破玻装置的制作方法

本发明的实施例涉及交通工具安全领域，尤其涉及一种用于交通工具的破玻装置。

背景技术：

近几年发生的公交自燃、暴雨积水导致车辆被水淹没等重大事故中，由于人员被困在车辆中无法快速撤离，造成多人遇难。出行安全已越来越成为乘车族和自驾族最关心的问题。一旦车内出现突发事件，如何从相对封闭状态下的车辆内部快速逃生显得尤为重要。措施不及时，或者缺少必要的自救措施，就有可能威胁到驾乘人员的生命和财产安全。为此，驾乘人员和制造商目前大多会考虑在紧急状态下将玻璃墙或玻璃窗破碎，以形成临时通道供人们疏散、逃生，这样可以有效减少人员伤亡。

目前，破玻装置多种多样，例如手动破玻锤、电磁破玻锤以及高压气体发生器。这些破玻装置的原理都是采用尖锐硬物以一定速度撞击玻璃来破坏其表面应力，从而击碎玻璃。然而，当前的问题是，由于手动破玻锤使用时需要一定的技巧，乘客可能因伤或空间问题不能使用手动破玻锤或破玻时间过长。如果使用电磁锤或高压气体发生器，可能会发生双层玻璃没有被破碎的情况。即便破玻成功，由于破玻时会产生高速飞溅的玻璃碎屑，可能会对车窗附近的人产生伤害，并且由于击破车窗高度接近人头部和面部，特别是如果产生伤害，后果可能比较严重。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的实施例提供了一种破玻装置，能够快速破碎玻璃，并且没有玻璃碎片飞溅。

根据本发明的一个方面，提供了一种破玻装置。所述破玻装置包括：控制器和基于温度的破玻器；其中，所述控制器与所述基于温度的破玻器电性连接，并被配置为控制所述基于温度的破玻器的启动；所述基于温度的破玻器被设置在玻璃上，并被配置为在所述控制器的控制下工作，以使得所述玻璃的温度的变化超过所述玻璃的耐受温度差的阈值；其中，所述基于温度的破玻器包括：至少一个电热元件，其被设置在玻璃内；所述至少一个电热元件与所述控制器电性连接，所述控制器被配置为向所述至少一个电热元件提供第一电流，所述至少一个电热元件被配置为根据由所述控制器提供的所述第一电流来产生热量。

在本发明的实施例中，所述电热元件包括钨丝、铁铬铝电热丝或镍铬电热丝。

在本发明的实施例中，所述至少一个电热元件被配置为根据由所述控制器提供的第一电流来产生热量，以使得所述玻璃的温度的变化超过所述玻璃的耐受温度差的阈值。

在本发明的实施例中，所述基于温度的破玻器进一步包括：至少一个冷却装置，其被附着在所述玻璃的外面与所述至少一个电热元件邻近的位置处，并与所述控制器电性连接，所述至少一个冷却装置被配置为在所述控制器的控制下启动，以降低所述玻璃的表面的温度；其中，所述至少一个电热元件和所述至少一个冷却装置协同工作，以使得所述玻璃的温度的变化超过所述玻璃的耐受温度差的阈值。

在本发明的实施例中，所述冷却装置包括：壳体；冷却容器，其被设置在所述壳体内，并容纳在常温常压下能够汽化的液体；气体发生器，其被设置在所述壳体内，并与所述控制器电性连接，所述气体发生器被配置为根据由所述控制器提供的第二电流而产生气体；以及挡板，其被设置在所述壳体内的所述冷却容器和所述气体发生器之间，在所述挡板的朝向所述冷却容器的一侧设置有至少一个尖状物。

在本发明的实施例中，所述冷却装置的所述壳体的与所述玻璃附着的一侧设有开口。

在本发明的实施例中，所述开口与所述电热元件的位置邻近。

在本发明的实施例中，所述冷却装置通过粘结剂被附着到所述玻璃。

在本发明的实施例中，所述液体包括液氮或液氦。

在本发明的实施例中，所述第二电流的大小根据所述气体发生器的产气药剂的类型来确定。

在本发明的实施例中，所述玻璃是单层玻璃或多层玻璃，在所述多层玻璃的每一层内设置一个或多个电热元件。

根据本发明的实施例，基于温度的破玻器在控制器的控制下工作，以使得玻璃的温度的变化超过玻璃的耐受温度差的阈值，导致玻璃从内部快速破碎，从而不会使玻璃碎片飞溅。本发明的实施例所述的破玻装置可以适用于汽车、火车、轮船等交通工具。

适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请的各个方面可以单独或者与一个或多个其他方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。

附图说明

本文中描述的附图用于仅对所选择的实施例的说明的目的，并不是所有可能的实施方式，并且不旨在限制本申请的范围，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的破玻装置的截面图；

图2示出了根据本发明的另一个实施例的破玻装置的截面图；

图3示出了根据本发明的又一个实施例的破玻装置的截面图。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互组合。

由于玻璃是一种非晶态物质，因此玻璃的内部并不均匀，有的区域含有少量的结晶，有的区域没有结晶，这些结晶和非结晶区域交界的位置会形成很多的缺陷。如果玻璃的温度发生变化，则会产生热应力，很容易就会破坏缺陷位置处的玻璃。当玻璃的温度的变化(即温度差)超过阈值时，热应力将导致玻璃破碎。

图1是根据本发明的实施例的破玻装置10的截面图。本实施例的破玻装置10可应用于单层玻璃或多层玻璃。下面以单层玻璃为例对本实施例的破玻装置10进行详细描述。

如图1所示，破玻装置10包括基于温度的破玻器11和控制器14。控制器14与基于温度的破玻器11电性连接，并被配置为控制基于温度的破玻器11的启动。基于温度的破玻器11被设置在玻璃12上，并被配置为在控制器14的控制下工作，以使得玻璃12的温度的变化(即温度差)超过玻璃12的耐受温度差的阈值，由于温度差而产生的热应力导致玻璃12发生破碎。在此，阈值是指玻璃12能够承受的不会破碎的最大耐受温度差。

在本实施例中，基于温度的破玻器11包括电热元件111。电热元件111可通过导线13与控制器14电性连接。电热元件111可被设置在玻璃12内。在本实施例中，电热元件111可以被设置在玻璃12的任意位置处，例如设置在玻璃12的中央位置或边沿位置处。

在本实施例中，电热元件111是能够将电能转化成热能的元件。当控制器14向电热元件111提供第一电流时，电热元件111可根据由控制器14提供的第一电流产生热量。

电热元件111可以采用能够在短时间内将电能转换为热能的任何合适的材料制成。在本发明的实施例中，电热元件111可以是钨丝、铁铬铝电热丝或镍铬电热丝。此外，电热元件111可以在制造玻璃12的过程中一体成型嵌入玻璃12内，也可以通过腐蚀工艺嵌入玻璃12内。

控制器14可以向电热元件111提供第一电流，以使电热元件111根据第一电流而产生热量。玻璃12吸收电热元件111产生的热量，使得玻璃12的温度迅速升高。

在示例实施例中，当第一电流通过电热元件111时，电热元件111能够将电能转换为热能。电热元件111所产生的热量q可根据焦耳定律通过以下公式计算：

q＝i²×r×t

其中，i表示第一电流，r表示电热元件111的电阻，t表示通电时间。而电热元件111的电阻r可通过以下公式计算：

r＝ρ×l/s

其中，ρ表示电热元件111的电阻率，l表示电热元件111的长度，s表示电热元件111的横截面积。

因此，电热元件111产生的热量还可以表达如下：

q＝i²×(ρ×l/s)×t

由于玻璃12可以传导热量，因此电热元件111产生的热量q的一部分被传导到玻璃12，该部分热量的大小可取决于玻璃12的类型、厚度、导热率等。玻璃12吸收热量后，可使得电热元件111所在位置处的玻璃12的温度迅速升高。

因此，根据以上所述，控制器14提供的第一电流的大小可根据电热元件111的电阻、以及玻璃12的类型、厚度、导热率、耐受温度差等来确定。

根据本发明的一个示例实施例，电热元件111被配置为根据由控制器14提供的第一电流来产生热量，以使得玻璃12的温度差超过玻璃12的耐受温度差的阈值，并导致玻璃12发生破碎。下面通过例子来说明图1的破玻装置10的工作原理。在该例子中，电热元件111是钨丝，玻璃12是单层的钢化玻璃，该钢化玻璃的耐受温度差为300℃。当需要破碎钢化玻璃12时，可启动控制器14以向钨丝111提供第一电流。当第一电流通过钨丝111时，钨丝111产生热量。钢化玻璃12吸收钨丝111产生的热量，使得钢化玻璃12的温度可以升高至500℃。这样，钢化玻璃12在钨丝111的位置处的温度差可大于300℃，超过了钢化玻璃12的耐受温度差。因此，由于温度差而产生的热应力可以导致整个钢化玻璃12破碎。另外，由于钢化玻璃12从内部发生龟裂，因此，不会导致玻璃碎片的飞溅。

在图1中，作为示例，仅示出了在玻璃12内设置了一个电热元件111。但是，本领域技术人员容易知道，还可以在玻璃12内的多个位置处设置多个电热元件111。这些电热元件111可通过导线13并联连接到控制器14。例如，可以在玻璃12的边沿位置处设置多个电热元件111。由于在玻璃12的边沿位置处存在更多的裂纹和瑕疵，因此此处的热应力更容易导致玻璃12的破碎。

如前所述，本实施例的破玻装置10也适用于多层玻璃。在这种情况下，可以在多层玻璃的每一层玻璃12中设置一个或多个电热元件111。这些电热元件111可通过导线13并联连接到控制器14。当启动控制器14以产生第一电流后，电热元件111产生热量，使得对应位置处的玻璃12的温度迅速升高，超过了玻璃12的耐受温度差，从而迅速破碎每一层玻璃，即便是双层或多层玻璃，也可以被完全破碎。

因此，根据以上描述可以看出，采用本实施例的破玻装置10的基于温度的破玻器11的电热元件111被预先嵌入在玻璃12内。当需要破碎玻璃12时，通过控制器14发出的电流，使得电热元件111能够在短时间内产生热量，并使得玻璃12的温度的变化超过玻璃12的耐受温度差的阈值，导致玻璃12从内部快速破碎，从而不会使玻璃碎片飞溅。

上述实施例示出了基于温度的破玻器11的电热元件111所产生的热量能够使得玻璃12的温度差超过玻璃12的耐受温度差的阈值，并导致玻璃12发生破碎。在其它实施例中，对于具有很高的耐受温度差的玻璃12，仅采用电热元件111不能够破碎玻璃12，因此需要相应地增加冷却装置。

图2是根据本发明的另一个实施例的破玻装置20的截面图。本实施例的破玻装置20包括基于温度的破玻器11和控制器14，其中，基于温度的破玻器11除了包括图1的电热元件111之外，还可以包括冷却装置112。冷却装置112例如通过诸如强力胶被附着在玻璃12的外面，并与电热元件111的位置邻近。冷却装置112可通过导线13与控制器14电性连接，并被配置为在控制器14的控制下启动，以降低玻璃12的表面的温度。另外，电热元件111根据控制器14提供的电流产生热量，使得玻璃12的温度迅速升高。由于冷却装置112的位置和电热元件111所在的位置邻近，因此，在该位置处的玻璃12的温度差可增大。该温度差超过玻璃12的耐受温度差，产生的热应力可导致整个玻璃12破碎。由于基于温度的破玻器11增加了冷却装置112，因此，电热元件111和冷却装置112协同工作，进一步增加了玻璃12的温度差，以使得玻璃12的温度的变化超过玻璃12的耐受温度差的阈值，导致玻璃12破碎。

图3是根据本发明的又一个实施例的破玻装置30的截面图。同样，本实施例的破玻装置30可应用于单层玻璃或多层玻璃。下面以单层玻璃为例对本实施例的破玻装置30进行详细描述。

如图3所示，本实施例的破玻装置30包括基于温度的破玻器11和控制器14，其中，基于温度的破玻器11除了包括图1的电热元件111之外，还可以包括冷却装置112。电热元件11可以被设置在玻璃12内。冷却装置112附着在玻璃12的外面，并且与电热元件111所在的位置邻近。冷却装置112包括壳体1121。在壳体1121内可设置有冷却容器1122、气体发生器1124和挡板1125。

冷却容器1122可以容纳常温常压下(室温下一个标准大气压)能够汽化的液体1123。作为一个示例，冷却容器1122可以是小型的杜瓦罐。杜瓦罐可以是能够实现超级真空且绝热的不锈钢压力容器，其能够安全储存低温液态气体。此外，冷却容器1122可以固定在冷却装置112的壳体1121的内壁上，避免其在车辆运动过程中来回移动，导致其被尖状物1126刺穿。

液体1123可以包括液氦或液氮。在常温常压下，液氮或液氦能够迅速汽化，并吸收周围空气的热量，从而降低空气的温度，达到冷却玻璃12的效果。

气体发生器1124可通过导线13与控制器14电性连接。气体发生器1124可根据控制器14提供的第二电流，在较短时间内引爆气体发生器1124内的产气药剂(未示出)，从而产生高压气体。第二电流的大小可以根据气体发生器1124的产气药剂的类型来确定。作为一个示例，气体发生器1124所需的第二电流的最小值为1.2a，持续时间大于2毫秒。

挡板1125被设置在冷却容器1122和气体发生器1124之间以隔开冷却容器1122和气体发生器1124。挡板1125朝向冷却容器1122的一侧设置有一个尖状物1126。为了避免挡板1125在车辆运动过程中来回移动，在挡板1125与壳体1121的内壁之间设有较薄的连接部分。

尖状物1126可以由合金材料或具有一定刚度的塑料材料制成，例如硬质钉等。本领域的技术人员应当知道，也可以使用其它材料来制作尖状物1126，只要尖状物1126能够刺穿冷却容器1122的外壁即可。此外，尖状物1126可以与挡板1125一体成型。

冷却装置112可通过粘结剂(诸如强力胶)附着到玻璃12上。在与玻璃12附着的冷却装置112的壳体1121的一侧设有开口1127。开口1127的位置与电热元件111所在的位置邻近，以使得电热元件111所在位置的玻璃的温度降低。

应当说明，本领域的技术人员能够理解，冷却装置112也可以采用其它合适的结构来实现。

下面通过一个例子来说明图3的破玻装置30的工作原理。在该例子中，使用上述的钨丝作为电热元件111，玻璃12是单层的钢化玻璃，该钢化玻璃具有更高的耐受温度差，例如耐受温度差为600℃。当需要破碎钢化玻璃12时，启动控制器14。控制器14可产生第一电流和第二电流，以分别提供给钨丝111和气体发生器1124。气体发生器1124根据控制器14提供的第二电流而产生高压气体。高压气体冲断挡板1125与壳体1121之间的连接部分，使得挡板1125与壳体1121分离。在高压气体的推力作用下，作为尖状物1126的硬质钉可刺穿冷却容器1122的外壁，使得液氮1123流出并迅速汽化。由于液氮1123在汽化过程中，吸收了开口1127周围空气的热量，从而导致开口1127处钢化玻璃12的表面温度可迅速降低至-170℃。另外，第一电流通过钨丝111，以使钨丝111产生热量，导致钨丝111所在位置处的钢化玻璃12的温度可升高至500℃。由于冷却装置112的开口1127的位置和钨丝111所在的位置邻近，因此，在该位置处的钢化玻璃的温度差可增大至670℃。该温度差超过了钢化玻璃12的耐受温度差600℃，产生的热应力可导致整个钢化玻璃12破碎。

因此，根据以上描述可以看出，采用本实施例的破玻装置30，由于基于温度的破玻器11增加了冷却装置112，进一步增加了玻璃12的温度差，该温度差超过了钢化玻璃12的耐受温度差，可以导致整个钢化玻璃12破碎。因此，解决了仅有电热元件111而无法破碎具有较高耐受温度差的玻璃12的问题。由于玻璃12从内部发生龟裂，所以不会导致玻璃碎片的飞溅。需要说明的是，在本发明的实施例中，尖状物1126与冷却容器1122之间保持一定合适的距离范围，在该距离范围内，尖状物1126在高压气体推力作用下，能够刺穿冷却容器1122的外壁，使得液体1123从冷却容器1122中流出，从而汽化以降低玻璃12的温度。

另外，在本发明的实施例中，可以在挡板1125上设置多个尖状物1126，以在高压气体推力作用下，在冷却容器1122的外壁上刺穿多个孔洞，以使得液体1123能够快速从冷却容器1122中流出。

在图3中，作为示例，仅示出了在玻璃12内设置了一个电热元件111，并在玻璃12的外面对应设置一个冷却装置112。但是，本领域技术人员容易知道，还可以在玻璃12内的多个位置处设置电热元件111，并相应地，在每个电热元件111的所在位置处邻近地附着一个冷却装置112。这些电热元件111和冷却装置112可通过导线13并联地连接到控制器14。这样，对于具有较大面积的车窗玻璃或玻璃墙，能够使其完全破碎。避免了由于玻璃面积过大，导致破碎不完全的问题。

同样，本实施例的破玻装置30也适用于多层玻璃。在这种情况下，可以在多层玻璃的每一层玻璃12中设置一个或多个电热元件111，并在多层玻璃的外面对应设置一个冷却装置112。这些电热元件111和冷却装置112可通过导线13并联连接到控制器14。这样，对于双层或多层玻璃，也能够迅速破碎每一层玻璃。

此外，本发明的实施例的破玻装置可应用于车辆的玻璃中。破玻装置的控制器可以通过启动器来启动。启动器被设置在车辆的司机操控台上、或者设置在乘客座椅或车窗的附近。在需要破玻时，司机或乘客按下启动器以发送启动信号。控制器接收到启动信号后，产生第一电流和/或第二电流。破玻装置响应于第一电流和/或第二电流，能够快速破碎玻璃，使得乘客能够迅速逃离危险区域。此外，玻璃从内部发生龟裂，所以没有玻璃碎片飞溅，消除或降低玻璃碎屑发生伤害人员的可能性。根据本发明的实施例的破玻装置的实用性强，不仅可以用于汽车，也可以用于火车、轮船等交通工具，用于打开车门或天窗等。此外，本发明的实施例的破玻装置不仅可以用于钢化玻璃，还可以用于防爆玻璃等其它类型的玻璃。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。