DE102014018492A1 - Gas generator with coolant and use of the coolant - Google Patents
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Abstract
Ein Gasgenerator (10) für ein Fahrzeugpersonenschutzsystem in einem Fahrzeug, insbesondere für einen Gassack, umfasst ein Gehäuse (12), in dem eine Brennkammer (14) mit einem pyrotechnischen Treibsatz zur Erzeugung eines Heißgases und eine an die Brennkammer (14) angrenzende Mischkammer (16) mit Ausströmöffnungen (20) angeordnet sind. In der Mischkammer (16) ist ein Flüssigkeitsbehälter (28) vorgesehen, Kühlmittelbehälter (28) vorgesehen, der ein Kühlmittel enthält. Das Kühlmittel liegt unterhalb einer vorbestimmten Grenztemperatur in fester Phase oder als eine Mischphase mit festen und flüssigen Anteilen und oberhalb der Grenztemperatur ausschließlich als flüssige Phase vor, wobei die Grenztemperatur in einem Bereich von –5°C bis 35°C liegt.A gas generator (10) for a vehicle passenger protection system in a vehicle, in particular for a gas bag, comprises a housing (12) in which a combustion chamber (14) with a pyrotechnic propellant for generating a hot gas and a mixing chamber adjacent to the combustion chamber (14) ( 16) are arranged with outflow openings (20). In the mixing chamber (16) a liquid container (28) is provided, coolant container (28) is provided, which contains a coolant. The coolant is below a predetermined limit temperature in solid phase or as a mixed phase with solid and liquid portions and above the limit temperature exclusively as a liquid phase, wherein the limit temperature is in a range of -5 ° C to 35 ° C.
Description
Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für ein Sicherheitssystem in einem Fahrzeug, insbesondere für einen Gassack, mit einem Gehäuse, in dem eine Brennkammer mit einem pyrotechnischen Treibsatz zur Erzeugung eines Heißgases und eine an die Brennkammer angrenzende Mischkammer mit Ausströmöffnungen angeordnet sind, wobei in der Mischkammer wenigstens ein Kühlmittelbehälter vorgesehen ist, der ein Kühlmittel enthält. Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung des Kühlmittels in dem gattungsgemäßen Gasgenerator.The invention relates to a gas generator for a safety system in a vehicle, in particular for a gas bag, with a housing in which a combustion chamber with a pyrotechnic propellant for generating a hot gas and a mixing chamber adjacent to the combustion chamber are arranged with outflow openings, wherein in the mixing chamber at least a coolant tank is provided which contains a coolant. The invention further relates to the use of the coolant in the generic gas generator.
Bei Gasgeneratoren mit pyrotechnischen Treibsätzen, die ein Heißgas erzeugen, das zum Betrieb eines Sicherheitssystems verwendet wird, wie beispielsweise einem Fahrzeugpersonenschutzsystem mit einem Gurtstraffer oder einem Gassack, müssen an den Gasgenerator angrenzende Teile des Schutzsystems, wie der Einlassbereich des Gassacks, vor Hitzeeinwirkung durch das ausströmende Heißgas geschützt werden.In gas generators with pyrotechnic propellant generating a hot gas, which is used to operate a safety system, such as a vehicle passenger protection system with a belt tensioner or a gas bag, adjacent to the gas generator parts of the protection system, such as the inlet region of the gas bag, from heat from the outflowing Hot gas to be protected.
Es ist bekannt, zur Reduktion der Temperatur des ausströmenden Heißgases einen Flüssigkeitsbehälter im Gasgenerator anzuordnen, der bei der Aktivierung des Gasgenerators oder kurz danach zerstört wird. Das Heißgas kann sich mit der Flüssigkeit vermischen, wodurch die Temperatur des Heißgases reduziert wird. Die Flüssigkeit wird zudem durch das Heißgas so weit erhitzt, dass diese verdampft, wodurch das Volumen, das aus dem Gasgenerator ausströmt, vergrößert wird.It is known to arrange a liquid container in the gas generator to reduce the temperature of the outflowing hot gas, which is destroyed during the activation of the gas generator or shortly thereafter. The hot gas may mix with the liquid, thereby reducing the temperature of the hot gas. The liquid is also heated by the hot gas so far that it evaporates, whereby the volume flowing out of the gas generator is increased.
Aus der
Die
Die
Die
Bekannt ist, dass die Leistung des Gasgenerators von der Umgebungstemperatur beeinflusst wird. Der Druck der vom Gasgenerator freigesetzten Gas im Gassack ist in einer kälteren Umgebung regelmäßig niedriger und in einer heißeren Umgebung höher. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator bereitzustellen, mit dem die mechanische und thermische Belastung des Gassacks möglichst konstant gehalten und der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Gasgeneratorleistung reduziert werden kann.It is known that the performance of the gas generator is influenced by the ambient temperature. The pressure of the gas in the gas bag released by the gas generator is usually lower in a colder environment and higher in a hotter environment. The invention is therefore based on the object to provide a gas generator with which the mechanical and thermal load of the gas bag kept as constant as possible and the influence of the ambient temperature can be reduced to the gas generator performance.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Gasgenerator für ein Sicherheitssystem in einem Fahrzeug vorgesehen, insbesondere für einen Gassack, wobei der Gasgenerator ein Gehäuse umfasst, in dem eine Brennkammer mit einem pyrotechnischen Treibsatz zur Erzeugung eines Heißgases und eine an die Brennkammer angrenzende Mischkammer mit Ausströmöffnungen angeordnet sind, wobei in der Mischkammer wenigstens ein Kühlmittelbehälter vorgesehen ist, der ein Kühlmittel enthält. Der erfindungsgemäße Gasgenerator ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel unterhalb einer vorbestimmten Grenztemperatur in fester Phase oder als eine Mischphase mit festen und flüssigen Anteilen und oberhalb der Grenztemperatur ausschließlich als flüssige Phase vorliegt, wobei die Grenztemperatur in einem Bereich von –5 bis 35°C liegt.To achieve the object, a gas generator for a safety system is provided in a vehicle, in particular for a gas bag, wherein the gas generator comprises a housing in which a combustion chamber with a pyrotechnic propellant for generating a hot gas and an adjacent to the combustion chamber mixing chamber are arranged with outflow openings , wherein in the mixing chamber at least one coolant container is provided, which contains a coolant. The gas generator according to the invention is characterized in that the coolant is present below a predetermined limit temperature in solid phase or as a mixed phase with solid and liquid portions and above the limit temperature exclusively as a liquid phase, wherein the limit temperature is in a range of -5 to 35 ° C. ,
In einem Gasgenerator nimmt nach dessen Aktivierung der Druck in der Brennkammer rapide zu. Die heißen Reaktionsgase aus der Brennkammer strömen anschließend in die Mischkammer. Bevor die Reaktionsgase den Gasgenerator verlassen, werden sie regelmäßig abgekühlt, um die thermische Belastung des Gassacks zu reduzieren. Im Stand der Technik werden zur Abkühlung der Reaktionsgase entweder Metallfilter oder Kühlflüssigkeiten eingesetzt, die in einem geeigneten Behälter untergebracht sein können. In der Mischkammer beaufschlagen die Reaktionsgase aus der Brennkammer den mit Kühlflüssigkeit gefüllten Behälter. Infolge der starken mechanischen und thermischen Belastung platzt der Behälter auf und die heißen Reaktionsgase aus der Brennkammer vermischen sich mit der Kühlflüssigkeit aus dem Behälter. Während die Temperatur der Reaktionsgase reduziert wird, erhöht sich die Temperatur der Kühlflüssigkeit durch Wärmeaufnahme und ein Teil des Kühlmittels geht in den Dampfzustand über. Durch die verdampfende Kühlflüssigkeit kann auch die vom Gasgenerator erzeugte Gasmenge erhöht werden. An den Ausströmöffungen des Gasgenerators liegt dann ein Gemisch aus Reaktionsgas (Gasphase), flüssigem Kühlmittel (flüssige Phase) und dessen Dampf (Gasphase) vor. Möglich ist, dass an den Ausströmöffnungen des Gasgenerators für Gas- und Flüssigphase unterschiedliche Temperaturen herrschen.In a gas generator, the pressure in the combustion chamber increases rapidly after it has been activated. The hot reaction gases from the combustion chamber then flow into the mixing chamber. Before the reaction gases leave the gas generator, they are cooled regularly to reduce the thermal load of the gas bag. In the prior art either metal filters or cooling liquids are used to cool the reaction gases, which may be housed in a suitable container. In the mixing chamber, the reaction gases from the combustion chamber act on the container filled with coolant. Due to the strong mechanical and thermal load of the container bursts and the hot reaction gases from the combustion chamber mix with the coolant from the container. As the temperature of the reaction gases is reduced, the temperature of the cooling liquid increases due to heat absorption and a part of the coolant changes to the vapor state. Due to the evaporating cooling liquid, the amount of gas generated by the gas generator can be increased. At the Ausströmöffungen of the gas generator is then a mixture of reaction gas (gas phase), liquid coolant (liquid phase) and its vapor (gas phase) before. It is possible that different temperatures prevail at the outflow openings of the gas generator for liquid and gas phase.
Die Erfinder haben nun erkannt, dass der Impuls- und Wärmeaustausch zwischen festen Kristallkörpern und Reaktionsgasen deutlich weniger intensiv ist und deshalb mehr Zeit beansprucht als die Kühlung der Reaktionsgase durch Flüssigkeitstropfen, wie sie in den Gasgeneratoren nach dem Stand der Technik erfolgt. Als Ursache für die schlechtere Kühlwirkung von Feststoffen kann unter anderem die kleinere Gesamtkontaktfläche an der Phasengrenze zwischen fester und gasförmiger Phase angesehen werden. Bei Verwendung fester Kühlmittel werden die Reaktionsgase daher während des Wärmeaustausches weniger abgekühlt, woraus ein sich ein höherer Gasdruck im Gassack ergibt.The inventors have now recognized that the momentum and heat exchange between solid crystal bodies and reaction gases is significantly less intense and therefore takes more time than the cooling of the reaction gases by liquid drops, as is done in the gas generators according to the prior art. Among other things, the smaller total contact area at the phase boundary between solid and gaseous phase can be considered as the cause of the poorer cooling effect of solids. When using solid coolant, the reaction gases are therefore less cooled during the heat exchange, resulting in a higher gas pressure in the gas bag results.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die schlechtere Kühlwirkung beim Wärmeaustausch zwischen Feststoffen und den heißen Reaktionsgasen dazu führt, dass der Gasdruck im Gassack bei einer Umgebungstemperatur unterhalb der Grenztemperatur früher ansteigen kann als im Fall einer Aktivierung des Gasgenerators bei einer Umgebungstemperatur oberhalb der Grenztemperatur. Dadurch variiert der Gasdruck im Gassack über den Einsatzbereich des Gasgenerators von –40°C bis maximal 90°C in engeren Grenzen und der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Gasgeneratorleistung nimmt ab.Surprisingly, it has been found that the inferior cooling effect during heat exchange between solids and the hot reaction gases results in that the gas pressure in the gas bag may increase earlier at an ambient temperature below the limit temperature than in the case of activation of the gas generator at an ambient temperature above the limit temperature. As a result, the gas pressure in the gas bag varies over the application range of the gas generator from -40 ° C to a maximum of 90 ° C within narrower limits and the influence of the ambient temperature on the gas generator output decreases.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann als Kühlmittel eine wässrige Lösung eines hydratbildenden Salzes, wahlweise im Gemisch mit einem flüssigkeitsbindenden Stoff, ein Salzhydrat oder ein Gemisch von mindestens jeweils einem hydratbildenden Salz und einem Salzhydrat verwendet werden. Diese Kühlmittel sind kostengünstig und einfach verfügbar.According to one embodiment of the invention, the coolant used can be an aqueous solution of a hydrate-forming salt, optionally mixed with a liquid-binding substance, a salt hydrate or a mixture of at least one hydrate-forming salt and one salt hydrate. These coolants are inexpensive and readily available.
Bevorzugt ist das Kühlmittel ein Salzhydrat, und insbesondere ein Salzhydrat, das aus der aus Calciumchlorid-Hexahydrat, Dinatriumhydrogenphosphat-Dodecahydrat und Dinatriumsulfat-Decahydrat bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die Grenztemperatur ist dann durch die Schmelztemperatur des Salzhydrats bestimmt.Preferably, the refrigerant is a salt hydrate, and especially a salt hydrate selected from the group consisting of calcium chloride hexahydrate, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate, and disodium sulfate decahydrate. The limit temperature is then determined by the melting temperature of the salt hydrate.
Beispiele für ein hydratbildendes Salz sind Calciumchlorid, Dinatriumhydrogenphosphat und Dinatriumsulfat.Examples of a hydrate-forming salt are calcium chloride, disodium hydrogen phosphate and disodium sulfate.
Als besonders bevorzugtes Kühlmittel wird Calciumchlorid-Hexahydrat eingesetzt. Calciumchlorid-Hexahydrat ist nicht toxisch und gibt ab etwa 30°C Kristallwasser ab. Es scheint sich dabei also in seinem eigenen Kristallwasser zu lösen. Unterhalb von etwa 30°C liegt Calciumchlorid-Hexahydrat als Feststoff vor.As a particularly preferred coolant calcium chloride hexahydrate is used. Calcium chloride hexahydrate is non-toxic and releases water of crystallization from about 30 ° C. It seems to dissolve in its own water of crystallization. Below about 30 ° C, calcium chloride hexahydrate is present as a solid.
Wenn die Grenztemperatur im Bereich von –5°C bis 0°C liegt, kann vorteilhaft auch reines Wasser als Kühlmittel eingesetzt werden.If the limit temperature is in the range of -5 ° C to 0 ° C, can also be used advantageously pure water as a coolant.
Vorzugsweise liegt die Grenztemperatur jedoch in einem Bereich von 10°C bis 35°C, besonders bevorzugt im Bereich von 20°C bis 35°C. Eine Absenkung der Gasgeneratorleistung durch Kühlung der heißen Reaktionsgase tritt dann nur bei hohen Umgebungstemperaturen auf, die regelmäßig auch zu einer höheren Abbrandrate des Festtreibstoffs führen. Eine effektive Kühlung und Absenkung der Gasgeneratorleistung ist in diesem Fall erwünscht.However, the limit temperature is preferably in a range of 10 ° C to 35 ° C, more preferably in the range of 20 ° C to 35 ° C. A reduction of the gas generator power by cooling the hot reaction gases then occurs only at high ambient temperatures, which regularly lead to a higher burning rate of solid propellant. Effective cooling and lowering of gas generator performance is desirable in this case.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Kühlmittelbehälter aus Kunststoff, beispielsweise einer Kunststofffolie, hergestellt sein, sodass der Kühlmittelbehälter einfach durch eine Beaufschlagung mit Druck zerstört werden kann. Als Kunststoff kann insbesondere Polyethylen verwendet werden, das eine gute mechanische Stabilität und Dichtigkeit aufweist. Zur Verbesserung der Stabilität des Kühlmittelbehälters kann die zur Herstellung von dessen Hülle verwendete Kunststofffolie zusätzlich mit Aluminium beschichtet sein.According to a preferred embodiment, the coolant container can be made of plastic, for example a plastic film, so that the coolant container can be easily destroyed by applying pressure. In particular, polyethylene which has good mechanical stability and impermeability can be used as the plastic. To improve the stability of the coolant container, the plastic film used for the production of the sheath may additionally be coated with aluminum.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators kann der Kühlmittelbehälter in der Mischkammer unter Verwendung eines oder mehrerer elastischer Ausgleichselemente positioniert sein. Die Ausgleichselemente dienen vorteilhaft dem Schutz des Kühlmittelbehälters bei der Montage und können außerdem die bei höheren Umgebungstemperaturen auftretende Volumenzunahme des Kühlmittelbehälters kompensieren.According to a further embodiment of the gas generator according to the invention, the coolant reservoir may be positioned in the mixing chamber using one or more elastic compensation elements. The compensating elements serve advantageously to protect the coolant container during assembly and can also compensate for the increase in volume of the coolant container occurring at higher ambient temperatures.
Zur Klassifizierung der Leistung eines Gasgenerators kann der zeitliche Druckverlauf in einem Druckbehälter, einer sogenannten „Kanne”, mit definiertem Volumen gemessen werden, wobei die Kanne den Gassack simuliert, der von dem Gasgenerator aufgeblasen werden soll. Der Gasgenerator wird dazu nach Einlagerung in einem Temperaturschrank mit vorgegebener Temperatur in der Kanne montiert und in der geschlossenen Kanne bestimmungsgemäß ausgelöst bzw. aktiviert. Da die Leistung des Gasgenerators von der Einlagerungstemperatur abhängig ist, erhält man je nach der gewählten Einlagerungstemperatur einen unterschiedlichen Druck/Zeitverlauf. Die Differenz der jeweils bei der höchsten und niedrigsten Einlagerungstemperatur gemessenen Druckwerte, dividiert durch den Mittelwert des Kannendrucks pavg, wird als sogenanntes T-Band T bezeichnet. In order to classify the power of a gas generator, the temporal pressure curve in a pressure vessel, a so-called "can", of defined volume can be measured, the can simulating the gas bag to be inflated by the gas generator. The gas generator is mounted after storage in a temperature cabinet with a predetermined temperature in the pot and properly triggered or activated in the closed pot. Since the performance of the gas generator depends on the storage temperature, you get depending on the selected storage temperature a different pressure / time curve. The difference between the pressure values measured in each case at the highest and lowest storage temperature, divided by the mean value of the can pressure p avg , is referred to as so-called T-band T.
Das T-Band T ist hier wie folgt definiert:
- t
- die Zeit nach Aktivierung des Gasgenerators,
- p+85°C(t)
- den Kannendruck zum Zeitpunkt t bei einer Einlagerungstemperatur des Gasgenerators von +85°C, und
- p–40°C(t)
- den Kannendruck zum Zeitpunkt t bei einer Einlagerungstemperatur des Gasgenerators von –40°C
- t
- the time after activation of the gas generator,
- p + 85 ° C (t)
- the can pressure at time t at a storage temperature of the gas generator of + 85 ° C, and
- p -40 ° C (t)
- the can pressure at time t at a storage temperature of the gas generator of -40 ° C
Das T-Band T ist somit eine zeitabhängige Funktion. Die Größe des T-Bands zeigt die für einen Gassack je nach den bei der Aktivierung des Gasgenerators herrschenden Umgebungstemperaturen unterschiedliche mechanische und thermische Belastung an. Der erfindungsgemäße Gasgenerator weist aufgrund der Verwendung eines unterhalb der vorbestimmten Grenztemperatur festen Kühlmittels überraschenderweise ein sehr kleines T-Band auf. Vorzugsweise ist das T-Band im Zeitintervall von 0 bis 0,08 sec sogar negativ. Das kleine T-Band des erfindungsgemäßen Gasgenerators zeigt, dass der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Gasgeneratorleistung gegenüber herkömmlichen Gasgeneratoren deutlich niedriger ist.The T-band T is thus a time-dependent function. The size of the T-band indicates the different mechanical and thermal load for a gas bag depending on the prevailing at the activation of the gas generator ambient temperatures. The gas generator according to the invention surprisingly has a very small T-band due to the use of a coolant which is solid below the predetermined limit temperature. Preferably, the T-band is even negative in the time interval of 0 to 0.08 sec. The small T-band of the gas generator according to the invention shows that the influence of the ambient temperature on the gas generator power compared to conventional gas generators is significantly lower.
Die Abhängigkeit der Gasgeneratorleistung von der Umgebungstemperatur kann somit durch Änderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des im Behälter verwendeten Kühlmittels beeinflusst werden.The dependence of the gas generator performance on the ambient temperature can thus be influenced by changing the physical and chemical properties of the coolant used in the container.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch Verwendung eines Kühlmittels beim Betrieb eines Gasgenerators gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen zur Steuerung des Temperaturbandes T des Gasgenerators, wobei das Kühlmittel unterhalb einer vorbestimmten Grenztemperatur in fester Phase oder als eine Mischphase mit festen und flüssigen Anteilen und oberhalb der Grenztemperatur ausschließlich als flüssige Phase vorliegt, wobei die Grenztemperatur in einem Bereich von –5 bis 35°C liegt, und wobei das Temperaturband T wie oben definiert ist.The invention therefore also relates to the use of a coolant in the operation of a gas generator according to one of the embodiments described above for controlling the temperature band T of the gas generator, the coolant below a predetermined limit temperature in solid phase or as a mixed phase with solid and liquid portions and above the limit temperature is present exclusively as a liquid phase, wherein the limit temperature is in a range of -5 to 35 ° C, and wherein the temperature band T is as defined above.
Bevorzugt wird als Kühlmittel eine wässrige Lösung von Calciumchlorid CaCl2 oder ein Hydrat von Calciumchlorid, vorzugsweise Calciumchlorid-Hexahydrat CaCl2·6H2O, verwendet. Die Beeinflussung des T-Bandes kann durch Variation des Gewichtsanteils von CaCl2 im Kühlmittel erfolgen.An aqueous solution of calcium chloride CaCl 2 or a hydrate of calcium chloride, preferably calcium chloride hexahydrate CaCl 2 .6H 2 O, is preferably used as the coolant. The influence of the T-band can be effected by varying the proportion by weight of CaCl 2 in the coolant.
Es wurde festgestellt, dass sich oberhalb einer CaCl2-Konzentration von 30 Gew.-% mit zunehmendem Gewichtsanteil von Calciumchlorid CaCl2 das T-Band reduzieren lässt. Durch die bei niedrigen Temperaturen schlechtere Löslichkeit des CaCl2 in Wasser ergibt sich ein temperaturabhängiger Anteil an festem Salzhydrat. Das im Feststoff gebundene Wasser steht dabei nicht unmittelbar zur Kühlung der Reaktionsgase zur Verfügung. Die Wirkung ist besonders ausgeprägt, wenn der Gewichtsanteil des CaCl2 auf etwa 50,7% erhöht wird, bei dem das Calciumchlorid als bei Raumtemperatur (23°C) festes Hexahydrat CaCl2·6H2O vorliegt. In diesem Fall geht der Wert des T-Bandes gegenüber einem baugleichen Gasgenerator mit einem konventionellen Kühlfilter um etwa die Hälfte zurück.It has been found that above a CaCl 2 concentration of 30% by weight, the T band can be reduced with increasing proportion by weight of calcium chloride CaCl 2 . The lower solubility of the CaCl 2 in water at low temperatures results in a temperature-dependent proportion of solid salt hydrate. The water bound in the solid is not directly available for cooling the reaction gases. The effect is particularly pronounced when the proportion by weight of CaCl 2 is increased to about 50.7% at which calcium chloride is present as CaCl 2 .6H 2 O solid hexahydrate at room temperature (23 ° C). In this case, the value of the T-band is reduced by about half compared with a gas generator of the same type with a conventional cooling filter.
Wenn Calciumchlorid Hexahydrat CaCl2·6H2O als Kühlmittel verwendet wird, kann der Kannendruck des Gasgenerators nach einer Einlagerung bei –40°C in einem bestimmten Zeitintervall sogar höher liegen als bei +85°C. Daraus ergibt sich ein negatives T-Band und ein deutlich reduzierter Einfluss der Umgebungsbedingungen auf die Gasgeneratorleistung.If calcium chloride hexahydrate CaCl 2 · 6H 2 O is used as a coolant, the can pressure of the gas generator after storage at -40 ° C in a certain time interval may even be higher than at + 85 ° C. This results in a negative T-band and a significantly reduced influence of the ambient conditions on the gas generator output.
Am Beispiel von Calciumchlorid kann auch die Beeinflussung des T-Bandes mittels der erfindungsgemäßen Verwendung eines unterhalb einer vorbestimmten Grenztemperatur festen Kühlmittels gezeigt werden. Eine wässrige Lösung von Calciumchlorid CaCl2 mit einem Gewichtsanteil von etwa 30% bleibt im gesamten Einsatzbereich des Gasgenerators von –40°C bis +85°C stets flüssig. Nach Zerplatzen des Kühlmittelbehälters findet in der Mischkammer ein Impuls- und Wärmeaustausch nur an der Phasengrenze flüssig-gasförmig zwischen Flüssigkeitstropfen und Reaktionsgasen statt.The example of calcium chloride can also be used to influence the T-band by means of the use according to the invention of a coolant which is solid below a predetermined limit temperature. An aqueous solution of calcium chloride CaCl 2 with a weight fraction of about 30% remains liquid throughout the entire range of use of the gas generator from -40 ° C to + 85 ° C. After bursting of the coolant tank takes place in the mixing chamber, a momentum and heat exchange only at the phase boundary liquid-gaseous between liquid droplets and reaction gases instead.
Wenn eine Calciumchloridlösung mit einem Gewichtsanteil von etwa 50,7% eingesetzt wird, kristallisiert das Calciumchlorid unterhalb der Grenztemperatur von etwa 30°C in Form des Hexahydrats CaCl2·6H2O aus. Die wässrige Calciumchlorid-Lösung geht dann in einen festen Kristallzustand über. In der Mischkammer führt die Zerstörung des Kühlmittelbehälters zu einem Mischungsprozess, an dem im Wesentlichen nur die groben festen Kristallkörper und die Reaktionsgase aus der Brennkammer beteiligt sind. Bei Einsatztemperaturen unterhalb der Grenztemperatur, hier 30°C, ist der Impuls- und Wärmeaustausch auf die Phasengrenze fest-flüssig beschränkt. If a calcium chloride solution is used with a weight fraction of about 50.7%, the calcium chloride crystallizes below the limit temperature of about 30 ° C in the form of the hexahydrate CaCl 2 · 6H 2 O from. The aqueous calcium chloride solution then changes to a solid crystalline state. In the mixing chamber, the destruction of the coolant container leads to a mixing process in which substantially only the coarse solid crystal bodies and the reaction gases from the combustion chamber are involved. At operating temperatures below the limit temperature, here 30 ° C, the momentum and heat exchange is limited to the phase boundary solid-liquid.
Bei Verwendung einer Calciumchloridlösung mit Gewichtsanteilen des CaCl2 im Bereich zwischen 30% und 50,7%, vorzugweise 40 Gew.-% bis unter 50,7 Gew.-%, ist in der Mischkammer, bei Einsatztemperaturen um 23°C, die gleichzeitige Beteiligung von drei Phasen (festen Kristallkörpern, Flüssigkeitstropfen und Reaktionsgasen) am Impuls- und Wärmeaustausch zu erwarten. Der in der festen Phase gebundene Anteil an Wasser bzw. Flüssigkeit steht dabei zur Kühlung der Reaktionsgase nicht unmittelbar zur Verfügung. Dadurch kann die Gasgeneratorleistung auch im mittleren Bereich der Einsatztemperaturen beeinflusst werden.When using a calcium chloride solution with proportions by weight of CaCl 2 in the range between 30% and 50.7%, preferably 40 wt .-% to less than 50.7 wt .-%, in the mixing chamber, at operating temperatures of 23 ° C, the simultaneous Involvement of three phases (solid crystal bodies, liquid droplets and reaction gases) to expect the momentum and heat exchange. The proportion of water or liquid bound in the solid phase is not immediately available for cooling the reaction gases. As a result, the gas generator output can also be influenced in the middle range of the operating temperatures.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:Further advantages and features will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. In these show:
In
Der Gasgenerator
In der Mischkammer
Das erste Ende
An der Stirnseite
Die Auslösefeder
In dem durch die Auslösefeder
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in der Mischkammer
Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasgenerators
In allen gezeigten Ausführungsformen ist die Brennkammer
Der Flüssigkeitsbehälter ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, sodass ein leichtes Öffnen des Kühlmittelbehälters
Das Kühlmittel im Kühlmittelbehälter
Bevorzugt ist das Kühlmittel eine Salzlösung oder ein Salzhydrat von Calciumchlorid, Dinatriumhydrogenphosphat oder Natriumsulfat. Besonders bevorzugt sind Calciumchlorid-Hexaydrat, Dinatriumhydrogenphosphat-Dodecahydrat und Natriumsulfat-Decahydrat.Preferably, the coolant is a salt solution or a salt hydrate of calcium chloride, disodium hydrogen phosphate or sodium sulfate. Particularly preferred are calcium chloride hexadrate, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate and sodium sulfate decahydrate.
Am meisten bevorzugt als Kühlmittel ist Calciumclorid-Hexahydrat, das unterhalb einer Grenztemperatur von etwa 30°C als Feststoff vorliegt.Most preferred as a coolant is calcium chloride hexahydrate which is present as a solid below a limit temperature of about 30 ° C.
Zur Aktivierung des Fahrzeugpersonenschutzsystems wird der pyrotechnische Treibsatz gezündet. Durch den ansteigenden Druck in der Brennkammer
Der durch das erste Ende
Der Kühlmittelbehälter
Wenn der Gasgenerator bei einer Umgebungstemperatur oberhalb der Grenztemperatur aktiviert wird, liegt das Kühlmittel zumindest teilweise in flüssiger Phase vor. Die im Kühlmittelbehälter
Eine Aktivierung des Gasgenerators bei einer Umgebungstemperatur unterhalb der Grenztemperatur führt dazu, dass der Wärme- und Impulsaustausch zwischen den heißen Reaktionsgasen und dem in fester Form vorliegenden Kühlmittel eingeschränkt ist. Die Kühlwirkung des festen Kühlmittels ist also geringer und die Temperatur der Reaktionsgase ist höher als dies bei einem Gasgenerator nach dem Stand der Technik, mit konventionellem Kühlfilter oder mit einem flüssigen Kühlmittel, der Fall wäre. Der Gasgenerator weist also bei Umgebungstemperaturen unterhalb der Grenztemperatur eine höhere Leistung auf. Folglich tritt eine geringere Variation der Gasgeneratorleistung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur auf.Activation of the gas generator at an ambient temperature below the threshold temperature results in limited heat and momentum exchange between the hot reaction gases and the solid state coolant. The cooling effect of the solid coolant is thus lower and the temperature of the reaction gases is higher than that of a gas generator according to the prior art, with conventional cooling filter or with a liquid coolant, which would be the case. The gas generator thus has a higher power at ambient temperatures below the limit temperature. As a result, less variation in gas generator performance occurs as a function of ambient temperature.
In
Aus der Differenz des Kannendrucks bei Einlagerungstemperaturen des Gasgenerators von +85°C und –40°C wurde anschließend das T-Band T nach der oben angegebenen Formel berechnet. Das T-Band T des erfindungsgemäßen Gasgenerators ist in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- WO 98/58824 A1 [0005] WO 98/58824 A1 [0005]
- DE 102006022565 A1 [0006] DE 102006022565 A1 [0006]
- US 2779281 [0007] US 2779281 [0007]
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-
2014
- 2014-12-16 DE DE102014018492.7A patent/DE102014018492A1/en active Pending
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