DE69512463T2

DE69512463T2 - Selbstzündung einer mit Fluid betriebenen Aufblasvorrichtung

Info

Publication number: DE69512463T2
Application number: DE69512463T
Authority: DE
Inventors: Karl K. Rink
Original assignee: Autoliv ASP Inc
Current assignee: Autoliv ASP Inc
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2015-05-26
Also published as: EP0685370A1; EP0685370B1; KR950031699A; JPH0853046A; AU672939B2; CN1118316A; CA2148979A1; CA2148979C; AU1781795A; JP2818643B2; DE69512463D1; US5494312A

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein aufblasbare Rückhaltesysteme und Gaserzeuger, die verwendet werden, um Vorrichtungen wie etwa Rückhalter für Fahrzeuginsassen (üblichwerweise als Airbag bekannt) aufzublasen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Selbstzündung solcher Gaserzeuger.
Es ist bestens bekannt, einen Fahrzeuginsassen durch Verwendung eines Kissens oder Beutels, der mit Gas aufgeblasen / ausgedehnt wird, z. B. eines "Airbag", zu schützen, wenn das Fahrzeug einer plötzlichen Geschwindigkeitsverringerung, wie etwa bei einem Zusammenstoß, unterworfen wird. Bei solchen Systemen ist das Kissen normalerweise in unaufgeblasenem und gefaltetem Zustand untergebracht, um die Platzanforderungen zu minimieren. Nach Ingangsetzen des aufblasbaren Rückhaltesystems wird der Airbag üblicherweise innerhalb weniger Millisekunden mit Gas gefüllt, welches durch eine Vorrichtung produziert wird, die man üblicherweise als einen "Gaserzeuger" oder eine "Aufblaseinrichtung" bezeichnet.
Nach dem Stand der Technik sind viele Arten von Aufblasvorrichtungen zum Aufblasen eines Airbags in einem aufblasbaren Rückhaltesystem beschrieben worden. Ein Typ von Aufblasvorrichtung bezieht die Verwendung einer Menge an gespeichertem komprimiertem Gas ein, welches selektiv freigesetzt wird, um den Airbag aufzublasen. Um einen typischen Airbag in einer geeigneten Geschwindigkeit richtig aufzublasen, erfordert ein solcher Vorrichtungstyp üblicherweise die Speicherung eines verhältnismäßig großen Volumens an Gas bei verhältnismäßig hohen Drücken. Als Ergebnis der hohen Drücke sind die Wände der Gasspeicherkammer typischerweise zur erhöhten Verstärkung relativ dick. Die Kombination aus großem Volumen und dicken Wänden führt zu verhältnismäßig schweren und sperrigen Aufblaseinrichtungsformen.
Ein anderer Typ Aufblaseinrichtung leitet eine Gasquelle von einem verbrennbaren Gaserzeugungsmaterial ab, z. B. einem pyrotechnischen Material, das üblicherweise mittels eines Zünders mit einem Zündmittel gezündet wird und welches nach der Zündung eine für das Aufblasen des Airbags ausreichende Gasmenge erzeugt. Typischerweise können solche gaserzeugenden Materialien verschiedene unerwünschte Verbrennungsprodukte erzeugen, einschließlich verschiedener Materialien aus feinen Feststoffen. Die Entfernung solchen feinen Feststoffmaterials, wie etwa durch die Einbeziehung einer Filtervorrichtung innerhalb der oder um die Aufblaseinrichtung vergrößert unerwünscht die Form der Aufblaseinrichtung und die Verarbeitungskomplexität und kann die damit verbundenen Kosten erhöhen.
Zusätzlich kann sich die Temperatur des gasförmigen Ausstoßes dieser Aufblasvorrichtungen typischerweise zwischen etwa 500ºF (260ºC) und 1200ºF (649ºC) liegen, abhängig von zahlreichen damit zusammenhängenden Faktoren, einschließlich des gewünschten Levels an Wirkungsgrad der Aufblasvorrichtung als auch des Typs und der Menge an darin verwendetem gaserzeugendem Material. Folglich bestehen in Verbindung mit solchen Aufblasvorrichtungen verwendete Airbags typischerweise aus Material, das diesen hohen Temperaturen standhält, oder sind damit überzogen. So kann zum Beispiel ein aus Nylongewebe bestehender Airbag, um einem Durchbrennen als Ergebnis der Aussetzung solch hohen Temperaturen so gestaltet sein, daß das Airbagmaterial aus Nylongewebe mit Neopren überzogen wird oder daß ein oder mehrere neoprenüberzogene Nylonflicken an den Stellen des Airbags plaziert werden, an denen das heiße Gas zu Anfang auftrifft. Wie zu verstehen sein wird, sind diese speziell hergestellten oder gestalteten Airbags teurer in Herstellung und Produktion.
Weiterhin kann, während aufblasbare Fahrzeug-Rückhaltesysteme vorzugsweise so geformt sind, daß sie über einen großen Bereich an Zuständen hinweg passend einsetzbar sind, die Wirkung solcher Formen von Aufblasvorrichtungen besonders anfällig sein für Veränderungen der Umgebungsbedingungen, insbesondere der Temperatur. So kann zum Beispiel der Betrieb bei sehr niedrigen Temperaturen, wie etwa Temperaturen von -40ºF (-40ºC) die Wirkung verschiedener Treibmittel beeinflussen und so den Druck des Airbags reduzieren, der von einer Aufblaseinrichtung herrührt, die eine festgelegte Menge an Treibmittel enthält.
Bei einem dritten Typ Aufblasvorrichtung resultiert das den Airbag aufblasende Gas aus einer Verbrennung gespeicherten Druckgases und der Verbrennung eines gaserzeugenden Materials, z. B. eines pyrotechnischen Materials. Der Typ Aufblasvorrichtung wird üblicherweise als eine Gasvermehrungs- oder Hybrid- Aufblaseinrichtung bezeichnet. Hybrid-Aufblaseinrichtungen, die bisher vorgeschlagen worden sind, haben bestimmte Nachteile. So führen zum Beispiel Aufblasvorrichtungen dieser Form typischerweise zu einem Gas mit einem verhältnismäßig hohen Feststoffteilchenanteil.
Nach dem Stand der Technik sind verschiedene spezielle Aufblasvorrichtungen und -anordnungen vorgeschlagen worden. Das US-Patent Nr. 5,263,740 beschreibt eine Anordnung, bei der in einer einzigen Kammer sowohl ein Aufblasgas als auch ein erstes entzündbares Material, welches anschließend darin gezündet wird, untergebracht sind.
Das Unterbringen sowohl des Aufblasgases als auch des entzündbaren Materials in einer einzigen Kammer kann zu Schwierigkeiten bei der Herstellung sowie der Speicherung führen. So können zum Beispiel Konzentrationsgefälle dieser Bestandteile, sowohl zu Anfang als auch über die Zeit, in der die Vorrichtung für die Betätigung bereit steht, die Möglichkeit erhöhen, daß vor der vollständigen Entzündung entzündbares Material daraus in den Airbag hinein entweicht, als auch daß die in den Airbag freigegebene relative Menge an unvollständig verbrannten Produkten ansteigt.
Genauso können Gaserzeuger, bei denen zum Beispiel ein Brennstoff und ein Oxidationsmittel in einer einzigen Kammer gespeichert sind, unter extremen Umständen Gegenstand unerwünschter Selbstzündung (d. h. Selbst - Entzündung) und der anschließenden damit verbundenen Gefahren sowohl während der Herstellung als auch Lagerung sein.
Weiterhin können, da die sich aus einer solchen Anordnung mit einer einzigen Speicherkammer ergebende Gasmischung eine verhältnismäßig hohe Temperatur haben wird, solche Formen Gegenstand der gleichen oder ähnlichen Nachteile sein, die oben im Zusammenhang mit den Hochtemperatur-Emissionen festgestellt wurden.
In der Bemühung, wenigstens ein paar dieser Nachteile zu verhindern oder zu minimieren, ist vorgeschlagen worden, den Brennstoff und das Oxidationsmittel bei solchen Einkammer-Gaserzeugern als eine brennstoffarme Mischung zu speichern. Jedoch kann der Betrieb mit brennstoffarmen Mischungen selbst Gegenstand verschiedener Betriebsschwierigkeiten sein. So kann zum Beispiel ein solcher mit einer brennstoffarmen Mischung betriebener Einkammer-Gaserzeuger Zündschwierigkeiten erfahren, da es schwierig sein kann, sicherzustellen, daß eine brennstoffarme Mischung vollständig oder ausreichend gleichmäßig verbrennbar ist, um so nicht übermäßig die Leistung zu behindern.
Zusätzlich kann, als ein Resultat der raschen Druck- und Temperaturanstiege, die normalerweise mit Aufblasvorrichtungen verbunden sind, welche eine Mischung aus Oxidationsmittel und entzündbarem Material enthalten, die richtige und gewünschte Steuerung und der Betrieb solcher Aufblasvorrichtungen schwierig und/oder kompliziert sein.
Es sind aufblasbare Rückhaltesysteme für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen worden, in welchen ein oder mehrere Airbags in einem oder mehreren Speicherbehältern innerhalb des Fahrzeugs gespeichert sind. In allgemeinen ist ein für den Schutz eines Fahrzeugführers vorgesehener Airbag, z. B. ein Airbag für die Fahrerseite, in einem Gehäuse untergebracht, das in einem Speichergehäuse befestigt ist, welches sich in der Lenksäule des Fahrzeugs befindet. Dagegen ist ein Airbag für den Schutz eines vorne sitzenden Insassen, z. B. ein Beifahrer-Airbag, typischerweise in einem Gehäuse untergebracht, das in der Instrumententafel/dem Armaturenbrett des Fahrzeugs befestigt ist.
Bei solchen Systemen müssen die Gaserzeuger oder Aufblaseinrichtungen so konstruiert sein, daß sie großen thermischen und mechanischen Belastungen während des Gaserzeugungsprozesses standhalten. So sind Gaserzeuger unter Verwendung von Stahl für das Gehäuse und andere Bauteile fabriziert worden, wobei die Bauteile üblicherweise durch Schraubengewinde, Rollfalzung oder Schweißen miteinander verbunden werden.
Um den Bedingungen geringen Gewichts zu genügen, können spürbare Gewichtsverringerungen durch die Verwendung eines leichten Metalls oder Materials, wie etwa Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für das Erzeugergehäuse und andere Bauteile erreicht werden. Aus solchen Materialien bestehende Gaserzeuger werden typischerweise keinen Problemen bei gewöhnlichem Gebrauch begegnen, bei welchem im Falle eines Zusammenstoßes das Zündmittel entzündet wird, gefolgt von der Zündung des Gaserzeugers zur Erzeugung von Aufblasgas. Jedoch wird die mechanische Stärke solcher leichteren Materialien gemindert, wenn sie auf eine hohe Temperatur überhitzt werden.
So tritt zum Beispiel ein Problem auf, wenn Gaserzeuger unter Verwendung von Aluminium für die Gehäusekonstruktion einer Hochtemperatur-Umgebung ausgesetzt werden, wie etwa Feuer. Dieses Problem rührt von der Tatsache her, daß bei einer Temperatur in dem Bereich um 650ºF (343ºC) die Pyrotechnik des Gaserzeugers gewöhnlich automatisch zündet. In diesem Temperaturbereich baut das Aluminium der Gehäusestruktur ab und neigt zum Reissen oder Brechen, was seinerseits zu dem Vordringen von Stücken und/oder Fragmenten in verschiedene Richtungen führen kann. Dieses Problem tritt nicht auf bei Gaserzeugern, die Stahl für die Gehäusestruktur verwenden, da Stahl sich nicht abbaut, bis nicht eine deutlich höhere Temperatur als etwa 1100ºF (593ºC) erreicht ist. So führt die Verwendung von Aluminium anstelle von Stahl bei einem Gaserzeuger, obwohl dazu dienend, das Gewicht der Vorrichtung zu verringern, typischerweise dazu, daß der Gaserzeuger eine niedrigere Innendrucktauglichkeit hat. Diese niedrigere Innendrucktauglichkeit könnte in einer Hochtemperatur-Umgebung gefährlich sein, der etwa der Gaserzeuger im Falle eines Feuers entweder bei der Lagerung, beim Transport oder nach Einbau in ein Fahrzeug ausgesetzt sein könnte.
Darüber hinaus versteht es sich, daß, ungeachtet des Materials der Herstellung Gaserzeuger dazu neigen können, unter gewissen speziellen Umständen zu reissen, wenn sie einer ausreichend agressiven Reaktion eines darin gespeicherten gaserzeugenden Materials ausgesetzt sind.
Eine früher beschriebene Lösung dieses Problems ist die Einbeziehung einer selbstzündenden Vorrichtung in den Gaserzeuger. So beschreibt zum Beispiel das US-Patent Nr. 4,561,675 von Adams et al., das auf den Erwerber der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und dessen Erfindungsgedanke hierin vollständig eingeschlossen ist, eine Selbstzündungsvorrichtung, die das pyrotechnische Material in einem Gaserzeuger dazu bringt, zu wirken, wenn die Vorrichtung einer vorbestimmten hohen Temperatur unterhalb der Zündtemperatur des Festtreibstoff-Gaserzeugers ausgesetzt wird. Der Behälter der Selbstzündungseinrichtung wird als hutförmig beschrieben und schließt einen Rand und eine Krone ein, wobei die Krone in thermischem Kontakt mit dem Erzeugergehäuse befestigt ist und wobei die Fläche einer Wand des durch den Rand gebundenen Behälters durch eine Folienversiegelung abgeschlossen ist.
Die Einbeziehung eines Selbstzündungsmaterials in ein Gehäuse der Aufblaseinrichtung, wie es etwa für Aufblaseinrichtungen für die Einbauten auf der Fahrerseite verwendet wird, ist auch in den US-Patenten Nrn. 5,106,119 und 5,114,179 beschrieben, welche eine Gehäusevorrichtung beschreiben, bei der mittels eines Stücks Aluminiumfolie ein "Paket" aus Selbstzündungsmaterial an Ort und Stelle in einer in dem Behälterdeckel gebildeten Aussparung gehalten wird. Auch das US- Patent Nr. 5,186,491 beschreibt die Einbeziehung eines Selbstzündungsmaterials innerhalb einer Aussparung des Gaserzeugers.
Zusätzlich betreffen die US-Patente Nrn. 4,998,751 und 5,109,772, beide auf die Erwerberin der vorliegenden Erfindung übertragen, allgemein Aufblasvorrichtungen. Diese Patente beschreiben jeweils die Einbeziehung einer "Selbstzündungsvorrichtung" und "einen Behälter", welcher in solchen Gaserzeugern innerhalb einer mittig angeordneten Aussparung "Selbstzündungskörnchen hält oder enthält". So ist es bekannt, Selbstzündungskörnchen in einem Behälter innerhalb eines solchen länglichen Gaserzeugergehäuses an einem Ende davon gegenüber einem Ende eines länglichen Zünderrohres zu plazieren. Darüber hinaus ist es bekannt, einen schalenförmigen Behälter zum Halten dieser Körnchen zu verwenden.
Unglücklicherweise kann die Einbeziehung eines Selbstzündungsmaterials in einer Aufblaseinrichtung Gegenstand gewisser Nachteile einschließlich der, die mit erhöhten Kosten und verminderter Zuverlässigkeit verbunden sind, sein. Zuerst muß ein in einen Aufblaseinrichtungsaufbau eingefügtes Selbstzündungsmaterial typischerweise vorsichtig präpariert, gehandhabt und installiert werden, wodurch die damit verbundenen Kosten erhöht werden. Auch führen die Alterungserscheinungen typischer Selbstzündungsmaterialien, wodurch die Temperaturempfindlichkeit des Materials sich nach einer gewissen Zeit verändern kann, zu einer unbeständigen Wirkung eines überalterten Selbstzündungsmaterials, wodurch sich die damit verbundene Zuverlässigkeit verringert.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einer Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung mit
einem Fluidbrennstoff-Speicherelement, das wenigstens einen Fluidbrennstoff frei von Verbrennungsoxidationsmittel speichert,
einer ersten Kammer in Fluidverbindung mit dem Fluidbrennstoff- Speicherelement bei Öffnung des Fluidbrennstoff-Speicherelements, wobei die erste Kammer wenigstens eine Gasausgangsöffnung einschließt und eine Abdichteinrichtung hat, die normalerweise die Gasausgangsöffnung verschließt, und worin in normalem Betrieb der Fluidbrennstoff und wenigstens ein gespeichertes Oxidationsmittel verbrannt werden, um Verbrennungsprodukte einschließlich eines heißen Verbrennungsgases zu erzeugen, die Verbrennung des Fluidbrennstoffes und des gespeicherten Oxidationsmittels die Temperatur und den Druck in der ersten Kammer erhöht und die Abdichteinrichtung der ersten Kammer so ausgebildet ist, daß sie sich dann öffnet, wodurch im normalen Betrieb wenigstens ein Teil des heißen Verbrennungsgases aus der ersten Kammer ausgetrieben wird,
einer zweiten Kammer, die eine Zufuhr von unter Druck stehendem gespeichertem Gas enthält, wobei diese zweite Kammer in Fluidverbindung mit der ersten Kammer bei Öffnung der Abdichteinrichtung für die Gasausgangsöffnung steht, die zweite Kammer wenigstens eine Gasausgangsöffnung einschließt und eine Abdichteinrichtung hat, die normalerweise die Gasausgangsöffnung verschließt, in normalem Betrieb das aus der ersten Kammer ausgetriebene heiße Verbrennungsgas mit dem unter Druck stehenden gespeicherten Gas vermischt wird, um Aufblasgas zu erzeugen, das Mischen des heißen Verbrennungsgases mit dem unter Druck stehenden gespeicherten Gas die Temperatur und den Druck in der zweiten Kammer erhöht, die Abdichteinrichtung der zweiten Kammer so ausgebildet ist, daß sie sich dann öffnet, wodurch im normalen Betrieb wenigstens ein Teil des Aufblasgases aus der zweiten Kammer ausgetrieben wird, um die Einrichtung aufzublasen, und
einer Initiatoreinrichtung zum Initiieren der Verbrennung des Fluidbrennstoffes und Oxidationsmittels im normalen Betrieb,
wobei unter Selbstzündung bei einer vorbestimmten ersten Temperatur höher als der Umgebungstemperaturbereich, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, sich das Fluidbrennstoff-Speicherelement öffnet und wenigstens ein Teil des Fluidbrennstoffes in Berührung mit einem Oxidationsmittel in der ersten Kammer tritt, wobei der Fluidbrennstoff dadurch gekennzeichnet ist, daß er zündet, wenn er dem Oxidationsmittel bei einer vorbestimmten zweiten Temperatur höher als der Umgebungstemperaturbereich, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, ausgesetzt wird.
Der Stand der Technik ist nicht in der Lage, ein Aufblasgas für Airbags bei einer ausreichend niedrigen Temperatur und mit ausreichend niedriger Konzentration von unerwünschten Verbrennungsprodukten, z. B. Produkten unvollständiger Verbrennung und/oder Teilchenmaterial, bereitzustellen. Zusätzlich werden Sicherheits- und Handhabungsbedenken, wie etwa jene, die im Zusammenhang mit der Einkammer-Lagerung eines Aufblasgases/entzündbaren Materialgemischs stehen, durch Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nicht vollständig befriedigt. Weiterhin sind typischerweise Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nur mit einer verhältnismäßig geringen Auswahl an Brennstoffen und Oxidationsmitteln betreibbar. Zusätzlich können solche Einkammer-Vorrichtungen einen unerwünscht raschen Druckanstieg erzeugen. Weiterhin wird, um die oben beschriebenen negativen Effekte zu minimieren, der richtige Betrieb dieser Vorrichtungen nach dem Stand der Technik typischerweise nur über begrenzte relative Mengen an solchen Brennstoffen und Oxidationsmitteln sichergestellt.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft die Selbstzündung bei solch einer Vorrichtung für das Aufblasen aufblasbarer Vorrichtungen.
Bei Betrieb der Selbstzündung dieser Vorrichtung, bei einer vorherbestimmten ersten Temperatur, die größer als der Umgebungstemperaturbereich ist, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise unterworfen ist, öffnet sich das Fluidbrennstoff- Speicherelement. Wenigstens ein Teil des wenigstens einen Fluidbrennstoffs berührt ein Oxidationsmittel in der ersten Kammer mit dem wenigstens einen durch die Zündung gekennzeichneten Fluidbrennstoff, wenn er zu dem Oxidationsmittel bei einer vorherbestimmten zweiten Temperatur, die höher als der Umgebungstemperaturbereich ist, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, freigesetzt wird.
Somit wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Selbstzündung einer Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung bereitgestellt, bei dem die Vorrichtung ein Fluidbrennstoff-Speicherelement einschließt, das wenigstens einen Fluidbrennstoff frei von Verbrennungsoxidationsmittel speichert, wobei dieses Verfahren die Stufe umfaßt, in der man die Aufblasvorrichtung erhitzt, wobei bei einer vorbestimmten ersten Temperatur höher als der Umgebungstemperaturbereich, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, sich das Fluidbrennstoff-Speicherelement öffnet und wenigstens ein Teil des Fluidbrennstoffes in Berührung mit einem Oxidationsmittel tritt und wobei der Fluidbrennstoff zündet, wenn er dem Oxiadationsmittel bei einer vorbestimmten zweiten Temperatur, die höher als der Umgebungstemperaturbereich ist, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, ausgesetzt wird.
Die bekannte Hinzufügung zusätzlichen pyrotechnischen Materials zur Beeinflussung der Selbstzündung erhöht die Komplexität und die Kosten der Herstellung der Aufblasvorrichtung und des damit verbundenen Herstellungsequipments.
Wie hier beschrieben, kann die Erfindung aber zu einem vereinfachten, verbesserten und/oder veränderten Betrieb als auch zu erhöhter Sicherheit führen.
Wie hier verwendet, sind Bezugnahmen auf eine Kammer oder ein Volumen "frei von Verbrennungsoxidationsmittel" so zu verstehen, daß sie sich auf eine Kammer oder ein Volumen beziehen, die ausreichend frei von Oxidationsmittel sind, so daß in dem Bereich von Drücken und Temperaturen, die während der Speicherung von Fluidbrennstoff darin festgestellt wurden, die Menge an durch chemische Reaktion freigesetzter Hitze (da die chemische Reaktionsgeschwindigkeit bei allen Temperaturen ungleich Null ist) geringer ist als die Hitzemenge, die an die Umgebung zerstreut wird. Anzumerken ist, daß, da die Geschwindigkeit einer solchen chemischen Reaktion (und damit die Menge an freigegebener Hitze bei einer Reaktion) sowohl von der Oxidationsmittelkonzentration als auch von der Temperatur abhängt, die Menge an freigesetzter Hitze durch geeignete Steuerung der Menge an Oxidationsmittel, die zu Beginn darin vorhanden ist, minimiert werden kann.
Der Begriff "Äquivalenzverhältnis" (Φ) wird herkömmlicherweise unter Bezugnahme auf Verbrennungsprozesse verwendet. Das Äquivalenzverhältnis wird als das Verhältnis des tatsächlichen Verhältnisses von Brennstoff zu Oxidationsmittel (F/O)A, geteilt durch das stöchiometrische Verhältnis von Brennstoff zu Oxidationsmittel (F/O)S definiert:
Φ = (F/O)A/(F/O)S
(Eine stöchiometrische Reaktion ist eine einzigartige Reaktion, die als eine solche definiert ist, in welcher alle Reaktionspartner verbraucht und zu Produkten in ihrer stabilsten Form umgewandelt werden. So ist zum Beispiel bei der Verbrennung eines Kohlenwasserstoff-Brennstoffes mit Sauerstoff eine stöchiometrische Reaktion eine solche, bei der die Reaktionspartner vollständig verbraucht und zu Produkten umgewandlet werden, die vollständig aus Kohlendioxid (CO&sub2;) und Wasserdampf (H&sub2;O) bestehen. Umgekehrt ist eine Reaktion unter Einbeziehung identischer Reaktionspartner nicht stöchiometrisch, wenn Kohlenmonoxid (CO) in den Produkten vorhanden ist, weil CO mit O&sub2; zur Bildung von CO&sub2; reagieren kann, was als ein stabileres Produkt anzusehen ist als CO). Allgemein sind Brennstoff- und Oxidationsmittel-Mischungen bei vorgegebenen Temperatur- und Druckverhältnissen nur über einen bestimmten Bereich von Äquivalenzverhältnissen entflammbar.
Der Begriff "Selbstzündungstemperatur" oder "AIT" wird hier als eine Bezugnahme auf die Temperatur verwendet, bei der eine vorgegebene Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel spontan unter vorgegebenen äußeren Bedingungen, einschließlich Druck, zünden wird. Im allgemeinen ist die AIT eine Funktion der Art des Brennstoffs, der Größe und Form der Verbrennungskammer für die Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel, der Sauerstoffkonzentration, des Drucks und der Stöchiometrie der Brennstoff/Oxidationsmittel-Mischung in der Kammer und der Konvektion der Brennstoff/Oxidationsmittel-Mischung in der Verbrennungskammer, da diese Faktoren den Wärmeaustausch zwischen der Brennstoff/Oxidationsmittel- Mischung und den Wänden der Verbrennungskammer beeinflussen können. Es versteht sich, daß andere, weniger leicht charakterisierte Faktoren, wie etwa das Vorhandensein einer Verunreinigung oder eines Katalysators als auch Faktoren, wie sogar der Oberflächenglätte von Kammerwänden, die relevante AIT beeinflussen können.
Der Ausdruck "Bruchpunkt-Temperatur" oder "RPT", wie er hier in bezug auf Brennstoff enthaltende Elemente verwendet wird, bezieht sich auf die Temperatur, bei welcher der Druck innerhalb des Elements zuerst zu seinem strukturellen Zusammenbruch führt, um es Brennstoff zu gestatten, aus dem Einschließungselement zu entweichen und mit einem Oxidationsmittel in Kontakt zu treten. Der Bruchpunkt für ein bestimmtes Einschließungselement hängt von verschiedenen Faktoren ab, von denen zumindest einige zueinander in Beziehung stehen. Faktoren, von denen der Bruchpunkt für ein bestimmtes Einschließungselement abhängig sein kann, schließen ein:
a) die Gestalt des Einschließungselements (z. B. die Form, die Wanddicke, Beschaffenheit des Konstruktionsmaterials, etc.),
b) das Ausmaß, in welchem das Einschließungselement mit Brennstoff gefüllt ist (z. B. werden, wie hier beschrieben, für Fluidbrennstoffe, wie etwa flüssige Brennstoffe, verschiedene Flüssigkeiten unterschiedliche thermische Ausdehnungseigenschaften aufweisen), und
c) die chemische Zusammensetzung des Fluids, z. B. Flüssigkeit oder Brennstoff.
Andere Ziele und Vorteile werden für die Fachleuten aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den anhängenden Ansprüchen und Zeichnungen erkennbar.
Jede der Fig. 1-3 ist eine vereinfachte, teilweise im Querschnitt vorgenommene schematische Zeichnung von Fluidbrennstoff-Aufblasvorrichtungen, wobei diejenigen von Fig. 2 und 3 alternativen Ausführungsformen der Erfindung entsprechen.
Fig. 4 zeigt das Flüssigkeitsvolumen/Flüssigkeitsvolumen bei 25ºC gegen die Umgebungstemperatur für ausgewählte flüssige Materialien, und
Fig. 5 zeigt die Dampfdruckskurve für n-Butan und den Innendruck für einen starren Behälter, wenn dieser vollständig mit flüssigem n-Butan gefüllt ist, gegen die Umgebungstemperatur, wie für die Beispiele 1 und 2 berechnet.
Zunächst auf Fig. 1 bezogen wird eine Fluidbrennstoff-Aufblaseinrichtung 10 zum Aufblasen eines Rückhalters für Fahrzeuginsassen, wie etwa eines Airbags, dargestellt, welche aber nicht innerhalb des Umfangs der Ansprüche 1 und 17 fällt. Es versteht sich, daß die im Anschluß beschriebene Erfindung eine allgemeine Anwendbarkeit auf verschiedene Typen oder Arten von Airbag-Einrichtungen, eingeschlossen die Fahrerseiten-, Beifahrerseiten- und Seitenaufprall-Airbag-Einrichtungen für Kraftfahrzeuge, eingeschließlich Vans, Lieferwagen und im besonderen Automobile, hat.
Die Aufblaseinrichtung 10 umfaßt einen Druckbehälter 12, der eine Speicherkammer 14 einschließt, die mit einem Inertgas, wie etwa Argon oder Stickstoff, gefüllt ist und auf einen typischerweise in dem Bereich von 2000-4000 psi (13.8-27.6 Mpa) liegenden Druck gesetzt ist.
Die Kammer 14 wird durch eine allgemein verlängerte zylindrische Buchse 16 mit einem ersten und zweiten Ende 20 beziehungsweise 22 begrenzt. Das erste Ende 20 ist teilweise mittels eines integralen Schulter-Abschrütts 24 verschlossen. Eine Diffusoreinrichtung 26 ist durch eine Umfangs-Schweißnaht 27 in abdichtender Beziehung an dem ersten Ende 20 der Buchse befestigt. Eine Verbrennungskammereinrichtung 30 ist durch eine Umfangs-Schweißnaht 31 in abdichtender Beziehung an dem zweiten Ende 22 der Buchse befestigt.
Die Diffusoreinrichtung 26 umfaßt eine im allgemeinen zylindrische Buchse 32 mit einem Aufsatzteil 34 und einem Basisteil 36, um eine Diffusionskammer 40 ab zugrenzen. Jedes der Aufsatz- und Basisteile der Diffusoreinrichtung 34 beziehungsweise 36 umfaßt ein geschlossenes erstes Ende 42a beziehungsweise 42b und ein offenes zweites Ende 44a beziehungsweise 44b. Das Diffusoreinrichtungsaufsatzteil 34 umfaßt mehrere an das geschlossene erste Ende 42a des Aufsatzes angrenzende Öffnungen 46, um das Aufblasgas von der Aufblaseinrichtung in eine Airbag-Einrichtung (nicht gezeigt) hinein zu verteilen. Der Basisabschnitt 36 der Diffusoreinrichtung weist zusätzlich eine Vielzahl von Öffnungen 48 auf, die an das geschlossene erste Ende 42b der Basis angrenzen, um das Aufblasgas von der Speicherkammer 14 in die Diffusorkammer 40 hinein hindurchzulassen.
Die Aufsatz- und Basisabschnitte der Diffusoreinrichtung, 34 beziehungsweise 36, sind mit dem jeweiligen offenen zweiten Ende, d. h. den Enden 44a beziehungsweise 44b, ausgerichtet, wobei sie durch eine Dichtung, z. B. mittels einer dagegen anstoßenden Bruchscheibe 50, verschlossen sind. Die Bruchscheibe 50 der Diffusoreinrichtung ist in abdichtender Beziehung mit den Aufsatz- und Basisabschnitten 34 beziehungsweise 36 mittels einer Umfangsschweißnaht 51 an dem äußeren Ende der Scheibe 50 verbunden. In statischem Zustand dient die Scheibe 50 dazu, die Inhalte der Speicherkammer 14 von dem Airbag zu trennen.
Die Verbrennungskammereinrichtung 30 umfaßt einen Abdeckungsabschnitt 54 und einen Basisabschnitt 56, um eine Verbrennungskammer 60 abzugrenzen. Innerhalb der Verbrennungskammer 60 werden ein oder mehrere Fluidbrennstoffe und ein oder mehrere Oxidationsmittel gespeichert, die eine leicht entzündliches Mischung bilden. In der Praxis dieses Aspekts der Erfindung sind der eine oder die mehreren Brennstoffe und das eine oder die mehreren Oxidationsmittel zusammen in engem Kontakt und bei einem verhältnismäßig hohem Druck (z. B. um die 500 bis 2000 psi (3.4 bis 13.8 Mpa), typischerweise bevorzugt größer als etwa 900 psi (6.2 Mpa) und noch mehr bevorzugt etwa zwischen 1200 und 1800 psi (8.3 bis 12.4 Mpa). Wie bei dem in der Speicherkammer 14 gespeicherten Gas unterstützt die Speicherung von Gas in der Verbrennungskammer 60 bei verhältnismäßig hohen Drücken vorteilhaft die Minimierung der Gesamtgröße der Aufblaseinrichtung sowie die Minimierung der Zündungsverzögerung, was zu einer höheren und schnelleren Leistung der Aufblaseinrichtung als auch zu einer vollständigeren Verbrennung, wie etwa durch die ansteigende Temperatur und daher der Reaktionsgeschwindigkeit, führt. Zusätzlich führt eine solche Aufblaseinrichtung zu keiner oder reduzierter Emission unvollständiger Verbrennungsprodukte.
Der Aufsatzabschnitt 54 der Verbrennungskammer schließt eine Buchse 62 ein, die eine Seitenwand 64 mit einer über einen Verbindungsabdeckungsschulterteil 68 damit verbundene Haube 66 bildet. Die Haube 66 der Verbrennungskammer schließt eine Öffnung ein, die hier als eine Gasauslaßöffnung 70 bezeichnet wird. Die Gasauslaßöffnung 70 ist normalerweise durch eine Dichtung, z. B. mittels einer Bruchscheibe 72, verschlossen, die in abdichtender Beziehung zu der Verbrennungs kammerhaube 66 mittels einer Umfangsschweißnaht 73 an dem Umfang der Scheibe 72 verbunden ist.
Die Verbrennungskammerhaube 66 ist allgemein so gestaltet, daß sie den inneren Drücken standhält, die nach der Verbrennung des leicht entzündlichen Gemischs innerhalb der Verbrennungskammer 60 erzeugt werden. In statischem Zustand dient die Scheibe dazu, die Gasspeicherkammer 14 in versiegeltem Zustand zu erhalten.
Der Basisabschnitt der Verbrennungskammer 56 weist eine Basisöse 74 mit einer über einen Basisschulterverbindungsabschnitt 78 damit verbundenen Basisabdeckung 76 auf. Der Basisschulterverbindungsabschnitt 78 dient als eine bequeme Einrichtung zum Positionieren des Basisabschnitts 56 der Verbrennungskammer in bezug auf die Verbrennungskammerbuchse 62, sowie zur Bereitstellung einer Örtlichkeit für eine Umfangsschweißnaht 79, wodurch der Basisabschnitt 56 der Verbrennungskammereinrichtung in abdichtender Beziehung an dem Aufsatzabschnitt 54 der Verbrennungskammer befestigt ist.
Die Basisabdeckung 76 enthält eine Öffnung 80 darin, wohindurch eine Initiatoreinrichtung 82, wie etwa unten detaillierter beschrieben, in abdichtender Beziehung in der Verbrennungskammer 60, wie mit einer Schweißnaht 83, einem Umschlag oder einer anderen geeigneten hermetischen Abdichtung, angebracht ist.
In Betrieb, wie etwa nach der Wahrnehmung einer Kollision, wird ein elektrisches Signal zu der Initiatoreinrichtung 82 gesendet. Wie unten detaillierter beschrieben, wird die Initiatoreinrichtung in der passend ausgewählten Weise die Verbrennung der sich im Inneren der Verbrennungskammer 60 befindlichen Mischung aus Fluidbrennstoff und Oxidationsmittel einleiten. Das bei der Verbrennung des leicht entzündlichen Gemischs erzeugte heiße Gas führt im Inneren der Verbrennungskammer 60 zu einem raschen Druckanstieg. Wenn der Gasdruck innerhalb der Verbrennungskammer 60 die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 72 übersteigt, bricht die Scheibe oder gestattet auf andere Weise den Durchgang des heißen Gases durch die Gasauslaßöffnung 70 hindurch und in die Speicherkammer 14 hinein. Dabei mischt sich das von der Verbrennungskammer 60 ausgestoßene heiße Verbrennungsgas mit dem innerhalb der separaten Speicherkammer 14 gespeicherten unter Druck gesetzten Gas, um Aufblasgas zur Verwendung beim Aufblasen der aufblasbaren Rückhalteeinrichtung, z. B. eines Airbags, herzustellen. Es ist zu begrüßen, daß das Anreichern des Verbrennungsgases mit dem gespeicherten Inertgas ein Aufblasgas erzeugt, das sowohl eine niedrigere Temperatur als auch eine verminderte Nebenproduktkonzentration (z. B. CO, NOx, H&sub2;O, etc.) als das Verbrennungsgas alleine aufweist.
Wenn der Gasdruck innerhalb der Speicherkammer 14 die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 50 übersteigt, bricht die Bruchscheibe oder erlaubt auf andere Weise den Durchgang des Aufblasgases durch den Diffusorbasisabschnitt 36 hindurch und in das o46 in die Airbag-Einrichtung hineinzuströmen.
Die in einer solchen Vorrichtung verwendbaren Fluidbrennstoffe schließen einen weiten Bereich an Gasen, Dämpfen, fein verteilten Festkörpern und Flüssigkeiten ein, so daß sie, wenn sie mit einem oder mehreren geeigneten Oxidationsmitteln in geeigneten Anteilen unter ausgewählten Bedingungen (entweder allein oder in Verbindung mit einem oder mehreren Inertgasen) verwendet werden, ein leicht entzündliches Gemisch bilden.
Zu solchen Fluidbrennstoffen zählen Wasserstoff, als auch Brennstoffe auf Kohlenwasserstoffbasis, wie etwa Kohlenwasserstoff-und Kohlenwasserstoff- Derivatbrennstoffe. Solche Kohlenwasserstoff-Brennstoffe schließen zum Beispiel die ein, die naphthenische, olefinische und paraffinische Kohlenwasserstoffgruppen darstellen, insbesondere paraffinische C&sub1;-C&sub4; Kohlenwasserstoff-Brennstoffe. Zu den geeigneten Brennstoffen, die in der Anwendung der Erfindung verwendet werden können, zählen zum Beispiel Benzin, Kerosin und Oktan. Zusätzlich können Kohlenwasserstoff-Derivatbrennstoffe, wie etwa jene, die zum Beispiel verschiedene Alkohole, Ether und Ester darstellen, insbesondere jene, die vier oder weniger Kohlenstoffatome beinhalten, und insbesondere Alkohole, wie etwa Ethyl- und Propylalkohol, vorteilhafterweise in der Praxis der Erfindung verwendet werden.
Im allgemeinen müssen die in der Praxis der Erfindung verwendbaren fein verteilten Feststoffbrennstoffe von ausreichendem Energiegehalt und Reaktivität sein, um das Volumen des gespeicherten Gases zum Aufblasen der Aufblaseinrichtung in der gewünschten Geschwindigkeit zu erhitzen, ohne daß die Aufblaseinrichtung eine nicht wünschenswerte Übergröße aufweist. Zusätzlich erzeugt der Brennstoff wünschenswerterweise nicht mehr als akzeptable Mengen an Verbrennungsprodukten, wie etwa zum Beispiel CO, NO, HCN oder NH&sub3;, welche toxisch sind oder bei ausreichend hohen Konzentrationen werden.
Der in der Praxis der Erfindung verwendbare fein verteilte Feststoff-Brennstoff kann ein oder mehrere verschiedene Pulver oder Staube aufweisen, wie etwa die von
a) kohlenstoffhaltigen Materialien, wie etwa Kohle und Kohlenprodukte (z. B. Anthracite, bituminöse, sub-bituminöse Produkte, etc., wie etwa mit verschiedenen flüchtigen Gehalten), Aktivkohle, Ölschieferstaub und Koks,
b) Baumwolle, Holz und Torf (wie etwa verschiedene Cellulose-Materialien einschließlich zum Beispiel Celluloseacetat, Methylcellulose, Ethylcellulose und Cellulosenitrat, als auch Holz- und Papierstaube),
c) Nahrungsmittelbeschickungen (wie etwa Mehl, Stärke und Kornstaub),
d) Kunststoffe, Kautschuke und Harze (wie etwa Epoxide, Polyester und Polyethylene) und
e) Metall- und Metallegierungsmaterialien (z. B. Aluminium, Magnesium, Titan etc., wie Pulver, Gries und/oder Späne, in reiner oder zusammengesetzter Form).
Es versteht sich, daß solche Brennstoffe, wenn es gewünscht wird, in Kombinationen mit unterschiedlichen Gehalten an Flüssigkeit, Dampf und Kombinationen daraus mit Wasser gehalten werden können.
Ferner ist zu begrüßen, daß die in der Praxis der Erfindung verwendbaren fein verteilten Festkörper-Brennstoffe typischerweise Festkörperpartikel unterschiedlicher Größe und Form einschließen. Im allgemeinen variiert die Partikelgröße solch fein verteilter Festkörper-Brennstoffe jedoch typischerweise in einem Bereich zwischen 5 bis 500 Mikrometern und vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 10 bis 125 Mikrometern, mit Haupt-Partikelgrößen in dem Bereich von 10 bis 40 Mikrometern. In der Praxis können so bemessene fein getrennte Festkörperbrennstoffe wünschenswerterweise zu einer schnellen und vollständigen Verbrennung führen, was die Notwendigkeit des Filterns der Partikel der entsprechenden Aufblaseinrichtungskonstruktion vermindert oder sogar ausschließt.
Die Verwendung von fein verteilten Festkörper-Brennstoffen kann zu unterschiedlichen Verarbeitungsvorteilen führen. Zum Beispiel können solche Festkörper- Brennstoffe, zumindest im Vergleich zu gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen, Handhabungserfordernisse vereinfachen und die Speicherung innerhalb einer geeigneten Brennstoffspeicherkammer erleichtern. Eine solche Vereinfachung der Handhabung kann ihrerseits zur Verringerung der Herstellungskosten führen.
Es ist zu begrüßen, daß das Brennstoffmaterial, insbesondere Brennstoffmaterialien, wie etwa flüssige Kohlenwasserstoffe und flüssige Kohlenwasserstoff- Derivate (z. B. Alkohole), Materialien, wie etwa Wasser, in begrenzten Ausmaßen darin einschließen kann, welche normalerweise nicht als Brennstoffe angesehen werden. Dies trifft vor allem auf solche Brennstoffmaterialien zu, für welche eine vollständige Wasserabtrennung normalerweise praktisch nicht realisierbar ist. Hinzu kommt, daß das Vorhandensein von Wasser in kleineren Mengen, z. B. weniger als etwa 10 vol%, typischerweise zwischen 4-8 vol%, die Wahrscheinlichkeit von ungewünschten Selbstzündungen der Aufblaseinrichtung vorteilhaft verringern kann, ohne die Niedertemperaturleistung der Einrichtung bedeutend zu beeinträchtigen.
Ebenso ist auch zu begrüßen, daß, wenn es gewünscht wird, unterschiedliche Brennstoffmaterialien zusammengemischt verwendet werden können. Das trifft vor allem auf jene Brennstoffmaterialien zu, wie etwa Butan handelsüblicher Qualität, bei welchen normalerweise eine vollständige Trennung praktisch nicht durchführbar ist. Zu den Brennstoffmischungen, welche verwendet wurden, zählen zum Beispiel a) ein Alkoholgemisch mit einem Gehalt von etwa 80% Ethylalkohol, 8-10% Methylalkohol und 4-8% Wasser, wobei der Rest aus anderen unterschiedlichen Kohlenwasserstoffarten besteht und b) ein Alkangemisch, das etwa 90+% (z. B. etwa 95%) Butan, 2-6% (z. B. etwa 4%) Propan enthält und wobei der Rest aus Methan, Ethan und anderen unterschiedlichen Spurenkohlenwasserstoffarten besteht. Ein Beispiel solch eines Brennstoffmaterials ist das von Union Carbide Chemicals and Plastics Company Inc. vertriebene denaturierte Ethanol, "ANHYDROL SOLVENT SPEZIAL, PM-4061, 190 Proof".
Weiterhin können solche Brennstoffe in Mehrphasenkombinationen von zwei oder mehreren Brennstoffen in verschiedenen Zuständen (z. B. Gas, Flüssigkeit und Festkörper) verwendet werden. Der verwendete Fluidbrennstoff kann zum Beispiel eine Kombination oder ein Gemisch aus einem fein verteilten Festkörperbrennstoff in einem flüssigen Brennstoff darstellen, wie etwa zum Beispiel eine Stärke in Ethylalkohol. Genauso kann der Fluidbrennstoff eine Kombination oder ein Gemisch aus einem in engem Kontakt mit einem flüssigen Brennstoff gehaltenen gasförmigen Brennstoff darstellen. Solch ein gasförmiger Brennstoff kann zum Beispiel unter Druck mit dem flüssigen Brennstoff in ähnlicher Weise wie ein in einem Behälter gehaltenes kohlensäurehaltiges Getränk in Kontakt gehalten werden.
Die in der Erfindung verwendbaren Oxidationsmittel schließen verschiedene sauerstoffenthaltende Gase ein, einschließlich zum Beispiel reinen Sauerstoffs, Luft, verdünnter Luft und Sauerstoff vereinigt mit einem oder mehreren Gasverdünnungsmitteln, wie Stickstoff, Kohlendioxid und Edelgase, wie etwa Helium, Argon, Xenon. In der Praxis könnte die Verwendung puren Sauerstoffs (O&sub2;) aus einer Reihe von Gründen nachteilig sein, einschließlich: 1) von einem Produktionsstandpunkt aus kann solch eine Verwendung Bearbeitungsschwierigkeiten hervorbringen, 2) eine solche Verwendung kann die Selbstzündungsschwierigkeiten vergrößern, 3) wenn sie mit den richtigen Brennstoffmengen (stöchiometrisch oder nahezu stöchiometrisch, 0.8 < < 1.2) kombiniert wird, kann sich eine extrem hohe Flammentemperatur ergeben (speziell bei den erhöhten Drücken, die gemeinhin mit solchen Aufblaskonstruktionen verbunden sind) und 4) bei Äquivalenzverhältnissen von weniger als 0.8 können Überschußmengen an Sauerstoff und Kohlenmonoxid Schwierigkeiten verursachen.
Im Hinblick darauf könnten Gemische aus Argon und Sauerstoff bevorzugt werden. Vorteilhafterweise ist Argon verhältnismäßig 1) inert, 2) kostengünstig, 3) sicher und 4) einfach zu handhaben. Die bevorzugten relativen Mengen der Bestandteile eines solchen Gemischs werden im allgemeinen von Faktoren wie etwa der Geometrie der Aufblaseinrichtung und den darin im einzelnen verwendeten Brennstoffen abhängen. Es kann zum Beispiel ein Oxidationsmittel aus 50-65 vol% Sauerstoff mit einem aus Argon bestehenden Rest vorteilhafterweise mit brennstoffenthaltenen Einrichtungen auf Ethylalkoholbasis verwendet werden.
Es ist ebenso zu begrüßen, daß solche Oxidationsmittel-Gemische in Verbindung mit geringeren Mengen an Luft verwendet werden können, wie sie etwa anfänglich in der mit Oxidationsmittel zu befüllenden Kammer vor der Hinzufügung des Oxidationsmittel darin ein vorhanden sind.
Weiterhin wird hinsichtlich der in Verbindung mit einem fein verteilten Festkörperbrennstoff verwendeten Oxidationsmittel, während die oben beschriebenen Oxidationsmittel damit verwendbar sind, eine mit Sauerstoff angereicherte Mischung bei erhöhten Drücken als vorzuziehen unterstellt.
Es ist verständlich, daß die Bezugnahme auf ein Gemisch als "mit Sauerstoff angereichert" sich auf ein Gemisch mit einer Sauerstoffkonzentration ähnlich der von Luft bezieht. So werden hier Gemische, die mehr als etwa 21% Sauerstoff enthalten, als "mit Sauerstoff angereicherte" Gemische angesehen.
Bei der Anwendung der Erfindung werden solche sauerstoffangereicherten Oxidationsmittel im allgemeinen bei einem Druck in dem Bereich von etwa 5000 bis etwa 3000 psia (etwa 3.45 bis etwa 20.7 MPa) liegen, vorzugsweise in dem Bereich von etwa 1000 bis etwa 2000 psia (etwa 6.9 bis etwa 13.8 MPa). Weiterhin kann der Sauerstoff, wie oben beschrieben, mit einem Inertgas gemischt werden. Zusätzlich kann die Verwendung eines Oxidationsmittel-Gemisches mit etwa 35 bis 65% Sauerstoff, etwa 2 bis 15% Helium und Rest ein oder mehrere Inertgase (wie etwa Helium, Argon und Stickstoff) entweder alleine oder in verschiedenen Mengenverhältnissen von Vorteil sein. So kann zum Beispiel eine Oxidationsmittelmischung aus etwa 60% Sauerstoff, etwa 32% Argon und etwa 8% Helium zu einer verbesserten heißen, kalten und/oder zündungsverzögerten Leistung führen als auch die Wahrnehmung von Undichtigkeiten während des Herstellungsprozesses erleichtern.
Auf diese Weise gestattet die Erfindung die Verwendung eines weiten Bereiches an Brennstoffen in einer Vielzahl von Formen (einschließlich gasförmig, flüssig und fest, als auch Mischungen daraus, einschließlich Mehrphasenkombinationen aus zwei oder mehreren Brennstoffmaterialien) und eine weite Vielzahl an Oxidationsmittelarten, und auch eine große Bandbreite an relativen Mengen an Brennstoff und Oxidationsmittelarten.
Im allgemeinen werden die Aufblaseinrichtungen der Erfindung bevorzugt mit Äquivalenzverhältnissen im Bereich von 0,4 ≤ ≤ 1,6, bevorzugt in dem Bereich von 0,6 ≤ ≤ 1,1.
Die Fig. 2 und 3 stellen mit Fluidbrennstoff betriebene Aufblaseinrichtungen 210 beziehungsweise 310 dar, ähnlich der oben beschriebenen Aufblaseinrichtung 10, von denen jede eine Speicherkammer, z. B. 214 beziehungsweise 314, eine Diffusoreinrichtung, z. B. 226 beziehungsweise 326, und eine Verbrennungskammereinrichtung, z. B. 230 beziehungsweise 330, hat.
Die mit Fluidbrennstoff betriebenen Aufblaseinrichtungen 210 und 310 unterscheiden sich aber von der Aufblaseinrichtung 10 dadurch, daß jede dieser Einrichtungen, wie unten detaillierter beschrieben, ein separates Fluidbrennstoff- Speicherelement zum Speichern von Fluidbrennstoff einschließt, der frei von Verbrennungsoxidationsmittel ist, wie er etwa erwünscht sein kann, um die Langzeitspeicherung zu erleichtern, z. B. für eine Speicherung über 10 bis 15 oder mehr Jahre.
Speziell die in Fig. 2 gezeigte Verbrennungskammereinrichtung 230 der mit Fluidbrennstoff betriebenen Aufblaseinrichtung 210 schließt, obwohl sie auch eine ähnliche Verbrennungskammereinrichtungsabdeckung und einen Basisabschnitt 254 beziehungsweise 256 einschließt, eine runde zylindrische Wand 284 mit einem ersten und einem zweiten Ende 285 beziehungsweise 286, die eine Brennstoffkammer 287 begrenzen, ein. Die Wand 284 ist in abdichtender Beziehung in der Verbrennungskammer 260 über eine Schweißnaht 283a an der Basisdeckelöffnung 280 angebracht. Das erste Ende 285 ist normalerweise mittels einer Bruchscheibe 288 verschlossen, die in abdichtender Beziehung damit durch eine Umfangsschweissung 283b an der Peripherie der Scheibe 288 verbunden ist. An dem zweiten Ende 286 ist durch eine Schweißnaht 283c in abdichtender Beziehung eine Initiatoreinrichtung 282 angebracht. In dem Brennstoffelement 287 ist der Fluidbrennstoff gespeichert, getrennt und abseits von dem Oxidationsmittel, welches in der Verbrennungskammer gespeichert ist.
Bei Betrieb einer solchen Anordnung, wie etwa nach Wahrnehmung einer Kollision, wird ein elektrisches Signal an die Initiatoreinrichtung 282 gesendet. Bei einer solchen Anordnung wird die Initiatoreinrichtung vorzugsweise pyrotechnischer Art sein.
Wie unten detallierter beschrieben werden wird, können pyrotechnische Initiatoreinrichtungen 1) vorteilhaft ausreichende Energieabgabe zum Zerbrechen der Trenneinrichtung, die den Brennstoff von dem Oxidationsmittel trennt, zur Verfügung stellen, 2) den Brennstoff adäquat in der Verbrennungskammer verteilen und verflüchtigen und 3) ausreichende Resthitze zum Zünden der sich ergebenden Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel bereitstellen.
Solch eine Initiatoreinrichtung wird nach Empfang eines geeigneten elektrischen Signals zünden und eine heiße, teilchenbeladene Entladung in das Fluidbrennstoff-Speicherelement 287 hinein abgeben. Die Temperatur und der Druck des in dem Fluidbrennstoff-Speicherelement 287 gespeicherten Brennstoffs werden ihrerseits ansteigen.
Wenn die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 288 etwa durch Druck und/oder Hitze überschritten wird, zerbricht die Scheibe oder gestattet auf andere Weise den Durchgang des heißen Brennstoffs durch das erste Ende 285 hindurch und in die Verbrennungskammer 260 hinein. In der Verbrennungskammer 260 vermischt sich der heiße Brennstoff mit Oxidationsmittel und zündet und verbrennt bei erhöhter Temperatur und Druck.
Wenn der Gasdruck in der Verbrennungskammer 260 die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 272 übersteigt, zerbricht die Scheibe oder gestattet auf andere Weise den Durchgang des heißen Gases durch die Gasauslaßöffnung 270 hindurch und in die Speicherkammer 214 hinein. Dabei vermischt sich das von der Verbrennungskammer 260 ausgestoßene Verbrennungsgas mit dem unter Druck stehenden, in der Speicherkammer 214 gespeicherten Gas, um Aufblasgas zur Verwendung beim Aufblasen der aufblasbaren Einrichtung, z. B. eines Airbags, zu erzeugen.
Fig. 3 stellt eine mit Fluidbrennstoff betriebene Aufblaseinrichtung dar, bei welcher der Fluidbrennstoff in einem separaten Fluidbrennstoff-Speicherelement frei von Verbrennungsoxidationsmittel, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, gespeichert wird.
Die in Fig. 3 gezeigte mit Fluidbrennstoff betriebene Aufblaseinrichtung 310 ist der oben beschriebenen Aufblaseinrichtung 210 ähnlich, schließt aber, statt eines durch eine feste Wand, zum Beispiel mittels einer Bruchscheibe, versiegelten Speicherelementes, eine brechbare flexible Wandblase 390 ein, die sich in enger Nähe zu der Initiatoreinrichtung 382 in der Verbrennungskammer 360 befindet.
Wie gezeigt, kann die Blase 390 in eine ringförmige zylindrische Wand 384 mit einem ersten und einem zweiten Ende 385 beziehungsweise 386 eingepaßt sein. Ähnlich der Anordnung 210 von Fig. 2 ist die Wand 384 in abdichtender Beziehung in der Verbrennungskammer 360 über eine Schweißung 383a an der Basisdeckelöffnung 380 angebracht. Genauso ist eine Initiatoreinrichtung 382 in abdichtender Beziehung über eine Schweißung 383c an dem zweiten Ende 386 angebracht. Das erste Ende 385 kann jedoch in offenem Zustand gehalten werden, da die Brennstoffblase 390 in die ringförmige Öffnung der Wand 384 in der Nähe des Entladungsendes der Initiatoreinrichtung 382 eingepaßt ist.
Die Blase 390 ist bevorzugt aus einem Material gebildet, das ausreichend undurchlässig für den darin gespeicherten Fluidbrennstoff ist, um das unerwünschte Vermischen des Brennstoffs mit dem in der nahe anliegenden oder umgebenden Verbrennungskammer 360 gespeicherten Oxidationsmittel zu verhindern. Bei solch einer Anordnung und anhand der beschriebenen Verwendung einer Brennstoffblase wird Fluidbrennstoff frei von Verbrennungsoxidationsmittel gespeichert.
Bei Betrieb einer solchen Anordnung, wie etwa nach Wahrnehmung einer Kollision, wird ein elektrisches Signal an die Initiatoreinrichtung 382 gesendet. Bei einer solchen Anordnung wird die Initiatoreinrichtung vorzugsweise auch pyrotechnischer Art sein. Wiederum können bei solch einer Anordnung pyrotechnische Initiatoreinrichtungen 1) vorteilhaft ausreichende Energieabgabe, z. B. Wärme, zum Zerbrechen der flexiblen Wandblase zur Verfügung stellen, 2) den Brennstoff adäquat in der Verbrennungskammer verteilen und 3) ausreichende Restwärme zum Zünden der sich ergebenden Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel bereitstellen.
Solch eine Initiatoreinrichtung wird nach Empfang eines geeigneten elektrischen Signals zünden und heiße teilchenbeladene Abgase an der Oberfläche der nahegelegenen Brennstoffblase ausstoßen, was zu dem Anstechen oder einem andersartigen Öffnen der Blase 390 und dem anschließenden Vermischen des Brennstoffs davon mit dem in der Verbrennungskammer 360 gespeicherten Oxidationsmittel führt. Das heißt, der Brennstoff wird als ein Ergebnis der Energieabgabe der Initiatoreinrichtung in das Oxidationsmittel hinein verteilt und verflüchtigt. Restwärme und hitzeabstrahlende Teilchen, die Kraft von der Initiatoreinrichtung abgeben, stel len eine effektive Zündquelle bereit. Das Gemisch aus Brennstoff und Oxidationsmittel zündet dann und brennt.
Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen führt das bei Verbrennung der leicht entzündlichen Mischung erzeugte Heißgas zu einem raschen Druckanstieg in der Verbrennungskammer 360 mit dem anschließenden Durchgang von Heißgas durch die Gasauslaßöffnung 370 hindurch und in die Speicherkammer 314 hinein. Dabei mischt sich das von der Verbrennungskammer 360 ausgestoßene heiße Verbrennungsgas mit dem in der Speicherkammer 314 gespeicherten unter Druck gesetzten Gas, um ein Aufblasgas zur Verwendung beim Aufblasen der aufblasbaren Einrichtung, z. B. eines Airbags, in einer ähnlichen Weise, wie sie oben in bezug auf die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen beschrieben ist, zu erzeugen.
Es liegt auf der Hand, daß durch das geeignete Füllen der Blase mit Brennstoff vor der Plazierung der Blase in der Verbrennungskammer, z. B. vor der Zugabe von Oxidationsmittel in die Verbrennungskammer, und das anschließende Füllen der Verbrennungskammer mit Oxidationsmittel bei dem ausgewählten Druck, der Befüllungsprozeß verhältnismäßig sicher und einfach gemacht wird.
Es versteht sich ebenso, daß ähnliche Formen der Brennstoff enthaltenden Initiatoreinrichtung bei Anwendungen verwendet werden können, bei denen nur eine kurzzeitige Trennung von Brennstoff und Oxidationsmittel erforderlich oder wünschenswert ist. So kann zum Beispiel eine solche Brennstoff enthaltende Blase mit flexibler Wand verwendet werden, um Brennstoff und Oxidationsmittel während der mit der Herstellung solcher Initiatoreinrichtungen verbundenen Beladung und/oder der Abdichtungsvorgänge (z. B. durch Schweißen), z. B. der Beladung und Abdichtung der Verbrennungskammer, welche die Brennstoff enthaltende Blase unterbringt, zu trennen. Nach einer solchen Beladung und/oder Abdichtung ist es nicht mehr notwendig oder wünschenswert, eine solche Trennung zwischen dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel aufrechtzuerhalten. Es liegt auf der Hand, daß im allgemeinen die strukturelle Einheit des Blasenmaterials dort nicht so groß zu sein braucht, wo nur eine verhältnismäßig kurzzeitige Trennung von Brennstoff und Oxidationsmittel erforderlich oder wünschenswert ist, z. B. braucht das die Blase bildende Material nur ausreichend undurchlässig für den Brennstoff zu sein, um unerwünschtes Vermischen für eine verhältnismäßig kurze Zeit zu verhindern.
Im allgemeinen können die bei solchen Anordnungen verwendbaren Fluidbrennstoffe, bei denen Fluidbrennstoff frei von Verbrennungsoxidationsmittel in einem Speicherelement gespeichert wird, die gleichen sein wie die oben beschriebenen und können, wie oben beschrieben, verschiedene gasförmige, verflüssigte Gase, flüssige Brennstoffe, fein verteilte Festkörper und Mehrphasenkombinationen von zwei oder mehreren davon einschließen.
Wie oben beschrieben, werden, um die Gesamtgröße der Aufblaseinrichtung zu verringern und um Leistungskriterien zu befriedigen, Oxidationsmittel bei verhält nismäßig hohen Drücken gespeichert. Es kann nun wiederum, bezogen auf die Verwendung von gasförmigen Brennstoffen, zu bevorzugen sein, daß der gasförmige Brennstoff bei Drücken in dem gleichen generellen Bereich, z. B. annähernd gleich, wie der Druck, bei welchem das Oxidationsmittel gespeichert wird, gespeichert wird. Es versteht sich, daß, da die Formen der Initiatoreinrichtung der Erfindung allgemein darauf beruhen, daß der Initiator ausreichend Energie liefert, um das Bersten, das Durchbrennen oder das Brechen der Trenneinrichtung zwischen dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel, z. B. einer Bruchscheibe oder einer Brennstoffblasenwand zu bewirken, die Speicherung von gasförmigen Brennstoffen und Oxidationsmitteln bei nahezu gleichen Drücken die Notwendigkeit einer Trenneinrichtung größerer Dicke oder Stärke vermeidet, wie es normalerweise notwendig wäre, falls die Barriere erforderlich wäre, um einem großen Druckunterschied über eine verlängerte Zeit zu widerstehen. Da sich die meisten potentiellen gasförmigen Brennstoffe normalerweise bei solch verhältnismäßig hohen Drücken verflüssigen, schließen bevorzugte gasförmige Brennstoffe zur Verwendung bei Anordnungen der Erfindung, bei denen Fluidbrennstoff in einem Speicherelement frei von Verbrennungsoxidationsmittel gespeichert wird, Wasserstoff und Methan ein.
In bezug auf verflüssigte Gasbrennstoffe ist ein Faktor bei der Auswahl eines geeigneten Brennstoffmaterials die Flüssigphasen-Ausdehnungseigenschaften des Materials. Im allgemeinen wird das Brennstoffmaterial so ausgewählt und das Brennstoff-Speicherelement so ausreichend gefüllt sein, daß für bestimmte Anstiege der Umgebungstemperatur, wie etwa bei unnormaler Speicherung bei Temperaturen in der Höhe bis zu etwa 230º F (110ºC), das Brennstoffspeicherelement nicht einen Zustand erreichen wird, in dem das Speicherelement vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist. Bei einem solchen nahezu vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Speicherelement wird, nach der anschließenden zusätzlichen Wärme- und Massenzufuhr, etwa von einem Initiator, die Flüssigkeit in dem Speicherelement wenig oder überhaupt kein verfügbares Volumen für die Ausdehnung haben. So wird bei einer solchen zusätzlichen Wärme- und Massenzufuhr der Druck innerhalb des Speicherelements ansteigen und erwünschterweise zu dem Bersten oder Brechen des Trennungselements führen. In der Praxis muß das Trennungselement zur Verwendung bei diesem Aspekt der Erfindung ausreichend stark und haltbar sein, um Ermüdungserscheinungen zu widerstehen, wie sie etwa, durch die Ausdehnung und Verdichtung des in dem Speicherelement gespeicherten Materials, normalerweise in Verbindung mit und sich aus Veränderungen der Umgebungszustände ergebend entstehen können.
Es versteht sich, daß der gebildete Anstieg der Umgebungstemperatur (z. B. kann die maximale Umgebungstemperatur höher oder niedriger sein) als auch die Stärke des entsprechenden Trennungselements passend verändert werden können, um die Erfordernisse bestimmter Anwendungen zu erfüllen. So kann es zum Beispiel bei wenigstens einer Anordnungsform der Aufblaseinrichtung wünschenswert sein, daß das Brennstoffspeicherelement so ausreichend mit Brennstoff gefüllt ist, daß das Brennstoffspeicherelement den Zustand erreicht, in dem das Speicherelement vollständig mit Flüssigkeit bei einer niedrigeren maximalen Umgebungstemperatur, z. B. einer Temperatur von weniger als 230º F (110ºC), gefüllt ist.
Verflüssigte Gase zur Verwendung in der Praxis der Erfindung können Ethan, Propan, Butan und verschiedene Mischungen dieser und anderer geeigneter Gase einschließen.
Unter Bezugnahme auf die Verwendung von flüssigen Brennstoffen bei solchen Formen, bei denen der Brennstoff getrennt von dem Oxidationsmittel gespeichert wird, können flüssige Brennstoffe, wie etwa jene, die oben in bezug auf Anordnungen angeführt worden sind, in denen Brennstoff und Oxidationsmittel in einem gemischten oder nicht-getrennten Zustand einschließlich Ethylalkohol gespeichert werden, verwendet werden.
Die Erfindung betrifft den Selbstzündungsvorgang solcher Aufblaseinrichtungen, welche einen Fluidbrennstoff, z. B. einen flüssigen Brennstoff, verwenden, der separat von dem Oxidationsmittel gespeichert wird. Ein solcher Selbstzündungsvorgang wird unten detaillierter in bezug auf die in Fig. 2 gezeigte und oben beschriebene mit Fluidbrennstoff betriebene Aufblaseinrichtung 210 beschrieben. Es versteht sich aber, daß dieser Selbstzündungsvorgang erfindungsgemäß passend auch mit anderen Ausführungsformen der Aufblaseinrichtung eingesetzt werden kann, die einen Fluidbrennstoff, z. B. einen flüssigen Brennstoff, verwenden, der getrennt von dem Oxidationsmittel gespeichert wird.
Bei einer ersten Ausführungsform des Selbstzündungsvorgangs der mit Fluidbrennstoff betriebenen Aufblaseinrichtung 210 ist das Brennstoffspeicherelement 287 ausreichend so mit einem Fluidbrennstoff, insbesondere einem flüssigen Brennstoff, gefüllt, daß nach seinem Erhitzen auf die Bruchpunkttemperatur das Versagen des Brennstoffspeicherelements 287 eintritt, z. B. wird die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 288 so überschritten, daß die Scheibe 288 bricht oder auf andere Weise den Durchgang des heißen Brennstoffs durch das erste Ende 285 hindurch und in die Verbrennungskammer 260 hinein gestattet.
In der Praxis kann der bei dieser Praxis bevorzugt verwendete Brennstoff in der Natur der oben beschriebenen Brennstoffe auf Kohlenwasserstoff-Basis liegen, wie etwa Kohlenwasserstoff- und Kohlenwasserstoffderivat-Brennstoffe, wie etwa denen, als welche sich verschiedene Alkohole, Ether, Ester und Alkane mit niedrigem Molekulargewicht darstellen und deren Brennstoffmaterialien unter den Speicherbedingungen (z. B. Druck und Temperatur) flüssig sind. So können zum Beispiel solche Brennstoffe besonders einen oder mehrere Brennstoffe, die vier oder weniger Kohlenstoffatome enthalten und insbesondere Alkohole, wie etwa Ethyl- und Propylalkohol und/oder ein- oder mehrfache C&sub2;-C&sub4;- Alkane, zB. Ethan, Propan und Butan, einschließen.
Nach dem Durchgang des heißen Brennstoffs in die Verbrennungskammer 260 hinein vermischt sich der heiße Brennstoff mit dem gespeicherten Oxidationsmittel und zündet in der oxidierenden Umgebung unmittelbar selbst und verbrennt.
Wenn der Gasdruck in der Verbrennungskammer 260 seinerseits die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 272 übersteigt, bricht die Scheibe oder gibt auf andere Weise den Durchgang des heißen Gases durch die Auslaßöffnung 270 hindurch und in die Speicherkammer 214 hinein frei. Darin vermischt sich das von der Verbrennungskammer 260 ausgestoßene heiße Verbrennungsgas mit dem in der Speicherkammer 214 gespeicherten unter Druck gesetzten Gas, um Aufblasgas zur Verwendung beim Aufblasen der aufblasbaren Vorrichtung, z. B. eines Airbags, zu erzeugen.
Wenn der Gasdruck in der Speicherkammer 214 die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 250 übersteigt, bricht die Scheibe oder ermöglicht auf andere Weise den Durchgang des Aufblasgases durch den Diffusorbasisabschnitt 236 hindurch und in den Diffusordeckelabschnitt 234 hinein und erlaubt es dem Aufblasgas auf diese Weise, durch die Öffnungen 246 hindurch und in die Airbaganordnung hinein zu strömen.
Der für die Verwendung in der Aufblaseinrichtung ausgewählte Brennstoff stattet die Einrichtung wünschenswerterweise mit einer adäquaten und/oder gewünschten Leistungsstärke in bezug auf Ausstattungsparameter, wie etwa Gasdruck, Toxizität, Alterungseigenschaften, etc. über den für die Einrichtung passend abgestimmten Leistungsbereich hinweg aus.
Unter Bezugnahme auf den erfindungsgemäßen Selbstzündungsvorgang liegt es auf der Hand, daß Parameter, wie etwa die Flüssigphasenausdehnung und die Brennstoff-Selbstzündungstemperatur geeignet ausgewählt und/oder variiert werden können, um das gewünschte Resultat zu erreichen. So liegt es beispielsweise auf der Hand, daß der in der Praxis der Erfindung verwendete Brennstoff eine Mischung aus zwei oder mehreren Brennstoffmaterialien, wie etwa jenen, die oben angeführt wurden, sein kann. Darüber hinaus braucht eine solche Brennstoffmischung nicht vollständig mischbar zu sein und, wie unten detaillierter beschrieben werden wird, können die Bestandteile dieser Brennstoffmischungen verwendet werden, um die thermischen Expansionseigenschaften und/oder die Selbstzündungstemperatur des Brennstoffs zu beeinflussen.
Bei einer zweiten Ausführungsform des Selbstzündungsvorgangs der mit Fluidbrennstoff betriebenen Aufblaseinrichtung 210 wird erfindungsgemäß das Brennstoffspeicherelement 287 ausreichend so mit einem Fluidbrennstoff, insbesondere einem flüssigen Brennstoff, wie etwa einem wie oben unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform des Selbstzündungsvorgangs beschriebenen, gefüllt, daß bei seinem Erhitzen auf die Bruchpunkttemperatur das Versagen des Brennstoffspeicherelements 287, wie bei der oben beschriebenen ersten Selbstzündungs- Ausführungsform, eintritt. Mehr als das unmittelbare Selbstzünden des Brennstoffs in der Oxidationsumgebung ist aber zusätzliche Wärmezufuhr erforderlich, um die Selbstzündung der Brennstoff-Oxidationsmittel-Mischung zu bewirken. Das heißt, die Brennstoff-AIT ist größer als die RPT des Brennstoffspeicherelements. Darüber hinaus liegt es auf der Hand, daß der Brennstoff oder die Brennstoffmischung so gewählt werden kann, daß die gewünschte Brennstoff-AIT sichergestellt wird oder sie sich ergibt, um den Betrieb gemäß der detaillierten Betriebsanordnung zu gestatten.
Wie bei der vorigen Ausführungsform kann das Versagen des Brennstoffspeicherelementes 287 zum Beispiel seine Natur darin haben, daß die strukturelle Fähigkeit der Bruchscheibe 288 derart überschritten wird, daß die Scheibe 288 bricht oder auf andere Weise den Durchgang des heißen Brennstoffs durch das erste Ende 285 und in die Verbrennungskammer 260 hinein gestattet.
Nach der beschriebenen zusätzlichen Wärmezufuhr wird sich die Brennstoff- Oxidationsmittel-Mischung selbst entzünden, und der Betrieb wird dann ähnlich sein wie der, welcher oben in bezug auf die erste Selbstzündungsausführungsform beschrieben wurde, z. B. derart, daß diese Verbrennung dazu führt, daß der Gasdruck in der Verbrennungskammer 260 ansteigt und, wenn der Gasdruck die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 272 übersteigt, die Scheibe bricht oder auf andere Weise den Durchgang des heißen Gases durch die Auslaßöffnung 270 hindurch und in die Speicherkammer 214 hinein freigibt. Darin vermischt sich das von der Verbrennungskammer 260 ausgestoßene heiße Verbrennungsgas mit dem in der Speicherkammer 214 gespeicherten unter Druck gesetzten Gas, um Aufblasgas zur Verwendung beim Aufblasen der aufblasbaren Vorrichtung, z. B. eines Airbags, zu erzeugen. Wenn der Gasdruck in der Speicherkammer 214 die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 250 übersteigt, bricht die Scheibe oder ermöglicht auf andere Weise den Durchgang des Aufblasgases durch den Diffuserbasisabschnitt 236 hindurch und in den Diffusordeckelabschnitt 234 hinein und erlaubt es dem Aufblasgas auf diese Weise, durch die Öffnungen 246 hindurch und in die Airbaganordnung hinein zu strömen.
Eine solche Betriebsart kann vorteilhafterweise in Verbindung mit einer Aufblaseinrichtung verwendet werden, die aus einem verhältnismäßig robusten Material, z. B. Stahl, hergestellt wird und eine Hochdruck-Bruchscheibe verwendet, da der Betrieb einer solch hergestellten Anordnung bevorzugt nicht unerwünschterweise bei den hohen Drücken, die mit dem Brechen eines solchen Speicherelements verbunden sind, durchgeführt würde.
Bei einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Selbstzündungsbetriebs der mit Fluidbrennstoff betriebenen Aufblaseinrichtung 210 ist die Einrichtung so gestaltet, daß, wenn die Anordnung zuerst auf eine Temperatur unterhalb der Bruchpunkttemperatur erwärmt wird, der Gasdruck in der Speicherkammer 214 die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 250 derart übersteigt, daß die Scheibe 250 bricht oder auf andere Weise den Durchgang des in der Speicherkammer 214 gespeicherten Inertgases durch die Öffnungen 246 hindurch und in die Airbaganordnung hinein zu strömen erlaubt.
Wenn wiederum der Gasdruck in der Verbrennungskammer 260 die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 272 übersteigt, bricht die Scheibe oder gibt auf andere Weise den Durchgang des heißen Gases durch die Auslaßöffnung 270 hindurch und in die Speicherkammer 214 hinein frei, welche sich, wie oben beschrieben, bereits zu der Umgebung geöffnet hat.
Wenn letztlich die Temperatur die RPT der Brennstoffkammer 287 erreicht hat, wird die strukturelle Belastbarkeit der Bruchscheibe 288 überschritten, so daß die Scheibe 288 zerbricht oder auf andere Weise den Durchgang des heißen Brennstoffs, insbesondere eines flüssigen Brennstoffs, wie es oben unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform des Selbstzündungsbetriebs beschrieben wurde, durch das erste Ende 285 hindurch und in die Verbrennungskammer 260 hinein gestattet. In der Verbrennungskammer 260 vermischt sich der heiße Brennstoff mit Oxidationsmittel, wie etwa Sauerstoff in Luft, die in die Anordnung 210 durch die zerbrochenen Scheiben 250 beziehungsweise 272 hineingelangt ist, und verbrennt verhältnismäßig harmlos in der sich ergebenden luftoffenen Umgebung mit niedrigem Druck.
Ein spürbarer Vorteil, welcher durch den Betrieb gemäß dieser dritten Ausführungsform realisiert werden kann, ist die erhöhte Sicherheit, die sich aus der Selbstzündungsreaktion ergeben kann, die bei den Bedingungen mit verhältnismäßig niedrigem Druck auftritt, welche normalerweise mit einer solchen Betriebsart verbunden sind.
Es liegt auf der Hand, daß bei einer solcher Ausführungsform zusätzlich zu den Gestaltungsbestandteilen, die normalerweise mit der Brennstoffbehältervorrichtung verbunden sind, zum Beispiel einschließlich die Brennstoffzusammensetzung, des Füllgrades und der Behältergröße, -form und -stärke, Schlüsselgestaltungsparameter die folgenden sein können
1) der Gasspeicherdruck der Speicherkammer 214,
2) die Bruchstärke (z. B. der Druck, bei welchem das Brechen auftritt) der Scheibe 250,
3) der Gasspeicherdruck der Verbrennungskammer 260,
4) die Bruchstärke (z. B. der Druck, bei welchem das Brechen auftritt) der Scheibe 272.
Es liegt auf der Hand, daß der spezielle Betrieb einer erfindungsgemäßen Anordnung zumindest teilweise typischerweise von der Beziehung zwischen der Brennstoff-AIT und der RPT des Fluidbrennstoff-Speicherelements abhängen wird.
Wenn zum Beispiel die Brennstoff-AIT geringer ist als die RPT des Fluidbrennstoff-Speicherelements, wird bei Betrieb der heiße Brennstoff (welcher in einer im wesentlichen sauerstoffreien Umgebung innerhalb des Fluidbrennstoff- Speicherelements gespeichert wurde) unmittelbar zünden, wenn die RPT erreicht wurde, was zu dessen Bruch und zum Kontakt des Brennstoffs mit ausreichend Sauerstoff zum Bewirken der Selbstzündung führt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Brennstoff-AIT zumindest genauso groß wie die RPT des Brennstoff-Speicherelements.
Insbesondere wird der Bruch des Speicherelements und die Zündung des Brennstoffs dann, wenn die Brennstoff-AIT und die RPT des Brennstoff- Speicherelements im wesentlichen gleich groß sind, typischerweise fast gleichzeitig auftreten, z. B. würde in der Praxis die Zündung des Brennstoffs nur für eine kurze Reaktionszeitverzögerung hinter dem Bruch des Brennstoff-Speicherelements zurückbleiben.
Wenn aber die Brennstoff-AIT größer ist als die RPT des Brennstoff- Speicherelements, würde nach dem Bruch des Brennstoff-Speicherelements zusätzliche Wärmezufuhr, wie etwa von einer Verbrennung herrührend, typischerweise erforderlich sein, um die Zündung des Brennstoffs zu bewirken.
Die oben beschriebenen mit Selbstzündung betreibbaren Ausführungsformen der Fluidbrennstoff-Aufblaseinrichtung vermeiden die Verwendung einer Selbstzündungspyrotechnik und stellen dennoch den Selbstzündungsbetrieb bei einer vorgeschriebenen Temperatur sicher. Beides vereinfacht und reduziert die Kosten der Aufblaseinrichtung.
Auf diese Weise stellt die Erfindung eine zuverlässige Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Selbstzündungsphänomens bei einer speziellen Temperatur ohne die Notwendigkeit bereit, daß die Zündkapsel irgendwelches Ergänzungsmaterial einschließen muß, wie es herkömmlicheweise nach dem Stand der technik über die Einbeziehung einer Selbstzündungspyrotechnik vorgenommen wurde.
Zusätzlich liegt es auf der Hand, daß der Selbstzündungsbetrieb der Aufblaseinrichtung der Erfindung zusätzlich durch den Einschluß von typischerweise kleinen Konzentrationen oder Mengen eines oder mehrerer Selbstzündungsverstärkungsmaterialien verstärkt werden kann, wie es etwa dem darin gespeicherten Primärbrenstoff oder einer Brennstoffmischung hinzugefügt werden kann. Wenn zum Beispiel eine Fluidbrennstoff-Aufblaseinrichtung benutzt wird, für welche der Primärbrennstoff oder das Brennstoffgemisch selbst nicht in der Lage zur Selbstentzündung bei den spezifischen Gegebenheiten, z. B. der Temperatur, dem Druck und der Sauerstoffkonzentration innerhalb der Verbrennungskammer, etwa nach Bruch des Brennstoff-Speicherelements wäre und bei diesen Gegebenheiten der Selbstzündungsbetrieb der Anordnung aber erwünscht ist, können ein oder mehrere Selbstzündungsverstärkungsmaterialien dem darin gelagerten Brennstoff oder Brennstoffgemisch hinzugefügt werden. Auf diese Weise kann die Selbstzündungstemperatur einer Brennstoffmischung auf Temperaturen eingestellt werden, die unter dieser Notwendigkeit zur Selbstzündung eines besonderen Brennstoffs, bei alleiniger Benutzung, eingestellt werden.
In der Praxis wird die Auswahl eines geeigneten Selbstzündungsverstärkungsmaterials oder von solchen Materialien zumindest teilweise von der speziellen in der Anordnung zu verwendenden Brennstoff-Oxidationsmittel-Mischung abhängen. Insbesondere in der Praxis der Erfindung, bei der es allgemein erwünscht ist, die AIT des Brennstoff und Oxidationsmittel enthaltenden Mischung innerhalb der Verbrennungskammer abzusenken oder zu verringern, werden bevorzugt Selbstzündungsverstärkungsmaterialien, welche zur Absenkung oder Verringerung der AIT der Mischung dienen, bevorzugt ausgewählt. Geeignete Selbstzündungsverstärkungsmaterialien zur Verwendung bei besonderen Ausführungsformen der Erfindung können zum Beispiel paraffinische Treibstoffe wie etwa n-Octan, n-Heptan und n-Hexan, Mischungen aus Erdöldestillaten, wie etwa herkömmliche Kohlenwasserstoff enthaltende Brennstoffmischungen (z. B. Dieseltreibstoff, JP-4, Benzin, etc.) und Mineraöle als auch verschiedene Ether und Ester einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter in Verbindung mit den folgenden Beispielen beschrieben, welche verschiedene Aspekte erläutern/simulieren, die mit der Anwendung der Erfindung zusammenhängen. Es versteht sich, daß alle Veränderungen, welche sich im Bereich der anhängenden Ansprüche bewegen, geschützt sind.

Beispiele

Flüssigkeiten, wie etwa gewöhnliche flüssige Brennstoffe, die bei der Anwendung der Erfindung verwendet werden können, dehnen sich typischerweise zu einem gewissen Grad aus, wenn sie ansteigenden Temperaturen ausgesetzt werden. Dieser Effekt ist besonders stark bei Brennstoffen mit niedrigem kritischem Punkt. Die Alkanfamilie mit niedrigerem Molekulargewicht (z. B. Ethan, Propan und Butan) sind Beispiele solcher Brennstoffe, die für die Verwendung bei den oben beschriebenen mit Fluidbrennstoff betriebenen Aufblaseinrichtungen geeignet sind.
Die Ausdehnungseigenschaften dieser Brennstoffe können dazu genutzt werden, um zum Reissen ihres Behälterelementes (von denen für die Zwecke dieser Beispiele angenommen wird, daß es ein starres Behältnis mit einem gleichbleibenden Volumen ist) innerhalb der mit Fluidbrennstoff betriebenen Aufblaseinrichtung zu führen. Insbesondere ist der Bruchpunkt eines Behältniselementes typischerweise ein Faktor des spezifischen Designs des Behältniselementes, z. B. der Wanddicke und -stärke, und der thermodynamischen Eigenschaften, z. B. des Drucks, des Volumens und der Temperatur-Beziehung des darin gespeicherten Materials, z. B. Brennstoff.
Fig. 4 zeigt das Flüssigkeitsvolumen/Flüssigkeitsvolumen bei 25ºC im Gegensatz zur Umgebungstemperatur für die ausgewählten Materialien
A = Wasser, B = n-Octan, C = Ethanol, D = n-Butan und E = n-Propan.
Fig. 5 zeigt die Dampfdruckkurve für n-Butan, d. h. Linie K, und den Innendruck für ein starres Behältnis, vollständig mit flüssigem n-Butan gefüllt, gegen die Umgebungstemperatur, wie für die Beispiele 1 und 2 (beide hypothetisch) berechnet wurde.
Es versteht sich im allgemeinen, daß der Innendruck für ein Behältnis (das ausschließlich n-Butan sowohl in flüssiger und Dampfform enthält) durch die Dampfdruckkurve für n-Butan wiedergegeben wird. In der Praxis würde eine solche Kurve für die Berechnung auf das Vorhandensein zum Beispiel irgendwelcher anderer Stoffe, wie etwa Luft, Wasser oder anderer Kohlenwasserstoffbestandteile angepaßt werden.

Beispiel 1

Ein Brennstoff-Speicherelement wird anfangs zu 82,6 Volumen-% mit reinem flüssigem n-Butan bei 25ºC gefüllt, wobei das verbleibende Volumen durch n- Butan-Dampf eingenommen wird. Auf diese Weise befindet sich keine Luft in dem Element.
Wenn das derart gefüllte Brennstoff-Speicherelement erwärmt wird, dehnt sich das flüssige n-Butan aus, und sein Dampfdruck nimmt, allgemein entsprechend der in Fig. 5 gezeigten Kurve, zu. Bei vorgegebener Anfangstemperatur und vorgegebenem Flüssigkeitsbefüllungsanteil, würde dieses Speicherelement vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sein, wenn die Umgebungstemperatur (und somit die Temperatur innerhalb des Brennstoff-Speicherelements) auf etwa 107ºC angehoben worden wäre. Auf diese Weise würde über einen erwarteten Umgebungstemperaturbereich des Brennstoff-Speicherelements von etwa -40ºC bis etwa 107ºC der Innendruck innerhalb des Speicherelementes den Dampfdruck des Fluidbrennstoffes nicht übersteigen.
Für jeden weiteren Temperaturanstieg der Inhaltsstoffe des Elements würde das flüssigen-Butan kein weiter verfügbares Volumen, innerhalb des Elementes zu expandieren, aufweisen. Daraus ergibt sich, daß bei diesen weiteren Temperaturzunahmen der Druckanstieg innerhalb des Speicherelementes im allgemeinen dem in Fig. 5 gezeigten Verlauf für 100%ige Befüllung mit Flüssigkeit bei 107ºC (d. h. Linie L) folgen würde.

Beispiel 2

Ein Brennstoff-Speicherelement wird, wie in Beispiel 1, bei diesem hypothetischen Beispiel, anfangs zu 91,6 Volumen-% mit reinem flüssigem n-Butan bei 25ºC gefüllt, wobei das verbleibende Volumen durch n-Butan-Dampf eingenommen wird. Daraus ergäbe sich, daß das Element zu 100% mit Flüssigkeit bei einer Temperatur von etwa 71ºC gefüllt wäre. Bei weiteren Erhöhungen der Temperatur würde der sich ergebende Druckanstieg in diesem Element dem in Fig. 5 gezeigten Verlauf für 100%ige Befüllung mit Flüssigkeit bei 71ºC (d. h. Linie N) folgen.
Ähnliche Kurvenverläufe können, wenn gewünscht, für andere ausgewählte Brennstoffe und Mischungen davon, insbesondere für andere wählbare flüssige Brennstoffe, und gewünschte Anfangsbefüllungsanteile dieser Brennstoffe und Brennstoffmischungen gezeichnet werden.
Auf diese Weise kann, wie aus diesen Beispielen ersichtlich, durch die passende Gestaltung und Befüllung des Brennstoff-Speicherelements eine erfindungsgemäße mit Fluidbrennstoff betriebene Aufblaseinrichtung derart hergestellt werden, daß das Brennstoff-Speicherelement bei einer vorgeschriebenen Temperatur reißt und den Brennstoff dem Oxidationsmittel aussetzt und selbst zündet.

Beispiel 3

Bei diesem Beispiel wurde eine Aufblaseinrichtungsanordnung, mit einer ähnlichen Konstruktion wie die aus Fig. 2, die aus Stahl besteht und eine pyrotechnische Initiatoreinrichtung verwendet, einem Feuer ausgesetzt. Insbesondere wurde die Speicherkammer (Kammer 214) mit 174 Gramm reinem Argon bei ungefähr 4200 psia gefüllt. Die Verbrennungskammer (Kammer 260) wurde mit 16,9 Gramm einer Mischung aus 65 Volumen-% Sauerstoff und 35 Volumen-% Argon bei einem Druck von 1900 psia gefüllt. Der verwendete Brennstoff war denaturiertes Ethanol, "ANHYDROL SOLVENT SPECIAL, PM-4083, 200 Proof", das von der Union Carbide Chemicals and Plastics Company Inc. vetrieben wird. Der Brennstoff wurde in dem Brennstoff-Speicherelement (Element 287) gespeichert, welches an die Aufblaseinrichtung in direkter Verbindung mit dem Abführkanal der pyrotechnischen Initiatoreinrichtung angeschweißt war. Das Brennstoff-Speicherelement enthielt 3,37 Gramm (ungefähr 4,3 cm³) des denaturierten Ethanols bei 21ºC und wurde bei diesen Bedingungen zu 92% mit Flüssigkeit gefüllt.
Nach direkter Plazierung in einem Feuer erwärmte sich die Aufblaseinrichtungsanordnung für 1,5 Minuten, wobei nach dieser Zeit die Bruchscheibe der Ausströmraumanordnung (Bruchscheibe 250) versagte, wodurch es dem inerten Argongas ermöglicht wurde, aus der Anordnung und in die darum befindliche Umwelt freigesetzt zu werden.
Nach Ablauf von insgesamt 2,5 Minuten von der anfänglichen Plazierung der Anordnung in dem Feuer an, versagte das die Verbrennungskammer (Kammer 260) von der Speicherkammer (Kammer 214) trennende Element (Element 272), wodurch es dem unter hohem Druck gespeicherten Oxidationsmittel gestattet wurde, vergleichsweise harmlos aus der Aufblaseinrichtungsanordnung freigegeben zu werden.
Das Brennstoff-Speicherelement (Element 287) versagte 24 Sekunden später, d. h. 2 Minuten und 54 Sekunden innerhalb des Vorgangsverlaufs. Da zu diesem Zeitpunkt die Verbrennungskammer nur atmosphärische Luft mit niedrigem Druck enthielt, verflüchtigte sich die verhältnismäßig kleine Brennstoffladung in die Verbrennungskammer und verbrannte schnell und harmlos.
Schließlich zündete nach 5 Minuten und 44 Sekunden innerhalb des Vorgangsverlaufs und nach vollständiger Verbrennung des gespeicherten Brennstoffs die pyrotechnische Initiatoreinrichtung der Anordnung aufgrund der intensiven Wärme des Feuers.
Auf diese Weise funktionierte die Aufblaseinrichtungsanordnung wie oben beschrieben in diesem Beispiel in Verbindung mit der dritten Ausführungsform des Selbstzündungsbetriebes der Erfindung.

Claims

1. Vorrichtung (210, 310) zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung mit

einem Fluidbrennstoff-Speicherelement (287, 390), das wenigstens einen Fluidbrennstoff frei von Verbrennungsoxidationsmittel speichert,

einer ersten Kammer (260, 360) in Fluidverbindung mit dem Fluidbrennstoff- Speicherelement bei Öffnung des Fluidbrennstoff-Speicherelementes, wobei die erste Kammer wenigstens eine Gasausgangsöffnung (270, 370) einschließt und eine Abdichteinrichtung (272 hat, die normalerweise die Gasausgangsöffnung verschließt, und worin in normalem Betrieb der Fluidbrennstoff und wenigstens ein gespeichertes Oxidationsmittel verbrannt werden, um Verbrennungsprodukte einschließlich eines heißen Verbrennungsgases zu erzeugen, die Verbrennung des Fluidbrennstoffes und des gespeicherten Oxidationsmittels die Temperatur und den Druck in der ersten Kammer erhöht und die Abdichteinrichtung der ersten Kammer so ausgebildet ist, daß sie sich dann öffnet, wodurch in normalem Betrieb wenigstens ein Teil des heißen Verbrennungsgases aus der ersten Kammer ausgetrieben wird,

einer zweiten Kammer (214, 314), die eine Zufuhr von unter Druck stehendem gespeichertem Gas enthält, wobei diese zweite Kammer in Fluidverbindung mit der ersten Kammer (260, 360) bei Öffnung der Abdichteinrichtung für die Gasausgangsöffnung steht, die zweite Kammer wenigstens eine Gasausgangsöffnung (246) einschließt und eine Abdichteinrichtung (250) hat, die normalerweise die Gasausgangsöffnung verschließt, in normalem Betrieb das aus der ersten Kammer ausgetriebene heiße Verbrennungsgas mit dem unter Druck stehenden gespeicherten Gas vermischt wird, um Aufblasgas zu erzeugen, das Mischen des heißen Verbrennungsgases mit dem unter Druck stehenden gespeicherten Gas die Temperatur und den Druck in der zweiten Kammer erhöht, die Abdichteinrichtung der zweitgen Kammer so ausgebildet ist, daß sie sich dann öffnet, wodurch im normalen Betrieb wenigstens ein Teil des Aufblasgases aus der zweiten Kammer ausgetrieben wird, um die Einrichtung aufzublasen, und

einer Initiatoreinrichtung (282, 382) zum Initiieren der Verbrennung des Fluidbrennstoffes und Oxidationsmittels in normalem Betrieb,

wobei unter Selbstzündung bei einer vorbestimmten ersten Temperatur höher als der Umgebungstemperaturbereich, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, sich das Fluidbrennstoff-Speicherelement (287, 390) öffnet und wenigstens ein Teil des Fluidbrennstoffes in Berührung mit einem Oxidationsmittel in der ersten Kammer (260, 360) tritt, wobei der Fluidbrennstoff dadurch gekennzeichnet ist, daß er zündet, wenn er dem Oxidationsmittel bei einer vorbestimmten zweiten Temperatur höher als der Umgebungstemperaturbereich, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, ausgesetzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Fluidbrennstoff eine flüssige Form einschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Fluidbrennstoff eine mehrphasige Kombination von Flüssigkeit und feinverteiltem Feststoff umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der der Fluidbrennstoff einen Brennstoff auf Kohlenwasserstoffbasis umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Fluidbrennstoff wenigtens ein C&sub2;-C&sub4; Alkan einschließt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Fluidbrennstoff Ethyl- und/oder Propylalkohol einschließt.

7. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der unter Selbstzündung das Oxidationsmittel, mit welchem der Fluidbrennstoff verbrannt wird, das gespeicherte Oxidationsmittel umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das Oxidationsmittel, mit welchem der Fluidbrennstoff unter Selbstzündung verbrannt wird, Luft umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das Fluidbrennstoff- Speicherelememt (287, 390) ein Gemisch speichert, welches einen Primärbrennstoff und ein die Selbstzündung förderndes Material umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der das die Selbstzündung fördernde Material ein paraffinischer Brennstoff ist, der unter n-Octan, n-Heptan und n-Hexan ausgewählt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der das die Selbstzündung fördernde Material ein Erdöldestillat ist, welche unter Dieselbrennstoff, JP-4 und Benzin ausgewählt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der das die Selbstzündung fördernde Material ein Mineralöl ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die vorbestimmte zweite Temperatur wenigstens so hoch wie die vorbestimmte erste Temperatur ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die vorbestimmte erste Temperatur und die zweite Temperatur im wesentlichen die gleichen sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die vorbestimmte erste Temperatur höher als die vorbestimmte zweite Temperatur ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die vorbestimmte erste Temperatur niedriger als die vorbestimmte zweite Temperatur ist.

17. Verfahren zur Selbstzündung einer Vorrichtung (210, 310) zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung, bei dem die Vorrichtung ein Fluidbrennstoff-Speicherelement (287, 360) einschließt, das wenigstens einen Fluidbrennstoff frei von Verbrennungsoxidationsmittel speichert, wobei dieses Verfahren die Stufe umfaßt, in der man die Aufblasvorrichtung erhitzt, wobei bei einer vorbestimmten ersten Temperatur höher als der Umgebungstemperaturbereich, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, sich das Fluidbrennstoff-Speicherelement öffnet und wenigstens ein Teil des Fluidbrennstoffes in Berührung mit einem Oxidationsmittel tritt und wobei der Fluidbrennstoff zündet, wenn er dem Oxidationsmittel bei einer vorbestimmten zweiten Temperatur, die höher als der Umgebungstemperaturbereich ist, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, ausgsetzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die vorbestimmte zweit Temperatur wenigstens so hoch wie die vorbestimmte erste Temperatur ist.

19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die vorbestimmte erste Temperatur und die vorbestimmte zweite Temperatur im wesentlichen gleich sind.

20. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die vorbestimmte erste Temperatur höher als die vorbestimmte zweite Temperatur ist.

21. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die vorbestimmte erste Temperatur niedriger als die vorbestimmte zweite Temperatur ist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21 zusätzlich mit den Stufen, in denen man

wenigstens einen Fluidbrennstoff mit wenigstens einem Oxidationsmittel in einer ersten abgedichteten Kammer (260, 360) verbrennt, um Verbrennungsprodukte einschließlich heißen Verbrennungsgases zu erzeugen, wobei die erste abgedichtete Kammer wenigtens eine Gasausgangsöffnung (270, 370) einschließt, die normalerweise durch eine Abdichteinrichtung verschlossen ist und die Verbrennung die Temperatur und den Druck in der ersten Kammer steigert,

die Dichteinrichtung (272) der ersten Kammer öffnet, um das heiße Verbrennungsgas aus der ersten Kammer in eine zweite Kammer (214, 314) auszutreiben, die eine Zufuhr von unter Druck stehendem gespeichertem Gas enthält,

das ausgetriebene heiße Verbrennungsgas mit dem unter Druck stehenden gespeicherten Gas in der zweiten Kammer vermischt, um ein Aufblasgas zu erzeugen,

wobei die zweite Kammer wenigstens eine Gasausgangsöffnung (246) enthält, die normalerweise durch eine Abdichteinrichtung (250) verschlossen ist, und das Mischen die Temperatur und den Druck in der zweiten Kammer erhöht, und

die Abdichteinrichtung der Öffnung der zweiten Kammer öffnet, um das Aufblasgas aus der zweiten Kammer auszutreiben und so die aufblasbare Sicherheitseinrichtung aufzublasen.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, bei dem die Aufblasvorrichtung auch einschließt:

eine erste Kammer (260, 360), die eine Zufuhr von gespeichertem Oxidationsmittel enthält, wobei die erste Kammer in Fluidverbindung mit dem Fluidbrennstoff- Speicherelement (287, 390) bei Öffnung des Fluidbrennstoff-Speicherelementes steht und die erste Kammer wenigstens eine Gasausgangsöffnung (270, 370) einschließt und eine Abdichteinrichtung (272) hat, die normalerweise die Gasausgangsöffnung verschließt,

eine zweite Kammer (214, 314), die eine Zufuhr von unter Druck stehendem gespeichertem Gas enthält, wobei die zweite Kammer in Fluidverbindung mit der ersten Kammer bei der Öffnung der Abdichteinrichtung (272) für die Gasausgangsöffnung steht, und die zweite Kammer wenigstens eine Gasausgangsöffnung (246) einschließt und eine Abdichteinrichtung (250) hat, die normalerweise die Gasausgangsöffnung verschließt,

wobei dieses Verfahren vor dem Zünden des Fluidbrennstoffes zusätzlich die Stufen umfaßt, in denen man die Abdichteinrichtung (250) für die zweite Kammer öffnet, um wenigstens einen Teil des unter Druck stehenden gespeicherten Gases an die Atmosphäre abzublasen, und danach die Abdichteinrichtung (272) der ersten Kammer öffnet, um wenigstens einen Teil des gespeicherten Oxidationsmittels durch die offene zweite Kammer (214, 314) an die Atmosphäre zu geben.