CZ291321B6

CZ291321B6 - Hybridní plynový generátor

Info

Publication number: CZ291321B6
Application number: CZ19992295A
Authority: CZ
Inventors: Lothar Anacker; Karl Bayer; Eduard Berenz; Uwe Brede; Anton Bretfeld; Josef Kraft; Gerrit Scheiderer; Waldemar Weuter; Jiang Zhang
Original assignee: Dynamit Nobel Gmbh Explosivstoff- Und Systemtechni
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2003-01-15
Also published as: EP0946378A1; ATE260789T1; CZ229599A3; EP0946378B1; DE19654315A1; WO1998028168A1; DE59711385D1; JP2001506562A; US6289820B1; BR9714083A

Abstract

Hybridn plynov² gener tor pro nafukov n plynov ho vaku m dv spalovac komory /14, 16/, ve kter²ch je uspo° d na v dy jedna n lo /15, 17/ z pevn hmoty, a z sobn komoru /11/, ve kter je obsa en stla en² plyn. Z sobn komora /11/ je spojena prost°ednictv m proraziteln ho uzav rac ho elementu /29/ s difuzn komorou /30/. Prvn n lo /15/ z pevn hmoty a druh n lo /17/ z pevn hmoty mohou b²t prost°ednictv m samostatn²ch za ehovac ch element /18, 19/ za ehov ny asov n sledn , m je mo n ur it charakteristiku n r stu tlaku.\

Description

Vynález se týká hybridního plynového generátoru, který má zažehnutelnou plyn vytvářející nálož z pevné hmoty a plyn obsahující zásobní komoru.

Dosavadní stav techniky

Z EP 0 616 578 B1 je známý hybridní plynový generátor pro plynový vak, který má ve spalovací komoře zažehnutelnou nálož z pevné hmoty a v zásobní komoře plyn pod tlakem. Při vybavení plynového generátoru zažehne zažehovací element nálož z pevné hmoty. Prostřednictvím vznikajících spalin je poháněn dutý píst, který prorazí uzavírací element uzavírající zásobní komoru, takže plyn obsažený v zásobní komoře, který je pod tlakem, může vytékat k výpusti. Dále proudí náloží z pevné hmoty vytvářené spaliny do zásobní komory, kde se směšují s tlakovým plynem. Při narušení uzavíracího elementu proudí nejprve studený tlakový plyn k výpusti. Tím se zabrání, aby se do studeného vaku dostaly nejprve horké spaliny. Následně proudí do plynového vaku směs studeného plynu a spalin.

Dále je z EP 0 669 231 A2 známý hybridní plynový generátor, u kterého je mezi spalovací komorou, obsahující nálož z pevné hmoty a mezi zásobní komorou, obsahující tlakový plyn, uspořádaná směšovací komora. Spalovací komora a zásobní komora jsou utěsněny prostřednictvím těsnicích kotoučů, které jsou narušeny prostřednictvím spalin nálože z pevné hmoty. Přitom vznikají spaliny a studený plyn do směšovací komory z protilehlých směrů, čímž se omezuje jejich vytékání. Dále vystupuje nejprve plyn, tedy horké spaliny obsahující škodliviny, protože těsnicí kotouč spalovací komory je narušen jako první.

Známé hybridní plynové generátory mají chování tlakového nárůstu určené konstrukcí, přičemž maximální tlak a gradient nárůstu tlaku jsou předem stanoveny. Plynový vak, který je připojen na plynový generátor, je nafukován velmi rychle a v jednom sledu. Přitom mohou být cestující plynovým vakem zraněni, pokud jsou mimi vhodnou polohu.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit hybridní plynový generátor, který by umožnil ovládat časový průběh nárůstu tlaku, aby se vytvořila větší bezpečnost pro cestující.

U plynového generátoru podle vynálezu jsou upraveny dvě nálože z pevné hmoty v různých spalovacích komorách, přičemž druhá nálož z pevné hmoty je zažehnutelná proti první náloži z pevné hmoty s časovým zpožděním. Tím se vytváří plyn se dvěma různými gradienty nárůstu tlaku, přičemž je s výhodou realizován nejprve více plochý nárůst tlaku a potom více strmý nárůst tlaku. Okamžik více strmého nárůstu tlaku lze prostřednictvím zpoždění zážehu velmi přesně určit. Obě nálože z pevné hmoty mohou mít také různé velikosti, případně mohou vytvářet různá množství plynu. Procentuální rozdělení tlaku celé náplně na obě jednotlivé náplně umožňují cílené ovlivňování průběhu tlaku. V rámci vynálezu je také možné upravit přídavně k oběma náložím z pevné hmoty ještě nejméně jednu další nálož z pevné hmoty.

Hybridní plynový generátor umožňuje realizovat různé charakteristiky nárůstu tlaku, a to nikoli jen prostřednictvím cíleného rozdělení náplní a ovládání zažehovacích procesů, ale také prostřednictvím jiných konstrukčních úprav, jako například stanovením rozměrů průřezu výtokových otvorů.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu se předpokládá, že první nálož zpěvné hmoty a uzavírací element jsou uspořádány na protilehlých koncích zásobní komory a nárazový element je upraven skrz zásobní komoru. Přitom se může délka nárazového elementu měnit, aby bylo možné realizovat různé charakteristiky nárůstu tlaku. Další parametr představuje doba prodlení spalovaných plynů v zásobní komoře před otevřením uzavíracího elementu. Tak je možné ovlivňovat přestup tepla mezi spalovaným plynem a mezi stlačeným plynem, což se odráží na maximálním tlaku a na gradientech nárůstu tlaku.

Další výhody a znaky vynálezu vyplývají z následujícího popisu různých příkladů provedení.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn první příklad provedení plynového generátoru v pohotovostním stavu.

Na obr. 2 je znázorněn plynový generátor podle obr. 1 po zapálení náloží z pevné hmoty.

Na obr. 3 je znázorněn další příklad provedení plynového generátoru s prstencovou druhou náloží z pevné hmoty.

Na obr. 4 je znázorněn příklad provedení, u kterého jsou nálože z pevné hmoty pyrotechnicky navzájem spojeny, takže se uskutečňuje zažehnutí jen prostřednictvím jednoho zažehovacího elementu.

Na obr. 5 je znázorněn příklad provedení s oddělenými nárazovými elementy, které jsou přiřazeny k jednotlivým náložím z pevné hmoty.

Na obr. 6 je znázorněn další příklad provedení s ventilem, který při zažehnutí první nálože z pevné hmoty zajišťuje druhou nálož z pevné hmoty proti zpětnému zažehnutí.

Příklady provedení vynálezu

U plynového generátoru podle obr. 1 a obr. 2 je upravena skříň 10 ve tvaru trubky, jejíž vnitřní prostor vytváří zásobní komoru 1L Na jednom konci je skříň 10 uzavřena hlavou 12 nálože a na protilehlém konci difuzorovou hlavou 13.

Hlava 12 nálože obsahuje vedle sebe první spalovací komoru 14 s první náloží 15 z pevné hmoty a druhou spalovací komoru 16 s druhou náloží 17 z pevné hmoty. Nálože 15, 17 z pevné hmoty jsou pyrotechnické nálože. K. první náloži 15 z pevné hmoty je přiřazen první zažehovací element 18 a k druhé náloži 17 z pevné hmoty je přiřazen druhý zažehovací element 19. Zažehovací elementy 18, 19 jsou upraveny ve hlavě 12 nálože a zasahují do odpovídající spalovací komory 14, 16. Zažehovací elementy 18. 19 mohou být zažehovány elektricky neznázoměnou ovládací částí. Obsahují vždy jednu zažehovací nálož, která je zapálena a tím zažehne odpovídající první nálož 15 z pevné hmoty, případně druhou nálož 17 z pevné hmoty.

První spalovací komora 14 má do zásobní komory 11 zavedený výtokový otvor 20 a druhá spalovací komora 16 má také do zásobní komory 11 zavedený výtokový otvor 21. Uvnitř odpovídající spalovací komory je uspořádán nálož 15, 17 z pevné hmoty zadržující děrovaný kotouč 22, případně 23, který je upraven před odpovídajícím výtokovým otvorem 20, případně

21. Děrované kotouče 22, 23 mají při hoření náloží 15, 17 zadržovat pevné částice až do úplného

-2CZ 291321 B6 spálení. Dále je výtokový otvor 21 uzavřen membránou nebo průrazným kotoučem 24, který je tlakem plynu také narušen nebo otevřen.

Zásobní komora 11 má stlačený plyn, který je pod tlakem. Skrz zásobní komoru 11 prochází nárazový element 25 ve tvaru tyče, který je na svém konci přivráceném k první spalovací komoře 14 opatřen výtokový otvor 20 překrývající hlavicí 26 a na protilehlém konci má zdvihátko 27. Zdvihátko 27 je vedeno v trubkovém vedení 28 difuzorové hlavy £3. Trubkové vedení 28 je uzavřeno uzavíracím elementem 29, který může být proražen nebo odražen zdvihátkem 27, aby se otevřel průchod od zásobní komory 11 k difuzní komoře 30 obsažené v difuzorové hlavě 13. Z difuzní komory 30 vedou výtokové otvory 31 do prostoru obklopujícího skříň £0, který je spojen s neznázoměným plynovým vakem.

V případě vybavení se nejprve elektricky zažene zažehovací element 18, který sám o sobě zažehne první nálož 15 z pevné hmoty. Působením tlaku spalin se axiálně přemístí nárazový element 25 a narazí na uzavírací element 29. Horké spaliny proudí z první spalovací komory 14 do zásobní komory 11. kde se smíchávají se studeným stlačeným plynem. Plynová směs proudí do difuzní komory 30 a z ní navenek skrz výtokové otvory 3£. Po vybavení prvního zažehovacího elementu 18 se elektricky vybaví druhý zažehovací element 19, a to ještě před tím, než se tlak v zásobní komoře 11 sníží. Spalováním druhé nálože 17 z pevné hmoty se vytvoří prudký nárůst tlaku, jehož příčinou je ta skutečnost, že jsou nyní současně spalovány obě nálože 15, 17 z pevné hmoty. Prostřednictvím obou z hlediska množství na sobě navzájem přizpůsobených náloží £5, 17 z pevné hmoty a vzhledem k časově zpožděnému zážehu náloží 15, 17 z pevné hmoty je určen průběh tlaku, hodnota maximálního dosaženého tlaku a okamžik více strmého nárůstu tlaku. Okamžik nárazu uzavíracího elementu 29 je určen délkou nárazového elementu 25. mimoto je prodlevou horkých spalin zásobní komory 11 před nárazem uzavíracího elementu 29 ovlivňován přechod tepla mezi spalinami a mezi stlačeným plynem, což působí na maximální tlak a na gradienty nárůstu tlaku.

Na obr. 2 je znázorněn koncový stav hybridního plynového generátoru po vyhoření obou náloží 15, 17 z pevné hmoty. Zdvihátko 27 s uzavíracím elementem 29 je nyní v difuzní komoře 30 a všechny výtokové otvory 20, 21 a trubkové vedení 28 jsou otevřeny.

Zatímco u prvního příkladu provedení jsou obě nálože 15, 17 z pevné hmoty uspořádány vedle sebe, je u příkladu provedení podle obr. 3 druhá nálož 17 z pevné hmoty obsažena v prstencové druhé spalovací komoře 16, která obklopuje centrálně uspořádanou první spalovací komoru 14. Výtokový otvor 20 první spalovací komory 14 je uspořádán podél centrální osy zásobní komory ££ Prstencová druhá spalovací komora 16 má výtokové otvory 33, které nevedou do zásobní komory 11, ale jsou nasměrovány radiálně navenek, takže vystupující horký plyn proudí bezprostředně do prostoru obklopujícího skříň 10 a tak se smíchává s ostatní plynovou směsí vystupující z difuzní komory 30. Filtr 34 před výtokovými otvory 33 má zadržet částice pevných hmot náloží 15,17 z pevné hmoty až do úplného spálení.

Spalovaný plyn první nálože 15 zpěvné hmoty odděluje prostřednictvím tlaku plynu spojení mezi skříní 10 a hlavicí 26 v místě požadovaného zlomu, takže spalované plyny vstupují do zásobní komory ££. Tam se směšují se stlačeným plynem a vytvořená plynová směs proudí do difuzní komory 30. Po zažehnutí první nálože 15 z pevné hmoty se s časovým zpožděním zažehne druhá nálož 17 z pevné hmoty.

U příkladu provedení podle obr. 4 je se zažehovacím elementem 18 spojena jen první nálož £5 z pevné hmoty. Obě spalovací komory 14,16 jsou ve vzájemném spojení prostřednictvím můstku

34. Můstek 34 může obsahovat pyrotechnické zpožďovací potrubí, teplo přenášející stěnovou část nebo stěnu zničitelnou při spalování první nálože 15 z pevné hmoty. Prostřednictvím můstku 34 se uskuteční v průběhu spalování první nálože 15 z pevné hmoty tepelné, případně pyrotechnické zažehnutí druhé nálože 17 zpěvné hmoty. Výhoda této varianty spočívá vtom, že na plynový generátor je třeba dodávat jen jeden elektrický signál. Zažehovací element 19 tak není

-3 CZ 291321 B6 u provedení podle obr. 4 nutný. Pokud by však zažehovací element 19 byl k dispozici, lze volitelně uvést do činnosti nejprve jeden nebo druhý zažehovací element 18, 19, takže v závislosti na tom zažehovacím elementu, který je uveden do činnosti, se získá jiná charakteristika průběhu tlaku.

U příkladu provedení podle obr. 5 jsou upraveny dvě různě velké nálože 15, 17 z pevné hmoty, z nichž každá má samostatný zažehovací element 18, případně 19. První nálož 15 z pevné hmoty pohání, stejně jako u prvního příkladu provedení, nárazový element 25, přičemž ke druhé náloži 17 z pevné hmoty je přiřazen druhý nárazový element 35, který prochází skrz zásobní komoru 11 a překrývá hlavicí 36 výtokový otvor 24. Na konci druhého nárazového elementu 35 je upraveno zdvihátko 37 pro dosednutí druhého uzavíracího elementu 39, který uzavírá zásobní komoru U proti difuzní komoře 30. Každá z obou náloží 15, 17 z pevné hmoty může být zažehnuta jako první a opačná nálož 17, 15 z pevné hmoty je potom zažehnuta s určitým zpožděním. První ze zažehnutých náloží 15, 17 zpěvné hmoty otevře příslušný uzavírací element 29, 39 zásobní komory 1L Prostřednictvím naposledy zažehnuté nálože 15, 17 z pevné hmoty je plynová směs přídavně ohřátá.

U příkladu provedení podle obr. 6 je také ke každé z obou náloží 15.17 z pevné hmoty přiřazen vlastní zažehovací element 18, ]9. Výtokové otvory 20, 21 vedou do sběrné komory 40, která je prostřednictvím výtokového otvoru 41 spojena se zásobní komorou 11. Výtokový otvor 41 je překryt hlavicí 26, která je spojena s nárazovým elementem 25. V důsledku sběrné komory 40 je možné při využití jednoho jediného nárazového elementu 25 volitelně zažehnout každou z obou náloží 15, 17 z pevné hmoty jako první. Protože nálože trhaviny mají různou velikost a/nebo různé vlastnosti, lze charakteristiku vytváření tlaku zvolit vhodným ovládáním zažehovacích elementů 18. 19.

Sběrná komora 40 má ventil 42 ve tvaru klapky, výkvvné kolem osy 43. Pokud je nejprve zažehnuta první nálož 15 z pevné hmoty, sklopí se ventil 42 před výtokový otvor 21 druhé nálože 17 z pevné hmoty, aby se zabránilo zažehnutí této druhé nálože 17 z pevné hmoty ze sběrné komory 40. Pokud je na rozdíl od toho zažehnuta nejprve druhá nálož 17 z pevné hmoty, sklopí se ventil 42 před výtokový otvor 20 první nálože 15 z pevné hmoty.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Hybridní plynový generátor s první náloží (15) zpěvné hmoty, uspořádanou v první spalovací komoře (14), se zásobní komorou (11) obsahující stlačený plyn, která je uzavřena uzavíracím elementem (29), a s nárazovým elementem (25), prorážejícím pod tlakem spalovaných plynů uzavírací element (29), vyznačující se tím, že je upravena druhá spalovací komora (16), která obsahuje časově zpožděně proti první náloži (15) zpěvné hmoty zažehovatelnou druhou nálož (17) z pevné hmoty.

2. Hybridní plynový generátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že první nálož (15) zpěvné hmoty a uzavírací element (29) jsou uspořádány na protilehlých koncích zásobní komory (11) a nárazový element (25) je upraven skrz zásobní komoru (11).

3. Hybridní plynový generátor podle nároku 2, vyznačující se tím, že ke druhé náloži (17) zpěvné hmoty je přiřazen druhý nárazový element (35), pro prorážení druhého uzavíracího elementu (39), přičemž je volitelně zažehnutelná nejprve první nálož (15) zpěvné hmoty nebo druhá nálož (17) z pevné hmoty.

-4CZ 291321 B6

4. Hybridní plynový generátor podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že obě spalovací komory (14, 16) jsou spojeny se sběrnou komorou (40), která má s nárazovým elementem (25) spojený výtokový otvor (41), přičemž každá z náloží (15, 17) zpěvné hmoty je opatřena vlastním zažehovacím elementem (18, 19) a ta nálož (15, 17) zpěvné hmoty, která má být odpálena jako první, je volitelná ovládáním odpovídajícího zažehovacího elementu (18, 19).

5. Hybridní plynový generátor podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že druhá nálož (17) zpěvné hmoty je uspořádána soustředně kolem první nálože (15) zpěvné hmoty.

6. Hybridní plynový generátor podle jednoho z nároků laž5,vyznačující se tím, že ke každé náloži (15, 17) z pevné hmoty je přiřazen vlastní zažehovací element (18,19).

7. Hybridní plynový generátor podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že nálože (15, 17), z pevné hmoty jsou navzájem spojeny pyrotechnicky, tepelně nebo průpalnou stěnou.

8. Hybridní plynový generátor podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že má upraven ventil (42), který zastíní při odpálení první nálože (15) zpěvné hmoty druhou nálož (17) z pevné hmoty proti zpětnému zažehnutí.