CZ413597A3

CZ413597A3 - Generátor plynu pro airbag systémy s odtředivým odlučovačem pevných částic

Info

Publication number: CZ413597A3
Application number: CZ974135A
Authority: CZ
Inventors: Uwe Brede; Anton Bretfeld; Harald Frank; Josef Kraft; Gerrit Scheiderer; Franz Durst; Dimosthenis Trimis
Original assignee: Dynamit Nobel Gmbh Explosivstoff- Und Systemtechnik
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1998-09-16
Also published as: WO1997000794A1; JPH11507891A; PL324241A1; CA2221652A1; TR199701655T1; MX9710050A; BR9608622A; EP0833763A1

Description

Generátor plynu pro airbag systémy s odstředivým odlučovačem pevných Částic

Oblast techniky

Vynález se týká generátoru plynu k nafouknutí plynového vaku (airbagu), sloužícího k ochraně cestujících v dopravních prostředcích, opatřeného odstředivým odlučovačem pevných částic.

Dosavadní stav techniky

Při spalování struskotvorných plynotvorných materiálů v generátorech plynu pro nafouknutí plynových vaků (airbagů), vznikají vedle plynných složek rovněž i pevné látky, které jsou například v kapalném stavu. Pro zabránění kondenzace těchto kapalných látek teprve při výstupu z generátoru plynu, a tím k zamezení poškození nafukovaného plynového vaku (airbagu), musí být proud plynů, popřípadě proud pevných částic veden v generátoru plynů tak, aby kondenzace kapalných nebo pevných látek probíhala ještě uvnitř generátoru.

Z amerického patentového spisu č. 4 084 839 je znám generátor plynu k nafouknutí plynových vaků (airbag systému), sloužících k ochraně cestujících v dopravních prostředcích. V tělese generátoru plynu je uspořádán zápalný prvek a rovněž materiál ze kterého je vyvíjen plyn. Při zapálení materiálu vyvíjejícího plyn zápalným prvkem proniká proud plynu a proud pevných částic do vířivé komory, kde v důsledku odstředivé síly dochází k odlučování prachu. Prachu zbavený proud plynu pak vniká středovou ponornou trubicí, umístěnou ve vířivé komoře, do plynového vaku.

• · • · · · · ·

Nevýhodou tohoto plynového generátoru je neúplné oddělení, respektive vyčištění proudu plynu od pevnách částic.

Podstata vynálezu

Vynález si klade základní úkol vytvořit generátor plynu kterým je dosahováno optimálního vyčištění, respektive oddělení proudu plynu od pevných částic, přičemž tento generátor plynu by měl mít co nejmenší objem a měl by být konstrukčně jednoduchý.

Jedno z výhodných příkladných provedení podle vynálezu spočívá v tom, že plnící nádrž, zápalný prvek, vířivá komora, ponorná trubka a výstupní komora, jsou uspořádány společně v jedné ose symetrie, přičemž vířivá komora, ponorná trubka a výstupní komora tvoří společně jeden konstrukční díl·, na který jsou prostřednictvím spojovacího prvku připojeny zápalný prvek a plnící nádrž.

Tímto příkladným provedením je i přes jeho menší objem a jednoduchou konstrukci dosaženo optimálního vyčištění proudu plynů od pevných částic.

Připojení zápalného prvku a plnící nádrže je výhodným způsobem provedeno prostřednictvím upínacího kroužku (prstence), který má tu výhodu, že smontovaný generátor plynu může být jednoduchým oddělením upínacího kroužku otevřen. Toto otevření je nezbytné zejména při výměně pyrotechnické Části, tj . zápalného prvku, nebo při obměně obsahu plnící nádrže.

Podle příkladného provedení je spojovací prvek opatřen otvorem, který je na jedné straně ve spojení s požadovaným místem průrazu plnící nádrže a na druhé • « • · · · straně s odděleným prostorem ohraničeným spojovacím prvkem.

K zabránění průniku neúplně transponovaných tablet jako materiálu z něhož je vyvíjen plyn, je v plnící nádrži nebo v odděleném prostoru v cestě proudu plynu upraveno tvarované drátěné pletivo.

Podle příkladného provedení podle vynálezu jsou otvory odděleného prostoru spojeny s koaxiálním obvodovým prstencovým prostorem obklopujícím vířivou komoru, přičemž obvodová stěna vířivé komory má na jednom nebo více místech po celé její šířce, nebo jen z části, vytvořeny proříznuté štěrbiny a je zahnuta dovnitř, čímž je dosaženo vtékání proudu plynu do vířivé komory v tangenciálním směru. Přitom je výhodné, jestliže se konce proříznutých štěrbin překrývají.

Jedna z variant tohoto příkladného provedení se vyznačuje tím, že oddělený prostor je přímo spojen s vířivou komorou prostřednictvím dvou otvorů, přičemž vířivá komora sestává ze dvou spirálovitých kanálků, z nichž každý je spojen právě s těmito otvory.

V důsledku tohoto spirálovitého vedení proudu plynu a pevných částic se při rovnoměrné rychlosti proudění úhlová rychlost směrem ke středu zvyšuje, čímž dochází na stěnách kanálků k oddělování pevných částic o menší hmotnosti.

Ve středu vířivé komory, tj. v zóně minimálního výskytu pevných částic, je proud plynu odváděn prostřednictvím ponorné trubky do výtokové komory. Z důvodu dodatečného ochlazení a jemného oddělení pevných částic může být ponorná trubka vytvořena také ve tvaru šroubovice, tj. jako chladicí had.

• · ·« · · · ♦ ♦♦ * · • « · · · · * • · · · · · * · · a · ♦ • a a · · a· · a a · « · a a a a a “* aaaa ta ta aaa a· ··

Ve směru proudění plynu mohou být dále před otvory ústícími do kruhového prstence a/nebo přímo v prostoru kruhového prstence, popřípadě ve výtokové komoře upraveny další chladící prvky, například drátěné pletivo.

Rovněž je výhodné, mají-li stěny vířivé komory nebo stěny spirálovitých kanálků zdrsněný povrch, nebo jsou-li na nich vytvořeny kapsy. To může být provedeno například pomocí sítky nebo dírkovaného plechu. Tím je, obvzláště při menší rychlosti proudění, dosahováno lepšího oddělení pevných částic od hlavního proudu, nebot tyto částice se lépe oddělují na zdrsněných plochách, popřípadě v kapsách, sítkách nebo děrovaném plechu.

Jedna z variant příkladného provedení podle vynálezu se dále vyznačuje tím, že vířivá komora, výstupní komora a ponarná trubka jsou uspořádány v jedné prúchzí trubce v níž je vytvořen alespoň jeden tangenciální otvor vedoucí do vířivé komory, který je spojen s tlakovým prvkem. V tlakovém prvku je pak vložen materiál z něhož je vyvíjen plyn.

Výhoda tohoto příkladného provedení spočívá v tom, že jako celek zaujímá velmi malý objem, čímž jsou minimalizovány náklady na jeho zhotovení.

Tlakový prvek může být na trubce upraven jako přírubový upevňovací díl, přičemž i u tohoto provedení je možno tlakový prvek jednoduchým způsobem vyměnit.

Zvláštní příkladné provedení se pak vyznačuje tím, že v trubce jsou vsazeny dva zrcadlově uspořádané generátory plynu. U všech příkladných provedení je výhodné, je-li zápalný prvek zabudován v plnící nádrži, popřípadě v tlakovém prvku.

·· ·*

Přehled obrázků na výkresech.

Další znaky předmětu vynálezu vyplývají z přiložených výkresů a následujícího popisu. Zde značí.

obr. 1 a, b obr. 2 a,b obr. 3 a,b,c obr . 4 generátor plynu s normální vířivou komorou generátor plynu se spirálovou vířivou komorou, dva generátory plynu uspořádané zrcadlově v jedné trubce, spirálovitá ponorná trubka.

Příklady provedení vynálezu.

Na obr. 1 a,b je ve dvou řezech znázorněn generátor plynu podle vynálezu, který sestává ze dvou modulů, resp. konstrukčních dílů. V prvém modulu, kterým je plnící nádrž 3 , je uspořádán zápalný prvek 1 a náplň 4 z níž je vyvíjen plyn. Náplň 4 bývá obvykle ve tvaru vsázkových tablet, nebo palet. Plnící nádrž 3. sestává z válcovitého pouzdra 36 , jehož čelní konce jsou vybouleny. V tomto vyboulení je vsazen zápalný prvek 1 a to tak, že oblast výstupu zápalného plamene zápalného prvku 1 , tj .

požadované místo průrazu 2 plamene leží proti vyboulení válcovitého pouzdra 36 plnící nádrže 3 . Na protilehlém konci od zápalného prvku 1 je plnící nádrž 3. uzavřena plnícím víkem 5 . Před plnícím víkem 5. je upraven tvarovaný díl 8 vytvořený z drátěného pletiva, přičemž mezi tvarovaným dílem 8 a zápalným prvkem 1 se nachází náplň 4 z níž je vyvíjen plyn. Ke stabilizaci náplně uvnitř plnící nádrže 3. je mezi tvarovaným dílem 8. a náplní 4 upraven kompenzátor objemu 37 , zhotovený například z drátěného pletiva. Plnící nádrž 3 je přitom « · vsazena ve válcovitém plášti 38 , na jehož čelní straně pouze vyčnívá pouzdro přípojky 39 zápalného prvku 1 .

Prostřednictvím upínacího kroužku 28 jsou plášt 3.8 společně s plnící nádrží 2 upevněny na spojovacím prvku 7

Ve spojovacím prvku 7 je vytvořen v jeho středu průchozí otvor 6. , přičemž plnící víko 2 je má v tomto místě vytvořeno požadované místo průrazu 29 plamene.

Při aktivaci elektrického zápalného prvku 1 prostřednictvím pouzdra přípojky 39 je v zápalném prvku 1 vznícen zápalný plamen, který prorazí místo průrazu 2 válcovitého pouzdra 36 plnící nádrže 3 a zažehne nápň 4 z níž je vyvíjen plyn. Takto vyvinutý proud plynu a pevných částic proudí skrz tvarovaný díl 8 z drátěného pletiva a prorazí požadované místo průrazu 29 v plnícím víku 2 , odkud pokračuje průchozím otvorem 6 ve spojovacím prvku 7 do odděleného prostoru 30 , který bude popsán pozděj i.

K zabránění průchodu neúplně transponovaných plynových tablet je v plnící nádrži 2 upraven tvarovaný díl £ z drátěného pletiva. Oka drátěného pletiva jsou přitom podstatně menší než velikost plynových tablet. V důsledku vytvoření tvarovaného dílu 2 ve tvaru desky je při průchodu horkého proudu plynu pevných částic využívána podstatně větší plocha drátěného pletiva než v případě, kdy pletivo by doléhalo přímo na průchozí otvor 6. . Tím je rovněž zabráněno erozi drátěného pletiva.

Ve druhém modulu, resp. kontrukčním prvku generátoru plynu je vytvořena vířivá komora 25 , do jejíhož vnitřku vyčnívá ponorná trubka 18 kterou vchází vyčištěný proud plynů do výstupní komory 27 a odtud do zde blíže neznázorněného plynového vaku (airbagu). Plnící nádrž 2 , ♦ ♦ ··· · zápalný prvek 1 , vířivá komora 25 , ponorná trubka 18 a výstupní komora 27 přitom leží na jedné společné ose souměrnosti 26 ,

Tento druhý modul, resp. konstrukční díl generátoru plynu sestává rovněž jako prvý modul z rozměrově stejného válcovitého pláště 40 , který je společně s válcovitým pláštěm 38 prvého modulu upevněn prostřednictvím upínacího kroužku 28 na spojovacím prvku 7. Upevnění prostřednictvím upínacího kroužku 28 je provedeno pomocí drážky.

V druhém modulu je před průchozím otvorem £ upraven do tvaru zvonku zahnutý plech 10, kterým je vytvořen oddělený prostor 3.0· Na okraji tohoto zahnutého plechu 10 resp. odděleného prostoru 30 jsou vytvořeny otvory 12, které ústí do prstencového prostoru 12, obklopujícího vířivou komoru 25 . Před otvory 12 a v prstencovém prostoru jsou uspořádány chladicí prvky 11, 14, vytvořené například jako části drátěného pletiva.

Obvodová stěna 16 vířivé komory 25 je zde na jednom místě po celé šířce vířivé komory 25 opatřena štěrbinou a zahnuta dovnitř, čímž vznikne vstupní štěrbina 15 . Proud plynu tak vstupuje do vířivé komory 25 nucené v tangenciálním směru.

Čelní konce vířivé komory 25 tak tvoří do tvaru zvonku zahnutý plech 10 a výztužný prvek 9. Středem výztužného prvku 2 prochází ponorná trubka 18, která jedním koncem ústí do výstupní komory 27 a druhým koncem do vířivé komory 25 . Otvory 19 vytvořenými po celém obvodu ponorné trubky 18 vniká proud plynu do výstupní komory 27 a odtud otvory 22 vytvořenými ve válcovitém plášti 40 do zde blíže neznázorněného plynového vaku (airbagu).

• · ··

Poté, co proud plynu a pevných částic projde průchozím otvorem 6. ve spojovacím prvku 7, vnikne do odděleného prostoru 30 a odtud otvory 12 do prstencového prostoru 13 . Vstupní Štěrbinou 15 pak vnikne proud plynů a pevných částic v tangenciálním směru do vířivé komory 25, čímž dochází k jeho rotaci. Odstředivé síly působící na pevné Částice způsobí jejich usazování na vnitřní stěně 17 vířivé komory 25 . Zásadně je proud plynů a pevných částic veden tak, aby odstředivé síly působící na pevné nebo kapalné částice byly větší než jejich síly odporu při proudění. Ve středu vířivé komory 25. tj . v zóně bez výskytu pevných části, je upravena ponorná trubka 18, kterou je vyčištěný proud plynů odváděn přes výstupní komoru 27 do plynového vaku (airbagu).

Generátor plynu podle vynálezu je jako modulová konstrukce zhotoven z hlubokotažného plechu.

Na obr. 2a,b je znázorněno alternativní příkladné provedení generátoru plynu podle vynálezu. Tato alternativa spočívá v tom, že tvarovaný díl 8. zhotovený z drátěného pletiva je namísto v plnicí nádrži 3., zabudován v odděleném prostoru 30.

Toto příkladné provedení je samozřejmě použitelné i u provedení podle obr. la,b.

Oproti provedení vířivé komory 25 podle příkladného provedení podle obr. la,b je v příkladném provedení podle obr. 2a,b vířivá komora 25 provedena jako spirálová. Za tímto účelem je vířivá komora 25 zhotovena jako odlitek, přičemž otvory 12 jsou spojeny s podélnými otvory 31a, 31b . Každý z těchto podélných otvorů 3la, 31b je spojen s jedním spirálovitým kanálkem 32a, 32b. V důsledku těchto spirálovitých kanálků 32a, 32b jsou odděleny i pevné částice o nižší hmotnosti, nebot při rovnoměrné rychlosti proudění se úhlová rychlost směrem ke středu, tj. k ponorné trubce 18, zvyšuje. Pevné částice se přitom odlučují na vnějších stěnách spirálovitých kanálků 32a, 32b.

Ponorná trubka 18 u tohoto příkladného provedení vyčnívá dále do vířivé komory 25 a vyplňuje ji v délce přibližně 80 %.

Na obr. 3 a,b,c je znázorněno příkladné provedení, u něhož jsou vířivá kornová 25. výstupní komora 27 a ponorná trubka 18., uspořádány v jedné průchozí trubce 33 .

Pro vstup proudu plynů a pevných částic je v průchozí trubce 33 upraven alespoň jeden tangenciální otvor 34, který je ve spojení s tlakovým prvkem 43 , který je zabudován v upevňovacím prvku 35 . V tlakovém prvku 43 je vložen materiál vyvíjející plyn, chladicí prostředky a západný prvek, takže tlakový prvek 43 v podstatě tvoří jakýsi menší generátor plynu. Upevňovací prvek 35 sestává ze dvou částí, které jsou navzájem spojeny pomocí šroubů 20, přičemž mezi oběma díly prochází trubka 33 . Čistění proudu plynu od pevných částic probíhá způsobem normálního víření, tj. způsobem jak je znázorněno na obr. la,b. Ponorná trubka 18 je vložena v dělicí stěně 23 , která je pomocí šroubů 24 spojena s trubkou 33 . Konec trubky 33 je plynotěsně uzavřen zátkou 41 opatřenou těsnicím kroužkem 42.

Na obr. 3a,b je znázorněno výhodné příkladné provedení, podle něhož trubka 33 obsahuje dva zrcadlově zhotovené generátory plynu. Toto příkladné provedení je vhodné zejména pro boční airbagový systém v dopravních prostředcích.

Na obr. 4 je znázorněno zvláštní provedení ponorné trubky 18, jejíž provedení ve tvaru šroubovice ve tvaru chladicího hada umožňuje zároveň chlazení a odlučování jemných částic.

II I* 44 44·4 44·· · 4 4 4 · 4····

4 · · · ··· 4 444

444 4 44 44 4 4· • 4 » 4 4 · 4·

444444 44444 ··

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Generátor plynu, .zejména k nafouknutí plynového vaku, (airbagu) určehého· k' ochraně cestujících v dopravním prostředku, sestávající z plnicí nádrže v níž je uložen materiál z něhož je vyvíjen plyn, z elektrického zápalného prvku k zažehnutí tohoto materiálu, z vířivé komory a ponorné trubky kterou vniká vyčištěný plyn přes výstupní komoru do plynového vaku (airbagu), vyznačující se tím, že plnicí nádrž (3), zápalný prvek (1) , vířivá komora (25), ponorná trubka (18) a výstupní komora (27) jsou uspořádány na společné ose souměrnosti (26), přičemž vířivá komora (25), ponorná trubka (18) a výstupní komora (27) tvoří jeden konstrukční díl, na který je prostřednictvím spojovacího prvku (7) napojena plnicí nádrž (3) se zápalným pivkem (1),
2. Generátor plynu podle nároku 1, vyznačující se tím, že toto napojení je provedeno upínacím kroužkem (28).
3. Generátor plynu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spojovací prvek (7) je opatřen otvorem (6), který je jednak ve spojení s místem průrazu (29) plnicí nádrže (3) a jednak s odděleným prostorem (30) ohraničeným spojovacím prvkem (7), přičemž oddělený prostor (30) je ve směru vířivé komory (25) opatřen otvory (12) .
4. Generátor plynu podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že v plnicí nádrži (3) nebo v odděleném prostoru (30) je ve směru proudu plynu upraven tvarovaný díl (8) zhotovený z drátěného pletiva.

φ · · φ φφφφ φφφ φφφφφ · φ ·· • Φ φφφ φ φφ φφφ φ *

1-7 .»..·* · ·* ^14-1 Φν·Φ ·« φφ ΦΦ*Φ* ··
5. Generátor plynu podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že otvory (12) v odděleném prostoru (30) jsou spojeny s prstencovým prostorem (13), který koaxiálně obklopuje vířivou komoru (25).
6. Generátor plynu podle nároku 5, vyznačující se tím, že obvodová stěna (16) vířivé komory (25) má na jednom nebo více místech přes celou její délku nebo jen z části vytvořenu Štěrbinu a je zahnuta dovnitř, čímž dochází k nucenému tangenciálnímu vstupu proudu plynu do vířivé komory (25).
7 . Generátor plynu podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že oddělený prostor (30) je přímo spojen s vířivou komorou (25) dvěma otvory (21a, 31b), přičemž vířivá komora (25) sestává ze dvou spirálových kanálků (32a, 32b), z nichž každý je napojen na jeden z otvorů (31a, 31b).
8. Generátor plynu podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že před otvory (12,31a,31b) a/nebo v prstencovém prostoru (13) a/nebo ve výstupní komoře (27) jsou ve směru proudu plynu upraveny chladicí prvky (11,14,21), vytvořené například z drátěného pletiva.
9 . Generátor plynu podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že stěny vířivé komory (25) nebo spirálovitých kanálků (23a, 32b) mají zdrsněný povrch, nebo jsou na nich vytvořeny kapsy.
10.Generátor plynu podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že stěny vířivé komory (25) nebo spirálovitých kanálků (32a, 32b) jsou opatřeny mřížkou nebo dírkovaným plechem.

• ♦ ·
11.Generátor plynu podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že ponorná trubka (18) je vytvarována do tvaru šroubovice.
12. Generátor plynu podle některého z předchozích nároku, vyznačující se tím, že vířivá komora (25) , výstupní komora (27) a ponorná trubka (18) jsou uspořádány v jedné průchozí trubce (33), přičemž tato trubka (33) je opatřena nejméně jedním tangenciálním otvorem (34) ústícím do vířivé komory (25), která je spojena s tlakovým prvkem (43) .
13. Generátor plynu podle nároku 12, vyznačující se tím, že tlakový prvek (43) je zabudován v upevňovacím dílu (35) upraveném na průchozí trubce (33).
14. Generátor plynu podle nároků 12 nebo 13, vyznačující se tím, že průchozí trubka (33) obsahuje dva zrcadlově vytvořené generátory plynu.
15. Generátor plynu podle některého z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že zápalný prvek (1) je zabudován v plnicí nádrži (3), resp. v tlakovém prvku (43).