Газогенератор с контейнером для размещения заряда и огнепроводной трубкой, предназначенный в частности для надувания подушки безопасности

 

Изобретение относится к средствам безопасности и к взрывателям и предназначен, в частности, для надувания подушки безопасности. Газогенератор выполнен в виде двух концентрично расположенных труб. Внутренняя труба имеет выпускные отверстия, в ней размещен воспламеняемый газообразующий материал, воспламеняемый от воспламенителя. В кольцевой полости между стенками труб расположен фильтрующий элемент. При этом газообразующий материал помещен в герметично закрытый контейнер для размещения заряда, внутри контейнера расположена огнепроводная трубка, которая изготовлена как одно целое с контейнером и имеет только одно выходное отверстие. Изобретение позволяет упростить сборку газогенератора, повысить безопасность его работы и регулировать мощность газогенератора. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Объектом настоящего изобретения является газогенератор, предназначенный, в частности, для надувания подушки безопасности и обладающий признаками согласно ограничительной части пункта 1 формулы.

Известен газогенератор, являющийся ближайшим аналогом (прототипом), описанный в Патентной заявке ФРГ DE 4324554 A1. В конструкцию этого известного газогенератора входит наружная труба цилиндрической формы, являющаяся его корпусом, причем торцевые отверстия этой трубы закрыты торцевыми заглушками. Внутри наружной трубы соосно с ней расположена цилиндрическая внутренняя труба меньшего диаметра. Эта внутренняя труба ограничивает камеру сгорания, в которую помещен газообразующий материал, воспламеняемый от воспламенителя, и имеет несколько выпускных отверстий. В кольцевой полости между наружной и внутренней трубами находится фильтр, состоящий из множества слоев проволочной сетки, стального волокна и/или металлической волокнистой массы. Выделяющийся при горении газ, выходящий через выпускные отверстия, проходит через фильтроэлементы, задерживающие твердые и жидкие, а также конденсированные, продукты сгорания, и, очистившись, выходит через выпускные отверстия в наружной трубе.

Для того, чтобы при всех температурах получить постоянное давление газа в выпускных отверстиях, выпускные отверстия по крайней мере частично закрывают удерживающей лентой, намотанной с перехлестом внутри внутренней трубы и прилегающей к ее стенкам.

С целью влагоизоляции полости внутренней трубы выпускные отверстия с наружной стороны закрыты уплотнительной лентой.

Из US 4131299 известен газогенератор, в котором газообразующий материал расположен в контейнере из металлической фольги. Преимуществом такого газогенератора является то, что отпадает необходимость использования специальной удерживающей ленты и уплотнительной ленты. Кроме того, сборка такого газогенератора существенно упрощена, так как контейнер можно заполнять зарядом вне сборочной линии и в закупоренном состоянии подвергать его дальнейшей обработке. Благодаря этому существенно повышается безопасность процесса.

Из DE 4393229 T1 известна конструкция газогенератора с огнепроводной трубкой. Эта трубка расположена вдоль оси корпуса и имеет множество отверстий, выполненных в ее боковой стенке. Таким образом, внешняя сторона огнепроводной трубки определяет распространение пламени. Кроме того, в огнепроводную трубку помещены усиливающие заряды. Ударная волна или пламя при горении воспламеняющего заряда или усиливающего заряда движется по огнепроводной трубке, проходит через отверстия в газообразующий заряд и воспламеняет его. Количество и расположение этих отверстий выбрано так, чтобы обеспечить "распределенное воспламенение" газообразующего заряда. Это означает, что газообразующий заряд воспламеняется во многих различных точках для того, чтобы избежать нежелательных скачков давления газов, выделяющихся при горении, и обеспечить управляемое горение заряда.

В основу изобретения положена задача усовершенствования газогенератора, характеризуемого признаками, раскрытыми в ограничительной части пункта 1 формулы, с одной стороны, делающего обращение с газообразующим зарядом при сборке газогенератора удобным и безопасным, а с другой стороны, обеспечивающего возможность регулирования давления газов в камере сгорания, а вместе с тем и мощность самого газогенератора.

В соответствии с изобретением эта задача решается за счет того, что газообразующий материал располагают в герметично укупоренном контейнере, а внутри этого контейнера расположена огнепроводная трубка, изготовленная как одно целое с контейнером и имеющая только одно отверстие для выхода пламени.

Использование герметично закрытого контейнера для размещения заряда имеет преимущество, заключающееся в том, что при этом не требуется никакой удерживающей ленты и уплотнительной ленты. Кроме того, значительно упрощается сборка газогенератора. Применение огнепроводной трубки, которая имеет только одно отверстие для выхода пламени, дает возможность отрегулировать давление газов в камере сгорания так, чтобы привести его в соответствие с потребными значениями. Ввиду того, что эта огнепроводная трубка изготовлена за одно с контейнером, затраты на ее изготовление снижены.

Расстояние а от центра среза выходного отверстия до центров выпускных отверстий внутренней трубы предпочтительно рассчитывают по формуле a = d ± 50%, где d - внутренний диаметр внутренней трубы. В этом случае достигается оптимальное давление газов в камере сгорания. Согласно этой формуле расстояние а лежит в интервале значений от d - 50% до d + 50%, т.е. от 0,5d до 1,5d. В предпочтительном варианте изобретения расстояние а составляет примерно 80% внутреннего диаметра d внутренней трубы.

Согласно изобретению контейнер представляет собой емкость, изготовленную из алюминия методом штамповки выдавливанием или глубокой вытяжки в форме банки, которая закрыта крышкой. При этом огнепроводная трубка предпочтительно расположена на торце емкости, противоположном крышке.

В предпочтительном варианте изобретения укупорка емкости обеспечивается фальцованной кромкой крышки, а донная область контейнера с примыкающей к ней огнепроводной трубкой выполнена усиленной.

С целью обеспечения возможности проникновения пламени от воспламенителя в огнепроводную трубку фрагмент стенки контейнера перед огнепроводной трубкой выполнен предпочтительно в виде мембраны.

В предпочтительном варианте изобретения толщина стенки контейнера составляет около 0,5 мм, а толщина мембраны - около 0,15 мм.

В контейнере предпочтительно расположен поджимающий дисковый элемент или упругое кольцо из керамического волокна, обеспечивающие фиксацию содержимого контейнера и компенсацию объема при его неполном заполнении. Тем самым газообразующий заряд, находящийся в контейнере, защищен от ударов.

При необходимости в огнепроводную трубку может быть помещен усиливающий заряд.

Дальнейшие особенности изобретения поясняются ниже со ссылками к следующим фигурам чертежей: фиг. 1 - вид предложенного в изобретении газогенератора в разрезе; фиг. 2 - контейнер для размещения заряда, показанный на фиг. 1 и представленный в увеличенном масштабе.

На фиг. 1 представлен газогенератор, предназначенный, в частном варианте своего применения, для надувания автомобильной подушки безопасности. Этот газогенератор имеет наружную трубу 1, изготовленную из высококачественной стали, в боковой поверхности которой выполнено несколько выпускных отверстий 18. Выпускные отверстия 18 равномерно распределены по четырем окружностям на боковой поверхности наружной трубы 1. Выпускные отверстия 18 сосредоточены - если проецировать их местоположение на продольную ось газогенератора - на внешнем отрезке наружной трубы 1. Внутрь наружной трубы 1 помещена расположенная с ней соосно внутренняя труба 4, выполненная из высококачественной стали. Посредине боковой поверхности внутренней трубы 4 также выполнены выпускные отверстия 5, причем эти выпускные отверстия 5 равномерно распределены по окружности внутренней трубы 4. Таким образом, выпускные отверстия 18 наружной трубы 1 расположены с некоторым осевым смещением относительно выпускных отверстий 5 внутренней трубы 4.

Внешний диаметр внутренней трубы 4 меньше внутреннего диаметра наружной трубы 1, поэтому, как уже было отмечено, между наружной и внутренней трубами 1, 4 имеется кольцевая полость. Эта кольцевая полость заполнена фильтроэлементами 7 (например, проволочными сетками из высококачественной стали).

Внутренняя труба 4 или расположенный в ней контейнер 9 заполнен газообразующим материалом 6, горение которого сопровождается выделением газа и повышением давления. Газообразующий материал 6, или газообразующий заряд, находится в виде так называемых окатышей, беспорядочно помещенных в контейнер 9. На заглушке 3 закреплен электрический воспламенитель 8, предназначенный для воспламенения газообразующего материала 6 и примыкающий к торцевой поверхности контейнера 9. Воспламенитель 8 подключен к электронной системе управления через штепсельный разъем 19.

Контейнер 9 представляет собой емкость 12, изготовленную из алюминия методом штамповки выдавливанием или глубокой вытяжки и закрытую крышкой 13 (более наглядно контейнер 9 представлен на фиг. 2). Донная область 15 емкости 12 выполнена усиленной. Из нее внутрь контейнера 9 выступает огнепроводная трубка 10. Огнепроводная трубка 10 расположена на продольной оси 20 контейнера 9. Торец огнепроводной трубки 10 закрыт мембраной 16, разрываемой струей воспламеняющих газов от воспламенителя 8. Крышка 13 установлена на торце емкости, противоположном огнепроводной трубке 10. Крышка 13 своей фальцованной кромкой 14 плотно прилегает к стенкам емкости, обеспечивая ее герметичность. Для герметизации соединения крышка устанавливается на герметик, такой как синтетический каучук. Внутрь контейнера 9 помещен газообразующий заряд 6, представленный в форме так называемых окатышей.

На внутренней стороне крышки 13 расположены упругие сжимаемые дисковые элементы 17 из керамического войлока или керамической ткани, упирающиеся, с одной стороны - в окатыши, а с другой стороны - во внутреннюю поверхность крышки 13, тем самым удерживая окатыши от перемещений. Назначение поджимающих дисковых элементов 17 состоит в том, чтобы компенсировать неточность объема заложенного в контейнер 9 материала и фиксировать окатыши от перемещений даже в том случае, когда контейнер 9 заполнен газообразующим материалом 6 неполностью или с течением времени произошло уплотнение окатышей вследствие их утряски.

В заглушке 2 предусмотрен тепловой предохранитель 21, который в случае опасности, т.е. при высоких наружных температурах, инициирует выгорание газообразующего материала 6. С этой же целью на крышке 13 со стороны, противоположной тепловому предохранителю 21, имеется мембрана 22.

Существенным отличительным признаком предложенного в изобретении газогенератора является длина огнепроводной трубки 10. Расстояние а (смотри фиг. 1) от центра среза выходного отверстия 11 огнепроводной трубки до центров выпускных отверстий 5 внутренней трубы 4 должно быть рассчитано по формуле а = d ± 50%, где d - внутренний диаметр внутренней трубы 4. В предпочтительном случае расстояние а составляет примерно 80% внутреннего диаметра внутренней трубы 4. При этом давление в камере сгорания изменяется в пределах желательных величин.

Ниже рассматривается принцип функционирования представленного на фиг. 1 газогенератора. Электрический воспламенитель 8, под которым понимается, например, так называемый воспламенитель с мостиком накаливания и воспламеняющим составом, возгорается от электрического импульса определенной силы. В случае использования представленного на фиг. 1 газогенератора для надувания автомобильной подушки безопасности, такой электрический импульс подается на воспламенитель 8 при замыкании инерционного выключателя вследствие столкновения автомобиля с препятствием. В воспламенителе 8 загорается так называемый усиливающий заряд; образующиеся при этом газообразные продукты горения (огонь, газ, горячие твердые частицы) через мембрану 16 и огнепроводную трубку 10 попадают в полость газообразующего материала 6, где они воспламеняют окатыши газообразующего заряда. Через выпускные отверстия 5 горячие газы проходят к фильтроэлементам 7. Предназначение фильтроэлементов 7 заключается в охлаждении газов и их очистке от твердых частиц и конденсата. Охлажденные и очищенные таким образом газы выходят через выпускные отверстия 18 в наружную трубу 1.

Для того, чтобы горячие газы могли выйти через выпускные отверстия 5 из внутренней трубы 4, давление газов должно возрасти настолько, чтобы разорвать контейнер 9.

Формула изобретения

1. Газогенератор, предназначенный в частности для надувания подушки безопасности, имеющий цилиндрическую наружную трубу, торцы которой закрыты заглушками, расположенную внутри наружной трубы соосно с ней внутреннюю трубу меньшего диаметра, в стенке которой выполнены выпускные отверстия, воспламеняемый газообразующий материал, находящийся внутри внутренней трубы, фильтроэлементы, расположенные в кольцевой полости между внутренней трубой и наружной трубой, а также воспламенитель, предназначенный для воспламенения газообразующего материала, отличающийся тем, что газообразующий материал помещен в герметично закрытый контейнер, внутри контейнера расположена огнепроводная трубка, которая изготовлена как одно целое с контейнером и имеет только одно выходное отверстие.

2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что расстояние "а" от центра среза выходного отверстия до центров выпускных отверстий внутренней трубы рассчитывают по формуле a = d ± 50%, где d - внутренний диаметр внутренней трубы.

3. Газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что расстояние "а" предпочтительно равно примерно 80% внутреннего диаметра d внутренней трубы.

4. Газогенератор по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что контейнер представляет собой емкость, изготовленную из алюминия методом штамповки выдавливанием или глубокой вытяжки в форме банки, которая закрыта крышкой.

5. Газогенератор по п.4, отличающийся тем, что укупорка емкости осуществлена фальцованной кромкой крышки.

6. Газогенератор по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что донная область контейнера с примыкающей к ней огнепроводной трубкой выполнена усиленной.

7. Газогенератор по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что фрагмент стенки контейнера перед огнепроводной трубкой выполнен в виде мембраны.

8. Газогенератор по п.7, отличающийся тем, что в контейнере расположен поджимающий дисковый элемент или упругое кольцо из керамического волокна, обеспечивающие фиксацию содержимого контейнера и компенсацию объема при его неполном заполнении.

9. Газогенератор по п.7 или 8, отличающийся тем, что толщина стенки контейнера составляет около 0,5 мм, а толщина мембраны - около 0,15 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2