CZ18835U1 - Univerzální elektrický zážehový systém na bázi chráněné pyrotechnické pilule - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká univerzálního zážehového systému na bázi chráněné pyrotechnické pilule, určeného pro použití v elektrických pyrotechnických systémech. Systémy podle technického řešení jsou dobře využitelné především v automobilovém průmyslu, ale i v dalších oblastech vyžadujících pyrotechnické aplikace.

Dosavadní stav techniky

Jak je známo v daném oboru, pyrotechnické komponenty pro elektrické iniciátory určené pro automobilový průmysl jsou většinou založeny na známé konstrukci tzv. GTMS (glass to metal sealed) squibů, u kterých je vysokého stupně ochrany proti vlhkosti dosaženo kombinací laserového svaru kovů (kovový nosič s kovovým kalíškem) a zatěsnění kovů skleněným zátavem (kontakty do kovového nosiče). Tyto iniciátory se používají v široké míře hlavně pro svou vysokou odolnost proti vlhkosti a rovněž pro vysokou hodnotu bezpečného proudu (0,4 A/10 s). Jejich nevýhodou je na druhé straně vysoká cena.

Vedle těchto odolných a velmi nákladných pyrotechnických komponentů se pro elektrické iniciátory v automobilech používá rovněž levnějších řešení, známých jako pyrotechnické pilule. Pyrotechnická pilule je iniciátor tvořený kovovými kontakty drženými sponkou z vhodného materiálu, na kterých je umístěn odporový drátek pokrytý hlavičkou z pyrotechnické primární sloze. Jejich odolnost proti vlhkosti je zajišťována vrstvou laku (nitrocelulózového, akrylátového, silikonového, epoxidového aj.) a při vysokých požadavcích (např. 95% RV při 85 °C po dobu 1000 h) není již tato odolnost proti vlhkosti dostatečná. Rovněž mechanická odolnost a úroveň bezpečného proudu bývají zpravidla na nižší úrovni než u tzv. GTMS squibů (typicky 0,2 A až 0,25 A po dobu 10 s).

S cílem odstranit tyto nedostatky bylo vytvořeno řešení kompaktní pyrotechnické pilule, jejíž pyrotechnická hlavička je oproti předchozímu řešení - vrstvě ochranného laku - více chráněna proti vnějším vlivům, zejména působení vlhkosti. Tato kompaktní pyrotechnická pilule je v oblasti pyrotechnické hlavičky opatřena odlévaným obalem, na němž může být ještě umístěn předem tvarovaný kalíšek. Toto řešení je dostačující z hlediska ochrany pilule, ukazuje se však jako technologicky a do jisté míry i materiálově náročné, což se nepříznivě promítá do ceny této kompaktní pyrotechnické pilule.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých pyrotechnických komponent a pilulí pro elektrické iniciátory do značné míry odstraňuje univerzální zážehový systém na bázi chráněné pyrotechnické pilule podle technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že jeho pilule je obklopena vrstveným polymemím obalem složeným z vnější uzavírací vrstvy o tloušťce 0,05 až 3 mm, vytvořené z teplem smrštitelného polymeru nebo kopolymeru, a vnitřní těsnicí vrstvy o tloušťce 0,05 až 3 mm, -vytvořené z tavného polymerního lepidla.

Výhodné je u tohoto zážehového systému, jestliže jeho pilule je pod vrstveným polymemím obalem opatřena ochranným lakem.

Materiálem vnější uzavírací vrstvy je s výhodou polotuhý radiačně zesíťovaný polyolefín, modifikovaný fluoroelastomer nebo flexibilní fluoropolymer. Materiálem vnitřní těsnicí vrstvy může být dvousložkové tavné polymerní lepidlo.

Univerzální elektrický zážehový systém podle technického řešení může být tvořen dvěma nebo více chráněnými pyrotechnickými pilulemi. Mezi pilulí a vrstveným polymemím obalem může být umístěna zesilovací pyrotechnická slož.

- 1 CZ 18835 Ul

Nespornou výhodou univerzálního elektrického zážehového systému podle technického řešení je především jeho jednoduchost a tím daná nenáročnost výroby se všemi investičními, časovými i ekonomickými dopady.

Výhodou univerzálního elektrického zážehového systému podle technického řešení je rovněž jeho kvalitní hermetické zatěsnění a tedy vysoká odolnost proti vlhkosti a mechanickému poškození, daná vznikem robustního a vysoce těsného celku. Značnou výhodou tohoto systému je rovněž jeho univerzalita, která spočívá v tom, že volbou různých vrstvených polymemích obalů lze sestavovat různě výkonné zážehové celky (obal pilule bez zesilovací slože, s jednou zesilovací složí a s více zesilovacími složemi či propellantem, což pokrývá celý rozsah výrobků od jednoduchého iniciátoru přes squib až po vyvíječ plynů), které je možno používat pro zážehy libovolně velkých výrobků. Výkon nebo elektrické parametry elektrického iniciátoru obsaženého v tomto celku lze přitom ovlivňovat typem použité pyrotechnické pilule a typem a množstvím zesilovací pyrotechnické slože.

Při všech časových i finančních úsporách je univerzální zážehový systém výhodný i z funkčního hlediska, protože díky využití nových speciálních vrstvených materiálů se zde dosahuje lepších vlastností, například vyšší odolnosti výrobku proti ESD. Pozitivním dopadem řešení vrstveného polymemího obalu je také to, že se materiál obalu při funkci spálením podílí na zvýšení výkonu výrobku.

Přehled obrázků na výkresech

Konkrétní provedení univerzálního elektrického zážehového systému podle technického řešení jsou znázorněna na přiložených výkresech, kde značí:

- obr. 1 - univerzální elektrický zážehový systém - pilule plastového squibu (osový řez)

- obr. 2 - univerzální elektrický zážehový systém - zesílený zažehovač squib (osový řez)

- obr. 3 - univerzální elektrický zážehový systém - pilule samostatná (osový řez)

- obr. 4 - univerzální elektrický zážehový systém - vyvíječ plynů (osový řez).

Příklady provedení technického řešení

K bližšímu objasnění podstaty technického řešení slouží následující příklady konkrétního provedení skladby univerzálního elektrického zážehového systému.

Příklad 1

Pyrotechnická pilule I opatřená ochranným lakem 2 (plastový squib - viz obr. 1) je obklopena vrstveným polymemím obalem 3 složeným z nesouvislé vnější uzavírací vrstvy 4 tloušťky 1 mm, vytvořené z polotuhého polyolefmu s ochranným účinkem proti vlhkosti, a ze souvislé vnitřní těsnicí vrstvy 5 tloušťky 1,5 mm, vytvořené z tavného vodě odolného polymemího lepidla na bázi PE.

Tato chráněná pyrotechnická pilule 1 se získá tak, že kontinuální dvoustupňovou extruzí za teploty 180 °C s využitím radiačního síťování se vyrobí nekonečná dvouvrstvá trubice, která se naseká na úseky délky odpovídající jedné pyrotechnické piluli L Po umístění pilule I dovnitř úseku této dvouvrstvé trubice se celek zahřeje na teplotu 145 °C, čímž se vnitřní těsnicí vrstva 5 vznikajícího vrstveného polymemího obalu 3 nataví a vnější uzavírací vrstva 4 vrstveného polymemího obalu 3 se smrští okolo pilule I tak, že stlačí natavenou vnitřní těsnicí vrstvu 5 na volném konci úseku vrstvené trubice až na nulový vnitřní průměr. Tak vznikne hermetické zatěsnění a vytvoří se vrstvený polymemí obal 3 na pyrotechnickou piluli f.

Příklad 2

Pyrotechnická pilule I s kontakty 7 ve tvam L opatřená ochranným lakem 2 (viz obr. 2) je zvenčí chráněna vrstveným polymemím obalem 3, který se skládá z vnější uzavírací vrstvy 4 a vnitřní

-2CZ 18835 Ul těsnicí vrstvy 5, přičemž mezi pilulí 1 a vrstveným polymemím obalem 3 je umístěna zesilovací pyrotechnická slož 6. Vnější uzavírací vrstva 4 tloušťky 2 mm je na bázi polotuhého polyolefínu a vnitřní těsnicí vrstva 5 tloušťky 2,5 mm je na bázi polymeru EVA.

Tato chráněná pyrotechnická pilule 1 se získá tak, že kontinuální extruzí za teploty 170 °C s využitím radiačního síťování se vyrobí nekonečná dvouvrstvá trubice, která se naseká na úseky délky odpovídající jedné pyrotechnické pilulí J_. Usek dvouvrstvé trubice se zatavením jednostranně uzavře, dovnitř se nadávkuje zesilovací pyrotechnická slož 6, pilule 1 se zasune do takto připraveného celku, obsahujícího vnější uzavírací vrstvu 4 s ochrannou schopností proti vlhkosti a vnitřní těsnicí vrstvu 5 tvořenou tavným lepidlem. Působením teploty 145 °C se vnitřní těsnicí io vrstva 5 vrstveného polymerního obalu 3 nataví a vnější uzavírací vrstva 4 vrstveného polymerního obalu 3 smrští okolo pilule i tak, že zesilovací pyrotechnická slož 6 se slisuje směrem k hlavičce pilule 1 a vznikne její hermetické zatěsnění. Následně se vrstvený polymerní obal 3 na vnějším obvodu zastřikuje termoplastem pro obdržení standardního interface pro automobilový průmysl.

Příklad 3

Pyrotechnická pilule i opatřená ochranným lakem 2 (viz obr. 3) je umístěna ve vrstveném polymemím obalu 3 složeném z vnější uzavírací vrstvy 4 tloušťky 0,5 mm, vytvořené z polotuhého polyolefínu s ochranným účinkem proti vlhkosti, a z vnitřní těsnicí vrstvy 5 tloušťky 0,6 mm, vytvořené z tavného vodě odolného polymerního lepidla na bázi polypropylenu.

Tato chráněná pyrotechnická pilule I se získá tak, že kontinuální extruzí za teploty 190 °C s využitím radiačního síťování se vyrobí nekonečná dvouvrstvá trubice, která se naseká na úseky délky odpovídající jedné pyrotechnické pilulí i. Usek dvouvrstvé trubice se zatavením jednostranně uzavře, tím se vytvoří vrstvený polymerní obal 3 složený z vnější uzavírací vrstvy 4 a vnitřní těsnicí vrstvy 5. Pyrotechnická pilule I s ochranným lakem 2 se zasune do vrstveného polymerního obalu 3. Působením teploty 145 °C se vnitřní těsnicí vrstva 5 vrstveného polymerního obalu 3 nataví a vnější uzavírací vrstva 4 vrstveného polymerního obalu 3 smrští okolo pilule 1 tak, že vznikne její hermetické zatěsnění. Takto vzniklý zážehový systém je možno použít univerzálně pro libovolný vyšší celek.

Příklad 4

Vyvíječ plynů na bázi univerzálního zážehového systému sestává z pyrotechnické pilule 1 s kontakty 7 ve tvaru L, opatřené termosetickým ochranným lakem 2, zasunuté do vrstveného polymemího obalu 3 s náplní zesilovací pyrotechnické slože 6, složeného z vnější uzavírací vrstvy 4 tloušťky 1,5 mm, vytvořené z flexibilního fluoropolymeru s ochranným účinkem proti vlhkosti, a z vnitřní těsnicí vrstvy 5 tloušťky 2 mm z tavného polymerního lepidla na bázi E-P kopolymeru.

Tento vyvíječ plynů se získá tak, že kontinuální dvoustupňovou extruzí za teplot 250 °C a 160 °C se vyrobí nekonečná dvouvrstvá trubice, která se naseká na úseky délky odpovídající jedné pyrotechnické pilulí I. Úsek dvouvrstvé trubice se zatavením jednostranně uzavře, dovnitř se nadávkuje zesilovací pyrotechnická slož 6, pilule 1 se zasune do takto připraveného celku vrstveného polymerního obalu 3, obsahujícího vnější uzavírací vrstvu 4 s ochranným účinkem proti vlhkosti a vnitřní těsnicí vrstvu 5 složenou z tavného polymerního lepidla. Působením teploty 130 °C se vnitřní těsnicí vrstva 5 nataví a vnější uzavírací vrstva 4 smrští okolo pilule 1 tak, že slisuje vrstvu zesilovací pyrotechnické slože 6 k hlavičce pilule I a zatěsní pilulí I až po kontakty 7 ve tvaru L. Takto získaný zážehový systém se následně obstříkne do kovového držáku za vzniku termoplastové objímky 8, opatří se náplní střeliviny 9 a nakonec se zatěsní víčkem 10.

Průmyslová využitelnost

Univerzální elektrický zážehový systém podle technického řešení je použitelný pro elektrické pyrotechnické systémy, jako jsou elektrické iniciátory, vyvíječe plynů pro předpínače bezpečnostních pásů, přerušovače kabelů nebo vyvíječe plynů pro airbagy, ale také pro samostatné

-3CZ 18835 Ul použití. Kromě automobilového průmyslu je tento elektrický zážehový systém dobře využitelný i v dalších oblastech, kde je třeba aplikovat pyrotechnické prvky.

Claims (6)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Univerzální elektrický zážehový systém na bázi chráněné pyrotechnické pilule, vyzná5 čující se tím, že jeho pilule (1) je obklopena vrstveným polymemím obalem (3) složeným z vnější uzavírací vrstvy (4) o tloušťce 0,05 až 3 mm, vytvořené z teplem smrštitelného polymeru nebo kopolymeru, a z vnitřní těsnicí vrstvy (5) o tloušťce 0,05 až 3 mm, vytvořené z tavného polymemího lepidla.
2. 2. Univerzální elektrický zážehový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že ío jeho pilule (1) je pod vrstveným polymemím obalem (3) opatřena ochranným lakem (2).
3. 3. Univerzální elektrický zážehový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiálem vnější uzavírací vrstvy (4) je polotuhý radiačně zesíťovaný polyolefín, modifikovaný fluoroelastomer nebo flexibilní fluoropolymer.
4. 4. Univerzální elektrický zážehový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že

   15 materiálem vnitřní těsnicí vrstvy (5) je dvousložkové tavné lepidlo.
5. 5. Univerzální elektrický zážehový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že je tvořen dvěma nebo více chráněnými pyrotechnickými pilulemi (1).
6. 6. Univerzální elektrický zážehový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi pilulí (1) a vrstveným polymemím obalem (3) je umístěna zesilovací pyrotechnická slož

   20 (6).