DE2745658C2 - Feststoffgasgenerator - Google Patents

Description

nung des Treibstoffes die gewünschte Ladedichle erreichbar ist und gleichzeitig vor dem Zünden des Treibstoffs dessen Pulverisierung vermieden wird und mit der

erreicht wird, daß die Brennkammer nach der Zündung und der Verbrennung des Treibstoffs absolut gasdicht gehalten wird.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die als Zylinder ausgebildete Brennkammer durch einen Kolben unterteilt ist, der den noch nicht gezündeten Treibstoff in einem Bereich der Brennkammer zusammenhalt und nach Anzünden des Treibstoffs durch den dabei auftretenden Gasdruck in eine Lage überführbar ist, in der das volle Volumen der Brennkammer freigegeben und die gewünschte Ladedichte vorhanden ist und in der die Brennkammer, insbesondere im Bereich von Zuführungsleitungen gasdicht abgedichtet ist

Durch diese MaEnahmen wird der granulatförmige Treibstoff vor der Anzündung zusammengepreßt, so daß er nicht durch Vibrationen pulverisiert werden kann. Mit dem Kolben wird auch die Brennkammer gasdicht verschlossen. Auch nachdem der Kolben nach dem Anzünden des Treibstoffs in seine Endlage verschoben ist, bleibt die Brennkammer nach außen abgedichtet, da durch den Kolben ein gasdichter Verschluß sehr einfach aufrechterhalten werden kann. Die Durchbruchstelle der in die Brennkammer eingeführten Zuführungsleitungen werden in der Endlage des Kolbens automatisch durch diesen abgedichtet, so daß sonst bei der Herstellung der Durchbruchstellen notwendige sorgfältige Abdichtungen gemäß der Erfindung nicht notwendig sind. Zuführungsleitungen zum Anzünden des Treibstoffes werden vorzugsweise mittig durch den Kolben hindurchgeführt und in die Brennkammer an einer Stelle eingeleitet, die in der Endlage des Kolbens durch diesen abgedichtet ist

Die Zuführungsleitungen zum Anzünden des Treibstoffs und evtl. weitere Leitungen sind hierbei vorzugsweise an der durch die Seitenfläche des Kolbens in seiner Endlage abgedichteten Zylinderwand in die Brennkammer geführt. Die Zuführungsleitungen werden somit an ihrer Durchdringungsstelle in die Brennkammer bei dem Überführen des Kolbens in seine Endlage abgeknickt oder abgeschert, so daß dadurch die Brennkammer absolut gasdicht nach außen verschlossen wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei in Fahrzeugen verwendeten Feststoffgasgeneratoren der Treibstoff vorteilhaft pyrotechnisch mittels einer Zündschnur angezündet wird. In diesem Fall wird das durch den Kolben geführte, in den Treibstoff hineinragende freie Ende der Zündschnur mit einer initialladung und einem Bindemittel gasdicht verklebt. Bei pyrotechnischem Anzünden des Treibstoffs erübrigen sich spezielle elektrisch anzusteuernde Zündpillen innerhalb des Treibstoffes. Vor allem ist bei einer pyrotechnischen Zündung im Gegensatz zu einer elektrischen Zündung aber keine elektromagnetische Abschirmung erforderlich.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellt dar

F i g. 1 einen Feststoffgasgenerator gemäß der Erfindung für granulatförmigen Treibstoff in Verbindung mit einer Schnelldreheinrichtung für eine Aufwickelvorrichtung eines Sicherheitsgurtes, und

F i g. 2 den Gasgenerator gemäß F i g. 1 nach Zündung des Treibstoffs.

In einem mit einem Endflansch 1 versehenen Hohlzylinder 2 ist ein Feststoffgasgenerator 3 mit granulatförmigem Treibstoff 4 angeordnet. In dem Hohlzylinder 2 ist eine an dessen Wand anliegende Hülse 5 mit einem Boden 6 eingesetzt, die im in der F i g. 1 gezeigten rechten, dem Boden zugewandten Bereich verengt ist und in diesem Bereich von einer an der Wand des Hohlzylinders anliegenden Hülse 7 ummantelt ist Die Hülse 5 weist im Bereich der Hülse 7 einen Durchbruch auf.
Die Hülse 5 mit dem Boden 6 und die Hülse 7 bilden das Gehäuse des Gasgenerators und schließen dessen Brennkammer 9 ein. Die Brennkammer ist durch einen Kolben 10 unterteilt, der in der Hülse 5 verschiebbar gelagert ist und gegen diese mittels eines O-Ringes 11

ίο an seinem Umfang abgedichtet ist

Der Kolben weist an seinem dem Treibstoff entgegengesetzten Ende eine keilförmige Verjüngung auf, gegen die ein ringförmiger Wulst 12 in der Hülse 5 beim Zusammenbau des Gasgenerators 3 eingerollt wird, wodurch der Kolben 10 in seiner Lage fixiert ist

Der Kolben 10 ist so weit in die Brennkammer 9 eingeschoben, daß der granulatförmige Treibstoff 4 zusammengepreßt ist und die Granulatkörper des Treibstoffes sich auch bei Vibrationen nicht gegenseitig abreiben können. Auf diese Weise wird das Pulverisieren des Treibstoffs verhindert

Der Kolben 10 weist eine mittlere Bohrung 13 auf, die auf der dem Treibstoff 4 zugewandten Seite aufgebohrt ist Durch diese Bohrung ist eine pyrotechnische Zündschnur 14 soweit eingeführt, daß ihr freies Ende in den Treibstoff 4 hineinragt Die Zündschnur 14 ist in dem aufgebohrten Teil der Bohrung 13 mit einem Kleber 15 gasdicht mit dem Kolben 10 verbunden. Das freie Ende der Zündschnur 14 ist mit einer Initialladung 16, z. B.

einem Tropfen aus Bleistyphnat und einem Bindemittel verschlossen, so daß der granulatförmige Treibstoff auch nicht bei Vibrationen in die Zündschnur eindringen kann. Die Zündschnur 14 ist aus der Brennkammer 9 auf der dem Treibstoff 4 entgegengesetzten Seite des Kolens 10 am Umfang der Hülse 5 durch eine öffnung 17 herausgeführt

Die Zündschnur 14 ist im allgemeinen ein Kunststoffschlauch, auf dessen Innenoberfläche ein Sprengstoff aufgetragen ist Die Zündschnur führt in dem hier beschriebenen Falle in Verbindung mit einer Aufwickelvorrichtung für einen Sicherheitsgurt zu einem nicht dargestellten Sensor, der im Falle eines Aufpralles des Fahrzeuges ein elektrisches Signal abgibt, mit dem ein Detonator gezündet wird. Dieser Detonator zündet den Sprengstoff der Zündschnur 14, in dem sich eine Flammenfront mit hoher Geschwindigkeit fortbewegt. Diese Flammenfront erreicht schließlich die Initialladung 16 mit der der Treibstoff 4 des Gasgenerators gezündet wird. Nach Zündung des Treibstoffes wird der Kolben 10 durch den sich aufbauenden Gasdruck in der Zeichnung gesehen nach links verschoben und erreicht schließlich seine in der F i g. 2 dargestellte Endlage. Bei der Bewegung des Kolbens in die Endlage fährt der Kolben mit seiner keilförmigen Verjüngung auch über

die öffnung 17, durch die die Zündschnur 14 eingeführt ist und quetscht dabei die Zündschnur unter gleichzeitiger Abdeckung der öffnung ab. Die Brennkammer 9 ist hierdurch auf etwa das Doppelte vergrößert worden; gleichzeitig bleibt die Brennkammer nach außen gasdicht abgeschlossen. In der Brennkammer 9 ist nunmehr die gewünschte Ladedichte, also das Verhältnis von Treibstoffmasse zu Brennkammervolumen, erreicht, wodurch der Treibstoff zügig abbrennt. Sobald sich in der Brennkammer 9 ein kritische Gasdruck aufgebaut hat, birst die Hülse 7 in einem Bereich innerhalb des Durchbruchs 8 der Hülse 5, in dem in dem Hohlzylinder 2 Gasaustrittsöffnungen 18 vorgesehen sind. Die Treibgase beaufschlagen hierdurch in nur teilweise darge-

stellten Ringkammern 19 Drehflügel 20, die in hier nicht näher interessierender Weise mit einer Schnelldreheinrichtung für die Aufwickelvorrichtung von Sicherheitsgurten verbunden ist Eine genaue Beschreibung einer Schnelldrehvorrichtung ist der eingangs erwähnten DE- 5 OS 25 10 514 zu entnehmen.

Bei dem beschriebenen Feststoffgasgenerator dient demnach der Kolben gleichzeitig als Zündschnur-Haltering und als Dichtelement, sowohl was die notwendige Einführung der Zündschnur als auch die Abdichtung des 10 ' Gasgenerators nach der Zündung des Treibstoffes nach

außen betrifft Ferner wird mit dem Kolben die Ladedichte reguliert, indem er sofort nach dem Anzünden des Treibstoffes den notwendigen Zusatzbrennraum freimacht Ein Gasgenerator gemäß der Erfindung weist 15 daher sowohl vor der Zündung des Treibstoffes als auch nach dessen Zündung optimale Betriebsverhältnisse auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 20

Claims (9)

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf einen Feststoffgasge- Patentansprüche: nerator, insbesondere für Sicherheitseinrichtungen in Fahrzeugen, wie zum Antrieb von Schnelldrehvorrich-

1. Feststoffgasgenerator, insbesondere für Sicher- tur.gen für Sicherheitsgurte, wobei der Gasgenerator heitseinrichtungen in Fahrzeugen, wie zum Antrieb s eine Brennkammer aufweist, in der granulatförmiger für Schnelldrehvorrichtungen für Sicherheitsgurte, Treibstoff mit einer zur zügigen Verbrennung ausreiwobei der Gasgenerator eine Brennkammer auf- chenden Ladedichte gelagert ist.

weist, in der granulatförmiger Treibstoff mit einer Gasgeneratoren werden überall dort eingesetzt, wo zur zügigen Verbrennung ausreichenden Ladedichte innerhalb sehr kurzer Zeit ein bestimmter Gasdruck gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ι ο aufgebaut oder eine bestimmte Menge erzeugt werden die als Zylinder ausgebildete Brennkammer (9) soll Gasgeneratoren werden etwa zum Aufblasen von durch einen Kolben (10) unterteilt ist, der den noch Luftkissen verwendet, die in Fahrzeugen die Fahrzeugnicht gezündeten Treibstoff (4) in einem Bereich der insassen bei einem Unfall auffangen; ferner werden Brennkammer (9) zusammenhält und nach Anzün- Gasgeneratoren in Verbindung mit Aufwickelvorrichdung des Treibstoffes (4) durch den dabei auftreten- ts tungen für Sicherheitsgurte in Fahrzeugen oder zum den Gasdruck in eine Lage überführbar ist, in der das Aufblasen von Schlauchbooten etc. eingesetzt
volle Volumen der Brennkammer (9) freigegeben So ist z. B. aus der DE-OS 25 10 514 bekannt, einen ivid die gewünschte Ladedichte vorhanden ist, und in Feststoffgenerator in Verbindung mit einer Schnellder die Brennkammer (9) durch den Kolben nach dreheinrichtung fär einen Sicherheitsgurt zu verwenaußen, insbesondere im Bereich von Zuführungslei- 20 den. Hierbei ist die Aufwickelvorrichtung als Drehkoltungen (Zündschnur 14) gasdicht abgedichtet ist. ben ausgebildet, wobei der Gasgenerator in einer Hohl-

2. Feststoffgasgenerator nach Anspruch 1, da- welle der Schnelldreheinrichtung angeordnet ist und die durch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) in an sich Treibgas? durch Düsen in der Welle auf zwei Flügel bekannter Weise gegenüber der Brennkammerwand einwirken, die in einer Ringkammer angeordnet sind abgedichtet ist 25 und die den Sicherheitsgurt durch annähernd zwei Um-

3. Feststoffgasgenerator nach einem der vorher- drehungen aufwickeln.

gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Der Treibstoff derartiger Gasgeneratoren ist im alldie Zuführungsleitungen (14) zum Anzünden des gemeinen granulatförmig und liegt in der Brennkammer Treibstoffes (4) mittig durch den Kolben (10) geführt in einer gewissen Ladedichte, das ist das Verhältnis von sind und in die Brennkammer (9) an einer Stelle (17) 30 Treibstoffmasse zu Brennkammervolumen, vor. Für eieingeleitet sind, die in der Endlage des Kolbens (10) ne einwandfreie Verbrennung und zügige Treibgasentdurch diesen abgedichtet ist. wicklung sind beide Faktoren, nämlich Granulatgröße

4. Feststoffgasgenerator nach Anspruch 3, da- und Ladedichte, wesentlich. 1st das Granulat zu klein durch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen oder wird gar der Treibstoff pulverisiert, so kann eine (14) an der durch die Seitenfläche des Kolbens (10) in 35 verpuffungsartige Verbrennung auftreten, die den Gasder Endlage abgedichteten Zylinderwand in die generator und die damit verbundenen Einrichtungen, Brennkammer geführt sind. z. B. die Aufwickelvorrichtung für einen Sicherheitsgurt,

5. Feststoffgasgenerator nach einem der Ansprü- zerstört. Wird die Ladedichte etwa durch Verdichten ehe 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei pyro- des Treibstoffes zu groß, so kann ebenfalls eine zu startechnischer Zündung des Treibstoffs mittels einer 40 ke, zu den gleichen Folgen führende Verbrennung aufZündschnur das durch den Kolben (10) geführte, in treten.

den Treibstoff (4) hineinragende freie Ende der Dieses Problem tritt besonders bei Gasgeneratoren

Zündschnur (14) mit einer Initialladung (16) und ei- auf, die in Fahrzeugen eingebaut sind, da hier durch die

nem Bindemittel gasdicht verklebt ist. Fahrzeugerschütterungen der Treibstoff, sofern er lose

6. Feststoffgasgenerator nach einem der vorher- 45 in der Brennkammer des Gasgenerators gelagert ist, gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß langsam pulverisiert wird. Ein Zusammenpressen des die Brennkammer (9) aus einer Zylinderhülse (5) mit Granulats während des Betriebs des Fahrzeuges verbiceinem Boden (6), vorzugsweise aus elektrostatisch tet sich ebenfalls aus den obengenannten Gründen,
isolierendem Material besteht. Aus der DE-OS 21 53 639 ist ein Gasgenerator bc-

7. Feststoffgasgenerator nach Anspruch 6, da- 50 kannt, in dessen Brennkammer ein Kolben verschieblich durch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) auf der ist. Wird das Treibmittel des Gasgenerators gezündet, Innenfläche der Hülse (5) verschiebbar gelagert ist so wird der Kolben in der Brennkammer verschoben und vorzugsweise mittels eines O-Ringes (11) gegen und drückt ein Kühlmittel in den heißen Gasstrahl, so diese abgedichtet ist. daß das Kühlmittel verdampft und gemeinsam mit dem

8. Feststoffgasgenerator nach Anspruch 3, da- 55 Gas des Gasgenerators zum Aufblasen eines Luftkisdurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen sens dient Die Treibstoffmasse ist bei diesem Gasgcne-(14) zum Zünden des Treibstoffes (4) in der Bohrung rator innerhalb eines abgeschlossenen Gehäuses in der (13) des Kolbens (10) verklebt sind. Brennkammer gelagert, wobei der dortigen Beschrei-

9. Feststoffgenerator nach einem der vorherge- bung nicht zu entnehmen ist, in wieweit die obenerhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an 60 wähnten Probleme bei dieser Konstruktion berücksichder innenwand der Brennkammer (9) ein deformier- tigt sind, in keinem Faüe spielt jedoch die erwähnte barer ringförmiger Wulst (12) vorgesehen ist, der Ladedichte eine Rolle.

den Kolben in einer Lage fixiert, in der der Treib- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen

stoff (4) zusammengepreßt ist. Feststoffgasgenerator der eingangs genannten Art eine

65 neue Konstruktion zu schaffen, mit der bei der Verbren-