ГАЗОГЕНЕРАТОР ДЛЯ НАДУВНОЙ ПОДУШКИ БЕЗОПАСНОСТИ Российский патент 1996 года по МПК F02K9/08 

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.

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.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции и генератора, повышение ее надежности и эффективности.

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.

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.

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.

Cущность изобретения поясняется графическим материалом (фиг.1), где изображен предлагаемый газогенератор.

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.

Газогенератор работает следующим образом.

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.

Использование: энергетика, получение холодных чистых газов для надува эластичных оболочек. Сущность изобретения: газогенератор содержит куполообразную камеру 1 и запорную пластину 3, образующую с камерой 1 корпус. Внутри корпуса размещены заряд 2 газогенерирующего материала и воспламенитель, последний из которых закреплен на пластине 3. Крупнообразная камера 1 выполнена из газопроницаемого материала, полученного методом порошковой металлургии. Заряд 2 газогенерирующего материала выполнен в виде пористого газопроницаемого слоя нанесенного на внутренней поверхности камеры 1 равномерным слоем с образованием между последним и запорной пластиной 3 полости, в которой расположен воспламенитель. 2 ил.

Газогенератор для надувной подушки безопасности, содержащий куполообразную камеру и запорную пластину, образующую с камерой корпyc, внутри которого размещены заряд газогенерирующего материала и воспламенитель, последний из которых закреплен на запорной пластине, отличающийся тем, что куполообразная камера выполнена из газопроницаемого материала, полученного методом порошковой металлургии, а заряд газогенерирующего материала выполнен в виде пористого газопроничаемого слоя, нанесенного на внутреннюю поверхность куполообразной камеры с образованием между последней и запорной пластиной полости, в которой расположен воспламенитель.