DE2548934A1

DE2548934A1 - Solids gas generator esp. for inflatable bag - has twisted wire support layers between filter layers

Info

Publication number: DE2548934A1
Application number: DE19752548934
Authority: DE
Inventors: Arthur Dr Ing Prochazka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1975-10-31
Publication date: 1977-05-12

Abstract

A high-duty hot gas filter, ep. for gas generators using solid starting materials, comprises a basic filter made up from supporting layers, filter layers, filter pre-chamber and expansion chambers. The supporting layer(s) are of wire twist possessing a defined permeability, and support fine filter layer(s). The weave of the supporting layers is such that cavities of the type of the "Carnot dead space" are produced. Pref. fine filter units of stainless steel non-woven, sintered onto a carrier layer, are located between the supporting layers. Esp. for solid gas generator in inflatable bag safety devices in automobiles. Also for other solid gas generators such as in steering mechanisms, turbo-jets. Advantages are high strength and shock resistance; resistance to continued vibration; high permeability; the intermediate layer provides an expansion chamber for gas leaving the support layer, while fully supporting it to resist high pressure.

Description

Heißgasfilter für Feststoff-GasqeneratorHot gas filter for solid gas generator

Die Erfindung betrifft einen Filter für Feststoff-Gasgeneratoren, insbesondere für die Verwendung in Aufprallschutzeinrichtungen, der durch seine spezielle Konstruktion und den Einsatz geeigneter Materialien die Verwendung solcher Gasgeneratoren ermöglicht.The invention relates to a filter for solid gas generators, especially for use in impact protection devices, which is due to its special construction and the use of suitable materials the use of such Gas generators made possible.

Sicherheitseinrichtungen in Fahrzeugen, bei welchen zur Verminderung bzw. Verhinderung des Aufpralls von Fahrzeuginsassen auf harte Objekte in der Fahrzeugkabine ein Gaskissen vorgesehen ist, welches beim Aufprall mittels eines Gasgenerators, dessen Gas auf chemischem Wege erzeugt wird, aufgeblasen wird, haben u.a. den Nachteil, daß bei der Gaserzeugung ein sehr heißes und mit Feststoffpartikelchen durchsetztes Gas in den Luftsack gefördert wird.Safety devices in vehicles, in which to reduce or prevention of the impact of vehicle occupants on hard objects in the vehicle cabin a gas cushion is provided, which in the event of an impact by means of a gas generator, whose gas is generated chemically, inflated, have the disadvantage, among other things, that during the gas generation a very hot one interspersed with solid particles Gas is conveyed into the airbag.

Es handelt sich hierbei vor allem um Gasgeneratoren, deren Treibmittel auf Alkaliazidbasis aufgebaut ist und die bei der Verbrennung eine große Menge von Metalloxyden, Silikate, Kohlenmonoxyd etc. erzeugen. Diese Reaktionsprodukte, je nach Treibstoffmischung entsteht bei der Verbrennung ein Feststoffanteil bis zu 60 %, sind außerordentlich gesundheitsschädlich und würden den an und für sich mit vielen Vorteilen versehenen Einsatz von Azid-Tibstoffen (zog, Mischung aus NaN3 + KINO, + SiO2) verhindern, gelänge es nicht, eine Filterung der genannten Reaktionskomponenten vorzunehmen.These are mainly gas generators and their propellants is based on alkali azides and which, when burned, produce a large amount of Generate metal oxides, silicates, carbon monoxide, etc. These reaction products, ever After the fuel has been mixed, a solid fraction of up to is created during combustion 60%, are extremely harmful to health and would be the to and for themselves Use of azide tibial substances (pulled, mixture of NaN3 + KINO, + SiO2) prevent, if it does not succeed, a filtering of the mentioned reaction components to undertake.

In einer Anmeldung vom 13.7.1973 (Patentanmeldung P 23 So 10202) wurde versucht, dieses Problem mit der Anordnung von Quarzwolle zwischen Metallsieben zu lösen.In an application dated July 13, 1973 (patent application P 23 So 10202) tried to solve this problem with the arrangement of quartz wool between metal sieves to solve.

Da die mechanischen Belastungen der relativ kleinen Filterfläche durch den hohen Gasdurchsatz und die Vibrations- und Stoßbelastungen, die im Laufe von Jahren durch die Umwelteinflüsse hinzukommen, sowie die thermischen Belastungen während der Aktionsphase, die Belastbarkeit der sehr brüchigen und schlecht zu verarbeitenden Quarzwolle weit übertreffen, ist ein derartiger Filter für den Einsatz in einem Sicherheitsgerät über Jahre hinaus nicht möglich.Since the mechanical loads of the relatively small filter area through the high gas throughput and the vibration and shock loads that occur in the course of Years due to the environmental influences, as well as the thermal loads during the action phase, the resilience of the very fragile and difficult to process Far surpassing quartz wool is one such filter for use in one Safety device not possible for years.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Anordnung bzw. Vorrichtung zu schaffen, die gemäß den strengen Spezifikatönen eine Filterleistung erreicht, mit der eine Belästigung bzw. Beschädigung der Fahrzeuginsassen vermieden wird.The object of the invention is now to provide an arrangement or device to create that achieves a filter performance according to the strict specific tones, with which a nuisance or damage to the vehicle occupants is avoided.

Allgemein ist hier zu sägen, daß derartige Filteranordnonen, wie sie nachstehend beschrieben sind, immer dann eingesetzt werden, wenn die höchste Sauberkeit eines auf chemischem Wege, also in Feststoffgasgeneratoren erzeugten Gases, verlangt wird, wie dies z.B. bei Gasgeneratoren für Rudermaschinen, Kreiseltriebwerke, Steuerelemente etc.In general, it is to be seen here that such filter arrangements as they are always used when the highest level of cleanliness a gas generated chemically, i.e. in solid gas generators, is required as is the case, for example, with gas generators for steering gear, centrifugal engines, control elements Etc.

vorausgesetzt werden muß.must be assumed.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe nun dadurch gelöst, daß in den Weg des Gases eine oder mehrere Filtereinheiten eingebracht werden, die so aufgebaut sind, daß Grob- und Feinfilterstufen sich abwechselnd, den gewünschten Effekt ergeben.According to the invention, the set object is now achieved by that one or more filter units are introduced into the path of the gas, which are constructed in such a way that coarse and fine filter stages alternate, the desired Result.

Maßgeblich ist hierbei, daß zwischen einzelnen Filterstufen Expansionsräume angeordne#t sind, ja auch in den einzelnen Filterstufen selbst, was durch die Anwendung eines speziell gewebten Materials, dem Tressengewebe, erreicht wird. Ein weiterer beabsichtigter Effekt ist die Schaffung von Schmutzablagerungsräumen in den Filtern, was durch die sogen. Carnot'schen Toträume erreicht wird, die sich bei der Durchströmung des Tressengewebes bilden.The decisive factor here is that there are expansion spaces between the individual filter stages are arranged, even in the individual filter stages themselves, which is due to the application a specially woven material, the braid fabric, is achieved. Another the intended effect is the creation of dirt accumulation spaces in the filters, what by the so-called. Carnot'schen dead spaces is reached, which is when the flow of the braid fabric.

Ferner muß der Feinfilterteil, der hier aus einem Edelstahlvlies besteht und dessen mechanische Belastbarkeit durch Druckbeaufschlagung begrenzt ist, derart abgestützt werden, daß dessen hervorragende Filtereigenschaften zum Tragen kommen.Furthermore, the fine filter part, which here consists of a stainless steel fleece and whose mechanical strength is limited by the application of pressure, such be supported so that its excellent filter properties come into play.

Es zeigen Fig. 1 den Querschnitt durch eine Filter-Grundeinheit, die den prinzipiellen Aufbau darstellt, Fig. 2 die Anordnung einer Filterebene in einem Gasgenerator, wenn der Filter direkt angeströmt wird, Fig. 3 die Anordnung mehrerer Filterebenen in einem Gasgenerator, wobei dazwischen Expansionsräume angeordnet sind und der Filter nicht direkt angeströmt wird.1 shows the cross section through a basic filter unit which shows the basic structure, FIG. 2 shows the arrangement of a filter level in one Gas generator when the flow is direct against the filter, FIG. 3 shows the arrangement of several Filter levels in a gas generator, with expansion spaces arranged between them and the filter is not exposed to direct flow.

Die Grundanordnung des Filters besteht nach Fig. 1 aus einer Ebene Doppelköpertresse (1) im Vorfilterraum, die unterschiedliche Durchlässigkeit haben kann und in deren Hohlräumen bereits eine Schmutzablagerung stattfindet. Ferner wird der danach angeordnete Feinfilterteil (2), der aus einem hochtemperaturfesten Edelstahlvlies besteht, das auf ein Trägergewebe (3) aufgesintert ist, vor der Beaufschlagung durch eine zu große Menge Feststoffpartikelchen geschützt. Danach folgt eine weitere Ebene aus Doppelköpertresse (4), die als Filtereinheit gleichzeitig die hohe mechanische Belastung aufnimmt und ein Zerbrechen bzw. Zerreißen des Vlieses verhindert.According to FIG. 1, the basic arrangement of the filter consists of one plane Double-bodied twists (1) in the pre-filter space, which have different permeability and dirt is already deposited in their cavities. Further the fine filter part (2) arranged afterwards, which consists of a high-temperature-resistant There is stainless steel fleece, which is sintered onto a carrier fabric (3), before the application protected by too large an amount of solid particles. This is followed by another Layer made of double-core weave (4), which acts as a filter unit at the same time as the high mechanical Absorbs load and prevents breaking or tearing of the fleece.

Würde nämlich das Vlies auf einem groben Gewebe (5) oder gar auf dem eigentlichen Ausströmquerschnitt liegen, der durch eine Lochblende (6) dargestellt ist, würde es bei den auftretenden Belastungen von mehr als So bar zerreißen. Da die Tresse (4) aber kein Gewebe darstellt, das direkt durchströmt werden kann, sondern die Durchströmung nur durch mehrmalige Umlenkung des Gases erfolgen kann, ist eine gute Abstützung des Feinfilterteils gewährleistet.If the fleece would be on a coarse fabric (5) or even on the actual outflow cross-section, which is represented by a perforated diaphragm (6) is, it would tear at the loads of more than So bar. There the weft (4) is not a fabric that can be flown through directly, but the flow can only take place by deflecting the gas several times is a good support of the fine filter part is guaranteed.

Andererseits würde aber durch das direkte Aufliegen der Tresse auf der Lochblende ein großer Teil der Durchströmfläche verlorengehen, was durch die Stege zwischen den Löchern verursacht wird. Daher ist es notwendig, einen geeigneten Expansionsraum zu schaffen, was am besten durch den Einsatz eines Gewebes mit großer Maschenweite erreicht wird (5).On the other hand, however, the direct contact of the braid would open up the perforated diaphragm lost a large part of the flow area, which is due to the Ridges between the holes is caused. Therefore it is necessary to find a suitable one Create expansion space, which is best done by using a fabric with large dimensions Mesh size is reached (5).

In Fig. 2 wird die Anordnung einer kompletten Filtereinheit (7), wie sie vorher beschrieben wurde, in einem pyrotechnischen Gasgenerator gezeigt, der z.B. für das Aufblasen eines Luftkissensystems eingesetzt wird.In Fig. 2, the arrangement of a complete filter unit (7), such as it was previously described, shown in a pyrotechnic inflator, the e.g. used for inflating an air cushion system.

Im gegebenen Fall kann aber die Anordnung nur einer Filtereinheit unter Umständen nicht ausreichend sein, so daß zwei oder mehrere Filtereinheiten hintereinander geschaltet werden müssen, wobei auf die Ausbildung geeigneter Expansionsräume besonderer Wert gelegt werden muß, damit die gewünschte Effizienz erreicht wird. Auch die Anströmrichtung des Gases auf den Filter spielt für die Filterleistung eine Rolle, so daß die Vorfilterkammer strömungstechnisch geeignet ausgebildet sein muß.In the given case, however, the arrangement can only have one filter unit may not be sufficient so that two or more filter units must be connected in series, taking into account the formation of suitable expansion spaces special value must be placed so that the desired efficiency is achieved. The direction of flow of the gas on the filter also plays a role in filter performance a role, so that the prefilter chamber can be designed in a fluidically suitable manner got to.

In Fig. 3 ist nun eine Zusammenfassung der beschriebenen Gesichtspunkte dargestellt. In der Vorfilterkammer (lo) wird das Gas durch einen Lochring (8) geleitet, nachdem es zuvor auf einer Prallplatte (9) umgelenkt worden ist.A summary of the aspects described is now shown in FIG. 3 shown. In the pre-filter chamber (lo) the gas is passed through a perforated ring (8), after it has previously been deflected on a baffle plate (9).

Dadurch wird eine direkte Anströmung vermieden. Diese Vorfilterkammer (lo) ist dem Filtersystem zuzurechnen, da ihre Ausbildung für die Gesamteffizienz maßgeblich ist.This avoids direct flow. This pre-filter chamber (lo) is to be assigned to the filter system, as their training for the overall efficiency is relevant.

Die Gasanströmung erfolgt nunmehr parallel zu der ersten Filterebene (11), die aus einer der vorher beschriebenen Filtergrundeinheiten der Positionen (1) - (4) besteht.The gas flow now takes place parallel to the first filter level (11), consisting of one of the previously described basic filter units of the items (1) - (4) exists.

Danach folgt nach einem Expansionsraum (12) die zweite Filterebene (13), die nunmehr senkrecht angeströmt wird und wiederum eine Grundeinheit der Positionen (1) - (4) darstellt.This is followed by the second filter level after an expansion space (12) (13), which is now flown against vertically and in turn a basic unit of the positions (1) - (4) represents.

Ist die zweite Filterstufe, die Endfilterstufe, wie in Fig. 3 dargestellt, so erfolgt vor der Lochblende (6) wiederum die Anordnung des weitmaschigen Gewebes (5) zur Ausbildung geeigneter Expansionsräume und Vergrößerung der durchströmbaren Filterfläche.If the second filter stage, the final filter stage, as shown in Fig. 3, the wide-meshed fabric is arranged in front of the perforated diaphragm (6) (5) for the formation of suitable expansion spaces and enlargement of the flow through Filter area.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims

Claims 1. High-performance hot gas filter, especially for Solid gas generators, made up of at least one basic filter unit made up of support layers and filter layers as well as filter antechamber and expansion chamber are assembled, or several basic filter units with appropriately arranged expansion chambers characterized in that the support layer contained in the base unit or Support layers consist of braid fabrics with defined permeabilities which fine filter layers are arranged, and in which by the weave for the Filtering suitable cavities can be formed in the manner of Carnot's dead spaces.

2. High-performance hot gas filter according to claim 1, characterized in that that the fine filter units made of stainless steel fleece, which are arranged between the supporting fabrics exist, which is sintered on a carrier fabric and a defined permeability having.

3. High-performance hot gas filter according to claim 1 and 2, characterized in that that a suitably designed filter antechamber is arranged in front of the filter unit that prevents vertical outflow of the filter.

4. High-performance hot gas filter according to claim 1 to 3, characterized in that that the filter system consists of several similar basic filter units, between which expansion chambers are arranged, which have a vertical and parallel flow the filter level.

5. High-performance hot gas filter according to claim 1 - 4, characterized in that that after the final stage in any case a wide-meshed net or fabric for support against the housing generating an expansion space, is attached, whereby a maximum flow area of the filter is guaranteed.

6. High-performance hot gas filter according to claim 1 to 5, characterized in that that all materials used are made from low-carbon and high-alloy steels exist and thus no reaction is generated with the gas flowing through.