DE19802355A1

DE19802355A1 - Rohrgasgenerator

Info

Publication number: DE19802355A1
Application number: DE1998102355
Authority: DE
Inventors: Ang-Dung Tieu; Markus Lindner
Original assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Current assignee: LINDER, MARKUS, 84478 WALDKRAIBURG, DE; Tieu Anh-Dung 84431 Heldenstein De
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-07-29

Description

Erfindung betrifft einen Rohrgasgenerator, mit einem rohr förmigen Außengehäuse mit wenigstens einer Auslaßöffnung, wenigstens einer Brennkammer mit Treibstoff, und einem Zünder zum Anzünden des Treibstoffs.

Rohrgasgeneratoren dieser Art werden beispielsweise in Fahrzeugen zum Aufblasen eines Seitengassacks, eines Fahrer- oder Beifahrer gassacks oder bei aktiven Kopfstützen verwendet oder sind hierfür angedacht. Andere Anwendungsgebiete sind z. B. bei See- und Bergrettungsmitteln, wie z. B. Schwimmwesten, Rettungsinseln oder Rettungsluftsäcken bei Lawinenunglücken. Rohrgasgeneratoren sollten möglichst klein bauen. Jedoch ist die Baugröße oft von den sehr voluminösen Filtern im Inneren des Gehäuses bestimmt, die sowohl zum Zurückhalten von Feststoffpartikeln als auch zum Kühlen des heißen, erzeugten Gases dienen. Bei Vorgabe einer bestimmten maximalen Ausströmtemperatur des Gases müssen entsprechend voluminöse Filter vorgesehen sein. Derartige Filter sind zudem sehr teuer.

Die Erfindung schafft einen Rohrgasgenerator, bei dem aufgrund eines neuartigen Strömungswegverlaufes des Gases eine höhere Abkühl wirkung erzielt wird. Dies wird bei einem Rohrgasgenerator der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß im Rohrgasgenerator ein Gasausströmkanal vorgesehen ist, in den das erzeugte Gas von radial außerhalb des Gasausströmkanals seitlich in diesen einströmt und zur Auslaßöffnung geleitet wird. Bei den bisherigen Gasgeneratoren strömt das Gas stets radial nach außen und kann dabei expandieren, wobei konzeptbedingt sehr kurze Strömungswege von der Brennkammer bis zur Auslaßöffnung (meist radiale Auslaßöffnungen am Außengehäuse) vorgesehen sind. Beim erfindungsgemäßen Rohrgasgenerator wird eine Expansion des erzeugten Gases anfangs verhindert, indem das Gas von radial außerhalb des Gasausströmkanals seitlich, d. h. üblicherweise radial, in diesen einströmt. Dadurch läßt sich der Strömungsweg des Gases, das zuerst noch tiefer in den Gasgenerator hineingeleitet wird, verlängern. Zudem wirkt der Gasausströmkanal als Drossel, so daß die Verweilzeit des Gases im Rohrgasgenerator erhöht wird und das Gas aufgrund dieser längeren Verweilzeit auch stärker abkühlen kann. Aufgrund der stärkeren Abkühlung müssen auch die Filter weniger zur Abkühlung beitragen, können also weniger voluminös ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist der Gasausströmkanal koaxial zum Außengehäuse in diesem angeordnet.

Wenn der Gasausströmkanal von einem langgestreckten, rohrförmigen Filter umgeben ist und zwischen dem Filter und dem Außengehäuse ein gasführender Ringspalt gebildet ist, kann das erzeugte Gas über die relativ große Außenoberfläche des Filters verteilt in diesen ein dringen. Dadurch ist eine große Filteroberfläche, bei insgesamt geringer Filtermasse geschaffen.

Die Brennkammer kann zwischen einer Stirnwand und einer Zwischen wand vorgesehen sein oder als Ringkammer, die den Gasausströmkanal umgibt.

Um die Leistung des Gasgenerators und die Ausströmtemperatur des erzeugten Gases mit einfachen Mitteln zu beeinflussen, ist ein Zylinder vorgesehen, welcher an der Außen- oder der Innenfläche des Filters anliegt. Er blockiert dadurch einen Teil der Filterfläche. Über die Länge des Zylinders läßt sich die wirksame Filterfläche beeinflussen.

Gemäß einer Ausgestaltung ist der Gasausströmkanal in radialer Richtung durch einen mit seitlichen, d. h. vorzugsweise radialen Ein strömöffnungen versehenen Zylinder begrenzt. Dieser kann als Zuganker dienen, der sich quer zur Mittelachse erstreckende Wände (z. B. Stirn wand oder Zwischenwand) miteinander verbindet und gegebenenfalls auch den zuvor beschriebenen Zylinder bildet, der einen Gasdurchtritt durch einen Teil des Zylinders verhindert.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator kann auch als Hybrid-Gasgenera tor ausgebildet sein und eine Druckgaskammer haben.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung und den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Halbschnitt-Seitenansicht durch einen erfindungs gemaßen Rohrgasgenerator gemaß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Rohrgas generators gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 ein Teilschnitt durch einen aus mehreren Ringen zusammen gesetzten Filter, wobei nur eine obere Hälfte des Filters zu sehen ist, und

Fig. 4 eine Längsschnittansicht durch einen Rohrgasgenerator gemäß einer vierten Ausführungsform, der als Hybrid-Gasgenerator ausgebildet ist und zudem an einen weiteren Gasgenerator angeschlossen werden kann.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Rohrgasgenerators gezeigt, mit einem rohrförmigen Außengehäuse 1, das in axialer Richtung durch eine linke Stirnwand 3 und eine rechte Stirnwand 5 geschlossen ist. Ein Zünder 7 ist über einen Zünderträger 9 mit der Stirnwand 3 verbunden. Mit 11 ist eine Zünderbuchse bezeichnet. Der Zünder 7 ragt in eine Brennkammer 13, die axial einerseits durch die Stirnwand 3 und andererseits durch eine sich quer zur Mittelachse A erstreckende Zwischenwand 15 begrenzt ist. Mit 17 ist der in Tablet tenform vorliegende Treibstoff bezeichnet. Am radialen Außenumfang besitzt die Zwischenwand 15 gleichmäßig verteilt einige Ausnehmungen, die als Durchströmöffnungen 19 dienen. Die Durchströmöffnungen 19 verbinden die Brennkammer 13 mit einem langgestreckten Ringspalt 21. Dieser ist zwischen dem Außengehäuse 1 und einem rohrförmigen lang gestreckten Filter 23 gebildet. Der Filter sitzt an seinem der Brenn kammer 13 zugewandten Ende an einem Fortsatz 25 der Zwischenwand 15 und an seinem gegenüberliegenden Ende auf einem Zylinder 27 auf, der mit der Stirnwand 5 verbunden ist. Radial begrenzt der Filter 23 einen Gasausströmkanal 29, welcher konzentrisch zum Außengehäuse 1 verläuft und in eine stirnseitige Öffnung in der Stirnwand 5 mündet und bildet in diesem Bereich eine Ausströmöffnung 31. In diese Ausströmöffnung 31 ist ein Diffusor 33 eingesetzt, an dem der Zylinder 27 einstückig befestigt ist. Der Zylinder ist in die Öffnung in der Stirnwand 5 eingepreßt. An der inneren Stirnseite des Zylinders 27 ist eine Berst membran 35 angeschweißt. Dadurch ist das Innere des Gasgenerators gegenüber dem Äußeren hermetisch abgedichtet.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Rohrgasgenerators wird im folgenden erläutert. Nach Zünden des Treibstoffs 17 strömt Gas über die Durchströmöffnungen 19 in den Ringspalt 21. Dort verteilt es sich gleichmäßig und strömt anschließend über die große Außenoberfläche des Filters 23 durch diesen hindurch und wird abgekühlt. Das Gas strömt radial nach innen durch den Filter 23 und gelangt in den Gasausström kanal 29. Da das Gas bei der radial nach innen gerichteten Strömungs richtung nicht expandieren kann, wird eine Drosselwirkung erzielt, die die Strömungsgeschwindigkeit verringert und die Verweilzeit des Gases im Gasgenerator erhöht. Dadurch wird auch die Verweilzeit des Gases im Filter 23 erhöht, so daß das in den Gasausströmkanal 29 gelangende Gas gut abgekühlt ist.

Anschließend wird die Berstmembran 35 zerstört, und das Gas gelangt durch die Ausströmöffnung 31 in den Diffusor und verläßt diesen über radiale Öffnungen 37.

Die gezeigte Konstruktion läßt auch eine Anpassung der Gasgenera torleistung und der Abgastemperatur an die gewünschten Werte zu. Durch Verlängerung des Zylinders 27 läßt sich der Bereich 41 des Filters 23, der nicht radial durchströmt wird, vergrößern. Eine grundlegend andere Leistung des Rohrgasgenerators läßt sich beispielsweise erzielen, indem das Außengehäuse 1 mehr oder weniger lang ist oder die Zwischen wand 15 weiter nach links oder nach rechts verschoben am Außengehäuse 1 befestigt ist. Dadurch läßt sich das Volumen der Brennkammer 13 leicht verändern, ohne daß ein völlig anderer konstruktiver Aufbau notwendig ist.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß der Zünder von einer an der Stirnwand 3 angeschweißten Zündkappe 51 umgeben ist. Ferner ist auf dem Fortsatz 25 ein mit zahlreichen Durchströmöffnungen 53 versehener Zylinder 55 aufgesetzt, der innenseitig an den Filter 23 angrenzt und der gegen über dem Zylinder 27 in Fig. 1 überlang ausgeführt ist. Bei dieser Ausführungsform ist an der nach außen gewandten Stirnwand des Zylinders 55 die Berstmembran 35 angeschweißt. Über die Gesamtfläche der Durchströmöffnungen 53 wird die Gasgeneratorleistung und die Gasaustrittstemperatur wesentlich mitbestimmt.

Um eine möglichst modulare Bauweise zu erreichen, in der keine unterschiedlich langen Filter 23 für unterschiedlich lange Rohrgas generatoren notwendig sind, ist gemäß Fig. 3 ein Filter 23 aus einzel nen kurzen Ringen zusammengesetzt, die über Stufen 59 formschlüssig miteinander verbunden sind und nicht radial zueinander verschoben werden können.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind im übrigen die bereits zuvor erwähnten und funktionsgleichen Teile mit den bereits eingeführten Bezugszahlen versehen. Dieser Rohrgasgenerator ist zum Anschluß an einen früher zu zündenden Rohrgasgenerator vorgesehen.

Hierzu ist die Stirnwand 5 mit einer sehr großen Öffnung versehen, in die ein Rohr mit einer Ausströmöffnung eines vorher zu zündenden Rohr gasgenerators gesteckt werden kann. Der in Fig. 4 gezeigte Hybrid-Gas generator weist eine torusförmige Druckkammer 71 auf, die als ge schlossene Einheit in Form einer Ringkammer ausgebildet ist. Die Brennkammer 73 ist ebenfalls als den Gasausströmkanal 29 umgebende Ringkammer ausgebildet, wobei im Unterschied zur bereits erläuterten Ausführungsform zahlreiche Zünder 7 vorgesehen sind, die ein breitflächiges Anzünden des Treibstoffes ermöglichen sollen. Mit 75 ist ein Verdämmring bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform des Rohrgasgenerators erstreckt sich der Gasausströmkanal 29 über die gesamte Lange des Generators. Der die Druckgaskammer 71 bildende Behälter wird stirnseitig in den Raum zwischen dem Zylinder 77, der den Gasausströmkanal radial nach außen begrenzt, und dem Gehäuse 1 eingeschoben. Ringe 79 aus Leichtmetall, z. B. Aluminium oder einem sonstigen leicht verformbaren Material liegen außenseitig und innenseitig zwischen dem Behälter, der die Druckkammer 71 bildet, und den ihn radial begrenzenden Wänden an. Über die Ringe 79 wird die Brennkammer 73 auf Seiten der Druckkammer 71 hermetisch abgedichtet.

In den Gasausströmkanal 29 ist eine Blende 93 eingesetzt, wobei die Blende über Verbindungsstücke 85 mit Unterbrechern verbunden ist, die in der Zündleitung jedes Zünders 7 angeordnet sind und in der in Fig. 4 gezeigten, nicht betätigten Stellungen einen Stromfluß unter binden.

Die Funktionsweise des Rohrgasgenerators wird im folgenden näher erläutert. Der rechts in Fig. 4 an den dargestellten Rohrgasgenerator angekoppelte, nicht gezeigte Gasgenerator erzeugt Gas, welches in Pfeilrichtung in den Gasausströmkanal 29 einströmt. Das Gas prallt auf die Blende 83, die mit Öffnungen versehen ist. Durch Verschiebung der Blende 83 werden die Unterbrecher 87 betätigt, und die Zünder 7 zünden den Treibstoff 73. Das Treibgas öffnet die mit geschwächten Bereichen versehene Stirnwand des Behälters, der die Druckkammer 71 bildet, vermischt sich mit dem kalten Druckgas, öffnet weitere, an der Innen wand des Behälters vorgesehene, dünnwandige Bereiche und strömt über Öffnungen 89 in den Gasausströmkanal 29. Dort erhöht es den Gasstrom und den Gasdruck. Das Gas gelangt schließlich über radiale Öffnungen 91 im Zylinder 77 in eine Filterkammer 93 und von dort durch eine Filterscheibe 95 und Austrittsöffnungen 97 in einen nicht gezeigten Gassack. Gemäß einer anderen Ausgestaltung können die Austrittsöff nungen 97 auch in radialer Richtung verlaufen, d. h. durch das Außen gehäuse 1. Bei dieser Ausgestaltung muß jedoch der Filter 95 an der Innenseite des Außengehäuses 1 im Bereich der Austrittsöffnungen 97 liegen.

Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist aufgrund des langen Strömungsweges eine gute Abkühlwirkung erzielbar. Der gezeigte Rohrgasgenerator nach Fig. 4 eignet sich z. B. als letzte Stufe eines mehrstufigen Generatorsystems, wenn z. B. ein Leistungsabfall am Ende eines langen Ausströmkanals nicht akzeptiert werden kann und der gezeigte Rohrgasgenerator den Gasdruck auf das gewünschte Maß erhöht.

Eine weitere Besonderheit des in Fig. 4 gezeigten Rohrgasgenera tors ist die einfache Abdichtung der Brennkammer, die über ein Fügen der Druckkammer in das Außengehäuse unter Vorsehen von weichen, deformierbaren, relativ dünnen Ringen 79 erfolgt, die als Dichtung dienen.

Claims

1. Rohrgasgenerator, mit einem rohrförmigen Außengehäuse (1) mit wenigstens einer Auslaßöffnung (31; 97), wenigstens einer Brennkammer (13; 73) mit Treibstoff (17) und wenigstens einem Zünder (7) zum Anzün den des Treibstoffs (13), dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrgasgenera tor wenigstens ein Gasausströmkanal (29) vorgesehen ist, in den das erzeugte Gas von radial außerhalb des Gasausströmkanals (29) seitlich in diesen einströmt und zur Auslaßöffnung (31; 97) geleitet wird.

2. Rohrgasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasausströmkanal (29) koaxial zu dem Außengehäuse (1) in diesem angeordnet ist.

3. Rohrgasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Gasausströmkanal (29) von einem langgestreckten, rohrför migen Filter (23), der vom erzeugten Gas durchströmt wird, umgeben ist.

4. Rohrgasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Filter (23) aus mehreren aneinandergrenzenden Ringen (57) zusammengesetzt ist.

5. Rohrgasgenerator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß zwischen Filter (23) und Außengehäuse (1) ein gasführender Ringspalt (21) gebildet ist, in den das Gas einströmt und über die Außenoberfläche des Filters (23) verteilt in diesen eindringt.

6. Rohrgasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenwand (15) im Außengehäuse (1) vorge sehen ist, die die Brennkammer (13) von einer Filterkammer trennt, wobei die Zwischenwand (15) mit Durchströmöffnungen (19) versehen ist, über die Gas in einen Ringspalt (21) zwischen Filter (23) und Außenge häuse (1) strömt.

7. Rohrgasgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (23) einerseits an einer das Außengehäuse (1) axial ab schließenden Stirnwand (5) mit der Auslaßöffnung (31) und andererseits an der Zwischenwand (15) befestigt ist.

8. Rohrgasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasausströmkanal (29) von einem im Außengehäuse (1) angeordneten Zylinder (27; 55; 77) begrenzt ist.

9. Rohrgasgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Außen- oder Innenfläche des Filters (23) anliegender Zylin der (27; 55) vorgesehen ist, der einen Gasdurchtritt durch einen Teil des Filters (23) verhindert.

10. Rohrgasgenerator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß der Zylinder (27; 55) mit einer das Außengehäuse (1) abschlie ßenden Stirnwand (5) verbunden ist, die die Auslaßöffnung (31) hat.

11. Rohrgasgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zylinder (55; 77) über die gesamte Länge des Gasausströmkanals (29) erstreckt.

12. Rohrgasgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (77) als Zuganker für die beiden Stirnwände (3, 5) wirkt, die er verbindet.

13. Rohrgasgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (55) als Zuganker für eine Zwischenwand (15) und eine Stirnwand (5) wirkt.

14. Rohrgasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (73) als den Gasausströmkanal (29) umgebende Ringkammer ausgebildet ist.

15. Rohrgasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Druckgas beinhaltende Druckgaskammer (71) vorgesehen ist.

16. Rohrgasgenerator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgaskammer (71) als den Gasausströmkanal (29) umgebende Ring kammer ausgebildet ist.

17. Rohrgasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gasausströmkanal (29) durch den gesamten Rohrgasgenerator erstreckt.

18. Rohrgasgenerator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß er an einem vorher zu zündenden, weiteren Gasgenerator angekoppelt ist, indem eine Stirnwand (5) eine Einlaßöffnung für das von dem weiteren Gasgenerator erzeugte Gas hat, wobei dieses Gas über den Gasausström kanal (29) zur Auslaßöffnung (97) gelangt.

19. Rohrgasgenerator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasausströmkanal (29) eine verschiebbare Blende (83) sitzt, die mit einem in der Zündleitung des Zünders (7) angeordneten Unterbrecher (87) gekoppelt ist, wobei der Unterbrecher (87) bei Auftreffen einer Gas strömung auf die Blende (83) den Zündstrom freigibt.