DE2541724A1 - Verfahren zur erzeugung von gasen aus chemikalien - Google Patents

Description

A. GRÜNECKER H. KINKELDEY

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K. SCHUMANN

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P. H. JAKOB

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G. BEZOLD

DR. HfA MAT ■ KTL-CHEM

MÜNCHEN

MÜNCHEN 22

MAXlMlLlANSTIiASSE 43

18. September 1975

NISSAIT MOTOR COiIPANI, LTD.

No. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku,

Yokohama City / Japan

Verfahren zur Erzeugung von Gasen aus
Chemikali en

Die Erfindung "beschäftigt sich mit der Entwicklung eines leistungsfähigen gaserzeugenden Systems und insbesondere mit einem Verfahren zur Herstellung einer gasabgebenden Einrichtung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von einer festen Chemikalie Gebrauch gemacht, Vielehe sich exotherm unter Entwicklung gasförmiger Reaktionsprodukte versetzt. Diese gasförmigen Reaktionsprodukte sind geeignet

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für aufblasbare Sicherheitsvorrichtungen. Ferner wird erfindungsgemäß von einem Kornmaterial Gebrauch gemacht, welches den gasförmigen Reaktionsprodukten Wärme entzieht oder anders ausgedrückt, Wärme der gasförmigen Reaktionsprodukte absorbiert. Ganz besonders beschäftigt sich die Erfindung jedoch damit, ein verbessertes Terfahren zum Einbringen eines derartigen. Eornmaterials in das Gehäuse der Gaserzeugungseinrichtung vorzuschlagen.

Einige Ausfuhrungsformen herkömmlicher Sicherheits- oder Lebensrettungseinrichtungen, wie beispielsweise Rettungsboote oder aufblasbare Sicherheitssäcke für den Schutz von Fahrzeuginsassen vor Verletzungen bei Verkehrsunfällen, sind mit einer gaserzeugenden Vorrichtung versehen, in welcher eine feste Chemikalie enthalten ist. Bei dieser festen Chemikalie handelt es sich in der Regel um eine pyrotechnische Verbindung, welche bei ihrer Verbrennung oder Zersetzung imstande ist, innerhalb sehr kurzer Zeit große Mengen an gasförmigen Reaktionsprodukten zu erzeugen. Ein Gasentwickler dieser Art enthält in der Regel ein wärmeabsorbierendes Material, mit dessen Hilfe die Temperatur der Reaktionsgase vor dem Ausströmen verringert wird. Von dem wärmeabsorbierenden Material wird auch ein Absorbieren von Feststoffen erwartet, welche im Reaktionsgas enthalten sind. Bei einem derartigen Gaserzeuger spielt das wärmeabsorbierende Material eine sehr wichtige Rolle, denn die Einrichtungen, in welche das Reaktionsgas geleitet wird und an welchen beispielsweise lediglich Rettungsboote und Sicherheitssäcke genannt seien, bestehen in der Regel aus einem Werkstoff mit nur geringer Wärmebeständigkeit. So handelt es sich bei derartigen Werkstoffen in der Regel um synthetische Fasergewebe, Gummi- oder Eunstkarzbahnen. Ein derartiger Werkstoff ist natürlich sehr gefährdet durch das bei einer sehr hohen Temperatur gebildete Reaktionsgas, welches eine beträchtliche Menge an Feststoffen

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enthält.

Als wärmeabsorbierendes Material wird bei einigen herkömmlichen Gaserzeugern eine Schicht aus einer Vielzahl von aus Kohlenstoffstahl, aus nichtrostendem Stahl, aus Kupfer oder Messing bestehenden Drahtschirmen verwendet. Es ist jedoch mehr verbreitet, Körner oder Granalien eines Werkstoffs mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher spezifischer Wärme zu verwenden. Als Beispiele derartiger Materialien seien Eisen und Aluminium, ein Metalloxid, wie beispielsweise Aluminiumoxid und Magnesiumoxid sowie eine anorganische Verbindung, wie beispielsweise Siliciumcarbid genannt. Die Granalien werden in den Gaserzeuger unter Ausbildung einer Säule oder Schicht derart angeordnet, daß das Reaktionsgas durch diese Schicht hindurchstreicht, bevor es den Ausgang des Gaserzeugers erreicht. Die Packlage des granulierten wärmeabsorbierenden Materials ist der Drahtnetζschicht im wesentlichen aus den folgenden Gründen überlegen:

1) Es ist möglich, ein Material mit vergleichsweise großer spezifischer Wärme auszuwählen und die Wärmekapazität je Volumeneinheit der in der Packlage angeordneten Granalien ist wegen der geringeren Anzahl von Hohlräumen größer als bei Verwendung von Drahtnetzen.

2) Wegen der Enge und Verwickeltheit der zwischen den einzelnen Granalien gebildeten Durchtrittskanälen werden sowohl die Verringerung der Gastemperatur als auch das Herausfangen der Feststoffe mit höheren Wirkungsgraden ausge führt.

3) Granalien sind preisgünstiger und können unter geringeren Kosten in den Gaserzeuger eingebracht werden.

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Das körnige wärmeabsorbierende Material muß in einer im Gehäuse des Gaserzeugers ausgebildeten Kammer so dicht wie möglich gepackt werden, um seiner Aufgabe gemäß wirken zu können, wobei selbstverständlich das Eeaktionsgas noch die Möglichkeit des Durchtrittes besitzen muß. Gegenwärtig werden die Granalien mit Hilfe des sogenannten "tapping -Verfahrens" in den Gaserzeuger eingebracht, bei welchem das Gehäuse leicht geschüttelt oder gerüttelt wird, nachdem die Granalien in das Gehäuse eingefüllt worden sind.

Herkömmliche Gaserzeuger, welche die derart gepackten wärmeabsorbierenden Granalien enthalten, besitzen gewisse Nachteile. Im praktischen Betrieb des Gaserzeugers stellt sich heraus, daß die Temperatur des erzeugten Gases beträchtlich oberhalb der erwarteten Temperatur liegt, obgleich die gaserzeugende Chemikalie und die wärmeabsorbierenden Granalien mengenmäßig genau überwacht worden sind. Eine unerwartete Erhöhung der Gastemperatur ist jedoch nicht nur für die Aufblaseinrichtung schädlich, sondern kann auch den Benutzern einer solchen Einrichtung gefährlich werden, was insbesondere dann zu befürchten ist, wenn der Gaserzeuger zum Aufblasen des vorstehend erwähnten Sicherheitssacks für Kraftfahrzeugfahrgäste verwendet wird. Eine Steigerung der Gastemperatur führt zu einer Steigerung des im Sack herrschenden Aufblasdruckes, obgleich die Gasmenge, bezogen auf Hormalbedingungen, konstant gehalten wird. Das hat zur Folge, daß der Sicherheitssack den Automobilreisenden nicht mit Hilfe eines geeigneten Polsterungs- oder Kisseneffektes schützt, da ein zu starker Gasdruck im Sack die Folge hat, daß der Fahrzeuginsasse zurückgeschleudert und verletzt wird, wenn er in einer Unfallsituation mit großer Geschwindigkeit gegen den Sack bewegt wird. Das Ausmaß der Abweichung der Gastemperatur von der erwarteten Temperatur wird noch deutlicher, wenn der Gaserzeuger mechanischen Vibrationen und/oder Schlagen von gewisser Größe und Zeitdauer ausgesetzt wird. Derartige mechanische Erschütterungen treten jedoch beim Transport ·

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im Fahrzeug auf. Im Extremfall kann die Gastemperatur doppelt so hoch als erwartet werden, was den Sicherheitssack sogar zum Platzen bringen kann.

Werden die wärmeabsorbierenden Granalien in einer sehr viel größeren als der konstruktionsmäßig zugrundegelegten Nennmenge verwendet, um auf diese Weise einer ggf. ungenügenden Temperaturverminderung vorzubeugen, so vergrößern sich notwendigerweise die Dimensionen des Gaserzeugers. Es ist jedoch äußerst wichtig, daß die Abmessungen des Gaserzeugers so klein wie möglich gehalten werden, da die Vorrichtung, zu welcher der Gaserzeuger gehört, häufig nur einen geringen Raumbedarf hat.

Es kann davon ausgegangen werden, daß die erwähnten Abweichungen des wärmeabsorbierenden Materials von dem zugrundegelegten Absorptionsvermögen ihre Ursache in erster Linie darin haben, daß es mit Hilfe des erwähnten "tapping-Verfahrens" nicht möglich ist, eine befriedigend dichte Packlage zu erzielen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines Gaserzeugers mit einer ein heißes gasförmiges Reaktionsprodukt erzeugenden Chemikalie und einem granulierten wärmeabsorbierenden Material zur Verminderung der Temperatur dieses Reaktionsgases, bevor dasselbe zum Aufblasen verwendet wird. Dabei ist ein Ziel der Erfindung darin zu sehen, ein verbessertes Verfahren zum Einbringen oder Chargieren des körnigen Materials in das Gehäuse des Gasgenerators zu schaffen. Dieses Verfahren soll imstande sein, eine diGhte Packlage der Granalien zu gewährleisten und auf diese Weise die Abweichungen im Hinblick auf die Wärme und die Wirksamkeit der Absorption von Feststoffen selbst dann zu verbessern, wenn der Gaserzeuger vor seiner Betätigung Vibrationen und/oder schlagartigen Erschütterungen unterworfen iä; .

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Erfindungsgemäß werden Granalien eines wärmeabsortierenden Materials in eine in einem Gehäuse eines Gasgenerators gebildete Kammer hineingeschüttet, um dort .eine locker gepackte Schicht mit nur einer freien Oberfläche zu bilden- Dann wird eine Druckkraft auf die Schicht aufgebracht und über die Gesamtfläche der freien Oberfläche verteilt, damit die Granalien verdichtet werden- Vorzugsweise wird die Druckkraft durch Pressen der Granalien mit einem flachen Stempel aufgebracht, der auf die freie Oberfläche der locker gepackten Schicht einwirkt. Die Gesamtmenge an in das Gehäuse einzuchargierenden Granalien lard vorzugsweise in eine Vielzahl gleicher Teile unterteilt und jedes Teil wird der Druckbehandlung vor dem Einfüllen eines anderen Teiles unterzogen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung dnes Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen mit einer gaserzeugenden Zusammensetzung und einem granulierten wärmeabsorbierenden Material versehenen herkömmlichen Gaserzeuger,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen weiteren herkömmlichen Gaserzeuger, der prinzipiell gleich arbeitet, aber konstruktionsmäßig anders aufgebaut ist, als der Gaserzeuger aus Fig. 1,

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 1 aus dem gleichen Blickwinkel, jedoch während eines noch nicht beendeten Zustandes während eines erfindungsgemäßen Preßvorganges zum Verdichten des granulierten wärmeabsorbierenden Materials, und

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Fig. 4 eine mit Fig. 3 vergleichbare Darstellung des Preßvorganges, jedoch an der Vorrichtung nach Fig. 2.

Ein Gaserzeuger 10, wie in Fig. 1 dargestellt, dient zum Abgeben eins Reaktionsgases aus seinem becherförmig gestalteten Gehäuse 12 in radialer Richtung mit Hilfe einer Vielzahl von öffnungen 14, die in der Außenwand 16 des Gehäuses ausgebildet sind. Das offene Ende des becherförmigen Gehäuses 12 wird durch eine Abdeckplatte 18 verschlossen und eine elektrisch betätigbare Entzündungs- oder Auslöseeinrichtung 20 ist durch eine mit Gewinde versehene Öffnung 22, die in der Mitte des Gefäßbodens angeordnet ist, abgedichtet im Gehäuse 12 aufgenommen. Eine zylindrische Trennwand 24 ist ortsfest und konzentrisch innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet, um im Gehäuse eine zylindrische Verbrennungskammer 26 und eine ringförmige Kühlkammer 28, letztere zwischen der Trennwand 24 und der Gehäuse-Außenwand 16, auszubilden. In der Trennwand 24 ist eine Vielzahl von radialen Öffnungen 30 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der Verbrennungskammer 26 und der Kühlkammer 28 schaffen. Eine gaserzeugende Verbindung, wie beispielsweise eine Mischung aus Kaliumperchlorat und Natriumazid, wird in Form einer Vielzahl von Pellets 32 in die Verbrennungskammer 26 eingebracht. Diese Pellets werden mit Hilfe eines zylindrischen Drahtschrims 34 daran gehindert, die perforierte Trennwand 24 zu berühren. Die Kühlkammer 28 ist mit Granalien 36 aus einem praktisch inerten und wärmeabsorbierenden Material gefüllt, bei welchem es sich in erster Linie um die bereits erwähnten Metalle oder Oxide oder um Siliciumcarbid handelt. Die äußere Oberfläche der Trennwand 24 und die innere Oberfläche der Wandung 16 sind mit Drahtnetζschichten 38 beziehungsweise 40 verkleidet, um einen Durchtritt der Granalien 36 durch die Öffnungen 30 und 40 zu verhindern. Eine Filterschicht 42 ist sandwichartig zwischen dem äußeren Drahtnetz 40 und der Wandung 16 angeordnet.

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Im Betrieb werden die Pellets 32 der gaserzeugenden Verbindung durch Betätigung der Zündeinrichtung 20 gezündet und verbrennen dann im Wege einer sich selbst unterhaltenden Verbrennung unter Entwicklung großer Mengen an Reakttonsgas. Das Reaktionsgas verläßt die Verbrennungskammer 26 durch den Drahtschirm 34- und die öffnungen 30 und tritt über das Drahtnetz 38 in die Kühlkammer 28 ein. Die Granalien 36 in der Kühlkammer 28 zwingen das Reaktionsgas dazu, durch ganz enge und verwickelt verlaufende Durchtritte hindurchzuströmen, die als Hohlräume oder Leerstellen innerhalb der Granalien 36 ausgebildet sind. Bei seinem Durchtritt durch diese engen und labyrinthartigen Strömungskanäle gibt das Reaktionsgas eine beträchtliche Menge seiner Wärme durch Wärmeaustausch mit den Granalien 36 ab.

Zur gleichen Zeit wird ein Großteil der in dem Reaktionsgas enthaltenen Festteilchen von den Granalien 36 absorbiert. Der nichtabsorbierte Rest an Festteilchen wird in der Filterschicht 4-2 absorbiert, bevor das abgekühlte Gas das Gehäuse 12 mit Hilfe der Radialöffnungen 14- verläßt. Das derart gekühlte und gereinigte Gas wird zum Aufblasen einer Sicherheitsvorrichtung, wie beispielsweise einem Lebensrettungsgerät für die Schiffahrt oder einem Sicherheitssack für den Schutz von Fahrzeuginsassen vor Verletzungen bei Kraftfahrzeugzusammenstößen, benutzt.

Fig. 2 zeigt einen anderen Typ herkömmlicher Gaserzeuger 4-4-, welcher im prinzipiellen dem in Fig. 1 dargestellten Gerät gleicht. Bei dem Gaserzeuger nach Fig. 2 wird jedoch eine Reaktionsgas aus dem becherförmigen Gehäuse 12A ausgegeben, was in axialer Richtung mit Hilfe von Öffnungen 4-6 erfolgt, die in einer Abdeckplatte 18A ausgebildet sind. Das Innere des Gehäuses 12A ist mit Hilfe einer kreisförmigen Trennwand 4-8, die mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 50 versehen ist,

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in zwei zylindrische Abschnitte unterteilt. Der untere Abschnitt 26A enthält Pelletson 30 aus einer gaserzeugenden Vorrichtung und dient als Verbrennungskammer, während der obere Abschnitt 28A mit Granalien 36 aus dem wärmeabsorbierenden Material gefüllt ist und als Brennkammer dient. Die untere Seite der Trennwand 48 ist mit Hilfe eines Drahtschirmes 52 gegen die Pellets 32 isoliert und die obere Seite ist mit einem Drahtnetz 54 verkleidet, um die Granalien 36 davor zu schützen, durch die Öffnungen hindurch zu fallen. Die Zündeinrichtung 20 ist in der gleichen Weise wie bei der in Pig. 1 dargestellten Vorrichtung im Gehäuse 12A vorgesehen.

Der Betrieb dieses Gaserzeugers 44 gleicht dem Betrieb der in Pig- 1 dargestellten Vorrichtung mit dem Unterschied, daß die gekühlten und gereinigten Gase aus dem Gehäuse 12A in axialer Richtung durch die öffnungen 46 austreten. Die beiden Gaserzeugertypen 10 und 44 werden im wesentlichen auf die gleiche Art und Weise hergestellt. Zunächst wird die Trennwand 24 bzw. 48 im Gehäuse 12 bzw. 12A gemeinsam mit den Drahtschirmen 34 und 38 (bzw. 52 und 54) angeordnet. Bei der Vorrichtung 10 gemäß Pig. 1 werden zu diesem Montagezeitpunkt auch das Drahtnetz 40 und die Pilterschicht 42 montiert. Sodann werden die Granalien 36 in die Kühlkammer 28 bzw. 28A eingefüllt und wird die Abdeckplatte 18 oder 18A (gemeinsam mit dem Pilter 58 und dem Drahtschirm 56) wird am Gehäuse 12 oder 12A am oberen Ende befestigt, was beispielsweise durch Schweißen längs des gesamten Umfanges der Abdeckplatte 18 oder 18A erfolgen kann. Die Pellets 32 werden durch die Gewindeöffnung 22 in die Verbrennungskammer 26 bzw. 26A eingebracht, worauf die Zündeinrichtung 20 abschließend eingebaut wird.

Die Granalien 36 müssen in der jeweiligen Kühlkammer dicht gepackt angeordnet werden, um den angestrebten Wärmeaustausch und die angestrebte Absorption von Pestteilchen mit hoher Wirksam-

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keit auszuführen- Im folgenden wird die Beschreibung anhand von Fig. 1 fortgesä:zt, soweit die Vorrichtungen 10 und 44- übereinstimmen. Gemäß dem Stand der Technik werden die Granalien 36 in der Kühlkammer 28 dadurch gepackt, daß das Gehäuse 12 nach dem Einfüllen der Granalien in die Kühlkammer 28 gerüttelt oder geschüttelt wird. Die Gesamtmenge an Granalien 36, die in eine einzige Vorrichtung 10 eingesetzt wird, ist zuvor in einige Teile unterteilt worden und ein Rütteln oder Schütteln wird nachfolgend nach dem Einfüllen einer jeden der genannten Teilmengen vorgenommen. Zu diesem Zweck ist das offene Ende des Gehäuses 12 mit einem geeigneten Deckel verschlossen. Wenn sich mit Hilfe des Schütteins der eingefüllte Anteil der Granalien 36 hinreichend abgesetzt hat, so wird der nächste Teil an Granalien 36 in die Kühlkammer 28 und auf die abgesetzten Granalien 36 eingebracht, woran ..sich eine gleichartige Rüttel- und Schüttelbehandlung anschließt. Das Einbringen der Granalien 36 in die Kühlkammer 28 ist dann abgeschlossen, wenn die Höhe der soweit wie möglich zusammengerüttelten Granalien 36 fast gleich der wirksamen Tiefe der Kühlkammer 28 ist, wobei lediglich ein Kaum für die Anordnung der Abdeckplatte 18 frei geblieben ist.

Trotz dieser beschwerlichen Prozeduren zum dichten Packen der Granalien 36 ist die in der Kühlkammer 28 gebildete Granalienschicht nicht stets imstande, eine zufriedenstellende Absorption von Wärme und Feststoffen aus den hindurchströmenden Reaktionsgasen zu gewährleisten. So bleibt das aus dem Gaserzeuger ausgetretene Eeaktionsgas insbesondere dann auf einer gefährlich hohen Temperatur bei Beinhaltung einer großen Menge an. Feststoffen, wenn der Gaserzeuger 10 auf einem Transportfahrzeug befördert und mechanischen Erschütterungen und/oder schlagartigen Erschütterungen vor seiner Betätigung unterworfen wird.

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Bei einem Versuche wurde der Gaserzeuger 10 einer Vielzahl von Vibrations- und Schlagversuchen unterworfen, die eine 60stündige kontinuierliche Vibration mit einer Frequenz von 15 Hz und eine Beschleunigung mit ± 4-G vorsahen. Anschließend wurde der Generator zehnmal aus einer Höhe von 5 Meter auf einen Betonfußboden fallen gelassen, worauf der Gaserzeuger in Verbindung mit einem herkömmlichen Sicherheitssack aus Nylon zum Schutz von Fahrzeuginsassen betätigt wurde. Dabei wurde beobachtet, daß die Temperatur des aus dem Gaserzeuger 10 austretenden Reaktionsgases bei dem untersuchten Gaserzeuger außerordentlich hoch war und daß der Gasdruck im Sack doppelt so hoch war, wie bei einer sonst gleichartigen Sicherheitseinrichtung, bei welcher der Gaserzeuger 10 jedoch nicht Erschütterungs- und Schlagbeanspruchungsversuchen unterworfen worden war. Dies hatte zur Folge, daß der Sicherheitssack bei einigen Versuchen erzplatzte.

Die Erfinder kämmen zu dem Ergebnis, daß die Unzulänglichkeiten der Gastemperaturherabsetzung und des Anstieges der Menge an Feststoffen im aus dem Gaserzeuger 10 entnommenen Gas im wesentlichen dem Umstand zuzuschreiben sind, daß die Granalien 36 nicht hinreichend dicht gepackt worden waren, als die Granalien mit Hilfe der herkömmlichen sogenannten "tapping-Methode" gepackt wurden. Seitens des Erfinders wurden gründliche Studien des Verhaltens der Granalien 36 in der Kühlkammer 28 während eines tapping-Vorganges vorgenommen, wozu mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeits-Filmkamera und eines aus einem transparenten Werkstoff hergestellten Spezialgehäuses ein Film gedreht wurde. Dabei wurde beobachtet, daß die einzelnen Granalien 36 während des tapping-Vorganges weit stärker als erwartet in der Kühlkammer 28 umherhüpften und daß die Granalien weniger dicht als erwartet gepackt wurden. ■ Sofern die Granalien 36 eine nahezu perfekte Kugelgestalt besitzen, wie dieses bei Sandgranalien der Fall ist, die zur

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Herstellung von Sandformen für .den Metallguß verwendet werden, ist das tapping-Verfahren nützlich, um eine hinreichend dichte Packung.der Granalien zu erzielen. Granalien, die jedoch im Gaserzeuger 10 als wärmeabsorbierendes Material' eingesetzt werden, sind ihrer Gestalt nach zu weit von der Kugelgestalt entfernt, um vergleichsweise große Oberflächen zu besitzen und um die Wirksamkeit im Hinblick auf die Wärme- und IPestteilchenabsorption zu steigern. Die Granalien 36 liegen •üblicherweise in der Gestalt unregelmäßiger Polyeder mit einigen Erümmungsscheitelpunkten vor. Eine dichteste Packung derartig gestalteter Granalien ist dann verwirklicht, wenn ein scharfkantiger Abschnitt eines jeden Korns in einer der engen Zwischenräume der dichtgepackten Körner aufgenommen ist, wobei zugrundegelegt wird, daß jedes Granulatkorn sich in Anlage mit benachbarten Körnern befindet und zwar mit so groß wie möglichen Oberflächenbereichen. In der Wirklichkeit neigt jedoch ein jedes Granulatkorn dazu, aus dem Zwischenraum herauszuspringen, was selbst dann der. Fall ist, wenn das Granulatkorn schon einmal eine Stellung eingenommen hatte, die zu einer dichtesten Packung geführt hätte. Ohne die theoretischen Betrachtungen über die dichteste Packung von nicht kugelförmigen Teilchen vertiefen zu wollen, sei unterstrichen,daß gefunden wurde, daß sich wärmeabsorbierende Granalien 36 mit Hilfe des herkömmlichen tapping-Verfahrens nicht befriedigendend dicht packen.lassen.

Während.der Verbrennung der Pellets 32 treten beachtliche hohe Kammerdrücke im Gaserzeuger 10 auf. Insbesondere dann, wenn die Pellets 32 bestimmungsgemäß in sehr kurzer Zeit verbrennen sollen,beispielsweise innerhalb von 0,05 Sekunden, um so beispielsweise einen Sicherheitssack praktisch augenblicklich bei einem Verkehrsunfall aufzublasen, liegt der Druck in der

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Kammer üblicherweise in der Größenordnung von einigen 10 bis einigen 100 kg/cm . Die in der Kühlkammer 28 lose gepackten Granalien 36 werden unter derart hohen Drücken zu Bewegungen veranlaßt. Die Bewegung der Granalien 36 wird durch eine durch den Druck hervorgerufene "Verformung der Drahtschirme 38, 40 sowie der Filterschicht 42 unterstützt. Außerdem strömt das Reaktionsgas mit hoher Geschwindigkeit durch die Hohlräume zwischen den Granalien, was eine Bewegung derselben so unterstützt, daß wenigstens an relativ weiter Strömungsdurchtritt in der Granalienschicht gebildet wird. Dieses hat zur Folge, daß wenigstens ein Teil des Reaktionsgases ohne ausreichenden Wärmeaustausch mit den Granalien und ohne ausreichende Absorption von Feststoffen an den Granalien durch die Kühlkammer 28 hindurchgeht.

Die Stärke der Bewegungen der Granalien und die Art und Weise der Ausbildung des oben erwähnten weiten Durchtrittskanals werden beide beeinflußt durch das Maß an Berührung zwischen den Drahtschirmen 38 und 4-0 sowie des Filters 4-2 mit den benachbarten Körpern unter Einschluß der Granalien als auch durch die Ergebnisse des tapping-Vorganges. Da diese Faktoren bei der Massenherstellung des Gaserzeugers 10 in sehr weiten Grenzen schwanken, unterscheiden sich sowohl dasKühlvermögen als auch das Absorptionsvermögen für Feststoffe der gepackten Granalien bei einer Vielzahl von Gaserzeugern des gleichen Typs beträchtlich.

Werden die Granalien in einem relativ locker gepackten Zustand Vibrationen und/oder schlagartigen Erschütterungen unterworfen, so bewegen sich die Granalien einfach und bilden zwischen sich einen oder mehrere Hohlräume. Sind die Vibrationen und/oder schockartigen Erschütterungen stark und/oder lang dauernd, so neigen die Granalien dazu, teilweise oder örtlich

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durch. Reibung aneinander die Hohlräume noch zu vergrößern. Die vergrößerten Hohlräume erleichtern den Granalien ein noch weiteres Auseinanderrücken, so daß die Vergrößerung der Hohlräume fortschreitend beschleunigt wird.

Es ergibt sich somit, daß das herkömmliche tapping-Verfahren zum Einbringen der wärmeabsorbierenden Granalien 36 in die Gaserzeuger 10 bzw. 44 der vorstehend beschriebenen Art vielerlei Ursachen für eine relativ geringe Kühlwirkung der Granalien und für breite Streuungen in den betrieblichen Kenndaten beinhaltet.

Erfindungsgemäß wurde gefunden und durch Versuche bestätigt, daß sich die vorstehend erwähnten Nachteile des bekannten tapping-Verfahrens fast vollständig dadurch, beseitigen lassen, daß eine Druckbelastung auf die Granalien 36 in der Kühlkammer 28 derart aufgebracht wird, daß eine lose gepackte Säule oder Schicht aus Granalien in einem gewissen Ausmaß verfestigt oder verdichtet wird. Weder die Granalien '36 noch, die übrigen Bestandteile des Gaserzeugers 10 bzw. 44 erfordern zur Anpassung an das erfindungsgemäße Beschickungsverfahren eine Abänderung. Bei dem Material für die Granalien 36 kann es sich um beliebige bekannte Materialien, wie die bereits erwähnten Metalle Eisen und Aluminium, oder um Eisenoxide, wie Aluminium- und Magnesiumoxide, und um verschiedene andere Arten anorganischer Verbindungen, wie Siliciumcarbid, handeln.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei zunächst anhand von S¹Igerläutert. Bei der Herstellung des Gaserzeugers 10 gemäß Fig. 1 werden zunächst oder vorläufig die Trennwand 34, das Euter 42 und die Drahtschirme 38, 40 und 34 im Gehäuse 12 angeordnet. Sodann wird eine Teilmenge der in einen einzigen Gaserzeuger 10 einzubringenden wärmeabsorbierenden Granalien in die Kühlkammer 28 eingefüllt. Sodann wird das Gehäuse 12 auf einen Arbeitstisch 60 einer Presse gestellt und wird ein ringförmiger

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Preßstempel 62 auf der Säule oder Schicht der eingefüllten Granalien angeordnet. Dieser Preßstempel 62 besitzt eine flache Oberfläche und einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der innere Durchmesser des äußeren und zylindrischen Drahtschirmes 40. Der innere Durchmesser des Preßstempels 62 ist etwas größer als der äußere Durchmesser des inneren Drahtnetzes 38. über den Preßstempel 62 wird mit Hilfe einer Presse eine Druckkraft P^ auf die Granalienschicht 36 zur Einwirkung gebracht. Die Presse, beispielsweise eine hydraulische Presse, ist mit dem Bezugszeichen 64- versehen. Anschließend wird der Preßstempel wieder hochgehoben.

Das Pressen führt zum Verdichten der Granalien und zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen der oberen Oberfläche der Granulatschicht und dem offenen Ende des Gehäuses 12. Anschließend wird eine weitere Teilmenge der vorgesehenen Gesamtmenge an Granalien auf die bereits verdichteten Granalien gefüllt und der Preßvorgang wiederholt. Diese Einfüll- und Preßschritte werden einige Male wiederholt, bis die Höhe der verdichteten Granalienschicht etwa gleich der Höhe der Trennwand 24 ist. Sodann wird eine Abdeckplatte 18 auf dem Gehäuse 12 befestigt. Ein nichtdargestellter, ringförmiger Abstandshalter jann zwischen den verdichteten Granalien 36 und der Abdeckplatte 18 vorgesehen werden, sofern dort ein nennenswerter Unterschied zwischen der Oberfläche der wärmeabsorbierenden Schicht und dem oberen Ende der Trennwand 24 vorhanden ist.

Das erfindungsgemäße Verdichten der Granalien 36 erfolgt in dem Gaserzeuger 44 gemäß !"ig. 2 im wesentlichen in der soeben beschriebenen Weise. Wie Fig. 4 zu entnehmen, wird eine geeignete Menge an Granalien in die Kühlkammer 28A des Ge-

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häuses 12A eingefüllt, nachdem die Trennwand 4-8 zusammen mit den Drahtnetzen 52 und 54- angeordnet worden ist. Sodann wird das Gehäuse 12A auf den Arbeitstisch 60 gestellt und ein Stützglied 66 "benutzt, welches durch die Öffnung 22 in das Gehäuse 12A eingeführt wird, um eine Verformung und/oder Bewegung der Trennwand 4-8 während der folgenden Preßvorgange zu verhindern. Ein zylindrischer, ebener Preßstempel 68 mit einem Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der zylindrischen Kühlkammer 28A wird auf die Granulatschicht aufgebracht und mit Hilfe der hydraulischen Presse 64- gemäß S¹Ig. 3 wird über den Preßstempel 68 eine Drucklast Pp ausgeübt. Das Einfüllen von Granalien und die Preßbehandlung werden einige Male wiederholt, wie bereits unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben. Anschließend werden der Drahtschirm 56 und der Filter 58 gemäß Pig. 2 auf die verdichtete Granalienschicht aufgelegt und wird die Verschlußplatte 18A am Gehäuse 12A befestigt.

Die Größe der Kräfte P^ bzw. Pp für" das Verpressen wird unter Berücksichtigung der Gestalt und Bruchfestigkeit der Granalien, der Querschnittsfläche und -höhe der zu verdichtenden Schicht sowie der Festigkeit der Drahtnetze 38, 40 (bzw. 54-) und des Filters 42 bestimmt. Eine durch Pressen komprimierte Granalienschicht zeigt eine gesteigerte Fähigkeit zur Absorption von Wärme und zum Aufnehmen von Feststoffen gegenüber einer ähnlichen Schicht, die jedoch mit Hilfe des herkömmlichen tapping-Verfahrens gepackt worden ist. Der den Kräften ¥_Λ bzw. P₀ zugeordnete Preßdruck liegt in der Größen-

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Ordnung von 1000 ,g/cm , wobei jedoch wenigstens 10 kg/cm zur vollen Nutzbarmachung der der Erfindung innewohnenden Vorteile bevorzugt werden. Als oberste Grenze für den Druck werden 1000 kg/cm bevorzugt, um ein Zerdrücken der Granalien zu verhindern.

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Wird eine Druckkraft auf eine Seite einer Schicht aus einem körnigen Material zur Einwirkung gebracht, so· wird die Kraft im Gegensatz zur Kompression eines gewöhnlichen Mediums nicht auf ,.die andere Seite der Schicht übertragen, solange die Schichtdicke dieser Schicht gegenüber der Schichtbreite ausreichend klein ist. Beim Chargieren der Granalien in die Kühlkammer 28 ist es unerwünscht, eine große Menge an Granalien gleichzeitig in die Kühlkammer 28 einzufüllen und eine Kraft auf die sich ergebende ddckere Schicht zur Eini^irkung zu bringen. Eine Menge der an einen einzelnen Gaserzeuger einzusetzenden Granalien wird vorzugsweise in einige bis mehrere Teile unterteilt, welche vorzugsweise gleiche Mengen umfassen, und jede Teilmenge wird in der bereits erwähnten V/eise durch Pressen verdichtet, bevor die folgende Teilmenge eingefüllt wird. Die Anzahl an Teilmengen wird unter Berücksichtigung von Größe und Gestalt der Granalien und des Verhältnisses von Höhe zu Breite der Kühlkammer 28 bestimmt.

Eg gibt zwei Wege, um den Entpunkt des Granalieneinsetzens zu bestimmen. So ist es erstens möglich, die Einfüllmaßnahmen dann zu beenden, wenn die verdichtete Granalienschicht eine vorbestimmte Höhe erreicht. Zum anderen ist es jedoch auch möglich, die Einfüllmaßnahmen dann zu beenden, wenn eine vorbestimmte Menge an Granalien in die Kühlkammer 28 eingebracht worden ist, selbst wenn die Höhe der verdichteten Schicht dann bei einer Vielzahl von Gasgeneratoren 10 etwas unterschiedlich ist. Eine gleichförmige Höhe der verdichteten Schicht, wie bei dem zunächst aufgezeigten Weg, besagt keineswegs eine Gleichförmigkeit der Granalienmenge, da die Trennwand 34- lind die Netzschirme 38 und 40 mit Abme s sungs Schwankungen versehen sind, die bei der Massenherstellung unvermeidlich sind.

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Da die ilenge der gaserzeugenden Pellets 32 in einem Einzelgaserzeuger iö ganz genau kontrolliert wird, führen Schwankungen der Granulatmenge zu unterschiedlichen Temperaturen des aus dem Gaserzeuger austretenden Reaktionsgases. Andererseits können Schwankungen der nulle der verdichteten Schicht dadurch kompensiert werden, daß "beispielsweise ein geeigneter Abstandshalter bei der Montage der Verschlußplatte 18 benutzt wird. Demzufolge ist auch der zweite aufgezeigte Weg als vorteilhaft anzusehen, wobei insbesondere seine überlegene Anpassbarkeit an die jeweiligen Betriebsbedingungen im Vordergrund steht.

Das erfindungsgemäße Chargierverfahren hat gegenüber dem herkömmlichen tapping-Verfahren die folgenden Vorteile: Erstens können die Granalien dichter gepackt werden. Die Einwirkung einer Druckkraft auf die locker gepackte Granulatschicht führt dazu, daß alle Furchen und Zwischenräume der Granalien mit einem entsprechend geformten Teil eines Einzelkornes gefüllt werden und daß das derart ausgefüllte oder zugestopfte Granulatkorn nicht aus der Furche oder dem Zwischenraum herausspringt. Dieses hat zur Folge, daß eine gesteigerte Granalienmenge in eine Kühlkammer 28 mit festgelegtem Volumen eingebracht werden kann.

Zweitens bewegen sich die Granalien 36 selbst dann nicht leicht, wenn sie dem Beaktionsgas mit Drücken von etlichen 10 bis etlichen 100 kg/cm ausgesetzt werden, da die Granalien, die Drahtschirme 38, 40 und das. Filter 42 gemeinsam durch den Preßvorgang verdichtet werden. Die Drahtschirme 38, 40 und das Filter 42 werden in engen Kontakt mit den umliegenden Körpern und den Granalien gebracht, selbst wenn sie anfänglich beim Einfüllen in den Behälter 12 wegen Dimensionsschwankungen bei ihnen und/oder beim Gehäuse 12 nicht in völligen Kontakt miteinander standen. Demzufolge bewegen sich die Grana-

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lien in eine Masse ohne dabei zu zerbrechen, selbst wenn sie in einem gewissen Ausmaß unter der Wirkung des Reaktionsgases zu einer Bewegung gezwungen v/erden. Die verdichteten Drahtnetze oder -schirme 38, 40 und das Euter 42 üben Rückstellkräfte auf die verdichtete Granalienschicht 36 aus, so daß eine Bewegung eines Einzelkorns in der verdichteten Schicht relativ zu den benachbarten Granalien kaum auftreten kann.

Wegen der derart verringerten Beweglichkeit der Einzelkörner 36 in der Kühlkammer 28 wird das Reaktionsgas daran gehindert, durch die Kühlkammer 28 hindurchzustreichen und dabei lediglich einen geringen Widerstand zu finden. Als Folge des erfindungsgemäßen Chargierverfahrens erfolgen die Wärmeabsorption sowie die Feststoffabsorption entsprechend den bei der Konstruktion zugrundegelegten Berechnungen. Die Fähigkeit zur Absorption von Wärme und von Feststoffen der verdichteten Granalien verändert sich nicht merklich, auch dann, wenn der Gaserzeuger 10 in Betrieb genommen wird, nachdem er zahlreichen Vibrationen und/oder schlagartigen Erschütterungen ausgesetzt worden ist. Diese Stabilität und Gleichmäßigkeit in dem Verhalten der verdichteten Granalien macht es überflüssig, exakte Granalienmengen zu verwenden und, demzufolge, ist es möglich, dem Gaserzeuger 10 in seinen Abmessungen kleiner zu gestalten. Die Verkleinerung des Gaserzeugers 10 ist vorteilhaft, da er häufig zusammen mit gewissen Einrichtungen in einen sehr engen Raum, beispielsweise innerhalb der Lenksäule eines Automobils, angeordnet ist.

Die sich aus dem Verdichten der Granalien ergebenden Vorteile können noch weiter dadurch gesteigert werden, daß die verdichtete Granalienschicht nach der Beendigung, der Einfüllarbeiten unter einer Druckkraft belassen wird. Eine solche permanente Kompression der Granalienschicht kann durch Ausübung einer Druckkraft auf die verdichtete Schicht dann ausge-

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übt werden, wenn die Verschlußplatte 18 an dem Gehäuse befestigt wird.

Bei der Herstellung des Gaserzeugers 4A gemäß Fig. 2 wird die Verschlußplatte 18A gemeinsam mit dem Drahtschirm 56 und der Filterschicht 58 auf die vollständig eingefüllten und "bereits verdichteten Granalien 36 aufgebracht, wie zuvor beschrieben. Dann wird der Preßstempel 68 auf die Verschlußplatte 18A aufgesetzt und wird ein geeignet starker Druck auf den Preßstempel 68 in Axialrichtung zur Einwirkung gebracht. Die Verbindungsarbeiten, beispielsweise durch Schweißen, zur Herstellung einer Umfangsverbindung zwischen der Verschlußplatte 18A und dem Gehäuse 12A wird derart ausgeführt, daß die Verbindung der auf die Abdeckplatte 18A und darüber auch auf die Granalien ausgeübten Belastung gewachsen ist. Die gleiche Arbeitsweise ist bei der herstellung des Gaserzeugers gemäß Fig. 1 anwendbar, so lange die Übertragung der auf die Abdeckplatte 18 ausgeübten Kraft auf die Granalien gewährleistet ist. Dieses kann beispielsweise durch Verwendung eines geeigneten Abstandshalters oder Zwischengliedes zwischen der Verschlußplatte 18 und der oberen Oberfläche der verdichteten Granalienschicht erfolgen. In diesem Falle wird der ringförmige Preßstempel 62 vorzugsweise benutzt, um die Last während der Verbindungsarbeiten auf die Abschlußplatte 18 einwirken zu lassen.

Eine derart aufgebrachte andauernde Druckkraft schließt jede Möglichkeit einer teilweisen Rückkehr der dichtgepackten Granalien in einen locker gepacktm Zustand während des Lagerns und/oder während des Transportes aus und halt die Drahtnetze 38, 40 und die Filterschicht 42 in engem Kontakt mit den benachbarten Körpern, d.h. dem Gehäuse und/oder den Granulated chicht en. Außerdem kann die vorstehend erwähnte Ruckstell-

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kraft der Drahtnetze 38 und 40 und der Filterschiciit gesteigert und dauernd wirksam gemaeilt werden. Demzufolge werden die Gleichförmigkeit und Stabilität des Absorptionsvermögens für Wärme und Feststoffe der Granulatschicht ebensosehr gesteigert, wie das Widerstandsvermögen gegen Vibrationen und schlagartige Erschütterungen.

Die Erfindung wird im folgenden durch eine Anzahl τοπ Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Anzahl Gasgeneratoren der in Fig. 1 dargestellten Art wurden hergestellt. Die innere Oberfläche der TJmfangswandung 16 des Gehäuses 12 wurde mit einer Fi It er schicht 4-2 bedeckt, welche aus einem Glasfaservlies bestand,und sodann mit einem Drahtnetz 40 mit Öffnungen von 0,4-2 mm. Die ringförmige Kühlkammer 28 wurde dadurch gebildet, daß die rohrförmige Trennwand 24 koaxial in der Mitte des Gehäuses 12 angeordnet wurde. Die äußere Oberfläche der Trennwand 24· war mit dem Drahtnetz 38 bedeckt, welches über öffnungen von 0,4-2 mm verfügte. Die innere Oberfläche war mit einem Drahtnetz 34-mit einer Öffnung von 1,68 mm bedeckt. Die Kühlkammer 28 besaß einen Außendurchmesser von 86 mm (Innendurchmesser des Drahtnetzes 40) einen inneren Durchmesser von 56 mm (Außendurchmesser des Drahtnetzes 38) und eine Höhe von 57

AIs Wärmeabsorbierendes Material wurde Aluminiumoxid oder Tonerde benutzt. Die Tonerdegranalien waren unregelmäßige Polyeder mit einer hauptsächlichen Teilchengröße von etwa 1 mm. Die Granalien wurden zunächst gesiebt und Feinteilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,71 mm wurden verworfen Das Gesamtgewicht der Tonerdegranalien für einen jeden Gaser-

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zeuger wurde auf 500 g festgelegt und diese Menge wurde in vier gleiche !EeilMemgea unterteilt. Eine erste Seilmenge (125 ε) der TcmerdegprainaXien wurde in die Kühlkammer 28 eingefüllt uad. mt Hilfe einer hydraulischen Presse mit einem Brück vom 80 kg/es verpresst, wobei der rohrförmige Preßstempel 52 einen AuBendurchiaesser besaß, der etwas kleiner war als der- innere Burchmesser des äußeren Drahtnetzes 40 und der EreBsteaipel-InnendTarcliiaesser etwas größer war als das innere Drahtnetz 38- Me gleichen Arbeitsschritte wurden bei den verlbleilbenden drei Teilmengen des Tonerdegrsonalats lieHBitZt* Sin ronrförMiges FünrangpgliecL wurde beim Einfüllen "and Yerpressen der vierten Teilmenge auf dee oberen Ende des Geliamses i2 angeordnet, im ein Überfließen der Granalien Z11 vermeiden. MLe derart verdichtete Granaliensehiclit war gerade so noch oder geringfügig höher als die Trennwand 2Pr. Sodann wurde die kreisförmige Abdeckplatte 18 auf der verdichteten Granalienschicht angeordnet raad durch Schweißen mit dem Gehäuse 12 vereinigt, wobei die Schweißnaht längs des gesamten ÜBfangs der Abdeckplatte 18 gelegt würde.

'Anschließend wurden 150 g Pellets J2 aas einer gaserzeugenden Zusamiaensetzraig dbweh die Öffnung 22 in die Verbrennungskammer 26 eingebracht. Diese gaserzeugende Zusammensetzung oder Mischung "bestand ia wesentlichen aus einer Mischung aas Ealiumperchlorat ubcL Hatriuuazid. Mt dem Gehäuse 12 wurde sodann die Zündeinrichtung 20 vereinigt- Wurde dieser Gaserzeuger bei &maerbedingungen betätigt» so betrug der im

2 inneren des Gehäuses 12 gebildete Druck etwa 60 kg/cm und die Temperatur des aus dea Gehäuse 12 durch die radialen Öffnungen 1% abstroanendexi Gases etwa 180⁰C. Die zusammen mit dem Gas aus dea Gaserzeuger 10 ausgetragene Menge an Feststoffen betrug etwa 0,2 g.

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Ein Teil des in diesem Beispiel hergestellten Gaserzeugers wurde einem Vibrationstest und ein anderer Teil einem Falltest, jeweils unter den nachfolgenden Bedingungen, unterzogen.

Vibrationstest: Beschleunigung ± 4- G

Frequenz 15 Hz

Zeitdauer 60 Std.

Falltest: Höhe 5 m

Bodenart Beton

Der Versuch wurde 10 χ wiederholt.

Each den jeweiligen Versuchen wurde eine Anzahl der geprüften Gaserzexiger aus e inander genommen, um zu untersuchen, ob Veränderungen der Teilchengröße der Granalien erfolgt waren. Es zeigte sich jedoch, daß die Granalien nur sehr wenig durch Vibrationen oder ein Herabfallen zerdrückt worden waren. Die Menge an Feingranulat mit einer Teilchengröße von weniger als 0,71 mm betrug nach dem Vibrations- und dem Fallversuch lediglich 2 bzw. 1 %, bezogen auf die Gesamtmenge an Tonerdegranalien in den Gaserzeugern.

Die Betriebskenndaten der Gaserzeuger nach dem Vibrationstest und dem Fallversuch sind im folgenden zusammengestellt.

Nach der Vibration Nach dem Fall

2

Kamm erdruck: ca. 60 kg/cm ca. 60 kg/cm

Gastemperatur: ca. 190⁰C ca. 180⁰C Ausgetragene

Feststoffe: ca. 0,3 g ca. 0,3 g

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Diese !Daten lassen erkennen, daß die Leistung des Gaserzeugers 10 praktisch weder durch den Vibrationstest, noch durch den Fallversuch "beeinträchtigt werden konnte.

Vergleichsversuch 1

In der "bei Beispiel 1 "beschriebenen Weise wurde eine Vielzahl von Gaserzeugern gemäß Fig. 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß die Tonerdegranalien mit Hilfe des herkömmlichen tapping-Verfahrens in die Kühlkammer 28 eingebracht wurden. Die gleiche Menge (500 g) an Tonerdegranalien wurde in fünf Tei3.mengen unterteilt und ein tappiug-Vorgang vrarde unter Anordnung der Abdeckplatte 18 auf dem offenen Ende des Gehäuses 12 jedesmal dann ausgeführt, wenn ein Anteil der Granalien in die Kühlkammer eingefüllt wurde. Die Betriebskenndaten des derart hergestellten Gaserzeugers 10 sind im folgenden zusammengestellt:

Kammerdruck: ca. 55 kg/cm

Temperatur des

ausgetragenen Gases: ca. 240 C

Menge an ausgetragenen Peststoffen: ca. 0,8 g

Die Verringerung des Kammerdruckes und der Anstieg der Gastemperatur sowie der Menge ans ausgetragenen Peststoffen gegenüber den bei Beispiel 1 erzielten Ergebnissen wurden als Ergebnis der Ausbildung relativ weiter und weniger verwickelt verlaufender Kanäle für die Gasströmung in der locker gepackten Granalienschicht angesehen. Die Gaserzeuger wurden bei die-

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sem Vergleichsversuch dem Vibrationstest und dem Fallversuch unter den gleichen Bedingungen unterzogen, wie in Beispiel 1 "wiedergegeben. Dabei wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:

Wach der Vibration Nach dem Fall

Menge Granalien mit
Teilchengröße von

weniger als 0,71 mm·' etwa 15 %

ρ Kammerdruck: etwa 50 kg/cm"

etvta.	5 %	I
etwa	55	ρ kg/cm"
etwa	300	0C
etwa	2,	5 S

Gastemperatur: etwa

Ausgetragene

Feststoffe: etwa 3,5 g

Beispiel 2

Auch dieses Beispiel bezog sich auf die Herstellung des Gaserzeugers gemäß Fig. 1 und die gleichen Tonerdegranalien wurden durch Pressen in der Kühlkammer verdichtet, wie in Beispiel 1 erläutert. Sodann wurde die Verschlußplatte 18 auf die verdichtete Schicht gelegt und wurden die Granalien und der ringförmige Preßstempel 62 auf die Verschlußplatte 18 aufgelegt. Hit Hilfe einer hydraulischen Presse wurde ein Druck

von 80 kg/cm mit Hilfe des Preßstempels in axialer Richtung aufgebracht und die Schweißarbeiten zum Verbinden der Verschlußplatte 18 mit dem Gehäuse 12 wurde während der Zeitdauer ausgeführt, während welcher der genannte Druck durch den Preßstempel aufrechterhalten wurde. Die Versuchsdurchführung war unter Einschluß des Vibrationstestes und des Fallversuches bei diesem Beispiel genau dieselbe wie bei Beispiel 1 und es wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:

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Ohne Vibrations- Nach, der Nach dem Fall und Fallversuche Vibration

Granalien mit weniger als 0,71 nun. Teilchen größe :	ca.	60	ρ kg/cm	ca	ca. 1 %	ca.	1 %	kg/cm
Kammerdruck:	ca.	180	0C	ca	. 60 kg/cm2	ca.	60	0C
Gastemperatur:	ca.	0,1	S	ca	. 1800C	ca.	180	S
Feststoffgehalt:				- 0,1 g	ca.	0,1

Beispiel 3

Dieses Beispiel betrifft die Herstellung eines Gaserzeugers gemäß Figur 2. Als wärmeabsorbierendes Material wurden Siliciumcarbid-Granalien in Gestalt unregelmäßiger Polyeder mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 1 mm verwendet. Diese Granalien waren nicht durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,71 mm hindurchgefalllen. Die Drahtnetze 52 und 54-> welche die Trennwand 4-8 bedecken, bestanden aus dem im Beispiel 1 erläuterten Material. Die Gesamtmenge an Siliciumcarbid-Granalien für jeden Gasgenerator 44 betrug 500 g und wurde in vier gleiche Teilmengen unterteilt. Jede Granalienteilmenge wurde in die Kühlkammer 28A eingefüllt, welche einen Durchmesser von 82 mm und eine Höhe von 43 mm besaß. Sodann wurde ein hydraulischer Druck von 100 kg/cm aufgebracht, wobei der zylindrische Preßstempel 64 einen Durchmesser besaß, der etwas kleiner als der Durchmesser der Kühlkammer 28A war. Während des Verpressens wurde die Trennwand 4-8 durch das Stützglied 66 gehalten. Nachdem die vierte Granalien-Teilmenge verpreßt worden war, wurden der Drahtnetz-Abstandshalter 56, der aus dem gleichen Material bestand, wie die anderen Drahtnetze 52 und 5^-, cleir Filter 58 aus V/ollfilz und die Verschlußplatte 18A in der genannten Reihenfolge auf die verdichtete Granalienschicht 36 aufgelegt. So-

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dann wurde der Preßstempel 68 auf die Verschlußplatte 18A aufgelegt und einem Druck von 100 kg/cm wurde über den Preßstempel in Axialrichtung übertragen. Die Verschlußplatte 18A wurde durch eine Schweißnaht längs des gesamten Umfanges mit dem Gehäuse 12A verbunden, wobei während des Schweißens die Druckausübung mit Hilfe des Stempels 68 aufrechterhalten wurde. Die gaserzeugenden Pellets 32 und die Zündeinrichtung 20 waren von der gleichen Art wie beim Beispiel 1. Die Versuchsdurchführung und die Vibrations- und Fallversuche wurden in der gleichen Weise ausgeführt, wie bei den vorigen Versuchen, wobei die folgenden Ergebnisse erzielt wurden:

Ohne Vibrations- Nach der Nach dem EaIl und Fallversuche Vibration

SiC-Granalien
mit Teilchengröße von weniger als 0,71
mm: - ca. 1 % ca. 1 %

Kammerdruck: ca. 90 kg/cm ca. 90 kg/cm ca. 90 kg/cm¹" Gastemperatur: ca.200⁰C ca.21O⁰C ca. 200°C

Feststoffgehalt: ca. 0,2 g ca. 0,2 g ca. 0,2 g

Vergleichsversuch 2

Beispiel 3 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß die Siliciumcarbid-Granalien mit Hilfe des herkömmlichen tapping-Verfahrens in die Kühlkammer 28 eingesetzt wurden. Dabei wurde die Granalien-Gesamtmenge in fünf Teilmengen unterteilt und wurde die Verschlußplatte 18A mit dem Gehäuse 12 vereinigt, ohne daß eine Belastung auf die Platte ausgeübt wurde. Die Meßergebnisse sind im folgenden zusammengestellt:

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Ohne Vibrations- Nach der Fach dem Pail und Fallversuche Vibration

SiC-Granalien	—
mit Teilchen	ca. 80 kg/cm
größe von we	ca. 2600C
niger als 0,71
mm:	ca. 1,5k
Kammerdruck:
Gastemperatur:
Feststoffge
halt:

ca. 2 % ca. 5 %

2

ca. 70 kg/cm ca. 80 kg/cm ca. 400⁰C ca. 320°C

ca. 5 g ca. 2,5 S

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Herstellen eines Gaserzeugers mit einer in einem Gehäuse enthaltenen Chemikalie, die ein heißes gasförmiges Reaktionsprodukt zu !bilden vermag, und einem körnigen wärmeabsorbierenden Material zur Verringerung der Temperatur des Reaktionsgases vor dem Austragen desselben, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) das Einfüllen des körnigen wärmeabsorbierenden Materials in eine in Gehäuse vorgesehene Kammer derart erfolgt, daß das körnige Material in der Kammer eine lockere Schicht mit lediglich einer freien Oberfläche bildet und daß

   b) auf die freie Oberfläche der Schicht eine Druckkraft derart aufgebracht wird, daß die Kraft im wesentlichen über die gesamte Fläche jener freien Oberfläche verteilt wird und dabei die Körner verdichtet werden.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft mit Hilfe eines auf die freie Oberfläche der Schicht drückenden ebenen Preßstempels aufgebracht wird, v/obei die ebene Endfläche des Preßstempels ihrer Gestalt nach mit der freien Oberfläche übereinstimmt, jedoch eine etwas kleinere Größe als die freie Oberfläche besitzt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtemenge des in die Kammer

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   einzubringenden körnigen wärmeabsorbierenden Materials vor dem Ausführen des Verfahrensschrittes a) in eine Vielzahl von Teilmengen unterteilt wird, und daß die Verfahrensschritte a) und b) mit jeder dieser Teilmengen ausgeführt werden.

   4-. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmengen jeweils übereinstimmende Mengen umfassen.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennz eichnet, daß die Größe der Kraft derart bestimmt wird, daß auf die Schicht ein Druck im

   Bereich von 10 bis 1000 kg/cm ausgeübt wird.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennz eichn et, daß im Anschluß an den Verfahrensschritt b) ein Verschlußdeckel auf die freie Oberfläche gelegt wird, daß auf den Verschlußdeckel eine Druckkraft in der gleichen Richtung zur Einwirkung gebracht wird,· wie bei der Kraftausübung in der Verfahrensstufe b) und daß der Verschlußdeckel an dem Gehäuse befestigt wird, während die Einwirkung der Druckkraft auf den Verschlußdeckel aufrechterhalten bleibt.

   7- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verfahrensschritt b) und dem Auflegen des Verschlußdeckels wenigstens eine Schicht aus einem nachgiebigen Material auf die freie Oberfläche gelegt wird.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer und die Schicht

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   in einem parallel zur freien Oberfläche gelegten Schnitt eine.- ringf örmige Gestalt besitzen und daß die Kammer und die Schicht derart angeordnet sind, daß die gasförmigen Reaktionsprodukte von der inneren Peripherie zur äußeren Peripherie durch die Schicht hindurchströmen.

   9- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer und die Schicht derart gestaltet und angeordnet sind, daß die gasförmigen Eeaktionsprodukte durch die Schicht hindurchströmen von einer der freien Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche zu der freien Oberfläche.

   10. Verfahren nach an em der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner des wärmeabsorbierenden Materials die Gestalt unregelmäßiger Polyeder besitzen.

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeabsorbierendes Material Granalien aus Aluminiumoxid verwendet werden.

   12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeabsorbierendes Material Granalien aus Siliciumcarbid verwendet werden.

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