一种气瓶快速释放装置的制作方法

本实用新型涉及一种气瓶释放结构，具体涉及一种用于充气式人体跌倒保护装备的气瓶快速释放装置。

背景技术：

跌倒是老年人常见的一种意外事件，老人常常因跌倒导致各种损伤，例如髋部骨折、颈部损伤、脑部损伤、以及各种软组织损伤及其它部位骨折等。现有技术中，为了在人体跌倒等意外事件中实现有效防护，出现了各种人体跌倒防护的检测和保护装置，通过传感器和特定算法实现人体跌倒检测，同时在人体上配置保护气囊及气源，在判断人体跌倒即将发生时，控制气源对保护气囊充气，实现对人体的保护。

对保护气囊充气的方法，通常有炸药充气方式和压缩气瓶充气方式。其中，炸药充气方式由于安全问题已基本被弃用，目前通常使用压缩气瓶实现保护气囊的充气。压缩气瓶的开启需要一定的时间，目前，对人体跌倒进行检测时，前置时间一般能达到200ms～300ms，而为实现有效保护，需要预留气囊充气的时间，因此，对压缩气瓶的开启速度要求较高。电磁阀开启速度快，然而，小型电磁阀不能满足长期密封的需求，会出现气体泄漏的情况，影响产品的存储和使用寿命。另一类方式是利用舵机或其它机构配合刺针刺破密封膜进行开启。例如，中国实用新型专利cn201132602y公开了一种给气胀式救生衣用手动、自动方式充气的充气阀，利用扭簧驱动自动凸轮带动冲针运动，刺破气瓶膜口释放压缩气体，其自动打开时间约为2秒，虽然适应落水救生衣的充气，但不能用于跌倒防护气囊的充气。通过相应的结构改进，可以提高开启速度，但是改进后这些方法的开启时间一般在50～100ms，仍然难以达到人体跌倒时保护的要求。

因此，需要对气瓶的开启装置进行改进，实现气瓶中气体的快速释放。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的是提供一种气瓶快速释放装置，通过结构改进，实现气瓶中气体的快速释放，以满足人体防护气囊的快速充气需求。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种气瓶快速释放装置，包括气瓶、气嘴，所述气嘴内设有旋转阀芯，气嘴具有连接气瓶的第一通道和连接气囊的第二通道，所述旋转阀芯位于第一位置时，第一通道和第二通道断开，所述旋转阀芯转动至第二位置时，第一通道和第二通道连通；所述第一通道内设有在连接气瓶时刺破气瓶密封膜的刺针；所述旋转阀芯的阀杆上固定有摇臂，设有一扭簧和一电磁铁，所述电磁铁的铁芯在伸出状态时对所述摇臂限位使所述旋转阀芯处于第一位置且所述摇臂压迫所述扭簧使扭簧处于预紧状态，所述电磁铁的铁芯在回缩状态时释放所述摇臂，在扭簧作用下摇臂带动阀杆使旋转阀芯转动至第二位置。

优选的技术方案，所述第一通道和所述第二通道垂直布置，所述旋转阀芯具有垂直设置并连通的第一孔和第二孔，所述第二孔与第二通道常通，所述第一孔在第二位置时与第一通道连通，由此实现第一通道和第二通道的连通。

上述技术方案中，所述第一通道内的刺针是空心刺针。

上述技术方案中，所述扭簧套设在所述阀杆上，扭簧一端与气嘴上的限位板固定，另一端压紧在摇臂上。

采用上述装置实现气体快速释放的方法是，首先转动摇臂，带动旋转阀芯闭合，使扭簧获得预紧力，并将电磁铁的铁芯伸出，限制摇臂的运动，使旋转阀芯保持在第一位置；随后将气嘴拧进气瓶，气瓶上的密封膜被气嘴内的空心刺针刺破，由气瓶、气嘴的第一通道、旋转阀芯形成一个高压密封空间，此时，气瓶处于释放准备状态；当收到释放信号时，控制电磁铁电路接通，吸附铁芯回缩，解除对摇臂的约束，摇臂在扭簧预紧力的作用下带动旋转阀芯旋转至第二位置，使气瓶与气囊导通，完成对气囊的充气。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型创造性地在气嘴中设置旋转阀芯，并在气嘴的第一通道中设置刺针，从而在将气嘴安装到气瓶上时即通过刺针刺破气瓶的密封膜，形成一个高压密封区，由此，当需要释放气体时，只需要旋转阀芯打开气体通道即可，与现有技术中在接到指令后再动作刺破密封膜相比，能够有效提高气体释放速度，试验表明，开启时间可以缩短至10～25ms。

2、本实用新型通过扭簧带动摇臂驱动旋转阀芯，摇臂由电磁铁的铁芯限位，因此释放时只需要电磁铁通电使铁芯回缩释放摇臂，依靠扭簧弹力转动摇臂，动作速度快，不存在机械延迟，动作时间远小于现有的开启系统。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是充气机构控制电路的示意图。

其中：1、气瓶；2、气嘴；3、旋转阀芯；4、第一通道；5、第二通道；6、第一孔；7、第二孔；8、阀杆；9、摇臂；10、扭簧；11、电磁铁；12、铁芯；13、限位板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见图1所示，一种气瓶快速释放装置，包括气瓶1、气嘴2，气嘴2内设有旋转阀芯3，气嘴2具有连接气瓶的第一通道4和连接气囊的第二通道5，第一通道4和第二通道5垂直布置，旋转阀芯3具有垂直设置并连通的第一孔6和第二孔7，第二孔7与第二通道5常通，旋转阀芯3位于第一位置时（如图所示），第一孔6朝向纸外方向，由此第一通道4和第二通道5断开，旋转阀芯3转动至第二位置时（阀杆顺时针转动90°），第一孔6转至与第一通道4连通位置，此时，第一通道4和第二通道5连通。

第一通道4内设有在连接气瓶时刺破气瓶密封膜的空心刺针。

旋转阀芯3的阀杆8上固定有摇臂9，设有一扭簧10和一电磁铁11，扭簧10套设在阀杆8上，扭簧10一端与气嘴上的限位板13固定，另一端压紧在摇臂9上。如图2所示，电磁铁11的铁芯12在伸出状态时对摇臂9限位使旋转阀芯3处于第一位置且摇臂9压迫扭簧10使扭簧10处于预紧状态，电磁铁的铁芯12在回缩状态时释放摇臂9，在扭簧10作用下摇臂9带动阀杆8使旋转阀芯3转动至第二位置以释放气体。

本实施例的装置在使用时，首先转动摇臂，带动旋转阀芯闭合，使扭簧获得预紧力，并将电磁铁的铁芯伸出，限制摇臂的运动，使旋转阀芯保持在第一位置；随后将气嘴拧进气瓶，气瓶上的密封膜被气嘴内的空心刺针刺破，由气瓶、气嘴的第一通道、旋转阀芯形成一个高压密封空间，此时，气瓶处于释放准备状态；当收到释放信号时，控制电磁铁电路接通，吸附铁芯回缩，解除对摇臂的约束，摇臂在扭簧预紧力的作用下带动旋转阀芯旋转至第二位置，使气瓶与气囊导通，完成对气囊的充气。

在构建控制系统时，设置一继电器，以实现小信号电流控制大电流回路。如图3所示，电磁铁一端连接电池负极，电池正极与继电器的常开端no连接，电磁铁的另一端连接电磁铁的com端。当接收到高电平信号时，继电器的常开端闭合，连通电磁铁回路。

在实际使用中，考虑到气体的安全性，使用co2气瓶作为气源。当作为人体保护装置使用时，可以采用例如8g的气瓶，压强为6～9mpa，瓶身直径为18mm，高度为55mm，完全释放后的体积约为4.07l。由此，既便于携带，又能提供足够的气体缓冲。

本实施例中，选择的扭簧中径d为12.8mm，卷绕6圈，能够满足转角0.75π的使用要求，扭矩为199.5n•mm。

采用本实施例的装置进行气囊充气试验，试验数据如下表所示。

可见，气瓶开始释放时间在20ms左右，充气时间在230ms左右，能够满足人体跌倒防护的需求。