DE19529553A1 - Arrangement for opening the bursting membrane of compressed gas cylinders in gas generators - Google Patents
Arrangement for opening the bursting membrane of compressed gas cylinders in gas generatorsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Öffnen der Berstmembran von Druckgasflaschen in Gasgeneratoren nach dem Oberbegriff der Patentanspruches 1.The invention relates to an arrangement for opening the bursting membrane of compressed gas cylinders in gas generators according to the generic term of Claim 1.
Es sind Rückhaltesysteme bekannt, die mit einem Gassack (Airbag) ausgestattet sind, der durch ein, von einem im Gasgenerator erzeugten Gas aufgeblasen wird. Beim Hybrid-Gasgenerator erfolgt die Zündung und Gaserwärmung durch Verbrennung geeigneter pyrotechnischer Treibmittel. Hybrid-Gasgeneratoren bestehen aus einem mit Gas gefüllten Behälter. Weil dieses Gas nicht erst pyrotechnisch erzeugt werden muß, wird es als Kaltgas bezeichnet. Der Gasbehälter steht unter Druck und wird deshalb auch als Druckgasflasche bezeichnet. Um das vorzeitige Ausströmen des Gases zu verhindern ist der Behälter durch einen Verschluß in Form einer Berstmembran verschlossen. Die Berstmembran kann im Falle einer Auslösung auf verschiedene Weise geöffnet werden. Einerseits kann im Hybrid-Gasgenerator durch einen Anzünder, der in die Brennkammer ragt ein Brennsatz in Form von z. B. Treibsatzscheiben gezündet werden, der ein Heißgas erzeugt, welches dann die Berstmembran aufschweißt oder durch den hohen Druck beschädigt. Andererseits können durch die Explosion der Treibsatzscheiben Projektile oder Bolzen beschleunigt werden, die dann die Berstmembran mechanisch zerstören. Nach dem Öffnen der Berstmembran, entweicht das Kaltgas aus dem Behälter. Heißgas und Kaltgas vermischen sich und entweichen durch eine Abströmöffnung nach außen, wo sie zum Aufblasen eines Gassackes dienen oder einem anderen Verbraucher zugeführt werden. Restraint systems are known which are equipped with a gas bag (airbag) are equipped by one generated by one in the gas generator Gas is inflated. Ignition takes place on the hybrid gas generator and gas heating by burning suitable pyrotechnic Propellant. Hybrid gas generators consist of a gas-filled one Container. Because this gas does not have to be generated pyrotechnically first, it is called cold gas. The gas container is under pressure and is therefore also referred to as a pressurized gas bottle. To the premature The container must be prevented from escaping the gas Closure in the form of a burst membrane. The bursting membrane can be opened in different ways in the event of a trip. On the one hand, in the hybrid gas generator by an igniter that is in the Combustion chamber protrudes a fuel set in the form of e.g. B. propellant disks are ignited, which generates a hot gas, which then the The burst membrane welded on or damaged by the high pressure. On the other hand, the explosion of the traction sheave can cause projectiles or bolts are accelerated, which then break the membrane mechanically destroy. After opening the bursting membrane, escapes the cold gas from the container. Hot gas and cold gas mix and escape to the outside through a discharge opening, where it leads to the Inflate a gas bag or serve another consumer be fed.
Auch sind Flüssigkeitsgasgeneratoren bekannt, deren Berstmembran auf die vorher beschriebene Weise zerstört wird.Liquid gas generators are also known whose bursting membrane is on the previously described manner is destroyed.
Nachteilig an diesen Anordnungen ist jedoch, daß sowohl Projektile als auch Bolzen geführt und aufgefangen werden müssen und dadurch aufwendige Konstruktionen benötigt werden. Im Falle des Aufschweißens werden, zur Bündelung des Gasstromes auf die Membran, Düsenplatten oder andere aufwendige Konstruktionen benötigt. Eine weiterer Nachteil liegt darin, daß die Zeitspanne, von der Zündung ab bis zum Öffnen der Membran, sehr lang ist.A disadvantage of these arrangements, however, is that both projectiles and also bolts must be guided and collected and thereby elaborate constructions are required. In case of welding are, for bundling the gas flow on the membrane, nozzle plates or other complex constructions. Another disadvantage is that the time from the ignition to the opening of the Membrane, is very long.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die Berstmembran von Druckgasflaschen in Gasgeneratoren schnell und einfach zu öffnen.The invention is therefore based on the object of the bursting membrane of compressed gas cylinders in gas generators can be opened quickly and easily.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Hiernach wird der Membran der Druckgasflasche mittels einer Sprengvorrichtung geöffnet, die direkt auf oder in der Berstmembran angebracht ist.This object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved. After that the membrane the compressed gas bottle opened by means of an explosive device, which directly is attached to or in the bursting membrane.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Hier werden verschiedene Sprengvorrichtungen (Sprengdraht, Sprengkissen) und Aufbauten beansprucht mit denen die Sprengvorrichtung an der Berstmembran befestigt und ausgelöst werden kann.Advantageous developments of the invention result from the dependent claims. Here are various explosive devices (Explosive wire, explosive pillow) and superstructures with which the Blasting device attached to the bursting membrane and triggered can.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen die Berstmembran schnell und definiert geöffnet wird, daß der Aufbau von Gasgeneratoren, die nach dem Druckgasflaschenprinzip arbeiten, vereinfacht wird und somit eine kostengünstigere Fertigung erzielt werden kann.The advantages achieved with the invention are in particular that compared to conventional solutions, the bursting membrane is quick and is defined to open that the construction of gas generators that after work on the principle of compressed gas cylinders, is simplified and thus a cost-effective production can be achieved.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre vorteilhaften Weiterbildungen werden im folgenden anhand mehrerer Zeichnungen dargestellt. The embodiments of the invention and their advantageous Further training is based on several drawings shown.
Fig. 1a Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengdraht geklebt. Fig. 1a inventive structure of a burst membrane glued with explosive wire.
Fig. 1b Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengkissen geklebt.Glued 1b Inventive construction of a bursting membrane. With retaining pillow.
Fig. 2a Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengdraht und Halterung. 2a Inventive construction of a bursting membrane with retaining wire and bracket..
Fig. 2b Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengkissen und Halterung. Figure 2b Inventive construction of a bursting membrane with retaining pad and holder..
Fig. 3a Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengdraht in eine Nut eingepreßt. Fig. 3a inventive structure of a bursting membrane with an explosive wire pressed into a groove.
Fig. 3b Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengkissen in eine Nut eingepreßt. FIG. 3b Inventive construction of a bursting membrane with retaining pad in a groove pressed.
Fig. 4a Querschnitt des Sprengdrahtes. Fig. 4a cross section of the explosive wire.
Fig. 4b Querschnitt des Sprengkissens. Fig. 4b cross-section of the explosive cushion.
Fig. 5 Hybrid-Gasgenerator mit erfindungsgemäßer Berstmembran gefüllt mit brennbarem Gas. Fig. 5 hybrid gas generator with a bursting membrane according to the invention filled with combustible gas.
Fig. 6 Hybrid-Gasgenerator mit erfindungsgemäßer Berstmembran gefüllt mit inertem Gas. Fig. 6 hybrid gas generator with a bursting membrane according to the invention filled with inert gas.
Fig. 1a zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengdraht 2 kreisförmig angeordnet wurde. Die Verbindung zwischen Berstmembran 1 und Sprengdraht 2 wird durch Klebstoff 15 hergestellt. Fig. 1a shows a bursting membrane 1 on which a detonating wire 2 was arranged in a circle. The connection between the bursting membrane 1 and the explosive wire 2 is produced by adhesive 15 .
Fig. 1b zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengkissen 18 angebracht ist. Die Verbindung zwischen Berstmembran 1 und Sprengkissen 18 wird durch Klebstoff 15 hergestellt. FIG. 1b shows a bursting membrane 1 on which a snap cushion 18 is attached. The connection between the bursting membrane 1 and the explosive cushion 18 is produced by adhesive 15 .
Fig. 2a zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengdraht 2 leicht spiralförmig angeordnet wurde. Die Verbindung zwischen Berstmembran 1 und Sprengdraht 2 wird durch eine Halterung 17 erzielt, die den Sprengdraht 2 an der Berstmembran 1 fixiert, so daß der Sprengdraht 2 zwischen Halterung 17 und Berstmembran 1 eingeklemmt ist. Fig. 2a shows a bursting membrane 1 on which a detonating wire 2 was slightly helically arranged. The connection between the bursting membrane 1 and the explosive wire 2 is achieved by a holder 17 which fixes the explosive wire 2 on the bursting membrane 1 , so that the explosive wire 2 is clamped between the holder 17 and the bursting membrane 1 .
Fig. 2b zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengkissen 18 angebracht ist. Die Verbindung zwischen Berstmembran 1 und Sprengkissen 18 wird durch eine Halterung 17 erzielt, die den Sprengdraht 2 an der Berstmembran 1 fixiert, so daß das Sprengkissen 18 zwischen Halterung 17 und Berstmembran 1 eingeklemmt ist. FIG. 2b shows a bursting membrane 1 on which a snap cushion 18 is attached. The connection between the bursting membrane 1 and the explosive cushion 18 is achieved by a holder 17 which fixes the explosive wire 2 to the bursting membrane 1 , so that the sprinkling cushion 18 is clamped between the holder 17 and the bursting membrane 1 .
Fig. 3a zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengdraht 2 spiralförmig angeordnet wurde. In der Berstmembran 1 befindet sich eine Nut 16. In diese Nut 16 kann der Sprengdraht 2 eingelegt und mit dem Berstmembran 1 fixiert werden. Fig. 3a shows a bursting membrane 1 on which a detonating wire 2 has been arranged in a spiral. There is a groove 16 in the bursting membrane 1 . The explosive wire 2 can be inserted into this groove 16 and fixed with the bursting membrane 1 .
Fig. 3b zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengkissen 18 angebracht ist. In der Berstmembran 1 befindet sich eine Nut 16. In diese Nut 16 kann das Sprengkissen 18 eingelegt und mit dem Berstmembran 1 fixiert werden. FIG. 3b shows a bursting membrane 1 on which an explosive pad 18 is attached. There is a groove 16 in the bursting membrane 1 . The explosive cushion 18 can be inserted into this groove 16 and fixed with the bursting membrane 1 .
Fig. 4a zeigt den eigentlichen Aufbau des Sprengdrahtes im Querschnitt. Der Sprengdraht besitzt im Innern eine pyrotechnische Seele 4, welche sich bei Erwärmung entzündet. Diese pyrotechnische Seele 4 ist umhüllt mit einem Mantel 3, der die pyrotechnische Seele 4 schützt, ihr die gewünschte Form gibt und die Anbringung des Sprengstoffes 4 an die Berstmembran 1 vereinfacht. Das auf Wärme empfindliche Material des Mantels 3 kann beispielsweise Metall oder Kunststoff sein. Von Vorteil ist die Wahl eines flexiblen Mantels mit einem ebenfalls flexiblen pyrotechnischen Seele, so daß der Sprengdraht in beliebiger Form auf die Berstmembran angebracht werden kann. Fig. 4a shows the actual structure of the explosive wire in cross section. The explosive wire has a pyrotechnic core 4 inside, which ignites when heated. This pyrotechnic core 4 is covered with a jacket 3 , which protects the pyrotechnic core 4 , gives it the desired shape and simplifies the attachment of the explosive 4 to the bursting membrane 1 . The heat-sensitive material of the jacket 3 can be, for example, metal or plastic. It is advantageous to choose a flexible jacket with an equally flexible pyrotechnic core, so that the explosive wire can be attached to the bursting membrane in any shape.
Fig. 4b zeigt den eigentlichen Aufbau des Sprengkissens im Querschnitt. Das Sprengkissen besitzt im Innern eine pyrotechnische Füllung 4, welche sich bei Erwärmung entzündet. Diese pyrotechnische Füllung 4 ist von einer Hülle 3 umgeben, der die pyrotechnische Füllung 4 schützt, ihr die gewünschte Form gibt und die Anbringung des Sprengstoffes 4 an die Berstmembran 1 vereinfacht. Das auf Wärme empfindliche Material des Mantels 3 kann beispielsweise Metall oder Kunststoff sein. FIG. 4b shows the actual construction of the snap pad in cross section. The explosive cushion has a pyrotechnic filling 4 on the inside, which ignites when heated. This pyrotechnic filling 4 is surrounded by a sheath 3 , which protects the pyrotechnic filling 4 , gives it the desired shape and simplifies the attachment of the explosive 4 to the bursting membrane 1 . The heat-sensitive material of the jacket 3 can be, for example, metal or plastic.
Von Vorteil ist die Wahl eines flexiblen Hülle mit einer ebenfalls flexiblen pyrotechnischen Fülle, so daß das Sprengkissen in beliebiger Form auf der Berstmembran angebracht werden kann.It is advantageous to choose a flexible cover with an equally flexible one pyrotechnic abundance, so that the explosive cushion in any shape the bursting membrane can be attached.
Fig. 5 zeigt eine mit brennbarem Gas gefüllte Druckgasflasche in einem Gasgenerator mit erfindungsgemäßer Berstmembran. Fig. 5 shows a filled with combustible gas pressure cylinder in a gas generator with the invention bursting membrane.
Im Innern des Gasbehälters 6 befindet sich ein brennbares Gas 5. Der Gasbehälter 6 ist durch die Berstmembran 1 verschlossen und steht unter Druck. Auf der Berstmembran 1 ist der Sprengdraht 2 angebracht. Dieser ragt in die Anzündkammer 7, welche von einem Anzündrohr 11 ausgebildet wird. Im Anzündrohr 11 befindet sich ein Anzündträger 10 auf dem der Anzünder 9 angebracht ist, welcher in die Anzündkammer 7 ragt. Weiterhin sind am Anzündrohr 11 Austrittsöffnungen 12 angebracht. Diese Austrittsöffnungen 12 sind mit einer Verdämmung 8 bedeckt.A combustible gas 5 is located inside the gas container 6 . The gas container 6 is closed by the bursting membrane 1 and is under pressure. The explosive wire 2 is attached to the bursting membrane 1 . This protrudes into the ignition chamber 7 , which is formed by an ignition tube 11 . In the ignition tube 11 there is an ignition carrier 10 on which the igniter 9 is attached, which projects into the ignition chamber 7 . Furthermore, outlet openings 12 are provided on the ignition tube 11 . These outlet openings 12 are covered with a dam 8 .
Wird nun der Anzünder 9 z. B. durch einen Stromstoß aktiviert, so schmilzt im Anzünder 9 ein Brückendraht, der wiederum eine oder mehrere pyrotechnische Ladungen im Anzünder selbst entzündet. Der beim Abbrand der pyrotechnischen Ladungen entstehende hohe Druck öffnet den Anzünder 9 und es treten heiße Gase und Partikel aus dem Anzünder aus. Diese heißen Gase und Partikel treffen auf den Mantel des Sprengdrahtes 2. Dieser schmilzt bzw. wird durchschlagen und es kann sich dessen pyrotechnische Seele entzünden. Beim Abbrand dieser Ladung entstehen wiederum hohe Drücke und Temperaturen, die sich aufgrund der Anordnung des Sprengdrahtes 2 auf der Berstmembran 1 direkt auf deren mechanische Festigkeit auswirken. Die Einwirkung der hohen Drücke und Temperaturen schwächen die Berstmembran 1 derart, daß sie dem Druck des Gases in der Druckgasflasche 6 nicht mehr standhalten kann. Dies Berstmembran 1 birst und Gas 5 strömt aus dem Druckgasbehälter 6 in die Anzündkammer 7. Das brennbare Gas 5 wird durch die in der Anzündkammer 7 noch vorhandenen heißen Gase und Partikel entzündet. Das Gasgemisch brennt ab und die Verbrennungsgase strömen nach dem Öffnen der Verdämmung 8 des Anzündrohres 11 über die Austrittsöffnungen 12 zum Verbraucher (Gassack) ab. If the igniter 9 z. B. activated by a current surge, a bridge wire melts in the igniter 9 , which in turn ignites one or more pyrotechnic charges in the igniter itself. The high pressure which arises when the pyrotechnic charges burn off opens the igniter 9 and hot gases and particles emerge from the igniter. These hot gases and particles hit the sheath of the explosive wire 2 . This melts or is broken through and its pyrotechnic soul can ignite. When this charge burns up, high pressures and temperatures are generated which, due to the arrangement of the explosive wire 2 on the bursting membrane 1, have a direct effect on its mechanical strength. The action of the high pressures and temperatures weaken the bursting membrane 1 in such a way that it can no longer withstand the pressure of the gas in the compressed gas bottle 6 . This bursting membrane 1 bursts and gas 5 flows from the compressed gas container 6 into the ignition chamber 7 . The combustible gas 5 is ignited by the hot gases and particles still present in the ignition chamber 7 . The gas mixture burns and the combustion gases flow to the consumer (gas bag) via the outlet openings 12 after the dam 8 of the ignition tube 11 has been opened.
Fig. 6 zeigt eine mit inertem Gas gefüllte Druckgasflasche in einem Gasgenerator mit erfindungsgemäßer Berstmembran. Fig. 6 shows a column filled with inert gas, the compressed gas cylinder in a gas generator with the invention bursting membrane.
Im Innern des Gasbehälters 6 befindet sich ein inertes Gas 13. Der Gasbehälter 6 ist durch die Berstmembran 1 verschlossen und steht unter Druck. Auf der Berstmembran 1 ist der Sprengdraht 2 angebracht. Dieser ragt in die Anzündkammer 7, welche von einem Anzündrohr 11 ausgebildet wird. In dieser Anzündkammer befindet sich weiterhin ein oder mehrere Treibsätze 14. Im Anzündrohr 11 befindet sich ein Anzündträger 10 auf dem der Anzünder 9 angebracht ist, welcher in die Anzündkammer 7 ragt. Weiterhin sind am Anzündrohr 11 Austrittsöffnungen 12 angebracht. Diese Austrittsöffnungen 12 sind mit einer Verdämmung 8 bedeckt.An inert gas 13 is located in the interior of the gas container 6 . The gas container 6 is closed by the bursting membrane 1 and is under pressure. The explosive wire 2 is attached to the bursting membrane 1 . This protrudes into the ignition chamber 7 , which is formed by an ignition tube 11 . One or more propellant charges 14 are also located in this ignition chamber. In the ignition tube 11 there is an ignition carrier 10 on which the igniter 9 is attached, which projects into the ignition chamber 7 . Furthermore, outlet openings 12 are provided on the ignition tube 11 . These outlet openings 12 are covered with a dam 8 .
Wird nun der Anzünder 9 z. B. durch einen Stromstoß aktiviert, so schmilzt im Anzünder 9 ein sogenannter Brückendraht, der wiederum eine oder mehrere pyrotechnische Ladungen im Anzünder selbst entzündet. Der beim Abbrand der pyrotechnischen Ladungen entstehende hohe Druck öffnet den Anzünder 9 und es treten heiße Gase und Partikel aus dem Anzünder aus. Diese heißen Gase und Partikel treffen auf den Mantel des Sprengdrahtes 2. Dieser schmilzt bzw. wird durchschlagen und es kann sich dessen pyrotechnische Seele entzünden. Beim Abbrand dieser Ladung entstehen wiederum hohe Drücke und Temperaturen, die sich aufgrund der Anordnung des Sprengdrahtes 2 auf der Berstmembran 1 direkt auf deren mechanische Festigkeit auswirken. Die Einwirkung der hohen Drücke und Temperaturen schwächen die Berstmembran 1 derart, daß sie dem Druck des Gases in der Druckgasflasche 6 nicht mehr standhalten kann. Die Berstmembran 1 birst und Gas 13 strömt aus dem Druckgasbehälter 6 in die Anzündkammer 7, wo gleichzeitig mit dem Sprengdraht 2 auch der Treibsatz 14 gezündet wurde. Das beim Abbrand des Treibsatzes 14 entstehende heiße Gas mischt sich mit dem Kaltgas aus der Druckgasflasche 6 in der Anzündkammer 7. Das Mischgas strömt nach dem Öffnen der Verdämmung 8 des Anzünderohres 11 über die Austrittsöffnungen 12 nach außen. If the igniter 9 z. B. activated by a surge, so-called bridge wire melts in the igniter 9 , which in turn ignites one or more pyrotechnic charges in the igniter itself. The high pressure which arises when the pyrotechnic charges burn off opens the igniter 9 and hot gases and particles emerge from the igniter. These hot gases and particles hit the sheath of the explosive wire 2 . This melts or is broken through and its pyrotechnic soul can ignite. When this charge burns up, high pressures and temperatures are generated which, due to the arrangement of the explosive wire 2 on the bursting membrane 1, have a direct effect on its mechanical strength. The action of the high pressures and temperatures weaken the bursting membrane 1 in such a way that it can no longer withstand the pressure of the gas in the compressed gas bottle 6 . The bursting membrane 1 bursts and gas 13 flows from the compressed gas container 6 into the ignition chamber 7 , where at the same time the propellant charge 14 was ignited with the explosive wire 2 . The resulting during deflagration of the propellant charge 14 hot gas mixes with the cold gas from the compressed gas cylinder 6 in the ignition chamber. 7 After the dam 8 of the igniter tube 11 has been opened, the mixed gas flows outward via the outlet openings 12 .
Eine weitere nicht abgebildete Variante ergibt sich auch darin, daß der vorzugsweise metallische Mantel 3 des Sprengdrahtes 2 bzw. Hülle 3 das Sprengkissens 18 mit einer elektrischen Energiequelle verbunden wird. In diesem Fall kann die Seele 4 des Sprengdrahtes 2 bzw. die Füllung 4 des Sprengkissens 18 auch unabhängig vom Anzünder 9 z. B. durch einen Stromfluß gezündet werden der durch eine Erwärmung der Umhüllung 3 oder durch Funkenerzeugung im Innern der Umhüllung 3 den Sprengstoff 4 an der Berstmembran 1 zündet.Another variant, not shown, also results from the fact that the preferably metallic sheath 3 of the explosive wire 2 or sheath 3 of the explosive cushion 18 is connected to an electrical energy source. In this case, the soul 4 of the explosive wire 2 or the filling 4 of the explosive cushion 18 can also independently of the igniter 9 z. B. are ignited by a current flow which ignites the explosive 4 on the bursting membrane 1 by heating the casing 3 or by generating sparks inside the casing 3 .
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