DE2256254A1 - PYROTECHNICAL MEANS AND METHOD OF INFLATING A PASSIVE RESTRAINT SYSTEM - Google Patents
PYROTECHNICAL MEANS AND METHOD OF INFLATING A PASSIVE RESTRAINT SYSTEMInfo
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Description
"Pyrotechnisches Mittel und Verfahren zum Aufblasen eines passiven Zurückhaltesystems""Pyrotechnic means and method of inflating a passive restraint system "
In den vergangenen Jahren ist Wert auf die Entwicklung von Systemen gelegt worden, die die Insassen eines Autos bei dem infolge eines Unfalls auftretenden plötzlichen Abbremsen in ihren Sitzen halten. Es hat sich gezeigt, daß Sitzgurte und Schultergurte die Häufigkeit und Schwere von Verletzungen bei Autounfällen wirkungsvoll verringern. Diese Vorrichtungen haben jedoch einen Hauptnachteil, sie müssen nämlich von den Insassen umgeschnallt werden. Da viele Auto-In recent years, emphasis has been placed on developing systems that can accommodate the occupants of a car to hold the brakes in their seats as a result of an accident. Seat belts and shoulder belts have been shown to reduce the frequency and severity of injuries reduce effectively in car accidents. However, these devices have one major disadvantage that they must namely to be belted by the occupants. As many car
- 2 30 9 8 21/0326 - 2 30 9 8 21/0326
fahrer das Anschnallen unterlassen, sind Vorrichtungen gefragt, die die Insassen in ihren Sitzen halten, ohne daß eine Ausführungshandlung vorgenommen werden muß. Ein derartiges "passives Zurückhaltesystem" ("passive restraint system") v/ürde man in das Auto einbauen und es würde bei einer Kollision durch einen Fühler automatisch betätigt.If drivers fail to buckle up, devices are required that keep the occupants in their seats without an executive act must be carried out. Such a thing "Passive restraint system" would be built into the car and it would at automatically activated by a sensor in the event of a collision.
Ein aussichtsreiches passives Zurückhaltesystem ist das aufblasbare Gaskissen oder Unfallkissen. In diesem System wird ein Gasstrom verwendet, um bei Betätigung des Systems rasch einen flexiblen Beutel zu füllen. Beiß raschen Abbremsen sorgt der aufgeblas ei;"=» Beutel für Polsterung und verhindert so, daß der Insasse mit dem Wageninneren in Berührung kommt und vermindert die Wahrscheinlichkeit ernsthafter Verletzungen beim Unfall. Nach anfänglicher Berührung entleert sich der Beutel langsam, um eine Einhüllung der Insassen zu vermeiden.This is a promising passive restraint system inflatable gas pillows or accident pillows. In this system a gas stream is used to actuate the system to quickly fill a flexible pouch. The inflated egg; "=» bag for padding and thus prevents the occupant from coming into contact with the interior of the car and reduces the likelihood more seriously Injuries in the accident. After initial contact, the pouch empties slowly around an envelope of the inmates to avoid.
Ein Typ von Unfallkissensystem verwendet Hochdruckstickstoff zum Füllen des Beutels, wobei der Stickstoff in einer Gasflasche aufbewahrt wird· Bei Betätigung des Systemes wird der Stickstoff freigesetzt und strömt in den Beutel. Ein solches System mit Gasaufbewahrung ist wegen seiner Größe und seinem Gewicht,vom Standpunkt der Kosten und schlechten Anpaßbarkeit an ein Auto-Styling gesehen, unerwünscht. Eine Alternative zu dem System mit komprimiertem Gas liegt in der Verwendung eines pyrotechnischen Gaserzeugers. In diesem System wird eine kleine Menge pyrotechnisches Material auf die Aktivierung hin zur Explosion gebracht und entv/ickelt genügend Gas zum Füllen des Beutels. Dieser Systemtyp bietet Kostenvorteile sowie Anpaßbarkeit an eine relativ kompakte leichte Gaserzeugungseinrichtung. Um für ein solches System brauchbar zu sein muß das pyrotechnische Mittel verschiedene Kriterien erfüllen. Das erste Kriterium ist, daß das MittelOne type of crash cushion system uses high pressure nitrogen to fill the bag, keeping the nitrogen in a gas cylinder · When the system is activated the nitrogen is released and flows into the bag. One such gas storage system is because of its size and its weight is undesirable from the standpoint of cost and poor adaptability to car styling. One An alternative to the system with compressed gas is the use of a pyrotechnic gas generator. In this System, a small amount of pyrotechnic material will explode and develop upon activation enough gas to fill the bag. This type of system offers cost advantages and adaptability to a relatively compact one lightweight gas generating device. In order to be useful for such a system, the pyrotechnic means must be different Fulfill criteria. The first criterion is that the means
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so viel Gas freisetzt, daß es zum Füllen eines Beutels von gee'ignetem Volumen bis zu einem Druck von wenigstens 0,07 kg/cm (über atmosphärischem Druck) innerhalb 20 bis 60 Millisekunden Zündung genügt. Das zweite Kriterium ist, daß die freigesetzten Gase den Autoinsassen kein Toxizitätsproblem bereiten. Ausserdem sollte das erzeugte Gas die Temperatur des Beutels nicht so weit erhöhen, daß ernsthafte Hitzeschäden oder Schmerz erzeugt werden. Darüberhinaus soll.der Geräuschpegel bei der Funktion unter 170 DB,. vorzugsweise unter 150 DB, bleiben. Eine weitere Bedingung ist die, daß ein derartiges Mittel zwischen -29° und 104° C Umgebungstemperatur funktionsfähig bleibt.so much gas is released that it is suitable for filling a bag of Volume to a pressure of at least 0.07 kg / cm (above atmospheric pressure) within 20 to 60 milliseconds Ignition is enough. The second criterion is that the gases released do not pose a toxicity problem to the car occupants. In addition, the gas produced should be the temperature of the Do not raise the pouch to the point of causing serious heat damage or pain. In addition, the noise level should with the function under 170 DB ,. preferably below 150 DB. Another condition is that one such mean between -29 ° and 104 ° C ambient temperature remains functional.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Mittel und ein Verfahren zum Aufblasen der oben erwähnten Unfallkissen. Das Mittel umfaßt eine Mischung aus einem Alkalimetallazid und einem Metallhalogenid der Formel MX, worin M für Zinn-, Aluminium-, Eisen-, Titan-, Zink-, Strontium-, Barium-, Kobalt-Nickel-, Mangan-oder Molybdän-Kationen steht, X Chlorid, Bromid oder Jodid bedeutet und η eine ganze Zahl bedeutet, die dem Wertigkeitszustand von M entspricht. Man verwendet so viel Metallhalogenid, wie nötig ist, um eine wenigstens' stöchiometrische Menge Halogen für das Alkalimetall bereitzustellen. The present invention provides a means and a method for inflating the above mentioned crash pillows. The middle comprises a mixture of an alkali metal azide and a metal halide of the formula MX, where M is tin, Aluminum, iron, titanium, zinc, strontium, barium, cobalt-nickel, manganese or molybdenum cations, X chloride, Means bromide or iodide and η means an integer which corresponds to the valence state of M. One uses as much metal halide as necessary to provide at least a stoichiometric amount of halogen for the alkali metal.
Von Egghart wird in "Inorganic Chemistry", Vol. 4, No.8 auf den Seiten 1195 bis 1200 berichtet, daß die Zersetzung von geschmolzenem Kaliumazid zu Kalium und Stickstoff durch den Zusatz (zu dem Azid) geringer Mengen eines Metallhalogenides, z.B. 2,2 Mol-% CoCIp, beschleunigt werden kann. Die Literaturstelle berichtet über die Erzeugung von gasförmigem Stickstoff und geschmolzenem Kalium» Ein derartiges System erzeugt Stickstoff in genügender Reinheit, so daß er nicht giftig ist; jedoch ist die gleichzeitige Erzeugung von elementarem Kalium wegen seiner toxischen Natur in einem Unfall-Von Egghart is referred to in "Inorganic Chemistry", Vol. 4, No.8 at pages 1195 to 1200 reports that the decomposition of molten potassium azide to potassium and nitrogen by the Addition (to the azide) of small amounts of a metal halide, e.g. 2.2 mol% CoClp, can be accelerated. The reference reports on the production of gaseous nitrogen and molten potassium »Such a system creates Nitrogen in sufficient purity so that it is not poisonous; however, the simultaneous generation is elementary Potassium because of its toxic nature in an accident
309821/03?fc309821/03? Fc
beutelsystem nicht akzeptabel. Das vorliegende System gründet sich auf die Beobachtung, daß die Zündung eines Alkalimetallazides in Kombination mit bestimmten Metallhalogeniden rasch freien Stickstoff erzeugt, ohne daß dabei freies Alkalimetall gebildet wird. Die Umsetzung verläuft nach der folgenden Gleichung:bag system not acceptable. The present system is based on the observation that the ignition of an alkali metal azide in combination with certain metal halides rapidly generates free nitrogen without the release of free alkali metal is formed. The implementation proceeds according to the following equation:
3n3n
η AN, + MX > η AX + M + —η AN, + MX> η AX + M + -
darin steht A für ein Alkalimetall, M bedeutet ein zweites Metall, X steht für ein Halogen und η ist eine ganze Zahl, die den Wertigkeitszustand von M darstellt.in which A stands for an alkali metal, M stands for a second metal, X stands for a halogen and η is an integer, which represents the valence state of M.
Da es bei der Lagerung möglich ist, daß die folgende Austauschreaktion stattfindet:Since it is possible in storage that the following exchange reaction takes place:
η AN3 + MXn > η AX +η AN 3 + MX n > η AX +
sollte M so gewählt v/erden, daß M(N,) relativ frei von Empfindlichkeit ist. Beispielsweise wäre Bleichlorid wegen der Empfindlichkeit von Bleiazid im vorliegenden System nicht akzeptabel. Gewisse andere Metallhalogenide können aus den Betrachtungen ausgeklammert werden, da sie nicht rasch genug mit Alkalimetallazid reagieren, um die Zeitbedingung zum Auffüllen des Unfallkissens zu erfüllen.M should be chosen so that M (N,) is relatively free of Sensitivity is. For example, lead chloride would not be in the present system because of the sensitivity of lead azide acceptable. Certain other metal halides can be excluded from the considerations because they do not occur quickly enough react with alkali metal azide to meet the time condition for refilling the accident cushion.
Man fand, daß Zinn-, Aluminium-, Eisen-, Titan-, Zink-, Strontium-, Barium-, Kobalt-, Nickel-, Mangan- oder Molybdän-Kationen mit Chlor, Brom oder Jod als Halogen erfolgreich inIt was found that tin, aluminum, iron, titanium, zinc, strontium, barium, cobalt, nickel, manganese or molybdenum cations with chlorine, bromine or iodine as halogen successfully in
309821/032B309821 / 032B
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Von den Alkalimetallen sind Lithium, Natrium und Kalium bevorzugt. Die bevorzugten Metallhalogenide"sind SnCIp, AlCl^, FeCIp und TiCl7. Im allgemeinen wendet man einen geringen Überschuß von bis zu 10 % über das stöchiometrische Äquivalent hinaus an. Gemische aus zwei oder mehreren der hier beschriebenen Alkalimetallazide oder Metallhalogenide sollen ebenfalls zur vorliegenden Erfindung gehören.of the present invention can be used. Of the alkali metals, lithium, sodium and potassium are preferred. The preferred "metal halides" are SnClp, AlCl ^, FeClp and TiCl 7. In general, a slight excess of up to 10 % over the stoichiometric equivalent is used. Mixtures of two or more of the alkali metal azides or metal halides described here are also intended for the present invention belong.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert. ' ·The invention is further illustrated by the following examples. '·
B e i s.ρ i e 1B e i s.ρ i e 1
Eine stickstofferzeugende Zusammensetzung wird wie folgt hergestellt:A nitrogen generating composition is as follows manufactured:
Man vermischt 34,35 g fein gemahlenes wasserfreies Zinn-II~ chlorid in einer rotierenden Trommel mit 22,90 g fein gemahlenem trockenen Natriumazid. Aus dieser Zusammensetzung34.35 g of finely ground anhydrous tin (II) are mixed chloride in a rotating drum with 22.90 grams of finely ground dry sodium azide. From this composition
ρ wird in einer 51 mm Form durch Pressen bei 873 kg/cm eine 57,25 g schwere Pille hergestellt. Die Pille wird in einen Gaserzeuger gegeben, der drei Metallsiebe aufweist, die die Pillen im Inneren des Gaserzeugers umgeben. Der Gaserzeuger wird dann mit einem 39*7 Ltr. fassenden Gasbeutel aus mit synthetischem .Kautschuk überzogenem Gewebe ausgestattet. Der Gaserzeuger und der Beutel weisen Druckwandler (pressure transducers) auf. Die Zündung der Pillen erfolgt mit einem 0,5 g Zündsatz.Bei der Verbrennung der Zusammensetzung wird ein Generator-Spitzendruck von 70 atm und ein Beuteldruck im Dauerzustand von nahezu 1,26 atm erzeugt. Der Spitzendruck im Gaserzeuger wird in 6,4 Millisekunden vom Zeitpunkt der Signalgabe an den Zündsatz erreicht, ρ, a pill weighing 57.25 g is produced in a 51 mm mold by pressing at 873 kg / cm. The pill is in A gas generator is given which has three metal screens surrounding the pills inside the gas generator. Of the The gas generator is then equipped with a 39 * 7 liter gas bag made of synthetic rubber-coated fabric. The gas generator and the bag have pressure transducers. The ignition of the pills takes place with a 0.5 g primer. When the composition is burned a peak generator pressure of 70 atm and produced a steady state bag pressure of nearly 1.26 atm. The peak pressure in the gas generator is reached in 6.4 milliseconds from the time the signal is sent to the primer,
309821/0326309821/0326
77562547756254
Der Spitzendruck im Beutel wird in 8 Millisekunden erreicht, Der Beutel ist in v/eniger als 30 Millisekunden vollständig mit Gas gefüllt.The peak pressure in the bag is reached in 8 milliseconds. The bag is complete in less than 30 milliseconds filled with gas.
Das in dem Gaserzeuger zurückbleibende feste Material wird durch die Zugabe von V/asser auf die Anwesenheit von freiem Natrium getestet. Man stellt keine Reaktion fest, was die Abwesenheit von freiem Natrium anzeigt.The solid material remaining in the gas generator is checked for the presence of free by the addition of water Sodium tested. No reaction is seen, indicating the absence of free sodium.
Um zu bestimmen, welche anderen metallischen Azide und Halogenide in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, werden die folgenden Versuche durchgeführt. Es werden stöchiometrische Gemische verschiedener Metallhalogenide (wasserfrei) und Metallazide hergestellt und bei atmosphärischem Druck abgebrannt. Alle Reaktionsteilnehmer v/erden vor dem Vermischen fein vermählen. Nach dem Abbrennen wird die Asche durch Zugabe von Wasser auf freies Alkalimetall geprüft.To determine what other metallic azides and halides are useful in the present invention, the following experiments are carried out. There are stoichiometric mixtures of different metal halides (anhydrous) and metal azides and burned off at atmospheric pressure. Ground all respondents Grind finely before mixing. After burning down the ash is checked for free alkali metal by adding water.
Die folgende Tabelle faßt die Ergebnisse dieser Tests zusammen: The following table summarizes the results of these tests:
3 09821/03263 09821/0326
TABELLE 1 Brenntests verschiedener Metallhalogenide und -azide. TABLE 1 Burn tests of various metal halides and azides.
Nr.attempt
No.
salzHalide
salt
in glot
in g
in glot
in g
, 32
, 3
FeCl3 AlCl 3
FeCl 3
0,830.68
0.83
NaN3 NaN 3
NaN 3
1,01.0
1.0
ω
U)
ro
sn^^
ω
U)
ro
sn
54th
5
CoCl3 SrCl 2
CoCl 3
1,01.22
1.0
NaN3 NaN 3
NaN 3
1,0.1.0
1.0.
BemerkungenRemarks
SnCl,SnCl,
1,01.0
KN,KN,
gute Verbrennung; kein Na-Metall in der Asche.good burn; no sodium metal in the ashes.
langsameres Brennen als No.1;
kein Na-Metall in der Asche.slower burning than No.1;
no sodium metal in the ashes.
schnelle Verbrennung;rapid burn;
kein Na-Metall in der Asche.no sodium metal in the ashes.
langsame Verbrennung, spuckt;slow burn, spits;
kein Natrium in der Asche festgestellt,no sodium found in the ash,
gute rasche Verbrennung;
kein Natrium festgestellt.good rapid burn;
no sodium detected.
spuckt und spritzt, die Reaktion konnte jedoch nicht aufrechterhalten werden.spits and splashes, but the reaction has not been sustained will.
rasche Verbrennung, kein Natrium.quick burn, no sodium.
gute Verbrennung, ähnlich der mit ZnCl2 erhaltenen, kein Natriummetall«good combustion, similar to that obtained with ZnCl 2 , no sodium metal «
funkensprühende Verbrennung, K0 wird aus der Umsetzung herausgeschleudert, langsame Brennge s chv/indi gkei t.Sparkling combustion, K 0 is thrown out of the implementation, slow Brennge s chv / indi gkei t.
ro cn cn roro cn cn ro
TABELLE I (Fortsetzung): TABLE I (continued):
UJ O UD 00 ISJUJ O UD 00 ISJ
Versuch Halogenid- Menge Nr. salz in gExperiment halide amount No. salt in g
10 1110 11
12 1312 13
SnCl,SnCl,
SnCl.SnCl.
SnCl.SnCl.
FeCl-FeCl-
SnCl.SnCl.
1,01.0
1,01.0
0,800.80
1,91.9
Azidsals Menge in gAzids as the amount in g
CsNCsN
KNKN
•ζ• ζ
KN,KN,
0,5150.515
1,841.84
RbN, 0,85RbN, 0.85
1,21.2
1,81.8
BemerkungenRemarks
extrem rasche Verbrennung, kein aktives Metall in der Asche.extremely quick combustion, no active metal in the ashes.
rasche Verbrennung, rascher als NaIw aber langsamer als LiN,, kein aktives Metall in der Aschs.rapid combustion, faster than NaIw but slower than LiN ,, no active Metal in the ashes.
rasche Verbrennung, ähnlich der vonrapid burn, similar to that of
3
kein aktives Metall in der Asche. 3
no active metal in the ashes.
KN, wurde so vermählen, daß es durchKN, was so wedded that it got through
ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm (100 mesh U.S. Standard Sieve) geht. Kein Spucken festgestellt; kein aktives Metall in der Asche.a sieve with a mesh size of 0.15 mm (100 mesh U.S. Standard Sieve). No spitting noted; no active metal in the ashes.
KN, und SnCl2 auf eine Teilchengröße von 0,15 mm (100 mesh) vermählen. Rasche Verbrennung, kein Spucken; kein aktives Metall in der Asche.KN, and SnCl 2 ground to a particle size of 0.15 mm (100 mesh). Quick burn, no spitting; no active metal in the ashes.
Claims (5)
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