DE2427574B2 - Pyrotechnischer gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen pyrotechnischen Gasgenerator, der eine zylindrische Verbrennungskammer mit der pyrotechnischen Füllung und deren Zündvorrichtung aufweist, in dessen zylindrischer Außenwand radial gerichtete Gasauslaßöffnungen in mehreren Umfangsreihen vorgesehen sind, wobei sich jeweils öffnungen gleicher Größe diametral gegenüberliegen und die Umfangsreihen in bezug auf die mittlere Querschnittsebene des Generators gleichmäßig verteilt sind.

Es ist ein solcher Gasgenerator bekannt (jeweils US-PS 36 63 035 und 37 15 131), bei dem trotz der radialen Anordnung der bezüglich der mittleren Generatorquerschnittsebene gleichmäßig verteilten Gasauslaßöffnungen unerwünschte Schubkomponenten auftreten können, da die Verbrennungsgase einflutig, d. h. nur an einer Stirnseite aus der Verbrennungskam-"> iner in den dieser nachgeschalteten Raum eintreten.

Andererseits ist ein linear aufgebauter pyrotechnischer Gasgenerator bekannt (FR-PS 21 59 667), der eine zylindrische Verbrennungskammer mit der pyrotechnischen Füllung und deren Zündvorrichtung und eine der

ίο Verbrennungskammer axial nachgeschaltete Kühlkammer mit einem festen Kühlmittel umfaßt, aus der die Gase durch eine Austrittsöffnung in Richtung der Generatorlängsachse austreten, so daß sich eine erhebliche Schubwirkung in der Längsrichtung ergibt.

Es ist ferner ein pyrotechnischer Gasgenerator bekannt (FR-PS 21 16 948), bei dem ein flüssiges, verdampfbares Kühlmittel verwendet wird, durch das die bei der Verbrennung der Ladung entstehenden, an der einen Stirnseite der Verbrennungskammer austre-

tenden heißen Gase durch radiale öffnungen durch- und abgeleitet werden, so daß es auch bei dieser Anordnung im Betrieb zu einer gerichteten Rückstoßwirkung auf den Gasgenerator kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pyrotechnischen Gasgenerator der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß er Gasströmungsverhältnisse aufweist, die eine vollständige Ausschaltung resultierender Schubimpulse gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbrennungskammer von einer Kühlkammer mit festen Kühlmitteln umgeben ist und daß die Verbrennungskammer an jeder ihrer Stirnseiten einen Homogenisierungsraum für die Verbrennungsgase aufweist, der mit der Kühlkammer über an seinem

-S5 Mantelumfang vorgesehene, in gleichmäßigen Abständen angeordnete Einblasdüsen verbunden ist.

Durch die die Verbrennungskammer umgebende Anordnung der Kühlkammer und die Anordnung je eines Homogenisierungsraumes an beiden Stirnseiten der Verbrennungskammer, welche Homogenisierungsräume mit der Kühlkammer über an ihren Mantelumfängen in gleichmäßigen Abständen angeordnete Einblasdüsen verbunden sind, wird eine symmetrische Verteilung der Gasteilströme zur Längsachse des Generators erreicht, so daß die auf Höhe jeder Auslaßöffnung entwickelte Vortriebskraft durch eine entgegengesetzt gerichtete, auf Höhe der dazu symmetrischen öffnung entwickelte Vortriebskraft kompensiert wird, so daß insgesamt keine Rückstoßwirkung auftritt.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht die pyrotechnische Füllung aus zwei übereinandergestapelten Propergol-Ladungen, zwischen denen eine einzige Zündvorrichtung im Bereich der mittleren Querschnittsebene des Gasgenerators eingefügt ist.

Insbesondere bestehen die Propergol-Ladungen zweckmäßig aus hohlen Pulverfäden, die parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer liegen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühlkammer durch eine Gasdurchströmungsöffnungen aufweisende Trennwand in zwei ringförmige Abteile unterteilt ist, wobei das stromauf liegende Abteil mit einem festen Kühlmittel hoher Zersetzungstemperatur und das stromab liegende

h^r> Abteil mit einem festen Kühlmittel niedriger Zersetzungstemperatur gefüllt sind.

Ebenfalls in Ausgestaltung der Erfindung ist der äußere Mantel der Kühlkammer mit der zylindrischen

Außenwand des Generators identisch.

Nach einer anderen Ausgestaltung ist die Kühlkammer von einer Entspannungskammer umgeben, von der sie durch eine Trennwand mit versetzt zu den Gasauslaßöffnungen in der zylindrischer. Außenwand des Generators verteilten Gasdurchströmungsöffnungen getrennt ist. Hierdurch wird eine Richtungsübereinstimmung der Gasdurchströmungsöffnungen mit den Gasauslaßöffnungen der Außenwand vermieden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, darin zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Gasgenerators, der im linkten Teil im Schnitt dargestellt ist,

Fig. 2 eine Halbschnittansicht für ein anderes Ausführungsbeispiel und

Fig.3 eine Halbschnittansicht einer Weiterbildung des Gasgenerators von F i g. 2.

Der in F i g. 1 dargestellte pyrotechnische Gasgenerator weist einen Körper 1 auf, der einen die zylindrischen Außenwand 2 darstellenden Ring bildet, der an seinen Enden durch zwei im wesentlichen kreisförmige Böden 3 und 4 abgeschlossen ist. Der !nnenraum dieses Körpers ist durch eine zylindrische Trennwand 5 konzentrisch zur Außenwand 2 in zwei Kammern unterteilt, nämlich eine innenliegende Verbrennungskammer 6 mit der pyrotechnischen Füllung 7 und deren Zündvorrichtung 8 sowie eine die Verbrennungskammer 6 mantelförmig umgebende Kühlkammer 9 mit einer Füllung aus festem Kühlmittel 10. Die beiden Kammern stehen untereinander über zwei Gruppen von radialen Einblasdüsen 11 in Verbindung, die auf Höhe der Enden der Trennwand 5 angebracht sind. Die Düsen jeder Gruppe, z. B. in einer Anzahl von 8 und mit einem Durchmesser von 5,8 mm, sind in gleichmäßigen Abständen auf ein und demselben Kreis verteilt und münden in einen Homogenisierungsraum 12, der über und unter der pyrotechnischen Füllung 7 angebracht ist. Diese letztere besteht aus zwei gaserzeugenden Propergol-Ladungen 7a, 7b, die übereinandergestapelt sind und zwischen denen die Zündvorrichtung 8 im Bereich der mittleren Querschnittsebene der Verbrennungskammer angebracht ist. Die Propergol-Ladungen werden außerdem durch Verkeilungsroste 13 und 16 an Ort und Stelle gehalten.

Die verwendete pyrotechnische Füllung ist beispielsweise ein zusammengesetztes Pulver, das aus 10% Cellulosetriacetat, 86% Kaliumperchlorat, 3,5% Tricresylphosphat und 0,5% Acetylenruß besteht und die Form von Hohlfäden aufweist, die parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer 6 angeordnet sind. Die Masse weist eine Verbrennungsdauer von 16 ms auf und verbrennt unter einem Druck von 100 bar bei einer Temperatur nahe 1700⁰C.

Der Zünder enthält eine Zündpulverladung mit 37% Zirkonium und 63% Kupfermonoxid, die eine Zündverzögerung des Propergols von etwa 6 ms ermöglicht. Diese Ladung ist durch Leiterdrähte mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten elektrischen Zündfunkengerät verbunden.

Die in der Kühlkammer 9 untergebrachte Füllung aus festem Kühlmittel 10 besteht aus Kaliumperchlorattabletten, die Kupferchromit als Zersetzungskatalysator enthalten. Die Zersetzungstemperatur dieser Ladung ist nahe 500⁰C.

Zum Auslaß der abgekühlten Gase aus der Kühlkammer sind radiale öffnungen 17 auf vier Kreise an der Außenwand 2 verteilt. Wie F i g. 1 zeigt, ist diese Verteilung derart, daß sich die Gasuslaßöffnungen 17 einer jeden Umfangsseite diametral gegenüberliegen.

Weiter sind zur Vermeidung des Ausstoßes von festen Teilchen während des Betriebs des Generators Rück haltcsiebe 18 und 19 vor den Gasauslaßöffnungen 17 bzw. vor den Einblasdüsen 11 vorgesehen

Außerdem ist ein Verbindungsorgan 20 in der Mitte des Bodens 4 zum Befestigen des Generators z. B. am Lenkrad eines Kraftfahrzeuges angebracht.

Beim Betrieb werden die beiden Propergol-Leitungen 7,i, 7b gleichzeitig durch die Zündvorrichtung 8 gezündet; die von der Verbrennung dieser beiden Ladungen stammenden Gase werden in den Homogenisierungsräumen 12 der Verbrennungskammer 6 stabilisiert und dann über die Düsen 11 in die Kühlkammer 9 geleistet, in der sich die Gase entspannen und in Berührung mit den Tabletten aus festem Kühlmittel 10 kommen. Diese zersetzen sich hierbei, und die dabei abgekühlten und durch die Zersetzungsgase des Kühlmittels verdünnten Verbrennungsgase werden aus der Kühlkammer durch die Gasauslaßöffnungen 17 nach außen abgegeben und z. B. zum Aufblasen eines Sicherheitskissens verwendet.

Die koaxiale Anordnung der beiden Kammern ermöglicht das Erhalten einer einfachen und kompakten Einheit, während die seitliche Anordnung der Auslaßöffnungen und ihre zur Achse des Generators symmetrische Verteilung den Vorteil bringen, daß keine Antriebskraft erzeugt wird, die zu einer Fortbewegung des Generators im Augenblick der Zündung der pyrotechnischen Ladung führen kann.

Nach der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Kühlkammer durch eine Trennwand 21 in zwei ringförmige Abteile 9a, 9b unterteilt, die in ihrem mittleren Teil mit radialen Gasdurchströmungsöffnungen 22 versehen ist.

Das äußere Abteil 9b ist von einer ringförmigen Entspannungskammer 23 umgeben, von der das äußere Abteil 9b durch eine zweite Trennwand 24 getrennt ist, die ihrerseits mit radialen Gasdurchströmungsöffnungen 25 versehen ist, die auf der Höhe der Enden dieser Trennwand verteilt sind. Diese versetzte Anordnung der Gasdurchströmungsöffnungen 22 und 25 hat den Zweck, eine Ricntungsübereinstimmung der Einlaß- und Auslaßöffnungen zu vermeiden, damit der Weg der Gase durch die Kühlkammer verlängert wird.

Das innere Abteil 9a enthält eine erste Ladung aus festen Kühlmittel 10a, die aus Kaliumperchlorattabletten besteht, die Kupferchromit als Zersetzungskatalysator enthalten. Diese Tabletten haben eine Zersetzungstemperatur von nahe 500⁰C.

Im äußeren Abteil 9b wiederum ist eine zweite Ladung aus festem Kühlmittel 106 angebracht, die aus Natriumcarbonattabletten besteht und eine Zersetzungstemperatur von etwa 170°C hat. Rückhaltesiebe oder -netze 18, 26, 27 sind unmittelbar an den Gasauslaßöffnungen 17 bzw. Durchströmungsöffnungen 22 bzw. 25 angebracht, um den Ausstoß von Kühlmittelteilchen zu vermeiden.

bo Die in F i g. 3 dargestellte Ausführung des Gasgenerators stimmt mit der in Fig.2 dargestellten Ausführung mit Ausnahme des Merkmals überein, daß die runden Gasc'islaßöffnungen hier durch radiale Schlitze 28 ersetzt sind. An diese anliegend ist ein Rückhaltenetz 18'

hi angeordnet, um den Ausstoß von Kühlmittelteilchen zu vermeiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Pyrotechnischer Gasgenerator, der eine zylindrische Verbrennungskammer mit der pyrotechnischen Füllung und deren Zündvorrichtung aufweist, in dessen zylindrischer Außenwand radial gerichtete Gasauslaßöffnungen in mehreren Umfangsreihen vorgesehen sind, wobei sich jeweils öffnungen gleicher Größe diametral gegenüberliegen und die Umfangsreihen in bezug auf die mittlere Querschnittsebene des Generators gleichmäßig verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (6) von einer Kühlkammer (9) mit festen Kühlmitteln umgeben ist und daß die Verbrennungskammer (6) an jeder ihrer Stirnseiten einen Homogenisierungsraum (12) für die Verbrennungsgase aufweist, der mit der Kühlkammer über an seinem Mantelumfang vorgesehene, in gleichmäßigen Abständen angeordnete Einblasdüsen (11) verbunden ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Füllung (7) aus zwei übereinandergestapelten Propergol-Ladungen (7a, Tb)besteht, zwischen denen eine einzige Zündvorrichtung (8) im Bereich der mittleren Querschnittsebene des Gasgenerators eingefügt ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Propergol-Ladungen (7a, Tb) aus hohlen Pulverfäden bestehen, die parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer (6) liegen.

4. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (9) durch eine Gasdurchströmungsöffnungen (22) aufweisende Trennwand (21) in zwei ringförmige Abteile (9a, 9b) unterteilt ist, wobei das stromauf liegende Abteil (9a) mit einem festen Kühlmittel (1Oa^ hoher Zersetzungstemperatur und das stromab liegende Abteil {9b) mit einem festen Kühlmittel (iOb) niedriger Zersetzungstemperatur gefüllt sind.

5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel der Kühlkammer (9) mit der zylindrischen Außenwand (2) des Generators identisch ist.

6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (9) von einer Entspannungskammer (23) umgeben ist, von der sie durch eine Trennwand (24) mit versetzt zu den Gasauslaßöffnungen (17) in der zylindrischen Außenwand (2) des Generators verteilten Gasdurchströmungsöffnungen (25) getrennt ist.