DE2158526C3 - Verfahren und Vorrichtung zur spontanen Erzeugung gereinigter Gase von mäßiger Temperatur - Google Patents

Description

Frage kommen.

Dk Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und " ^Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah-

eine Vorrichtung zur Erzeugung gereinigter Gase von ^{rens ist ein} Gasgenerator mit

mäßiger Temperatur innerhalb einer sehr kurzen Zeit, _ , ,, .. ,

insbesondere zum Aufblasen aufblasbarer Gegenstände ^e'^nem ^rvo.r mit verdampfbarer oxydierender

wie Sicherheitskissen für Kraftfahrzeuge, durch Ver- ,„ flüssigkeit,

brennung eines festen Treibmittels und Kontaktierung ⁶° ^eIner ?^{as feste T}™^bm'^ttel enthaltende Verbren-

der Verbrennungsgase mit einer verdampfbaren Kühl- nungskammer mit Zündvorrichtung und

flüssigkeit ^emer Reservoir und der Verbrennungs-

Die für'solche Zwecke meist angenommene Vor- ^kammer in Verbindung stehenden Mischkammer

richtung umfaßt drei Kammern: _ßs geeignet bei dem Mittel fur die gleichzeitig Em-

^{6 6}5 führung der von der Verbrennung des Treibnut-

eine Kammer zur Verbrennung des Treibmittels; tels herstammenden Gase und der verdampfbaren

eine Vorratskammer für die verdampfbare Flüs- oxydierenden Flüssigkeit in diese Mischkammer

sigkeit, die durch eine Verbindung mit der Ver- hinein vorgesehen sind, deren zuströmseitiger Teil

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als Reaktionszone dient und deren abströmsei- Flüssigkeit gleichzeitig in die Reaktionskammer 16 und

tiger Teil die Kühlzone für diese Gase bildet. die Kühlkammer 7 treibt.

Die Arbeitsweise gestaltet sich folgendermaßen: Mii

Ein solcher Generator ist insbesondere gekenn- Hilfe des Zünders 13 wird das Treibmittel 10 gezündet; zeichnet durch zwei kaskadenförmig angeordnete 5 die durch Verbrennen des Treibmittels entwickelten Mischkammern, von denen die erste oder Reaktions- Gase von hoher Temperatur und hohem Druck werden kammer mit dem Reservoir und der Verbrennungs- bei Eintritt in die Reaktionskammer 16 mit einem Teil kammer für die Aufnahme der Gesamtheit der von der verdampf baren oxydierenden Flüssigkeit, die durch der Verbrennung des Treibmittels herstammenden den Kolben 15 vom Reservoir 6 her über die öffnungen Gase und einer Fraktion der verdampfbaren oxydie- io oder Düsen 18 in die Reaktionskammer unter der Wirrenden Flüssigkeit in Verbindung steht und die zweite kung des Teils der Verbrennungsgase getrieben wird, oder Kühlkammer mit dem Reservoir und der Reak- die über das zuströmseitige Ende der Verbrennungstionskammer verbunden ist und die von der Reak- kammer zu entweichen trachten, tionskammer herkommenden partiell gereinigten Gase Die hohen Drücke und Temperaturen der Verbren- und den Rest der verdampfbaren oxydierenden Flüs- 15 nungsgase sind für die Oxydation der schädlichen sigkeit aufnimmt. Komponenten der Verbrennungsgase des Treibmittels

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme durch das flüssige Oxydationsmittel notwendig; eine

auf die Zeichnung beschrieben, die einen Schnitt durch solche Reaktion kann nicht in der Mischkammer eines

einen erfindungsgemäßen Gasgenerator zeigt. herkömmlichen Gasgenerators erfolgen, wo die Tem-

Wi'e man sieht, besteht der erfindungsgemäße Ge- 20 peratur der Gase augenblicklich auf die gemäßigten nerator im wesentlichen aus einem rohrförmigen G^brauchstemperaturen heruntergedrückt wiru.
zylindrischen Körper 1, in dem ein rohrförmiges Die gereinigten Gase .eten dann in die Kühlzylindrisches Element 2 montiert ist, das zusammen kammer 7, wo sie mit dem Pest der vom Kolben 15 mit dem zylindrischen Körper 1 eine Ringkammer 3 über die Injektoren 8 von dem Reservoir 2 bzw. 6 in für die Verbrennung des festen Treibmittels begrenzt. 25 jj_e Kühlkammer getriebenen verdampfbaren Flüssig-

Das innere rohrförmige Element 2 ist an seinem keit gemischt werden. Durch die Verdampfung dieser

einen Ende an einem mit Gewinde versehenen Ansatz 4 Flüssigkeit werden die gereinigten Gase innerhalb

festgelegt bzw. mit diesem fest verbunden, der in das sehr kurzer Zeiten auf gemäßigte Gebrauchstempera-

ebcnfalls mit Gewinde versehene Ende la des Kör- türen heruntergekühlt.

pers 1 eingeschraubt ist. Das rohrfö mige Element 2 3° Die so gereinigten und gekühlten Gase treten aus der wird durch eine Trennwand 5 in ein Reservoir 6 für die Kammer 7 durch einen Dirfusor 19 aus, der in der verdampfbare oxydierende Flüssigkeit und eine Kühl- Bohrung Aa des Ansatzes 4 montiert ist, und sie sind kammer 7 unterteilt. Letztere steht zum einen mit dem nach Verlassen des Diffusors für den Gebrauch verReservoir 6 über Injektordüsen 8 in Verbindung fügbar.

(denen gegenüber feine Radialbohrungen zur Kam- 35 Zur Veranschaulichung wird folgendes Durchfühmer 16 hin insbesondere mit Verjüngung zur Kühl- rungsbeispiel angegeben: In einem erfindungsgemäßen kammer hin vorgesehen sind, wie der Figur zu ent- Generator wurden 75 g Treibmittel aus einem zweinehmen ist), die in der Trennwand 5 angebracht sind basigen Pulver in Form extrudierter Halme mit einer und dem Durchgang der vom Reservoir herstammen- Reaktionswärme von 1000 Kalorien pro Gramm und den flüssigkeit dienen, und zum anderen ist die Kühl- 4° folgender Zusammensetzung:

kammer 7 mit einer Reaktionskammer 16 über radiale Nitroglycerin 37 Gewichtsteile

Offnungen 9 in Verbindung die fur den Durchtritt der Nitrocellulose 56 Gewichtsteile

von der Reakt.onskammer herkommenden gereinigten Stabilisator 2 Gewichtsteile

Gase in der Kühlkammerwand vorgesehen sind. Die ballistischer Katalysator.. . 1 Gewichtsteile

Reakt.onskammer 16 schließt an die Verorennungs- 45 _{djverse pj te} 4 _Gewichtsteile

kammer 3 an, mit der sie über die Offnungen 17 fur den

Durchgang der Treibmittelverbrennungsgase in Ver- mit 130 g einer wäßrigen Losung mit 5 Gewichtspro-

bindung steht, die in dieser Verbrennungskammer zent Kaliumpermanganat a\ verdampfbare oxydie-

entstehen. Die Reatkionskammer ist außerdem mit rende Flüssigkeit verwendet. Die Temperatur und der

dem Reservoir 6 über schrägstehende Düsen oder 5° Druck der Verbrennungsgase in der Reaktionskammer

öffnungen 18 für den Durchtritt eines Teils der ver- lagen bei !300 K und 100 bar; D uck und Temperatur

dampfbaren oxydierenden Flüssigkeit in Verbindung, der gereinigten Gase in der Kühlkammer lagen bei

die von diesem Reservoir herstammt. 400 K und 50 bar. Diese Gase enthalten 15% CO

Im übrigen sind im Innern der Verbrennungskam- (gegenüber 30% bei nicht gereinigten Verbrennur.gs-

mer Hohlhalme 10 aus festem Treibmittel auf einem 55 gasen) und Spuren NO (gegenüber 5% bei nicht

Ringfuß 11 aus Kunststoff montiert. Das freie Ende Ib gereinigten Gasen).

des zylindrischen Körpers 1 ist durch einen Stopfen 12 Man erhält im Bereich des Diffusors 180 1 gerei-

verschlossen, der einen Zünder 13 mit einem <:lek- nigtes Gas mit einem Druck von 1,3 bar und einer

frischen Zündsystem 14 trägt. Das zuströmseitige Ende Temperatur von 70 bis 100 C innerhalb von 22 Miili-

der Verbrennungskammer 3 ist mit dem zuströmseiti- ^6o Sekunden (vom Augenblick der Erregung der elek-

gen Ende des Reservoirs 6 in Verbindung, das durch irischen Zündung 14 an gerechnet),

einen Kolben 1!5 verschlossen ist, der unter der Wir- Das Aufblasen von Sicherhntskissen für Kraftfahr-

kung der von d«r Verbrennungskammer herstammen- zeuge auf Maximaldruck mit Hilfe eines solchen Gas-

den Gase innerhalb des Zylinderelementes 2 verschieb- generator; erfordert insgesamt eine Zeit von etwa

bar ist ur;d die in diesem Reservoir vorhandene ⁶S 22 Millisekunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 brennungskamraer unter Druck gesetzt wird, und Patentansprüche: eine Mischkammer, in welche die Fluide von Verbrennungskammer und Vorratskammer gelangen.

1. Verfahren zur Erzeugung gereinigter Gase von

railßiger Temperatur innerhalb einer sehr kurzen 5 Die Stoffübergänge zwischen den Kammern werden

Zeit, insbesondere zum Aufblasen aufblasbarer durch entsprechende Übergangsstücke oder Düsen

Gegenstände wie Sicherheitskissen für Kraftfahr- geregelt.

zeuge, durch Verbrennung eines festen Treibmit- Ein Nachteil der mit dieser bekannten Vorrichtung tels und Kontaktierung der Verbrennungsgase mit erfolgenden Gasfreisetzung besteht darin, daß die einer verdampfbaren Kühlflüssigkeit, dadurch io durch Verbrennung des Treibmittels entstehenden Gase gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit eine zum einen wegen ihier Toxizität (Anwesenheit von oxydierende Verbindung oder eine Lösung einer CO, NO, NO₂...) und zum anderen wegen ihrer solchen in einem verdampfbaren Lösungsmittel korrosiven Wirkung (bei Anwesenheit von Cl, HCl...) verwendet und den Verbrennungsgasen zugemischt und schließlich wegen ihrer Entzündbarkeit (Gegenwird, die gleichzeitig dine Kühlung der Gase durch 15 wart von CO, H₂... j Schwierigkeiten bereiten könn-Verdampfung und eine Reinigung derselben durch ten, wenn sie in die Atmosphäre eines begrenzten Oxydation schädlicher Komponenten zu unschäd- Raumes wie einer Fahrzeugkabine gelangen,
liehen Produkten bewirkt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zw-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gründe, hier Abhilfe zu schaffen. Das zu diesem Zweck zeichnet, daß die Gesamtmenge der Verbrennungs- *° entwickelte erfindungsgemäße Verfahren zur spontanen gase primär mit einem Teil der verdampfbaren Gasbereitstellung der eingangs genannten Art ist daoxydierenden Flüssigkeit zur Oxydation des groß- durch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit eine oxyten Teils der schädlichen Komponenten dieser dierende Verbindung oder eine Lösung einer solchen Gase zusammengebracht und dann mit dem so in einem verdampfbaren Lösungsmittel verwendet und partiell gereinigten Gas der Rest der verdampf- *5 den Verbrennungsgasen zugemischt wird, die gleichbaren oxydierenden Flüssigkeit gemischt wird. zeitig eine Kühlung der Gase durch Verdampfung und

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch eine Reinigung derselben durch Oxydation schädlicher gekennzeichnet, daß als verdampfbare oxydierende Komponenten zu unschädlichen Produkten bewirkt.
Flüssigkeit Wasser, Wasserstoffperoxid oder eine Vorzugsweise bringt man dabd die gesamten Verwäßrige Lösung eines löslichen oxydierenden Salzes 3° brennungsgase zunächst nur mit einem Teil der verwie Kaliumpermangunat oder Kaliumnitrat ver- dampfbaren oxydierenden Flüssigkeit in Kontakt, um wendet wird. die Oxydation des größten Teils der schädlichen Kom-

4. Gasgenerator zur Durchführung des Verfah- ponenten dieses Gases (bei höheren Temperaturen) rens nach Anspruch 1 bis 3 mit einem Reservoir herbeizuführen, und gibt dann zu dem so vorgereinigmit verdampfbarer Flüssigkeit, einer einen festen 35 ten Gas den Rest der verdampfbaren oxydierenden Treibstoff enthaltenen Verbrennungskammer mit Flüssigkeit, um dessen abschließende Kühlung und Zündvorrichtung und einer mit dem Reservoir und eine Vervollständigung der Reinigung zu erreichen,
der Verbrennungskammer in Verbindung stehen- Als brauchbare feste Treibmitlei sind insbesondere den Mischkammer, gekennzeichnet durch zwei zweibasige (Schieß)PuIver in Hplmform oder Pulver knskadenförmig angeordnete Mischkammern, von 4° (mischungen) in Form von »Wellpappe« oder dünnen denen die erste oder Reaktionskammer (16) mit Schichten oder Pulverkomposite (Kaliumperchloratdt:m Reservoir (6) und der Verbrennungskammer (3) Polyrethan) oder irgendwelche anderen Treibladungen für die Aufnahme der Gesamtheit der von der mit kurzer Verbrennungsdauer ;cu nennen mit über Verbrennung des Treibmittels herstammenden 500 Kalorien pro Gramm Energieabgabe (potential), Gase und einer Fraktion der verdampfbaren oxy- 45 deren Eigenschaften wenig in Abhängigkeit von der dierenden Flüssigkeit in Verbindung steht und die anfänglichen Zündtemperatur variieren.

zweite oder Kühlkammer (7) mit dem Reservoir (6) Als verdampfbare oxydierende Flüssigkeit können und der Reaktionskammer (16) verbunden ist und alle bekannten Oxydationsmittel dienen, dei in der die von der Reaktionskammer herkommenden Lage sind, insbesondere Kohlenmonoxid und Stickpartiell gereinigten Gase und den Rest der ver- 5° oxid in unschädliche Produkte umzuwandeln, wofür dampfbaren oxydierenden Flüssigkeit aufnimmt. insbesondere Wasser, Wasserstoffperoxid, wäßrige

Lösungen löslicher oxydierender Salze, wie beispiels-

weise Kaliumpermanganat oder Kaliumnitrat, in