DE2705942C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Filter zum Reinigen der Verbrennungsgase eines Gasgenerators gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Filter mit mehreren Schichten für Gasgeneratoren sind bereits bekannt. Beispielsweise zeigt die US-PS 38 77 882 einen Filter mit einer Vielzahl von Schirmgliedern, die in aufeinanderfol­ genden Schichten zwischen Halterungen angeordnet sind. Die Schirmglieder haben eine in Richtung des Gasstromes abnehmende Maschengröße. Nachdem das Gas durch diese Schirmglieder hin­ durchgelaufen ist, wird es durch Stahlwolle geleitet um sehr feine Teilchen herauszufiltern. Sodann läuft der Gasstrom durch eine Reihe von weiteren Schirmschichten, die ihrerseits aus einer Vielzahl von Schirmgliedern bestehen, welche in erster Linie als Halteglieder dienen um das Herausblasen der Stahlwolle zu verhindern, wobei aber diese Schirmglieder auch eine zusätzliche Filterwirkung hervorrufen. Weiterhin sind zur Entfernung chemischer Verunreinigungen außer den Reaktions­ produkten Tabletten aus einer chemischen Verbindung zwischen aufeinanderfolgenden Schirmlagen vorgesehen um diese Verun­ reinigungen chemisch zu neutralisieren.

Die nachveröffentlichte DE-OS 26 00 426, von der im Oberbe­ griff des Hauptanspruchs ausgegangen wird, beschreibt einen Filter, bei dem die Tendenz besteht, daß sich feste Verun­ reinigungen in bestimmten Gebieten des Filters konzentrieren und sodann durch die Filterschichten hindurchbrennen. Diese Tendenz wird als "Nadelöffnungsbildung" bezeichnet. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Filters besteht darin, daß die sogenannte "Kanalbildung" auftritt, d. h. das strömende Gas umgeht eine oder mehrere Filterschichten. Ferner weist der bekannter Filter eine hohe Wärmekapazität auf, was große Mengen an brennbarem Material für das Aufblasen der Insassenrückhalt­ vorrichtung erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Filter der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, daß im Falle der Benutzung die Bildung feiner Öffnungen im Filter wie auch die Bildung von die Filterschichten umgehenden Kanälen vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs genannten Maßnahmen vor. Anspruch 2 bezieht sich auf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Teilquerschnitt eines Gasgenerators mit dem erfindungsgemäßen Filter;

Fig. 2 einen Explosionsteilquerschnitt der erfindungsge­ mäßen Filteranordnung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Gasgenerator längs der Linie 3-3 in Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 weist ein Gasgenerator 10 eine zylindrische Gehäuseanordnung 12, eine Zündanordnung 14, Mittel 16 zur Erzeugung von Gas mittels Ver­ brennung und einen Filter 18 auf, der zwischen den Gaserzeugungsmitteln 16 und dem Gehäuse 12 angeordnet ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Darstellung des Filters 18 in einem zylindrischen Gehäuse gemäß der Zeichnung nicht ein­ schränkend verstanden werden soll. Der erfindungsgemäße Filter kann auch bei anderen Gasgeneratoren mit anderen Gehäuseformen verwendet werden, was sich auch aus der folgenden Beschreibung ergibt.

Die Gehäuseanordnung 12 umfaßt einen Basisteil 20, einen Strö­ mungsmittelleitteil 22 und eine Endkappe 24. Der Basisteil 20 ist vorzugsweise an einem Ende des Strömungsmittelleitteils 22 durch Schweißen oder dgl., wie bei 26 gezeigt, befestigt und trägt ein Ende der Zünderanordnung 14 in einer mittig angeordneten Bohrung 28, die durch einen Gewindebolzen 30 verschlos­ sen ist.

Der Strömungsmittelleitteil 22 bildet einen im ganzen zylin­ drischen Mantel, in dem eine Vielzahl von axialen mit Umfangsabstand angeordneten Öffnungen 32 ausgebildet ist.

Das dem Basisteil 20 entgegengesetzte Ende des Strömungsmittelleitteils 22 ist mit einem Innengewinde 36 versehen in die eine ein Außengewinde aufweisende Endkappe 24 eingeschraubt ist.

Die Zündanordnung 14 ist in eine mittig angeordnete, mit Innengewinde versehene Bohrung 38 in der Endkappe 24 einge­ schraubt. Die Zündanordnung 14 kann irgendeine bekannte Konstruktion aufweisen, ist aber in Fig. 1 von einer Bauart, welche elektrische Leiter 40 zur Signalübertragung von einem nicht gezeigten beim Auftreten eines Zu­ sammenstoßes ansprechenden Sensor aufweist.

Die Gaserzeugungsmittel 16 umfassen eine geeignete Verbren­ nungsmaterialfüllung im Raum zwischen der Zündanordnung 14 und dem Filter 18. Obwohl auch irgendwelche anderen Verbrennungsmaterialien verwendet werden können, so werden doch solche in fester Granulatform bevorzugt. Die spezielle Anordnung des Gaserzeugungsmaterials entspricht vorzugsweise der in der DE-OS 26 29 462 angegebenen.

Der Filter 18 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wie man dies am besten in den Fig. 1 und 3 erkennt, und hat dabei eine relativ dünne gelochte Platte 40 mit einer Vielzahl von mit Axial- und Radialabstand angeordneten Löchern 42, innere (erste) Tragmittel 44, erste und zweite äußere Tragmittel 46 bzw. 48 und eine Vielzahl von Lagen oder Schichten aus defor­ mierbarem, faserigem Filtermaterial 50.

Die Komponenten des Filters 18 sind im allgemeinen in der Reihenfolge abnehmender Porosität in Strömungsrichtung angeordnet. Das erste Tragmittel 44 liegt benachbart zu gelochten Platte 40 und hat eine relativ große Porenweite. Das erste äußere Tragmittel 46 ist ebenfalls gut gasdurchlässig. Das zweite äußere Tragmittel 48 hat einen noch höheren Poren­ anteil.

Die Lagen 50 des Filtermaterials sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie die Filtration der Verbrennungsprodukte der Gaserzeugungsmittel 16 bewirken, wobei Verstopfung, Kanal­ bildung oder "Stecknadellochbildung" unterbleiben. Speziell bestehen die Lagen 50 aus deformierbarem faserigem Filter­ material, die von den als Siebe ausgebildeten Tragmitteln 44, 46 und 48 getragen, als zwei Sätze von Lagen angeordnet sind. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die Lagen 52, 54 aus gewaschenem Hochtemperatur-Fiberglas mit Faserdurch­ messern im Bereich von 2 bis 20 Mikron.

Dem Fachmann ist jedoch klar, daß auch andere faserige Filter­ materialien, wie Metallfasern verwendet werden können, voraus­ gesetzt, daß die Lagen so angeordnet sind, daß sie eine zu­ nehmend feinere Filtration in Strömungsrichtung bewirken.

Der andere Satz weist Lagen 51, 53, 55 aus Stahlwolle auf, die vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise wesentlich poröser ist als gewaschenes Fiberglas. Wie man am besten in Fig. 2 erkennt, wechseln die Stahlwollelagen 51, 53, 55 mit Fiber­ glas-Lagen 52, 54 ab, wobei Lage 51 benachbart zum inneren Tragmittel 44 und Lage 55 benachbart zum ersten äußeren Tragmittel 46 angeordnet ist.

Hinsichtlich dieser Anordnung der Lagen unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von der Lehre der DE-OS 26 00 426. Die beschriebenen Lagen bilden eine Filteranordnung abwechselnder Porosität für das von den Gaserzeugungsmitteln 16 nach außen durch den Strömungsmittelleitteil 22 fließende Gas. Die Stahlwolle-Lagen 51, 53, 55 dienen zur Aufüllung der Zwischenräume, bewirken ein zusätzliches Abstützen der benachbarten Filterlagen und verteilen die Verunreinigungen wieder. Diese Wiederverteilung hat die Tendenz, die "Nadel­ löcherbildung" zu eliminieren, während die zusätzliche Abstützung die Tendenz hat, die Kanalbildung zu verhindern. Durch das Ausfüllen der Zwischenräume läßt sich die Gesamt­ wärmekapazität des Filters durch erhöhten Filterwirkungsgrad reduzieren, der definiert ist als: log hindurchgegangene Teilchen/Wärmekapazität. Dieser zuletzt genannte Effekt erzeugt eine wärmere Gasströmung und infolgedessen eine größere Volumenströmung bei einer gleichbleibenden Menge an Gaserzeugungsmitteln, wodurch weniger Gaserzeugungsmittel für das Aufblasen gleichgroßer Gaskissen benötigt wird.

Es dürfte klar sein, daß der verbesserte Filterwirkungsgrad auch dazu dienen könnte, die festeren Verbrennungsprodukte mit einer geringeren sich ergebenden Gastemperatur zu entfernen.

Ferner sind auch Abwandlungen hinsichtlich der Anordnung der Filterlagen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu ver­ lassen. So können beispielsweise mehrere Lagen aus Filter­ material verwendet werden, es kann mehr als eine Füllage benachbart zum inneren Tragmittel 44 angeordnet sein oder aber es können unterschiedliche Filtermaterialien benutzt werden. Eine spezielle Substitution, die erfolgreich durchgeführt wurde, besteht in einer Lage aus annähernd 1,5 Mikron faser­ hohem Filtrationspapier.

Herstellung und Einbau der Filteranordnung.

Zur Bildung des Filters 18 im dargestellten Ausführungs­ beispiel werden die Tragmittel 44, 46 und 48 und die Lagen 50 aus deformierbarem Faserfiltermaterial zuerst als im wesent­ lichen rechteckige Bogen von gleicher Länge L hergestellt, wobei die Breiten proportional zum Abstand von der Mittelachse der Gehäuseanordnung 12 - vgl. Fig. 2 - ansteigen.

Das Bogen bildende zweite äußere Tragmittel 48 hat an einem Ende einen nach innen verlaufenden Flanschteil 58, um das Einsetzen in die Gehäuseanordnung 12 zu erleichtern.

Das Bogen bildende erste äußere Tragmittel 46 weist nach innen weisende Flanschteile 60 an jeder Längskante auf, um das Ver­ schließen des Filters zu bewirken.

Die in einer in Fig. 2 gezeigten flachen Packung angeordneten Bogen werden in einer Presse einer hohen Druckkraft ausge­ setzt.

Daraufhin wird die zusammengepreßte rechteckige Filterpackung durch Walzen oder dgl. in einen elastischen Zylinder umge­ wandelt, der eine Querdimension in seinem radial zusammenge­ drückten Zustand besitzt, welche kleiner ist als der Innen­ durchmesser 68 der Gehäuseanordnung 12. Der Sperreffekt der Flanschteile 60 zusammen mit der Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Dicke bei der Herstellung der Filterpackung stellt eine gleichförmige Verteilung des zusammengepreßten Filtermaterials sicher.

Die gelochte Platte 40, die zuerst als ein rechteckiger Bogen hergestellt werden kann, wird zur Bildung eines Zylinders (wie man am besten in Fig. 4 erkennt) gewalzt oder in anderer Weise verarbeitet, wobei der Längssaum 64 des Zylinders dadurch geschlossen wird, daß man eine dünne Platte 66 am Innendurchmesser 70 der perforierten Platte 40 am Saum 64 durch Schweißungen 72 oder dgl. befestigt, und wobei der Innendurchmesser 70 derart bemessen ist, daß er die Gaserzeugungsmittel 16 aufzunehmen vermag.

Zur Vorbereitung des Filters 18 für den Einbau in das typische Radialströmungsgenerator-Gehäuse 12 wird die perforierte Platte 40 als erstes innerhalb des elastischen Zylinders 61 angeordnet. Der Zylinder 41 wird sodann radial mittels eines (nicht gezeigten) Haltefutters belastet, welches derart geformt ist, daß eine Gleitbewegung des Zylinders 61 bezüglich des Haltefutters möglich ist. Die Längsachse des Zylinders 61 wird sodann mit der Längsachse des Gehäuses 12 ausgerichtet. Danach wird eine Axialbelastung auf den Filter 18 aufgebracht, um ihn aus dem Haltefutter heraus in das Gehäuse 12 zu schieben, wobei der nach innen ragende Flanschteil 58 des zweiten äußeren Haltemittels 48 eine relativ glatte Gleitkante zur Erleichterung des Einsetzens bildet. Zur weiteren Unterstützung beim Einsetzen bildet. Zur weiteren Unterstützung beim Einsetzen kann das Gehäuse 12 in Schwingungen versetzt werden, um in wirkungsvoller Weise die Reibungskräfte zu reduzieren, welche zwischen dem Filter 18 und der Innenoberfläche des Gehäuses 12 wirken.

Claims (3)

1. Filter zum Reinigen der Verbrennungsgase eines Gasgenera­ tors der Bauart, wie er zum Aufblasen von Fahrzeuginsassen­ rückhaltesystemen verwendet wird, wobei der Filter folgendes aufweist:

• a) eine Vielzahl von Schichten aus einem ersten Filter­ material, welches ein Metallwollematerial enthält,
• b) eine Vielzahl von Schichten aus einem zweiten Filter­ material, welches faserförmig ist, mit einer Porenweite, die wesentlich kleiner ist als die des ersten Filter­ materials, und die in Strömungsrichtung fortlaufend abnimmt,
• c) erste gasdurchlässige Tragmittel 44, angeordnet an der stromaufwärts gelegenen Seite des Filters, und
• d) zweite gasdurchlässige Tragmittel 46, 48, angeordnet an der stromabwärts gelegenen Seite des Filters,

wobei die ersten und zweiten Filtermaterialien zwischen den ersten und zweiten Tragmitteln angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schichten (51 und 53 und 55) aus dem ersten Filtermaterial eine Zwischenraumzone definiert, und zwar zur Verteilung und zum Ausfiltern der in dem durch die Zwischen­ raumzone strömenden Gas enthaltenen Verunreinigungen, und daß die nichtmetallischen zweiten Filtermaterialschichten (52 und 54) und die Schichten (51 und 53 und 55) der Zwischen­ raumzonen derart angeordnet sind, daß jede Schicht (52 und 54) aus zweitem Filtermaterial auf zwei gegenüberliegenden Seiten begrenzt wird von einer Zwischenraumzonenschicht (51 bzw. 53 bzw. 55) aus erstem Filtermaterial.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenweite der zweiten Filtermaterialschichten (52 und 54) in Strömungsrichtung abnimmt.