烟火气体发生器结构详解

气体发生器的结构发展趋势是向重量轻型化、体积小型化方向发展，以减轻重量，节省空间。气体发生器的重量已由最初的800～1000g降到了400g左右。气体发生器金属件加工工艺由复杂向简单发展，以降低气体发生器的成本。第一代气体发生器用零件使用多采用机械切削的方式加工，而目前大多采用冲压拉伸、冷挤压或温挤压的方式加工。

1.过滤冷却系统

过滤系统是安全气囊气体发生器的关键部分，用于降低燃气温度、过滤残渣并消除火焰，以减少气囊模块展开时气体发生器内膨胀气体对气囊的冲击和灼伤。

2.点火系统

点火系统一般包括电爆管、点火管以及基座，装配时需要首先将金属基座焊接在气体发生器外壳体上；然后再将点火管和电爆管固定在金属基座上。这种装配方法存在成本高、需要严格控制焊接工艺参数等缺点。而通过注塑工艺将电爆管直接固定在壳体上的方式可取消金属基座和激光焊接工序，可以极大地降低成本。除用塑料件取代金属基座外，还可将整个点火系统的结构件通过注塑的方式一次成形，如图5-2所示。具有圆筒壁的点火管被注塑在塑料基座上，同时也将电爆管通过注塑的方式进行固定，注塑部分一次性完成并组成一个整体。通过这种方式，可以取消附加的加工步骤，不再需要传统点火系统中的点火药金属壳体。因此，有利于降低气体发生器的成本及简化结构的复杂程度。

图5-2　采用注塑工艺的点火系统气体发生器内部结构

3.燃烧室(www.xing528.com)

燃烧室主要用于盛装产气药，并为产气药燃烧提供固定的空间。燃烧室一般由过滤网内壁、上下壳体、点火管外壁面组合而成，如图5-3(a)所示。由于直接与产气药接触的金属零件数量较多、质量较大，尤其过滤网表面具有大量空隙，会消耗一部分点火系统释放的能量，从而影响点燃产气药的可靠性。为解决该问题，气体发生器厂家设计了一种燃烧室与过滤系统轴向上、下分层布局的气体发生器，如图5-3(b)所示。与传统结构相比，该类气体发生器的燃烧室与过滤系统分层布局，过滤网和产气药之间被带孔的金属圆板隔开，过滤网不再是燃烧室的组成部分。这种设计方式一方面可减轻过滤网质量，降低对点火药热量的吸收能力，使产气药预热充分，气体发生器的低温点火更加可靠；另一方面因过滤网是在燃烧室上方，高温气体通过过滤网的路径增加，可以得到更洁净的气体；同时，还使得气流对气囊冲击区域的动量场更低，可以更好地保护气囊不受损伤，尤其是对于无涂层气囊。

图5-3　燃烧室的一般结构

如图5-4所示，该烟火式气体发生器的外壳、反应器、化学冷却器和物理冷却器均设计为可重复使用结构，即在气体发生器圆柱形壳体内再设计三个套筒，分别将气体发生剂、化学冷却剂和物理冷却剂用弹性卡口滤网固定在套筒内，每次使用后只需将套筒取出清理并更换化学药剂即可重复使用。反应器、化学冷却器、物理冷却器在设计时按照药剂的理论密度估算容积并都略有放大。在装配时应根据药剂的实际用量在反应器过滤网端加适当的惰性填充物，保证药块在反应器内固定(所加填充物应保证气体顺畅通过)。物理冷却器内的物理冷却剂装满为止。反应器、化学冷却器、物理冷却器内所使用的滤网为多层24目不锈钢网，外圈有加强筋。

电点火器采用螺纹与端盖连接，插入至反应器底部点火，使得反应器内气体发生剂尽量作层面燃烧，从而降低产气速度和室内压力。为保证气体发生器的整体气密性，端盖与套筒的连接处应加上石棉密封垫，两端盖通过四根拉紧螺栓连接，端面螺栓应对角拧紧，各螺栓连接部位均应涂上密封胶。

图5-4　小型原理样机气体发生器结构示意图