DE10028168A1 - Gasgenerator, insbesondere zum Befüllen eines Gassacks - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere zum Befüllen eines Gassacks, mit einem Gehäuse (7, 15, 17, 27), in welchem mittels eines aktivierbaren gaserzeugenden Materials (11), welches in einer Brennkammer (3) vorgesehen ist, ein Gasstrom erzeugbar ist, welcher aus einer Auslassöffnung (45) des Gehäuses austritt, und mit einer Rückhalteeinrichtung (33; 47) für das Rückhalten von festen oder flüssigen Partikeln, die bei der Gaserzeugung entstehen, welche vom erzeugten Gasstrom durchströmt ist. Erfindungsgemäß wird der Gasstrom oder ein Teil-Gasstrom in der Rückhalteeinrichtung (33; 47) wenigstens einmal derart um einen ausreichend engen Kurvenradius und einen ausreichend großen Winkel aus seiner Strömungsrichtung ausgelenkt, dass die Partikel den Gasstrom oder Teil-Gasstrom verlassen und im Wesentlichen in Verlängerung der Strömungsrichtung ein Prallbereich (37, 43; 51a, 53a) und/oder ein Auffangbereich (51b, 53b) vorgesehen ist, auf welchen die im Gasstrom mitgeführten Partikel auftreffen oder in welchen die Partikel eintreten. Die Partikel zerplatzen durch den Aufprall auf den Prallbereich (37, 43; 51a, 53a) in kleinere Partikel und/oder dringen in diesen ein und/oder werden zumindest teilweise im Auffangbereich (51b, 53b) zurückgehalten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere zum Befüllen eines Gassacks, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Gasgeneratoren sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Für bestimmte Einsatzzwecke finden insbesondere Hybrid-Gasgeneratoren Anwendung. Bei diesem Typ Gasgenerator wird mittels eines Anzünders ein in einer Brennkam­ mer enthaltenes Gas erzeugendes Material aktiviert. Hierbei handelt es sich üblicherweise um eine pyrotechnische Treibladung, welche nach ihrer Zündung abbrennt und auf diese Weise Gas erzeugt. Bei dieser Art Gaserzeugung entsteht ein Treibgas, welches mit festen oder flüssigen Partikeln durchsetzt ist, die beim Abbrand der Treibladung entstehen. Das Treibgas kann bei Hybrid- Gasgeneratoren eine Einrichtung betätigen, die einen Gasbehälter öffnet, in welchem unter Druck stehendes Vorratsgas enthalten ist. Bei dem Vorratsgas kann es sich beispielsweise um Argon mit einem geringen Heliumanteil handeln. An der Auslassöffnung des Hybrid-Gasgenerators tritt dann das Gemisch aus dem Treibgas und aus dem im Gasbehälter enthaltenen Vorratsgas aus und kann beispielsweise zum Befüllen eines Gassacks dienen.

Um den Gassack, bei dem es sich auch um ein sicherheitskritisches Element, wie z. B. einen Airbag für ein Kfz, handeln kann, während des Befüllvorgangs nicht zu beschädigen, ist es erforderlich, die beim Abbrand der Treibladung entstehen­ den festen oder flüssigen Partikel im Gasgenerator zurückzuhalten. Hierzu ist es bekannt, im Bereich der einen oder mehreren Auslassöffnungen des Gasgenera­ tors ein Filterelement zu verwenden.

Beispielsweise ist aus der DE 196 02 009 A1 ein Hybrid-Gasgenerator bekannt, bei dem im Bereich mehrerer in Bezug auf die Längsachse des Gasgenerators radial vorgesehener Austrittsöffnungen, die in einem Filterkammergehäuse vorgesehen sind, ein Filterelement anzuordnen. Das austretende Gas tritt durch das Filterelement hindurch und wird auf diese Weise von Partikeln gereinigt.

Aus der EP 0 669 231 A2 ist ebenfalls ein Hybrid-Gasgenerator zum Befüllen eines Gassacks bekannt, bei dem im Bereich mehrerer Auslassöffnungen ein Filterelement vorgesehen ist, welches aus einem Gitter, Geflecht oder Vlies besteht und aus einem geeigneten Werkstoff, wie z. B. Metall oder Keramik hergestellt ist.

Diese an sich bekannten Filterelemente weisen den Nachteil eines hohen Strö­ mungswiderstands für das durch sie hindurchtretende Gas auf. Zudem sind die verwendbaren Siebe sehr teuer. Hierdurch muss innerhalb des Gasgenerators ein entsprechend hoher Druck erzeugt werden, wenn ein vorgegebener Gasvolumen­ strom in der kurzen Zeitspanne erzeugt werden soll. Ein hoher Druck bringt wiederum den Nachteil mit sich, dass das Gehäuse entsprechend druckfest ausgelegt werden muss, was zu einem höheren Gewicht und höheren Herstel­ lungskosten für den Gasgenerator führt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Gasgenerator, insbesondere zum Befüllen eines Gassacks zu schaffen, welcher eine Rückhalteeinrichtung für Partikel aufweist, die zum Einen eine ausreichende Rückhaltewirkung und zum Anderen einen geringen Strö­ mungswiderstand aufweist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch ein Umleiten des Gas­ stroms oder mehrerer einzelner Teil-Gasströme um einen ausreichenden Winkel­ betrag und ausreichend enge Kurvenradien Partikel in Folge ihrer höheren Masseträgheit dem Gasstrom nicht mehr folgen können und auf diese Weise aus dem Gasstrom extrahierbar sind.

An der Stelle, an der die Partikel den Gasstrom oder den Teil-Gasstrom verlas­ sen, ist erfindungsgemäß ein Prallbereich und/oder ein Auffangbereich vorgese­ hen. Der Prallbereich ist so ausgebildet, dass die auf ihn auftreffenden Partikel durch den Aufprall in kleinere Partikel zerplatzen. Der Auffangbereich ist so ausgebildet, dass die gegebenenfalls zerplatzten Partikel im Auffangbereich zurückgehalten werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Gasstrom, gegebenenfalls nach dessen Aufteilung in mehrere Teil-Gasströme, in der Rückhalteeinrichtung mehrfach umgelenkt werden. Dabei kann an mehreren oder jeder Umlenkstelle ein Prallbereich und/oder ein Auffangbereich vorgesehen sein. Durch die mehrfache Umlenkung und das Vorsehen jeweils in Reihe angeordneter Prallbe­ reiche bzw. Auffangbereiche ergibt sich ein verbesserter Reinigungwir­ kungsgrad.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Prallbereich aus einem Material, vorzugsweise einem Kunststoff bestehen, der das Eindringen von festen oder flüssigen Partikeln hoher kinetischer Energie ermöglicht. Hierdurch werden die Partikel dauerhaft aus dem Gasstrom extrahiert.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Auffangbereich eine Ausnehmung umfassen, in welcher sich die Partikel ablagern. Die Ausneh­ mung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass darin befindliche Partikel nicht in Folge von Wirbelbildungen in oder im Bereich der Ausnehmung wieder aus der Ausnehmung heraus und zurück in den Gasstrom befördert werden.

Die Rückhalteeinrichtung kann ein Abschirmelement umfassen, welches in Richtung des Gasstroms in einem bestimmten Abstand vor einer Eintrittsöffnung oder Auslassöffnung für den Gasstrom vorgesehen ist. Das Abschirmelement schirmt die Eintrittsöffnung oder Auslassöffnung mittels eines Prallbereichs gegen das direkte Einströmen von Gas oder das direkte Eintreten von Partikeln ab. Der Gasstrom muss dabei zwischen dem Abschirmelement und der Eintritts- oder Auslassöffnung aus seiner ursprünglichen Richtung umgelenkt werden. An der Umlenkung des Gasstroms besteht wieder die Möglichkeit der Extraktion der Partikel.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Abschirmelement Durchgangsöff­ nungen auf, durch die der gesamte Gasstrom hindurch tritt. Der Öffnungsquer­ schnitt der Durchgangsöffnungen ist vorzugsweise so gewählt, dass diese in Bezug auf die Partikel eine Filterfunktion ausüben.

Der die Eintrittsöffnung oder Auslassöffnung umgebende Bereich und/oder der Prallbereich des Abschirmelements, auf welche Partikel auftreffen, bestehen vorzugsweise aus einem Material, in welches die Partikel teilweise eindringen und gefangen bleiben und teilweise, gegebenenfalls beim Aufprall zerplatzt, davon abprallen. Dies trägt zu einer Verbesserung der Reinigungswirkung der Rückhalteeinrichtung bei.

Die vorbeschriebene Ausführungsform einer Rückhalteeinrichtung, welche ein Abschirmelement umfasst, eignet sich insbesondere für das Anordnen in einem Hochdruckbereich des Gasstroms, z. B. in einer Brennkammer eines Gasgenera­ tors vor der Brennkammerauslassöffnung.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Rückhalteein­ richtung mehrere aufeinander folgende, vorzugsweise scheibenartige Elemente umfassen, wobei die Elemente jeweils Durchgangsöffnungen aufweisen und so ausgebildet oder so relativ zueinander angeordnet sind, dass der Gasstrom zumindest zwischen den Elementen jeweils umgelenkt wird. Diese Ausführungs­ form ermöglicht ein kaskadenartiges Ausbilden der Rückhalteeinrichtung. Hierdurch wird ein einfacher Aufbau und eine kostengünstige Montage ermög­ licht.

Beispielsweise können lediglich zwei Typen von Elementen, vorzugsweise koaxial jeweils aufeinander folgend angeordnet sein.

Der erste Typ der Elemente kann eine zentrische Durchgangsöffnung oder einen zentrischen Durchgangsbereich mit mehreren oder einer Vielzahl von Durch­ gangsöffnungen aufweisen. Der zweite Typ der Elemente kann einen zentrischen Prallbereich und/oder Aufnahmebereich und/oder mehrere Durchgangsöffnungen aufweisen, die in radialer Richtung gegenüber der zentrischen Durchgangsöff­ nung oder dem zentrischen Durchgangsbereich des ersten Typs der Elemente radial nach außen versetzt sind. Hierdurch ergibt sich jeweils zwischen den beiden Typen der Elemente eine Umlenkung des Gasstroms aus einer axial­ zentrischen Richtung in mehrere Gas-Teilströme, die durch die radial nach außen versetzten Durchgangsöffnungen des zweiten Typs der Elemente hindurchströ­ men.

Der erste Typ der Elemente weist vorzugsweise im Bereich der Verlängerung der Strömungsrichtung des Gases durch die radial nach außen versetzten Durch­ gangsöffnungen des zweiten Typs der Elemente einen oder mehrere Auffangbe­ reiche und/oder Prallbereiche auf.

Die Durchgangsöffnungen des zweiten Typs der Elemente sind vorzugsweise entlang einer koaxialen Kreislinie angeordnet und die Auffangbereiche und Prallbereiche des ersten Typs der Elemente sind vorzugsweise als umlaufende Nut ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Herstellung der beiden Typen der Elemente.

Dieser Typ einer kaskadierten Rückhalteeinrichtung eignet sich insbesondere zum Einsatz im Niederdruckbereich eines Gasgenerators, z. B. vor der Gasaus­ lassöffnung eines Hybrid-Gasgenerators.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Hybrid-Gasgenerators nach der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 2 vergrößerte Darstellungen des rückwärtigen (Fig. 2a) und des vorde­ ren (Fig. 2b) Bereichs der Ausführungsform gemäß Fig. 1,

Der in Fig. 1 dargestellte Hybrid-Gasgenerator 1 umfasst eine Brennkammer 3 und einen Gasbehälter 5. Die Brennkammer 3 ist an ihrem rückwärtigen Ende mittels eines scheibenartigen Stopfens 7 verschlossen, wobei im Stopfen 7 eine Aktiviervorrichtung 9 zum Aktivieren eines Gas erzeugenden Materials 11 angeordnet ist, welches im Innenraum 13 der Brennkammer 3 enthalten ist. Die Aktiviervorrichtung 9 ist vorzugsweise als mittels eines elektrischen Signals ansteuerbarer Zünder ausgebildet. Die axial verlaufende Wandung der Brenn­ kammer 3 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, vorzugsweise als Rohrabschnitt 15 ausgebildet.

Der Gasbehälter 5, dessen axial verlaufende Außenwandung ebenfalls als Rohrabschnitt 17 ausgebildet sein kann, ist an seinem rückwärtigen, der Brenn­ kammer 3 zugewandten Ende mit einem scheibenartigen Endstück 19 verbunden, in welchem, vorzugsweise in der Achse des Rohrabschnitts 17 verlaufend, ein Führungskanal 21 ausgebildet ist. Das Endstück 19 ist ebenfalls mit dem vorde­ ren Ende des Rohrabschnitts 15 der Brennkammer 3 verbunden. Das Verbinden des Stopfens 7 und des Endstücks 19 mit den Rohrabschnitten 15 bzw. 17 kann beispielsweise durch Verschweißen erfolgen. Diese Elemente können aus Metall oder einem geeigneten Kunststoff bestehen. Anstelle des in Fig. 1 dargestellten mehrteiligen Aufbaus können die genannten Elemente selbstverständlich auch ganz oder teilweise einstückig miteinander ausgebildet sein.

Im vorderen Endbereich des Gasbehälters 5 ist eine Auslassmembran 23 vorge­ sehen, welche eine Auslassöffnung 25 des Gasbehälters 5 dicht verschließt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Auslassmembran 23 in einem scheiben­ artigen Verschlusselement 27 gehalten, welches im vorderen Endbereich des Rohrabschnitts 17 des Gasbehälters 5 angeordnet und mit diesem dicht verbun­ den ist. Das Verschlusselement 27 kann wiederum aus Metall oder Kunststoff bestehen und mit dem Rohrabschnitt 17 verschweißt oder einstückig mit diesem verbunden sein. Die Auslassmembran 23 ist vorzugsweise an der innenseitigen Stirnwandung des Verschlusselements 27 angeordnet und mit dieser, z. B. durch Schweißen dicht verbunden.

Im Führungskanal 21 des Endstücks 19 des Gasbehälters 5 ist bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1 ein separates Projektil 29 vorgesehen. Das Projektil 29 ist vorzugsweise durch geringe Reibungskräfte im Führungskanal 21 gehalten, so dass es bei Lageänderungen des Gasgenerators 1 nicht aus dem Führungskanal 21 herausfallen kann. An der rückwärtigen Stirnseite des Endstücks 19 ist eine Brennkammer-Auslassmembran 31 vorgesehen. Diese kann aus Metall oder Kunststoff bestehen und ist mit dem aus Metall oder Kunststoff bestehenden Endstück vorzugsweise durch eine ringförmige Schweißnaht, die sich um den Querschnitt des Führungskanals 21 herum erstreckt, dicht verbunden. Im Innen­ raum 13 der Brennkammer 3 ist vor der durch die Brennkammer- Auslassmembran 31 verschlossenen Öffnung des Führungskanals 21 eine erste Partikelrückhalteeinrichtung 33 vorgesehen. Die Partikelrückhalteeinrichtung 33 umfasst ein scheibenartiges Abschirmelement 35, welches eine Prallbereich 37 aufweist. Der Prallbereich 37 deckt die durch die Membran 31 abgedeckte Öffnung des Führungskanals 21 ab, so dass ein direktes Eindringen von festen oder flüssigen Partikeln, die bei der Gaserzeugung im Innenraum 13 der Brenn­ kammer 3 entstehen, in den Führungskanal 21 bzw. ein Auftreffen der Partikel auf die Membran 31 im Bereich der Öffnung des Führungskanals 21 verhindert wird. Um einen Durchtritt des in der Brennkammer 3 erzeugten Gases durch den Führungskanal 21 in den Gasbehälter 5 zu ermöglichen, weist das Abschirmele­ ment Durchgangsöffnungen 39 auf und ist in einem vorbestimmten Abstand vor der Membran 31 bzw. der Öffnung des Führungskanals 21 angeordnet. Durch die endliche Dicke des Abschirmelements 5 bzw. die endliche Länge der Durchgangsöffnungen 39 kann der durch sie hindurchtretende Partikelstrom nicht direkt im Bereich der Öffnung des Führungskanals 21 auf die Membran 31 auftreffen oder in den Führungskanal 21 eintreten. Die Durchgangsöffnungen können im Querschnitt so klein gewählt sein, dass gleichzeitig eine Filterfunktion erreicht wird.

Um einen definierten Abstand zwischen dem Abschirmelement 35 und dem Endstück 19 zu erreichen, werden bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ein Abstandsring 41 und eine Prallplatte 43 verwendet, welche eine mit dem Führungskanal 21 im Endstück 19 fluchtende zentrische Öffnung aufweist.

Die Prallplatte 43 besteht aus einem Material, welches die durch die Durch­ gangsöffnungen 39 des Abschirmelements 35 hindurch tretenden Partikel beim Auftreffen zerplatzen lässt, so dass diese eine unkritische Größe erreichen, oder das Material ist so beschaffen, dass diejenigen Teilchen, die nicht zerplatzen, in die Prallplatte 43 eindringen und in ihr gefangen bleiben.

Die Partikelrückhalteeinrichtung 33 gewährleistet daher, dass die Membran 31 nicht vor Erreichen eines bestimmten Schwellendrucks durch feste oder flüssige Partikel zerstört wird. Des Weiteren verhindert die Partikelrückhalteeinrichtung 33 das Hindurchtreten von hochenergetischen Partikeln durch den Führungskanal 21.

Im Folgenden wird kurz die Funktion des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Hybrid-Gasgenerator erläutert: Nach dem Aktivieren der Aktiviervorrichtung 9 bzw. dem Zünden eines entsprechenden Zünders wird das im Innenraum 13 der Brennkammer 3 enthaltene Gas erzeugende Material 11 aktiviert. Durch die Gaserzeugung erfolgt im Innenraum 13 ein Druckanstieg. Die Brennkammer- Auslassmembran 31 ist hinsichtlich ihrer Dicke und ihres Materials in Abhän­ gigkeit vom Querschnitt des Führungskanals 21 so dimensioniert, dass bei einem vorgegebenen Schwellendruck innerhalb sehr enger Toleranzen ein Zerstören der Membran im Bereich des Querschnitts des Führungskanals 21 erfolgt. Hierbei kann es sich um ein einfaches Aufplatzen der Membran 31 handeln. Das im Führungskanal 21 gehaltene Projektil 29 wird nach dem Zerstören der Membran 31 plötzlich mit dem entsprechenden Schwellendruck beaufschlagt. Das Projektil 29 wird so extrem definiert beschleunigt und über die gesamte Lauflänge im Führungskanal 21 bis zu seinem Austreten aus dem Führungskanal geführt. Die Lauflänge ist dabei als diejenige Länge des Führungskanals 21 definiert, die das Projektil von seiner Ausgangsposition im Führungskanal 21 bis zu seinem Austreten aus dem Führungskanal 21 durchläuft. Die Lauflänge bestimmt neben anderen Faktoren (Beaufschlagungsdruck, Masse des Projektils, etc.) die Endge­ schwindigkeit des Projektils 29 beim Verlassen des Führungskanals 21.

Um eine optimale Beschleunigung des Projektils 29 zu gewährleisten, ist dieses vorzugsweise so ausgebildet, dass die Aussenwandung des Projektils 29 im Wesentlichen dicht mit der Innenwandung des Führungskanals 21 abschließt. Hierzu kann das Projektil 29 in seinem rückwärtigen Bereich eine Ausnehmung aufweisen, so dass die verbleibenden Aussenwandungen im Bereich der Aus­ nehmung mit dem Druck des erzeugten Gases beaufschlagt und gegen die Innenwandung des Führungskanals 21 gedrückt werden. Hierdurch ergibt sich eine abdichtende Wirkung, ohne dass das Projektil in Folge unzulässig hoher Reibungskräfte wesentlich im Führungskanal 21 gebremst wird und ohne dass es einer zusätzlichen Dichteinrichtung oder eines zusätzlichen Dichtmittels, wie beispielsweise eines O-Rings für das Projektil bedürfte.

Das Projektil 29 wird mit einer vorbestimmten Endgeschwindigkeit aus dem Führungskanal 21 ausgestoßen und fliegt in Richtung auf die zerstörbare Aus­ lassmembran 23, welche es beim Auftreffen zerstört. Demzufolge tritt ein Gemisch des im Gasbehälter 5 enthaltenen Vorratsgases und des in der Brenn­ kammer 3 erzeugten Gases, welches nach dem Austreten des Projektils 29 aus dem Führungskanal 21 in den Gasbehälter 5 übertritt, aus der Austrittsöffnung 45 des Gasgenerators 1 aus. Der Verlauf des Massenstroms des aus der Austrittsöff­ nung 45 austretenden Gasgemischs ist abhängig von den Druckverhältnissen im Innenraum des Gasbehälters 5, die ihrerseits vom Strömungswiderstand zwischen der Auslassöffnung 25 des Gasbehälters 5 und der Austrittsöffnung 45 des Gasgenerators 1 sowie dem durch den Führungskanal 21 in den Innenraum des Gasbehälters 5 eintretenden Massestrom des erzeugten Gases abhängen. Der maximale Druck in der Brennkammer 3 kann z. B. 700 bis 1.500 bar betragen und der maximale Druck im Innenraum des Gasbehälters 5 ca. 300 bis 400 bar. Demzufolge ist es möglich, die Aussenwandung des Gasbehälters 5 deutlich schwächer zu dimensionieren als die Aussenwandung der Brennkammer 3.

Aus Sicherheitsgründen kann die Auslassmembran 23 so dimensioniert sein, dass sie bei Überschreiten eines vorbestimmten kritischen Drucks zerstört wird und die Auslassöffnung 25 freigibt. Eine derartige Situation kann z. B. bei einer Fehlfunktion des Gasgenerators oder einer falschen Montage des Generators ohne das Projektil 29 entstehen. Der kritische Druck, bei dem die Membran 23 zerstört wird, liegt sinnvoller Weise über dem normalen maximalen Arbeits­ druck, der bei einer korrekten Funktionsweise des Gasgenerators im Inneren des Gasbehälters 5 entsteht.

Im vorderen Bereich des Gasgenerators 1 ist eine zweite Partikelrückhalteein­ richtung 47 vorgesehen. Diese umfasst mehrere scheibenförmige Elemente, die jeweils ein Umlenken des austretenden Gasstroms bewirken. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Partikelrückhalteeinrichtung aus zwei ver­ schiedenen Typen von scheibenartigen Elementen ausgebildet. Ein erster Typ der scheibenartigen Elemente 49 ist im Wesentlichen durch einen Ring gebildet, dessen zentrische Durchbruchsöffnung 49a ein axiales Hindurchtreten des Gasstroms einschließlich der darin noch befindlichen Partikel gestattet. In den stirnseitigen Wandungen der scheibenartigen Elemente 49 sind Ringnuten 51 ausgebildet. Wie nachstehend erläutert, bilden die Ringnuten 51 Auffangaus­ nehmungen für darin auftreffende feste oder flüssige Partikel. Der zweite Typ 53 der scheibenartigen Elemente weist keinen zentrischen Durchbruch auf, sondern mehrere radial außen liegende Durchbrüche 55. In der Draufsicht eines scheiben­ artigen Elements 53 können die radial äußeren Durchbrüche als mehrere auf einer Kreislinie angeordnete Bohrungen ausgebildet sein.

Wie in Fig. 1 und 2b dargestellt, tritt der Gasstrom nach dem Zerstören der Auslassmembran 23 zunächst durch ein scheibenartiges Element 49 bzw. dessen zentrische Durchbruchsöffnung 49a hindurch und trifft dann auf den zentrischen Bereich eines danach angeordneten scheibenartigen Elements 53, welches nur radial nach außen versetzte Durchbrüche 55 aufweist. Dieses erste scheibenartige Element 55 dient gleichzeitig für das Auffangen des Projektils 29.

Der Gasstrom wird daher aus seinem zunächst im Wesentlichen axial verlaufen­ den Strom in im Wesentlichen radiale Richtung umgelenkt und tritt durch die radial nach außen versetzten Durchbrüche 55 des scheibenartigen Elements 53 hindurch. Der zentrische Bereich der scheibenartigen Elemente 53 kann dabei wiederum als Prallbereich 53a ausgebildet sein, wie dies in Verbindung mit der Prallplatte 43 bereits beschrieben wurde. Des Weiteren kann der Prallbereich 53a am Boden einer Ausnehmung vorgesehen sein, so dass die Ausnehmung als Auffangbereich 53b wirkt, in dem sich Partikel ablagern können. Nach dem Hindurchtreten durch die Durchbrüche 55 des scheibenartigen Elements 53 muss der Gasstrom erneut (zweifach) umgelenkt werden, um wiederum in im Wesent­ lichen axialer Richtung durch die zentrische Durchbruchsöffnung 49a des zweiten scheibenartigen Elements 49 hindurch treten zu können. Der Querschnitt der Durchbrüche 55 kann so gewählt werden, dass gleichzeitig eine Filterfunkti­ on erreicht wird. Bei dem Umlenken des Gasstroms aus der parallel-axialen Richtung bei seinem Hindurchtreten durch die Durchbrüche 55 des scheibenarti­ gen Elements 53 in eine im Wesentlichen radial einwärts gerichtete Richtung werden Partikel in der Ringnut 51 des zweiten scheibenartigen Elements 49 aufgefangen, da die Partikel, zumindest wenn sie eine gewisse Masse über­ schreiten, der raschen Umlenkung des Gasstroms nicht folgen können. Der Innenraum der Ringnut 51 dient daher als Auffangbereich 51a. Zumindest die stirnseitige Innenwandung der Ringnut 51 bzw. das gesamte Element 49 kann wiederum aus einem Material bestehen, das ein Eindringen hochenergetischer Partikel erlaubt und diese gefangen hält oder die auftreffenden Partikel zerplatzen lässt. Die Ringnut 51 bildet somit gleichzeitig einen Prallbereich 51a und einen Auffangbereich 51b. Anstelle einer Ringnut 51, die für alle Durchbrüche 55 als gemeinsamer Prallbereich bzw. Auffangbereich wirkt, können selbstverständlich jedem Durchbruch oder jeweils mehreren Durchbrüchen separate Prallbereiche oder Auffangbereiche zugeordnet sein.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt ein erneutes Umlenken des das zweite scheibenartige Element 49 zentrisch durchströmenden Gasstroms derart, dass dieser durch die radial außen liegenden Durchbrüche 55 des zweiten scheibenartigen Elements 53 hindurch treten kann. Der zentrische Bereich des Elements 53 dient wiederum als Prallbereich 53a und Auffangbe­ reich 53b. Nach dem Hindurchtreten durch die Durchbrüche 55 des zweiten scheibenartigen Elements 53 verlässt der Gasstrom durch die zentrische Auslass­ öffnung 45 im vorderen Bereich des Gasgenerators 1. Dieser kann so ausgebildet sein, dass darin ein aufzublasender Gassack, z. B. ein Airbag, befestigt werden kann.

Anstelle großer zentrischer Durchbrüche in den scheibenartigen Elementen 49 können in diesem Bereich auch eine Vielzahl von kleinen Durchbrüchen vorge­ sehen sein, die als Filter wirken oder im zentrischen Durchbruch kann ein siebartiges Element eingesetzt sein.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform einer Partikelrück­ halteeinrichtung 47 ergibt sich der Vorteil, dass diese aus nur zwei unterschiedli­ chen Bauteilen (die scheibenartigen Elemente 49 und 53) aufgebaut ist. Dies führt neben dem Vorteil einer kostengünstigen Realisierung zu einer einfachen und fehlerunanfälligen Montage.

Selbstverständlich kann die Partikelrückhalteeinrichtung 47 jedoch, ebenso wie die Partikelrückhalteeinrichtung 33, auch auf beliebige andere Weisen realisiert werden, wobei in jedem Fall wenigstens eine Umlenkung des die Partikel enthaltenden Gasstroms und wenigstens ein Prallbereich und/oder Aufnahmebe­ reich erforderlich ist, der im Wesentlichen in der verlängerten Richtung der Gasströmung vor der Umlenkung vorgesehen ist.

Ergänzend sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Lauflänge für ein im Führungs­ kanal 21 geführtes Projektil 29 zumindest das Einfache des Projektildurchmesser betragen soll, um eine ausreichende Führung zu erreichen.

Der Führungskanal oder Lauf bewirkt bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator bei entsprechender Dimensionierung zusätzlich, dass ein enger, scharf begrenzter Gasstrahl entsteht, der aus der Brennkammer in den Gasbehälter eintritt. Durch geeignete Dimensionierung des Führungskanals kann die Länge des keulenarti­ gen Strahls und dessen Durchmesser sowie der Öffnungswinkel des Strahls so bestimmt werden, dass sich eine gute Durchmischung des aus der Brennkammer austretenden Gases mit dem im Gasbehälter enthaltenen Vorratsgas ergibt. Das Verhältnis des Durchmessers bzw. Querschnitts des Führungskanal zum Durch­ messer bzw. Querschnitt des Gasbehälters liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1/10 bis 1/5.

Claims (17)

1. Gasgenerator, insbesondere zum Befüllen eines Gassacks,

• a) mit einem Gehäuse (7, 15, 17, 27), in welchem mittels eines aktivier­ baren gaserzeugenden Materials (11), welches in einer Brennkammer (3) vorgesehen ist, ein Gasstrom erzeugbar ist, welcher aus einer Auslassöffnung (45) des Gehäuses austritt, und
• b) mit einer Rückhalteeinrichtung (33; 47) für das Rückhalten von Parti­ keln, die bei der Gaserzeugung entstehen, welche vom erzeugten Gas­ strom durchströmt ist,

dadurch gekennzeichnet,

• a) dass der Gasstrom oder ein Teil-Gasstrom in der Rückhalteeinrichtung (33; 47) wenigstens einmal derart um einen ausreichend engen Kur­ venradius und einen ausreichend großen Winkel aus seiner Strö­ mungsrichtung ausgelenkt wird, dass die Partikel den Gasstrom oder Teil-Gasstrom verlassen.
• b) dass im Wesentlichen in Verlängerung der Strömungsrichtung ein Prallbereich (37, 43; 51a, 53a) und/oder ein Auffangbereich (51b, 53b) vorgesehen ist, auf welchen die im Gasstrom mitgeführten festen oder flüssigen Partikel auftreffen oder in welchen die Partikel eintre­ ten,
• c) wobei die Partikel durch den Aufprall auf den Prallbereich (37, 43; 51a, 53a) in kleinere Partikel zerplatzen und/oder dringen in diesen ein und/oder zumindest teilweise im Auffangbereich (51b, 53b) zu­ rückgehalten werden.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkung des Gasstroms oder Teil-Gasstrom um einen Winkel von grö­ ßer oder gleich 45°, vorzugsweise größer oder gleich 80° erfolgt.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom in der Rückhalteeinrichtung (33; 47) mehrfach umgelenkt wird und an mehreren oder jeder Umlenkstelle ein Prallbereich (37, 43; 51a, 53a) und/oder ein Auffangbereich vorgesehen ist.

4. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallbereich (37, 43; 51a, 53a) aus einem Materi­ al. vorzugsweise einem Kunststoff, besteht, der das Eindringen von festen oder flüssigen, insbesondere heißen, das Material aufschmelzenden Parti­ keln hoher kinetischer Energie ermöglicht.

5. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbereich (51b, 53b) eine Ausnehmung umfasst, in welcher sich die Partikel ablagern.

6. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (33) ein Abschirmelement (34) umfasst, welches in Richtung des Gasstroms in einem bestimmten Abstand vor einer Eintrittsöffnung oder Auslassöffnung für den Gasstrom vor­ gesehen ist und welches die Eintrittsöffnung oder Auslassöffnung mittels eines Prallbereichs (37) gegen das direkte Einströmen von Gas oder das di­ rekte Eintreten von Partikeln abschirmt, wobei der Gasstrom für das Ein­ treten in den Zwischenraum zwischen dem Abschirmelement (35) und der Eintrittsöffnung oder Auslassöffnung aus seiner ursprünglichen Richtung umgelenkt wird.

7. Gasgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (35) Durchgangsöffnungen (39) aufweist, durch die der gesamte Gasstrom hindurchtritt, wobei der Öffnungsquerschnitt der Durch­ gangsöffnungen vorzugsweise so gewählt ist, dass diese in Bezug auf die Partikel eine Filterfunktion ausüben.

8. Gasgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der die Eintrittsöffnung oder Auslassöffnung umgebende Bereich (43) und/oder der Prallbereich (37) des Abschirmelements (35), die einem Auf­ treffen von Partikeln ausgesetzt sind, aus einem Material bestehen, in wel­ ches die Partikel teilweise eindringen und gefangen bleiben und teilweise, ggf. beim Aufprall zerplatzt, davon abprallen.

9. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (33) vor einer Brennkam­ merauslassöffnung der Brennkammer (3) angeordnet ist.

10. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteeinrichtung (47) mehrere aufeinanderfolgende, vorzugs­ weise scheibenartige Elemente (49, 53) umfasst, wobei die Elemente (49, 53) jeweils Durchgangsöffnungen (49a, 55) aufweisen und so ausgebildet oder so relativ zueinander angeordnet sind, dass der Gasstrom zumindest zwischen den Elementen (49, 53) jeweils umgelenkt wird.

11. Gasgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ele­ mente (49, 53) koaxial aufeinanderfolgend angeordnet sind.

12. Gasgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Typen von Elementen (49, 53) abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind.

13. Gasgenerator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Typ der Elemente (49) eine zentrische Durchgangsöffnung (49a) oder einen zentrischen Durchgangsbereich mit mehreren oder einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist und dass der zweite Typ der Elemente (53) einen zentrischen Prallbereich (53a) und/oder Aufnahmebereich (53b) und eine oder mehrere Durchgangsöffnungen (55) aufweist, die in radialer Richtung gegenüber der zentrischen Durchgangsöffnung (49a) oder dem zentrischen Durchgangsbereich des ersten Typs der Elemente (49) radial nach außen versetzt sind.

14. Gasgenerator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Typ der Elemente (49) im Bereich der Verlängerung der Strömungsrichtung des Gases durch die radial nach außen versetzten Durchgangsöffnungen (55) des zweiten Typs der Elemente (53) einen oder mehrere Auffangberei­ che (51b) und/oder Prallbereiche (51a) aufweist.

15. Gasgenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (55) des zweiten Typs der Elemente (53) entlang ei­ ner koaxialen Kreislinie angeordnet sind und dass die Auffangbereiche (51b) des ersten Typs der Elemente (49) vorzugsweise als umlaufende Nut (51) ausgebildet sind.

16. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, dass die Prallbereiche (51a, 53a) der Elemente (49, 53), die einem Auftreffen von festen oder flüssigen Partikeln ausgesetzt sind, aus einem Material bestehen, in welches die Partikel teilweise eindringen und gefan­ gen bleiben und teilweise, ggf. beim Aufprall zerplatzt, davon abprallen.

17. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, dass die Rückhalteeinrichtung (47) in einem Niederdruckbereich der Gasströmung angeordnet ist, vorzugsweise vor der Gasauslassöffnung (45) eines Hybrid-Gasgenerators (1).