DE2927800B1

DE2927800B1 - Filter fuer von Feststoff-Gasgeneratoren erzeugte Druckgase

Info

Publication number: DE2927800B1
Application number: DE19792927800
Authority: DE
Inventors: Horst Ing Huetter; Oswald Ing Pepina; Fritz Ing Plank
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1979-07-10
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DE2927800C2; GB2053032A; GB2053032B

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter für von Feststoff-Gasgeneratoren erzeugte Druckgase, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Filter sind aus der DE-OS 23 64140 bekannt.

Für Verwendungszwecke, bei denen es darauf ankommt, in sehr kurzer Zeit ein möglichst großes Druckgasvolumen zur Verfügung zu haben, werden pyrotechnische Ladungen nach Art von Kartuschen entwickelt, welche Druckgas in einen Arbeitsraum liefern. Solche Verwendungszwecke sind aus der Kraftfahrzeug-Sicherheitstechnik bekannt, wo automatisch aufblasbare Kissen als Prallsack oder Air-bag dem Schutz der Insassen vor Verletzungen bei Unfällen dienen sollen, siehe DE-OS 23 50102 oder DE-OS 23 64 140. Andere Verwendungszwecke sind aus der Flugzeugtechnik bekannt, wo z. B. Außenlasten im Fluge abgeworfen werden sollen. Hierzu wird der Aufhängehaken zurückgezogen und der Außenlast ein Impuls mitgeteilt, um das »Mitfliegen« nach der Trennung zu verhindern und um definierte Abwurfkriterien, wie Zeit und Ort, einhalten zu können.

Der Impuls wird erzeugt, indem Gaskartuschen gezündet werden, wobei das Druckgas auf einen oder mehrere stößelartige Kolben wirkt, die im Millisekundenbereich ausfahren und die Last abstoßen, siehe GB-PS10 58 997 und GB-PS 12 48 926.

Auch im allgemeinen Maschinenbau ist es bekannt, Betätigungseinrichtungen aller Art mit Feststoff-Gasgeneratoren auszustatten. Neben dem Vorteil, daß große Druckgas volumen in sehr kleinen Zeiträumen zur Verfügung stehen, ist weiter bemerkenswert, daß die Kartuschen gegenüber Systemen mit in einem Zylinder komprimiertem Gas klein sind und der Aufwand zur pyrotechnischen Auslösung z. B. mittels Elektrik äußerst gering ist. Zudem lassen sich die Kartuschen nach Gebrauch leicht und problemlos von Hand austauschen.

In vielen Anwendungsfällen wirkt sich der Feststoffgehalt in dem Druckgas in Form von Partikeln jedoch sehr negativ aus. Ohne Filterung können Bewegungssysteme Kolben/Zylinder o.a. bereits nach ein- bis zweimaliger Betätigung ausfallen, weil sich die Feststoffpartikel an den Kolben- und Zylinderflächen absetzen oder auch Ventile verrußt bzw. verstopft werden und es damit zu Fehlfunktionen kommt. Die Filterung der 1000 bis 1200° C heißen Gase ist allerdings mit Problemen behaftet. Zum einen ist aufgrund der hohen Temperaturen die Materialauswahl für die Filter begrenzt, zum anderen müssen bis zu 25001/sek und mehr durch relativ kleine Filterflächen gefördert werden. Schließlich darf die Filterung keine Drosselver-

löluste bewirken, die zum Überschreiten der benötigten Gesamtförderzeit führen. Bisher werden Filter verwendet, bei denen nach hergebrachter Art das Druckgas durch Materialien wie Quarzwolle oder andere poröse Elemente aus Silizium-, Aluminium- oder Eisenoxid

gefiltert wird. -

Aus der US-PS 13 72 714 ist ein Filter bekannt geworden, bei dem verunreinigte Gase durch einen schlauchförmigen, um einen zentralen Schaft gewundenen Gaskanal geführt werden, dessen Außenwand aus einem dicht gelegten spiralförmig geführten, mit Austrittsschlitzen zwischen den Lagen versehenem Draht besteht. Die Verunreinigungen werden radial auf die wie ein Maschensieb wirkende Drahtwand beschleunigt und treten durch die Schlitze in einen äußeren Sammelraum.

Bei hohen Gasdrücken und Geschwindigkeiten ist der Filter jedoch nicht brauchbar, da zum einen die Drahtwand hohen Drücken nicht standhalten kann und zum anderen der Durchsatz nicht groß genug ist, um den nötigen Reaktionsgeschwindigkeiten zwischen Auslösung der Feststoff-Gasgeneratoren und Betätigung der Arbeitskölben unter ausreichender Gasreinigung zu genügen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen Filter für den angegebenen Zweck unter Vermeidung der angeführten Nachteile zu schaffen, der weder zu unzulässigen Druckverlusten noch zu neuem Platzbedarf in der Vorrichtung führt.
Diese Aufgabe ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Ohne nennenswerten Druckverlust gelangt das Druckgas auf die Kolbenarbeitsflächen und die Zylinderwandungen, nachdem sich die chemischen und metallischen Rückstände auf den Flächen des Gaskanals abgeschieden haben. Entscheidend ist auch, daß die Filtration im kühlen Bereich erfolgt, d.h. nachdem die chemischen Verbindungen bereits auskondensiert sind. Das Prinzip der größeren Wege, ohne Verminderung des freien Durchgangs hat in der Erprobung zu besten

so Ergebnissen geführt. Es kann ohne weiteres auch vorteilhaft statt in Arbeitskolben angewendet zu werden, in den notwendigen Druckgasleitungen verwirklicht werden.
Die Erfindung ist anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 den Weg des Druckgases bei einem Arbeitskolben im Moment des ersten Einströmens,
Fi g. 2 den ausgefahrenen Arbeitskolben,
Fig.3 die Ausbildung der Wände von Rohr und Langbohrung.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet.

Fig. 1 zeigt einen Arbeitskolben 11 in eingefahrener bzw. in Ruhestellung. Von einem nicht dargestellten Feststoff-Gasgenerator strömt das dort erzeugte Druckgas über eine Leitung 20, wie durch die Pfeile angedeutet, in ein Rohr 12 ein. Das Rohr 12 ist im starren Teil 21 eingeschraubt oder sonst geeignet

ORIGINAL INSPECTED

befestigt. Das Rohr 12 erstreckt sich in eine Langbohrung 14 im Arbeitskolben 11. Je nach Länge des Arbeitskolbens 11 muß sich das Rohr 12 nicht bis zum Grund oder in die Nähe des Arbeitskolbens 11 erstrecken. In der Regel wird eine Rohrlänge in der Größenordnung von 10-· m ausreichend sein.

An seinem unteren Ende 13 ist das Rohr 12 offen, so daß das Druckgas unter Umkehr seiner Strömungsrichtung die Langbohrung 14 durchströmt und an deren oberen Ende in den Arbeitsraum 10 bzw. auf die Arbeitsflächen 15 des Kolbens 11 gelangt (siehe auch Fig.2). Es wird dementsprechend ein ringförmiger, hohlzylindrischer Gaskanal zwischen der Langbohrung 14 und dem Rohr 12 gebildet. Der Kolben 11 ist in hergebrachter Weise mit einem Dichtring 22 abgedichtet.

Fig.2 zeigt den ausgefahrenen Arbeitskolben 11. Eine Feder 23 am Grund der Langbohrung 14 ist für die Erfindung ohne Bedeutung, ihre Aufgabe besteht lediglich darin, zwischen Arbeitskolben 11 und Rohr 12 eine Pufferung herzustellen.

Fig.3 zeigt die Ausbildung des gasförmigen, hohlzylindrischen Gaskanals mit Spiralwindungen 17 in der Langbohrung 14 und an der Außenseite 16 des Rohres 12. Durch die ständige Expansion bzw. Kompression des Druckgases wird dieses ohne Durchgangsbehinderung über eine wesentlich vergrößerte Oberfläche geleitet und in eine spiralförmige Drehung versetzt, so daß auf die Rückstände im Gas eine in Richtung auf die Spiralwände wirkende Kraft ausgeübt wird, wo sie sich absetzen. In der Figur sind zwar nur die Wände von Langbohrung und Rohraußenseite mit den Spiralwindungen versehen; selbstverständlich kann zur Erzeugung einer größeren Oberfläche an der sich die Verunreinigungen absetzen können, auch die Rohrinnenseite 18 mit solchen Spiralwindungen versehen werden.

Durch den vergrößerten Weg wird eine gesteigerte Abkühlung des Druckgases erreicht, so daß chemische Rückstände auskondensieren und sich unterwegs zusammen mit den anderen Verunreinigungen absetzen können. Hierdurch und infolge der Verwirbelung bei freiem Durchgang zwischen den Spiralwindungen gelangt das Druckgas erst nach einer ausreichenden

ίο Vorreinigung auf die verschmutzungsempfindlichen Gleitflächen für den Arbeitskolben.

Dauerversuche in der Praxis haben gezeigt, daß eine Vervielfachung der Lebensdauer solcher Teile eintritt, ohne daß sich eine meßbare Funktionsminderung einstellt.

Bei Verwendungszwecken, bei denen ein Arbeitskolben nicht oder nicht in der erforderlichen Weise zur Verfügung steht, wie etwa bei den erwähnten Luftkissen in der Kfz-Sicherheitstechnik, kann der Filter auch in der Druckgasleitung selbst angeordnet sein. Die Druckgasleitung ist dann an dieser Stelle zur Herstellung des Gaskanals nach Art eines doppelwandigen Rohres ausgebildet, wobei das innere Rohr außen und innen vom Druckgas durchströmt wird. Die Außenseite des Rohres und die Innenseite der Druckgasleitung weisen die Spiralwindungen auf, so daß sich der zuvor beschriebene Effekt einstellt. Außerdem kann zusätzlich auch die Innenseite des Rohres im Sinne einer Oberflächenvergrößerung mit Spiralwindungen versehen sein.

Schließlich ist nach einer weiteren Variante vorgesehen, daß mehrere Rohre nach Art des Rohres 12 ineinander angeordnet sind, so daß sich unter Bildung mehrerer Gaskanäle eine maximale Oberfläche ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Filter für von Feststoff-Gasgeneratoren erzeugte Druckgase, insbesondere für Vorrichtungen mit vom Druckgas betätigten Arbeitskolben, wobei das Druckgas vor Eintritt in einen Arbeitsraum durch das Filter geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter durch einen Gaskanal nach Art eines ringförmigen Hohlzylinders mit freiem Durchgang geführt ist, dessen Wände mit Spiralwindungen als Kompressions- und Dekompressionsräume für das Niederschlagen der Verunreinigungen ausgerüstet sind.

2. Filter nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Gaskanal in der Druckgasleitung angeordnet ist und die Innenseite der Druckgasleitung im Bereich des Gaskanales mit Spiralwindungen versehen ist.

3. Filter nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gaskanäle ineinander angeordnet sind.