DE2908075A1

DE2908075A1 - Verbrennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2908075A1
Application number: DE19792908075
Authority: DE
Inventors: Takashi Ishhi; Masayoshi Kathoh; Tadahiko Nagaoka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1979-03-02
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FR2418905B1; JPS581333B2; JPS54116741A; US4249673A; FR2418905A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsvorrichtung mit einem perforierten Gehäuse, in dem Tabletten oder Pellets aus einer chemischen Verbindung enthalten sind, die unter Erzeugung einer großen Gasmenge verbrennt und insbesondere betrifft die Erfindung eine Dämpfungseinrichtung in einer derartigen Vorrichtung, die das Aufbrechen der Pellets vor und während der Verbrennung verhindern soll. Eine Vorrichtung nach der Erfindung kann in einem Gasgenerator für eine aufblasbare Sicherheitsvorrichtung und auch in einer Zündeinrichtung für einen Baketenmotor verwendet werden.

Einige Arten herkömmlicher Sicherheits- oder Lebensrettungsvorrichtungen, die beispielsweise einen aufblasbaren Sicherheitsbalg oder Sicherheitssack zum Schutz von Kraftfahrzeuginsassen gegen Verletzung bei Fahrzeugzusammenstößen enthalten, sind mit einem Gasgenerator versehen, der ein perforiertes Gehäuse und darin enthaltene Tabletten oder Pellets einer chemischen Verbindung umfaßt, wobei normalerweise eine pyrotechnische Verbindung verwendet wird, die eine große Menge von gasförmigen Reaktionsprodukten bei einer Verbrennung in krrzer Zeit erzeugen kann. Zusätzlich enthält ein Gasgenerator dieser Art einen in dem Gehäuse eingesetzten Zünder, um die pyrotechnischen Pellets zu entzünden und er enthält normalerweise ein wärmeabsorbierendes Material in Form von zwischen die Pellets und die perforierte Gehäusewand dichtgepackten Granülen, um die Temperatur der Reaktionsgase vor dem Entweichen abzusenken.

Viele Zündgeräte für Feststoff-Raketenantriebsmotoren sind grundsätzlich gleichartig wie ein s_olcher Gasgenerator aufgebaut, mit dem Unterschied, daß kein wärmeabsorbierendes Material enthalten ist und daß eine pyrotechnische Verbindung benutzt wird, die bei der Verbrennung nicht nur eine große Menge von gasförmigen Reaktionsprodukte^sondern auch eine

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große Wärmemenge erzeugt, da diese Zündgeräte ein Gas oder eine Flamme mit sehr hoher Temperatur ausstoßen sollen.

Bei einem Verbrennungsgerät der beschriebenen Art, ob es sich nun um einen Gasgenerator für eine Sicherheitsvorrichtung oder ein Zündgerät für einen Raketenantriebsmotor handelt, werden die Form und die Abmessungen der Tabletten oder Pellets der gaserzeugenden Verbindung sorgfältig so ausgelegt, daß die beabsichtigte Verbrennungsgeschwindigkeit oder Gaserzeugungsgeschwindigkeit bei einem geeigneten Verbrennungsdruck in dem Gehäuse des Gerätes verwirklicht wird. Es besteht jedoch die Möglichkeit, daß die Pellets gespalten oder zertrümmert werden, wenn das Gerät oder die orrichtung mechanischen Vibrationen und/oder Stößen₅beispielsweise bei der Mitführung des Gerätes in einem Fahrzeug^unterworfen ist. Wenn die Pellets im, wenn auch nur teilweise, zerbrochenen Zustand verbrannt werden, kann das Gerät möglicherweise die Erwartungen, die in es gesetzt werden, nicht erfüllen; beispielsweise kann der Druck während des Verbrennungsvorgangs wegen der vergrößerten Gesamtoberfläche der verbrennbaren Pellets außerordentlich ansteigen, wodurch das Gehäuse im Extremfall zerrissen werden kann,

Herkömmliche Verbrennungsvorrichtungen der beschriebenen Art umfassen deshalb bestimmte Einrichtungen, um die Pellets der gaserzeugenden Verbindung in dem Gehäuse im wesentlichen ohne gegenseitige Bewegung zu halten, um damit ein Aufbrechen oder Spalten zu verhindern. Ein typisches Beispiel einer solchen Einrichtung ist ein aus relativ weichem Material, wie Kunststoffschaum oder Glaswolle,bestehendes Abstandsstück, das zwischen die Pellets und einem keine Perforationen enthaltenden Wandabschnitt des Gehäuses so eingesetzt ist, daß die Pellets in dem Gehäuse unter einer bestimmten Druckbeaufschlagung dicht

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gepackt sind. Es ist jedoch schwierig, eine Bewegung der Pellets bei Verwendung eines solchen Abstandstückes vollständig zu verhindern. Wenn auch die Pellets bis zur Betätigung des Gerätes unbeschädigt bleiben, kann doch das Abstandsstück oder das Raumerfüllungsstück unter Druck zur Verringerung seines Volumens gezwungen werden, wodurch sich eine Vergrößerung des Volumens der Brennkammer ergibt, in der die Pellets sich befinden, wenn der Druck in dem Gehäuse nach der Einleitung der Verbrennung der Pellets ansteigt. Dann beginnen die Pellets während des VerbrennungsVorganges sich in der Verbrennungskammer zu bewegen und gegeneinander zu stoßen, so daß in diesem Zeitpunkt ein Aufspalten oder Zertrümmern eines Teils der Pellets beginnt, bevor die Verbrennung beendet ist. Außerdem wird durch das Raumerfüllungs- oder Abstandsstück die Befüllung der Verbrennungsvorrichtung erschwert. Um das Baumerfüllungs- oder Abstandsstück in der richtigen Weise einzusetzen, muß beim Zusammenbau der Vorrichtung entweder das Gehäuse mit den verbrennbaren Pellets nach dem Anbringen des Zünders beladen werden oder der Zünder muß in das Gehäuse eingefüllt werden, das bereits dicht mit Pellets vollgepackt ist, so daß die Gefahr besteht, daß der Zünder durch Stoß oder durch Reibung zwischen Zünder und Pellets unabsichtlich gezündet wird.

Als alternatives Verfahren ist bei manchen herKÖmmlichen Gasgeneratoren bekannt, die verbrennbaren Pellets in einen Balg oder Sack aus Tuch, Kunststoffilm oder Metallfolie dicht zu packen und es werden in einen Zwischenraum zwischen der Außenseite des Balges oder Sackes und der Innenseite einer Gehäusewand Federn so eingesetzt, daß sie die eingesackten Pellets unter Druck niederhalten. Auch dieses Verfahren ist jedoch nicht sehr geeignet, die Pellets an einer Bewegung und am Aufbrechen während des VerbrennungsVorganges zu hindern,

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da die Federn zusammengedrückt werden, wenn der Druck in dem Sack ansteigt, wodurch wiederum eine Vergrößerung des Raumes erfolgt, in dem die Pellets sich befinden. Außerdem ist die Endmontage der Vorrichtung bei Benutzung dieses Verfahrens sehr mühsam, da die Pellets in dem Sack dicht gepackt werden müssen, der Sack jedoch den Innendurchmesser des Gehäuses nicht übertreffen darf, damit der aus einem dünnen und weichen Folienmaterial bestehende Sack beim Einsetzen in das Gehäuse nicht beschädigt wird.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Verbrennungsvorrichtung zu schaffen, die in einem perforierten Gehäuse Tabletten oder Pellets einer chemischen Verbindung enthält, die unter Erzeugung einer großen Gasmenge verbrennen, und-die einen Zünder zur Entzündung der Pellets an dem Gehäuse angebracht enthält und eine neuartige Rückhalteeinrichtung umfaßt, um die Pellets nicht nur bis zur Entzündung, sondern auch während der Verbrennung bewegungslos ?jXX halten und damit sicher ein Aufbrechen oder Beschädigen der Pellets vor Beendigung des Verbrennungsvorganges zu verhindern; dabei soll die Vorrichtung leicht und sicher montiert werden können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Gasgenerator der beschriebenen Art für eine aufblasbare Sicherheitseinrichtung, wie einen aufblasbaren Balg, in einem Kraftfahrzeug zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, einen verbesserten Zündor der beschriebenen Art für einen Raketenantriebsmotor zu schaffen.

Eineerfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse₃ in dem eine Brennkammer bestimmt ist und das mindestens eine Gasauslaßöffnung enthält, das eine Vielzahl von Pellets

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einer chemischen Verbindung enthält, die eine sich selbst aufrecht erhaltende Verbrennung bei der Erzeugung eines Verbrennungsgases ermöglichen, wobei dieses in Form einer in der Brennkammer entstehenden Flamme sein kann,und das einen Zünder zur Entzündung der Pellets an dem Gehäuse so angebracht enthält, daß der Zünder in Verbindung mit der Brennkammer steht. Als neuartige Eigenheit enthält die Vorrichtung ferner ein hohles, elastisches Halteelement, das in die Brennkammer eingesetzt ist. Das Halteelement besteht aus einem nicht brennbaren Material und besitzt mindestens eine öffnung}die so genügend klein ist, daß kein Pellet hindurchtreten kann. Das Halteelement ist so ausgelegt, daß es sich an ,einer Wand der Brennkammer in solcher Weise abstützt, daß der Zünder zum Inneren des Behälterelementes zu freigelegt ist und daß die Pellets insgesamt durch das Halteelement mit Abstand von dem Zünder gehalten und durch die Elastizität des Halteelementes mit einer Druckkraft beaufschlagt sind.

Beispielsweise kann das ^-alteelement eine schraubenförmig oder kegelförmig gewundene Feder oder ein perforierter Federbalg sein. Vorzugsweise wird eine allgemein kegelförmige Feder verwendet, deren breiteres Ende sich an der erwähnten Wand der Brennkammer abstützt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann entweder als Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung, wie einen aufblasbaren Balg in einem Kraftfahrzeug}oder als Zündvorrichtung für einen Raketenmotor ausgelegt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

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Figur 1 in Schnittansicht einen Gasgenerator als

eine Ausführung der vorliegenden Erfindung,

Figur 2 eine Schnittansicht eines Raketenmotor-Zündgerätes als weitere Ausführung der Erfindung,

Figur 3 eine Schnittansicht eines herkömmlichen Gas- ■ generators,

Figur if eine Schnittansicht eines herkömmlichen Raketenmotor-Zündgerätes ,

Figur 5 das Gehäuse der Vorrichtung nach Fig. 1 vor

dem Befüllen mit Pellets einer gaserzeugenden Ve rbindung,

Figur 6 den Befüllvorgang "bei dem Gehäuse nach Fig. 5»

Figur 7 eine Schnittdarstellung einer gegenüber der Vorrichtung nach Fig. 1 abgewandelten erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 8 eine ähnliche Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 2,

Figur 9 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 zur

Verdeutlichung des Verhaltens der Halteeinrichtung , und

Figur 10 eine weitere Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 7.

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Der Gasgenerator in Fig. 1 ist so ausgelegt, daß er aus seinem schusseiförmigen Gehäuse 10 durch eine Vielzahl von in die Umfangswand des Gehäuses 10 gebohrte öffnungen 1Oa ein Gas ausströmen lassen kann. Das offene Ende des schüsselförmigen Gehäuses 10 ist durch eine Deckelplatte 12 verschlossen und ein zylindrischer Eaumteiler 1 if ist konzentrisch in dem Gehäuse 10 so befestigt, daß das Gehäuseinnere in eine zylindrische Brennkammer 16 und eine ringförmige Kühlkammer 18 unterteilt ist. Der Raumteiler 1 if besitzt eine Vielzahl von Radialbohrungen 1Zj.a, die eine Verbindung zwischen den beiden Kammern 16 und 18 herstellen. Eine Vielzahl von aus einer festen chemischen Verbindung hergestellten Pellets ist in die Brennkammer 16 in einer später beschriebenen Weise eingesetzt oder eingefüllt. Die chemische Verbindung ist so ausgewählt, daß sie bei einer sich selbst aufrechterhaltenden Verbrennung eine große Menge eines Verbrennungsgases erzeugt. Der Ausdruck "Pellet" ist dabei so aufzufassen, daß Tabletten, Granülen und Blöcke mit relativ kleinen Abmessungen oder Stücke mit anderer Form umfaßt werden. Beispielsweise können die Pellets aus Kalium-Perchlorat und aus Fatriumazid bestehen. Ein elektrisch betätigbarer Zünder 22 ist mittels einer Gewindebohrung 10b in der Mitte des Bodens des Gehäuses 10 eingesetzt.Die Kühlkammer 18 ist mit Granülen 2J\ aus einem im wesentlichen inerten und wärmeabsorbierenden Material, beispielsweise Aluminiumoxid angefüllt. Die Außenfläche des zylindrischen Raumteilers IZj. und die Innenfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses 10 sind mit Drahtgewebe 26 bzw. 28 bedeckt, damit die Granülen 2.i\ nicht durch die Bohrungen 1Zfa und 10a durchfallen können.

Als ein Beispiel für den erfindungsgemäßen elastischen Halter ist eine im großen und ganzen zylindrische Wendelfeder 30 in die Brennkammer 16 eingesetzt. Der Innendurchmesser der Feder 30 ist etwas größer als der Durchmesser

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der Gewindebohrung 10b, die zum Einsetzen des Zünders 22 benutzt wird,und die Lange der Feder 30 ist größer als die Länge des Zünders 22 bzw, als der Teil des Zünders 22, der in die Brennkammer 16 hinein vorsteht. Die Steigung der Wendelfeder 30, d.h. die Breite der öffnungen des Halters 30,ist kleiner als die kleinste Abmessung der einzelnen Pellets 20. An einem Ende ist die Feder oder der Halter 30 um einen Ringartigen Vorsprung 10c aufgesteckt, der an der Innenseite des Bodens des Gehäuses 10 konzentrisch um die Gewindebohrung 10b ausgebildet ist, so daß die Wendelfeder 30 den in die Brennkammer 16 eingesetzten Zünder mxp kurzem Abstand umgibt.

Die Wendelfeder 30 ist mit dem Gehäuse 10 so zusammengebaut, daß der Raum zwischen der Feder 30 und dem Zünder 22 vollständig leer" bleibt, d.h. daß sich in diesem Raum kein Pellet 20 befindet. Normalerweise ist der Ringraum 16a zwischen dem lußeren der Feder 30 und dem zylindrischen Raumteiler 1% breit genug, so daß sich dort Pellets befinden können. Die öffnung am freien Ende der Wendelfeder 30 ist durch einen Stopfen 32 aus einem weichen, unbrennbaren und vorzugsweise für Gas permeablen Material verschlossen, damit keine Pellets 20 in den Innenraum der Wendelfeder 30 dort eindringen können. Beispielsweise kann der Stopfen 32 aus mehreren Schichten eines feinmaschigen Drahtgewebes bestehen. Die Abmessungen der Wendelfeder 30 sind so ausgelegt, daß die Pellets in dem Raum um die Wendelfeder 30 dicht gepackt sind und im ganzen gegen die Deckplatte 12 und den zylindrischen Raumteiler 14 durch die Kraft der Feder gedruckt werden. Die Innenflächen der Deckplatte 12 und des zylindrischen Raumteilers lif können mit (nicht gezeigten) Polsterschichten bedeckt sein.

Es ergibt sich a-us der bisherigen Beschreibung, daß die Wendelfeder 30 eine Bewegung der einzelnen Pellets in der

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Brennkammer 16 vor der Entzündung der Gaserzeugungsvorrichtung verhindert. Nach dem Zünden beginnen die Pellets 20 zu brennen und ein Verbrennungsgas zu erzeugen, das aus dem Gehäuse 10 durch die Radialbohrungen 10a ausgestoßen wird, nachdem es beim Durchtritt durch die Kühlkammer 18 abgekühlt wird. Unabhängig von der Größe des Verbrennungsdrucks in der Brennkammer 16 wird die Wendelfeder 30 nicht wesentlich verformt, da kein Druckunterschied zwischen der Innen- und der Außenseite der Wendelfeder 30 auftritt. Dementsprechend tritt keine wesentliche Änderung in dem Volumen des Raumes ein, in den die Pellets 20 gepackt sind, bis die Verbrennung nahezu vollendet ist, so daß die Pellets sich auch nicht in der Brennkammer herumbewegen und gegeneinanderstoßen,und damit zerbrechen die Pellets während des Betriebs des Gasgenerators nicht.

Als zusätzliche Wirkung der Verwendung einer Wendelfeder 30 in der dargestellten Anordnung kann eine durch den Zünder 22 erzeugte Flamme sich gleichförmig in allen Richtungen ausbreiten, da die Pellets vom Zünder 22 entfernt gehalten werden. Das erweist sich für die Stabilisierung der Entzündung der Pellets 20 sehr günstig. Wenn der Zünder ZZ bei seiner Zündung Abfallstoffe gegen die Pellets 20 schleudert, können diese durch die Wendelfeder 30 teilweise aufgefangen werden, oder es können auch Vorrichtungen zusätzlich angebracht werden, so daß auch auf diese V/eise kein Bruch der Pellets 20 erfolgt.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Zündvorrichtung für einen Feststoff-Raketenantriebsmotor gezeigt. Wenn hier auch eine unterschiedliche Form vorliegt und insofern eine Vereinfachung, als kein wärmeabsorbierendes Material 2if und kein Raumteiler 1 Zf vorgesehen werden muß, so ist diese Zündvorrichtung grundsätzlich von gleichem Aufbau wie der Gasgenerator nach Fig. 1, In diesem Fall wird das offene Ende

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des Gehäuses 10 durch einen mit einem Abdeckflansch versehenen Stopfen 13 verschlossen und der Zünder 22 ist in eine Geivindebohrung 13a dieses Stopfens eingeschraubt. Beispielsweise kann der Zünder 22 dieser Zündvorrichtung ein zylindrischer Körper 22a mit Außengewinde sein, in den in einen zylindrischen Hohlraum 22c eine schnell brennende explosive Verbindung eingefüllt ist und darunter kann ein elektrischer Zünder 22b angeordnet sein. Eine Trennscheibe 22d ist zwischen elektrischem Zünder und der chemischen Verbindung eingesetzt und der zylindrische Hohlraum 22c ist brennraumseitig durch eine Deckscheibe 22e verschlossen. Die Pellets 20 bestehen aus einer pyrotechnischen Verbindung, die eine große Wärmemenge wie auch eine Menge Verbrennungsgases erzeugt, so daß diese Vorrichtung einen Feuerstrahl durch die Bohrungen 10a ausstößt. Ein Beispiel für eine solche pyrotechnische Zusammensetzung ist ein Gemisch aus Kaliumnitrat und Bor. Die Außenseite des Gehäuses 10 kann mit einer dünnen Kunststoff- oder Metallfolie 3k verschlossen sein, damit die Bohrungen 10a bis zur Zündung der Pellets 20 verschlossen sind. Die im großen und ganzen zylindrische Wendelfeder 30 ist ebenfalls, wie bei Fig. 1 mit einem Stopfen 32. an ihrem offenen Ende verschlossen. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Wendelfeder 30 mit dem Stopfen 13 zu verbinden, da, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die Wendelfeder 30 in einem Endbereich der Brennkammer 16 nach der Beladung des Gehäuses 10 mit den Pellets 20 eingesetzt und genügend gegen die Pellets 20 gedruckt wird, wenn der Stopfen 13 in das Gehäuse 10 eingesetzt wird. Die Wirkung der Wendelfeder 30 bei dieser Zündvorrichtung ist identisch mit der Wirkung der Feder 30 in dem Gasgenerator nach Fig. 1,

Für Vergleichszwecke sind in Fig. 3 und k herkömmliche Verbrennungsvorrichtungen bzw. Zündvorrichtungen dargestellt.

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Die Gasgeneratorvorrichtung in Fig* 3 entspricht der Vorrichtung nach Fig. 1. Hier sind die gaserzeugenden Pellets 20 in die Brennkammer 16 ohne besondere Vorkehrungen eingefüllt, so daß die Pellets 20 mit dem in die Brennkammer 16 eingesetzten Zünder 22 in Berührung kommen. Ein scheibenförmiger Raumfüller oder ein solches Abstandsstück, das beispielsweise aus Kunststoffschaum oder Glaswolle besteht, ist so in der Brennkammer 16 angeordnet, daß es an dem Deckel oder der Deckplatte 12 anliegt. Dieser Raumfüller 38 ist stark genug, daß er durch den Deckel 12 gegen die Pellets 20 gedrückt wird. Dieser Raumteiler bringt die bereits beschriebenen Nachteile bei seinem Gebrauch.

Bei der Zündvorrichtung nach Fig. if wird ein Sack 40 aus einem weichen Folienmaterial benutzt, und Federn 42 sollen die Pellets unbeweglich halten. Der Sack 40 ist mit den Pellets 20 gefüllt und nach dem Füllen wird der offene Abschnitt des Sackes ZfO entweder durch Ankleben oder sonstige Verbindung mit dem Stopfen 13 verbunden und dabei wird ein längs des Umfangs des Stopfens 13 liegender ausgeschnittener Bereich 13b verwendet. Die Federn 42 sind in dem Gehäuse schon eingesetzt, bevor die eingesackten Pellets 20 zusammen mit dem Stopfen 13 in das Gehäuse 10 kommen, so daß die Federn 4-2 gegen das geschlossene Ende des Gehäuses 10 gedrückt werden. Aus der Darstellung zeigt sich, wie mühevoll der Zusammenbau des Zündgerätes ist.

Ein Beispiel, wie der Gasgenerator nach Fig. 1 zusammengebaut werden kann, wird mit Bezug auf Fig. 5 und 6 nachfolgend beschrieben.

Zunächst wird die Wendelfeder 30 in das Gehäuse 10 eingesetzt, d.h. sie wird auf den Ringvorsprung 10c im Inneren des Gehäuses 10 aufgeschoben. Danach werden der Raumteiler 14 und

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die Drahtgewebe 26 und 28 eingelegt, die Kühlkammer wird mit den Kühl-Granülen be füllt und der Deckel oder die Deckplatte 12 wird an dem Gehäuse 10 befestigt. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Um die Gaserzeugungspellets 20 in die Brennkammer 16 der so vorbereiteten Gehäuseanordnung einzubringen, wird ein Trichter kk benutzt, dessen unteres Trichterende wendeiförmige Vorsprünge Zj4a an seiner Außenseite trägt. Der rohrförmige Endabschnitt des Trichters kk wird durch die Gewindebohrung 10b tief in das Gehäuse 10 eingeführt, bis sich das freie Ende der Wendelfeder 30 an dem Wendelvorsprung ^a fängt. Dann wird der Trichter kk so weit nach oben gezogen, bis die Wendelfeder 30 vollständig an dem (nun oben befindlichen) Boden des Gehäuses 10 anliegt (Fg.6). Daran anschließend werden die Pellets 20 durch den Trichter l±k in die Brennkammer 16 eingefüllt. Es kann leicht an den Trichter und/oder das Gehäuse 10 geklopft werden, um das Einschütten der Pellets 20 durch den rohrförmigen Endabschnitt des Trichters 2fi§. und eine dichte Packung der Pellets in der Brennkammer 16 zu befördern. Wenn eine bestimmte Menge von Pellets in die Brennkammer 16 eingefüllt ist, wird der Trichter kh von der Wendelfeder 30 gelöst und herausgezogen und danach wird der (in Fig. 6 nicht gezeigte) Stopfen 32 auf das freie Ende der Schraubenfeder mit einem Werkzeug aufgeiietzt. Schließlich wird der Zünder 22 in die Gevsindebohrung 10b des Gehäuses 10 eingeschraubt. Die Zündvorrichtung nach Fig. 2 kann so zusammengebaut werden, daß zunächst das Gehäuse 10 mit Pellets 20 beladen wird, dann wird die bereits mit dem Stopfen 32 versehene Wendelfeder 30 in das Gehäuse eingesetzt, der durchbohrte Stopfen 13 kommt in das Gehäuse und schließlich wird der Zünder 22 in die Gewindebohrung 13a des Stopfens 13 eingeschraubt.

Wie durch die bisherige Beschreibung gezeigt kann die Beladung der Brennkammer 16 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

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mit den Gaserzeugungspellets 20 sehr leicht durchgeführt werden, insbesondere im Vergleich mit dem entsprechenden Vorgang bei einer herkömmlichen Vorrichtung, bei dem entweder der in Fig. 3 gezeigte Baumfüller oder die Kombination aus Sack IfO und Federn 42 nach Fig. h, verwendet wird. Darüberh naus kann der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Sieherheitsgefährdung durchgeführt werden, da der Zünder 22 nicht in Berührung mit den Pellets 20 kommt.

Die erfindungsgemäße Verwendung einer Wendelfeder als ^alteelement erweist sich als vorteilhaft und bequem. Die Wendelfeder 30 in allgemein zylindrischer Form, wie sie bei den Vorrichtungen nach Fig. 1 und Fig. 2 verwendet wird, übt eine Druckkraft nur auf die Pellets 20 aus, die in Axialrichtung der Wendelfeder 30 liegen, d.h. die Pellets 20, die in dem Kingraum 16a um die Wendelfeder 30 liegen, können nicht immer ausreichend gegen die zylindrische V/and der Brennkammer 16 gehalten werden. Das tritt besonders dann ein, wenn der Durchmesser der Wendelfeder 30 relativ klein gegenüber dem Durchmesser der Brennkammer 16 ist. Es besteht auch möglicherweise die Gefahr, daß die zylinderförmige Wendelfeder 30 sich, wie in Fig. 9 dargestellt, zur Seite biegt, wenn sie einen relativ kleinen Durchmesser besitzt. Diese Biegung der Wendelfeder 30 zur Seite erniedrigt die elastische Wirkung"der Feder. Dieser Ge fahr kann dadurch entgegengewirkt werden, daß der Durchmesser der Wendelfeder 30 vergrößert wird, aber es kann unerwünscht sein, den Durchmesser der Wendelfeder 30 zu vergrößern, da damit möglicherweise die Vergrößerung des Gehäuses 10 notwendig wird, um das effektive Volumen der Brennkammer 16 auf einen Wort zu bringen, der für die vorbestimmte Menge von Pellets 20 ausreicht.

Für solche Fälle ist in Fig. 7 und Fig. 8 eine Möglichkeit gezeigt, die allgemein zylindrische Wendelfeder 30 in den

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Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 durch eine allgemein kegelige Wendelfeder 3OA zu ersetzen, die mit ihrem breiteren Ende an der Innenfläche des Bodens des Gehäuses 10 (Fig.7) oder am Stopfen 13 (Fig. 8) abgestützt ist. Die Kegel-Wendelfeder 3OA biegt sich nicht so leicht zur Seite aus und die Druckkraft dieser Feder 3OA wirkt nicht nur in Axialrichtung sondern auch in schräg dazu liegenden Richtungen, wie es beispielsweise in Fig. 10 durch Pfeile angezeigt ist. Das schmalere %ide der Kegel-Wendelfeder 3OA wird ebenfalls in der erwähnten Weise durch einen Stopfen 32 verschlossen, es kann jedoch auch dieser Stopfen entfallen, wenn die öffnung am schmaleren Ende der Kegel-Wendelfeder 3OA kleiner als das kleinste Maß der einzelnen Pellets 20 ist.

Bei der Herstellung einer erfindungsgemaßen Vorrichtung, insbesondere in der Ausführung nach Fig. 1 oder Fig. 7 kann es sich als mühsam erweisen, den Stopfen 32 in das freie Ende der Wendelfeder 30 bzw. 3OA einzuführen. Es besteht auch noch die Gefahr, daß der Stopfen J>2. durch die Reaktionskraft der Pellets 20 oder durch eine durch das Verbrennungsgas ausgeübte Stoßkraft entfernt wird. Dann werden einige Pellets 20 in den Innenraum der Wendelfeder 30 bzw. 3OA eindringen und diese Feder hindert dann die Pellets nicht mehr daran, sich in der Brennkammer 16 zu bewegen. Eine Lösung für dieses Problem ergibt sich durch eine Vorrichtung nach Fig. 10, bei der eine weitere allgemein kegelförmige Wendelfeder 33, die etwas kleiner als die Wendelfeder 3OA ist,zusätzlich verwendet wird. Die kleinere Wendelfeder 33 wird im Inneren der größeren Wendelfeder 3OA im wesentlichen koaxial dazu angeordnet und das schmalere Ende der kleineren Wendelfeder 33 liegt an dem freien Ende der größeren Wendelfeder 3OA an. Die Abmessungen der beiden Wendelfedern 3OA und 33 sind so bestimmt, daß die Öffnung an dem freien Ende der kleineren Wendelfeder 33 kleiner ist als das kleinste Maß der einzel-

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nen Pellets 20. Am breiteren Ende ist die kleinere Wendelfeder 33 auf einen Endabschnitt des Zünders 22 aufgeschoben. Bei der Ausführung nach Fig. 8 kann die zusätzlich eingesetzte weitere Wendelfeder auf der Innenfläche des Stopfens 13 abgestutzt werden. Es wurde bisher von einer allgemein kegeligen weiteren Feder 33 gesprochen, jedoch kann, bei entsprechender Auslegung, auch eine allgemein zylindrische Wendelfeder ~53 eingesetzt werden.

Statt einer Wendelfeder kann auch ein perforierter, aus Metallblech hergestellter Balg oder Federbalg als Halteelement erfindungsgemäß eingesetzt werden, d.h. als ein hohles und elastisches Element, das eine Druckkraft ausübt, wenn es in Axialrichtung oder in schrägen Richtungen zusammengedrückt wird. Ein perforierter Balg hält sehr wirksam die vom Zünder beim Zündungsvorgang abgegebenen Fremdteilchen von den Pellets fern und kann leicht mit einem fast geschlossenen Ende mit nur kleinen Bohrungen hergestellt werden.

Nachfolgend wird von Versuchsbeispielen berichtet, die zur überprüfung der Auswirkungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt wurden.

Versuchsbericht:

Einige Exemplare herkömmlicher Gasgeneratoren mit dem Aufbau, nach Fig. 3 wurden erzeugt mit unterschiedlichen Raumfüllern 38 und ebenso wurden drei Exemplare von Gasgeneratorvorrichtungen in erfindungsgemäßer Ausbildung hergestellt, die grundsätzlich den in Fig. 1, 7 bzw. 10 dargestellten Ausführungen entsprachen.Die Brennkammer 16 wurde bei jedem'Exemplar mit insgesamt I50 g Pellets 20 angefüllt, die im wesentlichen ein Gemisch von Kaliumperchlorat und Natriumazid enthielten.

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Diese zu erprobenden Gasgeneratoren wurden einem Vibrationstest mit folgenden Werten unterworfen:

Beschleunigung	+	k	S	Zyklen.
Frequenz		15	Hz
Dauer	3	X	1O⁶

Dieser Test entspricht den Gesamtvibrationen, die bei einem durchschnittlichen Kraftfahrzeug während einer Dauer von 10 Jahren auftreten.

Die Auswirkung der Vibrationen auf die Pellets 20 in den einzelnen Exemplaren von Gasgeneratorvorrichtungen wurde dadurch geprüft, daß ein Teil der erprobten Vorrichtungen zerlegt wurde und dann wurde das Gewicht des pulverisierten oder zertrümmerten Anteils der gaserzeugenden Verbindung oder des gaserzeugenden Gemisches gewogen, bei den nicht zerstörten Exemplaren wurde der Verbrennungsdruck der erprobten Gasgeneratoren mit nicht einem Vibrationstest unterzogenen Exemplaren verglichen.

Die Meßergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt; dabei bedeutet "Pulveranteil" den Anteil der pulverisierten Gaserzeugungs-Verbindung oder des -Gemisches an ursprünglich in die Brennkammer 16 eingebrachten Pellets.

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Bauart	Baumfüller oder	Vihrations-	Pulver	Verbrennungs-
	Halteelement	test	anteil	druck (bar)
			(Gew%).
(Fig. 3)	Nein	nein		59
		da	9,5	116
SIg. 3	Blattfeder	nein	- _	82
		da	1,8	93
Fig. 3	. Kerainikwolle	nein	—	75
		da		90
	Zylindrische Wen
Fig. 1	delfeder 30 mit	nein	—	62
	Stahlwollestopfen
	32	Da	0,4	64-
	Konische Wendelfe
Fig. 7	der 30A mit Stahl	nein	—	62
	wollestopfen 32
		Da	<·0,1	62
	Konische Wendelfe
Fig. 10	der 30A mit kleine	nein	_	62
	rer leder 33
		da	<0,1	62

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Es ergibt sich damit durch die Erfindung eine Vorrichtung mit einem perforierten Gehäuse, in dem Pellets einer chemischen Verbindung oder eines Gemisches von Verbindungen enthalten sind, durch welche eine sich selbst unterhaltende Verbrennung durchgeführt werden kann, die mib der Erzeugung eines Brenngases verbunden ist, und es ist ein Zünder an dem Gehäuse zur Zündung der Pellets vorgesehen. IJm ein Aufbrechen der Pellets zu verhindern, das durch die Bewegung derselben in dem Gehäuse hervorgerufen wird, wird ein hohles und nachgiebig-elastisches Halteelement so in das Gehäuse eingesetzt, daß der Zünder dem Inneren des Halteelementes zu freiliegt und die Pellets durch das Haiteelement in Abstand von dem Zünder unter einer Druckkraft durch die Elastizität des Halteeleinentes gehalten werden. Das Halteelement besitzt Öffnungen, durch die Gas hindurchdringen kann, die jedoch zu klein sind, um die Pellets diirchzulassen. Eine Wendelfeder und ein perforierter Pederbalg sind als Beispiele für das Halteelement gezeigt.

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Claims

Patentansprüche:

Iy Verbrennungsvorrichtung mit einem Gehäuse, in dem eine Brennkammer (16) gebildet ist, mit darin eingebrachter Vielzahl von Pellets aus einer chemischen Verbindung oder einem Verbindungsgemisch, die eine sich selbst unterhaltende Verbrennung zur Erzeugung eines Verbrennungsgases erleiden kann, das auch in Form eines Flamiastrahles austreten kann, und mit einem an dem Gehäuse so angebrachten Zünder zur Zündung der Pellets, daß der Zünder zur Brennkammer hin freiliegt, wobei das Gehäuse mindestens eine öffnung besitzt, durch die das bei der Verbrennung erzeugte Gas aus dem Gehäuse austreten kann, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohles und elastisches Halteelement (30, 30A) aus einem nicht brennbaren Material in die Brennkammer (16) eingesetzt und an einer Wand der Brennkammer so abgestützt ist, daß der Zünder (22) zum Innen-

raum des Halteelementes (30, 3OA) frei liegt und daß die Pellets (20) insgesamt in Abstand von dem Zünder (22) durch das Halteelement unter einer durch die Elastizität des Halteelements (30, 30A) ausgeübten Druckkraft gehalten »erden und daß das Halteelement (30, 30A) mindestens eine öffnung besitzt, die eine Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Halteelements ergibt, jedoch das Durchtreten der Pellets (20) verhindert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (30A) allgemein kegelförmig gestaltet ist und daß das breitere Ende des Halteelements (30A) an der Wand der Brennkammer (16) abgestützt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement eine mit einem Ende an der Wand der Brennkammer (16) abgestützte Wendelfeder (30) ist.
^f. Vorrichtung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß in das freie Ende der ,Wendelfeder (30) ein Stopfen (32) eingepaßt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Wendelfeder (33) in dem Inneren der als Halteelement dienenden Wendelfeder (30, 30A) eingesetzt ist, daß ein Ende der weiteren Wendelfeder (33) in Eingriff mit dem freien Ende der als Halteelement dienenden Wendelfeder (30, 30A) ist und daß das andere Ende der weiteren Wendelfeder (33) an einem Ende des Zünders (22) abgestützt ist und daß der Innendurchmesser der weiteren Wendelfeder (33) an dem mit der als Halteelement dienenden Wendelfeder in Eingriff befindlichen Ende klein genug ist, um ein Durchtreten der Pellets (20) zu verhindern.

909840/055?

ORIGINAL JNSPECTED
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (16) eine zylindrische Kammer ist, daß das Halteelement (30, 3OA) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und daß es im wesentlichen konzentrisch zur Brennkammer (16) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß das Halteelement eine mit einem Ende an der Wand (10) der Brennkammer (16) abgestützte, im wesentlichen zylindrische Wendelfeder (30) ist,
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Wendelfeder (30) durch einen aus nicht brennbarem Material bestehenden, für Gase permeablen Stopfen (32) verschlossen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das "alteelement eine mit ihrem breiteren Ende an der Wand (10) der Brennkammer (16) abgestützte allgemein kegelförmige Wendelfeder (30A) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement eine Anordnung aus einer mit dem breiteren Ende an der Wand (10) der Brennkammer (16) abgestützten, allgemein kegelförmigen ersten Wendelfeder (30A) und einer zweiten, im Inneren der ersten Wendelfeder (30A) im wesentlichen koaxial angeordneten, mit einem Ende in Eingriff mit dem schmäleren Ende der ersten Wendelfeder (30A) befindlichen zweiten Wendelfeder (33) ist, und daß die öffnung an dem in Eingriff mit der ersten Wendelfeder (30A) befindlichen Ende der zweiten Wendelfeder (33) zur Verhinderung des Durchtritts der Pellets (20) klein genug ausgelegt ist.

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