DE3923046A1 - Ringtabletten fuer gasgeneratoren - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Ringtabletten für Gasgeneratoren, die einen zentralen Zündkanal aufweisen. Solche Tabletten dienen zur Erzeugung von Gasen oder Gasgemischen, wie sie beispielsweise in den air-bags für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden.

In der DE 34 16 736-C2 werden bereits Ringtabletten beschrieben, die einen zentralen axialsymmetrischen Zentralkanal aufweisen. Auf der Ober- und Unterseite dieser Tabletten sind Noppen (dort Ansätze genannt) angeordnet, deren Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der gesamten Tablette ist. Diese Tabletten werden in Treibladungsanzündern eingesetzt, wo sie, zu einer Säule übereinandergestapelt, in einem Anzündrohr angeordnet sind. Durch die Anbringung der Noppen wird erreicht, daß zwischen der Innenwand des Anzündrohres und der Tablette ein freier Raum entsteht, der verhindert, daß innerhalb des Anzündrohres ein ungewünschter Druckaufbau entsteht.

Die in der DE 34 16 736-C2 beschriebenen Ringtabletten eignen sich jedoch nicht zur Verwendung in Gasgeneratoren, da die dort genannten Tabletten heiße Gase entwickeln, die zur Zündung der das Anzündrohr umgebenden Treibladung dienen. Im Gegensatz dazu sollen Ringtabletten für Gasgeneratoren möglichst kühle Gase liefern, so daß die Probleme, die bei Tabletten für Treibladungsanzünder eine große Rolle spielen, bei diesen Tabletten eine untergeordnete Bedeutung haben. Aus diesem Grunde werden in der DE 37 42 656-A1 Ringtabletten für Gaserzeuger beschrieben, bei denen die Noppen nur innerhalb eines kleinen, ringförmigen Bereichs auf der Ober- und Unterseite der Tabletten angeordnet sind, so daß diese Noppen an keiner Stelle mit dem Rand der Tabletten abschließen. Nach Angaben in diesem Schutzrecht wird durch diese Anordnung ein schneller Abbrand der Tabletten ermöglicht. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei dieser Art der Tablettenform die Gasführung der bei der Verbrennung der Tabletten entstehenden Schwaden nicht optimal ist, so daß diese Tabletten oft ungenügende Umsetzungsgeschwindigkeiten zeigen.

Es bestand deshalb die Aufgabe, Tabletten für Gasgeneratoren zu entwickeln, die, aufeinandergestapelt, gut steuerbar schnell abbrennen und deren Schwaden schnell abgeführt werden.

In Erfüllung dieser Aufgabe wurden nun Ringtabletten für Gasgeneratoren gefunden, die einen zentralen axialsymmetrischen Kanal aufweisen und dadurch gekennzeichnet sind, daß sie auf ihrer Ober- und Unterseite Auslaßkanäle aufweisen, die sich strahlenförmig vom Zentralkanal zum Tablettenrand hin erstrecken.

Die Anzahl der Kanäle hängt von der gewünschten Umsetzungsgeschwindigkeit der Tablette und deren Durchmesser ab. Der Gesamtdurchmesser der Tabletten soll im allgemeinen zwischen 20 und 40 mm liegen. Die Umsetzungsgeschwindigkeit ist abhängig vom Verhältnis Oberfläche/ Gewichtseinheit, so daß man unter anderem auch durch Variation der Anzahl der Kanäle und/oder des Durchmessers der Tabletten die Umsetzungsgeschwindigkeiten der Tabletten beliebig variieren kann.

Vorzugsweise weisen die Tabletten zwischen 4 und 10 Auslaßkanäle auf, die sowohl auf der Unter- als auch auf der Oberseite der Tabletten angeordnet sind. Es ist jedoch auch möglich, sie auf nur einer Seite der Tabletten anzubringen. Diese Kanäle führen strahlenförmig vom Zentralkanal zum Tablettenrand hin. Ihre Tiefe kann bis zu einem Drittel der Höhe der Tabletten betragen. Die Kanäle gehen bevorzugt axialsymmetrisch vom Zentralkanal aus, so daß die Winkel, die durch die Achsen zweier benachbarter Kanäle gebildet werden, immer gleich sind.

Es ist weiterhin von Vorteil, die Zahl der Auslaßkanäle auf der Oberseite und der Unterseite der Tabletten gleich zu halten. Dabei sollten die Kanäle auf der Unterseite versetzt zu den Kanälen auf der Oberseite angeordnet sein.

Eine besonders wirksame Durchführung der erfindungsgemäßen Ringtabletten besteht darin, daß sie entweder eine konische Ausnehmung in der Ober- und/oder Unterseite der Tabletten aufweisen oder daß zwischen Zentralkanal und Tablettenrand ein zentralsymmetrischer Ringkanal angeordnet ist.

Die konische Ausnehmung ist zentralsymmetrisch um den Zündkanal ausgebildet. Ihre größte Tiefe liegt in der Tablettenmitte; sie beträgt maximal ein Drittel der Tablettenhöhe. Der Radius dieser Ausnehmung kann bis zu 4/5 des Radius der Tablette betragen. Vorzugsweise macht er zwischen 50 und 75% des Radius der Gesamttablette aus.

Bei der weiteren speziellen Durchführungsform der erfindungsgemäßen Tablette, bei der innerhalb der Ober- und/oder Unterseite der Tablette Ringkanäle angeordnet sind, liegt der Mittelpunkt dieser Ringkanäle in der Achse der Tablette. Dabei kann der Radius eines Ringkanals auf der Oberseite der Tablette auch verschieden gegenüber dem Radius des Ringkanals auf der Unterseite sein. Vorzugsweise haben die Ringkanäle auf der Ober- und Unterseite jedoch gleiche Radien. Die Differenz des äußeren und inneren Radius dieser Ringkanäle, die im folgenden auch als deren Breite bezeichnet wird, kann maximal ebenfalls 4/5 des Radius der Ringtablette betragen.

Die Tiefe und die Radien der konischen Ausnehmungen bzw. der Ringkanäle hängen von der gewünschten Gesamtoberfläche der Ringtablette ab, die wiederum die gewünschte Umsetzungsgeschwindigkeit beeinflußt.

In Erfüllung der obengenannten Aufgabe wurde nämlich zusätzlich noch gefunden, in welchen Bereichen das Verhältnis der Oberfläche zum Gewicht der Tablette stehen muß, wenn optimale Umsetzungsgeschwindigkeiten der Tablette erzielt werden sollen. Im allgemeinen soll dieses Verhältnis zwischen 4 und 7 cm²/g liegen, wobei beim Vorhandensein einer konischen Ausnehmung dieses Verhältnis bis auf 3 cm²/g herabgesetzt sein kann, während beim Vorhandensein eines Ringkanals dieses Verhältnis bis zu 8 cm²/g erhöht werden kann. Je größer dieser Wert ist, um so höher liegt die Umsetzungsgeschwindigkeit der Tablette. Durch entsprechende Variation der Radien der genannten Ausnehmungen und auch der Anzahl der Auslaßkanäle lassen sich damit die Umsetzungsgeschwindigkeiten der Tabletten auf jeden gewünschten Wert einstellen.

Die genannten Relationen zwischen Oberfläche/Gewicht und Umsetzungsgeschwindigkeit der Tabletten gelten vorzugsweise für solche Tabletten, die als wirksame gaserzeugende Substanz ein Gemisch aus Natriumazid und Kaliumnitrat entsprechend den Angaben in der DE- PS (Patentanmeldung P 38 42 838.5) enthalten. Die Tabletten können jedoch als gaserzeugende Substanz auch andere Substanzen oder Gemische enthalten, wie z. B. solche auf Basis von Nitriden und Oxidationsmitteln.

Die erfindungsgemäßen Tabletten haben aus Gründen der Bruchstabilität im allgemeinen eine Höhe, die über 3,0 mm liegt. Das Verhältnis Durchmesser : Höhe der Tablette kann bis zu 10 : 1 betragen; vorzugsweise liegt es zwischen 6 : 1 und 4 : 1.

Die Herstellung der Tabletten erfolgt in an sich bekannter Weise durch Pressen in Werkzeugen, die Anordnungen entsprechend der gewünschten Geometrie der Tabletten aufweisen.

Die Erfindung wird in den Fig. 1 bis 6 beispielhaft erläutert. In diesen Figuren bedeuten gleiche Ziffern immer gleiche Teile der Tabletten.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Durchführungsform, die eine konusförmige Ausnehmung 2 aufweist. Fig. 1 zeigt diese Durchführungsform in der Perspektive, in der die Lage der Auslaßkanäle 1 und 1′ gut erkennbar ist. Das Verhältnis des Durchmessers (⌀) 5 zur Höhe (h) 4 liegt hier bei etwa 4,4 : 1. Die Auslaßkanäle 1 auf der Oberseite sind gegenüber den Auslaßkanälen 1′ an der Unterseite versetzt angeordnet.

Die Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch die Tablette gemäß Fig. 1. In dieser Figur sind die konusförmigen Ausnehmungen 2 und 2′ auf der Ober- und Unterseite der Tablette gut erkennbar. Mit 3 ist der Zentralkanal bezeichnet, in den die konusförmigen Ausnehmungen 2 und 2′ zentral einmünden.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Tablette gemäß Fig. 1. Die Auslaßkanäle 1 gehen strahlenförmig vom Zentralkanal 3 aus, zu dem sie symmetrisch angeordnet sind. Der Außendurchmesser 6 der konischen Ausnehmung 2 beträgt etwa 76% des Gesamtdurchmessers 5 der Tablette.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine erfindungsgemäße Durchführungsform, bei der auf der Ober- und Unterseite der Tablette Ringkanäle 7 und 7′ eingearbeitet sind.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung, Fig. 5 einen zentralen Schnitt und Fig. 6 eine Draufsicht. In Fig. 6 wird der Außendurchmesser des Ringkanals mit 8 und der Innendurchmesser mit 9 bezeichnet. Die Breite des Ringkanals beträgt etwa 1/4 des Radius der Tablette. In diesen Tabletten beträgt das Verhältnis Durchmesser : Höhe etwa 3,6 : 1.

Claims (9)

1. Ringtabletten für Gasgeneratoren, die einen zentralen axialsymmetrischen Kanal (3) aufweisen, gekennzeichnet durch Auslaßkanäle (1, 1′) auf der Ober- und Unterseite der Tabletten, die sich strahlenförmig von dem Zentralkanal (3) zum Tablettenrand (8) hin erstrecken.

2. Ringtabletten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (1, 1′) symmetrisch zum Zentralkanal (3) angeordnet sind.

3. Ringtabletten gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der Ober- und Unterseite die gleiche Anzahl von Auslaßkanälen (1, 1′) aufweisen.

4. Ringtabletten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (1) auf der Oberseite der Tabletten versetzt zu den Auslaßkanälen (1′) auf der Unterseite der Tabletten angeordnet sind.

5. Ringtabletten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (1, 1′) eine Tiefe aufweisen, die maximal einem Drittel der Gesamthöhe (4) der Tabletten entspricht.

6. Ringtabletten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie axialsymmetrisch zentral eine konische Ausnehmung (2, 2′) in der Ober- und/oder Unterseite der Tabletten aufweisen, in die die Auslaßkanäle (1, 1′) einmünden.

7. Ringtabletten gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Oberflächen/Gewichtsverhältnisse aufweisen, die zwischen 3 und 7 cm²/g liegen.

8. Ringtabletten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen Zentralkanal (3) und Tablettenrand (8) einen zentralsymmetrischen Ringkanal (7, 7′) aufweisen.

9. Ringtabletten gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Oberflächen/Gewichtsverhältnisse aufweisen, die zwischen 4 und 8 cm²/g liegen.