DE60302717T2

DE60302717T2 - Temperaturkompensierte Aufblasvorrichtung und Methode

Info

Publication number: DE60302717T2
Application number: DE60302717T
Authority: DE
Inventors: James J. Baker; Jim Eskildsen
Original assignee: Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: DE60302717D1; US6860205B2; US20040000617A1; EP1375347B1; EP1375347A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufblasvorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Flugzeugnotrutsche oder einer anderen aufblasbaren Vorrichtung.
Die Erfordernis einer zuverlässigen Evakuierung von Flugpassagieren in einem Notfall ist bekannt. Notfälle beim Start und bei der Landung erfordern oft ein schnelles Entfernen der Passagiere aus dem Flugzeug, da potentielle Verletzungsgefahr durch Feuer, Explosionen oder Versinken im Wasser besteht. Ein herkömmliches Verfahren zum schnellen Evakuieren einer großen Zahl von Passagieren aus einem Flugzeug besteht im Vorsehen mehrerer Notausgänge, von denen jeder mit einer aufblasbaren Notrutsche versehen ist. Gegenwärtige moderne Notevakuierungsrutschensysteme umfassen eine aufblasbare Notrutsche, die im nicht aufgeblasenen gefalteten Zustand zusammen mit einer Aufblasgasquelle verstaut ist. Die Aufblasgasquelle umfaßt üblicherweise einen Gasgenerator, gelagertes komprimiertes Gas oder eine Kombination derselben. Vorteile pyrotechnischer Gasgeneratoren sind ihre geringe Größe, ihr geringes Gewicht und die Tatsache, daß sie ein großes Gasvolumen erzeugen, jedoch kann das von einem Gasgenerator erzeugte Hochtemperaturgas allein zahlreiche Probleme verursachen, einschließlich des Einsinkens der Notrutsche beim Abkühlen des Aufblasgases und, in einigen Fällen, des Schmelzens des Gewebes, aus dem die Evakuierungsrutsche hergestellt ist. Die Verwendung von gelagertem komprimiertem Gas allein ist zwar einfach, bringt jedoch zusätzliches Gewicht mit sich, für das bezahlt werden muß, da ein Druckbehälter getragen werden muß, dessen Kapazität (hinsichtlich Volumen und Druck) zum Aufblasen der Notrutsche über den breiten, für diese Rutschen spezifizierten Betriebstemperaturbereich ausreicht. Wenn nur komprimiertes Gas zum Aufblasen der Notrutsche verwendet wird, tritt darüber hin aus ein starker Temperaturabfall während des Ausdehnens der Gase auf, wodurch sich oft Eis bildet, welches die Gasströmung blockieren kann. Daher weisen moderne Notevakuierungsrutschenevakuierungssysteme üblicherweise eine Hybrid-Aufblasvorrichtung auf, die ein gespeichertes komprimiertes Gas zusammen mit einem pyrotechnischen Gasgenerator verwendet. Der pyrotechnische Gasgenerator erhöht das Volumen des gespeicherten komprimierten Gases durch die Zufuhr zusätzlichen Gases sowie Wärme, um den Auswirkungen der durch die Ausdehnung verursachten Abkühlung des komprimierten Gases beim Ausdehnen aus dem Druckbehälter entgegenzuwirken.
Um das Volumen des an die Notrutsche ausgegebenen Gases weiter zu erhöhen, verwenden zahlreiche Evakuierungssysteme Ansaugeinrichtungen, wie die im US-Patent 4 368 009 an Heimovics et al. offenbarte Einrichtung. Beim Strömen des komprimierten Gases durch die Ansaugeinrichtung wird ein Venturi-Effekt erzeugt, der bewirkt, daß die Ansaugeinrichtung ungefähr zwei bis drei Mal soviel Gas ansaugt wie von der Quelle des komprimierten Gases allein geliefert wird.
Der Oberbegriff der Ansprüche 1 und 9 betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren wie sie in U5-A-5 613 702 offenbart sind. Dieses Dokument beschreibt eine Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung, beispielsweise einen Airbag. Die Vorrichtung umfaßt einen Behälter, der eine Druckgasquelle aufweist, und eine Zweitstufen-Gasquelle mit einem zündfähigen Material. Eine Steuerung betätigt zu einem Initialzeitpunkt einen ersten Zünder zum Öffnen des Gasdurchlasses von dem Behälter zum Airbag in Reaktion auf das Eintreten einer Fahrzeugkollision. Die Steuerung betätigt einen zweiten Zünder zum Zünden des zündfähigen Materials nach dem Ablauf einer Verzögerungszeit. Die Verzögerungszeit wird von der Steuerung entsprechend der Umgebungstemperatur bestimmt.
Ungeachtet dieser Fortschritte bestehen weiterhin Probleme aufgrund des breiten Umgebungstemperaturbereichs, über den diese Aufblassysteme arbeiten müssen, und der üblicherweise zwischen –74° C und +74° C (–65° F bis +165° F) liegt. Die verfügbare Gasmenge muß ausreichen, um die Notrutsche bei der niedrigsten Temperatur mit Druck zu beaufschlagen. Aufgrund der Beziehung zwischen Druck und Temperatur in einem festen Volumen steigt jedoch der Druck im Druckbehälter proportional zu dem Anstieg der Umgebungstemperatur über den Mindestwert. Daher muß bei modernen Hybrid-Aufblassystemen der Speicherbehälter in der Lage sein, dem Druck des komprimierten Gases bei 74° C (165° F) zu widerstehen. Nicht nur dies, sondern der Speicherbehälter muß der Überdruck bei 74° C (165° F) widerstehen, der durch den pyrotechnischen Gasgenerator erzeugt wird, obwohl die Verwendung des pyrotechnischen Gasgenerators bei 74° C (165° F) bewirkt, daß das Aufblassystem erheblich mehr Gas erzeugt las zum Aufblasen der Notrutsche erforderlich. Darüber hinaus erhöht der bei hohen Temperaturen bewirkte erhebliche Überdruck zusätzlich das Gewicht des Systems, da zusätzliche Druckablaßventile (PRV) in der Notrutsche vorgesehen werden müssen, um die überschüssigen Gase abzulassen.
Es ist daher ein System zum Anpassen des Zündens eines pyrotechnischen Gasgenerators in einer mit komprimiertem Gas und Pyrotechnik arbeitenden Hybrid-Aufblasvorrichtung erforderlich, um eine Beaufschlagung des das komprimierte Gas enthaltenden Druckbehälters mit Überdruck über einen breiten Temperaturbereich zu verhindern.
Überblick über die Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Vorrichtung zu schaffen, bei der eine Überdruckbeaufschlagung des das komprimierte Gas enthaltenden Druckbehälters über einen breiten Temperaturbereich verhindert ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Anspruch 1 definiert und das erfindungsgemäße Verfahren ist in Anspruch 9 definiert. Erfindungsgemäß endet die Verzögerung der Zündung der Zweitstufen-Gasquelle, wenn der Druck im Behälter unter einen Schwellenwert gesunken ist.
Die vorliegende Erfindung umfaßt eine doppelstufige Hybrid-Aufblasvorrichtung mit einer Erststufen-Gasquelle, die einen Erststufen-Druckbehälter mit darin enthaltenem Druckgas und eine Zweitstufen-Druckquelle mit einem in den Erststufen-Druckbehälter gerichteten Gasauslaß. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung steht der Erststufen-Druckbehälter über eine Ventil/Regler-Kombination und einer oder mehreren herkömmlichen Ansaugeinrichtungen in Fluidverbindung mit einer aufblasbaren Vorrichtung, beispielsweise einer Flugzeugnotevakuierungsrutsche. Ein Drucksensor (oder normalerweise offener Druckschalter) erfaßt den Druck im Erststufen-Druckbehälter. Das Aufblassystem wird durch ein Spannungssignal initiiert, das beispielsweise von einem Sensor kommt, der zum Erkennen des Öffnens der Flugzeugtür angebracht ist. Das Spannungssignal öffnet das Ventil des Erststufen-Druckbehälters und sendet gleichzeitig ein Spannungssignal, um die Zündschaltung für den pyrotechnischen Gasgenerator, der die Zweitstufen-Gasquelle umfaßt, scharf zu machen. Der Druckschalter, der über einem Schwellendruck normalerweise offen ist, unterbricht ein Spannungssignal an die oder von der Zündschaltung, wodurch die Zündschaltung veranlaßt wird, das Zünden des pyrotechnischen Gasgenerators zu verzögern, wenn der Druck im Erststufen-Druckbehälter über dem Schwellenwert liegt. Dies verhindert das Zünden des pyrotechnischen Gasgenerators, wenn die zusätzliche Wärme und das zusätzliche Gas eine Überdruckbeaufschlagung des Erststufen-Druckbehälters bewirken. Während des Austretens des in dem Erststufen-Druckbehälter enthaltenen Druckgases aus dem Erststufen-Druckbehälter in die aufblasbare Notrutsche fällt der Druck im Erststufen-Druckbehälter. Wenn der Druck im Erststufen-Druckbehälter unter den Schwellenwert des Druckschalters fällt, schließt der Druckschalter, wodurch die Zündschaltung die Zweitstufen-Gasquelle zünden kann. Durch das Verzögern des Zündens der Zweitstufen-Gasquelle bis zu einem Zeitpunkt nachdem der Druck im Erststufen-Druckbehälter unter den Schwellenwert gefallen ist, kann die geeignete Erhöhung des Volumens des komprimierten Erststufen-Gases durchgeführt werden, ohne daß es erforderlich ist, den Erststufen-Druckbehälter so auszubilden, daß er dem Zünden des pyrotechnischen Gasgenerators unter maxima len Aufblasdruckbedingungen widersteht. Dies ermöglicht eine leichtere Konstruktion des Erststufen-Druckbehälters, wodurch sowohl erhebliche Kosten, als auch Treibstoffmengen für das Flugzeug, in dem derartige Systeme eingebaut sind, eingespart werden können.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Druckschalter durch einen Drucksensor ersetzt. Eine externe Schaltung überwacht das Drucksignal und schließt eine Schaltung oder liefert auf andere Weise ein Signal an die Zweitstufen-Gasquelle, wenn der Druck unter den Schwellenwert gefallen ist. Bei einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor durch einen Temperatursensor ersetzt. Eine externe Zeitsteuerschaltung schließt eine Schaltung oder sendet auf andere Weise ein Signal, um die Zweitstufen-Gasquelle basierend auf dem bekannten Druck-/Zeit-Verhalten des Aufblassystems zu zünden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische geschnittene Teilansicht einer Aufblasvorrichtung, die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ist ein illustrativ aufgetragenes Druck/Zeit-Profil des Druckausgangs des Ausführungsbeispiels von 1 im Betrieb bei drei verschiedenen Betriebstemperaturen;
3 ist eine schematische geschnittene Teilansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Aufblasvorrichtung mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung, und
4 ist eine schematische geschnittene Teilansicht eines anderen alternativen Ausführungsbeispiels einer Aufblasvorrichtung mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Die Figuren dienen der Darstellung des allgemeinen Aufbaus und sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. In der detaillierten Beschreibung und in den Figuren sind bestimmte illustrative Beispiele dargestellt und im Detail beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Figuren der Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung nicht der Beschränkung der Erfindung auf die bestimmte offenbarte Form dienen, sondern lediglich illustrativ sind und dem Fachmann vermitteln sollen, wie die beanspruchte Erfindung auszuführen und/oder zu verwenden ist, und die beste Art der Ausführung der Erfindung darlegen sollen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Vorrichtung, wie beispielsweise einer Flugzeugnotevakuierungsrutsche, über einen breiten Betriebstemperaturbereich. Eine Aufblasvorrichtung mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt. Die Aufblasvorrichtung 100 umfaßt eine Erststufen-Gasquelle 110 und eine Zweitstufen-Gasquelle 112. Die Erststufen-Gasquelle 110 umfaßt einen Druckbehälter 114, der eine Mischung aus komprimierten Aufblasgasen 116 enthält. In dem illustrativen Beispiel der 1 weist die Aufblasgasmischung 116 ungefähr ein 2:1-Verhältnis von Kohlendioxid und Argon auf. Im allgemeinen kann die Mischung der Aufblasgase sowie das Verhältnis der Gase basierend auf der jeweiligen Anwendung variieren. Da Kohlendioxid sich bei Umgebungstemperaturen bei einem relativ niedrigen Druck verflüssigt, befindet sich je nach der Umgebungstemperatur ein Teil oder die gesamte Kohlendioxidkomponente der Aufblasgasmischung 116 in einem flüssigen Zustand. Der Begriff komprimiertes Gas bedeutet und bezeichnet in der vorliegenden Verwendung sowohl ein Gas, das unter Druck gasförmig ist, als auch ein Gas, dessen Phase sich unter Druck in einen flüssigen Zustand verändert hat. Der Druckbehälter 114 weist eine Gasaustrittsöffnung 118 auf, an welcher ein Regelventil 120 angebracht ist. Das Regelventil 120 ist normalerweise geschlossen, jedoch wird es über einen Eingangsanschluß 122 elektrisch fernbetätigt, der ein Spannungssignal empfangen kann, welches das Regelventil 120 auf herkömmliche Weise öffnet. Das Regelventil 120 steht in Fluidverbindung mit einer Auslaßleitung 124, die über eine oder mehrere herkömmliche Ansaugeinrichtungen 126 zu der aufblasbaren Vorrichtung 128 führt.
Zwar ist in dem Ausführungsbeispiel von 1 eine Argon/Kohlendioxid-Mischung offenbart, jedoch kann jede der aus dem Stand der Technik bekannten unter Druck stehenden Aufblasgase für die Aufblasgasmischung 116 verwendet werden. Bei Gasen, die erfindungsgemäß entweder allein oder in Kombination verwendet werden können, handelt es sich beispielsweise, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, um Kohlendioxid, Stickstoff, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Bromfluorkohlenwasserstoffe, Stickoxid und Argon. Die Kombination von Kohlendioxid und Argon ist jedoch bevorzugt, da Kohlendioxid verflüssigbar ist und somit nur ein Minimum an Speichervolumen benötigt, sowie aufgrund der hohen spezifischen Wärme von Argon, die es diesem ermöglichen, von einem pyrotechnischen Gasgenerator kommende erhebliche Wärmemengen zu absorbieren.
Die Zweitstufen-Gasquelle 112 weist einen pyrotechnischen Gasgenerator 130 entweder für sich oder in Kombination mit einem komprimierten Gas 132 auf (wie in US-Patent 5988438, erteilt an Lewis et al. und übertragen an den Inhaber der vorliegenden Anmeldung, offenbart). Der pyrotechnische Gasgenerator 130 weist ein pyrotechnisches material 134 auf, das entweder in Stabform oder in einen (nicht dargestellten) Behälter gepreßt vorliegen kann. Das pyrotechnische Material 134 wird durch einen Zünder oder Frosch 136 gezündet, der ein Überbrückungskabel 138 und eine Zündzusammensetzung 140 aufweist. Das pyrotechnische Material 134 kann jedes pyrotechnische Gasgeneratormaterial sein, wie Natriumazid oder Lithiumazid, in Verbidung mit einem Oxidationsmittel, wie Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Kaliumperchlorat und dergleichen, weist jedoch vorzugsweise Ammoniumnitrat in Kombination mit einem sekundären Explosivstoff, wie Cyclotrimethylentrinitramin (RDX), Cyclotetramethylentetranitramin (HMX), Pentaerythritolteranitrat (PETN), Hexanitroisowurtzitan (CL20) oder ähnliche Aktivierungsmittel auf, die großes Vo lumen gasförmiger Verbrennungsprodukte mit wenigen oder ohne Partikel erzeugen. Ein höchst bevorzugtes Gasgeneratormaterial ist UPCO 8043, ein langsam brennendes, relativ unempfindliches Treibgas auf Ammoniumnitratbasis, das von Universal Propulsion Company, Inc., Phoenix, Arizona erhältlich ist. Die Zündzusammensetzung 140 kann jeglicher wärmeempfindliche primäre Explosivstoff sein, beispielsweise eine Mischung aus Zirkonium oder Titan und Kaliumperchlorat, Borkalziumchromat, Bleistyphnate oder ähnliche primäre Explosivstoffe, die zur Verwendung in Heißdraht-Elektro-Explosionsvorrichtungen geeignet sind.
Im Betrieb wird in einem Initiierungsfall, beispielsweise dem Öffnen einer Flugzeugnotausgangstür, in der "scharfen" Position ein Spannungssignal über den Eingangsleiter 142 an den Eingangsanschluß 122 des Regelventils 120, den Eingangsanschluß 152 des Druckschalters 150 und den Eingangsanschluß 72 der Zündschaltung 70 geleitet. Das am Eingangsanschluß 122 des Regelventils 120 empfangene Signal veranlaßt ein sofortiges Öffnen des Regelventils 120, wodurch das Strömen der Aufblasgasmischung 116 durch die Ausgangsleitung 124 in die aufblasbare Vorrichtung 158 beginnt. Das am Eingangsanschluß 72 der Zündschaltung 70 empfangene Signal schaltet gleichzeitig die Zündschaltung 70 scharf. Die Zündschaltung 70 kann eine sichere und scharfe Zündschaltung sein, wie in US-Patent 5335598 offenbart, dessen Lehre in dem zur Ergänzung der vorliegenden Beschreibung erforderlichen Ausmaß durch Bezugnahme Teil des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung ist. Der Ventilbereich des Regelventils 120 kann ein herkömmliches durch einen Elektromagneten betriebenes Ventil oder ein anderes herkömmliches Ventil sein, das fernsteuerbar ist. Darüber hinaus kann, obwohl das Regelventil 120 in dem illustrativen Ausführungsbeispiel der 1 elektrisch betätigt ist, das Regelventil 120 auch mechanisch betätigt werden (beispielsweise durch einen Zug oder andere mechanische Mittel), wobei in diesem Fall andere Einrichtungen zum gleichzeitigen Anlegen einer Spannung an den Eingangsanschluß 152 des Druckschalters 150 und den Eingangsanschluß 72 der Zündschaltung 70 (beispielsweise ein Batteriespannung anlegender Schalter) vorgesehen wären. Obwohl es sich bei dem Regelbereich des Regelventils 120 des illustrativen Ausführungsbeispiels um einen herkömmlichen Gleitspulenregler handelt, können erfindungsgemäß andere Regeleinrichtungen, beispielsweise eine einfache Öffnung, vorgesehen werden. Bei dem illustrativen Ausführungsbeispiel der 1 kann der Druck in dem Druckbehälter 114 zwischen ungefähr 70 bar (1000 psi bei –74° C (–65° F) und 281 bar (4000 psi) bei 74° C (165° F) liegen. Die Ansaugeinrichtung 126 arbeitet jedoch am effektivsten bei einem Einlaßdruck von 28,1 bar (400 psi). Daher dient das Regelventil 120 zusätzlich zu der Öffnungsfunktion beim Initiieren auch dem Abregeln des Drucks in dem Druckbehälter 114 auf 28,1 bar (400 psi) am Einlaß der Ansaugeinrichtung 126.
Der Druckschalter 150 ist über einem Schwellendruck (beispielsweise 141 bar (2000 psi) normalerweise offen. Dementsprechend tritt, solange der Druck im Druckbehälter 114 über dem Schwellendruck des Druckschalters 150 liegt, das Spannungssignal am Eingangsanschluß 152 des Druckschalters 150 nicht am Ausgangsanschluß 154 des Druckschalters 150 auf und liegt somit nicht am Triggeranschluß 74 der Zündschaltung 70 vor. Infolgedessen zündet die Zündschaltung 70 nicht den pyrotechnischen Gasgenerator 130. Wenn jedoch der Druck im Druckbehälter 114 unter den Schwellendruck des Druckschalters 150 fällt, schließt der Druckschalter 150 und das Spannungssignal am Eingangsanschluß 152 wird an den Triggeranschluß 74 der Zündschaltung 70 weitergeleitet, wodurch die Zündschaltung 70 den Zünder 136 des pyrotechnischen Gasgenerators 130 zündet. Beim Zünden des pyrotechnischen Gasgenerators 130 steigt der Druck in dem Zweitstufen-Druckbehälter 144, bis die Berstscheibe 148 birst, so daß das Hochtemperaturgas von der Zweitstufen-Gasquelle in den Erststufen-Druckbehälter 114 strömen kann, wodurch der Druck im Druckbehälter 114 erhöht und jeglicher verbleibende verflüssigte Bestandteil der Aufblasgasmischung 116 verdampft wird. Durch das Verzögern des Zündens des pyrotechnischen Gasgenerators 130 bis der Druck im Druckbehälter 114 unter den Schwellenwert gesunken ist, wird die aufblasbare Vorrichtung 128 schnell aufgeblasen, jedoch überschreitet der auf den Druckbehälter 114 ausgeübte Spitzendruck nicht den maximalen Betriebsdruck des Druckventils ungeachtet der Betriebstemperatur des Systems.
Dieser Vorteil einer gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebauten Aufblasvorrichtung ist am besten unter Bezugnahme auf 2 zu verstehen, welche projizierte Druck/Zeit-Profile des illustrativen Ausführungsbeispiels von 1 bei drei verschiedenen Betriebstemperaturen darstellt. Das Druck/Zeit-Profil bei –74° C (–65° F) ist durch die mit dem Bezugszeichen 210 versehene Linie repräsentiert. Bei –74° C (–65°F) beträgt der Ausgangsdruck im Erststufen-Druckbehälter 114 70 bar (1000 psi), also unter dem Schwellendruck des Druckschalters 150 von 141 bar (2000 psi). Daher ist der Druckschalter 150 geschlossen. Wenn ein Spannungssignal über den Eingangsleiter 142 empfangen wird, zündet der Zünder 136 den pyrotechnischen Gasgenerator 130 gleichzeitig mit dem Öffnen des Regelventils 120. Bei 21° C (+70° F), wie durch die mit 212 bezeichnete Linie wiedergegeben, beträgt der Ausgangsdruck im Erststufen-Druckbehälter 114 141 bar (2000 psi). Der Druckschalter 150 befindet sich somit gerade am Schließpunkt. Wenn ein Spannungssignal über den Eingangsleiter 142 empfangen wird, zündet der Zünder 136 den pyrotechnischen Gasgenerator 130 gleichzeitig mit dem Öffnen des Regelventils 120.
Bei 74° C (165° F) beträgt jedoch der Anfangsdruck im Erststufen-Druckbehälter 114 bereits 281 bar (4000 psi). Wenn der pyrotechnische Gasgenerator 130 gleichzeitig mit dem Öffnen des Ventils 120 gezündet würde, wie durch die mit 214 bezeichnete Linie dargestellt, würde der Druck im Erststufen-Druckbehälter 114 schnell über 352 bar (5000 psi) steigen, also erheblich über den maximalen Betriebsdruck (MOP) des Erststufen-Druckbehälters 114 von 351 bar (4100 psi). Durch das Vorsehen des Druckschalters 150 jedoch, und wie durch die mit 216 bezeichnete Linie dargestellt, öffnet das Regelventil 120 beim Empfang eines Spannungssignals über den Eingangsleiter 142 und der Druck im Erststufen-Druckbehälter 114 beginnt mit dem Ausdehnen von Gas aus dem Erststufen-Druckbehälter 114 zu fallen. Erst wenn der Druck im Erststufen-Druckbehälter 114 unter den Schwellendruck des Druckschalters 150 fällt, wird das Spannungssignal an das Überbrückungskabel 138 des Zünders 136 übertragen, wodurch der pyrotechnische Gasgenerator 130 gezündet wird. Beim Zünden des pyrotechnischen Gasgenerators 130 steigt der Druck im Erststufen-Druckbehälter 114 wieder an, jedoch übersteigt er den MOP des Erststufen-Druckbehälters 114 von 351 bar (4100 psi) nicht.
Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich, sind für Systeme, die über extrem weite Betriebstemperaturbereiche arbeiten, Fälle möglich, in denen es bei einer Hybrid-Gasgenerator-/Druckgasaufblasvorrichtung, deren Kapazität zum Aufblasen einer aufblasbaren Vorrichtung bei der kältesten Temperatur ausreicht, nicht erforderlich ist, daß der Gasgenerator im höchsten Temperaturbereich überhaupt arbeitet. Daher kann eine einfache Zeitsteuerschaltung oder eine andere Vorrichtung vorgesehen werden, um das Zünden des pyrotechnischen Gasgenerators zu verhindern, wenn der Druck innerhalb eines bestimmten Zeitraums nicht unter den Schwellendruck fällt (beispielsweise innerhalb der ersten vier Sekunden nach dem Öffnen des Regelventils). In diesem Fall wird die aufblasbare Vorrichtung mittels des Druckgases einfach vollständig aufgeblasen, ohne das vom Gasgenerator erzeugte überschüssige Aufblasgas ablassen zu müssen.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Aufblasvorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung ist in 3 dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel von 3 ist der Druckschalter 150 durch einen Drucksensor 350 ersetzt. Die Zündung des pyrotechnischen Gasgenerators 130 ist durch eine externe Zündschaltung 310 gesteuert, bei der es sich um eine Sicherungszündschaltung handeln kann, wie in dem US-Patent 5 335 598 offenbart, dessen Lehre in dem zur Ergänzung der vorliegenden Beschreibung erforderlichen Ausmaß durch Bezugnahme Teil des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung ist. Im Betrieb wird über den Eingangsleiter 342 ein Spannungssignal von einer externen Quelle her empfangen, beispielsweise einem an einer Flugzeugnotausgangstür angebrachten Sensor. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1 veranlaßt das Spannungssignal das Regelventil 120 zu öffnen, wodurch die Aufblasgasmischung 116 über die Ansaugeinrichtung 126 unmittelbar in die aufblasbare Vorrichtung 128 zu strömen beginnt. Gleichzeitig wird das Spannungssignal am Eingangsanschluß 312 der Schaltung 310 empfangen. Die Schaltung 310 überwacht das Drucksignal des Drucksensors 350 über den Eingang 314 und erzeugt ein Zündsignal an den Zünder 136 über den Ausgang 316, wenn das Drucksignal des Drucksensors 350 angibt, daß der Druck im Erststufen-Druckbehälter 114 unter den vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist. Der Vorteil des Verwendens einer externen Schaltung 310 gegenüber der einfachen Reihenschaltung des Ausführungsbeispiels von 1 ist, daß die Schaltung 310 zusätzliche Schaltungen zum Überwachen des Zustands des Drucksensors 350 und zum Liefern eines Fehlersignals umfassen kann, wenn der Drucksensor 350 eine außerhalb des zulässigen Bereichs liegende Anzeige aufweist oder anderweitig gestört zu sein scheint.
4 zeigt ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel einer Aufblasvorrichtung mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel von 4 ist der Drucksensor 350 durch einen Temperatursensor 450 und die Schaltung 310 durch eine Zeitsteuer- und Zündschaltung 410 ersetzt. Im Betrieb wird ein Spannungssignal über den Eingangsleiter 442 in Reaktion auf das Öffnen einer Flugzeugnotausgangstür übertragen. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1 bewirkt das Spannungssignal, daß das Regelventil 120 unmittelbar öffnet, um das Aufblasen der aufblasbaren Vorrichtung 128 mit der Aufblasgasmischung 116 über die Ansaugeinrichtung 126 zu ermöglichen. Gleichzeitig wird das Spannungssignal am Eingang 412 der Zeitsteuer-/Zündschaltung 410 empfangen. Da die Temperaturdruckabfallrate der Aufblasgasmischung 116 im Erststufen-Druckbehälter 114 charakterisiert werden kann, kann die Zeitsteuer-/Zündschaltung 410 vorprogrammiert werden, um den Zünder 136 nach einer vorbestimmten Verzögerung basierend auf dem vom Temperatursensor 450 her am Eingang 414 der Zeitsteuer-/Zündschaltung 410 empfangenen Temperatursignal zu zünden. Der Vorteil des Verwendens einer Zeitsteuer-/Zündschaltung 410 ist, daß ein Temperatursensor, beispielsweise ein Thermoelement, weniger kostspielig in den Erststufen-Druckbehälter 114 integrierbar ist und zuverlässiger sein kann, da ein Thermoelement keine bewegbaren Teile aufweist.
Zwar wurden bestimmte illustrative Ausführungsbeispiele und Verfahren hierin offenbart, jedoch ist es aus der vorhergehenden Offenbarung für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich, daß Variationen und Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele und Verfahren möglich sind; beispielsweise kann ein Druckschalter zwischen der Zündschaltung und dem Zünder des Ausführungsbeispiels von 1 angeordnet werden, um einfach das Zündsignal zu unterbrechen. Es ist somit beabsichtigt, daß die Erfindung nur in dem durch die zugehörigen Ansprüche und die Regeln und Prinzipien geltender Gesetze erforderlichen Maß beschränkt ist.

Claims

Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Vorrichtung, mit: einer Erststufen-Gasquelle (110) mit; einem Erststufen-Druckbehälter (114) mit einer Gasaustrittsöffnung (118), einem in dem Erststufen-Druckbehälter (116) gespeicherten unter Druck stehenden kalten Gas (116), und einem fernbetätigten Ventil (120), das in Fluidverbindung mit der Gasaustrittsöffnung (118) steht und auf ein externes Öffnungssignal reagiert, um einen Gasströmungsweg zwischen dem Erststufen-Druckbehälter (114) und der aufblasbaren Vorrichtung (128) zu schaffen; einer Zweitstufen-Gasquelle (112) mit einem mit einem in den Erststufen-Druckbehälter (114) gerichteten Gasauslaß (148); einem Zünder (136) zum Zünden der Zweitstufen-Gasquelle, einem Sensor (150), der den Druck des unter Druck stehenden kalten Gases in dem Erststufen-Druckbehälter erkennt; und einer elektronischen Schaltung (70, 310, 410) mit einem Eingang zum Empfangen eines Signals von dem Sensor und einem Ausgang zum Zünden der Zweitstufen-Gasquelle (112), wobei die elektronische Schaltung derart arbeitet, daß sie das Zünden der Zweitstufen-Gasquelle (112) für einen Zeitraum nach dem Öffnen des fernbetätigten Ventils (120) verzögert, wobei die Dauer dieses Zeitraums auf der Basis des Ausgangssignals des Sensors (150) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung des Zündens der Zweitstufen-Gasquelle (112) von der elektronischen Schaltung in Reaktion auf ein Ausgangssignal gesteuert wird, welches der Sensor (150) liefert, wenn der Druck über einem Schwellenwert liegt, so daß die Verzögerung endet, sobald der Druck im Behälter (114) unter den Schwellenwert gefallen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das fernbetätigte Ventil (120) elektrisch betätigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Zweitstufen-Gasquelle einen pyrotechnischen Gasgenerator (130) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Sensor (150), dessen Ausgangssignal eine der physikalischen Eigenschaften des unter Druck stehenden kalten Gases angibt, einen Druckaufnehmer aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die elektronische Schaltung (310, 410) Einrichtungen zum Empfangen eines Spannungssignals aufweist, welches das Öffnen des fernbetätigten Ventils (120) angibt, und bei der der Druckaufnehmer zwischen dem das Öffnen des fernbetätigten Ventils (120) angebenden Signal und der Zweitstufen-Gasquelle (112) derart angeordnet ist, daß das Signal unterbrochen wird, bis der Druck des unter Druck stehenden kalten Gases unter einen vorbestimmten Pegel fällt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner mit: Einrichtungen zum Erzeugen eines Spannungssignals, das das Öffnen einer Flugzeugnotevakuierungsausgangstür angibt, wobei das Spannungssignal das fernbetätigte Ventil öffnet und das Spannungssignal liefert, welches das Öffnen des fernbetätigten Ventils (120) angibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Sensor (450), dessen Ausgangssignal eine der physikalischen Eigenschaften des unter Druck stehenden kalten Gases angibt, einen Temperaturaufnehmer aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die elektronische Schaltung eine elektronische Zeitsteuerschaltung mit einem ersten Eingang (312) zum Empfangen eines das Öffnen des fernbetätigten Ventils angebenden Signals, einen zweiten Eingang (314) zum Empfangen eines Signals von dem Temperaturaufnehmer (350) und einen Ausgang (316) zum Liefern eines verzögerten Signals zum Zünden der Zweitstufen-Gasquelle (112) aufweist.
Verfahren zum Aufblasen einer aufblasbaren Vorrichtung, mit den folgenden Schritten: Speichern eines Erststufen-Gases in einem Erststufen-Druckbehälter (114); Erfassen des Drucks des Erststufen-Gases in dem Erststufen-Druckbehälter (114) mittels eines Aufnehmers (150, 350, 450) und Liefern eines entsprechenden Ausgangssignals; Öffnen eines fernbetätigten Ventils (120) in Reaktion auf ein externes Signal, um das Erststufen-Gas durch das Ventil in die aufblasbare Vorrichtung (128) auszulassen; und anschließendes Zünden einer Zweitstufen-Gasquelle (112) mit einem in den Erststufen-Druckbehälter (114) gerichteten Gasauslaß, wobei das Zünden der Zweitstufen-Gasquelle nach einer Verzögerungszeitspanne erfolgt, deren Dauer durch das eine der physikalischen Eigenschaften des Erststufen-Gases angebende Ausgangssignal bestimmt ist, wodurch die Zweitstufen-Gasquelle (die Menge des) durch das Ventil in die aufblasbare Vorrichtung strömenden Gasstrom des Erststufen-Gases erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung des Zündens der Zweitstufen-Gasquelle (112) von der elektronischen Schaltung in Reaktion auf ein Ausgangssignal gesteuert wird, welches der Sensor (150) liefert, wenn der Druck über einem Schwellenwert liegt, so daß die Verzögerung endet, sobald der Druck im Behälter (114) unter den Schwellenwert gefallen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die physikalische Eigenschaft des Erststufen-Gases den Druck der Erststufen-Gases (116) ist, wobei die Dauer des Verzögerungszeitraums die Zeitspanne umfaßt, die der Druck des Erststufen-Gases zum Fallen unter einen vorbestimmten Pegel benötigt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die physikalische Eigenschaft des Erststufen-Gases die Temperatur des Erststufen-Gases ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Zweitstufen-Gasquelle (112) aufweist: einen Zweitstufen-Gasbehälter (144) mit einer Gasaustrittsöffnung in Fluidverbindung mit dem Erststufen-Druckbehälter (114); eine zerstörbare Dichtung (148), die in der Gasaustrittsöffnung angeordnet ist, wobei die zerstörbare Dichtung zum Öffnen der Gasaustrittsöffnung betätigbar ist, um das Strömen von Gas aus der Gasaustrittsöffnung zu ermöglichen, wenn der Druck in dem Zweitstufen-Druckbehälter einen vorbestimmten Pegel übersteigt; ein in dem Zweitstufen-Druckbehälter (144) gespeichertes komprimiertes Gas; und ein pyrotechnisches Material (134), das in dem Zweitstufen-Druckbehälter (144) enthalten ist, wobei die Einrichtung zum Zünden der Zweitstufen-Gasquelle einen elektrischen Zünder (136) zum Zünden des pyrotechnischen Materials (134) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das externe Signal ein Signal umfaßt, welches das Öffnen einer Flugzeugnotausgangstür angibt.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit dem Schritt des Strömenlassens des Erststufen-Gases durch eine Ansaugeinrichtung, um vor dem Strömen des Erststufen-Gases in die aufblasbare Vorrichtung Umgebungsluft mitzureißen.