DE69802684T2

DE69802684T2 - Flexible, aufblasbare strukturen

Info

Publication number: DE69802684T2
Application number: DE69802684T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Boyault; Bernard Castagner
Original assignee: S E I B Sarl
Current assignee: S E I B Sarl
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2018-06-13
Also published as: EP0988489A1; ES2168770T3; JP2002506412A; FR2764672A1; FR2764672B1; DE69802684D1; WO1998057093A1; CA2294827A1; NO996096D0; AU8114098A; NO996096L; DK0988489T3; EP0988489B1; PT988489E; ATE209765T1

Description

Im industriellen Bereich und im täglichen Leben sowie insbesondere zur Lösung von Problemen, die mit der Sicherheit von Personen, der Umwelt und materiellen Gütern zusammenhängen, ist vorgeschlagen worden, weiche und dichte Strukturen einzusetzen, die mit Hilfe eines Kompressors oder einer Druckgasflasche aufblasbar sind.
Obgleich diese Systeme zahlreiche Vorteile aufweisen, haben sie auch beträchtliche Nachteile, die von Fall zu Fall in folgendem bestehen können:
- erhöhte Masse und erhöhter Raumbedarf für die Gasquelle;
- logistische Probleme und Platzprobleme bei den Verbindungen zur Überleitung von Gas aus der Quelle zu der aufblasbaren Struktur;
- Verzögerung bei der Auslösung;
- Kosten für die Ausrüstungen und gegebenenfalls die notwendige Infrastruktur zu ihrer Aufnahme und ihrem Schutz.
US-A-2 598 207 beschreibt ein Element zum Sperren eines Fluiddurchlasses in einer Leitung, das einen aufblasbaren Sack aufweist, der im Inneren der Leitung befestigt ist. Der Sack weist ein an der Wand der Fluidleitung befestigtes Ventil auf, das auf der Außenseite der Leitung an ein Rohr angeschlossen ist, das mit einer Druckluftquelle verbunden ist, damit der Sack aufgeblasen werden kann. Wenn der Sack kollabiert ist, ist der Durchgang durch die Leitung frei, wogegen der aufgeblasene Sack den Durchgang durch die Leitung sperrt.
Die weichen, dichten Strukturen, die mit Hilfe von pyrotechnischen Gaserzeugern aufblasbar sind und die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden, wie er im unabhängigen Patentanspruch definiert ist, tragen diesen Nachteilen Rechnung.
Die mit pyrotechnischen Gaserzeugern aufblasbaren weichen und dichten Strukturen werden in der Hauptsache gebildet durch:
a) eine ein- oder mehrzellige Tasche, die vorzugsweise aus beschichtetem Gewebe hergestellt ist;
b) eine vorzugsweise steife Struktur, die als Behälter für den pyrotechnischen Gaserzeuger dient;
c) einen pyrotechnischen Gaserzeuger;
d) ein Sicherheits-Steuersystem zum Zünden des Gaserzeugers.
Im betriebsbereiten Zustand ist die weiche Struktur zusammengefaltet. Sie kann in einem weichen Schutzfutteral untergebracht werden, das beim Auslösen/Aufblasen aufreißbar ist.
Die Funktion des Systems wird ausgelöst durch die Detektion eines automatischen Signals oder eines Befehlssignals, das die Zündung des pyrotechnischen Gaserzeugers bewirkt. Das Gas füllt die weiche Struktur, die sich unter der Wirkung des Druckes in einigen Millisekunden oder einigen Sekunden entfaltet.
Je nach Anwendungsfall kann die weiche Struktur einige Minuten bis zu einigen Stunden oder auch einige Tage aufgeblasen bleiben.
Die weiche Struktur besteht vorzugsweise aus einem Gewebe, das mit Hilfe von Fasern aus Polyamid, Polyester, Polyethylen, ... hergestellt ist, die entsprechend den geforderten Eigenschaften hinsichtlich Druck- und Temperaturbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber physikalischen und chemischen Umgebungsbedingungen ausgewählt sind.
Andere Arten von Gewebe werden für spezielle Anwendungen genutzt, etwa Aramidfasern für Säcke mit sehr hoher mechanischer Festigkeit und "Hochtemperaturfasern" für Feuerbeständigkeit.
Diese Gewebe sind beschichtet, um die Dichtheit sicherzustellen, aber auch, um die Beständigkeit gegenüber thermischen und chemischen Angriffen zu verbessern.
Die Beschichtungsmaterialien sind vorzugsweise "Harze" aus Silikon, Polyurethan, PVC und natürlichen Elastomeren.
Diese Beschichtungsmaterialien werden vor der Konfektionierung der weichen Struktur oder nach deren Herstellung auf den Geweben angebracht. Die bevorzugt eingesetzten Fertigungstechniken sind Kalandrieren, Pulverbeschichtung, Tauchbeschichtung und Blasfolienextrusion.
Die weiche Struktur wird vorzugsweise durch Zusammensetzen von Gewebe mit einfacher Geometrie gebildet (eben und schlauchförmig), kann jedoch auch durch dreidimensionale Webtechniken oder durch Umformen von Wänden oder verschiedenen Ebenen gebildet werden.
Das Zusammenfügen erfolgt vorzugsweise durch Ultraschall- oder Hochfrequenzschweißung, Klebung, thermisches Schweißen oder Nähen.
Die steife Struktur, die als Behälter für den Gaserzeuger dient, widersteht mechanisch dem Betriebsdruck desselben. Dieser Druck variiert je nach benutztem Treibmittel. Er kann zwischen 30 und 500 bar variieren.
Diese steife Struktur kann aus Metall bestehen, aus Stahl, Aluminiumlegierung oder Zinklegierung, sie besteht jedoch bevorzugt aus einem Verbundmaterial, um das Gewicht des Systems zu verringern und Wärmeverluste sowie die Gefahr von Versengungen der weichen Struktur zu vermeiden.
Diese steife Verbundstruktur besteht vorzugsweise aus spritzgegossenem, mit kurzen Glasfasern verstärktem thermoplastischen Harz, einem Gewebe oder einer Matte, die in einer Matrix aus thermoplastischem Harz oder thermisch härtbarem Harz geformt ist, und zwar durch Thermoformen, Trockenspritzen oder Wickeln.
Das Gewebe der weichen Struktur kann lokal versteift sein und an der Bildung der steifen Behälterstruktur beteiligt sein.
Der pyrotechnische Gaserzeuger wird vorzugsweise gebildet durch:
- einen Körper und einen Deckel, die aus Kunststoff gespritzt sind. Je nach Dauer der Verbrennung wird diese Struktur thermisch geschützt sein und kann eine nicht erodierbare Gas-Auslaßöffnung aufweisen.
- einen elektrischen Zünder oder einen Perkussionszünder und dessen Pulverladung zur Zündverstärkung:
- ein Treibmittel, dessen Verbrennung das Gas erzeugt.
Die Auswahl der Art des Treibmittels und der Geometrie seiner Elemente ermöglicht es, sehr variable Brenndauern von einigen Millisekunden bis zu einigen Sekunden zu erreichen.
Das Aufblasen der aufblasbaren Struktur kann somit sehr schnell erfolgen und nach Maßgabe der Abkühlung des Gases erhalten bleiben.
Die Einstellung der Gaserzeugungsrate des Gaserzeugers wird bewirkt durch die evolutive Form der Treibmittelblöcke oder durch programmierte oder verzögerte Zündungen von Mini-Generatoren.
Das Zünden des Treibmittels wird vorzugsweise durch einen elektrischen Sicherheitszünder erreicht. In diesem Fall: Das Auslösesystem für das Aufblasen/Entfalten der aufblasbaren Struktur wird durch ein Signal bewirkt, dessen Erzeugung entweder automatisch erfolgt oder von einer Bedienungsperson gesteuert wird.
Seine Übertragung erfolgt vorzugsweise über elektrische oder faseroptische Verbindungen" sie kann jedoch auch durch drahtlos übertragene Signale erfolgen (Infrarot, Ultraschall, Radio, ...). Eine Batterie mit langer Lebensdauer genügt, um den Empfang der Signale sicherzustellen und die elektrische Energie für die Auslösung des elektrischen Zünders bereitzustellen.
Die Zündung des Treibmittels kann durch einen Schlag auf ein Zündhütchen erreicht werden. Dieser Schlag wird vorzugsweise von Hand durch die Bedienungsperson gesteuert, kann jedoch auch ferngesteuert und über ein elektromagnetisches Schlagsystem übertragen werden.
Die Originalität der Konzeption und der Konstruktion der weichen, dichten, mit einem pyrotechnischen Gaserzeuger aufblasbaren Strukturen, die verschiedenen Anwendungszwecken genügen, ergibt sich aus den Beschreibungen und den verschiedenen Darstellungen, die nachstehend gegeben werden. Diese Beschreibungen dienen nur zur Illustration und sind nicht beschränkend.
In Fig. 1 ist der Leitungsverschluß, der mit Hilfe einer weichen, dichten, durch einen pyrotechnischen Gaserzeuger aufblasbaren Struktur realisiert ist, in der Wartestellung. Der weiche Verschluß (2) ist in einer Leitung (1) angeordnet; er ist um das Gaserzeugungssystem (4) herum zusammengefaltet (3). Die Baugruppe ist vorzugsweise an der Leitung (1) mit Hilfe von zwei Halterungen (11) befestigt.
Das Gaserzeugungssystem (4) wird durch ein Diffusorrohr (15) gebildet, in das man einen Gaserzeuger (5) und einen Zündstopfen (6) einsetzt, der den Zündsignalempfänger (7), die Energiequelle (8), die elektrische (9), optische oder mechanische Verbindung zum Zünder (10) des Gaserzeugers (5) enthält.
Das Gaserzeugungssystem (4) kann außerhalb des aufblasbaren Sackes (2) liegen.
Die Dichtheit der Verbindung zwischen dem Sack (2) und den Halterungen (11) ist durch Dichtungen (12) sichergestellt.
In Fig. 2 ist der weiche, dichte, durch einen pyrotechnischen Gaserzeuger aufblasbare Verschluß (2) aufgeblasen, und jegliche Strömung durch die Leitung (1) wird blockiert.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Leitung (1), die mit einem Sack (2) ausgerüstet ist, der gebrauchsfertig zusammengefaltet ist, mit einer einfachen Faltung in zwei Halbschalen, um den Gaserzeuger (4) herum, dessen Gas den Sack (2) über Öffnungen (16) füllt.
Fig. 4 und 5 zeigen andere Beispiele für mögliche Faltungen im Rahmen der Erfindung.
Um den Sack (2) zusammengefaltet zu halten, wird vorzugsweise eine Hülle (17) angebracht, die aus einer thermoplastischen Folie hergestellt ist, die gegenüber Abwasser beständig ist (z. B.: Polyester). Unter der Wirkung des Druckes reißt diese Folie auf und läßt den Sack sich entfalten.
Das Gewebe des Sackes besteht vorzugsweise aus thermoplastischen Fasern wie etwa Polyester oder Polyamid oder aus Glasfasern. In jedem Fall ist es aus Dichtheitsgründen mit einem Film beschichtet, vorzugsweise aus PVC oder einem Elastomer.
Fig. 6 zeigt eine der anderen Konstruktionsmöglichkeiten in dem Fall, daß man einen Inspektionsschacht (18) benutzen kann.
Eine vertikale Aufnahme enthält den Zündsignalempfänger (7), die Energiequelle (8), den Gaserzeuger (5) und seinen Zünder (10). In der Bereitschaftsstellung ist der Sack (2) um das Diffusorrohr (15) gefaltet, das die Entspannungskammer (14) und ihren kalibrierten Einlaß (13) enthält.
Das System ist vorzugsweise wiederverwendbar. Nachdem man einen Ablaßstopfen geöffnet hat, entnimmt man das System aus der Kanalisation, indem man die Befestigungen (11) demontiert. Der Stopfen (6) wird herausgezogen, dann der Gaserzeuger (5). Man setzt einen neuen Gaserzeuger (5) ein, verschließt den Stopfen (6) wieder, faltet den Sack (2) und setzt ihn in die Hülle (17) ein, man montiert das System mit Hilfe der Befestigungen (11) wieder in der Kanalisation (1).
Der mit dem pyrotechnischen Gaserzeuger aufblasbare Verschluß kann nur im Augenblick des Eingriffs und seines Aufblasens in die Kanalisation eingeführt werden.
In Fig. 7 befindet sich die mit Hilfe eines pyrotechnischen Gaserzeugers aufblasbare Brandschutzbarriere im entfalteten Zustand. Diese Barriere (21) hat die Form einer Matratze, die durch zwei Wände (22) aus Gewebe gebildet wird, das innen eine dichte Beschichtung trägt und außen flammhemmend oder thermisch geschützt ist. Man verwendet bevorzugt ein Gewebe aus Brandschutzfasern. Die beiden Wände (22) sind im Bereich von Nuten (23) regulär zusammengehalten, und zwar vorzugsweise durch Ultraschall-, Hochfrequenz- oder thermische Schweißung.
Die aufgeblasene Barriere bildet Versteifungswülste (24), die über einen Filterverteiler (27) mit dem Gaserzeugungssystem (26) in Verbindung stehen.
In der Bereitschaftsstellung liegt die Barriere (21) gefaltet in dem Gehäuse (25), das durch einen Aufreißfilm (28) abgeschlossen ist. Das Gaserzeugungssytem (26) der mit dem pyrotechnischen Gaserzeuger aufblasbaren Brandschutzbarriere hat vorzugsweise eine ähnliche Konstruktion wie bei dem weichen, dichten, durch einen pyrotechnischen Gaserzeuger aufblasbaren Verschluß (4).
Es wird somit vorzugsweise gebildet durch einen Betriebssignalempfänger, eine Energiequelle und einen pyrotechnischen Gaserzeuger.
Nachdem das Vorliegen eines Unfalls festgestellt worden ist, wird das Entfalten der Brandschutzbarriere(n) entweder manuell oder automatisch durch einen Sensor ausgelöst.
Der Auslöser zündet die Pulverladung des Gaserzeugers (6). Das durch die Verbrennung dieses Pulvers in der Kammer erzeugte Gas wird durch den Filterverteiler (27) in die aufblasbare Struktur (22) der Barriere (21) geleitet.
Unter der Wirkung des Druckes beginnt die Barriere (21), auf die Behältermembran (28) zu drücken, die aufreißt und so das Entfalten der Matratze (22) und das Aufblasen der Versteifungswülste (24) ermöglicht, die die Steifheit der Barriere gewährleisten, ohne den Fluchtweg für Personen zu versperren.
Die Fig. 8 und 9 zeigen den Wagenheber, der mit Hilfe eines pyrotechnischen Gaserzeugers aufblasbar ist, in der "aufgeblasenen" Position. Er wird vorzugsweise durch eine rohrförmige Gewebestruktur (30) gebildet, die gasdicht beschichtet ist und deren unterer Teil durch einen Boden (34) aus einem Elastomer oder einem thermoplastischem Material versteift ist.
Der obere Teil ist durch eine Haube (32) aus einem Elastomer oder thermoplastischen Material verschlossen, die mit dem Gaserzeugungssystem (39), dem Auslaßstopfen (37) und der Zunge (33) zur Positionierung unter dem Fahrzeugchassis ausgerüstet ist.
Der Auslaßstopfen (37) hat ein Sicherheitsventil (38). Das Gaserzeugungssystem (39) enthält den Gaserzeuger (35) und sein perkussions- oder elektrisches Zündsystem (36). Die rohrförmige Struktur (30) kann mit einer inneren rohrförmigen Struktur (31) aufgedoppelt sein, die mit einem Rückschlagventil (40) ausgestattet ist, das die Sicherheit für den Fall gewährleistet, daß die rohrförmige Basisstruktur (30) ungewollt kollabiert.
Fig. 10 zeigt eine Variante in der Form der weichen, mit einem pyrotechnischen Gaserzeuger aufblasbaren Wagenheberstruktur. Sie wird gebildet durch Zusammenschweißen von zwei flachen Wänden (21), deren ebene Geometrie kreisförmig oder quadratisch ist.
Der aufblasbare Wagenheber wird zunächst unter dem Fahrzeug positioniert; die Scheibe (34) muß zum Boden gerichtet sein.
Die Zunge (33) wird in die Aufnahme eingeführt, die zu diesem Zweck unter dem Fahrzeugaufbau angebracht ist.
Das Auslösesystem (36) wird manuell betätigt, um das Zünden des Gaserzeugers (35) auszulösen.
Der Wagenheber entfaltet sich (in etwa 3 bis 5 Sekunden), und das Fahrzeug wird angehoben, so daß die Wartungsarbeiten ermöglicht werden (Demontage des platten Reifens und Montage des Reserverades; Einfügen von Sandleitern oder Schneeketten, ...).
Wenn die Arbeiten beendet sind, wird der Wagenheber kollabiert, indem der Stopfen (37) geöffnet wird, so daß sich das Fahrzeug wieder absenkt.
Man zieht den kollabierten Wagenheber zurück und ersetzt den gebrauchten Gaserzeuger.
Die Erfindung ermöglicht den Aufbau zahlreicher anderer Ausrüstungen, die mit Hilfe eines pyrotechnischen Gaserzeugers aufblasbar sind und die wir nur als Beispiel beschreiben können.
Unter diesen Ausrüstungen können zitiert werden, ohne daß die Liste beschränkend ist:
- aufblasbare Stellzylinder, die insbesondere ermöglichen:
- die Befreiung von Personen, die unter Gebäudetrümmeren, unter einem Fahrzeug, unter einer schweren Last, ... eingeklemmt sind,
- den Einbau oder das Entfernen von schweren Gegenständen mit zerbrechlichen Wänden oder externen Einrichtungen.
- aufblasbare Fluchttüren
- aufblasbare Verschlüsse für Regenabflüsse oder Abflußleitungen
- aufblasbare Leitungen oder Sperren für umweltschädliche Flüssigkeiten
- aufblasbare Notsammelbecken für Schadstoffe
- aufblasbare Schwimmbarrieren zum Umweltschutz
- aufblasbare und kollabierbare Sicherheitsplanken.

Claims

1. Ausrüstung mit einer weichen, dichten aufblasbaren Struktur (2), dadurch gekennzeichnet, daß sie einen pyrotechnischen Gaserzeuger (4) aufweist, der das Aufblasen dieser weichen Struktur ermöglicht.

2. Ausrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche Struktur (2) ein Gewebe aus Polyamid-, Polyester- Aramid- oder Glasfasern mit einem Überzug aus PVC, Silikon oder einem synthetischen oder natürlichen Elastomer ist.

3. Ausrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnischen Gaserzeuger Gaserzeugungsraten haben, die durch Formentwicklungen von Treibblöcken oder programmierte aufeinanderfolgende Zündungen von Mikrogeneratoren einstellbar sind.

4. Ausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur einen weichen, aufblasbaren Leitungsverschluß (2) bildet, der um den Diffusor (15) gefaltet ist, der den pyrotechnischen Gaserzeuger (4) bildet.

5. Ausrüstung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündsignal für den pyrotechnischen Gaserzeuger (4) von einem automatischen Schadstoffdetektor oder einer Fernsteuerung geliefert wird.

6. Ausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche aufblasbare Struktur (21) eine entfaltbare Brandschutzbarriere bildet, die aus einem Gewebe aus feuerhemmenden Fasern, einem flammenhemmenden Gewebe oder einem wärmegeschützten Gewebe hergestellt ist.

7. Ausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche aufblasbare Struktur (30) einen aufblasbaren Wagenheber bildet, der in seinem oberen Bereich eine Einrichtung (33) zur Verbindung mit oder Abstützung an dem Fahrzeugaufbau, einen Auslöser (36) für einen Perkussionszünder des Gaserzeugers und einen Entleerungsstöpsel (37) mit einem Sicherheitsventil (38) aufweist.

8. Ausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche Struktur einen aufblasbaren Stellantrieb, einen aufblasbaren Verschluß, eine aufblasbare Barriere, eine aufblasbare Sicherheitsplanke bildet, aufgeblasen von wiederaufladbaren Gaserzeugern mit autonomer, elektrischer oder Perkussionszündung.