃燒時(shí)所產(chǎn)生的高溫氣體導(dǎo)致腔室523內(nèi)的壓力迅速升高。當(dāng)腔室523內(nèi)的氣體壓力超過安全隔膜550的結(jié)構(gòu)承受力時(shí),隔膜便破裂而允許高溫氣體通過擴(kuò)散器組件526并排出開口546進(jìn)入氣包組件。
應(yīng)認(rèn)識(shí)到,由于這樣一種充氣機(jī)結(jié)構(gòu)不具有一個(gè)儲(chǔ)存與燃料和/或氧化劑分開的壓縮氣體的分離的貯存室,與上述圖1的充氣機(jī)結(jié)構(gòu)相比,這種充氣機(jī)結(jié)構(gòu)通常用很少的零件就能制成。零件的減少和組裝的簡(jiǎn)化,對(duì)降低制造和組裝的成本以及減輕充氣機(jī)裝置的重量都很有利。
如上所述,例如通過有選擇地減少存放燃料的組件構(gòu)件例如一外殼和/或一封殼外壁的厚度,例如通過一個(gè)或多個(gè)凹痕線等的包裹體,而預(yù)先減薄該構(gòu)件,使打開這樣一種構(gòu)件所需要的壓力或力達(dá)到最小或使其降低,同樣又降低了能量。此外,由于使構(gòu)件沿諸如由一凹痕線提供的預(yù)定通路打開,從而降低了構(gòu)件打開時(shí)的不希望有的碎裂的可能性,或使這種可能性降到最低。
然而,除以一控制方式打開(例如不是預(yù)想之外的碎裂),以便當(dāng)引燃時(shí)使燃料和燃燒氧化劑適當(dāng)接觸并混合之外,還要求本發(fā)明存放燃料的組件總的能完成其它的各種功能,這些功能包括能承受大的外壓力負(fù)荷(例如達(dá)2000psi或更大的壓力)而不會(huì)破裂或變形(彎曲)。
應(yīng)認(rèn)識(shí)到,存放燃料的組件構(gòu)件的預(yù)減薄對(duì)其承受外壓力負(fù)荷的能力有不利的影響。具體地說,由于抗彎強(qiáng)度(例如抗彎能力)一般是壁厚尤其是凹痕槽的長(zhǎng)度和深度的一個(gè)重要的性能,比較長(zhǎng)和薄的凹痕線槽或類似形狀的包裹體通常會(huì)降低存放燃料的組件構(gòu)件的強(qiáng)度達(dá)50%或更多。此外,采用對(duì)構(gòu)件承受外壓力負(fù)荷的能力有較少不利影響的比較短淺的凹痕線槽,當(dāng)引燃組件時(shí),構(gòu)件一般更經(jīng)常性地碎裂。
在致力于避免或克服由減少構(gòu)件外壁厚度引起的至少某些上述的復(fù)雜情況的過程中,如下文將要描述的,已在研究的本發(fā)明的一個(gè)方面是有選擇地減少構(gòu)件外壁的厚度成為“多深度”,在下文稱為“多深度”槽或凹痕線。
現(xiàn)在看圖16,該圖示出一存放燃料的組件構(gòu)件610的簡(jiǎn)化示意圖,即一個(gè)外殼或一個(gè)封殼。具體地說,類似于上述那些的構(gòu)件610包括外壁612,該外壁612有一個(gè)基本上呈圓筒形的側(cè)壁614,該側(cè)壁有一第一端部616和一第二端部618。圓筒形側(cè)壁614包括一標(biāo)號(hào)為624的部分,將在下文結(jié)合圖17A和17B描述的該部分624已被預(yù)減薄,例如具有外壁612的厚度,具體地說,通過一個(gè)或多個(gè)軸向凹痕線,沿圓筒形側(cè)壁614有選擇地預(yù)減薄。
圖17A和17B是簡(jiǎn)化和放大的局部圖,它們示出圖16的圓筒形側(cè)壁的一個(gè)部分624的、分別用630和632標(biāo)記的可供選擇的結(jié)構(gòu),其中外壁612的厚度已有選擇地減少。具體地說,圖17A的結(jié)構(gòu)630示出一深度基本上不變、例如類似于前面圖2所示的凹痕線634,在該處,沿凹痕線634長(zhǎng)度的外壁612的厚度基本上是均勻的,標(biāo)記為635。
圖17B的結(jié)構(gòu)632示出本發(fā)明一實(shí)施例的多深度槽或凹痕線636。具體地說,外壁612有一個(gè)標(biāo)記為638的厚度,凹痕線636包括一基本上在圓筒形側(cè)壁614中心部的分段640,該分段640形成一比較短而深的槽。在凹痕線分段640處,標(biāo)記為642的外壁612厚度比外壁612總的厚度638薄。
采用這樣一種短而較深的槽總的能減少打開構(gòu)件所需要的能力,例如,這樣形成的一個(gè)構(gòu)件在一較低的內(nèi)壓力下總的也會(huì)打開。
凹痕線分段640通過凹痕線分段646a和646b而在兩端交界,在該兩分段646a和646b處的外壁612的厚度標(biāo)記為650。凹痕線分段646a和646b處的外壁厚度650雖然比中心凹痕線分段640處的外壁厚度厚,但還是比外壁612總的厚度638薄。
與凹痕線分段640相比,在邊界上的凹痕線分段646a的包裹體的厚度比較厚,這種包裹體提供了一種通道,沿著該通道,構(gòu)件的開口可以擴(kuò)展,因此,導(dǎo)致構(gòu)件以一種更可控制的方式被打開,并減少了構(gòu)件打開時(shí)出現(xiàn)不希望有的碎裂的可能性,或使這種可能性降至最低。此外,較厚的邊界凹痕線分段具有較強(qiáng)的剛性或抗彎曲性。結(jié)果,在本發(fā)明的一個(gè)存放燃料的組件構(gòu)件中,這種壁厚有選擇地減小的多深度包裹體使打開這種構(gòu)件所需要的壓力或力降至最低或有所減少,同樣又使所需的能量降至最低或有所減少,但還具有足夠的強(qiáng)度以避免構(gòu)件出現(xiàn)不希望有的變形。
雖然以上結(jié)合含有一外殼或一封殼(存放燃料的組件構(gòu)件),或者是單個(gè)的或者兩者在一起,描述了本發(fā)明的存放燃料的組件,但應(yīng)認(rèn)識(shí)到,當(dāng)單獨(dú)使用其中的一個(gè)構(gòu)件而不再用另外的構(gòu)件時(shí),則所用的單一構(gòu)件與含有兩者的這種構(gòu)件的那些組件相比,通常被構(gòu)造成能承受一較大的外壓力。
例如,一個(gè)只用封殼而不用存放燃料的組件外殼的封殼(例如,至少在某些情況下,使用諸如圖12和13所示的封殼412)與裝在一外殼(例如圖3所示的外殼152)內(nèi)的封殼(例如圖3所示的封殼170)相比,通常構(gòu)造得其外壁較厚而比較堅(jiān)固,上述的外殼(例如外殼152)通常承受如果基本上不是所有的作用在組件上的外壓力,則至少承受一部分外壓力。然而,應(yīng)認(rèn)識(shí)到,在至少一些既包括一外殼又包括一封殼構(gòu)件的應(yīng)用中,依靠這種作為封殼的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)去承受至少一些外壓力負(fù)荷是較理想的。在這個(gè)例子中外殼的壁厚可適當(dāng)減少或減至最小。
如上所述,本發(fā)明的存放燃料的組件總的被設(shè)計(jì)成或適用于在預(yù)定的工況下破裂或打開??偠灾?,這種存放燃料的組件結(jié)構(gòu)能夠平衡各種因素,這些因素包括迅速釋放儲(chǔ)存的燃料的總要求和組件承受較高的或較大的外負(fù)荷的能力。
更具體地說,自動(dòng)空氣包的充氣必須滿足很嚴(yán)格的性能規(guī)定,事實(shí)上,應(yīng)認(rèn)識(shí)到,在本發(fā)明的存放燃料的組件中采用本發(fā)明的流體燃料,在一些應(yīng)用中,對(duì)于盡可能適當(dāng)?shù)丶涌齑蜷_存放燃料的組件或釋放儲(chǔ)存的燃料是有益而需要的。存放燃料的組件的這種快速打開能使燃料迅速釋放和蒸發(fā),并使釋放的燃料燃燒,對(duì)于那些含有比較重的燃料,例如具有較高的分子量、粘度、表面張力和/或蒸發(fā)熱量的燃料的組件尤其需要。
作用在本發(fā)明存放燃料的組件上的外負(fù)荷總的是由通常在燃燒室內(nèi)的壓力上升所引起的。事實(shí)上,本發(fā)明的存放燃料的組件被設(shè)計(jì)成能安全地承受一高的外負(fù)荷而不會(huì)失效或破裂。
還應(yīng)認(rèn)識(shí)到,通過使用本發(fā)明的預(yù)裝填燃料的存放燃料的組件構(gòu)件能提高安全性。
例如,正如所提供的至少一些上述實(shí)施例,適當(dāng)選擇的組件構(gòu)件在一個(gè)遠(yuǎn)離充氣機(jī)制造或裝配的其它工地的一個(gè)位置裝填燃料。因此,一個(gè)實(shí)施例中,一封殼可在一個(gè)位置適當(dāng)?shù)匮b填燃料,該位置遠(yuǎn)離充氣機(jī)適當(dāng)注入一例如加壓的氧化氣體的場(chǎng)所。結(jié)果,由于燃料與氧化劑之間的不希望有的接觸(如果沒有分離)所引起的燃燒或爆炸的可能性顯著減少。這樣一種安全措施在一裝配速度較高的環(huán)境中,例如在有關(guān)的車輛減震系統(tǒng)空氣包充氣機(jī)的批量生產(chǎn)的環(huán)境中尤其有利。
此外,在把這樣一種存放燃料的構(gòu)件裝入充氣機(jī)外殼之前,可對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行燃料泄漏(不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象)檢測(cè),并適當(dāng)報(bào)廢任何不合格的構(gòu)件。然后,在安裝經(jīng)過適當(dāng)檢測(cè)的構(gòu)件之后,可在已裝配好的充氣機(jī)所處的適當(dāng)?shù)胤綄?duì)其進(jìn)行泄漏檢測(cè)。這樣的泄漏檢測(cè)過程可較佳地確保已安裝就妥的充氣機(jī)組件的質(zhì)量。
根據(jù)上述,本發(fā)明提供一充氣機(jī)組件,該組件采用一種燃燒時(shí)能產(chǎn)生充氣氣體的流體燃料,該充氣機(jī)組件在變化的環(huán)境溫度條件下能適當(dāng)緩解對(duì)工作的影響。此外,本發(fā)明提供了這樣一種充氣機(jī)組件,這種充氣機(jī)組件能有所改進(jìn)地緩解或控制燃料進(jìn)入燃燒室的速度,同樣又有所改進(jìn)地緩解或控制這種燃料的反應(yīng)速度。
在此以適當(dāng)?shù)呐e例說明的方式公開的本發(fā)明在缺乏沒有在此具體公開的任何部件、零件、步驟、構(gòu)件或組成部分的情況下予以實(shí)施。
上述的詳細(xì)說明只是為清楚地理解而給出的,因而從這些說明中不能理解有任何不必要的限制,因?yàn)樵诒景l(fā)明范圍內(nèi)的變化對(duì)于熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的入來講是顯而易見的。與其相一致地,在權(quán)利要求中出現(xiàn)的普通附加作用(mean-plus-function)的條項(xiàng)旨在不僅包括結(jié)構(gòu)等同物而且還包括等同的結(jié)構(gòu)。例如,雖然釘子采用一圓柱體表面而螺釘采用一螺旋表面來把零件固定在一起,在這一點(diǎn)上可能不把它們認(rèn)為是等同的結(jié)構(gòu),但是在固定零件的環(huán)境中,釘子和螺釘就可被認(rèn)為是等同的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種給可充氣裝置充氣的設(shè)備,所述設(shè)備包括一第一腔室,在該腔室中至少一種流體燃料被燃燒以產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物;一存放燃料的組件,包括一封殼,該封殼有一外壁并構(gòu)成了一封閉的儲(chǔ)存容積,封殼裝進(jìn)設(shè)備之前,儲(chǔ)存容積適應(yīng)于存放至少一定量的至少一種流體燃料,在一預(yù)定的工況下,該封殼適應(yīng)地被打開而與所述第一腔室流體連通;以及一點(diǎn)火器,引燃在所述第一腔室內(nèi)的至少一種燃料并燃燒。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料包括一氣體、液體、細(xì)分固體或其混合物形式的流體。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料包括一氣態(tài)流體。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料包括一種液態(tài)流體。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料包括一種細(xì)分固體的流體。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料儲(chǔ)存在所述存放燃料的組件中,燃燒氧化劑不在其中。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料和一種氧化劑作為單一材料一起儲(chǔ)存在所述存放燃料的組件中。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備,其特征在于,該一種材料包括一種基于羥基硝酸銨的液體單元燃料。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,封殼由塑料制成。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,封殼由一種材料制成,在第一腔室的氧化環(huán)境中,這種材料的至少一部分可自耗的。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,封殼外壁的形狀適于與所述點(diǎn)火器的外形相對(duì)應(yīng)。
12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,封殼包括一與之成一體的保持架,該保持架適用于使封殼直接安裝在設(shè)備內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,通過有選擇地減少外壁的厚度,使封殼預(yù)減薄。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的封殼外壁厚度包括至少一個(gè)軸向延伸的凹痕。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的封殼外壁厚度包括至少一個(gè)徑向延伸的凹痕。
16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的封殼外壁厚度包括至少一個(gè)圓筒形螺旋線狀軸向延伸的凹痕。
17.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的封殼外壁厚度包括至少一個(gè)非連續(xù)的凹痕。
18.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的封殼外壁厚度包括至少一個(gè)多深度的凹痕。
19.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,封殼包括至少一個(gè)強(qiáng)化零件。
20.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,強(qiáng)化零件包括一與封殼外壁的內(nèi)表面相鄰的圓環(huán),它能增加封殼的外負(fù)荷承受力。
21.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)參數(shù),所述存放燃料的組件適用于緩和燃料進(jìn)入第一腔室的速度,這些參數(shù)包括所述點(diǎn)火器的尺寸、封殼的破裂性和燃料的種類選擇、數(shù)量及填充粒度。
22.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,所述存放燃料的組件適用于對(duì)環(huán)境溫度的影響進(jìn)行自補(bǔ)償。
23.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,所述存放燃料的組件另外包括一至少與封殼外壁的外側(cè)一部分相鄰的外殼。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備,其特征在于,所述外殼由金屬制成。
25.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備,其特征在于,所述外殼由一防止至少一種燃料滲透的材料制成。
26.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備,其特征在于,所述外殼包括一絲網(wǎng)裝置的材料。
27.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備,其特征在于,所述外殼包括一外壁,通過有選擇地減少外殼外壁的厚度,使外殼的外壁被預(yù)減薄。
28.一種給可充氣裝置充氣的設(shè)備,所述設(shè)備包括一第一腔室,在該腔室中至少一種流體燃料被燃燒以產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物;以及一存放燃料的組件包括一封閉的外殼,該外殼有一外壁并適用于存放一定量的至少一種流體燃料,外壁防止至少一種燃料滲透,在一預(yù)定的工況下,該外殼適應(yīng)地被打開而與所述第一腔室流體連通;該外殼沿一第二壁還有一點(diǎn)火器,以引燃在所述第一腔室內(nèi)的至少一種燃料。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料包括一氣體、液體、細(xì)分固體或其混合物形式的流體。
30.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料包括一氣態(tài)流體。
31.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料包括一種液態(tài)流體。
32.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料包括一種細(xì)分固體的流體。
33.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料儲(chǔ)存在所述存放燃料的組件中,燃燒氧化劑不在其內(nèi)。
34.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料和一種氧化劑作為單一材料一起儲(chǔ)存在所述存放燃料的組件中。
35.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備,其特征在于,該單一材料包括一種基于羥基硝酸銨的液體單元燃料。
36.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,外殼由金屬制成。
37.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,通過有選擇地減少外壁的厚度,使外殼預(yù)減薄。
38.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的外殼外壁厚度包括至少一個(gè)軸向延伸的凹痕。
39.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的外殼外壁厚度包括至少一個(gè)徑向延伸的凹痕。
40.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的外殼外壁厚度包括至少一個(gè)圓筒形螺旋線狀軸向延伸的凹痕。
41.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的外殼外壁厚度包括至少一個(gè)非連續(xù)的凹痕。
42.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的外殼外壁厚度包括至少一個(gè)多深度的凹痕。
43.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,外殼包括至少一個(gè)強(qiáng)化零件。
44.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,強(qiáng)化零件包括一與外殼外壁的內(nèi)表面相鄰的圓環(huán),它能增加封殼的外負(fù)荷承受力。
45.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)參數(shù),所述存放燃料的組件適用于緩和燃料進(jìn)入第一腔室的速度,這些參數(shù)包括所述點(diǎn)火器的尺寸、外殼的破裂性和燃料的種類選擇、數(shù)量及填充粒度。
46.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備,其特征在于,所述存放燃料的組件適用于對(duì)環(huán)境溫度的影響進(jìn)行自補(bǔ)償。
47.一種給可充氣裝置充氣的設(shè)備,所述設(shè)備包括一封閉的存放燃料的組件,包括一封殼,該封殼有一外壁并構(gòu)成了一封閉的儲(chǔ)存容積,封殼裝進(jìn)設(shè)備之前,儲(chǔ)存容積適應(yīng)于存放包括至少一定量的至少一種流體燃料的內(nèi)含物,在一預(yù)定的工況下,所述存放燃料的組件適應(yīng)地被打開;當(dāng)所述存放燃料的組件打開時(shí),一與來自封殼的一定量的至少一種燃料的至少一部分流體連通的第一腔室,其中至少一種燃料被燃燒以產(chǎn)生出包括高溫燃燒氣體在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物,至少一種燃料的燃燒增加所述第一腔室內(nèi)的溫度和壓力,當(dāng)所述第一腔室內(nèi)的壓力上升到一預(yù)定的壓力時(shí),所述第一腔室適應(yīng)地被打開,從而至少一部分高溫燃燒氣體從所述第一腔室中排出;一存放一定量的儲(chǔ)存的壓縮氣體的第二腔室,當(dāng)所述第一腔室打開時(shí),所述第二腔室與所述第一腔室流體連通,從所述第一腔室排出的高溫燃燒氣體與儲(chǔ)存的壓縮氣體混合以產(chǎn)生充氣氣體,從所述第一腔室排出的高溫燃燒氣體與儲(chǔ)存的壓縮氣體混合產(chǎn)生充氣氣體之后,當(dāng)所述第二腔室內(nèi)的壓力上升到一預(yù)定的壓力時(shí),所述第二腔室適應(yīng)地被打開,從而至少一部分充氣氣體從所述第二腔室中排出以對(duì)裝置充氣;以及一點(diǎn)火器,引燃在所述第一腔室內(nèi)的至少一種燃料的至少一部分。
48.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料儲(chǔ)存在所述存放燃料的組件中,燃燒氧化劑不在其內(nèi)。
49.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料和一種氧化劑作為單一材料一起儲(chǔ)存在所述存放燃料的組件中。
50.如權(quán)利要求49所述的設(shè)備,其特征在于,該一種材料包括一種基于羥基硝酸銨的液體單元燃料。
51.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備,其特征在于,通過有選擇地減少外壁的厚度,使封殼預(yù)減薄。
52.如權(quán)利要求51所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的封殼外壁厚度包括至少一個(gè)多深度的凹痕。
53.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備,其特征在于,根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)參數(shù),所述存放燃料的組件適用于緩和燃料進(jìn)入第一腔室的速度,這些參數(shù)包括所述點(diǎn)火器的尺寸、封殼的破裂性和燃料的選擇、數(shù)量及填充粒度。
54.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備,其特征在于,所述存放燃料的組件適用于對(duì)環(huán)境溫度的影響進(jìn)行自補(bǔ)償。
55.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備,其特征在于,所述存放燃料的組件另外包括一至少與封殼外壁的外側(cè)一部分相鄰的外殼。
56.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備,其特征在于,外殼包括一絲網(wǎng)裝置的材料。
57.如權(quán)利要求56所述的設(shè)備,其特征在于,外殼包括一外壁,通過有選擇地減少外殼外壁的厚度來預(yù)減薄外殼的外壁。
58.一種給可充氣裝置充氣的設(shè)備,所述設(shè)備包括一存放燃料的組件,包括一封閉的外殼,該外殼有一外壁并適用于存放包括一定量的至少一種流體燃料的內(nèi)含物,外壁可防止至少一種燃料滲透,在一預(yù)定的工況下,外殼外壁適應(yīng)地被打開;一當(dāng)外殼外壁打開時(shí)與所述存放燃料的組件流體連通的第一腔室,其中至少一種燃料的一定量的至少一部分被燃燒以產(chǎn)生出包括高溫燃燒氣體在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物,至少一種燃料的燃燒增加所述第一腔室內(nèi)的溫度和壓力,當(dāng)所述第一腔室內(nèi)的壓力上升到一預(yù)定的壓力時(shí),所述第一腔室適應(yīng)地被打開,從而至少一部分高溫燃燒氣體從所述第一腔室中排出;一存放一定量的儲(chǔ)存的壓縮氣體的第二腔室,當(dāng)所述第一腔室打開時(shí),所述第二腔室與所述第一腔室流體連通,從所述第一腔室排出的高溫燃燒氣體與儲(chǔ)存的壓縮氣體混合以產(chǎn)生充氣氣體,從所述第一腔室排出的高溫燃燒氣體與儲(chǔ)存的壓縮氣體混合產(chǎn)生充氣氣體之后,當(dāng)所述第二腔室內(nèi)的壓力上升到一預(yù)定的壓力時(shí),所述第二腔室適應(yīng)地被打開,從而至少一部分充氣氣體從所述第二腔室排出且給裝置充氣;以及一點(diǎn)火器,在所述第一腔室內(nèi)引燃至少一種燃料并燃燒。
59.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料儲(chǔ)存在所述存放燃料的組件中,燃燒氧化劑不在其內(nèi)。
60.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備,其特征在于,至少一種燃料和一種氧化劑作為單一材料一起儲(chǔ)存在所述存放燃料的組件中。
61.如權(quán)利要求60所述的設(shè)備,其特征在于,該單一材料包括一種基于羥基硝酸銨的液體單元燃料。
62.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備,其特征在于,通過有選擇地減少外壁的厚度,使外殼預(yù)減薄。
63.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備,其特征在于,所述有選擇地減少的外殼外壁厚度包括至少一個(gè)多深度的凹痕。
64.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備,其特征在于,根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)參數(shù),所述存放燃料的組件適用于緩和燃料進(jìn)入第一腔室的速度,這些參數(shù)包括所述點(diǎn)火器的尺寸、外殼的破裂性和燃料的選擇、數(shù)量及填充粒度。
65.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備,其特征在于,所述存放燃料的組件適用于對(duì)環(huán)境溫度的影響進(jìn)行自補(bǔ)償。
66.用一充氣設(shè)備給一在車輛中的可充氣的安全裝置充氣的方法,所述方法包括步驟打開,或兩者之一a)一封閉的封殼裝入設(shè)備之前,存放至少一定量的至少一種流體燃料,或b)一存放燃料的組件的、封閉的燃料外殼,在所述外殼被打開之前,該外殼存放至少一定量的至少一種流體燃料,所述打開使一定量的至少一種燃料的至少一部分釋放到一第一密封腔室;在第一密封腔室中的一定量的至少一種燃料的釋放部分被燃燒,以產(chǎn)生包括高溫燃燒氣體在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物;以及包括至少一部分燃燒氣體的充氣氣體從設(shè)備中釋放,給可充氣安全裝置充氣。
67.如權(quán)利要求66所述的方法,其特征在于,充氣氣體釋放之前,所述方法另外還包括步驟來自第一腔室的至少一部分高溫燃燒氣體與儲(chǔ)存在一第二腔室中的壓縮氣體混合,以產(chǎn)生充氣氣體。
68.如權(quán)利要求67所述的方法,其特征在于,第一密封腔室包括至少一個(gè)通常被一密封裝置密封的氣體排出口,所述燃燒使第一腔室中的溫度和壓力上升,當(dāng)?shù)谝磺皇抑械膲毫ι仙揭活A(yù)定的壓力時(shí),第一腔室的密封裝置被打開,使高溫燃燒氣體從第一腔室排放到第二腔室,以及其中第二腔室包括至少一個(gè)通常被一密封裝置密封的氣體排出口,所述混合使第二腔室內(nèi)的溫度和壓力上升,從第一腔室排出的高溫燃燒氣體與儲(chǔ)存的壓縮氣體混合以產(chǎn)生充氣氣體之后,當(dāng)?shù)诙皇覂?nèi)的壓力上升到一預(yù)定的壓力時(shí),第二腔室的排出口密封裝置打開,使充氣氣體從第二腔室排出,給可充氣的安全裝置充氣。
69.如權(quán)利要求66所述的方法,其特征在于a)當(dāng)打開密封的封殼時(shí),所述打開包括密封的封殼外壁的破裂以及b)當(dāng)打開密封的燃料外殼時(shí),所述打開包括密封的燃料外殼外壁的破裂。
70.如權(quán)利要求66所述的方法,其特征在于,封殼或外殼分別打開的程度和燃料釋放進(jìn)密封的第一腔室的速度取決于實(shí)施該方法時(shí)的環(huán)境溫度。
71.一種制造給可充氣裝置充氣的設(shè)備的方法,所述方法包括步驟至少部分地給一封殼的封閉儲(chǔ)存容積填充一定量的至少一種流體燃料,該封閉的儲(chǔ)存容積由封殼的一外壁構(gòu)成以及把存放燃料的封殼裝入一設(shè)備的輔助結(jié)合裝置,包括;當(dāng)封殼打開時(shí),第一腔室與存放燃料的封殼流體連通,其中至少一種燃料被燃燒以產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物,以及一點(diǎn)火器在所述第一腔室內(nèi)引燃一定量的至少一種燃料的至少一部分并燃燒。
全文摘要
給一可充氣裝置充氣的設(shè)備、給可充氣的安全裝置充氣的方法和一制造這種設(shè)備的方法具有一存放燃料的組件,以存放一流體燃料。當(dāng)適當(dāng)引燃時(shí),燃料燃燒以產(chǎn)生用來給可充氣的裝置充氣的氣體。
文檔編號(hào)B60R21/26GK1157236SQ96123218
公開日1997年8月20日 申請(qǐng)日期1996年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月14日
發(fā)明者卡爾·K·林克, 布拉德利·W·史密斯, 戴維·J·格林, 邁克爾·J·雷文伯格, 沃兒特·A·穆爾, L·約翰·皮耶羅蒂, 格雷戈里·J·蘭, 哈里·W·米勒第二 申請(qǐng)人:莫頓國(guó)際股份有限公司