PL168907B1 - Urzadzenie do naglego uwalniania gazu, magazynowanego przez dlugi czas w zbiorniku pod wysokim cisnieniem PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 . Urzadzenie do naglego uwalniania gazu, magazynowanego przez dlugi czas, w zbiorniku pod wysokim cisnieniem, w celu nadmuchania worka gazowego w systemie zabezpieczenia pasazerów pojazdu od skutków przyspieszenia ujemnego, które to urzadzenie zawiera element zamykajacy ze sprezonego szkla, osadzony w torze przeplywu gazu przed co najmniej jednym otworem wyplywowym zbiornika i blokujacy ten otwór we wspóldzialaniu z uszczelnieniem oraz reagujace na ruch pojazdu urzadzenie wyzwalajace, pod wplywem którego struktura materialu elementu zamykajacego ulega zniszczeniu, przy którym rozpada sie on samorzutnie na tworzace pyl drobiny, znamienne tym, ze element zamykajacy (26) ma wystajacy na jego powierzchni wystep (26a), stanowiacy element wyzwalajacy wspólpracujacy z urzadzeniem wyzwalajacym. Fig. 1 PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy urządzenia do nagłego uwalniania gazu, magazynowanego przez długi czas, w zbiorniku pod wysokim ciśnieniem, w celu nadmuchiwania nim worka gazowego w systemie zabezpieczania pasażerów pojazdu od skutków przyspieszenia ujemnego, które to urządzenie zawiera element zamykający ze sprężonego szkła, osadzony w torze przepływu gazu przed co najmniej jednym otworem wypływowym zbiornika i blokujący ten otwór we współdziałaniu z uszczelnieniem oraz reagujące na ruch pojazdu urządzenie wyzwalające, pod wpływem którego struktura materiału elementu zamykającego ulega takiemu zniszczeniu, że rozpada się on samorzutnie na tworzące pył drobiny.

Urządzenie wyżej opisane jest znane z niemieckiego opisu DE-OS 20 52 621. W urządzeniu tym element zamykający ma kształt cylindryczny i jest wetknięty w stopniowe przewiercenie zatyczki zamykającej, która jest wkręcona w gwintowany otwór w zbiorniku. Ten element zamykający wspiera od strony jego powierzchni czołowej, zwróconej ku wnętrzu zbiornika, folia uszczelniająca. Folia ta zakrywa również uformowaną we wnętrzu elementu zamykającego przestrzeń pierścieniową, w której znajduje się ładunek pirotechniczny, odpalany elektrycznie. W wyniku pobudzenia tego ładunku pirotechnicznego element zamykający zostaje zniszczony, tak że rozpada się na tworzące pył drobiny i otwiera kanał wypływowy, usytuowany w zatyczce zamykającej współosiowo. Do niezawodnego zniszczenia elementu zamykającego konieczny jest ładunek pirotechniczny o znacznej mocy.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do nagłego uwalniania gazu, magazynowanego przez długi czas w zbiorniku pod wysokim ciśnieniem, które również posiada przed otworem wypływowym lub otworami wypływowymi zbiornika element zamykający ze sprężonego szkła i które charakteryzuje się tym, że do zniszczenia tego elementu zamykającego wystarcza niewielka energia.

Element zamykający ma, według wynalazku, na swojej powierzchni występ, wystający z niej przede wszystkim prostopadle do niej, tak podporządkowany elementowi wyzwalającemu urządzenia wyzwalającego, że może być przez ten element wyzwalający nagle odłamany. Występ ten ma korzystnie postać czopa, posiadającego w obrębie podstawy nacięcie lub rowek.

Elementem wyzwalającym może być masa bezwładnościowa przyporządkowana ładunkowi pirotechnicznemu, odpalany elektrycznie ładunek pirotechniczny wytwarzający przy pobudzeniu falę uderzeniową masa bezwładnościowa reagująca na ruch pojazdu, lub element uderzeniowy obciążony sprężyną i podparty w położeniu spoczynkowym w pewnej odległości od występu elementu zamykającego przez masę bezwładnościową pobudzaną ruchem pojazdu.

Korzystnie występ elementu zamykającego, niezależnie od urządzenia wyzwalającego, jest przyporządkowany elementowi bimetalowemu, który ma kontakt cieplny ze zbiornikiem gazu.

Korzystnie element zamykający ma postać litego elementu wsporczego i jest osadzony bez mocowania w przestrzeni sąsiadującej z otworem wypływowym zbiornika gazu, przy czym powierzchnia czołowa tego elementu wsporczego, zwrócona ku wnętrzu zbiornika, jest wsparta folią uszczelniającą, która odgranicza przestrzeń od wnętrza zbiornika i jest na jej krawędzi zewnętrznej połączona na szczelnie z wewnętrzną powierzchnią ściany zbiornika, a element wsporczy opiera się również powierzchnią czołową, leżącą naprzeciw, na obrzeżu, uformowanym między przestrzenią a otworem wypływowym, przy czym występ elementu zamykającego wystaje z otworu wypływowego zbiornika.

Korzystnie pobudzane ruchem pojazdu urządzenie wyzwalające jest połączone ze zbiornikiem w jeden zespół konstrukcyjny, a masa bezwładnościowa jest umieszczona tuż obok występu elementu zamykającego.

U podstaw wynalazku leży fakt, że dla samorzutnego zniszczenia elementu zamykającego, wykonanego ze sprężonego szkła, naprężenie ścinające może być wprowadzone w litą część tego elementu przez występ, przy czym występ jest dźwignią, a do wytworzenia dużego naprężenia ścianjącego u jego podstawy wystarcza niewielka siła na jego wolnym końcu. Przez nagłe odłamanie występu pod wpływem tego naprężenia zachodzi tylko miejscowe zniszczenie powierzchni elementu zamykającego, zostało jednak stwierdzone, że jest ono tak samo skuteczne

168 907 z punktu widzenia jego zniszczenia jak przewidywany w stanie techniki pirotechniczny ładunek wybuchowy o znacznej mocy. Siła wymagana do odłamania występu może być bez problemu przyłożona przez masę, której oddziaływanie jest powodowane ruchem pojazdu, i która może być umieszczona bezpośrednio obok elementu zamykającego, tak że powstaje zwarty konstrukcyjnie zespół, zawierający w sobie czujnik wyzwalający, reagujący na ruch pojazdu.

Ażeby w zbiorniku o zwartej konstrukcji można było umieścić ilość gazu niezbędną do nadmuchania worka gazowego, gaz ten musi być magazynowany pod skrajnie wysokim ciśnieniem kilkuset atmosfer. Z tego powodu zbiornikowi stawiane są wysokie wymagania z punktu widzeniajego długotrwałej wytrzymałości na wysokie ciśnienie. Ponieważ ciśnienie gazu wewnątrz zbiornika zależy według znanych praw fizycznych od jego temperatury, więc przy określaniu wymiarów zbiornika musi być brany pod uwagę zakres temperatur, występujących podczas normalnej eksploatacji pojazdu. Jest jednak prawie niemożliwe zaprojektowanie zbiornika również na skrajnie wysokie temperatury, jakie mogą wystąpić przykładowo w wypadku pożaru pojazdu. Ażeby zapobiec eksplozji zbiornika przy jego przegrzaniu, przewidziano w dalszym rozwinięciu konstrukcji wynalazku, że otwór wypływowy zbiornika jest otwierany w sposób kontrolowany jeszcze przed przegrzaniem tego zbiornika, przy którym to otwieraniu, element zamykający zostaje zniszczony przez odłamanie jego występu. W tym celu, niezależnie od urządzenia wyzwalającego, reagującego na ruch pojazdu, występuje termiczny element wyzwalający, zwłaszcza połączony cieplnie ze zbiornikiem element bimetalowy, którego odkształcenie cieplne oddziaływujące na występ elementu zamykającego i powoduje jego odłamanie.

Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony w przykładach wykonania uwidocznionych na rysunku, którego kolejne figury przedstawiają: fig. 1 - przekrój poprzeczny przez zbiornik gazu pod ciśnieniem, którego otwory wypływowe są blokowane przez element zamykający ze sprężonego szkła, fig. 2 - reagujące na ruch pojazdu urządzenia wyzwalające z masą bezwładnościową, fig. 3 - reagujące na ruch pojazdu urządzenie wyzwalające z ładunkiem pirotechnicznym i masą bezwładnościową, na którą ten ładunek oddziaływuje, fig. 4 - reagujące na ruch pojazdu urządzenie wyzwalające z ładunkiem pirotechnicznym, właściwe do wywołania fali uderzeniowej, fig. 5 - poosiowy przekrój zbiornika gazu pod ciśnieniem, w obrębie jego otworu wypływowego, fig. 6 - przekrój wzdłuż linii VI-VI na fig. 5, i fig. 7 - przekrój analogiczny do przekroju na fig. 6, przedstawiający inną postać wykonania, reagującego na ruch pojazdu urządzenia wyzwalającego.

Pokazany na fig. 1 zbiornik gazu pod ciśnieniem składa się z korpusu o częściach 10,12, tworzących pierścieniową gazową komorę ciśnieniową 14, i ze środkowej części korpusu 16, która otacza cylindryczną komorę 18. Cylindryczna komora 18 jest połączona kilkoma otworami 20 z gazową komorą ciśnieniową 14. W części korpusu 16 znajdująsię otwory wypływowe 22, zamknięte przez element uszczelniający 24 i przez dociskający go do wewnętrznych ścian komory 18 element zamykający 26. Ciśnienie gazu we wnętrzu komory 14 może wynosić kilkaset atmosfer. Znajdujący się pod naciskiem tego ciśnienia element zamykający 26 jest dociskany do elementu uszczelniającego 24, ten zaś do wewnętrznych ścian komory 18.

Komora 18, po stronie przeciwległej do tej, przy której znajduje się element zamykający 26, jest zamknięta wieczkiem 28, w którym jest uformowany kanał do napełniania 30, wyposażony w zawór zwrotny.

Element zamykający 26 jest wykonany z materiału posiadającego właściwość samorzutnego rozpadania się na liczne drobne części w przypadku lokalnego mechanicznego zakłócenia jego struktury. Takim materiałem jest sprężone szkło. Ten element zamykający 26 ma występ 26a w postaci czopa lub trzpienia, wystający prostopadle z jego powierzchni, zwróconej ku komorze 18. Pobudzany elektrycznie ładunek zapłonowy 32 jest umieszczony bezpośrednio przy występie 26a. Elektryczne przewody zapłonowe do ładunku zapłonowego 32 sąprzeprowadzone przez wieczko 28 i są w nim hermetycznie uszczelnione.

Lokalne mechaniczne zakłócenie struktury elementu zamykającego 26 następuje w tej postaci wykonania w wyniku odłamania występu 26a za pośrednictwem pirotechnicznego

168 907 ładunku zapłonowego 32, pobudzanego impulsem elektrycznym, powstającym na skutek pobudzania ruchem pojazdu. Wskutek tego lokalnego mechanicznego zakłócania struktury elementu zamykającego 26, rozpada się on samorzutnie na szklany pył lub najmniejsze okruchy szkła, których wielkość jest zależna od parametrów produkcyjnych i parametrów określających skład elementu zamykającego. Skrajnie wysokie ciśnienie, panujące we wnętrzu komór 14 i 18, rozrywa wtedy element uszczelniający 24, tak że otwierają się otwory wypływowe 22. Tak uwolnionym gazem znajdującym się pod ciśnieniem może być nadmuchany worek powietrzny w systemie zabezpieczenia pasażerów pojazdu przed skutkami przyspieszenia ujemnego. W innej postaci wykonania przewiduje się pobudzanie tak nagle uwolnionym gazem pneumatycznego napędu napinacza pasa w systemie zabezpieczania przed skutkami przyspieszenia ujemnego z pasem bezpieczeństwa.

W postaci wykonania pokazanej na fig. 2 lokalne zakłócenie mechaniczne struktury elementu zamykającego 26 jest wytwarzane czysto mechanicznie. Reagująca na ruch pojazdu masa bezwładnościowa 40 jest osadzona na końcu ułożyskowanej uchylnie dźwigni 42, unieruchomionej w położeniu spoczynkowym sprężyną dociskową 44. To położenie spoczynkowe jest zdefiniowane ramieniem dźwigni 46, stykającym się z powierzchnią zderzaka. W pokazanym na fig. 2 położeniu spoczynkowym, w niewielkiej odległości od występu 26a, elementu zamykającego 26, znajduje się ramię dźwigni 48. Pod wpływem działającej, w zaznaczonym strzałkąF kierunku działania, siły inercji masy bezwładnościowej 40, dźwignia 42 przesuwa się w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara, pokonując przy tym siłę oddziaływania sprężyny dociskającej 44, aż jej ramię 48 uderzy w występ 26a i odłamie go.

W postaci wykonania pokazanej na fig. 3 pobudzane ruchem pojazdu urządzenie wyzwalające stanowi odpalany elektrycznie ładunek pirotechniczny 50, umieszczony w cylindrycznej rurze 52, której wolny koniec jest zamknięty masą bezwładnościową w postaci kuli 54. W wyniku pobudzania ładunku pirotechnicznego 50 kula 54 zostaje wyrzucona jak pocisk w kierunku występu 26a i odłamuje go.

W postaci wykonania według fig. 4 pobudzane ruchem pojazdu urządzenie wyzwalające również stanowi odpalany elektrycznie ładunek pirotechniczny 50 umieszczony w cylindrycznej rurze 52. Ta cylindryczna rura 52 ma wolny koniec, leżący naprzeciw występu 26a, uformowany ze zwężeniem na podobieństwo dyszy. Urządzenie to jest zdolne do wytwarzania fali uderzeniowej, która odłamuje występ 26a elementu zamykającego 26.

Na fig. 5 i 6 jest pokazana postać wykonania z, w przybliżeniu cylindrycznym, zbiornikiem 60 gazu pod ciśnieniem. Ten zbiornik 60 jest w sposób, który będzie jeszcze opisany, powiązany w jeden zespół konstrukcyjny z pobudzanym ruchem pojazdu mechanizmem wyzwalającym.

Zbiornik 60 gazu pod ciśnieniem ma na swoim osiowym końcu, pokazanym na fig. 5, cylindryczny obszar 62, w którym znajduje się, ukształtowany jako lity, cylindryczny element zamykający 26. Powierzchnię czołową elementu zamykającego 26 wspiera od strony wnętrza zbiornika 60 gazu metalowa folia uszczelniająca 64, połączona szczelnie przy jej krawędzi zewnętrznej z powierzchnią wewnętrzną tego zbiornika, w szczególności przyspawana. Folia uszczelniająca 64 zamyka obszar 62 od strony wnętrza zbiornika. Współosiowo z obszarem 62 usytuowany jest otwór wypływowy 66 zbiornika 60 gazu. Między tym otworem wypływowym 66 a cylindrycznym obszarem 62 uformowane jest pierścieniowe obrzeże 69, o które wspiera się element zamykający 26. Współosiowo z otworem wypływowym 66 wystaje, mający postać czopa, występ 26a elementu zamykającego 26. W obrębie podstawy występu 26a, graniczącej z litą częścią elementu zamykającego 26, występuje otaczający ją dookoła pierścieniowy rowek 26b. Ten pierścieniowy rowek 26b zapewnia odłamanie występu 26a przez nieznaczną siłę wyzwalającą i w dokładnie powtarzalnych warunkach.

W pokazanym na fig. 5 końcu zbiornika 60 gazu znajdującym się od jego strony czołowej, masa bezwładnościowa 70 jest osadzona uchylnie na trzpieniu 72. Ta masa bezwładnościowa 70 jest utrzymywana sprężyną dociskającą 74 względem zderzaka 76, mającego postać czopa, w takim położeniu spoczynkowym, że skierowane promieniowo do wewnątrz odsądzenie 70a masy bezwładnościowej 70 pozostaje w określonej wcześniej odległości s od występu 26a

168 907 elementu zamykającego 26. Zbiornik 60 gazu pod ciśnieniem jest tak wbudowany w pojazd, że masa bezwładnościowa 70 może się odchylać w kierunku jego ruchu, pokonując siłę sprężyny dociskającej 74; kierunek jazdy jest zaznaczony na fig. 6 strzałką F. Przy wystarczającym przyspieszeniu ujemnym pojazdu występ 26a elementu zamykającego 26 zostaje odłamany wskutek uderzenia go odsądzeniem 70a.

W wariancie wykonania pokazanym na fig. 7 pobudzana ruchem pojazdu masa bezwładnościowa 80 ma postać połówki pierścienia i służy jako podparcie dla napiętej wstępnie sprężyny uderzającej 82, zakotwionej w osiowym osadzeniu 60a zbiornika 60 gazu pod ciśnieniem. Wolny koniec tej sprężyny uderzającej 82, uformowanej jako sprężyna płaska, jest trzymany w pewnej odległości od występu 26a elementu zamykającego 26 przez zaczep 80a, uformowany w postaci noska na masie bezwładnościowej 80. Sprężyna powrotna 84 utrzymuje pobudzaną ruchem pojazdu masę bezwładnościową 80 w położeniu spoczynkowym, pokazanym na fig. 7. W wyniku spowodowanego ruchem pojazdu przemieszczenia się masy bezwładnościowej 80 w kierunku strzałki F sprężyna uderzająca 82 zostaje zwolniona, tak że z wystarczającą siłą naciera na występ 26a, ażeby go odłamać.

W obydwóch odmianach wykonania, w wyniku odłamania występu 26a następnie samorzutne zniszczenie litej części elementu zamykającego 26, tak że otwór wypływowy 66 zbiornika 60 gazu zostaje otworzony.

Jak to widać dalej na fig. 5, zbiornik 60 gazu ma na swoim osiowym końcu nakręcony kołpak 90. Do powierzchni wewnętrznej tego kołpaka 90 jest przymocowany, wygięty w przybliżeniu pod kątem prostym, element bimetalowy 92, będący w kontakcie cieplnym z kołpakiem 90, a zatem i ze zbiornikiem gazu pod ciśnieniem 60. Wolny koniec elementu bimetalowego 92 znajduje się naprzeciw końca występu 26a elementu zamykającego 26, w określonej odległości od niego, jak długo zachowywany jest przewidywany zakres temperatur eksploatacji, na który zaprojektowany jest zbiornik 60 gazu pod ciśnieniem. Przy przekroczeniu tej wartości występuje odkształcenie elementu bimetalowego 92, tak że jego wolny koniec zaczyna opierać się na występie 26a i naciska na niego z siłą, która szybko wzrasta ze wzrostem nagrzania. Jeszcze przed osiągnięciem temperatury, przy której należałoby się obawiać rozerwania się zbiornika 60 gazu pod ciśnieniem, występ 26a zostaje przez element bimetalowy 92 odłamany, tak że element zamykający 26 zostaje zniszczony a zbiornik 60 gazu zostaje odciążony.

Pokazane na fig. 5 termiczne zabezpieczenie zbiornika 60 gazu jest niezależne od pobudzanego ruchem pojazdu mechanizmu wyzwalającego i może w podobnym wykonaniu znaleźć zastosowanie również w formie wykonania pokazanej na fig. 1. Również w formach wykonania urządzenia wyzwalającego, pokazanych na fig. 2 do 4, przewiduje się, obok urządzenia wyzwalającego, pobudzanego ruchem pojazdu, zabezpieczenie termiczne, przede wszystkim w rodzaju pokazanego na fig. 5.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do nagłego uwalniania gazu, magazynowanego przez długi czas, w zbiorniku pod wysokim ciśnieniem, w celu nadmuchania worka gazowego w systemie zabezpieczenia pasażerów pojazdu od skutków przyspieszenia ujemnego, które to urządzenie zawiera element zamykający ze sprężonego szkła, osadzony w torze przepływu gazu przed co najmniej jednym otworem wypływowym zbiornika i blokujący ten otwór we współdziałaniu z uszczelnieniem oraz reagujące na ruch pojazdu urządzenie wyzwalające, pod wpływem którego struktura materiału elementu zamykającego ulega zniszczeniu, przy którym rozpada się on samorzutnie na tworzące pył drobiny, znamienne tym, że element zamykający (26) ma wystający na jego powierzchni występ (26a), stanowiący element wyzwalający współpracujący z urządzeniem wyzwalającym.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że występ (26a) ma postać czopa posiadającego w obrębie podstawy nacięcie lub rowek (26b).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że elementem wyzwalającym jest masa bezwładnościowa (54) przyporządkowana ładunkowi pirotechnicznemu (50).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że element wyzwalający stanowi odpalany elektrycznie ładunek pirotechniczny (50), wytwarzający przy pobudzaniu falę uderzeniową.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że element wyzwalający stanowi masa bezwładnościowa (40; 70; 80), reagująca na ruch pojazdu.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że element wyzwalający stanowi element uderzeniowy (82), obciążony sprężyna^ podparty w położeniu spoczynkowym, w pewnej odległości od występu (26a) elementu zamykającego (26), przez pobudzoną ruchem pojazdu masą bezwładnościową (80).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że występ elementu zamykającego (26a), niezależnie od urządzenia wyzwalającego, jest przyporządkowany elementowi bimetalowemu (92), który ma kontakt cieplny ze zbiornika (60).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element zamykający (26) ma postać litowego elementu wsporczego i jest osadzony bez mocowania w przestrzeni (62), sąsiadującej z otworem wypływowym (66) zbiornika (60) gazu, przy czym powierzchnia czołowa tego elementu wsporczego, zwrócona ku wnętrzu zbiornika, jest wsparta folią uszczelniaj ącą (64), która odgranicza przestrzeń (62) od wnętrza zbiornika i jest na jej krawędzi zewnętrznej połączona szczelnie z wewnętrzną powierzchnią ściany zbiornika, a element wsporczy opiera się również powierzchnią czołowy leżącą naprzeciw, na obrzezu (68), uformowanym między przestrzenią (62) a otworem wypływowym (66), przy czym występ (26a) elementu zamykającego (26) wystaje z otworu wypływowego (66) zbiornika (60).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 5 albo 8, znamienne tym, że pobudzane ruchem pojazdu urządzenia wyzwalające jest połączone ze zbiornikiem (60) w jeden zespół konstrukcyjny, a masa bezwładnościowa (70) jest umieszczona tuż obok występu (26a) elementu zamykającego (26).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że występ (26a) elementu zamykającego (26) wystaje z niego co najmniej w przybliżeniu prostopadle, a element wyzwalający atakuje wolny koniec występu.