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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
sowie ein Verfahren zur Erzeugung einer Gasfüllung für einen Airbag oder andere
Personenrückhaltesysteme.
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In modernen Kraftfahrzeugen werden
häufig Sicherheitssysteme
installiert, die im Falle eines Unfalls Personenschutz bieten sollen.
Zu solchen Systemen gehören
unter anderem Airbags, die einen im Falle des Unfalls schnell aufzublasenden
Sack umfassen. Zum Aufblasen dieses Sacks dienen beispielsweise
pyrotechnische Gasgeneratoren. Diese erzeugen mittels einer pyrotechnischen
La dung ein Reaktionsgas, das den Luftsack in kurzer Zeit füllt und
für eine
gewisse Zeit in aufgeblasener Form hält.
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Aus der
EP 0874744 B1 ist außerdem ein Gasgenerator
bekannt, der eine Brennkammer und eine Vorratskammer enthält. In der
Vorratskammer ist ein Vorratsgas gespeichert, das sich nach Auslösen des
Gasgenerators mit dem Treibgas vermischt, das pyrotechnisch erzeugt
worden ist. Auf diese Weise wird insgesamt ein größeres Gasvolumen
erzeugt, ohne besonders große
Treibstoffladungen zünden
zu müssen.
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Aus der
DE 101 46 074 A1 ist außerdem ein Gasgenerator
bekannt, der eine Brennkammer aufweist, die mit Di-Stickstoffmonoxid
(Lachgas) gefüllt ist.
Außerdem
enthält
die Brennkammer einen brennbaren Stoff, wie beispielsweise Stärke oder
Paraffinwachs. Die nach dem Anzünden
entstehenden Verbrennungsgase weisen ein großes Volumen auf und enthalten
kaum schädliche
Beimengungen. Allerdings sind sie relativ heiß. Deshalb ist der Gasgenerator
mit einer Kühleinrichtung,
beispielsweise in Form von Drahtgebinden, Keramikträgern oder
verdampfbaren oder thermisch zersetzbaren Substanzen, wie z.B. Carbonaten,
Oxalsäure,
Oxalaten oder ähnlichem
versehen. Diese können
allerdings die Wirksamkeit des Gasgenerators mindern, wodurch größere Ladungen
erforderlich werden.
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Aus der WO 00/48967 ist es außerdem bekannt,
zur chemischen Erzeugung einer Gasfüllung eines Airbags, ein Reduktionsmittel
mit Stickstoffmonoxid und/oder Distickstoffmonoxid oxidieren zu
lassen. Zur Steuerung der Reaktivität der Gase können dem
als Oxidationsmittel die nenden Lachgas außerdem Inertgase, wie Luft,
Helium, Neon und/oder Argon zugesetzt werden. Außerdem soll das Oxidationsmittel
in gasförmiger
Form vorliegen.
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Die Steuerung der Reaktivität mittels
Inertgasbeimengung kann die Reaktion zwischen dem Oxidationsmittel
und dem Reduktionsmittel im ungünstigsten
Fall über
Gebühr
hemmen.
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Davon ausgehend ist es Aufgabe der
Erfindung, einen zuverlässigen,
in allen Einsatzfällen,
wie große
Kälte oder
auch hohe Umgebungstemperatur, kontrolliert arbeitenden Gasgenerator
zu schaffen, der mit einem möglichst
geringen Einsatz an chemisch reagierenden Stoffen ein möglichst
großes, nicht
zu warmes Gasvolumen erzeugt.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gasgenerator nach
Anspruch 1 sowie mit dem Verfahren nach Anspruch 16 gelöst:
Der
erfindungsgemäße Gasgenerator
weist eine Brennkammer auf, in der ein unter Druck stehendes reaktives
Gas und ein Brennstoff eingeschlossen sind. Außerdem enthält der Gasgenerator eine Speicherkammer,
die ein unter Druck stehendes Inertgas enthält. Eine Anzündeinrichtung
steht mit der Brennkammer in Verbindung. Die Speicherkammer und
die Brennkammer sind voneinander mindestens durch eine Brennkammerberstscheibe
getrennt. Der Ausgang des Gasgenerators ist von der Speicherkammer
durch eine Speicherkammerberstscheibe getrennt. Nach Auslösen der
chemischen Reaktion in der Brennkammer entsteht durch die sich einstellende
Oxidationsreaktion zwischen dem reaktiven Gas und dem Brennstoff
ein heißer
Gasstrahl, der die Brennkammerberstscheibe und ggf. die Speicherkammerberst scheibe
durchtrennt. Noch während
in der Brennkammer die Oxidationsreaktion weiter stattfindet, mischt
sich der heiße
austretende Gasstrahl mit dem Inertgas aus der Speicherkammer. Das über den
Auslasskanal ausströmende
Gasgemisch expandiert, wobei ein adiabatischer Kühleffekt eintritt. Dieser wird
insbesondere durch das sich entspannende Inertgas bewirkt, das in
der Speicherkammer unter einem relativ hohen Ruhedruck steht. Auf
diese Weise kann mit dem Gasgenerator, der ohne pyrotechnische Treibladung
auskommt, in kurzer Zeit kontrolliert eine relativ kühle Gasmenge
zum Füllen
von Airbags erzeugt werden. Gegenüber Gasgeneratoren mit pyrotechnischem
Treibsatz kann die Speicherkammer und der Inertgasvorrat kleiner
ausfallen. Durch die Reaktion zwischen einem reaktiven Gas und einem
Brennstoff kann in der Regel eine größere Gasmenge erzeugt werden
als bei einem vergleichbaren pyrotechnischen Satz, der nur aus Feststoffen
besteht.
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Vorzugsweise ist das reaktive Gas
ein Oxidationsmittel, wie beispielsweise ein Stickoxid. Hier kann
Stickmonoxid (NO) oder Distickstoffmonoxid (N2O)
oder ein Gemisch aus beidem zur Anwendung kommen. Das reaktive Gas
wird in der Brennkammer unter einem hohen Ruhedruck gehalten, wodurch
die Brennkammer relativ klein ausgeführt werden kann. Außerdem kann
dadurch die Abbrandreaktion in ihrer Geschwindigkeit so reguliert
werden, dass die Abbrandreaktion über den zum Füllen des
Airbags erforderlichen Zeitraum hinaus aufrecht erhalten wird.
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Es ist auch möglich, den Ruhedruck in der Brennkammer
so hoch einzustellen, dass das reaktive Gas in flüssiger Form
vorliegt. Dadurch steigt die Füllung
der Brennkammer und die Geschwindigkeit der Abbrandreaktion kann
dadurch beeinflusst werden. Außerdem
bewirkt die Verdampfungswärme
des verflüssigten
Gases eine zusätzliche
Kühlung
der erzeugten Abgase.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform trennt
die Brennkammerberstscheibe die Speicherkammer von der Brennkammer,
so dass sie auf beiden Seiten druckbeaufschlagt ist. Sie steht deshalb gegenüber Gasgeneratoren
mit pyrotechnischem (im Ruhezustand drucklosem) Treibsatz unter
einer verminderten Ruhespannung. Dadurch kann die Brennkammerberstscheibe
relativ schwach ausgeführt werden,
wodurch sie in einem frühen
Stadium geöffnet
wird und der in der Speicherkammer herrschende Ruhedruck des Inertgases
die Reaktionsgeschwindigkeit in der Brennkammer mit beeinflusst.
Vorzugsweise ist der Ruhedruck in der Speicherkammer höher als
der Ruhedruck in der Brennkammer.
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Als Brennstoff kann jedes Reduktionsmittel Anwendung
finden, das ausreichend schnell reagiert, gasförmige Oxide erzeugt und keine
giftigen Stoffe freisetzt. Beispielsweise können Polymere aus der Gruppe
der Kohlenwasserstoffe, wie Äthylen,
Propylen, Isopren, Styrol sowie sauerstoffhaltige Kohlenwasserstoffe
eingesetzt werden, z.B. Carbonsäure, Polyvenylacetate,
Polymetacrylate, Polyterephtalate und andere Polyesther, Polyäther, Polycarbonate
sowie auch Polyoximetylene, Oligo- und Polysaccharide, wie Zucker,
Zellulose, Stärke,
Polyvenylacetale oder Polyvenylalkohole. Daneben sind auch weitere Polymere
anderer Zusammensetzung einsetzbar, soweit die Reaktionsprodukte
keine gefährlichen
Bestandteile in unzulässiger
Menge, wie z.B. HCl, HCN, HF oder Phosgen enthalten. Außerdem kann
der Brennstoff zusätzliche
reaktive Bestandteile oder auch Explosivstoffe enthalten, wie z.B.
Nitroguanidin oder ähnliches.
Der Brennstoff liegt vorzugsweise als Pressling, beispielsweise
als Tablette vor. Insbesondere werden Brennstoffe bevorzugt, die
ohne Funkenflug abbrennen. Das Verhältnis zwischen Brennstoff und
reaktivem Gas wird vorzugsweise so eingestellt, dass die Reaktionsprodukte
ein unbrennbares Gasgemisch sind. Vorzugsweise wird das Gewichtsverhältnis der
Brennstoffe so eingestellt, dass stöchiometrische Verhältnisse
vorliegen und eine möglichst vollständige Verbrennung
möglich
ist.
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Vorzugsweise wird das Verhältnis zwischen der
in der Brennkammer vorhandenen Stoffmenge und der in der Speicherkammer
vorhandenen Stoffmenge (Inertgasmenge) so festgelegt, dass das entstehende
Gasgemisch je nach Ausgangstemperatur des Gasgenerators eine Temperatur
zwischen 0°C und
60°C aufweist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Temperatur
des den Luftsack füllenden
Gasgemischs zwischen 25°C
und 45°C.
Dies kann erreicht werden, indem die bei der Reaktion zwischen dem
Brennstoff und dem Reaktionsgas entstehende Wärme mit der von dem Inertgas
aufgenommenen Wärme
im Wesentlichen übereinstimmt
oder allenfalls geringfügig
größer ist.
Das Inertgas nimmt Wärme
in Folge von adiabatischer Expansion und ggf. Verdampfung auf. Letzteres
ist der Fall, wenn das Inertgas soweit komprimiert ist, dass es
zumindest teilweise in verflüssigter
Form vorliegt. Dies kann der Fall sein, wenn als Inertgas eine niedrig
siedende Flüssigkeit,
wie beispielsweise R32 Anwendung findet. Bevorzugt wird jedoch eine
Ausführung
mit nicht verflüssigtem
Inertgas. Diese Ausführungsvariante
erleichtert die Einstellung kontrollierter Gasströme sowie
eines kontrol lierten Druckaufbaus und somit das sichere Einhalten
gewünschter
Druck/Zeit-Kurven bzw. Gasstrom/Zeit-Kurven.
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Der beschriebene Gasgenerator erzeugt kaum
feste Reaktionsprodukte, insbesondere kaum Schlacken oder dergleichen.
Er eignet sich deshalb besonders gut zur Speisung eines Luftsacks über ein elektrisch
gesteuertes Ventil, das zur Beeinflussung der Füllmenge oder der Füllgeschwindigkeit
des Luftsacks dienen kann.
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Weitere Einzelheiten vorteilhafter
Ausführungsformen
der Erfindung sind der Zeichnung, der zugehörigen Beschreibung oder Unteransprüchen zu entnehmen.
Es zeigen:
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1 den
erfindungsgemäßen Gasgenerator
in einer schematisierten, längs
geschnittenen Darstellung,
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2 ein
zur Kombination mit dem Gasgenerator nach 1 geeignetes Ventil,
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3 einen
Ausschnitt aus der Brennkammerwand des. Gasgenerators nach 1 in längs geschnittener Darstellung
und
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4 eine
abgewandelte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Gasgenerators.
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In 1 ist
ein Gasgenerator 1 veranschaulicht, der beispielsweise
zum Füllen
von Airbags dienen kann. Der Gasgenerator 1 weist ein längliches, rohrförmiges Gehäuse 2 auf,
das an seinem luftsackseitigen Ende mit einem Diffusor 3 versehen
ist. Dieser weist einen scheibenförmigen Rand auf, der in das
offene Rohrende des Gehäuses 2 eingeschoben ist
und innen an diesem anliegt. Eine Laserschweißnaht 4 verbindet
den Diffusor 3 mit dem Gehäuse 2. An seiner Außenseite
ist der Diffusor 3 mit einem Außengewinde versehen, auf das
ein Endstück 5 aufgeschraubt
ist. Das Endstück 5 dient
als Schubneutralisator. Es weist z.B. zwei sich kreuzförmig schneidende,
in Radialrichtung erstreckende Durchgangsbohrungen 6, 7 auf,
die miteinander und mit einem Diffusorkanal 8 kommunizieren,
der koaxial durch den Diffusor 3 führt.
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Vor dem Diffusor 8 sitzt
im Innenraum des Gehäuses 2 eine
Lochscheibe 9, deren Öffnungen
so bemessen sind, dass ein unter sehr hohem Druck stehendes Gaspolster
kontrolliert über
einige Millisekunden hinweg durch die Lochscheibe 9 strömt. Sie dient
somit als Drosselscheibe. Der Drosselscheibe vorgelagert ist ein
Membranträger 11,
beispielsweise in Form eines ringförmigen Körpers der an seiner von der
Lochscheibe 9 abgewandten Seite eine Speicherkammerberstscheibe 12 trägt. Diese
ist beispielsweise mittels einer Laserschweißnaht 13 fluiddicht
mit der inneren Wandung des Gehäuses 2 verbunden.
Alternativ kann die Speicherkammerberstscheibe auch fluiddicht mit
dem Membranträger 11 verschweißt sein,
der dann seinerseits beispielsweise wiederum über eine Laserschweißnaht mit
dem Gehäuse 2 fluiddicht
verbunden ist. Bedarfsweise kann der Membranträger 11 noch mit einem
O-Ring 14 gegen die innere Wandung des Gehäuses 2 abgedichtet
sein.
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Das Gehäuse 2 und die Speicherkammerberstscheibe 12 umgrenzen
eine Speicherkammer 15, die an ihrem der Speicherkammerberstscheibe 12 gegenüber liegenden
Ende durch einen Membranträger 16 und
eine Brennkammerberstscheibe 17 geschlossen ist. Der Membranträger 16 weist
einen koaxialen Brenngaskanal 18 auf, der speicherkammerseitig
durch die Brennkammerberstscheibe 17 geschlossen ist. Diese
ist mit dem Membranträger 16 beispielsweise
verklebt oder verschweißt.
An seiner der Speicherkammer 15 zugewandten Seite ist er
mit einem Ringflansch versehen, der über eine Laserschweißnaht 19 mit
dem stirnseitigen Ende des rohrförmigen
Gehäuses 2 fluiddicht
verbunden ist. Ausgehend von diesem Flansch weist der Membranträger 16 einen
rohrförmigen
Fortsatz auf, der mit Außengewinde
versehen ist. Auf diesen Fortsatz ist ein becherförmiges Brennkammergehäuse 21 aufgeschraubt,
das mit seiner Stirnseite an dem Radialflansch des Membranträgers 16 anliegt.
Es kann hier mit einer stirnseitig eingestochenen Nut 22 versehen sein,
in der ein O-Ring 23 als Dichtungselement angeordnet ist.
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Das Brennkammergehäuse 21 umschließt einen
etwa zylindrischen Innenraum, der eine Brennkammer 24 bildet
und mit einem ringförmigen
Absatz 25 versehen ist. In diesem liegt eine Lochscheibe 26, die
z.B. zur Regulierung der Abbrandgeschwindigkeit innerhalb der Brennkammer 24 vorgesehen
sein kann.
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An dem stirnseitigen Ende des Brennkammergehäuses 21 ist
ein Durchgang 27 ausgebildet, in dem eine Anzündeinrichtung 28 mit
elektrischen Zündkontakten 29 fluiddicht
gehalten ist.
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In Radialrichtung führt eine
Füllbohrung 31 in die
Brennkammer 24. Die Füllbohrung 31 ist,
wie 3 veranschaulicht,
mit einer eingepressten Kugel 32 verschlossen, die mittels
einer Laserschweißnaht 33 ortsfest
gesichert und abdichtend in der Füllbohrung 31 sitzt.
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In der Speicherkammer 15 ist
ein Inertgas, wie beispielsweise Argon, unter einem relativ hohen Druck
von beispielsweise 100 bar oder 400 bar gehalten. Alternativ kann
Stickstoff oder ein anderes Inertgas zur Anwendung kommen. In der
Brennkammer 24 ist ein reaktives Gas, wie beispielsweise Lachgas
(N2O) vorhanden, das unter einem Druck von
beispielsweise 40 bar steht. Es liegt dabei in gasförmiger Form
vor. In der Brennkammer 24 ist außerdem ein Festbrennstoff,
beispielsweise in Form eines porösen
Stärkepresslings 34 angeordnet.
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Die in der Speicherkammer 15 vorhandene Stoffmenge
und der hier vorhandene Druck sind auf die in der Brennkammer 24 vorhandene
Stoffmenge so abgestimmt, dass das Gemisch aus Verbrennungsgasen
und expandiertem Inertgas eine niedrige Temperatur von möglichst
unter 80°C,
vorzugsweise unter 40°C
aufweist. Dies wird erreicht, indem die bei adiabatischer Expansion
des Inertgas aus der Speicherkammer 15 erreichte Abkühlung desselben durch
den Wärmeeintrag
der Verbrennungsgase aus der Brennkammer 24 gerade kompensiert
wird.
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Der insoweit beschriebene Gasgenerator 1 arbeitet
wie folgt:
Bei Zündung
erhält
die Anzündeinrichtung 28 einen Zündimpuls,
wodurch Zündgase
in die Brennkammer 24 ge langen. Es startet nun eine Oxidationsreaktion des
Stärkepresslings 34,
in deren Zuge das Lachgas zerfällt,
wobei Stickstoff frei wird. Der im Lachgas gebundene Sauerstoff
dient zur Oxidation des Stärkepresslings 34.
Es entstehen als Reaktionsprodukte Kohlendioxid, Stickstoff und
Wasserdampf. Der Druck in der Brennkammer 24 steigt dabei über den Druck
in der Speicherkammer 15 an. Unter dem Einfluss der so
erzeugten Druckspannungen und der Temperatur der Reaktionsgase wird
die Brennkammerberstscheibe 17 durchbrochen und heiße Reaktionsgase
gelangen in die Speicherkammer 15. Der sich durch die Speicherkammer 15 hindurch
fortsetzende Druckstoß führt zum
Bersten der Speicherkammerberstscheibe 12, so dass durch
den Diffusorkanal 8 und die Durchgangsbohrungen 6, 7 nun
ein Gemisch aus Brenngasen und Inertgas expandierend ausströmt. Die
ausströmenden
Gase weisen dabei ungefähr
Umgebungstemperatur, d.h. eine Temperatur zwischen 0°C und 40°C auf.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
findet die Reaktion in der Brennkammer 24 mit einer solchen
Geschwindigkeit statt, dass die Verbrennungsreaktion zum Zeitpunkt
des Berstens der Speicherkammerberstscheibe 12 fast vollständig abgelaufen
ist. Dies führt
zu einer intensiven Durchmischung von Verbrennungsgasen und Inertgas.
Die Reaktionsgeschwindigkeit in der Brennkammer 24 kann
bedarfsweise jedoch auch so eingestellt werden, dass aus der Brennkammer 24 ein
Gasstrahl in die Speicherkammer 15 auch dann noch einströmt, wenn
die Speicherkammerberstscheibe 12 bereits durchbrochen
ist. Dies kann zur Erzeugung eines länger anhaltenden Gasstroms
genutzt werden. Während
die Lochscheibe 26 zur Regulierung der Reaktionsgeschwindigkeit
in der Brennkammer 24 herangezogen werden kann, kann die
Lochscheibe 9 zur Regulierung der Ausströmgeschwindigkeit
dienen.
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Der insoweit beschriebene Gasgenerator 1 wird
wie folgt hergestellt:
An dem Gehäuse 2 werden zunächst die
in 1 linksseitig dargestellten
Elemente montiert. Sodann wird der Membranträger 16 an das offene
Rohrende des Gehäuses 2 angeschweißt. Über eine
schematisch angedeutete Füllbohrung 35 wird
nun die Speicherkammer 15 mit Inertgas des gewünschten Drucks
gefüllt,
wonach die Füllbohrung 35 beispielsweise
in einem Schweißvorgang
geschlossen wird. Im nächsten
Arbeitsschritt wird das Brennkammergehäuse 21 mit der Anzündeinrichtung 28 und
dem Stärkepressling 34 sowie
der Lochscheibe 26 bestückt.
Sodann wird das Brennkammergehäuse 21 mit
dem Berstscheibenträger 16 dicht
verschraubt. Über
die Füllbohrung 31 erfolgt
die Füllung
mit Reaktionsgas. Die Füllbohrung
wird dann durch Einpressen der Kugel 32 und Setzen der
Laserschweißnaht 33 geschlossen.
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Alternativ kann auf die Füllbohrung 31 verzichtet
werden. Das mit dem Stärkepressling 34 und der
Lochscheibe 26 bestückte
Brennkammergehäuse
wird dann in einer Druckkammer mit dem Reaktionsgas gefüllt, wonach
das Brennkammergehäuse 21 an
den Berstscheibenträger 16 angesetzt
und mit diesem mit einer ringförmigen
Schweißnaht
verschweißt
wird. In diesem Fall kann auf ein Gewinde, das zwischen dem Berstscheibenträger 16 und
dem Brennkammergehäuse 21 wirksam
ist, verzichtet werden. Das Brenngas kann in gekühlter verflüssigter Form oder auch gasförmig eingefüllt werden.
Das Anbringen der Laser schweißnaht
im Bereich des stirnseitigen Endes des becherförmigen Brennkammergehäuses 21 und
im Bereich des Radialflansches des Berstscheibenträgers 16 verhindert
das Zünden der
in der Brennkammer 24 vorhandenen Reaktanden. Dies insbesondere
wenn auf das Gewinde zwischen dem Brennkammergehäuse 21 und dem Berstscheibenträger 16 nicht
verzichtet wird oder hier lediglich ein sehr enger Ringspalt vorhanden
ist.
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Anstelle des Endstücks 5 kann
auch ein Regulierventil gemäß 2 vorgesehen werden. Dies ist
insbesondere deshalb geeignet, weil weder aus der Speicherkammer 15 noch
aus der Brennkammer 24 feste schlackeartige Bestandteile
ausströmen. Das
Ventil nach 2 weist
einen zentralen, rotationssymmetrischen Ventilkörper 41 auf, der mit
einer Zentralbohrung 42 versehen ist. Dieser endet in dem Körper blind.
Ihr offenes Ende 43 bildet einen mit Innengewinde versehenen
Eingang, der mit dem Diffusor 3 verschraubt werden kann.
Von der Zentralbohrung 42 zweigen mehrere Radialbohrungen 44, 45 ab,
die sich in zwei ringförmigen
Gruppen nach außen
erstrecken. Auf der zylinderförmigen
Außenseite ist
eine Schiebehülse 46 gelagert,
die als Ventilschieber dient. Die Schiebehülse weist in Radialrichtung orientierte
Auslassbohrungen 47 auf. Ihr Schiebehub ist relativ gering
und beträgt
beispielsweise einen Millimeter oder weniger. Die Auslassbohrungen 47 stehen
in einer Endposition, wie in 2 veranschaulicht,
mit den Radialbohrungen 45 sowie mit einer Ringnut 48 in
Verbindung, die an der Außenseite
des Ventilkörpers 41 ausgebildet
ist. Zwischen der Ringnut 48 und den Radialbohrungen 45 ist
ein Steg 49 vorhanden, der etwa in Bohrungsmitte der Bohrung 47 steht
und schmaler ist als deren Durchmesser. Ebenso ist zwischen der
Ring nut 48 und den Bohrungen 44 ein schmaler Steg
vorhanden. Gerade im Bereich dieses Stegs weist die hohlzylindrische
Schiebehülse 46 an
ihrer Innenseite eine Ringnut 51 auf, die den Steg 52 überbrückt.
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Wird die Schiebehülse 46 in ihre andere
Endposition geschoben, kommunizieren die Auslassbohrungen 47 allein
mit der Ringnut 48, nicht aber mit den Bohrungen 44, 45.
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Zum Hin- und Herschieben der Schiebehülse 46 sind
in einer entsprechenden Außenumfangsnut oder
-stufe des Ventilkörpers 41 zwei
Magnetspulen 53, 54 angeordnet, die außen jeweils
durch ein Flussleitstück 55, 56 übergriffen
sind. Die Schiebehülse 46,
der Ventilkörper 41 und
die Flussleitstücke 55, 56 bestehen
aus magnetisch leitfähigem,
vorzugsweise ferromagnetischem Material.
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Durch Ansteuerung der Magnetspulen 53, 54 kann
der Gasauslass des Gasgenerators 1 gezielt gesperrt und
freigegeben werden, wodurch die Gasmenge, die der Gasgenerator 1 abgibt,
reduziert oder auch zeitlich gestreckt werden kann.
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Der Gasgenerator nach 1 kann weiterhin dahingehend
abgewandelt werden, dass die Brennkammerberstscheibe 24 an
der Lochscheibe 26 anliegend angeordnet wird. Dies hat
den Vorteil, dass die Berstscheibe durch den in der Speicherkammer 15 herrschenden
größeren Druck
an die Lochscheibe 26 angedrückt wird, wobei der Druck lediglich
noch auf der von den Löchern
der Lochscheibe eingenommenen Flächenbereich
den Druck halten muss. Wird hingegen die Oxidationsreaktion in der Brennkammer 24 gestartet
und übersteigt
der Druck in der Brennkammer 24 den in der Speicherkammer 15 vorhandenen
Druck, heben die Reaktionsgase die Membran von der Lochscheibe 26 ab
und werden somit auf ganzer Membranfläche wirksam.
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Eine weitere Abwandlung des erfindungsgemäßen Gasgenerators 1 ist
aus 4 zu entnehmen.
Während
die Brennkammerberstscheibe 17 bei der vorstehenden Ausführungsform
zugleich auch die Speicherkammer 15 abschließt, ist
bei der Ausführungsform
nach 4 zwischen der
Speicherkammer 15 und der Brennkammer 24 ein Mischraum 57 vorgesehen.
Die Brenngase mischen sich somit nicht in der Speicherkammer 15 sondern
in diesem gesonderten Mischraum 57 mit dem gespeicherten Inertgas.
Der Gasgenerator 1 nach 4 ist
wie folgt aufgebaut:
Das Gehäuse 2 ist durch ein
Rohr gebildet, das endseitig durch eine Abschlussscheibe 61 geschlossen ist,
die mit einer Laserschweißnaht 62 in
dem offenen Rohrende des Gehäuses 2 fluiddicht
gesichert ist. Die Abschlussscheibe 61 weist eine Füllbohrung 63 für das Inertgas
auf. Etwa mittig ist innerhalb des Gehäuses 2 ein Berstscheibenträger 64 angeordnet,
der die Speicherkammerberstscheibe 12 trägt. Der Berstscheibenträger 64 ist
etwa ringförmig
ausgebildet und mittels einer ebenfalls ringförmigen Laserschweißnaht 65 in
dem Gehäuse 2 gesichert.
Der Berstscheibenträger 64 schließt somit
gemeinsam mit der Speicherkammerberstscheibe 12 den Mischraum 57 speicherkammerseitig
ab. Auf der gegenüber
liegenden Seite ist ein trichterförmiges Düsenstück 66 vorgesehen,
dessen Düsenöffnung 67 gegen
die Speicherkammerberstscheibe 12 gerichtet ist und sich
etwa in der Mitte des Mischraums 57 befindet. Das Düsenstück 66 ist
an seiner zylindrischen Außenumfangsfläche mit
einer Laserschweiß naht 68 mit
dem rohrförmigen
Gehäuse 2 verschweißt. An seiner
der Brennkammer 24 zugewandten Seite ist das Düsenstück 66 mit
der Lochscheibe 26 versehen, die vorzugsweise an ihrer
der Brennkammer 24 abgewandten Seite die Brennkammerberstscheibe 17 trägt. Die Öffnungen
der Lochscheibe 26 sind so bemessen, dass die Reaktionsgeschwindigkeit
in der Brennkammer 24 wie gewünscht eingestellt wird. In der
Brennkammer ist wiederum eine Füllung
eines reaktiven Gases, wie beispielsweise Stickstoffmonoxid oder
Distickstoffmonoxid, sowie ein Brennstoff, beispielsweise in Form
eines Stärkepresslings 34 vorgesehen.
Dieser Stärkepressling 34 ist
vorzugsweise porös
ausgebildet und füllt
die Brennkammer 24 aus. Er kann jedoch auch, wie in 4 veranschaulicht, lediglich
einen Teil derselben einnehmen. Außerdem ist es möglich, hier
einen thorusförmigen oder
hohlzylindrischen Stärkepressling
oder einen Brennstoffkörper
aus einem anderen Brennstoff in dieser hohlzylindrischen Form in
die Brennkammer 24 einzusetzen. Letzteres hat den Vorteil,
dass der Brennstoffpressling in der Brennkammer 24 definiert gehalten
ist und kontrolliert abbrennt. Es kann auch ein becherförmiger Pressling
Anwendung finden. Das Volumen. des Presslings und der Reaktionsgasfüllung ist
so aufeinander abgestimmt, dass etwa stöchiometrische Verhältnisse
vorliegen.
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Die Brennkammer 24 ist endseitig
durch ein Verschlussstück 69 geschlossen,
das über
eine Laserschweißnaht 71 mit
dem rohrförmigen
Gehäuse 2 fluiddicht
verbunden ist. Das Verschlusstück 69 enthält wiederum
die Anzündeinrichtung 28.
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Die Mischkammer 57 mündet über Radialöffnungen 72, 73 in
einen nicht weiter veranschaulichten Luftsack oder in einen zu diesem
führenden
Kanal. Bedarfsweise kann in der Mischkammer 57 ein ringförmiger Diffusor 74 angeordnet
sein, der in Form eines vielfach gelochten Hohlzylinders ausgebildet ist
und zwischen dem Berstscheibenträger 64 und dem
Düsenstück 66 gehalten
ist.
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Ein Gasgenerator, insbesondere für Personenrückhaltesysteme,
weist eine Speicherkammer mit Inertgas und eine Brennkammer auf,
in der reaktives Gas, wie beispielsweise Distickstoffmonoxid und
ein Brennstoff angeordnet sind. Die bei der Oxidationsreaktion entstehenden
heißen
Reaktionsgase werden durch gleichzeitig freigesetzte Inertgase aus der
Speicherkammer gekühlt,
so dass ein Gasgemisch niedriger Temperatur entsteht. Es handelt
sich um einen Gasgenerator mit wenigstens einem gasförmigen Reaktanden
(Edukt) in der Brennkammer und adiabatischer Kühlung der Produkte. Die Kombination
eines als Oxidationsmittel dienenden, bei niedrigen Temperaturen
unter 200°C
jedoch inerten Gases mit einem bei niedrigen Temperaturen ebenfalls
inerten Brennstoff gilt nicht als Pyrotechnik. Es sind deshalb bei
der Herstellung und beim Gebrauch geringere Sicherheitsanforderungen
zu beachten was die Herstellung wesentlich vereinfacht, ohne dass
ein Sicherheitsverlust auftritt.