DE69310582T2 - Barometrisches Sicherheitsventil und einer eine ähnliche pyrotechnische Vorrichtung enthaltender Gegenstand - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil mit manometrischer (beispielsweise barometrischer) Regelung, das dazu bestimmt ist, jegliche Verbindung zwischen einem Flussigkeitseintritt und einem Flüssigkeitsaustritt zu unterbinden, wenn ein variabler Referenzdruck außerhalb eines Bereichs von zugelassenen Werten ist.
• Sie ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf den Fall ausgerichtet, in dem man die Effekte einer ungewollten Zündung eines Zünders oder einer pyrotechnischen Mischung zu verhindern versucht.
• Die pyrotechnischen Vorrichtungen (Zünder oder pyrotechnische Mischungen) sind seit sehr langer Zeit bekannt, und in den Druckschriften FR-2.616.856 und FR-2.616.857 sind Anwendungsbeispiele hierfür beschrieben, insbesondere für die Entriegelung eines Objekts mit oder ohne Auswurf und das Durchschneiden eines Seils. Solche pyrotechnischen Vorrichtungen können auch zur Zündung sekundärer pyrotechnischer Mischungen dienen.
• Eines der Risiken, gegen die man sich zu schützen versuchen kann, ist die ungewollte Zündung einer solchen pyrotechnischen Vorrichtung: Man versucht deshalb, die Ausbreitung der Gase, die durch die pyrotechnische Vorrichtung erzeugt werden, bis zu einem Element hin, das dafür bestimmt ist, angestoßen zu werden (Auswurfkolben, Schneidorgan oder Zündkopf einer sekundären pyrotechnischen Mischung, wenn man die vorstehend erwähnten Beispiele wieder aufnimmt), unterbinden zu können.
• Die für diesen Effekt vorgeschlagenen Sicherheitsvorrichtungen weisen ein Spannglied auf, das, zumeist durch Kippen oder Drehen, beweglich ist, dessen Stellung festlegt, ob die Ausbreitung der Gase gestattet wird oder nicht.
• In einer ersten Kategorie findet der Bewegungsantrieb des Spannglieds durch Energie, die in elastischer Form gespeichert ist (Feder, Torsionsstab ...), und mechanische Verbindungen statt. Außer der Notwendigkeit, diesen Energiespeicher bereitzustellen, haben die Sicherheits vorrichtungen dieser ersten Kategorie den Nachteil, daß sie lt beschädigt werden können, da ein Zugang zu mindestens einem Teil der mechanischen Elemente gestattet werden muß. Solche Vorrichtungen mit mechanischem Antrieb werden insbesondere auf dem Gebiet verwendet, das man "Gehäuse mit pyrotechnischer Spannung" nennt.
• In einer anderen Kategorie wird die Spannung durch einen Elektromotor bewirkt, was die Existenz einer elektrischen Kraftquelle voraussetzt. Die Spannung wird beispielsweise durch Rotationsantrieb eines Bolzens auf 90º bewirkt.
• Man wird es schätzen, daß diese Sicherheitsvorrichtungen, um gespannt oder im Gegenzug entspannt zu werden, äußere Eingriffe benötigen, deren Ursachen ganz beliebig sein können.
• Tatsächlich hat sich gezeigt, daß eine äußere Ursache, die geeignet ist, eine Spannung oder eine Entspannung einer Sicherheitsvorrichtung für eine pyrotechnische Vorrichtung zu begründen, der Außendruck oder zumindest der Druck eines Referenzmediums ist.
• Deshalb muß beispielsweise, wenn die pyrotechnische Vorrichtung dazu bestimmt ist, in großer Höhe, sogar im Weltraumvakuum (auf Trägerraketen, Raketensonden, auf Satelliten oder anderen Raumfahrzeugen), zu funktionieren, der umgebende Außendruck normalerweise stark unterhalb des Atmosphärendrucks sein: Man kann also vorsehen, jegliche Ausbreitung von Gas, das von der pyrotechnischen Vorrichtung kommt, zu verhindern, solange der Außendruck oberhalb einer Maximalschwelle ist, die beispielsweise etwa 0,5 bar entspricht: Dies gestattet es, sich gegen die verhängnisvollen Folgen jeglicher ungewollter Zündung der pyrotechnischen Vorrichtung auf der Erdoberfläche abzusichern. Man gelangt somit zum Gedanken einer Sicherheitseinrichtung der barometrischen oder manometrischen Art, die geeignet ist, jegliche Ausbreitung zu verhindern, wenn ein Referenzdruck oberhalb eines Bereichs von zugelassenen Werten liegt (der Ausdruck "barometrisch" wird hier dazu verwendet, um die Tatsache auszudrücken, daß der Referenzdruck der umgebende Außendruck ist, der auf der Höhe der Erdoberfläche etwa 1 bar beträgt, während der Ausdruck "manometrisch" keine Bedingung auferlegt, was die Größenordnung des Referenzdrucks betrifft).
• Solche Sicherheitsvorrichtungen der barometrischen Art, insbesondere für eine pyrotechnische Vorrichtung, scheinen bereits ins Auge gefaßt worden zu sein, aber nach Kenntnis der Erfinder hatten diese Sicherheitsvorrichtungen insbesondere als Nachteile, daß sie mechanisch komplex (und damit wenig zuverlässig), schwer und voluminös und vor allem irreversibel waren, d.h., daß das Spannungsglied eine nominale Stellung und eine zweite Stellung hatte, in die es für bestimmte Werte des Referenzdrucks kommen konnte, wobei nicht vorgesehen war, daß es in die nominale Stellung zurückkommen konnte.
• Außerdem ist von der Druckschrift US-A-3.675.579 her eine Sicherheits- und Spannungsvorrichtung bekannt, die durch Druck gesteuert wird und eine sich drehende Platte aufweist, die mit primären Initialzündern versehen ist, deren Winkelposition gegenüber einer festen Platte, welche mit Initialzündungselementen versehen ist, dank einer schraubenförmigen Verbindung durch die axiale Position einer Scheibe definiert ist, welche verschiebbar in einem Zylinder angebracht ist, dessen einen Boden die feste Platte bildet und dessen anderer Boden einen röhrenförmigen Ansatz aufweist, der eine Lüftungsöffnung bildet. Ein Blasebaig verbindet die verschiebbare Scheibe mit diesem anderen Boden, daher wird durch ein Verschieben dieser Scheibe im Zylinder gepumpt. Ein elastisches Rückholelement ist zwischen diesen anderen Boden und die verschiebbare Scheibe gesetzt. Eine solche Vorrichtung ist reversibel, bleibt jedoch komplex (durch die Regelung der elastischen Rückholung, die Notwendigkeit, eine Translation in eine Rotation umzuwandeln, die Verzögerungskupplung, um die Stöße zu glätten, ...); außerdem wird in ihr weder beschrieben noch nahegelegt, wie die Gaseingangsöffnungen und -ausgangsöffnungen zu verbinden oder nicht zu verbinden sind: Es ist somit kein Ventil, das für pyrotechnische Systeme anwendbar ist.
• Die Erfindung hat eine Sicherheitsvorrichtung (oder ein Sicherheitsventil) mit manometrischer Spannung zur Aufgabe, insbesondere für eine pyrotechnische Vorrichtung, die den folgenden Anforderungen genügt:
• - ohne Zufuhr äußerer (mechanischer oder elektrischer) Energie zu funktionieren,
• - in sich abgeschlossen und unbeschädigbar zu sein, indem sie vollständig in den Körper der Sicherheitsvorrichtung integrierbar ist,
• - dank einer Anzahl von verschiedenen mechanischen Teilen, die so leicht wie möglich sind, einfach und zuverlässig zu sein,
• - reversibel zu sein (aus ihrer nominalen Sicherheitsstellung in ihre vorgespannte Stellung und umgekehrt übergehen zu können),
• - unempfindlich gegen sich stromaufwärts ereignende Pannen zu sein (wie auch immer die Störungen sein mögen, die Vorrichtung muß immer in die Sicherheitsstellung zurückkehren, sobald der Referenzdruck nicht im Bereich der zugelassenen Werte ist)
• - eine sehr lange Lebensdauer zu haben (das Unterdrucksetzen der Kapsel mit 1 bar darf im Lauf der Zeit keine Dichtheitsprobleme aufwerfen),
• - für die pyrotechnischen Systeme anwendbar zu sein,
• - im Unterdruckbereich funktionieren zu können,
• - im Überdruckbereich funktionieren zu können (beispielsweise im Fall eines Flugzeugs, das einen Torpedo abwirft und das sich auf einer bestimmten Höhe automatisch bewaffnen muß).
• Dazu macht sich die Erfindung eine an sich bekannte Manometerkapsel zunutze, die aus einem Blasebalg gebildet ist, der an seinen Enden verschlossen ist und der sich als Funktion der Differenz zwischen den Drücken, die im Inneren und im Äußeren dieses Blasebalgs herrschen, verlängert oder verkürzt, und sieht vor, das Spannen oder Entspannen der Sicherheitsvorrichtung dank der Bewegung eines Spannglieds, das direkt mit diesem Blasebalg verbunden ist, anzutreiben. Daraus ergibt sich, daß die Anzahl der beweglichen Teile sehr gering ist und daß die Bewegung des Spannglieds reversibel ist, da die Deformation des Blasebalgs es auch ist. Man findet keine solche Manometerkapsel in der Druckschrift US-A-3.675.579, da der Blasebalg dort offen ist.
• Genauer gesagt schlägt die Erfindung ein Sicherheitsventil vor, welches folgendes aufweist:
• - einen Ventilkörper, in dem eine zylindrische Kammer mit einer ersten Achse, welche Kammer mit einem transversalen Boden versehen ist und mit dem Äußeren des Körpers durch einen Einlaß in der Nähe dieses Bodens in Verbindung steht, ein Kanal mit konstantem Querschnitt parallel zum transversalen Boden, welcher eine zweite Achse hat, die zumindest näherungsweise die erste Achse schneidet, und welcher sich von dieser Achse aus bis zu einer Umfangsfläche erstreckt, die gegen die erste Achse gerichtet ist, wobei er jenseits dieses Umfangsteils mit einer Gaseintrittsöffnung in Verbindung steht, und in welchen zwischen dieser Umfangsfläche und der ersten Achse ein transversaler Gasaustrittskanal mündet, und eine Bohrung angeordnet sind, die sich vom transversalen Boden aus parallel zur ersten Achse bis jenseits des Kanals erstreckt,
• - eine deformierbare Manometerkapsel, die aus einem Blasebalg, welcher koaxial zur zylindrischen Kammer ist und dicht verschlossen ist, wodurch er eine gegebene Gasmasse einschließt, aus einem ersten Flansch, der in der zylindrischen Kammer in einem Abstand zum transversalen Boden befestigt ist, und aus einem zweiten Flansch gegenüber diesem transversalen Boden gebildet ist, welcher parallel zur ersten Achse beweglich ist und an welchem ein Läufer befestigt ist, der dafür ausgelegt ist, in der Bohrung zu gleiten und in zumindest einen vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal für eine erste Gruppe von Stellungen des beweglichen Flansches in der Kammer vorzudringen und im Gegenzug diesen vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal in zumindest einer anderen Stellung des beweglichen Flansches freizugeben,
• - einen Bolzen, der sich im Kanal zwischen der Umfangsfläche und der Bohrung erstreckt, wobei er durch den Läufer in einer Anordnung gehalten wird, in der der transversale Austrittskanal gegenüber der Gaseintrittsöffnung isoliert ist, wenn der bewegliche Flansch sich in einer der Stellungen der ersten Gruppe von Stellungen befindet, wobei dieser Bolzen ein hinteres Ende hat, das durch seine Form dafür ausgelegt ist, wenn sich der bewegliche Flansch in der anderen Stellung befindet, in den vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal auf einer Distanz einzudringen, die zumindest gleich dem Abstand zwischen dem transversalen Gasaustrittskanal und der Umfangsfläche ist.
• Gemäß bevorzugter Anordnungen der Erfindung, die eventuell kombiniert sind:
• - ist der Läufer eine zur zweiten Achse transversale Platte und weist ein Loch auf, das dafür ausgelegt ist, den vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal freizulassen und vom hinteren Ende des Bolzens durchdrungen zu werden,
• - hat dieses Loch die gleiche Form und den gleichen Querschnitt wie der Kanal,
• - sind der Kanal und der Bolzen und die Umfangsfläche kreisförmig,
• - ist der bewegliche Flansch in der anderen Stellung, in der der vorgegebene Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal freige lassen ist, gegen den transversalen Boden gestützt,
• - ist der bewegliche Flansch in der anderen Stellung, in der der vorgegebene Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal freigelassen ist, mit seinem Umfang gegen eine Fläche gestützt, die dem Boden gegenüberliegt,
• - ist der Läufer eine ebene Platte, die dafür ausgelegt ist, die Kreuzung Bohrung/Kanal freizugeben, wenn die andere Stellung des beweglichen Flansches eine eingezogene Stellung ist,
• - läßt der bewegliche Flansch innerhalb der Stellungen der ersten Gruppe eine Stellung zu, für die die Gasmasse, die in der Kapsel enthalten ist, einen Druck von 1 bar hat,
• - ist im Inneren der deformierbaren Manometerkapsel zwischen den Flanschen ein Anschlag angeordnet,
• - ist der Läufer mit einer Senkung versehen, die dafür ausgelegt ist, in einer der Stellungen der ersten Gruppe das hintere Ende des Bolzens aufzunehmen, während die Isolation zwischen dem Austrittskanal und der Eintrittsöffnung aufrechterhalten wird.
• Die Erfindung schlägt auch eine Vorrichtung mit pyrotechnischem Antrieb vor, die ein pyrotechnisches Element aufweist, das mit einer Gaserzeugungskammer, einer Gasaufnahmekammer und, zwischen diesen Kammern, mit einem Sicherheitsventil versehen ist, wobei das Sicherheitsventil folgendes aufweist:
• - einen Ventilkörper, in dem eine zylindrische Kammer mit einer ersten Achse, welche Kammer mit einem transversalen Boden versehen ist und mit dem Äußeren des Körpers durch einen Einlaß in der Nähe dieses Bodens in Verbindung steht, ein Kanal mit konstantem Querschnitt parallel zum transversalen Boden, welcher eine zweite Achse hat, die zumindest näherungsweise die erste Achse schneidet, und welcher sich von dieser Achse aus bis zu einer Umfangsfläche erstreckt, die gegen die erste Achse gerichtet ist, wobei er jenseits dieses Umfangsteils mit einer Gaseintrittsöffnung in Verbindung steht, und in welchen zwischen dieser umfangsfläche und der ersten Achse ein transversaler Gasaustrittskanal mündet, und eine Bohrung angeordnet sind, die sich vom transversalen Boden aus parallel zur ersten Achse bis jenseits des Kanals erstreckt,
• - eine deformierbare Manometerkapsel, die aus einem Blasebalg, welcher koaxial zur zylindrischen Kammer ist und dicht verschlossen ist, wodurch er eine gegebene Gasmasse einschließt, aus einem ersten Flansch, der in der zylindrischen Kammer in einem Abstand zum transversalen Boden befestigt ist, und aus einem zweiten Flansch gegenüber diesem transversalen Boden gebildet ist, welcher parallel zur ersten Achse beweglich ist und an welchem ein Läufer befestigt ist, der dafür ausgelegt ist, in der Bohrung zu gleiten und in zumindest einen vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal für eine erste Gruppe von Stellungen des beweglichen Flansches in der Kammer vorzudringen und im Gegenzug diesen vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal in zumindest einer anderen Stellung des beweglichen Flansches freizugeben,
• - einen Bolzen, der sich im Kanal zwischen der Umfangsfläche und der Bohrung erstreckt, wobei er durch den Läufer in einer Anordnung gehalten wird, in der der transversale Austrittskanal gegenüber der Gaseintrittsöffnung isoliert ist, wenn der bewegliche Flansch sich in einer der Stellungen der ersten Gruppe von Stellungen befindet, wobei dieser Bolzen ein hinteres Ende hat, das durch seine Form dafür ausgelegt ist, wenn sich der bewegliche Flansch in der anderen Stellung befindet, in den vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal auf einer Distanz einzudringen, die zumindest gleich dem Abstand zwischen dem transversalen Gasaustrittskanal und der Umfangsfläche ist.
• Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die anhand eines nicht be
• grenzenden Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen:
• - Figur 1 eine axiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen barometrischen Sicherheitsvorrichtung in entspannter Anordnung,
• - Figur 2 eine axiale Schnittansicht der Vorrichtung von Figur 1 in gespannter Anordnung,
• - Figur 3 eine axiale Schnittansicht einer pyrotechnischen Vorrichtung, die mit einer Sicherheitsvorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 versehen ist,
• - Figur 4 eine transversale Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von Figur 3,
• - Figur 5 eine schematische Teil-Schnittansicht einer Ausführungsvariante,
• - Figur 6 eine Halbansicht einer anderen Vorrichtung der Erfindung in einem Schnitt parallel zur Achse ihres Blasebalgs und senkrecht zur Achse ihres Bolzens, und
• - Figur 7 eine Ansicht, ähnlich derjenigen von Figur 3, einer weiteren anderen Ausführungsvariante ist.
• Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Sicherheitsvorrichtung oder ein Sicherheitsventil mit manometrischer Regelung (oder Spannung), das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist.
• Diese Vorrichtung 1 weist einen Körper 2 auf, der eine zylindrische Kammer 3 mit einer Achse X-X und mit einem in der Praxis kreisförmigen Querschnitt, in der eine deformierbare Dichtkapsel 4 angebracht ist, aufweist.
• Diese Kapsel 4, die an sich bekannt ist, ist von einem Blasebalg 5 gebildet, der an seinen Enden durch zwei ebene Flansche 6 und 7 dicht verschlossen ist. Sie enthält beispielsweise Luft mit einem Nominaldruck von 1 bar, was für eine vorgegebene Temperatur für die Kapsel 4 eine nominale Anordnung mit einer vorgegebenen nominalen Länge Lo festlegt.
• Diese Kapsel 4 ist in der Kammer 3 so angeordnet, daß sie koaxial zu dieser ist; sie ist durch den einen 6 der Flansche am Körper befestigt, hier zufälligerweise am Umfang dieses Flansches zwischen einer Schulter 8 des Körpers und einer ringförmigen Positionierleiste 9, während der andere 7 der Flansche in der nominalen Anordnung in einem Abstand x von einem Boden 10 der Kammer 3 ist, wobei dieser Abstand x den maximal zugelassenen Hub für diesen Flansch im Fall der verlängerung der Kapsel parallel zu X-X festlegt.
• Die Kapsel 4 hat hier im wesentlichen den gleichen Querschnitt wie die zylindrische Kammer 3.
• Diese zylindrische Kammer 3 steht mit dem Äußeren des Körpers durch einen Einlaß 11 in Verbindung, der zumindest teilweise im Boden 10 (hier radial) angelegt ist; dieser Einlaß 11 erstreckt sich im gezeigten Beispiel außerdem auf einen Teil der zylindrischen Wand des Körpers, die die Kammer umgibt.
• Man wird verstehen, daß die Kapsel 4 sich verlängert oder zusammenzieht, je nachdem, ob der Druck des Referenz mediums, mit dem die Kammer 4 durch diesen Einlaß 11 in Verbindung steht, unterhalb oder oberhalb des Nominaldrucks des Gases ist, das in der Kapsel eingeschlossen ist.
• Hinter dem Boden 10 ist im Körper 2 ein Kanal 12 mit einer Achse Y-Y, die senkrecht zur Achse X-X ist und zumindest näherungsweise benachbart zu dieser verläuft, angelegt, wobei der Kanal eine ringförmige Fläche aufweist, die gegen die Achse X-X gerichtet ist. Jenseits dieser ringförmigen Fläche 13 steht der Kanal 12 mit einer Gaseintrittsöffnung 14, die hier von der Mündung dieses Kanals 12 in das Äußere des Körpers 2 gebildet wird, in Verbindung. Diesseits dieser ringförmigen Fläche 13, d.h. zwischen dieser und der Achse X-X, steht der Kanal 12 mit einem transversalen Gasaustrittskanal 15 in Verbindung.
• Im Boden 10 der Kammer 3 ist eine Bohrung 16 angelegt, die sich parallel zur Achse X-X erstreckt und den Kanal 12 schneidet. In dieser Bohrung gleitet ein Läufer 17, der einstückig mit dem beweglichen Flansch 7 der Kapsel 4 ist.
• Im betrachteten Beispiel ist dieser Läufer eine Platte, in der ein Loch 18 angelegt ist, das dafür ausgelegt ist, für eine vorgegebene Anordnung der Kapsel, vorzugsweise diejenige, bei der der Flansch 6 gegen den Boden 10 der Kammer 3 gestützt ist, gegenüber dem Kanal zum Stehen zu kommen.
• Im Kanal 12, zwischen der ringförmigen Fläche 13 und dieser Platte 17, erstreckt sich ein beweglicher Bolzen 19, der dafür ausgelegt ist, den transversalen Kanal 15 zu verschließen, und für den jeglicher Rückzug gegenüber der ringförmigen Fläche 13 gesperrt ist, solange das Loch 18 nicht gegenüber dem Kanal 12 steht. Im Gegensatz dazu sind das hintere Ende 19A des Bolzens und das Loch 18 ausgerichtet, so daß, wenn dieses dem Kanal gegenübersteht, dieses hintere Ende gegenüber diesem Loch 18 auf einer Distanz vordringen kann, die ausreichend ist, um den transversalen Kanal 15 freizugeben und ihn mit dem Gaseinlaß 14 (Figur 2) in Verbindung zu bringen.
• Im gezeigten Beispiel hat das hintere Ende 19A des Bolzens (und somit das Loch 18) den gleichen Querschnitt wie der Kanal 12, wodurch dieser Bolzen auf diesem hinteren Ende eine maximale Grundfläche aufweist, um sich gegen die Platte 14 zu stützen, wenn diese Platte in einer Stellung vor dem Sperren jeglichen Rückzugs des Kolbens ist. Außerdem hat diese Identität des Querschnitts des Bolzens auf seiner ganzen Länge (außer an seinem vorderen Ende, das vorzugsweise gefast ist, um eine gute Abdichtung des gegen die Fläche 13 gestützten Kanals 12 sicherzustellen) den Vorteil einer ausgeprägten Einfachheit der Form für diesen Bolzen. Selbstverständlich hat die rechteckige Platte 17 (und damit die Bohrung 16) eine Breite (das ist die Dimension senkrecht zur Ebene der Figuren 1 und 2), die größer ist als diejenige des Kanals 12 (da der Kanal 12 in der Praxis einen kreisförmigen Querschnitt hat, ist die Breite der Platte 17 größer als der Durchmesser des Kanals).
• Man wird es schätzen, daß in der Anordnung von Figur 1 jegliche Zufuhr von Gas durch die öffnung 14 vom Kolben blockiert wird, da dieser nicht zurückweichen kann. Die Sicherheitseinrichtung ist somit gespannt (d.h. wirksam).
• Man kann anmerken, daß sich der Blasebalg in dieser nominalen Anordnung (Gleichheit der Drücke im Inneren oder im Außeren des Blasebalgs, d.h., daß die Sicherheitsvorrichtung in einem Medium mit Atmosphärendruck auf dem Erdboden ist) mechanisch wie eine Feder verhält, wodurch er eine gute Widerstandsfähigkeit gegen die Vibrationen der Vorrichtung 1 verleiht.
• Wenn man von dieser nominalen Anordnung aus den Außendruck sinken läßt (beispielsweise durch eine Zunahme der Höhe), nimmt die Kapsel 4 an Volumen zu, bis der Flansch 6 gegen den Boden 10 zum Anschlag kommt, beispielsweise für einen Außendruck von 0,5 bar. Jede zusätzliche Verringerung des Außendrucks offenbart sich in einer zunehmenden mechanischen Vorspannung des Flansches gegen den Boden 10 und 3) damit in einer zunehmenden Versteifung der Gesamtheit (Platte 17 + Rest des Körpers 2), was einer verbesserten Positionierung des Lochs 18 in der Achse des Kanals 12 entspricht. Somit wird im Fall, daß an das vordere Ende des Bolzens ein Gasdruck angelegt wird, der beispielsweise durch einen pyrotechnischen Zünder erzeugt wird, ein Rückzug des Bolzens auf zuverlässige Art freigegeben. Es ist also der Druck der Gase, der die Verschiebung des Bolzens sicherstellt, wenn das Loch dem Bolzen gegenübersteht.
• Wenn aus irgendeinem Grund der Außendruck wieder auf den Anfangsdruck (der Umgebung von 1 bar) ansteigt, wird die Sicherheitseinrichtung automatisch wieder gespannt; der Blasebalg zieht sich zusammen, und man gelangt in die Sicherheitsstellung (Nominalfunktion)
• Wenn beispielsweise im Verlauf der Mission die pyrotechnische Vorrichtung nicht benutzt wurde, im Fall, in dem man dieser Funktion nicht bedurfte (und damit keiner pyrotechnischen Zündung), wird sich die Sicherheitseinrichtung der Vorrichtung bei der Rückkehr des Luftfahrzeugs oder des Raumfahrzeugs auf die Erde automatisch wieder spannen und wird ständig wirksam sein.
• Im Fall einer anomalen Umgebungsbedingung, die die Vorrichtung ungewollt entspannen würde (beispielsweise ein beträchtlicher Stoß) , setzt sich diese letztere selbsttätig in die Sicherheitsstellung zurück, denn ihre stabile Stellung ist die Sicherheitsstellung (Reversibilität)
• Eine solche Vorrichtung kann für folgende Fälle ausgelegt sein:
• - entweder für einen vorgegebenen Druck (fester Federungsweg x - siehe Figuren 1 und 2 -, der einer vorgegebenen Druckschwelle entspricht); in diesem Fall wird der Körper des Sicherheitsventils direkt als Funktion des gewünschten Federungswegs hergestellt,
• - oder für einen regulierbaren Druck (im nicht gezeigten Fall); in diesem Fall ist die Vorrichtung mit einem regulierbaren Anschlag verbunden, der im Inneren des Körpers der Kapsel neben dem Boden angeordnet ist; oder aber die Befestigungszone des festen Flansches in der Kammer ist axial einstellbar.
• Die Figuren 3 und 4 zeigen ein Anwendungsbeispiel der Sicherheitsvorrichtung der Figuren 1 und 2. Die Elemente der Figuren 1 und 2, die in den Figuren 3 und 4 wiederaufgenommen sind, sind hier durch dieselben Bezugsziffern gekennzeichnet, jedoch mit einem Strichindex versehen.
• Wie aus Figur 3 hervorgeht, steht die Sicherheitsvorrichtung 1' durch ihre Gaseintrittsöffnung 14' mit der Kammer 20 eines pyrotechnischen Zünders, der in seiner Gesamtheit mit 21 bezeichnet ist, jeder geeigneten, bekannten Art in Verbindung.
• Aus Figur 4 geht dagegen hervor, daß der Gasaustrittskanal 15' mit einem Hals 22 (für die Regelung des Gasausstosses; dieser Hals ist im allgemeinen ein Schallhals (Vgaz = Vson), einem durchschlagbaren Innenhütchen 23 (das den Gasdurchgang ab einem Schwellendruck freigibt) und einer Mutter 24 (zum Inpositionhalten des Innenhütchens und des Halses) versehen. Dieser Kanal 15' mündet in einen Vorsprung 25 des Körpers 2' der Sicherheitsvorrichtung, der in einem Gehäuse des Körpers eines Ejektors, welcher in seiner Gesamtheit mit 26 bezeichnet wird und dessen Auswurfkammer teilweise unter dem Bezugszeichen 27 gezeigt wird und der am Körper 2 durch Schrauben 28 befestigt ist, eingefügt ist. Man wird es schätzen, daß die Dichtheit der Isolation zwischen der öffnung 14' und dem Kanal 15' durch den Bolzen 19' hier durch die Anwesenheit von Dichtungsschnüren 30 verstärkt wird. Der Ejektor 26 ist von jeder bekannten Art, beispielsweise von der Art, die in der vorstehend erwähnten Druckschrift FR-2.616.857 beschrieben ist.
• Es ist bezüglich der Reversibilität (vor der pyrotechnischen Zündung und dem Auswurf des Objekts) anzumerken, daß man sie nicht benötigt, wenn alles normal funktioniert; sie ist nur dann nützlich, wenn sich das Gerät in Schwierigkeiten oder in einer anomalen Situation befindet.
• In einer Ausführungsvariante, die bei Überdruck funktioniert, bringt die Erhöhung des Außendrucks eine Kompression des Blasebalgs mit sich. Auch das Loch auf der Platte, die eine Sicherheitsbarriere bildet, ist in einer solchen Stellung angeordnet, daß es für einen Schwellenwert des Überdrucks gegenüber dem Bolzen zu stehen kommt (was den Sicherheitshub sicherstellt); man kann in diesem Fall sogar eine ebene Platte ohne Loch benutzen, deren freier Zweig den Kanal freigibt oder versperrt.
• Die Funktionsweise ist die gleiche wie im Unterdruck, jedoch mit einer umgekehrten Versetzung.
• Figur 5 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Sicherheitsvorrichtung, die bei Überdruck funktioniert: Die Elemente, die ähnlich denjenigen von Figur 1 und 2 sind, sind mit einem Zweistrichindex versehen. Der bewegliche Flansch 7" hat einen größeren Durchmesser als der Blasebalg 5", während die Kammer 3' eine Fläche 50 aufweist, auf der der Umfang dieses beweglichen Flansches zum Anschlag kommen kann: Der Rückzug des Blasebalgs bis zu diesem Anschlag hin bewirkt die Rückstellung des Läufers 17" aus der Kreuzung Bohrung/Kanal, und der freie Zweig 18" dieses Läufers muß sich nicht, wie in den Figuren 1 und 2, bis zum Bilden eines Lochs auf sich selbst zusammenschließen.
• In Figur 6, die eine Vorrichtung zeigt, die ganz ähnlich derjenigen der Figuren 1 und 2 ist, und in welcher Figur der Blasebalg ebenfalls im Schnitt gezeigt ist, bemerkt man die Anwesenheit eines internen Anschlags 60, der im Inneren dieses Blasebalgs angeordnet ist. Dieser kann zwei Funktionen haben:
• - im ersten Fall (Funktion bei Überdruck): Der Anschlag begrenzt das Zermahlen des Blasebalgs im Fall eines zu starken Überdrucks, so daß die Inaktivierung der Sicherheitseinrichtung vermieden wird,
• - im zweiten Fall (Funktion bei Unterdruck) : Der Anschlag gestattet es, den Blasebalg während der Lagerung bei einem Umgebungsdruck von 1 bar vorzuspannen In diesem Fall hat der Anschlag 60 eine größere Länge als die freie Höhe des Blasebalgs, so daß dieser letztere sich in Ruhestellung durch seinen beweglichen Flansch auf diesen Anschlag stützt. Die Kraft des Abstützens stellt eine Vorspannung ein, die die Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen verbessert.
• Figur 7 zeigt eine Vorrichtung, die sehr ähnlich derjenigen von Figur 3 ist, mit dem einzigen Unterschied der Anwesenheit einer Senkung 80, die im Läufer in einem Abstand vom Loch 18' angelegt ist und einen Durchmesser größer oder gleich demjenigen des hinteren Teils des Bolzens hat. Dieser letztere ist somit zwischen der Umfangsfläche und dem Läufer mit einem unter Umständen wesentlichen Spiel eingeschlossen.
• Somit würde der Bolzen 19 im Fall einer ungewollten pyrotechnischen Auslösung bei der Lagerung auf der Erdoberfläche in der Senkung, deren Tiefe einen solchen Wert haben wird, daß jegliche weitere Bewegung des Bolzens verhindert wird, in einer Stellung steckenbleiben, die jegliche Gaszirkulation sperrt: Die Gase mit pyrotechnischem Ursprung werden somit in der Kammer 20 eingeschlossen. Im Fall eines weiteren, bei der Funktion normalen Druckabfalls (im Hinblick auf eine Zündung) wird der Läufer durch den Bolzen 19 blockiert bleiben und die Sicherheitseinrichtung wird somit gespannt bleiben.
• Anhand eines Ausführungsbeispiels einer Sicherheitsvorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2:
• - ist der Blasebalg von der Art, die von der Gesellschaft CALLISTO verkauft wird, mit 10 Faltungen, einem Außendurchmesser von 40 mm und einem Innendurchmesser von 16 mm, und einer Steifigkeit von 4,8 dan/mm pro Faltung, einem Hub x von 6,5 mm und einer nominalen Höhe Lo von 13 mm,
• - hat der Bolzen einen Durchmesser von 5 mm, und hat das Loch einen Durchmesser von 5,5 mm, hat die Platte, die den Läufer bildet, eine Dicke von 4 mm.
• Es konnte verifiziert werden, daß eine solche Sicherheitsvorrichtung dem Anlegen eines Gasstoßes von 300 bar (sogar wenn der Kanal nicht vollständig abgedichtet ist), einer Erwärmung des umgebenden Mediums auf 200ºC und dem Anlegen von Vibrationen widersteht.
• Es versteht sich von selbst, daß die vorstehende Beschreibung nur anhand eines nicht beschränkenden Beispiels vorgeschlagen wurde und daß durch den Fachmann zahlreiche Varianten vorgeschlagen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann insbesondere das Loch, das dazu bestimmt ist, den Bolzen durchgehen zu lassen, parallel zu X-X verlängert werden, so daß der Rückzug des Bolzens in mehreren Stellungen zugelassen wird. Andererseits ist es möglich, mehrere Öffnungen vorzusehen, die dafür ausgelegt sind, ein Funktionieren bei Unterdruck und ein Funktionieren bei überdruck zuzulassen.

Claims (12)

1. Sicherheitsventil (1, 1', 1"), aufweisend:

- einen Ventilkörper (2, 2', 2"), in dem eine zylindrische Kammer (3, 3', 3") mit einer ersten Achse (X-X), welche Kammer mit einem transversalen Boden (10, 10', 10") versehen ist und mit dem Äußeren des Körpers durch einen Einlaß (11, 11', 11") in der Nähe dieses Bodens in Verbindung steht, ein Kanal (12, 12', 12") mit konstantem Querschnitt parallel zum transversalen Boden, welcher eine zweite Achse hat, die zumindest näherungsweise die erste Achse schneidet, und welcher sich von dieser Achse aus bis zu einer Umfangsfläche (13, 13') erstreckt, die gegen die erste Achse gerichtet ist, wobei er jenseits dieses Umfangsteils mit einer Gaseintrittsöffnung (14, 14') in Verbindung steht, und in welchen zwischen dieser Umfangsfläche und der ersten Achse ein transversaler Gasaustrittskanal (15, 15') mündet, und eine Bohrung (16, 16', 16") angeordnet sind, die sich vom transversalen Boden aus parallel zur ersten Achse bis jenseits des Kanals erstreckt,

- eine deformierbare Manometerkapsel (4, 4', 4"), die aus einem Blasebalg (5, 5', 5"), welcher koaxial zur zylindrischen Kammer ist und dicht verschlossen ist, wodurch er eine gegebene Gasmasse einschließt, aus einem ersten Flansch (6, 6', 6"), der in der zylindrischen Kammer in einem Abstand zum transversalen Boden befestigt ist, und aus einem zweiten Flansch (7, 7', 7") gegenüber diesem transversalen Boden gebildet ist, welcher parallel zur ersten Achse beweglich ist und an welchem ein Läufer (17, 17', 17") befestigt ist, der dafür ausgelegt ist, in der Bohrung zu gleiten und in zumindest einen vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal für eine erste Gruppe von Stellungen des beweglichen Flansches in der Kammer vorzudringen und im Gegenzug diesen vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal in zumindest einer anderen Stellung des beweglichen Flansches freizugeben,

- einen Bolzen (19, 19', 19"), der sich im Kanal zwischen der Umfangsfläche und der Bohrung erstreckt, wobei er durch den Läufer in einer Anordnung gehalten wird, in der der transversale Austrittskanal (15, 15') gegenüber der Gaseintrittsöffnung (14, 14') isoliert ist, wenn der bewegliche Flansch sich in einer der Stellungen der ersten Gruppe von Stellungen befindet, wobei dieser Bolzen ein hinteres Ende (19A) hat, das durch seine Form dafür ausgelegt ist, wenn sich der bewegliche Flansch in der anderen Stellung befindet, in den vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal auf einer Distanz einzudringen, die zumindest gleich dem Abstand zwischen dem transversalen Gasaustrittskanal und der Umfangsfläche ist.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (17, 17') eine zur zweiten Achse transversale Platte ist und daß er ein Loch (18, 18') aufweist, das dafür ausgelegt ist, den vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal freizulassen und vom hinteren Ende des Bolzens durchdrungen zu werden.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Loch (18, 18') die gleiche Form und den gleichen Querschnitt wie der Kanal (12, 12') hat.

4. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (12, 12') und der Bolzen (19, 19') und die Umfangsfläche (13, 13') kreisförmig sind.

5. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Flansch in der anderen Stellung, in der der vorgegebene Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal freigelassen ist, gegen den transversalen Boden (10) gestützt ist.

6. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Flansch (7") in der anderen Stellung, in der der vorgegebene Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal freigelassen ist, mit seinem Umfang gegen eine Fläche (50) gestützt ist, die dem Boden gegenüberliegt

7. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer eine ebene Platte (17") ist, die dafür ausgelegt ist, die Kreuzung Bohrung/Kanal freizugeben, wenn die andere Stellung des beweglichen Flansches eine eingezogene Stellung ist.

8. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Flansch innerhalb der Stellungen der ersten Gruppe eine Stellung zuläßt, für die die Gasmasse, die in der Kapsel (4) enthalten ist, einen Druck von 1 bar hat.

9. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der deformierbaren Manometerkapsel zwischen den Flanschen ein Anschlag (70) angeordnet ist.

10. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer mit einer Senkung (80) versehen ist, die dafür ausgelegt ist, in einer der Stellungen der ersten Gruppe das hintere Ende des Bolzens aufzunehmen, während die Isolation zwischen dem Austrittskanal und der Eintrittsöffnung aufrechterhalten wird.

11. Vorrichtung mit pyrotechnischem Antrieb, aufweisend ein pyrotechnisches Element (21) , das mit einer Gaserzeugungskammer (20), einer Gasaufnahmekammer (27) und, zwischen diesen Kammern, mit einem Sicherheitsventil (1, 1') versehen ist, wobei das Sicherheitsventil folgendes aufweist:

- einen Ventilkörper (2'), in dem eine zylindrische Kammer (3') mit einer ersten Achse (X-X), welche Kammer mit einem transversalen Boden (10') versehen ist und mit dem Äußeren des Körpers durch einen Einlaß (11') in der Nähe dieses Bodens in Verbindung steht, ein Kanal (12') mit konstantem Querschnitt parallel zum transversalen Boden, welcher eine zweite Achse hat, die zumindest näherungsweise die erste Achse schneidet, und welcher sich von dieser Achse aus bis zu einer Umfangsfläche (13') erstreckt, die gegen die erste Achse gerichtet ist, wobei er jenseits dieses Umfangsteils mit einer Gaseintrittsöffnung in Verbindung steht, und in welchen zwischen dieser Umfangsfläche und der ersten Achse ein transversaler Gasaustrittskanal (15') mündet, und eine Bohrung (16') angeordnet sind, die sich vom transversalen Boden aus parallel zur ersten Achse bis jenseits des Kanals erstreckt,

- eine deformierbare Manometerkapsel (4), die aus einem Blasebalg (5), welcher koaxial zur zylindrischen Kammer ist und dicht verschlossen ist, wodurch er eine gegebene Gasmasse einschließt, aus einem ersten Flansch (6'), der in der zylindrischen Kammer in einem Abstand zum transversalen Boden befestigt ist, und aus einem zweiten Flansch (7') gegenüber diesem transversalen Boden gebildet ist, welcher parallel zur ersten Achse beweglich ist und an welchem ein Läufer (17') befestigt ist, der dafür ausgelegt ist, in der Bohrung zu gleiten und in zumindest einen vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal für eine erste Gruppe von Stellungen des beweglichen Flansches in der Kammer vorzudringen und im Gegenzug diesen vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal in zumindest einer anderen Stellung des beweglichen Flansches freizugeben,

- einen Bolzen (19'), der sich im Kanal zwischen der Umfangsfläche und der Bohrung erstreckt, wobei er durch den Läufer in einer Anordnung gehalten wird, in der der transversale Austrittskanal (15') gegenüber der Gaseintrittsöffnung (14') isoliert ist, wenn der bewegliche Flansch sich in einer der Stellungen der ersten Gruppe von Stellungen befindet, wobei dieser Bolzen ein hinteres Ende hat, das durch seine Form dafür ausgelegt ist, wenn sich der bewegliche Flansch in der anderen Stellung befindet, in den vorgegebenen Teil der Kreuzung Bohrung/Kanal auf einer Distanz einzudringen, die zumindest gleich dem Abstand zwischen dem transversalen Gasaustrittskanal und der Umfangsfläche ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaufnahmekammer die Kammer eines Ausstoßkolbens ist.