RU2067201C1

RU2067201C1 - Gas generator for inflatable safety cushion

Info

Publication number: RU2067201C1
Application number: RU93000648A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Романов; В.А. Дубинин; А.Ю. Назаренко; А.Н. Легкий; Д.Д. Аксененко
Original assignee: Акционерная ассоциация "Алтанта"
Priority date: 1993-01-06
Filing date: 1993-01-06
Publication date: 1996-09-27

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: gas generator has cap- shaped chamber 1 and valving plate 3 that forms a housing together with chamber 1. The housing is provided with charge 2 made of a gas generating material and ignitor secured to plate 3. Chamber 1 is made of a gas penetrating material obtained by a powder metallurgy technique. Charge 2 of a gas generating material is made up as a porous gas penetrating layer uniformly applied to the inner surface of chamber 1 to define a space between the layer and valving plate 3. The ignitor is positioned inside the space. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям газогенераторов (ГГ) на твердом химическом топливе, предназначенных для получения холодных чистых газов для быстрого наддува эластичных оболочек, например, в устройствах безопасности транспортных средств. The invention relates to constructions of gas generators (GG) on solid chemical fuel, designed to produce cold clean gases for fast pressurization of elastic shells, for example, in vehicle safety devices.

Наиболее близким по конструкции техническим решением, взятым за прототип, является устройство для надувания подушки безопасности по заявке ЕПВ N 0359407. Устройство содержит куполообразный диффузор, один конец которого открыт, а второй закрыт, и запорную пластину, перекрывающую открытую часть диффузора. По окружности куполообразного диффузора между открытым и закрытым его концами выполнены отверстия для выхода газа в подушку. Внутри корпуса, образованного диффузором и пластиной, размещены газогенерирующий материал, воспламенительное устройство и фильтр, расположенный вдоль отверстий по окружности газогенерирующего материала вплотную к внутренней стенке диффузора. Эта конструкция сложна, недостаточно эффективна и надежна. The closest in design technical solution, taken as a prototype, is a device for inflating an airbag according to the application EPO N 0359407. The device contains a domed diffuser, one end of which is open and the other is closed, and a locking plate that overlaps the open part of the diffuser. Around the circumference of the domed diffuser between the open and closed ends are openings for gas to exit into the pillow. A gas-generating material, an igniter and a filter located along the holes around the circumference of the gas-generating material close to the inner wall of the diffuser are placed inside the housing formed by the diffuser and the plate. This design is complex, not efficient enough and reliable.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции и генератора, повышение ее надежности и эффективности. The objective of the present invention is to simplify the design and generator, increasing its reliability and efficiency.

Поставленная задача решается конструкцией предлагаемого газогенератора. Он содержит куполообразную камеру и запорную пластину, перекрывающую открытый конец камеры и образующую с ней прочный корпус, внутри которого размещены заряд газогенерирующего материала и воспламенительное устройство. При этом куполообразная камера выполнена из газопроницаемого материала (металла, металлокерамики), полученного методом порошковой металлургии, заряд газогенерирующего материала выполнен в виде газопроницаемого куполообразного слоя и своей внешней поверхностью плотно размещен на внутренней поверхности камеры, а воспламенительное устройство размещено во внутренней полости между зарядом и запорной пластиной. The problem is solved by the design of the proposed gas generator. It contains a dome-shaped chamber and a locking plate that overlaps the open end of the chamber and forms a strong body with it, inside which a charge of a gas-generating material and an ignition device are placed. Moreover, the dome-shaped chamber is made of a gas-permeable material (metal, cermet) obtained by powder metallurgy, the charge of the gas-generating material is made in the form of a gas-permeable dome-shaped layer and its outer surface is tightly placed on the inner surface of the chamber, and the igniter is placed in the inner cavity between the charge and the shut-off plate.

Камера выполнена из материала, полученного методом порошковой металлургии (например, спеканием металлического порошка типа железа, бронзы или методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), и представляет собой газопроницаемую толстостенную куполообразную конструкцию. Капиллярные каналы, образованные между спекшимися гранулами исходного порошка, пронизывают весь материал, имеют сложную структуру и настолько малы, что невидны невооруженным глазом. В технике известно применение такого материала для очистки фильтрацией водопроводной воды от ржавчины. The chamber is made of a material obtained by powder metallurgy (for example, by sintering a metal powder such as iron, bronze or self-propagating high-temperature synthesis (SHS)) and is a gas-permeable thick-walled domed structure. Capillary channels formed between the sintered granules of the initial powder penetrate the entire material, They have a complex structure and are so small that they are invisible to the naked eye. walkie-talkie of tap water from rust.

В патентуемом устройстве имеет место соединение свойств газораспределительного, фильтрующего и теплопоглощающего элементов за счет выполнения камеры из газопроницаемого материала, полученного методом порошковой металлургии. Это избавляет от необходимости изготовления и размещения внутри газогенератора специальных устройств по очистке и охлаждению газов, идущих на наддув подушки безопасности. Более того, здесь собраны воедино большинство приемов, реализуемых в технике для обеспечения быстрого сжигания заряда твердого топлива:
заряд изготовлен из мелких гранул;
конструктивное исполнение и расположение воспламенителя, заряда и газорасходных каналов обеспечивает равномерную и интенсивную продувку всех продуктов сгорания через слой топлива, способствуя эрозионному горению при повышенной температуре заряда;
сведены до минимума теплопотери в камере сгорания;
благодаря выполнению камеры и заряда в виде вложенных "полусфер", начальная поверхность горения заряда сведена до минимума, что способствует ее одновременному зажиганию.In the patented device, there is a combination of the properties of gas distribution, filtering and heat-absorbing elements due to the implementation of the chamber of a gas-permeable material obtained by powder metallurgy. This eliminates the need to manufacture and place inside the gas generator special devices for cleaning and cooling gases going to pressurize the airbag. Moreover, most of the techniques implemented in the technique to ensure fast burning of a charge of solid fuel are brought together:
the charge is made of small granules;
the design and location of the igniter, charge and gas channels ensures uniform and intensive purging of all combustion products through the fuel layer, contributing to erosive combustion at an elevated charge temperature;
minimized heat loss in the combustion chamber;
due to the implementation of the chamber and the charge in the form of embedded "hemispheres", the initial surface of the charge is minimized, which contributes to its simultaneous ignition.

Cущность изобретения поясняется графическим материалом (фиг.1), где изображен предлагаемый газогенератор. The invention is illustrated graphic material (figure 1), which shows the proposed gas generator.

Он cодержит куполообразную камеру 1 полусферической формы из материала, полученного методом порошковой металлургии. На него нанесен слой газопроницаемого топлива 2. Открытый конец камеры перекрывает запорное основание пластина 3. Между пластиной и зарядом расположена кольцевая манжета 4. Во внутренней полости между зарядом 2 и запорным основанием 3 размещено воспламенительное устройство, содержащее пиропатрон 5, куполообразный корпус-экран 6 и воспламенительный состав 7. В корпусе-экране 6 выполнены каналы 8, а в запорной пластине 3 кольцевой отражатель 9. На фигурах 2 "а", и 2 "б" как возможные варианты показаны полученные методом порошковой металлургии куполообразные керамические камеры:
a армированный металлической решеткой
б укрепленный опорной решеткой.It contains a dome-shaped chamber 1 of a hemispherical shape from a material obtained by powder metallurgy. A layer of gas-permeable fuel is deposited on it 2. The open end of the chamber is blocked by the locking base of the plate 3. An annular cuff is located between the plate and the charge 4. An igniter device containing a pyro cartridge 5, a dome-shaped housing-screen 6, is located in the inner cavity between the charge 2 and the locking base 3 igniter composition 7. In the housing-screen 6 channels 8 are made, and in the locking plate 3 an annular reflector 9. In figures 2 "a" and 2 "b", the domes obtained by powder metallurgy are shown as possible options Shaped ceramic chambers:
a reinforced metal grill
used reinforced by a support grid.

Газогенератор работает следующим образом. The gas generator operates as follows.

В результате дорожно-транспортного происшествия пусковой электрический импульс подается на пиропатрон (5). После его срабатывания мощный форс огня ударяется в корпусе (6), который выполняя в данном случае роль защитного экрана, предохраняет заряд (2) от разрушения. Продукты сгорания пиропатрона и воспламенительного состава (7) через распределительные каналы (8) попадают на кольцевой отражатель (9), выполненный в запорной пластине (3). Направленное отражателем (9) течение продуктов сгорания воспламенителя происходит в узком зазоре между внутренней поверхностью заряда (2) и внешней поверхностью куполообразного корпуса-экрана (6). Внешний радиус экрана и место его крепления рассчитываются так, чтобы организовать воспламенение всей начальной поверхности заряда с минимальными затратами времени, что достигается за счет ускоряющегося движения газового потока по каналу переменного (уменьшающегося) сечения. Рост давления в полости заряда при срабатывании воспламенителя вызывает направленное движение газов внутрь пористой структуры топливного слоя (2), а затем и куполообразной камеры (1). Другого выхода для газов нет, так как в зазоре между запорной пластиной (3) и торцом заряда выполнен газовый замок в виде кольцевой манжеты 4. Продукты сгорания воспламенителя и заряда движутся по поровым каналам с большими скоростями, отдавая тепло заряду и тем самым еще больше способствуя увеличению скорости сгорания его гранул. Газовая и конденсированная составляющие продуктов сгорания, выходя за внешнюю гранулу слоя топлива, попадают в поровые каналы куполообразной камеры, отдают ей тепло, при этом конденсированные частицы оседают в лабиринтных тупиках материала камеры. Таким образом, по микроскопическим каналам по всей внешней поверхности истекает охлажденный чистый газ без ярко выраженных направленных струй, что позволяет снизить и требования к прочностным характеристикам надуваемой подушки. As a result of a traffic accident, an electric starting pulse is supplied to the igniter (5). After its operation, a powerful force of fire strikes in the body (6), which, in this case, acting as a protective shield, protects the charge (2) from destruction. The combustion products of the igniter and igniter composition (7) through the distribution channels (8) fall on the annular reflector (9), made in the locking plate (3). The flow of the igniter combustion products directed by the reflector (9) occurs in a narrow gap between the inner surface of the charge (2) and the outer surface of the dome-shaped housing-screen (6). The outer radius of the screen and the place of its fastening are calculated so as to organize ignition of the entire initial surface of the charge with minimal time, which is achieved due to the accelerating movement of the gas stream through the channel of a variable (decreasing) section. The increase in pressure in the charge cavity when the igniter is triggered causes the directional movement of gases into the porous structure of the fuel layer (2), and then the dome-shaped chamber (1). There is no other way out for gases, because in the gap between the locking plate (3) and the end of the charge there is a gas lock in the form of an annular cuff 4. The products of combustion of the igniter and charge move along the pore channels at high speeds, giving off heat to the charge and thereby further contributing to the charge increase the combustion rate of its granules. The gas and condensed components of the combustion products, leaving the outer granule of the fuel layer, fall into the pore channels of the domed chamber, give it heat, while condensed particles settle in the labyrinth dead ends of the chamber material. Thus, chilled pure gas without pronounced directed jets flows out through microscopic channels along the entire outer surface, which also reduces the requirements for the strength characteristics of an inflatable pillow.

Claims

A gas generator for an air bag comprising a dome-shaped chamber and a locking plate forming a housing with a chamber, inside which a charge of a gas-generating material and an igniter are placed, the last of which is mounted on the locking plate, characterized in that the dome-shaped chamber is made of a gas-permeable material obtained by powder metallurgy and the charge of the gas-generating material is made in the form of a porous gas-permeable layer deposited on the inner surface of the domed kame s to form between the latter and the locking plate chamber, wherein the igniter is located.