阅读说明：本技术 一种压缩气体自动快速释放装置及使用该装置的救生设备 (Compressed gas automatic quick release device and lifesaving equipment using same ) 是由 马凌云 马玲 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开的一种压缩气体自动快速释放装置,包括：一端与压缩气瓶瓶口连接的本体,在本体内设置有烟火腔室和导气腔室；配置在本体内的烟火装置,其接收电信号后引爆,烟火药产生火药气体进入烟火腔室；滑动配置烟火腔室内的一级活塞和滑动配置在导气腔室内的二级活塞,该一级活塞在进入烟火腔室内的火药气体的作用力下,向远离烟火装置的一端运动,二级活塞在一级活塞的推动力和惯性作用下运动,二级活塞运动到压缩气瓶的瓶口位置时,将压缩气瓶瓶口上的封口击破,使预储存在压缩气瓶中的压缩气体释放并从导气腔室上的排气孔排出本体外。本发明还公开了一种具有上述压缩气体自动快速释放装置的救生装置。本发明没有高温灼烧和剧烈噪音风险。(The invention discloses an automatic quick release device of compressed gas, comprising: the gas cylinder comprises a body, a gas cylinder body and a gas guide cavity, wherein one end of the body is connected with a bottle opening of the compressed gas cylinder; the pyrotechnic device is arranged in the body and detonates after receiving the electric signal, and the pyrotechnic powder generates powder gas to enter the pyrotechnic chamber; the one-level piston in the sliding configuration pyrotechnic chamber and the second grade piston of sliding configuration in the air guide chamber, this one-level piston is under the effort of the powder gas that gets into the pyrotechnic chamber, to the one end motion of keeping away from pyrotechnic device, the second grade piston moves under the driving force and the inertia of one-level piston, when the second grade piston moved the bottleneck position of compressed gas bottle, break the sealing on the compressed gas bottle bottleneck, make the compressed gas release of prestore in the compressed gas bottle and discharge this external from the exhaust hole on the air guide chamber. The invention also discloses a lifesaving device with the compressed gas automatic quick release device. The invention has no risk of high-temperature burning and severe noise.)

一种压缩气体自动快速释放装置及使用该装置的救生设备

技术领域：

本发明属于人员应急救生技术，具体涉及一种应急自动触发，快速释放压缩气体的压缩气体自动快速释放装置，和使用该装置的救生设备。

背景技术

目前，乘员应急救生技术中使用的充气装置，气体预储存在压力容器中，紧急情况需要释放气体时，常见的方式之一是用手动机械触发的方式释放气体(例如：参考专利文献1)；另外也有用火药装置引爆，推动活塞的方式触发(例如：参考专利文献2)。

上述两种方式都存在一定的缺点：前者的问题是速度过慢，不能够自动触发，对于应急目的的救生设备，灵敏度较低。后者的问题是可靠性低，火药装置引爆时声音过大。对于人员应急救生产品，多为乘员佩戴式，如果装置作用时伴随巨大声音和热量时，会有极大的副作用。如本文引述的对比专利文献2，其烟火装置引燃后，火药化学反应产生的冲击波，迅速通过其排气口释放，气体流动时会携带烟火装置产生的噪音和热量，用于人体佩戴时有较高的危险。

现有技术文献

专利文献1：美国发明专利公开号US5839933《Inflatable life vest》。

专利文献2：中国发明专利申请公开号CN 107206960A《烟火式气体发生器和对应的儿童看护装置》。

发明内容

本发明要解决的问题是针对烟火装置起爆反应迅速，能量巨大，所以多用于一些快速反应的装置。但由于火药能量密度较大，化学反应产生气体的过程中往往伴随着剧烈的声音和较高的温度。

本发明是为了解决上述问题，其目的在于：提供能够不发生误动作，反应迅速，并且没有剧烈的***声音和高温气体的气体快速释放装置。

为了实现上述目的，本发明的压缩气体自动快速释放装置包括：

一端与压缩气瓶瓶口连接的本体,在所述本体内设置有相互连通的烟火腔室和导气腔室,所述导气腔室与所述压缩气瓶瓶口连接；

一配置在所述本体内的烟火装置，该烟火装置接收电信号后引爆，烟火药产生火药气体进入所述烟火腔室；

滑动配置所述烟火腔室内的一级活塞，该一级活塞在进入所述烟火腔室内的火药气体的作用力下，向远离烟火装置的一端运动，并且运动范围被限制在所述烟火腔室内；

滑动配置所述导气腔室内的二级活塞，二级活塞在一级活塞的推动力和惯性作用下运动，并可以在导气腔室中往复运动；所述二级活塞运动到所述压缩气瓶的瓶口位置时,将所述压缩气瓶瓶口上的封口击破,使预储存在压缩气瓶中的压缩气体释放；

在所述导气腔室上设置有排气孔，预储存在压缩气瓶中的压缩气体释放后从所述排气孔排出本体外。

在本发明的一个优选实施例中,所述烟火装置、一级活塞、二级活塞、压缩气瓶的瓶口同轴设置。

在本发明的一个优选实施例中，在初始状态下，所述烟火装置与所述一级活塞接触，所述二级活塞与所述一级活塞接触。

在本发明的一个优选实施例中,在所述烟火腔室的室壁上设置有泄压孔,所述泄压孔将进入所述烟火腔室内的火药气体缓慢***出本体外。

在本发明的一个优选实施例中,所述泄压孔位于所述烟火装置与所述一级活塞初始状态接触位置的后方，比所述烟火装置与所述一级活塞初始状态接触位置更远离所述一级活塞。

在本发明的一个优选实施例中，所述一级活塞与所述烟火腔室的内壁之间间隙配合,通过所述一级活塞与所述烟火腔室的内壁之间间隙将进入所述烟火腔室内的火药气体缓慢***到所述导气腔室内，并通过排气孔排出所述本体外。

在本发明的一个优选实施例中，所述排气孔设置在所述导气腔室的室壁上，比所述二级活塞与所述一级活塞初始状态接触位置更接近所述压缩气瓶。

在本发明的一个优选实施例中，在所述导气腔室的室壁上设置有密封环，所述密封环在所述烟火装置没有引爆时，将所述二级活塞限定在初始位置；所述密封环位于所述二级活塞与所述一级活塞初始状态接触位置和所述排气孔之间。

为了安装方便以及可方便的与***救生设备安装，并且密封以达到气体充分利用的目的，在本发明的一个优选实施例中，在所述本体外设置有一外壳，所述外壳的内壁与所述本体的外表面之间设置有气体排出空腔，所述气体排出空腔与所述泄压孔和排气孔联通；在所述外壳上设置有至少一导流孔，所述导流孔与所述气体排出空腔联通；所述烟火装置释放的火药气体通过泄压孔或者所述一级活塞与所述烟火腔室的内壁之间间隙、导气腔室、排气孔排出到所述气体排出空腔中；所述压缩气瓶释放的空气通过所述导气腔室、排气孔排出到所述气体排出空腔中；所述气体排出空腔收集所有的气体，通过外壳上的导流孔进行气体的导流分配。

本发明的救生设备包括上述压缩气体自动快速释放装置。

该发明的烟火装置起爆时，烟火装置产生的气体、声音和热量，被封闭在烟火腔室中，产生的烟火气体只能通过设置在烟火腔室上的泄压孔排出或者通过一级活塞与烟火腔室的内壁之间间隙、导气腔室、排气孔排出，从而隔绝了声音和热量的传播。

该发明的烟火装置引爆后，推动一级活塞，一级活塞将动能传递给二级活塞，二级活塞在动能和惯性作用下，沿导气腔室向压缩气瓶运动，其携带的动能将击穿压缩气瓶的封口，压缩气瓶封口击穿后，压缩气瓶中预存的压缩气体推动二级活塞远离压缩气瓶，将压缩气体与排气孔连通，从而将压缩气体快速释放出。

发明的效果

根据本发明的压缩气体快速释放装置，能够快速的完成压缩气瓶的刺穿，实现气体的快速释放。并且烟火装置产生的声音被限制在一定的空间内无法扩散，从而达到快速释放，又没有高温灼烧和剧烈噪音风险的效果。对于人体佩戴或置于与人体较近的位置的使用场景，更为安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是对比专利文献2的装置示意图；

图2是压缩气体快速释放装置的初始状态图；

图3是压缩气体快速释放装置激发时的状态图；

图4是压缩气体快速释放时的状态图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

图1为对比专利文献2的装置示意图，其中气体发生器2包括中空主体22，所述中空主体包括圆筒形水平管221，在圆筒形水平管221中引出用于排出气体的管或开口222。此管222在此为圆筒形，但是可以具有其它形状。圆筒形水平管221的纵向轴线A和用于排出气体的管222的纵向轴线B。这两个纵向轴线A、B在此布置为90°，但是管222相对于圆筒形水平管221可能存在其它倾斜值。因而，用于排出气体的管222可以布置在相对于圆筒形水平管221的纵向轴线A的斜面上。

定位在用于排出气体的管222的右侧的圆筒形水平管221的开口端旨在接纳具有合适流体的集气筒21的颈状部分。集气筒21中含有的流体具体来说可以是例如二氧化碳(CO2)、氦气、氮气等气体，或适合于允许两个可膨胀安全元件的直接膨胀的任何其它流体。瓶颈部分可以拧入圆筒形水平管221的开口端。

在此为软质管的散气管的第一端连接到可膨胀安全元件的流体供应入口(未示出)，其第二端连接到用于从气体发生器2排出气体的管222。

除了储气罐(气瓶)21以外，气体发生器2还包括烟火式单元，烟火式单元装设在圆筒形水平管221的定位在用于排出气体的管222的左侧的另一端中。此烟火式单元由烟火式装药(或***物)23、用于点燃所述烟火式装药23的构件25以及撞针组成。

烟火式装药23具有整体式燃料电池(例如，推进剂)的形式，通过被点燃和通过燃烧而产生气体。烟火式装药23位于布置在撞针内部的燃烧腔室242中，其使得有可能限制气体发生器2的阻碍。燃烧腔室242引出到撞针的后平坦表面中，所述后平坦表面与用于点火的构件接触。

圆筒形撞针(也被称为“弹状物”)根据圆筒形水平管221的两个相反方向以可滑动方式移动，并且在此实例中在前部具有朝向集气筒21定向的射穿斜面尖端241(可以考虑其它形状，具体来说，尖拱顶)。射穿斜面尖端241包括相对于圆筒形水平管221的纵向轴线A的且朝向用于排出气体的管222定向的倾斜表面。圆筒形射穿尖端241由环形轴环环绕。

在初始位置中，此圆筒形射穿部分241位于与用于排出气体的管222相对，与集气筒21的密闭密封件211相隔一定距离。

虽然这在图中未示出，但是气体发生器2由微控制器/电子控制单元(ECU)控制，在需要的情况下(冲击力、事故、超出预定阈值的减速等)，微控制器能够以传输至用于点火的构件的电信号的形式发出指令来触发气体发生器2，以此方式来提供两个可膨胀安全元件的膨胀。当然必须只有在足够大的冲击力的情况下进行冲击力期间膨胀的触发。因此定义合适的预定义阈值。

图2至图4示出本发明的第一实施方式

本实施方式的压缩气体快速释放装置包括：

一端与压缩气瓶6瓶口连接的本体8,在本体8内设置有相互连通的烟火腔室4和导气腔室5,导气腔室5与压缩气瓶6瓶口连接；

一配置在本体8内的烟火装置1，该烟火装置1配置在本体8的另一端，与压缩气瓶6相对，其接收电信号后引爆，烟火药产生火药气体进入烟火腔室4；

滑动配置烟火腔室5内的一级活塞2，该一级活塞2在进入烟火腔室4内的火药气体的作用力下，向远离烟火装置1的一端运动，并且运动范围被限制在烟火腔室4内；

滑动配置导气腔室5内的二级活塞3，二级活塞3在一级活塞的推动力和惯性作用下运动，并可以在导气腔室5中往复运动；二级活塞3运动到压缩气瓶6的瓶口位置时,将压缩气瓶6瓶口上的封口6a击破,使预储存在压缩气瓶6中的压缩气体释放；

在导气腔室5上设置有排气孔5c，预储存在压缩气瓶5c中的压缩气体释放后从排气孔5c排出本体外。

特别是：烟火装置1，其能够在电信号的激励下被引爆，引爆后产生的烟火气体膨胀，推动一级活塞2和二级活塞3向气体膨胀的方向共同运动。当一级活塞2运动到烟火腔室4的底部时，一级活塞2的运动被阻止，二级活塞3在惯性的作用下，沿导气腔室5继续运动，直到击破压缩气瓶6瓶口的封口6a。压缩气瓶6被击破后，其中预储存的压缩气体被释放，从而推动二级活塞3反方向运动，快速释放压缩气瓶6中的压缩气体。

为了更好的实现上述运动关系，上述烟火装置1、一级活塞2、二级活塞3、压缩气瓶6的瓶口同轴设置，这样一级活塞2、二级活塞3的运动行程是最短的，能够使压缩气瓶6内压缩气体快速释放。

在初始状态下，烟火装置1与一级活塞2接触，二级活塞3与一级活塞2接触。烟火腔室4的腔体4a与一级活塞2之间是滑动配合的，这样腔体4a可以引导一级活塞2在烟火腔室4的腔体4a内线性运动。导气腔室5的腔体5b内径小于烟火腔室4的腔体4a的内径，这样在烟火腔室4的腔体4a的端部4b会形成一台阶面。当一级活塞2运动到端部4b时，一级活塞2的运动被端部4b阻止。此时烟火腔室4与一级活塞2面向烟火装置1的端面共同组成一个相对封闭的空间24，将烟火装置1产生的高温、高压气体和声音封闭在该空间24中。

更为具体的，为保证空间24的安全，本发明优选实施方式之一是在烟火腔室4构成腔体4a的室壁上设置一个泄压孔4c,泄压孔4c位于烟火装置1与一级活塞3初始状态接触位置9的后方，比烟火装置1与一级活塞2初始状态接触位置9更远离一级活塞3。该泄压孔4c将进入烟火腔室4的腔体4a内的火药气体缓慢***出本体8外。当然也可以通过在一级活塞2上设置泄压孔，或者使一级活塞2与烟火腔室4的腔体4a内壁之间间隙配合，通过一级活塞2与烟火腔室4的腔体4a内壁之间间隙将进入烟火腔室4内的火药气体缓慢***到导气腔室5的腔体5b内，并通过排气孔5c排出本体8外,也能与本优选实施方式起到同样的作用。

更为具体的，一级活塞2与二级活塞3在初始状态，应紧密贴合在一起形成一二级活塞3与一级活塞2初始状态接触位置10并靠近烟火装置1，以使一级活塞2和二级活塞3都能够获得足够的冲击动能。

优选实施方式之一是在导气腔室5的腔体5a与二级活塞3之间设置一密封环5a限止活塞的轴向运动,密封环5a优选设置在导气腔室5的腔体5b室壁上，比二级活塞3与一级活塞2初始状态接触位置10更接近压缩气瓶6。更优选的方式是密封环5a位于端部4b与排气孔5c之间。其它的方式，比如设置螺旋弹簧或过盈配合，也能与本优选方式起到同样的作用。

在二级活塞3和压缩气瓶6之间的导气腔室5腔体5b的室壁上设置排气孔5c,在二级活塞3被推动时，二级活塞3与压缩气瓶6之间的空气从排气孔5c排出，避免密闭腔室的阻塞效应，直到二级活塞3被惯性推动到图3所示的位置，击破压缩气瓶6瓶口的封口6a。

压缩气瓶6瓶口的封口6a被击穿后，压缩气瓶6内的压缩气体释放，推动二级活塞3反向运动，直到导气腔室5的排气孔5c露出，压缩气瓶6中的压缩气体从排气孔5c中排出。如图4所示。

作为优选实施方式，为了安装方便以及可方便的与***救生设备安装，并且密封以达到气体充分利用的目的，在本体8外设置有一外壳7，以上所述装置都置于外壳7中，外壳7的内壁与本体8的外表面之间设置有气体排出空腔11，气体排出空腔11与泄压孔4c和排气孔5c联通；在外壳7上设置有至少一导流孔7a，导流孔7a与气体排出空腔11联通；烟火装置1释放的火药气体通过泄压孔4c或者一级活塞2与烟火腔室4腔体4a的内壁之间间隙、导气腔室5的腔体5b、排气孔5c排出到气体排出空腔11中；压缩气瓶6释放的空气通过导气腔室5的腔体5b、排气孔5c排出到气体排出空腔11中；气体排出空腔11收集所有的气体，通过外壳7上的导流孔7a进行气体的导流分配。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。