供有流体燃料的空气包充气机的制作方法

专利名称：供有流体燃料的空气包充气机的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及可充气的减震系统，例如，用来保护车辆中的乘客，更具体地说，涉及诸如用于这类系统的充气机装置。
众所周知，当车辆遇到突然减速例如碰撞时，用一个充有气体或用气体膨胀的弹性垫或袋子来保护车辆中的乘客。这种弹性垫或袋子一般称为“空气包”。
在这样的系统中，空气包通常以一未充气的折叠的状况放置，使所需的放置空间尽可能的小。当启动系统时，用由一般称作“充气机”的装置产生或提供的气体在大约几个微秒内给空气包充气。
已有技术已揭示了多种给一用于可充气的减震系统的空气包充气的充气机装置。已有技术的充气机装置包括储存有压缩气体的充气机、烟火充气机和混合型充气机。不幸的是，每一种这类充气机都具有某些缺陷。
例如，储存有气体的充气机通常要求储存相当高压力、相当大容积的气体。由于储存这种高压，储气室壁通常要有相当的厚度以提高强度。大容积和厚壁相结合便导致了相当笨重和体积大的充气机设计。
就其气体来自于可燃气发生材料即烟火的烟火式充气机而言，这种气体发生材料可产生各种不希望有的燃烧产物，包括各种各样的固体颗粒材料。这种固体颗粒材料的去除(例如通过在充气机内或周围安装各过滤装置)不必要地增加了充气机设计和加工的复杂性并可能增加与此相关的费用。此外，这些充气机装置的气体排放温度通常可以在大约500°F(260℃)与1200°F(649℃)之间变化，这取决于许多相互联系的因素，例如包括所要求的充气机性能水平以及在充气机内所用的气体发生材料的形式和容量。因而，与这种充气机装置结合使用的空气包特地用一种可耐受这种高温的的材料制成或用这种材料涂覆。例如，为了防止因暴露于这样高温下的烧穿，一种用诸如尼龙纤维制成的空气包可以这样制作，即尼龙纤维的空气包材料涂覆有氯丁橡胶，或者将一块或一块以上的涂覆有氯丁橡胶的的尼龙贴片设置在高温气体初始冲击的空气包部位。如可估计到的那样，这样特殊生产或制备的空气包通常其制作和生产的成本较高。
就混合式充气机而言，其中，给空气包充气的气体由储存的压缩气体与燃烧的气体发生材料例如一烟火相结合而形成的，通常也导致一具有较多颗粒内含物的气体。
一种新型的、采用流体燃料例如气体、液体、细分固体或一种或一种以上的上述混合物的充气机装置已得到了发展。例如，在一种这样的充气机装置中，流体燃料燃烧以产生气体，这些气体与大量储存的压缩气体接触以产生用来给相应的可充气的装置充气的充气气体。
虽然这类充气机成功地克服了至少是部分克服了与上述已有类型的充气机装置的问题，但在竞争的市场中还在继续寻求对这些充气机的设计、工作和性能的改进以及对燃料的操作、储存和运输的改进，以提高制造和生产的自由度和灵活性，而不会对与之相应的这些制造和生产成本造成过分的不利影响。
本发明总目的是提供一种改进的供有流体燃料的充气机和改进的用于空气包充气机的存放流体燃料的组件。
本发明的一个具体目的是克服一个或一个以上的上述问题。
本发明的总目的可以，至少是部分地通过一用于给一在此描述的可充气的装置充气的特定设备来实现。本设备包括一第一腔室，在该腔室中至少有一种流体燃料燃烧以产生燃烧产物。该设备还包括存放燃料的组件，在第一实施例中，该组件包括一封壳，该封壳有一外壁同时构成一封闭的燃料储存容积。封闭的燃料储存容积适用于在该封壳装入设备之前存放至少一定量的的至少一种流体燃料。在预定工况下，封壳适应地被打开而与第一腔室流体连通。本设备另外包括一在第一腔室引燃至少一种燃料的点火器。
本发明还包括一实施例，在该实施例中，存放燃料的组件包括一封闭的外壳，该外壳有一外壁。外壳适用于存放一定量的至少一种流体燃料，其外壁使至少一种燃料不能渗透。在一预定的工况下，外壳被适应地打开而与第一腔室流体连通。外壳还有一沿一第二壁的点火器，该点火器引燃在第一腔室中的至少一种燃料。
已有技术没有提供采用流体燃料的充气机组件，这种燃料被燃烧产生充气气体，这种组件可方便而有效地缓解环境温度的变化对工作的影响。此外，已有技术没有提供这样一种充气机组件，这种组件能尽可能根据需要缓解或控制燃料进入燃烧室的速度，同时又尽可能根据需要缓解或控制这种燃料的反应速度。
本发明还包括一充气设备，该充气设备包括一封闭的存放燃料的组件，用来储存一流体燃料。该设备另外还包括第一和第二腔室以及一点火器。
具体地说，在一实施例中，存放燃料的组件包括一封壳，该封壳有一外壁并构成一封闭的储存容积。储存容积适用于在该封壳装入设备之前先存放包括至少一定量的至少一种流体燃料的内含物。在预定工况下，存放燃料的组件适应地被打开。
当存放燃料的组件打开时，第一腔室与来自封壳的至少一种燃料的至少一部分流体连通。在第一腔室中，使至少一种燃料燃烧以产生包括高温燃烧气体在内的燃烧产物。点火器引燃第一腔室中的至少一种燃料的至少一部分。至少一种燃料的燃烧使第一腔室内的温度和压力上升。当第一腔室内的压力上升到一预定的压力时，第一腔室适应地被打开，从而使至少一部分高温燃烧气体从第一腔室中排出。
第二腔室包括一定量的储存的压缩气体。当第一腔室打开时，第二腔室与第一腔室流体连通，则从第一腔室排出的高温燃烧气体与储存的压缩气体混合而产生充气气体。从第一腔室排出的高温气体与储存的压缩气体混合产生充气气体之后，在第二腔室内的压力上升到一预定的压力时，第二腔室适应地被打开，从而，至少一部分充气气体从第二腔室中排出且给装置充气。
在另一个这样的充气机设备的实施例中，存放燃料的组件包括封闭的外壳，该外壳有一外壁。该组件，具体地说其外壳适用于存放包括一定量的至少一种流体燃料的内含物。外壳的外壁使至少一种燃料不能渗透，并在预定工况适应地被打开。
当外壳的外壁打开时，第一腔室与存放燃料的组件流体连通。在第一腔室中，一定量的至少一种燃料的至少一部分燃烧以产生包括高温燃烧气体在内的燃烧产物。这种由点火器引燃的至少一种燃料的燃烧使第一腔室内的温度和压力上升。当第一腔室内的压力上升到一预定的压力时，第一腔室适应地被打开，从而，至少一部分高温燃烧气体从第一腔室中排出。
第二腔室包括一定量储存的压缩气体。当第一腔室打开时，第一腔室和第二腔室相互流体连通，从第一腔室排出的高温燃烧气体与储存的压缩气体混合产生充气气体。从第一腔室排出的高温燃烧气体与储存的压缩气体混合而产生充气气体之后，当第二腔室内的压力上升到一预定的压力时，第二腔室适应地被打开，从而，至少一部分充气气体从第二腔室中排出。
本发明还包括一用一充气设备给车辆中充气安全装置充气的方法。该方法包括打开的步骤或a)一封闭的封壳装入设备之前，先存放至少一定量的至少一种流体燃料，或b)一存放燃料组件的封闭的燃料外壳，在打开之前，该外壳存放至少一定量的至少一种流体燃料。每一种这样的打开导致一定量的至少一种燃料的至少一部分释放进一第一密封腔室。
然后继续该方法的步骤，即在第一密封腔室的释放部分的至少一种燃料燃烧以产生包括高温燃烧气体在内的燃烧产物。接着该步骤的是从本设备释放包括至少一部分燃烧气体的充气气体给充气安全装置充气。
本发明还包括一对充气装置充气的设备的制造方法。该方法包括步骤至少部分地给一封壳填充一定量的至少一种流体燃料，该封壳有一构成一封闭的储存容积的封闭外壁。此后，把存放燃料的封壳装入一设备的辅助结合装置(apparatussubcombination)。辅助结合装置包括一当封壳打开时与存放燃料的封壳流体连通的第一腔室，其中至少一种燃料被燃烧而产生燃烧产物。设备辅助结合装置另外还包括一引燃在所述第一腔室内一定量的至少一种燃料的至少一部分的点火器。
如此处所用的，所谓作为“无燃烧氧化剂”的腔室或容积应被理解为是指氧化剂足够少的腔室或容积，即，在腔室或容积内储存流体燃料的过程中所经受的整个压力和温度范围内，由化学反应释放的热量(由于化学反应速度对于所有的温度来说不等于零)少于被分散到周围环境中的热量。它可以被认为，由于这种化学反应的速度(以及因此在反应时释放的热量)是取决于氧化剂浓度以及温度，因此通过适当控制在腔室内初始存在的氧化剂数量就可以使所释放的热量减少到最低程度。
术语“当量比”(φ)一般用在有关的燃烧过程中。当量比定义为实际的燃料与氧化剂之比(F/O)A除以化学计算法燃料与氧化剂之比(F/O)S所得的值φ＝(F/O)A/(F/O)S(一种化学计量反应是一种被定义为这样一种反应的独特反应，即在这种反应中所有反应物都被消耗并转变成其最稳定形式的产物。例如，在一种碳氢燃料与氧的燃烧中，一种化学计算反应是这样一种反应，即其中反应物完全地被消耗并转变成完全由二氧化碳(CO2)和水蒸气(H2O)组成的产物。相反，含有相同反应物的一种反应如果在生成物中存在一氧化碳(CO)的话不是理想配比，因为CO可以与O2反应以形成一种被认为比CO更稳定的生成物CO2。)。一般来讲，对于给定的温度和压力条件，燃料和氧化剂混合物只是在当量比的一个特定范围内才是可燃的。
通过结合所附权利要求书和附图的下列详细说明，其它的目的和优点对于那些熟悉本技术的人来讲是显而易见的。


图1是本发明第一实施例的一供有流体燃料的部分剖开的简化示意图。
图2是图1的供有流体燃料的充气机的部分剖开的简化局部示意图，图中示出本发明一实施例的存放燃料的组件。
图3是本发明另一实施例的存放燃料的组件的简化、剖开的示意图。
图4是本发明又一实施例的存放燃料的组件的简化、剖开的示意图。
图5是本发明一实施例的存放燃料的组件的另外一个外壳或一个封壳的简化的局部立体图。
图6A、6B、6C和6D是可供选择的凹痕排列或形式的简化的局部图，这些凹痕用于本发明的另外的实施例的存放燃料的组件的另外的一外壳或一封壳构件。
图7A和7B是存放燃料的组件构件的简化立体图，即具有本发明一实施例的凹痕圆拱顶的、分别在打开之前和打开之后的一外壳或一封壳。
图8A和8B是本发明一实施例的存放燃料的组件外壳分别在打开之前和打开之后的简化立体图。
图9A、9B和9C示出了图8的存放燃料的外壳，外壳置于一供有流体燃料的充气机装置的燃烧室部分内，图中示出外壳在各种选定的环境温度的工况下打开之后的状况。
图10是一简化的部分剖开的局部立体图，它示出本发明又一实施例的存放燃料的组件的另一外壳或一封壳构件。
图11是一简化的部分剖开的局部示意图，它示出本发明一实施例的存放燃料的组件，其中至少围绕一燃料封壳的一部分使用一金属网筛。
图12是一简化的部分剖开的立体示意图，它示出本发明再一实施例的一存放燃料的组件。
图13是图12的存放燃料的组件的简化剖视图。
图14A是一简化的局部立体图，它示出图12和13的存放燃料的组件的侧壁内层。
图14B是一简化的局部剖视图，它示出图12和13的存放燃料的组件的侧壁内层打开的气流小孔。
图15是本发明又一实施例的一供有流体燃料的充气机的简化的部分剖开的示意图。
图16是本发明一实施例的存放燃料的组件构件的简化示意图。
图17A和17B是图16所示的存放燃料的组件构件的另一结构的简化、放大的局部图。
首先请看图1，图中示出一个用于对一车辆乘坐人员的减震装置(例如一个空气包)进行充气的供有流体燃料的充气机组件10。应予理解的是，下文描述的本发明具有广泛的适应性，适合各种类型的气包组件，包括用于如运货车、轻型卡车以及小汽车之类车辆的驾驶员侧、乘客侧和侧面冲撞的气包组件。
充气机组件10包括一个含有贮存腔室14的压力容器12，腔室14中充填有加压的惰性气体，如氩气或氮气，压力典型地为2000-5000psi。
腔室14由狭长的、大体为圆筒形的筒体16所形成。筒体16分别具有一第一端部20和一第二端部22。第一端部20部分地由形成一体的肩部24所封闭。扩散器组件26通过周向焊缝27与筒体的第一端部密封地连接。燃烧室组件30通过周向焊缝31与筒体第二端部22密封地连接。
扩散器组件26包括一大体为圆筒形的筒体32。筒体32具有一帽部34和一基部36，两者形成了扩散室40。扩散器组件的帽部34和基部36分别包括封闭的第一端42a和42b以及开口的第二端44a和44b。扩散器组件的帽部34包括与封闭的帽部第一端42a相邻的多个开口46，用于将充气气体从充气机组件中导入气包组件(未画出)。扩散器组件的基部36还包括与封闭的基部第一端42b相邻的多个开口48，用来作为充气气体从贮存腔室14进入扩散室40的通道。
扩散器组件的帽部34和基部36与各自的开口的第二端部44a和44b是对准的，并被一封闭装置例如紧抵着两开口端的安全隔膜50所封闭。扩散器组件的安全隔膜50通过隔膜50周边的周向焊缝51而与扩散器组件的帽部34和基部36密封连接。在静态下，隔膜50用来将贮存腔室14的内含物与气包分隔开。
燃烧室组件30包括一形成燃烧室60的帽部54和一基部56。燃烧室帽部54包括一筒体62，该筒体由侧壁64以及通过帽肩连接部分68连接于侧壁64的圆拱顶66构成。燃烧室圆拱顶66有一小孔，在此称为气体出口70。气体出口70通常由密封装置封闭，例如通过安全隔膜72，该隔膜通过其周边的周向焊缝73与燃烧室圆拱顶66密封连接。
燃烧室圆拱顶66通常被设计成能承受例如将在下文描述的燃烧室60中可燃混合物的燃烧而产生的内压力。在静态时，隔膜用于将气体贮存腔室14保持在密封状态下。
燃烧室基部56包括一基环74和通过基部肩状连接部分78与基环相连的基帽76。基部肩状连接部分78作为一种方便的手段将燃烧室基部56相对于燃烧室筒体62定位，并且为周向焊缝79提供焊接的部位，以将燃烧室组件基部56密封地连接于燃烧室帽部54。
基帽76中有一开口80，点火器装置82通过开口80(将在下文详细描述)，例如用焊接、夹紧或其它合适的气密手段使点火器装置82密封地安装在燃烧室60内。点火器装置82包括一排放端84。将在下文详细描述本发明的位于燃烧室60内、与点火器装置的排放端84相邻的存放燃料的组件86。存放燃料的组件86含有大量的至少是一种流体的燃料，这将在下文详细描述。
在使用时，例如在检测到碰撞时，一个电信号被发往点火器装置82，例如一传统的烟火式点火器装置。这样一种点火器装置在接受到一合适的电信号时，会点火并释放能量，例如热量，然后含颗粒地排进存放燃料的组件86中。接着，储存在存放燃料的组件86的封闭容积内的燃料的温度和压力上升。当超过装置86的结构承受力时，例如在超过一所选的极限内压或温度的预定工况时，组件将破裂而打开，使加热的燃料与燃烧室60流体连通。在燃烧室60内，氧化剂(例如通常储存在存放燃料的组件86外侧的燃烧室60内，与燃料分开的，或者如在下面将要较详细地予以说明的那样，与燃料一起储存在存放燃料的组件86内)与被加热的燃料形成一可燃混合物，通过点火器82的引燃，可燃混合物以高温和高压点火燃烧。
在可燃混合物燃烧时所产生的热气体导致燃烧室60内的压力迅速升高。当燃烧室60内的气体压力超过安全隔膜72的结构承受力时，隔膜便破裂，或允许热气体通过气体出口70进入贮存室14。其中，从燃烧室60排出的热燃气与储存在分开的贮存室14中的增压气体相混合，以产生用于对可充气的减震装置，例如一个空气包进行充气的充气气体。可以认识到，把储存的惰性气体加到燃气中可以产生一种与单纯燃气相比具有低温和浓度减少的副产品(例如CO、NOX、H2O等)的充气气体。
当贮存室14内的气体压力超过安全隔膜50的结构承受力时，隔膜破裂而允许充气气体通过扩散器基部36并进入扩散器盖部34，从而使这种充气气体通过开口46进入空气包组件。
可用于这样一种设备的流体燃料包括多种气体、蒸气、细碎固体和液体，从而使得，当在选定条件下与一种或多种合适的氧化剂以适当比例混合时(无论是单独，或是与一种或多种惰性气体一起)就可形成可燃混合物。
这种流体燃料包括氢气以及烃基燃料，如烃或烃衍生燃料。例如，这类烃燃料包括由环烷烃、烯烃和链烷烃族构成的燃料，尤其是C1-C4链烷烃燃料。能用于实施本发明的合适的燃料包括例如汽油、煤油和辛烷。此外，烃类衍生物燃料如由各种醇、醚和酯构成的燃料，特别是那些例如含有四个或更少碳原子的那些，尤其是如乙醇和丙醇之类的醇能很好地用于本发明。
通常，用于本发明的细分的固体燃料必须具有足够的含能量和反应活性，从而能加热一定体积的贮存气体，使其按所需速度为充气式减震装置充气，同时又不会使充气机装置的尺寸过大。此外，要求燃料产生不超过那些在足够高浓度下有害的燃烧产物，如CO、NO、HCN或NH3的容许标准。
能用于本发明的细分的固体燃料包括一种或多种粉末或粉剂，如(a)含碳材料，如煤或煤产品(例如带有各种挥发性成份的无烟煤、烟煤、次烟煤等)、木炭、油页岩粉末和焦炭；(b)棉花、木材和泥煤(如各种纤维素材料，包括例如醋酸纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素和硝酸纤维素、以及木屑和纸屑)；(c)食物或饲料(如面粉、淀粉和谷物粉末)；(d)塑料、橡胶和树脂(如环氧树脂、聚酯和聚乙烯)；以及(e)金属和金属合金材料(如以单纯物或化合物形式存在的铝、镁、钛等的粉末、金属屑和/或切屑)。
应予理解的是，如果需要，这种燃料可以与各种不同含量的液体、蒸气及其水组合物进行组合。
此外，应予理解的是，可用于本发明的细分固体燃料通常包括不同大小和形状的固体颗粒。但一般情况下，这种细分固体燃料的颗粒大小通常在约5至500微米之间，较佳为10至125微米左右，平均颗粒大小为10至40微米范围。事实上，这种尺寸的细分固体燃料能合乎要求地导致快而充分的燃烧，从而可在相应的充气机组件设计中减少或甚至消除对颗粒进行过滤的要求。
使用细分的固体燃料具有多种处理上的优点。例如，固体燃料至少与气态或液态燃料相比，这种固体燃料能简化操作要求并有利于贮存在适当的燃料贮存室中。这种操作上的方便同样会降低生产成本。
这种细分固体的流体燃料一般不同于通常用在空气包充气机装置中的烟火材料。一般来讲，这种即使以粉末或类似形状使用的已有的烟火材料包括一作为一烟火组分的氧化剂。相反，本发明的细分固体的流体燃料不包括作为这种燃料本身一部分的氧化剂。
应予以理解的是，燃料，尤其是诸如液态烃和液态烃衍生物(如醇)之类的燃料也可以包括含有有限比例的通常认为不是燃料的材料，如水。对于那些事实上通常不可能完全将水分开的燃料更是这样。此外，少量水的存在，例如小于约10体积％，通常在约4-8体积％，能有益地降低充气机组件不希望有的自燃的可能性，而又不会显著影响组件的低温性能。
还应理解的是，如果需要，多种燃料可以混合使用。对于那些实际上通常不可能完全分离的燃料，如商品级的丁烷尤其如此。例如，已经使用的燃料混合物包括a)含约5-10％甲醇、0.5-1％甲基异丁基酮和其余为乙醇的一种200标准酒精度的醇混合物和b)含约90+％(如约95％)丁烷、2-6％(如约4％)丙烷及其余为甲烷、乙烷和其他各种微量烃类的一种烷烃混合物。这种燃料的一个例子是变性乙醇“专用的PM-4083，200标准酒精度的无水溶剂”(“ANHYDROLSOLVENT SPECIAL，PM-4083，200 Proof”)，由联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％的甲基异丁基酮。
此外，这种燃料可以以不同状态(如气、液和固态)的两种或多种燃料的多相组合物形式使用。例如，使用的流体燃料可以在一种液体燃料中构成细分固体燃料的组合物或混合物，如乙醇中的淀粉。类似地，流体燃料可以构成与液态燃料保持紧密接触的一种气态燃料组合物或混合物。例如，这种气态燃料可以在压力下保持与液体燃料接触，其方式类似于装在容器中的碳酸盐饮料。
可用于本发明的氧化剂包括各种含氧的气体，例如包括纯氧气、空气、稀释空气以及与一种或多种气体稀释剂如氮气、二氧化碳和诸如氦、氩、氙之类的惰性气体混合的氧气。事实上，使用纯氧气(O2)会因种种原因而不利，这些原因包括1)从生产角度看，使用纯氧会有操作困难，2)使用纯氧会增加自动点燃的困难，3)与适量燃料混合时(化学计量或近化学计量，0.8≤φ≤1.2)，会产生极高的火焰温度(尤其是这种充气机结构都使用高压)，和4)在当量比小于0.8时，过量氧气和一氧化碳会造成麻烦。
有鉴于此，氩气和氧气的混合物是比较好的。氩气的优点在于(1)惰性，(2)价廉，(3)安全，和(4)易操作。这种混合物的组份的较佳相对量一般取决于诸如充气机几何形状以及其中使用的特定燃料等因素。例如，由50-65体积％氧气和其余为氩气组成的氧化剂混合物可以有利地与含乙醇基燃料的组件一起使用。
还应认识到，这种氧化剂混合物可以与少量空气一起使用，如在加入氧化剂之前早已存在于行将被注入氧化剂的腔室中的空气。
在本发明的一个较佳实施例中，燃料单独储存并与燃烧氧化剂分开。例如，燃料储存在存放燃料的组件内，而氧化剂存放在存放燃料的组件外面，但在燃烧室内部，使燃料和氧化剂只有在存放燃料的组件破裂而打开后才能流体连通。
然而应认识到，如果需要，燃料和氧化剂可相互接触地存放。在另一个较佳实施例中，燃料和氧化剂作为单一材料一起存放，例如基于羟基硝酸铵(hydroxylammonium nitrate-based)的液体单元燃料。这种燃料已被美国专利5,060,973公开，在此援引该专利的公开内容。
含有一种燃料和一种氧化剂的特别合适的液体燃料组分按重量计是约60％的羟基硝酸铵作为一种氧化剂、20％的三乙醇硝酸铵作为一种燃料以及20％的水作为一种溶剂。
应认识到，对于一种诸如羟基硝酸铵含水溶剂和硝化烃盐的液体燃料，例如三乙醇硝酸铵，所产生的具有热量的气体一般含有氮、二氧化碳和水蒸气，所有这些一般认为是无毒的。此外，这种燃料的燃烧一般不会出现大量的颗粒状副产品，因此认为对燃烧物不必进行燃烧后的过滤。
因此，本发明允许使用多种形式(包括气态，液态，固态，及其混合物，包括两种或多种燃料的多相组合)的多种燃料，允许使用多种氧化剂，以及范围宽广的燃料和氧化剂的相对含量。
一般来讲，本发明的充气机组件较理想的是在0.4≤φ≤1.6，最好是在0.6≤φ≤1.1范围的当量比中工作。
正如储存在贮存室14中的气体，储存在燃烧室60内的高压气体有助于使充气机的总尺寸减到最小，并使点火延迟时间达到最短，从而使充气机组件具有高而快的性能，而且，例如通过温度提高，燃烧更完全，因此，反应率也快。此外，该充气机组件将不完全燃烧产物的排除减到最少。
应予以理解的是，另一方面当需要时，本发明存放燃料的组件周围的燃烧室可含有一种或多种气体，例如空气、氧化剂或惰性气体。
图2示出本发明一实施例的供有流体燃料的充气机110的局部视图。供有流体燃料的充气机110的示出部分包括一在充气机燃烧室底部的帽部112，在该帽部112上有一个孔114，一点火器装置116通过该孔114而固定或连接，还包括一存放燃料的组件120。
存放燃料的组件120包括一有一外壁124的外壳122。这样一种外壳可由各种合适的选定材料制成，这些材料包括塑料(例如乙缩醛、氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚醚酮醚、丙烯和聚四氟乙烯)、陶瓷(例如硅和氧化铝基陶瓷)或较典型的是一种金属(例如铝或低碳钢)。
外壳122是封闭的，其中1.外壳内形成了一封闭的储存容积126，例如如上所述，外壳可含有一定量的至少一种流体燃料，以及2.外壁是防燃料渗透的，即，组成外壁的材料通常不会因为与燃料接触而有很大的变化、影响或物理上的改变。
如上所述，在一较佳实施例中，燃料最好不存有燃烧氧化剂。然而，也如上所述，如果需要的话，这种燃料和氧化剂可一起存放。
外壳122的外壁124一般呈子弹形，外壁124包括一基本为圆筒形的侧部130该圆筒形侧部130有一个靠近燃烧室底部的帽部孔114的开口的第一端或底端132，和一个用圆拱形部136封闭的第二端134。
如果需要，且如图中所示，组件120的选定部分例如通过包括外轴向刻痕线137a和137b的包裹体而预变薄，而使外壁124的厚度有选择地减少。应认识到，这种有选择地减少外壁厚度的刻痕线或类似线(例如凹痕)的包裹体有利于在具体预定的工况下打开组件120，并且能很好地确保组件在预定的部位所需要的破裂或打开，还能较佳地避免打开时形成不需要的碎片。
此外，应予以理解的是，刻痕或其它适当选定形式的要预先弄薄的部分可机加工成壁的表面，或例如当零件通过模压制造时可模制成壁表面，例如当零件是由塑料制成时可方便地做成。
还应予以理解的是，虽然组件120外刻痕线(即在相应壁124的外表面138上的刻痕线)如图所示，但如果需要的话，这些刻痕线或类似线可适当交替地或互补地定位，例如沿外壁124的内表面139。
用一外壳基部140和点火器装置116使开口的底端132部分封闭。应予以理解的是，如果需要的话，外壳基部可包括诸如O形环、夹紧件、凸缘等的零件和密封件(图未示)，或是其它的或再增加零件和密封件，所选的过盈装置压配合，便于点火器装置在其内固定安装或连接。
如针对此举例说明的实施例所理解的那样，在这种储存容积126中的燃料通常与外壳的外壁124直接接触。
点火器116包括一排放端142，驱动时，引燃物从排放端排放。如果需要的话，且如图所示，一诸如金属隔膜形式的气密密封件144可置于点火器排放端142周围，以阻止流体燃料直接与点火器116接触。这样一种密封件的包裹体能有助于点火器避免和防止不希望有的品质降低或下降的现象，例如不希望有的燃料与点火器的接触，而且还能确实防止燃料泄漏。
在工作时，例如当相关的点火器116接受到一适当的电信号时，排出的能量，例如一高温含颗粒的排放物从点火器116直接到存放燃料的组件120，特别是从排放端142通过密封件144，然后排放到储存在燃料储存容积126中的燃料，随后燃料的温度和压力会上升。当温度和压力超过壁124的结构承受力时，外壳122的刻痕137a和137b处或刻痕的邻近处会破裂而打开，使加热的燃料与燃烧室流体连通并与其中的氧化剂混合。此后的工作一般类似于上述实施例。
图3示出本发明另实施例的存放燃料的组件150。该存放燃料的组件150类似于图所示的存放燃料的组件120，它包括一有一外壁153的外壳152，该外壳152一般呈子弹形，并包括基部为圆筒形的侧壁154，该侧壁154有开口的第一端或底端156和一用圆拱形封闭端外壁162封闭的第二端160。
正如上述充气机组件110，开口的第一端或底端156被设计成放在一相应的燃烧室基部的帽部孔的附近(图未示)。具体地说，开口的第一端或底端156包括一向外弯曲的凸缘164，并在内部形成一个置放点火器的空间166，使点火器装置可在一最后装配过程中放置在其内。
然而，存放燃料的组件150是不同于图2的上述实施例，这是因为燃料存放在一封壳装置170中，而不是存放在外壳中与外壳的外壁直接接触。
封壳170可由多种材料制成，例如金属(如铝、碳钢和不锈钢)或最好是塑料材料，以便具有例如需要的强度和弹性。可以理解，虽然本发明的燃料封壳如果需要的话可由诸如陶瓷和玻璃的材料制成，但由于这些材料具有在工作时，例如因为脆裂而成碎片的习性，所以这些材料的加工可能至少从一开始就存在使用范围有限的问题。
还应予以理解的是，如果需要，本发明的封壳可由诸如某种塑料制成，这种材料本身如果不是全部的话至少是一部分，在燃烧室的氧化环境中，最好在某些情况下能燃烧而自耗。由这种可燃材料制成的封壳具有附加的能量，这种能量可用来产生充气气体，并不再需要为封壳提供专门的结构，例如专用开口或孔。
封壳170包括一构成封闭的储存容积174的封闭外壁172，该封闭外壁172适用于存放至少一定量的至少一种流体燃料，如上所述。具体地讲，封闭外壁172包括一总的为圆筒形的侧壁176、一圆拱形的第一端180和一与点火器相邻的第二端182。
如图所示，封壳170装在外壳152内并与外壳的圆拱形封闭端外壁162相邻。
要知道的是，如上所述，在一实施例中，燃料最好与燃烧氧化剂分开存放。然而，还应理解的是，如果需要，燃料和氧化剂可放在一起，如上所述。
在工作时，例如当相关的点火器装置接受到一适当的电信号时，排出的能量，例如一高温含颗粒的排放物从点火器116直接到存放燃料的组件150，具体地说是封壳170，随后在封闭储存容积174中的燃料的温度和压力会上升。当温度和压力超过封壳壁176的结构承受力时，封壳170会破裂而打开，反过来又使外壳的外壁153破裂而打开，使加热的燃料与燃烧室流体连通并与其中的氧化剂混合。此后的工作总的类似于上述实施例。
燃料以增加或改进的缓和(延时作用)或控制的速度进入燃烧室，反过来产生气体的这种燃料的反应速度的增加或改进的缓和(延时作用)或控制主要得益于采用本发明的存放燃料的组件。这种速度控制是通过适当选择不同的设计参数来实现的。例如，选择点火器装置的尺寸和烟火填充能为一给定的组件构件提供所需程度的破裂或打开。可适当选择的另一个参数是构件的破裂性，这种破裂性随诸如壁厚、表面预加工(例如通过诸如凹痕或类似形式包裹体的预减薄的包裹体区域，以及预减薄的任何这种区域的深度、位置和排列)以及构成这种构件的材料。应予以理解的是，燃料的选择、数量和填充粒度(fill fraction)是用来理想地影响组件的性能和特性的附加设计参数。
因此，本发明的存放燃料的组件被设计成适当地适应某个速度，存放在该组件内的燃料以该速度进入燃烧室进行反应并产生气体。结果，这种存放燃料的组件在设计相应的点火器时允许较大的灵活性，以满足特殊的处理或工作的要求。例如，通过使速度适中(或缓和)，燃料以该速度进入燃烧室，就能理想地避免燃烧室出现下述的情况，这些情况通常，例如因为由进入燃烧室的燃料速度太大引起的燃烧室内的压力上升太迅速，而被认为有攻击性或不可控制。
图4示出了本发明又一实施例中的一个存放燃料的组件150′。(由于存放燃料的组件150′总的类似于图3所示的存放燃料的组件150，所以类似的零件用图3中的编号加上撇号即“′”来表示。)存放燃料的组件150′包括一外壳152′和一封壳170′。如上述实施例所述，封壳170′包括一封闭的外壁172′，其内形成一封闭的储存容积174′。如图所示，封壳170′装在外壳152′内，并与外壳的圆拱形封闭端外壁162′相邻。
然而，封壳170′适用于与相关的点火器装置(图未示)连接和邻接。具体地说，封壳外壁172′包括一与点火器相邻的第二端182′，该端被模制成一个适用于与相应的点火器装置相对应的轮廓190。事实上，当如此形成的一存放燃料的组件装置按需要固定得使充填的燃料定位在相应的点火器装置的排放端附近，这样一种存放装置能有益地便于充气机的工作。
应要理解的是，除了把点火器放在组件内之外，工作总的类似于上述的图3的组件。
如上所述，如果需要，本发明的一存放燃料的组件可包括预减薄的区域，例如，诸如便于在特殊的预定工况下打开组件的凹痕或类似形式。还应予以理解的是，对于那些包括封壳装置的组件，如果需要，封壳的外壁可包括例如便于封壳打开的凹痕或类似形式。因此，可以理解，在本发明的存放燃料的组件中，组件包括一外壳和一封壳1.封壳和外壳可被制成包括诸如凹痕或类似形式的预减薄的区域，2.封壳或外壳可被制成包括诸如凹痕或类似形式的预减薄的区域，或3.封壳和外壳被制成都不包括诸如凹痕或类似形式的预减薄的区域。
此外，在本发明的那些存放燃料的组件中，组件只包括一个封壳或一个外壳的构件，这种构件被制成包括或不包括诸如凹痕或类似形式的预减薄的区域，如所需要的那样。
图5示出本发明又一实施例的一个存放燃料的组件，即一个外壳或一个封壳。具体地说，类似于上述那些的构件210包括一总的呈子弹形的外壁212，该外壁212有一个基本呈圆筒形的侧壁214，其一端216被一圆拱形的壁部220封闭。
外侧壁214与上述那些不同，在于它包括不连续的轴向凹痕，在构件已被适当启动时，这些轴向凹痕在受到大应力的构件210区域中，形成一壁厚没有减小的圆环221。
图中示出三组这种不连续的凹痕222a和222b、224a和224b以及226a和226b。具体地说，各凹痕结构的轴向线分别被一没有凹痕的区域所中断，例如区域222c、224c和226c。这些没有凹痕的区域形成圆环221的一部分。应理解的是，这种环的包裹体可增加构件结构的强度，例如在抵抗外面的有所增加的储存压力作用在构件的情况下，能强化该构件。
图6A、6B、6C和6D各示出了一个存放燃料的组件的构件240a、240b、240c和240d，即一个外壳或一个封壳，在这些构件中，外侧壁242a、242b、242c和242d的一部分包括可供选择的凹痕结构或形式244a、244b、244c和244d。
更具体地说，图6A示出的一凹痕结构244a包括一类似于图2所示的和上述的轴向连续延伸的凹痕线。
图6B示出的一凹痕结构244b包括一类似于图5所示的和上述的轴向不连续延伸的凹痕线。
图6C示出的一凹痕结构244c包括一径向延伸的凹痕线，例如围绕外侧壁242c外切构件240c。
图6D示出的一凹痕结构244d包括一环绕外侧壁242d的、轴向延伸的、圆筒形螺旋线状的凹痕线。
此外，虽然上文已对应可能的在一个或多个存放燃料的组件构件(例如外壳和/或封壳)的外侧壁周围的一个或多个凹痕包裹体、厚度减少区域等类似形式，描述了本发明，但应予以理解的是，如果需要，还可环绕相应的存放燃料的组件构件的其它地方选择或另加凹痕等，包括在圆拱形的外壁部分，以促进在此处的打开。
图7A示出一个存放燃料的组件构件260，即一外壳或一封壳，在打开之前的一部分，而图7B示出同样的存放燃料的组件构件，但这是在打开之后，并用260′表示。
构件260包括一基本呈半球形的圆拱形外壁262，根据本发明的一个实施例，该外壁上刻有凹痕。具体地说，壁262包括六个分别用264(a-f)表示的凹痕线或槽，这些槽总的从半圆球的顶部中心266延伸至半球形外壁262的边缘周围的切点270。这些槽264(a-f)是尖锥形的，在远离顶部中心266的深度是逐渐减薄的。可以理解，当需要燃料从构件的端部排出时，就可使用这样一种结构和排列。例如，当由于构件尺寸的限制，例如侧壁面积不够，构件没有足够的地方用于沿侧壁凹痕的包裹体时，就可使用这样一种排列。
在工作时，例如当相应的点火器装置接受到一适当的电信号时，排出的能量，例如一高温含颗粒的排放物从点火器装置直接到存放燃料的组件构件260内，随后在构件260中的燃料的温度和压力会上升。当温度和压力超过构件外壁262的结构承受力时，外壁262会打开，如图7B所示，圆拱形的壁形成花瓣272(a-f)，这些花瓣的打开使加热的燃料与燃烧室流体连通并与保持在其中的氧化剂混合。此后的工作总的类似于上述实施例。
图8A示出本发明的一个实施例在打开之前的存放燃料的组件外壳310，而图8B示出同样的、但在打开之后的、用310′表示的存放燃料的组件外壳。
外壳310总的类似于图2所示的和如上所述的外壳122。更具体地说，外壳310的外壁312总的呈子弹形，外壁312包括一基本呈圆筒形的侧壁314，该外壁312有一个例如与燃烧室基部的帽部孔(图未示)相邻的开口的第一端或底端316，和一个用圆拱形部分322封闭的第二端320。
外壳310已被六个间隔基本相等的、轴向延伸的凹痕线324(例如在这些线上外壁312的厚度，具体地说是外壁312的圆筒形侧部的厚度已减少)包裹体有选择地预减薄，例如如上所述。在图8A中，只能看见三个凹痕线324，分别用324a、324b和324c来表示它们。如图所示，凹痕线324没有延伸进圆拱形的部分322，因而形成一光滑的没有凹痕的圆拱形表面326。
如图8B中的存放燃料的外壳310′所示，在工作中和当驱动时，外壳内的压力上升，导致外壳沿外壁312上最薄的区域，例如沿外壁上最薄的凹痕线324处破裂或打开。最终，引起外壳朝外径向隆起或凸起的上升的压力，优先通过基本上沿凹痕线324在外壁312上形成的凹痕线开口330排出。打开后，通过在相邻凹痕线开口330之间延伸的侧壁314的带条332连接的圆拱形部分332作为外壳310′的一部分保留了下来。
除了上述燃料以增加或改进的缓和或控制的速度进入燃烧室的好处之外，本发明的存放燃料的组件结构还具有缓和环境温度对充气机性能的影响的益处。以下结合图9A、9B和9C描述缓和环境温度对充气机性能的影响，图中示出在图8A示出的上文已描述的存放燃料的外壳，在此分别用310a、310b和310c表示，其中，外壳在一装有流体燃料的充气机组件342的一燃烧室340内，并处在不同的所选定的环境温度工况中。可以理解，当燃烧室内的温度上升时，施加在存放燃料的外壳310上的外压力也随着明显地增加。
图9A示出的是，当燃烧室内的环境温度在约21℃，燃烧室内的压力在约1850psi时，打开之后的外壳310a。
图9B示出的是，当燃烧环境条件总的认为是“冷”的，例如在一约-40℃的温度，在该温度的燃烧室内的压力在约1595psi时，打开之后的外壳310b。
图9C示出的是，当燃烧环境条件总的认为是“热”的，例如在一约90℃的温度，在该温度的燃烧室内的压力在约2425psi时，打开之后的外壳310c。
在图9A、9B和9C中，由分别用330a、330b和330c表示的凹痕线开口通道提供的区域随特定工作条件而改变。如图所示，在低环境温度下，外壳装置受到比较低的外压力，打开相对比较容易。在一较高的环境温度下，外壳装置受到比较大的外压力，其结果通常是打开相对比较困难。具体地说，在一较高环境温度下(所有其它指标例如燃料颗粒大小、当量比、氧气浓度等等保持不变)燃烧室内的压力比较大，由此使一一定强度的点火器要完全打开外壳是比较困难的。因此，当环境温度上升，使压力也增加时，外壳打开时所形成的通道面积相应的下降，导致燃料通过外壳到燃烧室的速度下降。此外可以相信，雾化度等级下降，由此雾化产生的燃料颗粒的相应尺寸也增大。较大的颗粒尺寸将需要较多的时间被加热汽化和燃烧。鉴于本发明的燃料总的在较高的温度下更易反应，对于一种在环境温度中通常或一般能预料到的变化，例如由在较低的环境温度时释放比较快的燃料，或者是在一较高的环境温度时释放比较慢的燃料引起的变化，具有这样一种的存放燃料的组件的充气机组件能够自补偿。
可以理解，当存放燃料的组件是一个封壳时，也能实现类似效果，例如在此所描述的。
最终，采用诸如在此描述的存放燃料的组件总的能理想地使随着环境温度的变化而使性能受到的易变性得以明显地减少。
虽然以上结合诸如在特殊的预定工况下可有助于组件打开的燃料组件构件(一个外壳或一个封壳)中的凹痕线或类似的包裹体描述了本发明，但应予以理解的是，如果需要，本发明可以选用一个或多个强化或加强零件的包裹体来防止或避免组件或其上的选定部分的打开或使之更难以打开。
例如，图10示出一燃料组件构件350，即一外壳或一封壳，其外壁352的横截面基本上为一圆环，该外壁352构成一内容积354。构件350包括在内容积354中的、与外壁352的内表面356相邻的一个壁支承件360，图中是以一起加强作用的圆环或肋的形式示出的。这样一种壁支承件基本上能起到增加构件350外负荷承受力的作用，例如，当外壁受到增大的外部储存压力时，能避免该外壁的弯曲，从而不会显著影响打开构件壁352所需的内压力。
应予以理解的是，虽然所示的支承零件是一连续的圆环或肋的形式，但也可用其它合适的形式或形状来达到所需的效果。例如，当需要时，可采用非圆环以及不连续的形式，例如仅仅沿构件外壁的特殊或特定的部位的支承零件。然而，总的说来，由于这种连续形式的支承零件总的能提高支承力，所以这种形式通常是较佳的。
应予以理解的是，诸如上述加强环的支承零件可由用来制造特定的组件构件的相同材料制成，例如金属塑料或陶瓷，但厚度可以改变(当需要时)。
虽然以上针对一具有外侧壁和无间断的圆拱形壁(即没有孔)的存放燃料的组件外壳的使用，描述了本发明，但应该了解，本发明至少在其较宽的方面来讲没有受到如此的限制。例如，当存放燃料的组件包括一存放燃料的封壳和一至少其部分包围该封壳的外壳时，由于在组件的静止状态下外壳没有与燃料流体连通，所以，当需要时，外壳可包括放置或定位得能达到所需性能的诸开口。
图11示出本发明的一种这样的存放燃料的组件370。具体说来，存放燃料的组件370包括一基本上类似于以上结合图4所描述的一封壳372和一金属网筛外壳374，该金属网筛374用来适当地保持封壳，如果当存放燃料的组件启动时，封壳破裂成碎片，则这样一种外壳可用来保存所形成的封壳碎片。
封壳372包括一外壁376，该外壁376的内部构成一个封闭的储存容积380。封壳外壁376包括一靠近点火器的第二端382，该端被模制成一个适用于与相关的点火器装置(未示出)相对应的轮廓384。
外壳374由金属网筛制成，例如，与一塑料制成的封壳配合，可使用一每平方英寸10至24目的金属丝网筛，与一陶瓷制成的封壳配合，可使用一每平方英寸24至100目的金属丝网筛。
实际上，这种外壳通常由钢、铝和类似金属丝材料制成。还应认识到，也可用合适的替换物去替换金属丝形式的网筛装置。例如，当需要时，不是用金属丝形成的网筛装置，而是用由多孔金属网和拉制金属网形成的网筛装置。
图12和13示出本发明再一个实施例的存放燃料的组件410。组件410包括一有例如塑料模制的封壳412，该封壳412适用于直接与一点火器组件的对应部分相连，例如，与图2示出的点火器燃烧室基部的帽部112相连。
类似于上述封壳170′的封壳412包括一外壁414，该外壁414构成一封闭的储存容积416，其内适用于存放至少一定量的、至少一种流体燃料，如上所述。具体地说，外壁414包括一基本上呈圆筒形的侧壁420、一圆拱形的第一端414和一与点火器相邻的第二端424，该第二端被模制成一个适宜于与相关的点火器装置(未示出)相对应的轮廓426。
被模制在封壳外壁414内的是一个保持架430，该保持架430包括一个具有一朝外弯曲的凸缘432的第一端431和一在内层414a与外层414b之间模制进封壳外壁414的第二端433。保持架430围绕内层414a周向地延伸并被封壳外壁包围住，以便于在一点火器组件内与封壳直接连接。
实际上，这种保持架通常由金属材料，例如钢或铝制成，例如，这种金属材料被压制后插入一模子，该模子在其周围有一合适的模制塑料封壳材料。
可适当选择在封壳外壁的内层与外层之间延伸的保持架的厚度及长度，以便对组件提供所需要的强度。
组件410包括若干沿封壳侧壁420、穿过外层414a和保持架430的气体流动的小孔通道434。借助封壳外壁414的内层414a，使封闭的储存容积416通常与这些小孔通道流体阻隔。然而，在需要的时候，例如，当点火器装置的适当运行使封闭的储存容积416内的压力上升时，以下用435表示的外壁414内层414a的封闭小孔的部分将适当地破裂并允许封壳的内含物排出。
为了便于这样一种组件在一特定的预定工况下打开，内层414a的封闭小孔的部分435可有选择地预减薄，例如，沿内层414a的外表面436、诸如被至少部分435圆周上的一部分的凹痕减少壁厚的那部分包裹体。这些凹痕用438表示。
例如，图14A示出封壳侧壁内层414a的外表面436的一部分440，这部分包括分别用434a和434b表示的气流小孔，有相应的封闭小孔的部分435a和435b。如所示的，封闭小孔的那些部分435a和435b的圆周包括分别用438a和438b表示的厚度减少的区域。这些厚度减小的区域总的是封闭小孔的部分435a和435b的圆周上的一个不完整的圆环和轮廓。内层414a的厚度减少的圆环一部分是不完整的，圆环轨道中分别用446a和446b表示的这部分厚度没有减少，因此，当小孔通道434a和434b打开时，如图14B所示的气流小孔通道434a，用来与壁层材料的其余部分一起保留相应的封闭部分435a和435b。
在工作时，例如当相应的点火器装置接受到一适当的电信号时，排出的能量，例如一高温含颗粒的排放物从点火器装置直接到存放燃料的组件410，具体说是封壳412，随后在封闭储存容积416中燃料的温度和压力会上升。当温度和压力超过封壳外壁414的结构承受力时，封壳412将破裂而打开，使加热的燃料与燃烧室流体连通并与保持在其中的氧化剂混合。此后的工作总的类似于上述。
图15示出本发明有一个实施例的供有流体燃料的充气机组件510。充气机510包括细长的基本上呈圆筒形的筒体516，该筒体516有一第一端520和一第二端522，并构成一腔室523，在此称作燃烧室。
第一端520被一一体的肩部524部分封闭。一诸如上述针对图1的扩散器组件26所描述的扩散器组件526通过一周向焊缝527而密封地连接于筒体第一端520。就象扩散器组件26一样，扩散器组件526包括一大体为圆筒形的筒体532。筒体532具有一帽部534和一基部536，两者形成了扩散室540。扩散器组件的帽部534和基部536分别包括封闭的第一端542a和542b以及开口的第二端544a和544b。扩散器组件的帽部534包括与封闭的帽部第一端542a相邻的多个开口546，用于将充气气体从充气机组件中导入气包组件(未画出)。扩散器组件的基部536还包括与封闭的基部第一端542b相邻的多个开口548，用来让来自腔室523的充气气体通过而进入扩散室540。
扩散器组件的帽部534和基部536与各自的开口的第二端部544a和544b是对准的，并被一封闭装置例如紧抵着两开口端的安全隔膜550所封闭。扩散器组件的安全隔膜550通过隔膜550周边的周向焊缝551而与扩散器组件的帽部534和基部536密封连接。在静态下，隔膜550用来将腔室523的内含物与气包分隔开。
用一周向焊缝562把一端基部560密封地连接到筒体第二端522，端基部560包括一通过基部肩状连接部分566而连接于其上的基帽564。基部肩状连接部分566作为一种方便的手段将端基部560相对于筒体516定位，并且为周向焊缝562提供焊接的部位，以将端基部560密封地连于筒体516。
端基部560中有一开口570，点火器装置572通过开口570，例如用焊接、夹紧或其它合适的气密手段使点火器装置572密封在充气机510内。点火器装置572包括一排放端574。前面已描述过的本发明存放燃料的组件576在腔室523内，且与点火器装置的排放端574相邻。存放燃料的组件576中有包括大量的至少是一种流体燃料的内含物。
在使用时，例如在检测到碰撞时，一个电信号被发往点火器装置572，例如一传统的烟火式点火器装置。这样一种点火器装置在接受到一合适的电信号时，会点火并释放能量，例如热量，然后含颗粒地排进存放燃料的组件576。接着，储存在存放燃料的组件576内的燃料的温度和压力上升。当温度和压力超过组件576的结构承受力时，例如超过一预定工况时，组件将破裂而打开，使加热的燃料与腔室523流体连通。在腔室523内，被加热的燃料和氧化剂(例如通常在腔室523内与燃料分开储存，或者如前面所述，与存放燃料的组件576内的燃料一起储存)形成一可燃混合物，通过点火器的引燃，可燃混合物以高温和高压点火燃烧。
在可燃混合物燃烧时所产生的高温气体导致腔室523内的压力迅速升高。当腔室523内的气体压力超过安全隔膜550的结构承受力时，隔膜便破裂而允许高温气体通过扩散器组件526并排出开口546进入气包组件。
应认识到，由于这样一种充气机结构不具有一个储存与燃料和/或氧化剂分开的压缩气体的分离的贮存室，与上述图1的充气机结构相比，这种充气机结构通常用很少的零件就能制成。零件的减少和组装的简化，对降低制造和组装的成本以及减轻充气机装置的重量都很有利。
如上所述，例如通过有选择地减少存放燃料的组件构件例如一外壳和/或一封壳外壁的厚度，例如通过一个或多个凹痕线等的包裹体，而预先减薄该构件，使打开这样一种构件所需要的压力或力达到最小或使其降低，同样又降低了能量。此外，由于使构件沿诸如由一凹痕线提供的预定通路打开，从而降低了构件打开时的不希望有的碎裂的可能性，或使这种可能性降到最低。
然而，除以一控制方式打开(例如不是预想之外的碎裂)，以便当引燃时使燃料和燃烧氧化剂适当接触并混合之外，还要求本发明存放燃料的组件总的能完成其它的各种功能，这些功能包括能承受大的外压力负荷(例如达2000psi或更大的压力)而不会破裂或变形(弯曲)。
应认识到，存放燃料的组件构件的预减薄对其承受外压力负荷的能力有不利的影响。具体地说，由于抗弯强度(例如抗弯能力)一般是壁厚尤其是凹痕槽的长度和深度的一个重要的性能，比较长和薄的凹痕线槽或类似形状的包裹体通常会降低存放燃料的组件构件的强度达50％或更多。此外，采用对构件承受外压力负荷的能力有较少不利影响的比较短浅的凹痕线槽，当引燃组件时，构件一般更经常性地碎裂。
在致力于避免或克服由减少构件外壁厚度引起的至少某些上述的复杂情况的过程中，如下文将要描述的，已在研究的本发明的一个方面是有选择地减少构件外壁的厚度成为“多深度”，在下文称为“多深度”槽或凹痕线。
现在看图16，该图示出一存放燃料的组件构件610的简化示意图，即一个外壳或一个封壳。具体地说，类似于上述那些的构件610包括外壁612，该外壁612有一个基本上呈圆筒形的侧壁614，该侧壁有一第一端部616和一第二端部618。圆筒形侧壁614包括一标号为624的部分，将在下文结合图17A和17B描述的该部分624已被预减薄，例如具有外壁612的厚度，具体地说，通过一个或多个轴向凹痕线，沿圆筒形侧壁614有选择地预减薄。
图17A和17B是简化和放大的局部图，它们示出图16的圆筒形侧壁的一个部分624的、分别用630和632标记的可供选择的结构，其中外壁612的厚度已有选择地减少。具体地说，图17A的结构630示出一深度基本上不变、例如类似于前面图2所示的凹痕线634，在该处，沿凹痕线634长度的外壁612的厚度基本上是均匀的，标记为635。
图17B的结构632示出本发明一实施例的多深度槽或凹痕线636。具体地说，外壁612有一个标记为638的厚度，凹痕线636包括一基本上在圆筒形侧壁614中心部的分段640，该分段640形成一比较短而深的槽。在凹痕线分段640处，标记为642的外壁612厚度比外壁612总的厚度638薄。
采用这样一种短而较深的槽总的能减少打开构件所需要的能力，例如，这样形成的一个构件在一较低的内压力下总的也会打开。
凹痕线分段640通过凹痕线分段646a和646b而在两端交界，在该两分段646a和646b处的外壁612的厚度标记为650。凹痕线分段646a和646b处的外壁厚度650虽然比中心凹痕线分段640处的外壁厚度厚，但还是比外壁612总的厚度638薄。
与凹痕线分段640相比，在边界上的凹痕线分段646a的包裹体的厚度比较厚，这种包裹体提供了一种通道，沿着该通道，构件的开口可以扩展，因此，导致构件以一种更可控制的方式被打开，并减少了构件打开时出现不希望有的碎裂的可能性，或使这种可能性降至最低。此外，较厚的边界凹痕线分段具有较强的刚性或抗弯曲性。结果，在本发明的一个存放燃料的组件构件中，这种壁厚有选择地减小的多深度包裹体使打开这种构件所需要的压力或力降至最低或有所减少，同样又使所需的能量降至最低或有所减少，但还具有足够的强度以避免构件出现不希望有的变形。
虽然以上结合含有一外壳或一封壳(存放燃料的组件构件)，或者是单个的或者两者在一起，描述了本发明的存放燃料的组件，但应认识到，当单独使用其中的一个构件而不再用另外的构件时，则所用的单一构件与含有两者的这种构件的那些组件相比，通常被构造成能承受一较大的外压力。
例如，一个只用封壳而不用存放燃料的组件外壳的封壳(例如，至少在某些情况下，使用诸如图12和13所示的封壳412)与装在一外壳(例如图3所示的外壳152)内的封壳(例如图3所示的封壳170)相比，通常构造得其外壁较厚而比较坚固，上述的外壳(例如外壳152)通常承受如果基本上不是所有的作用在组件上的外压力，则至少承受一部分外压力。然而，应认识到，在至少一些既包括一外壳又包括一封壳构件的应用中，依靠这种作为封壳的基础结构去承受至少一些外压力负荷是较理想的。在这个例子中外壳的壁厚可适当减少或减至最小。
如上所述，本发明的存放燃料的组件总的被设计成或适用于在预定的工况下破裂或打开。总而言之，这种存放燃料的组件结构能够平衡各种因素，这些因素包括迅速释放储存的燃料的总要求和组件承受较高的或较大的外负荷的能力。
更具体地说，自动空气包的充气必须满足很严格的性能规定，事实上，应认识到，在本发明的存放燃料的组件中采用本发明的流体燃料，在一些应用中，对于尽可能适当地加快打开存放燃料的组件或释放储存的燃料是有益而需要的。存放燃料的组件的这种快速打开能使燃料迅速释放和蒸发，并使释放的燃料燃烧，对于那些含有比较重的燃料，例如具有较高的分子量、粘度、表面张力和/或蒸发热量的燃料的组件尤其需要。
作用在本发明存放燃料的组件上的外负荷总的是由通常在燃烧室内的压力上升所引起的。事实上，本发明的存放燃料的组件被设计成能安全地承受一高的外负荷而不会失效或破裂。
还应认识到，通过使用本发明的预装填燃料的存放燃料的组件构件能提高安全性。
例如，正如所提供的至少一些上述实施例，适当选择的组件构件在一个远离充气机制造或装配的其它工地的一个位置装填燃料。因此，一个实施例中，一封壳可在一个位置适当地装填燃料，该位置远离充气机适当注入一例如加压的氧化气体的场所。结果，由于燃料与氧化剂之间的不希望有的接触(如果没有分离)所引起的燃烧或爆炸的可能性显著减少。这样一种安全措施在一装配速度较高的环境中，例如在有关的车辆减震系统空气包充气机的批量生产的环境中尤其有利。
此外，在把这样一种存放燃料的构件装入充气机外壳之前，可对该构件进行燃料泄漏(不希望出现的现象)检测，并适当报废任何不合格的构件。然后，在安装经过适当检测的构件之后，可在已装配好的充气机所处的适当地方对其进行泄漏检测。这样的泄漏检测过程可较佳地确保已安装就妥的充气机组件的质量。
根据上述，本发明提供一充气机组件，该组件采用一种燃烧时能产生充气气体的流体燃料，该充气机组件在变化的环境温度条件下能适当缓解对工作的影响。此外，本发明提供了这样一种充气机组件，这种充气机组件能有所改进地缓解或控制燃料进入燃烧室的速度，同样又有所改进地缓解或控制这种燃料的反应速度。
在此以适当的举例说明的方式公开的本发明在缺乏没有在此具体公开的任何部件、零件、步骤、构件或组成部分的情况下予以实施。
上述的详细说明只是为清楚地理解而给出的，因而从这些说明中不能理解有任何不必要的限制，因为在本发明范围内的变化对于熟悉本领域技术的入来讲是显而易见的。与其相一致地，在权利要求中出现的普通附加作用(mean-plus-function)的条项旨在不仅包括结构等同物而且还包括等同的结构。例如，虽然钉子采用一圆柱体表面而螺钉采用一螺旋表面来把零件固定在一起，在这一点上可能不把它们认为是等同的结构，但是在固定零件的环境中，钉子和螺钉就可被认为是等同的结构。
权利要求
1.一种给可充气装置充气的设备，所述设备包括一第一腔室，在该腔室中至少一种流体燃料被燃烧以产生燃烧产物；一存放燃料的组件，包括一封壳，该封壳有一外壁并构成了一封闭的储存容积，封壳装进设备之前，储存容积适应于存放至少一定量的至少一种流体燃料，在一预定的工况下，该封壳适应地被打开而与所述第一腔室流体连通；以及一点火器，引燃在所述第一腔室内的至少一种燃料并燃烧。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一种燃料包括一气体、液体、细分固体或其混合物形式的流体。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一种燃料包括一气态流体。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一种燃料包括一种液态流体。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一种燃料包括一种细分固体的流体。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一种燃料储存在所述存放燃料的组件中，燃烧氧化剂不在其中。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一种燃料和一种氧化剂作为单一材料一起储存在所述存放燃料的组件中。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，该一种材料包括一种基于羟基硝酸铵的液体单元燃料。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，封壳由塑料制成。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，封壳由一种材料制成，在第一腔室的氧化环境中，这种材料的至少一部分可自耗的。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，封壳外壁的形状适于与所述点火器的外形相对应。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于，封壳包括一与之成一体的保持架，该保持架适用于使封壳直接安装在设备内。
13.如权利要求1所述的设备，其特征在于，通过有选择地减少外壁的厚度，使封壳预减薄。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的封壳外壁厚度包括至少一个轴向延伸的凹痕。
15.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的封壳外壁厚度包括至少一个径向延伸的凹痕。
16.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的封壳外壁厚度包括至少一个圆筒形螺旋线状轴向延伸的凹痕。
17.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的封壳外壁厚度包括至少一个非连续的凹痕。
18.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的封壳外壁厚度包括至少一个多深度的凹痕。
19.如权利要求1所述的设备，其特征在于，封壳包括至少一个强化零件。
20.如权利要求1所述的设备，其特征在于，强化零件包括一与封壳外壁的内表面相邻的圆环，它能增加封壳的外负荷承受力。
21.如权利要求1所述的设备，其特征在于，根据所选择的设计参数，所述存放燃料的组件适用于缓和燃料进入第一腔室的速度，这些参数包括所述点火器的尺寸、封壳的破裂性和燃料的种类选择、数量及填充粒度。
22.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述存放燃料的组件适用于对环境温度的影响进行自补偿。
23.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述存放燃料的组件另外包括一至少与封壳外壁的外侧一部分相邻的外壳。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述外壳由金属制成。
25.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述外壳由一防止至少一种燃料渗透的材料制成。
26.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述外壳包括一丝网装置的材料。
27.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述外壳包括一外壁，通过有选择地减少外壳外壁的厚度，使外壳的外壁被预减薄。
28.一种给可充气装置充气的设备，所述设备包括一第一腔室，在该腔室中至少一种流体燃料被燃烧以产生燃烧产物；以及一存放燃料的组件包括一封闭的外壳，该外壳有一外壁并适用于存放一定量的至少一种流体燃料，外壁防止至少一种燃料渗透，在一预定的工况下，该外壳适应地被打开而与所述第一腔室流体连通；该外壳沿一第二壁还有一点火器，以引燃在所述第一腔室内的至少一种燃料。
29.如权利要求28所述的设备，其特征在于，至少一种燃料包括一气体、液体、细分固体或其混合物形式的流体。
30.如权利要求28所述的设备，其特征在于，至少一种燃料包括一气态流体。
31.如权利要求28所述的设备，其特征在于，至少一种燃料包括一种液态流体。
32.如权利要求28所述的设备，其特征在于，至少一种燃料包括一种细分固体的流体。
33.如权利要求28所述的设备，其特征在于，至少一种燃料储存在所述存放燃料的组件中，燃烧氧化剂不在其内。
34.如权利要求28所述的设备，其特征在于，至少一种燃料和一种氧化剂作为单一材料一起储存在所述存放燃料的组件中。
35.如权利要求34所述的设备，其特征在于，该单一材料包括一种基于羟基硝酸铵的液体单元燃料。
36.如权利要求28所述的设备，其特征在于，外壳由金属制成。
37.如权利要求28所述的设备，其特征在于，通过有选择地减少外壁的厚度，使外壳预减薄。
38.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的外壳外壁厚度包括至少一个轴向延伸的凹痕。
39.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的外壳外壁厚度包括至少一个径向延伸的凹痕。
40.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的外壳外壁厚度包括至少一个圆筒形螺旋线状轴向延伸的凹痕。
41.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的外壳外壁厚度包括至少一个非连续的凹痕。
42.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的外壳外壁厚度包括至少一个多深度的凹痕。
43.如权利要求28所述的设备，其特征在于，外壳包括至少一个强化零件。
44.如权利要求28所述的设备，其特征在于，强化零件包括一与外壳外壁的内表面相邻的圆环，它能增加封壳的外负荷承受力。
45.如权利要求28所述的设备，其特征在于，根据所选择的设计参数，所述存放燃料的组件适用于缓和燃料进入第一腔室的速度，这些参数包括所述点火器的尺寸、外壳的破裂性和燃料的种类选择、数量及填充粒度。
46.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述存放燃料的组件适用于对环境温度的影响进行自补偿。
47.一种给可充气装置充气的设备，所述设备包括一封闭的存放燃料的组件，包括一封壳，该封壳有一外壁并构成了一封闭的储存容积，封壳装进设备之前，储存容积适应于存放包括至少一定量的至少一种流体燃料的内含物，在一预定的工况下，所述存放燃料的组件适应地被打开；当所述存放燃料的组件打开时，一与来自封壳的一定量的至少一种燃料的至少一部分流体连通的第一腔室，其中至少一种燃料被燃烧以产生出包括高温燃烧气体在内的燃烧产物，至少一种燃料的燃烧增加所述第一腔室内的温度和压力，当所述第一腔室内的压力上升到一预定的压力时，所述第一腔室适应地被打开，从而至少一部分高温燃烧气体从所述第一腔室中排出；一存放一定量的储存的压缩气体的第二腔室，当所述第一腔室打开时，所述第二腔室与所述第一腔室流体连通，从所述第一腔室排出的高温燃烧气体与储存的压缩气体混合以产生充气气体，从所述第一腔室排出的高温燃烧气体与储存的压缩气体混合产生充气气体之后，当所述第二腔室内的压力上升到一预定的压力时，所述第二腔室适应地被打开，从而至少一部分充气气体从所述第二腔室中排出以对装置充气；以及一点火器，引燃在所述第一腔室内的至少一种燃料的至少一部分。
48.如权利要求47所述的设备，其特征在于，至少一种燃料储存在所述存放燃料的组件中，燃烧氧化剂不在其内。
49.如权利要求47所述的设备，其特征在于，至少一种燃料和一种氧化剂作为单一材料一起储存在所述存放燃料的组件中。
50.如权利要求49所述的设备，其特征在于，该一种材料包括一种基于羟基硝酸铵的液体单元燃料。
51.如权利要求47所述的设备，其特征在于，通过有选择地减少外壁的厚度，使封壳预减薄。
52.如权利要求51所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的封壳外壁厚度包括至少一个多深度的凹痕。
53.如权利要求47所述的设备，其特征在于，根据所选择的设计参数，所述存放燃料的组件适用于缓和燃料进入第一腔室的速度，这些参数包括所述点火器的尺寸、封壳的破裂性和燃料的选择、数量及填充粒度。
54.如权利要求47所述的设备，其特征在于，所述存放燃料的组件适用于对环境温度的影响进行自补偿。
55.如权利要求47所述的设备，其特征在于，所述存放燃料的组件另外包括一至少与封壳外壁的外侧一部分相邻的外壳。
56.如权利要求55所述的设备，其特征在于，外壳包括一丝网装置的材料。
57.如权利要求56所述的设备，其特征在于，外壳包括一外壁，通过有选择地减少外壳外壁的厚度来预减薄外壳的外壁。
58.一种给可充气装置充气的设备，所述设备包括一存放燃料的组件，包括一封闭的外壳，该外壳有一外壁并适用于存放包括一定量的至少一种流体燃料的内含物，外壁可防止至少一种燃料渗透，在一预定的工况下，外壳外壁适应地被打开；一当外壳外壁打开时与所述存放燃料的组件流体连通的第一腔室，其中至少一种燃料的一定量的至少一部分被燃烧以产生出包括高温燃烧气体在内的燃烧产物，至少一种燃料的燃烧增加所述第一腔室内的温度和压力，当所述第一腔室内的压力上升到一预定的压力时，所述第一腔室适应地被打开，从而至少一部分高温燃烧气体从所述第一腔室中排出；一存放一定量的储存的压缩气体的第二腔室，当所述第一腔室打开时，所述第二腔室与所述第一腔室流体连通，从所述第一腔室排出的高温燃烧气体与储存的压缩气体混合以产生充气气体，从所述第一腔室排出的高温燃烧气体与储存的压缩气体混合产生充气气体之后，当所述第二腔室内的压力上升到一预定的压力时，所述第二腔室适应地被打开，从而至少一部分充气气体从所述第二腔室排出且给装置充气；以及一点火器，在所述第一腔室内引燃至少一种燃料并燃烧。
59.如权利要求58所述的设备，其特征在于，至少一种燃料储存在所述存放燃料的组件中，燃烧氧化剂不在其内。
60.如权利要求58所述的设备，其特征在于，至少一种燃料和一种氧化剂作为单一材料一起储存在所述存放燃料的组件中。
61.如权利要求60所述的设备，其特征在于，该单一材料包括一种基于羟基硝酸铵的液体单元燃料。
62.如权利要求58所述的设备，其特征在于，通过有选择地减少外壁的厚度，使外壳预减薄。
63.如权利要求62所述的设备，其特征在于，所述有选择地减少的外壳外壁厚度包括至少一个多深度的凹痕。
64.如权利要求58所述的设备，其特征在于，根据所选择的设计参数，所述存放燃料的组件适用于缓和燃料进入第一腔室的速度，这些参数包括所述点火器的尺寸、外壳的破裂性和燃料的选择、数量及填充粒度。
65.如权利要求58所述的设备，其特征在于，所述存放燃料的组件适用于对环境温度的影响进行自补偿。
66.用一充气设备给一在车辆中的可充气的安全装置充气的方法，所述方法包括步骤打开，或两者之一a)一封闭的封壳装入设备之前，存放至少一定量的至少一种流体燃料，或b)一存放燃料的组件的、封闭的燃料外壳，在所述外壳被打开之前，该外壳存放至少一定量的至少一种流体燃料，所述打开使一定量的至少一种燃料的至少一部分释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种燃料的释放部分被燃烧，以产生包括高温燃烧气体在内的燃烧产物；以及包括至少一部分燃烧气体的充气气体从设备中释放，给可充气安全装置充气。
67.如权利要求66所述的方法，其特征在于，充气气体释放之前，所述方法另外还包括步骤来自第一腔室的至少一部分高温燃烧气体与储存在一第二腔室中的压缩气体混合，以产生充气气体。
68.如权利要求67所述的方法，其特征在于，第一密封腔室包括至少一个通常被一密封装置密封的气体排出口，所述燃烧使第一腔室中的温度和压力上升，当第一腔室中的压力上升到一预定的压力时，第一腔室的密封装置被打开，使高温燃烧气体从第一腔室排放到第二腔室，以及其中第二腔室包括至少一个通常被一密封装置密封的气体排出口，所述混合使第二腔室内的温度和压力上升，从第一腔室排出的高温燃烧气体与储存的压缩气体混合以产生充气气体之后，当第二腔室内的压力上升到一预定的压力时，第二腔室的排出口密封装置打开，使充气气体从第二腔室排出，给可充气的安全装置充气。
69.如权利要求66所述的方法，其特征在于a)当打开密封的封壳时，所述打开包括密封的封壳外壁的破裂以及b)当打开密封的燃料外壳时，所述打开包括密封的燃料外壳外壁的破裂。
70.如权利要求66所述的方法，其特征在于，封壳或外壳分别打开的程度和燃料释放进密封的第一腔室的速度取决于实施该方法时的环境温度。
71.一种制造给可充气装置充气的设备的方法，所述方法包括步骤至少部分地给一封壳的封闭储存容积填充一定量的至少一种流体燃料，该封闭的储存容积由封壳的一外壁构成以及把存放燃料的封壳装入一设备的辅助结合装置，包括；当封壳打开时，第一腔室与存放燃料的封壳流体连通，其中至少一种燃料被燃烧以产生燃烧产物，以及一点火器在所述第一腔室内引燃一定量的至少一种燃料的至少一部分并燃烧。
全文摘要
给一可充气装置充气的设备、给可充气的安全装置充气的方法和一制造这种设备的方法具有一存放燃料的组件，以存放一流体燃料。当适当引燃时，燃料燃烧以产生用来给可充气的装置充气的气体。
文档编号B60R21/26GK1157236SQ96123218
公开日1997年8月20日 申请日期1996年12月13日 优先权日1995年12月14日
发明者卡尔·K·林克, 布拉德利·W·史密斯, 戴维·J·格林, 迈克尔·J·雷文伯格, 沃儿特·A·穆尔, L·约翰·皮耶罗蒂, 格雷戈里·J·兰, 哈里·W·米勒第二 申请人:莫顿国际股份有限公司