ITTO950585A1

ITTO950585A1 - Dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas compensato in temperatura

Info

Publication number: ITTO950585A1
Application number: IT000585A
Authority: IT
Inventors: Geoffrey L Mahon; Peter Materna
Original assignee: Breed Automotive Tech
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-11
Also published as: US5433476A; ITTO950585A0; CA2153828C; SE9502696D0; SE9502696L; FR2723048B1; CA2153828A1; SE510209C2; GB2291961A; IT1276490B1; GB2291961B; GB9507439D0; FR2723048A1; KR960004113A; JPH0848206A; DE19527554A1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per Invenzione Industriale

La presente invenzione si riferisce ad un apparecchio per gonfiare un aispositivo di gonfiaggio, quale un dispositivo di sicurezza a ritenuta gonfiabile per un occupante di un veicolo.

Nella storia e nello sviluppo dei dispositivi di gonfiaggio per gonfiare dispositivi di sicurezza a ritenuta gonfiabili per la protezione di un occupante di veicoli (cuscini d'aria), uno dei primi tipi di dispositivi provati era un sistema a stivaggio di gas. Tale sistema è costituito da un recipiente a pressione contenente gas a pressione elevata, una parete frangibile nel recipiente a pressione, un mezzo per provocare la rottura a comando della parete frangibile, passaggi di invio di flusso per introdurre il gas nel cuscino d'aria e il cuscino d'aria stesso. Quando il dispositivo dì gonfiaggio viene azionato, la parete frangibile cede, e il gas immagazzinato a pressione elevata scorre rapidamente fuori dal recipiente a pressione. gonfiando il cuscino d'aria. In un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas tradizionale, questi sono i soli componenti importanti. Negli anni recenti, i sistemi tradizionali di cuscino d’aria a stivaggio di gas non sono stati utilizzati largamente .

Uno degli inconvenienti che hanno impedito l’impiego diffuso dei dispositivi di gonfiaggio tradizionali a stivaggio di gas è il fatto che la loro emissione varia notevolmente con la temperatura ambiente. I dispositivi di gonfiaggio per cuscini d; aria sono tipicamente specificati per funzionare in una ampia gamma di temperatura, quale da -40’C a 90°C. che rapp resentano le condizioni estreme in inverno e in estate sotto un sole brillante.

L’emissione di un dispositivo di gonfiaggio viene comunemente giudicata come l’aumento di pressione in un recipiente di ricevimento chiuso quando un dispositivo di gonfiaggio vi viene scaricato. Il recipiente di ricevimento ha tipicamente lo stesso volume o un volume simile del cuscino gonfiato. L’aumento nella pressione nel recipiente (pressione finale nel recipiente di ricevimento al termine del periodo transitorio in confronto con la pressione iniziale nel recipiente di ricevimento) è una indicazione della quantità di energia che il dispositivo di gonfiaggio h prodotto. Quando un dispositivo di gonfiaggio viene scaricato in un cuscino d'aria effettivo, la maggior parte di questa energia di emissione (tipicamente dal 70% al 90%) viene impiegata per riempire o espandere il cuscino dalla sua posizione ripiegata con volume essenzialmente zero al suo volume totale, e quindi la rimanente piccola parte minore dell’energia (tipicamente da 10% a 30%) viene impiegata per aumentare la pressione del cuscino al di sopra della pressione atmosferica dopo che il cuscino è stato riempito (pressurizzazione ). Per ragioni di discussione e per una migliore comprensione dell’invenzione, si può ammettere che il valore centrale, cioè l’emissione del dispositivo di gonfiaggio in una condizione di linea di base sia 1,0 unità di energia e 0,8 unità di energia vengono impiegate per riempire il cuscino e 0.2 unità di energia vengono impiegate per la pressurizzazione.

Si può ino.ltre supporre che a causa di una ragione quale una dipendenza della emissione del dispositivo di gonfiaggio dalla temperatura ambiente, l’emissione del dispositivo di gonfiaggio in altre condizioni possa aumentare a 1.55 unità di energia. L’energia richiesta per riempire il cuscino rimarrebbe a 0,8 unita di energia, ma allora l'energia lasciata per pressurizzare il cuscino sarebbe di 0.75 unita di energia, una quantità che è almeno quattro volte quella che era nel caso della linea base. Ciò aumenterebbe notevolmente la sovrapressione di picco (pressione di picco nel cuscino al di sopra della pressione atmosferica) entro il cuscino, sebbene,poiché il cuscino ha sfiati che non sono stati presi in considerazione in questa discussione, l'aumento risulti minore di un fattore di quasi quattro. Inoltre, ciò illustra che la sovrapressione di picco nel cuscino è molto sensibile a variazioni nella emissione del dispositivo di gonfiaggio. In questo esempio, un aumento del 55% nella energia di emissione del dispositivo di gonfiaggio porta ad un aumento nella sovrappressione di picco nel cuscino di molto più del 55%. La sovrappressione di picco nel cuscino è un parametro importante sia a causa delle limitazioni di resistenza del materiale del cuscino, sia perchè la prestazione del cuscino nell’assorbìre l’energia cinetica dell’occupante viene influenzata dalla pressione di picco del cuscino.

Tenendo presente ciò. si può comprendere cerche l'emissione di un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas tradizionale vari in modo indesiderabile con la temperatura. In termini assoluti, l’intervallo di temperatura ora discusso, per il quale il dispositivo di gonfiaggio viene specificato che funzioni, è da 233 K a 363 K, e il rapporto di queste temperature assolute è 1,55. Ammettendo un gas ideale e trascurando qualsiasi quantità di gas che rimane all’interno del dispositivo di gonfiaggio dopo il gonfiaggio, l’energia di emissione di un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas tradizionale dovrebbe variare grossolanamente in modo proporzionale alla temperatura assoluta iniziale del gas. Per la maggior parte dei gas reali (particolarmente azoto e -argo , che sono quelli più comunemente impiegati), l’effettivo rapporto tra emissione a caldo e emissione a freddo per questo intervallo di temperatura è ancora maggiore di questo numero per un gas ideale, a causa della non idealità termodinamica di questi gas. Con una tale ampia variazione, un dispositivo di gonfiaggio che riempie completamente il cuscino alla temperatura estrema inferiore correrebbe il pericolo di provocare lo scoppio o la lacerazione del cuscino aperto a una temperatura elevata, o almeno non produrrebbe buone caratteristiche per assorbire l'impatto dell’occupante di un veicolo. Da un altro punto di vista. se la dimensione del dispositiva di gonfiaggio o del cuscino venisse adattata in modo che il cuscino abbia caratteristiche piu adatte alla temperatura estrema superiore, allora a una temperatura iniziale fredda il dispositivo di gonfiaggio riempirebbe il cuscino soltanto in una porzione del suo volume totale. Nessuna di queste condizioni è accettabile.

Le tecnologie relative ai dispositivi di gonfiaggio che sono in largo uso attuale sono meno sensibili alla temperatura rispetto alla condizione del gas stivato tradizionale ora descritta, ma presentano una dipendenza dalla temperatura. I dispositivi di gonfiaggio pirotecnici puri producono il loro gas dalla combustione di prodotti chimici solidi. Il processo di combustione viene descritto da una velocità di combustione che dipende dalla temperatura iniziale del materiale pirotecnico, ed è possibile che la completezza della combustione possa anche essere influenzata dalla temperatura iniziale. Un’altra tecnologia dei dispositivi di gonfiaggio quella dei dispositivi di gonfiaggio ibridi, i quali combinano gas immagazzinato e prodotti chimici pirotecnici solidi. In un dispositivo di gonfiaggio ibrido, la dipendenza dalla temperatura della porzione di emissione del gas immagazzinato è grossolanamente come ora descritto per i dispositivi di gonfiaggio a stivaggio di gas tradizionali, mentre la porzione della emissione ottenuta da prodotti chimici pirotecnici presenta una minore variazione con la temperatura, e così la prestazione globale di questo tipo di dispositivi di gonfiaggio presenta una minore variazione con la temperatura iniziale di quanto faccia un dispositivo di gonfiaggio a gas di stivaggio puro. Tuttavia, si può dire che per tutte queste tecnologie dei dispositivi di gonfiaggio, la dipendenza dalla temperatura dell'emissione è ancora un problema.

Se fosse possibile migliorare la dipendenza dalla temperatura del dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas, ciò fornirebbe un dispositivo di gonfiaggio che presenta notevoli vantaggi rispetto a parecchi problemi che sono di importanza crescente nell’industria automobilistica. Una crescente attenzione viene correntemente data alle quantità di particelle solide e di sostanze gassose potenzialmente irritanti che sono contenute nel gas di emissione da dispositivi di gonfiaggio che utilizzano prodotti chimici pirotecnici solidi. Questo interesse e rivolto al comfort, comodità e salute degli occupanti del veicolo quando viene impiegato il cuscino d'aria. Un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas perfezionato sarebbe privo di queste particelle e di emissioni gassose dannose eccetto forse per una quantità minima di emissioni risultanti da un iniziatore pirotecnico che può essere impiegato nella rottura del disco che sigilla il recipiente di stivaggio del gas per avviare la rottura del disco frangibile. Inoltre, con la produzione di dispositivi di gonfiaggio per cuscini diaria che ammontano ora a parecchio milioni di unità all’anno, diventa più evidente che la tossicità di alcune sostanze pirotecniche, in particolare azide di sodio, è un problema . La tossicità è un problema sia durante la fabbrìcazione, sia per l’eliminazione finale o il riciclo degli automobili usati. Un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas perfezionato risolverebbe tutti questi problemi di salute e ambientali.

Inoltre . il dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas perfezionato qui descritto è relativamente semplice rispetto alla maggior parte degli altri dispositivi di gonfiaggio, e ciò presenta implicazioni vantaggiose per la affidabilità e per la riduzione dei costi. Per un qualsiasi nuovo veicolo con le sue caratteristiche uniche di collisione e unici requisiti dimensionali per il dispositivo di gonfiaggio, viene coinvolto uno sforzo e spese nello sviluppo di un dispositivo di gonfiaggio specifico per il veicolo, e una parte notevole di questi sforzo e spese si riferisce alla filtrazione. La tecnologia a stivaggio di gas compensato in temperatura elimina sostanzialmente tutti i problemi di filtrazione dal processo di sviluppo del dispositivo di gonfiaggio, eccetto eventualmente una piccolissima quantità di filtrazione relativa al mezzo di innesco del disco di rottura se tale mezzo di innesco è di natura pirotecnica .

Di conseguenza, uno scopo della presente invenzione è quello di produrre un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas perfezionato la cui emissione presenti una minore dipendenza dalla temperatura iniziale di quanto sia l’emissione di un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas tradizionale della tecnica precedente.

Un altro scopo della presente invenzione è che il dispositivo di gonfiaggio sia di struttura semplice e che le caratteristiche di compensazione della temperatura funzionino il più passivamente possibile.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di provvedere un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas del tipo precedente il quale non abbia problemi ambientali o di salute per quanto riguarda il contenuto o la composizione delle sue emissioni o delle sostanze che vengono impiegate nella sua fabbricazione.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di eliminare al massimo possibile la necessità di filtrazione in un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas del tipo predetto.

Durante il processo di scarico di gas pressurizzato da un recipiente a pressione, il gas che rimane nel recipiente a pressione (che non è ancora stato scaricato) diventa sempre più freddo con il procedere dello scarico. Lo stesso vale per la temperatura istantanea del gas in uscita. La condizione viene più comunemente illustrata dall’esempio famigliare del raffreddamento di un barattolo di aerosol quando questo viene scaricato (sebbene il barattolo di aerosol non sia completamente paragonabile poiché questo contiene spesso liquido come anche gas). Questo fenomeno viene spiegato dalla prima legge della termodinamica. la quale definisce che l’energia interna del gas rimanente viene diminuita dalla entalpia del gas uscente. L’entalpia è una quantità maggiore dell’energia interna. Così, l’energia interna totale del gas rimanente diminuisce piu rapidamente di quanto faccia la sua massa, il che significa che la temperatura del gas rimanente diminuisce. L'esempio particolare della prima legge viene identificato come condizione instabile di flusso uniforme della termodinamica da Van Wylen e Sonntag.

Per la condizione di un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas, la pressione di stivaggio del gas può tipicamente essere da 14 MPa a 42 MPa (da 2000 a 6000 psi). Il rapporto tra la pressione di stivaggio e la pressione di scarico (atmosferica) può così essere molto elevato (un rapporto da 140:1 a 420:1 ). A causa di ciò, la temperatura del gas che esce dal recipiente a pressione in vicinanza della fine dello scarico può essere molto bassa, nell'intervallo da 50 K a 100 K.

che e grossolanamente 200 K inferiore alla temperatura iniziale. Questa temperatura del gas alquanto bassa suggerisce la possibilità o la desiderabilità di aggiungere calore al gas. A tal fine, la presente invenzione propone di utilizzare il trasferimento di calore per convezione da qualche dispositivo deliberatamente collocato nel percorso del gas. Nei dispositivi di gonfiaggio pirotecnici tradi zionali , vi è tipicamente una quantità non trascurabile di trasmissione di calore per convezione (Rif. "Advances in Analytical Modeling of Pyrotechnic Aibarg Inflators" di Peter Materna, Society of Automotive Engineers Paper 920120). In un tale dispositivo di gonfiaggio la trasmissione di calore avviene dal gas caldo che scorre al filtro di rete di filo metallico che è più freddo del gas. Tuttavia, lo stesso tipo di analisi ci può dire che sarebbe anche possibile per un oggetto di fornire calore al gas per convezione se la direzione di differenza di temperatura viene invertita.

Si può ulteriormente realizzare che il calore aggiunto al gas per convezione non deve provenire da un oggetto che venga ordinariamente pensato come caldo. Il calore può in pratica provenire da un elemento di serbatoio termico che é avviato a Qualunque fosse la temperatura iniziale del dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas prima dello scarico. Si deve notare che anche se tanto il gas immagazzinato quanto l'elemento di serbatoio termico iniziano ad una temperatura apparentemente fredda di -40°C. l’elemento di serbatoio termico può ancora servire come sorgente di calore per il gas che esce successivamente, poiché il gas che esce successivamente è sempre sostanzialmente più freddo della temperatura iniziale alla quale il gas era immagazzinato. Il requisito che il dispositivo di serbatoio termico sia semplicemente in equilibrio termico con il gas alla temperatura iniziale del gas nel dispositivo di gonfiaggio prima dello scarico rende questo,una tecnica molto passiva e quindi di uso semplicissimo.

Un altro requisito associato per l’impiego di questo effetto per moderare la dipendenza dalla temperatura di un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas è di disporre affinchè questo aumento della temperatura del gas in uscita per mezzo di trasmissione di calore per convezione si verifichi a condizioni iniziali fredde ma non in condizioni iniziali calde. Ciò richiede l’impiego di un dispositivo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura. Un tale dispositivo deve servire in modo che in condizioni iniziali fredde una frazione relativamente grande di gas uscente scorra attraverso il serbatoio termico, in modo che la sua temperatura venga aumentata per convezione. Viceversa, in condizioni iniziali calde, é desiderabile che poco o niente gas esca scorrendo attraverso il serbatoio termico, in modo che vi sìa un aumento minimo possibile della temperatura del gas per trasmissione di calore per convezione. Il provocare il flusso di gas attraverso l’elemento di serbatoio termico e il ricevimento così di calore viene indicato qui come compensazione. Il percorso di flusso che invia gas attraverso l’elemento di serbatoio termico viene indicato come un percorso di flusso compensato, e il percorso di flusso che invia gas in modo da evitare l’elemento di serbatoio termico viene indicato come il percorso di flusso non compensato. Il dispositivo di gonfiaggio globale, in cui la maggior parte del gas viene compensata in condizioni iniziali fredde ma poco o niente gas viene compensato in condizioni iniziali calde, viene indicato come un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas compensato in temperatura.

Allo scopo di ulteriormente apprezzare o valutare il potenziale della tecnica di compensazione, è utile calcolare quanto calore può essere rinviato nel gas con questo mezzo. Si consideri lo scarico di un gas senza compensazione o reintegro di calore. Il metodo di calcolo più semplice è di ammettere la legge di un gas ideale e anche le relazioni che descrivono l’entalpia e l’energia interna per un gas perfetto. Queste relazioni classiche sono:

Come ulteriore approssimazione, è utile considerare il caso limite in cui un volume immagazzinato di gas si scarica completamente, cioè si scarica nel vuoto (ciò presuppone inoltre che il gas non si condensi mai). Nella condizione presente il rapporto tra la pressione di immagazzinaggio e la pressione di ricevimento e soltanto parecchie centinaia anziché l’infinito, ma il rapporto e sufficientemente grande per cui questo risultato sia utile per comprendere l’invenzione. Secondo la prima legge della termodinamica, al termine del periodo transitorio, l’entalpia * massa totale del gas che esce dal recipiente di immagazzinaggio ed entra nel serbatoio di ricevimento è uguale all’energia interna * massa del gas immagazzinato. Si indichino le condizioni nel serbatoio di ricevimento nel recipiente di immagazzinamento mediante l’indice sottoscritto "ree" e "stor" , rispettivamente .

Applicando la relazione tra h e u al gas nel serbatoio di ricevimento,

Ciò dice, in breve, che la temperatura media finale del gas nel recipiente di ricevimento è l/gamma volte la temperatura iniziale del gas immagazzinato. Nel caso di un gas monoatomico, quale elio, in cui gamma (il rapporto tra il calore specifico a pressione costante e il calore specifico a volume costante) e 1.67. la temperatura media finale del gas nel serbatoio di ricevimento e 0,6 volte la temperatura iniziale del gas immagazzinato. Piu specificamente, se il gas viene scaricato da una condizione calda di 363 K (90°C ), che è un limite tipico di temperatura superiore specificato per una automobile, e non vi è trasmissione di calore al gas, allora la temperatura finale del gas nel serbatoio di ricevimento è 0,6*363 K o 218 K. Analogamente, se il gas è iniziato a 233 K (-40°C) (un limite di temperatura tipico inferiore specificato per automobili) e ha subito un processo simile, la sua temperatura finale è 0,6*233 K o 140 K.

Il principio fondamentale della presente invenzione è di sfruttare il fatto che in questa condizione fredda un serbatoio termico alla temperatura iniziale di 233 K può fornire calore per convezione al gas uscente. Se il serbatoio ha una capacità termica sufficentemente grande e una area di superficie sufficiente e un coefficiente di trasmissione di calore per provvedere essenzialmente un equilibrio perfetto, si potrebbe in teoria portare la temperatura del gas scaricato da 140 K sino a 233 K. Questo e in pratica leggermente piu caldo di 2i8 K ora calcolati come la temperatura del gas nel serbatoio di ricevimento per il caso della temperatura iniziale calda. Questo risultato sorprendente definisce che mediante questo mezzo di compensazione semplice e passivo, non soltanto risulta possibile restringere l’intervallo di prestazione del dispositivo di gonfiaggio nell’intervallo di temperatura definito essenzialmente a zero, ma risulterebbe in pratica possibile far sì che il dispositivo di gonfiaggio produca una maggiore energia di emissione ad una condizione fredda (-40°C) rispetto ad una condizione calda (+90°C). Ciò è sorprendente poiché in tutti i dispositivi di gonfiaggio tradizionali l’energia scaricata totale nelle condizioni calde è maggiore che nelle condizioni fredde, e spesso sostanzialmente maggiore.

In pratica, problemi di efficienza limitano il vantaggio pratico di questa tecnica a meno del 100% del massimo teorico ora calcolato. Tuttavia, si può ottenere una compensazione utile. Si è trovato che un punto di progettazione conveniente sarebbe tale che nella gamma di temperatura specifica, l’energia totale del gas emesso aumenti di circa metà della frazione di cui aumenta la temperatura assoluta. Per l’esempio delle temperature estreme calda e fredda impiegate in questa discussione, la temperatura alta è il 55% maggiore della temperatura bassa. Per le forme di realizzazione di interesse, l'emissione del dispositivo di gonfiaggio può variare in modo che nelle condizioni calde l'energia emessa del dispositivo di gonfiaggio totale (misurata come l’aumento nella pressione del serbatoio di ricevimento) sia maggiore della corrispondente emissione nelle condizioni fredde di meno del 30%. Ciò rende la ristrettezza della gamma di emissione di questo dispositivo di gonfiaggio paragonabile o piu ristretta della gamma di emissione dei dispositivi di gonfiaggio esistenti prodotti utilizzando altre tecnologie.

La figura 1 è una vista in prospettiva esplosa di un involucro di diffusore contenente un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas e un gruppo piegato di cuscino d'aria;

la figura 2A è una vista in sezione longitudinale del dispositivo di gonfiaggio accoppiato con un involucro di diffusore e un cuscino d’aria entrambi illustrati schematicamente ed avente incorporato un sistema valvolare di compensazione della temperatura che chiude il flusso di gas attraverso una rete dì trasmissione dì calore per convezione;

la figura 2B è una vista simile con il sistema valvolare aperto;

la figura 2C è una vista in sezione in prospettiva dei dischi illustrante le serie di feritoie;

la figura 3A è una vista simile alla figura 2A utilizzando una seconda forma di realizzai ione di sistema valvolare di compensazione della temperatura illustrata nella sua posizione chiusa;

la figura 3B è una vista simile con il sistema valvolare della figura 3A aperto;

la figura 4A è una vista simile alla figura 2A utilizzando una terza forma di reaiizzazione;

la figura 4B è una vista simile con il sistema valvolare della figura 4A;

la figura 5A è una vista simile alla figura 2A utilizzando una quarta forma di realizzazione di sistema valvolare di compensazione della temperatura illustrato nella sua posizione chiusa;

la figura 5B è una vista simile al sistema valvolare della figura 5A;

la figura 6A è una vista simile alla figura 2A utilizzando una quinta forma di realizzazione di sistema valvolare di compensazione della temoeratura illustrato nella sua posizione chiusa;

la figura 6B è una vista simile al sistema valvolare della figura 6A aperto:

la figura 6C è una vista in sezione in prospettiva dei manicotti illustrante la serie di feritoie:

la figura 7A è una vista simile alla figura 2A utilizzando una sesta forma di realizzazione di sistema valvolare di compensazione della temperatura illustrato nella sua posizione chiusa;

la figura 7B è vista simile del sistema valvolare della figura 7A;

la figura 8 è una vista in pianta di un sistema valvolare espandibile in una direzione circonferenziale secondo una settima forma di reaiizzazione;

la figura 9 è una vista in sezione di un dispositivo di gonfiaggio toroidale accoppiato con un diffusore contenente un cuscino d’aria illustrato sia schematicamente, sia avente incorporato un sistema valvolare di compensazione della temperatura che chiude il flusso di gas attraverso una rete di trasmissione di calore di convezione;

la figura 9B è una vista simile al sistema valvolare della figura 9A aperto:

la figura 9C è una vista in sezione frammentaria ingrandita illustrante l'anello torico per il centraggio del disco anulare scorrevole.

In tutte queste illustrazioni, per chiarezza di illustrazione, le larghezze delle feritoie e le distanze di movimento termico sono illustrati, fuori scala e esagerate.

Essenzialmente, un dispositivo di gonfiaggio a stivaggio di gas compensato in temperatura comprende un recipiente a pressione il cui limite comprende un mezzo di tenuta quale una parete frangibile che può essere rotta su comando: un elemento di serbatoio termico; due percorsi di uscita per il gas, uno che provvede un piccolo o nessun contatto con l’elemento di serbatoio termico e l’altro che porta il gas in stretto contatto con l’elemento di serbatoio termico; e un dispositivo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura.

Prima di tutto, l’elemento di serbatoio termico è richiesto per trovarsi in modo passivo sostanzialmente alla stessa temperatura del gas immagazzinato, quando il dispositivo di gonfiaggio subisce variazioni graduali di temperatura in conseguenza di variazioni nell’ambiente al auale é esposto. Un altro requisito funzionale per l’elemento di serbatoio termico e che questo deve fornire calore sufficiente al gas uscente quando il gas viene inviato all’uscita attraverso l’elemento di serbatoio termico. Ciò significa che l’elemento di serbatoio termico deve avere una sufficiente capacità termica, che è determinata dalla sua massa e dalle proprietà del materiale, e deve avere una sufficiente area superficiale, che è determinata dalla geometria in cui viene prodotto. L’elemento di serbatoio termico deve anche avere un adatta resistenza meccanica per resistere alle differenze di pressione durante il periodo transitorio di scarico senza subire un grossolano schiacciamento o deformazione. E’ anche necessario che la conduttività termica del materiale sia tale per cui le fibre individuali o fili svuotino il calore dalla maggior parte o da tutta la loro sezione durante la durata del periodo transitorio.

Un modo ottimo per promuovere un equilibrio termico tra il gas immagazzinato e l’elemento di serbatoio termico è di disporre l’elemento di serbatoio termico all’interno del recipiente a pressione. Alla pressione elevata e alla corrispondente elevata densità del gas immagazzinato, il coefficiente di trasmissione naturale del calore per convezione tra il gas e l’elemento di serbatoio termico risulta molto maggiore che non in condizioni atmosferiche, e ciò favorisce un equilibrio termico rapido e completo tra il gas e l’elemento di serbatoio termico con il variare della temperatura esterna. Se il dispositivo di gonfiaggio viene impiegato come un dispositivo di gonfiaggio per cuscino .d'aria che è installato all’interno del quadro portastrumenti o una simile zona di un veicolo, è possibile che la scala del tempo in cui viene imposta una qualsiasi variazione di temperatura sia di almeno parecchi minuti e l’esperienza indica che una rete di fili metallici si equilibra molto strettamente con il gas immagazzinato entro pochi minuti di una qualsiasi ipotetica variazione improvvisa della temperatura del gas immagazzinato. Se l’elemento di serbatoio termico fosse all’esterno della regione del gas immagazzinato ma entro il gruppo del dispositivo dì gonfiaggio stesso, esso probabilmente manterrebbe ancora un ragionevole equilibrio termico ristretto con il gas immagazzinato. ma non altrettanto esattamente che se l’elemento di serbatoio termico fosse all’interno del recipiente a pressione. Vi è pure una certa efficienza di utilizzazione di spazio ottenuta ponendo l’elemento di serbatoio termico all'interno del recipiente a pressione, poiché gli interstizi o spazi vuoti entro l’elemento di serbatoio termico sono utilizzabili per l’immagazzinamento del gas.

Probabilmente la forma più facile in cui produrre l’elemento di serbatoio termico è come una rete metallica. Tuttavia, l’elemento di serbatoio termico potrebbe essere prodotto in qualsiasi altra forma che esponga pure un’area superficiale sostanziale al flusso di gas, quale strutture di matrice porosa, come materiali sinterizzati formati da fili metallici, materiali sinterizzati formati da sfere e materiali sinterizzati formati da qualsiasi altre forme. L’elemento di serbatoio termico potrebbe anche essere una struttura simile ad una spugna in cui le parti solide sono tutte collegate l’una all’altra mentre i pori sono anche collegati l’uno all’altro. Visivamente, l’elemento di serbatoio termico può somigliare ad un filtro, ma non funziona come un filtro poiché il gas immagazzinato che esce attraverso l’elemento di serbatoio termico non contiene materiale par ticel lare . Ancora un’altra geometria in cui l’elemento di serbatoio termico potrebbe eventualmente essere prodotto è un nido d’ape, che viene tipicamente prodotto unendo in modo intermittente sottili fogli di un metallo quale alluminio e allontanando quindi i fogli per formare celle aperte.

La densità di riempimento di una rete descrive quanto strettamente la rete è addensata, se una rete è densa al 25%, ciò significa che entro un oggetto o forma macroscopica formata da una rete, il 25% del volume è solido e il 75% è spazio vuoto o, in altre parole, il peso dell’oggetto è il 25% del peso di un pezzo solido dello stesso materiale con le stesse dimensioni esterne. Una tipica densità di impacchettamento della rete di filo metallico qui impiegata è il 25% di densità solida. Una densità di impacchettamento della rete può essere soltanto sino ad un limite superiore di circa il 40% per ragioni di impacchettamento geometrico e di possibilità di produzione. La densità di impacchettamento della rete dovrebbe preferibilmente essere al di sopra di approssimativamente 10% oppure altrimenti non possiede una grande rigidità strutturale.

Il modo migliore per caratterizzare la capacita di massa o termica dell’elemento di serbatoio termico è mediante il rapporto tra la sua capacita termica (massa per calore specifico) e la capacita termica del gas immagazzinato (massa di gas immagazzinato per calore specifico a pressione costante del gas). Per il dispositivo di gonfiaggio descritto qui che gonfia un cuscino .d'aria di 150 litri, ammettendo l’impiego di rete di filo di alluminio, è adatta una massa di fili di alluminio di 140 g. Il gas immagazzinato, come descritto in seguito, può essere approssimativamente 50 g di elio (a seconda della entità desiderata di sovrariempimento del cuscino). Quindi, il rapporto ora definito di capacità termica è 0,5. Se il rapporto delle capacità termiche diventa molto piccolo, ad esempio 0,1, allora l’elemento di serbatoio termico perde capacità termica e diminuisce la sua temperatura troppo prima che il gas finisca di uscire attraverso lo stesso. Se il rapporto diventa piuttosto grande, ad esempio 10, allora la compensazione funziona bene ma vi è una penalizzazione da pagare in termini di trasporto di un peso inutile durante tutta la vita del veicolo.

Anche la quantità di area superficiale dell’elemento di serbatoio termico influisce sulla sua utilità . Ammettendo che la rete sia fatta da filo di alluminio, un diametro adatto per il filo è di 0 ,25 mm (0,010" ). Tuttavia , l’intervallo utilizzabile di diametri del filo può essere molto ampio, approssimativamente da 1 mm (0,039"j sino ad un limite pratico di fabbricazione del filo che può essere 0 ,0025 mm (0 ,0001"). Il ma teriale del serbatoio termico presenta un’onda termica che avanza nel serbatoio con il procedere del tempo. Il comportamento dell’onda termica della situazione opposta, un gas caldo che entra in un elemento di serbatoio freddo, è stato descritto in "Advances in Analytical Modeling of Pyrotechnic Airbag Infìators" da Peter Materna, "Society of Automotive Engineers Paper 920120". Poiché in questo caso il gas che entra è più freddo del serbatoio, la maggior parte a monte del serbatoio si raffredda per prima, e successivamente si raffreddano le parti più a valle. Se l’area superficiale , il coefficiente di trasmissione di calore e il tempo di permanenza del gas entro il serbatoio termico sono sufficienti, al momento in cui il gas raggiunge l’estremità più a valle del serbatoio termico, la sua temperatura è prossima a quella della porzione più a valle del serbatoio.

E’ opportuno qui considerare la scelta del materiale per la rete termica, poiché Questo è un a rgomento che è generico a tutte le forme di realizzazione presentate successivamente . Il mate riale per l’elemento di serbatoio te rmico potrebbe essere un qualsiasi materiale che sia in grado di essere tessuto o lavorato a maglia oppure trasformato in una matrice porosa. I metalli sono buoni materiali candidati per l’elemento di serbatoio termico poiché essi vengono facilmente trafilati in filo e in tessuti, sono meccanicamente resistenti ed hanno una buona conducibilità termica. L’alluminio può essere considerato il materiale preferito per il filo della rete metallica poiché tra i metalli è quello che ha le massime capacità termiche per peso unitario. L’acciaio inossidabile è pure una possibile alternativa che è più efficiente in termini di capacità termica per unità di volume, ma meno efficiente in termini di capacità termica per unità di peso. Le materie plastiche quali nylon sono pure candidati possibili per l’elemento di serbatoio termico. Una buona caratteristica delle materie plastiche , quali nylon, è che la loro capacità termica per unità di peso è anche maggiore di quella dell’alluminio . Tuttavia. si deve prestare attenzione alla resistenza meccanica di tali materiali e assicurarsi che la conduttività termica sia sufficiente per ottenere un rilascio di calore da quasi tutta la sezione della fibra durante il breve periodo di tempo del transiente. Queste proprietà sono influenzate da dettagli di formulazione e dagli additivi in modi che sono noti nella tecnica.

E’ necessario che il dispositivo valvolare sensibile termicamente funzioni con un mezzo che sia semplice ed affidabile. Uno dei meccanismi più semplici e più affidabili è la dilatazione termica dei materiali solidi. Ciò comporta tipicamente due parti di sostanzialmente la stessa forma, ancorate l’una all'altra in un qualche punto e altrimenti libere di spostarsi l’una rispetto all’altra, in modo che la variazione nella lunghezza provocata dalla dilatazione termica provveda un movimento che aumenta o diminuisce l’area di flusso. In generale, come verrà presentato nelle forme di realizzazione, la distanza effettiva del movimento termico relativo disponibile è dell’ordine di 0,015" (0,37 mm) che é alquanto piccolo rispetto alle altre dimensioni del dispositivo di gonfiaggio e ai requisiti dimensionali. Allo scopo di ottenere aree di flusso richieste per l’uscita del gas utilizzando il fenomeno di dilatazione termica, considerando che un’area è essenzialmente una dimensione moltiplicata una dimensione in una direzione perpendicolare. è necessario combinare questa piccola dimensione con un’altra dimensione molto maggiore. Come risultato, le aree di flusso che sono dipendenti dalla temperatura tendono ad essere feritoie che sono lunghe e strette. Sono pure possibili altre forme geometriche, quali serie di parecchi piccoli fori. Si ritiene che il descrittore principale che governa il flusso attraverso il dispositivo valvolare dipendente dalla temperatura sia l’area di flusso aperta, sostanzialmente indipendente dalla geometria. In una parte formata da materia plastica, le feritoie vengono probabilmente stampate quando la parte viene formata. In generale, altri metodi di produzione che possono essere applicabili alla produzione di feritoie comprendono la lavorazione di macchina a scarica elettrica di filo in movimento (per parti formate di metallo), il taglio con getti d’acqua, lo stampaggio ed altri metodi. E’ importante che gli spigoli (bordi) delle feritoie in cui si verifica l’effetto di valvola siano netti anziché arrotondati. Se i bordi sono arrotondati.

ciò crea un percorso di perdita o almeno modifica la posizione effettiva alla quale si verifica l’interruzione completa del flusso.

E’ pure opportuno spiegare genericamente la scelta di materiali che formano il dispositivo valvolare di dilatazione termica. La chiusura con valvola o la variazione dell’area dell'orificio è il risultato del movimento relativo tra due parti aventi differenti di dilatazione termica, uno di questi con un elevato coefficiente di dilatazione termica e l'altro con uno basso. Allo scopo di ottenere la desiderata variazione di aria con la temperatura, è utile che i coefficienti di dilatazione termica di questi materiali siano i più differenti possibili, l’uno dall'altro.

Il materiale con bassa dilatazione termica potrebbe essere un metallo quale alluminio, acciaio o acciaio inossidabile. Questo può anche essere Invar, che è 36% Ni, il resto Fe, ed ha un coefficiente di dilatazione termica quasi zero. L’impiego di un metallo per la parte a bassa dilatazione termica può anche provvedere una resistenza meccanica per tale parte, che è buona poiché una delle due parti deve possibilmente reagire ad alcuni carichi rilevanti. Tuttavia.

alcune materie plastiche hanno pure bassi coefficienti di dilatazione termica e una resistenza meccanica sufficiente per l’impiego come la parte a bassa dilatazione. L'ottenimento di un basso coefficiente di dilatazione termica con una materia plastica è possibile selezionando una composizione con un coefficienti intrinsecamente piccolo di dilatazione termica e adottando inoltre la pratica comune di mescolarvi fibre di vetro, che rinforzano la materia plastica e riducono il suo coefficiente di dilatazione termica.

Per quanto riguarda il materiale ad elevata dilatazione termica, alcune materie plastiche hanno coefficienti di dilatazione termica che sono tra i piu grandi di qualsiasi materiale. Uno di tali materie plastiche è il politetrafluoroetilene (Teflon), che viene prodotto da E.I. duPont de Nemours & Co. Tra i vari materiali plastici, il politetrafluoroetilene ha uno dei maggiori coefficienti di dilatazione termica. Esso presenta pure altre buone proprietà meccaniche e una temperatura di fusione nettamente al di sopra delle temperature riscontrate in questo dispositivo. Un altro simile fluoropolimero con un elevato coefficiente di dilatazione termica è il Neoflon PFA, un copolimero tetra† luoroetìlene/perfluoroviniletere prodotto da Daikin American Ine. Un'altra materia plastica candidata con un coefficiente di dilatazione termica alquanto elevato è un nylon (poliammide) quale Nylon 12. La materia plastica ad elevata dilatazione viene preferibilmente formulata con poco o nessun additivo in fibre, poiché gli additivi in fibre diminuiscono generalmente il coefficiente di dilatazione termica. Sarebbe forse anche possibile formare la parte ad elevata dilatazione da un metallo che abbia un coefficiente di dilatazione termica il più differente possibile da quello della parte a bassa dilatazione (per esempio alluminio e Invar), ma sarebbe allora probabilmente necessario impiegare parecchie più serie di feritoie per ottenere l’area richiesta. Per i metalli il coefficiente di dilatazione termica e più specificamente la differenza nel coefficiente di dilatazione termica tra metalli non è altrettanto grande quanto è ottenibile quando si impiegano materie plastiche insieme con metalli. Ancora altri materiali possono anche essere utilizzati per le parti mobili il cui movimento relativo provvede l’azione di valvola termica. Forse la combinazione più adatta di materiali è il poiitetrafluoroetilene che si sposta rispetto all'alluminio. Il coefficiente di dilatazione termica del poiitetrafluoroetilene. mediato nell’intervallo di temperatura da -40°C a 90aC. è l,2E-4/C. mentre quello dell’alluminio e 2.4E-4/C. Per l’intervallo di temperatura di 130°C. la deformazione termica del politetrafluoroetilene rispetto a quella dell’alluminio è 0,012. Un meccanismo alquanto piu complesso ma ancora molto pratico può essere progettato il quale si basa più sulla dilatazione termica assoluta che non sulla dilatazione termica differenziale. Questo comporta la dilatazione circonferenziale per provocare la rotazione, oppure comporta la dilatazione termica lineare di un lungo elemento guidato (un meccanismo attuatore), rispetto ad un elemento fisso che risulta la guida, per posizionare l’elemento di valvola mobile rispetto all’elemento fisso. Ciò potrebbe in particolare comportare una geometria a spirale di più di una spira in modo che la lunghezza di dilatazione termica aumenti con il numero di spire, mentre le dimensioni di guida non sono influenzate dal numero di spire.

Tutte le forme di realizzazione che vengono presentate qui provvedono due distinti percorsi di flusso per il gas che esce dalla regione del gas immagazzinato, che sono meccanicamence fluide l’uria parallelamente all’altra. Il primo percorso di flusso o percorso di flusso non compensato invia gas fuori dal recipiente a pressione mentre evita sostanzialmente il contatto con l'elemento di serbatoio termico. Il secondo percorso di flusso o percorso di flusso compensato invia gas fuori dal recipiente a pressione in modo che questo passi attraverso l’elemento di serbatoio termico. In tutte le forme di realizzazione, il principio è che nelle condizioni iniziali a freddo, una frazione maggiore del gas uscente passi attraverso l’elemento di serbatoio termico di quanto si verifichi nelle condizioni iniziali calde.

Un principio fondamentale della presente invenzione è che durante il transience di scarico la posizione delle parti che formano il dispositivo di valvola termicamente sensibile rimanga sostanzialmente quello che era prima del transiente. Ciò è quanto assicura che il grado di compensazione di temperatura venga realmente determinato dalla temperatura iniziale del dispositivo di gonfiaggio prima dello scarico. E’ vero che il gas che scorre attraverso il dispositivo di valvola sensibile termicamente ha una temperatura che varia nel corso del transiente, e i bordi delle feritoie possono subire una certa trasmissione di calore con questo gas. Tuttavia, la progettazione delle parti di valvola termica non provvede un’area superficiale insolitamente grande o effettua qualsiasi altro sforzo per favorire la trasmissione di calore come viene fatto per l’elemento del serbatoio termico. Come risultato, si ritiene che le parti di dilatazione termica non subiscano alcuna rilevante variazione della posizione relativa durante il transiente. Un altro fattore che contribuisce ad assicurare che il comportamento venga retto principalmente dalle condizioni pregonfiaggio,è il fatto che durante il transiente si verificano forze rilevanti dovute a differenze di pressione che tendono a mantenere le parti per attrito nella posizione relativa che le stesse occupavano all’inizio del transiente.

II gas immagazzinato è preferibilmente elio per parecchie ragioni. In primo luogo, per una qualsiasi data temperatura, l’elio ha la velocità massima del suono di qualsiasi gas (a parte l’idrogeno che è indesiderabile poiché, se rilasciato quale gas immagazzinato, può creare un pericolo di fiamma all’interno del veicolo). L’elevata velocità del suono contribuisce a provvedere un rapido scarico del gas per il fatto che vi possono essere limitazioni pratiche nelle zone degli orifici di uscita. Ciò è particolarmente importante con il mezzo di valvole dipendenti dalla temperatura qui descritto che utilizza la dilatazione termica, in cui sono limitati i movimenti e i cambi di aree disponibili. In secondo luogo, l’elio non arriva vicino al suo punto di condensazione per il gas che rimane all’interno del recipiente a pressione in vicinanza del termine dello scarico, anche per temperature iniziali fredde. Altri gas, quali azoto o argo , potrebbero raggiungere i loro punti di condensazione durante la parte finale del transiente per temperature iniziali fredde. La condensazione del gas è indesiderabile poiché il condensato non è utile per riempire il cuscino d'aria in terzo luogo, l’elio presenta un certo vantaggio in termini di non idealità termodinamiche correlate con il suo comportamento nello strozzamento. Lo strozzamento di un gas (lasciandolo scorrere attraverso l’orificio sotto una grande caduta di pressione) è un processo isentalbico per un gas ideale ciò non comporta alcuna variazione della temperatura di stagnazione del gas. Per i gas reali vi può essere un aumento o una diminuzione nella temperatura durante lo strozzamento (questo effetto è separato dal raffreddamento descritto precedentemente a causa della decompressione in conseguenza della prima legge della termodinamica). Se la temperatura iniziale del gas reale è alquanto prossima alla sua temperatura critica (entro un fattore di due o circa), allora qualsiasi piccola massa individuale di gas si raffredda nello strozzamento. Ciò è valido per gas quali argo e azoto nella gamma di temperatura di interesse per i dispositivi di gonfiaggio a stivaggio di gas. Più specificamente, l’argo e l’azoto, quando la temperatura iniziale diminuisce avvicinandosi alla temperatura critica, il raffreddamento nello strozzamento diventa ancora maggiore. Questa combinazione di effetti esagererebbe anziché diminuire la differenza nella emissione del dispositivo di gonfiaggio in funzione della temperatura iniziale. Per l’elio, nella gamma di temperatura di interesse per il funzionamento del dispositivo di gonfiaggio, non vi è un rilevante allargamento della gamma di emissione del dispositivo di gonfiaggio in funzione della temperatura . In quarto luogo , anco ra un altro leggero vantaggio dell’elio e che essendo un gas monotomico esso ha un gamma di 1,67. a differenza del gamma di 1,4 per i gas diatonici quali azoto (Gamma è il rapporto tra il calore specifico a pressione costante e il calore specifico a volume costante). Un gamma maggiore significa che l’effetto di raffreddamento associato con la decompressione, che è stato descritto precedentemente impiegando la prima legge della termodinamica, e alquanto maggiore per l’elio rispetto all’azoto . Ciò provvede la opportunità di trasferire una maggiore quantità di calore nel gas allo scopo di provvedere una compensazione. Infine, l’impiego di elio risparmia pure una modesta quantità di peso del dispositivo di gonfiaggio riempito. L’impiego di elio richiede di fare maggiore attenzione nella sigillatura di quanto sarebbe richiesto con altri gas , ma il problema della sigillatura è già stato trattato nei processi industriali esistenti con l’impiego di elio. E’ anche possibile che il gas immagazzinato possa essere una miscela di gas che contiene una grande proporzione di elio per le ragioni ora fornite. E’ possibile che la porzione rimanente del gas possa essere ossigeno per ridurre la natura asfissiante del gas liberato, o eventualmente qualche altro gas per altre ragioni. Se la maggiore parte del gas immagazzinato è elio, allora si ottiene ancora il massimo del vantaggio dell'impiego dell’elio.

Forma di realizzazione 1

La prima forma di realizzazione è rivolta ai dispositivi di gonfiaggio del lato passeggeri a differenza dei dispositivi di fissaggio del lato guidatore. Le persone esperte nella tecnica possono apprezzare che applicazioni al lato guidatore od altre, quali dispositivi di gonfiaggio per un urto laterale, possono anche essere realizzate impiegando la tecnologia qui descritta.

La figura 2 illustra la prima forma di realizzazione. La figura 2A illustra il dispositivo quale compare nelle condizioni iniziali calde, mentre la figura 2B illustra il dispositivo quale appare nelle condizioni iniziali fredde. Nuovamente, per chiarezza di illustrazione, le larghezze delle feritoie e le distanze di movimento termico vengono illustrati non in scala e esagerati. Questa forma di realizzazione comprende un recipiente a pressione generalmente cilindrico 10 comprendente una porzione cilindrica 12, un coperchio terminale chiuso 14 ad un’estremità e all’altra estremità un cappuccio terminale 16 disposto per ricevere un mezzo di tenuta 20, quale un disco di rottura o una parete frangibile. I cappucci terminali 14 e 16 possono essere semiellissoidali o semisferici o di una forma simile. Viene pure illustrato un mezzo 24 per provocare la rottura della parete frangibile 20 in base ad un segnale come discusso precedentemente. In una applicazione di cuscino d'aria per veicoli, il segnale proviene da un sensore di collisione. Il mezzo di innesco 24 viene illustrato come all’esterno della delimitazione di pressione e può essere di natura pirotecnica, come è noto nella tecnica. Nel recipiente a pressione è inclusa una apertura 60 attraverso la quale il recipiente a pressione può essere riempito e che può anche essere sigillata. Viene pure incluso, facoltativamente, un monitore o sensore di pressione 62. in modo che possa essere individuata qualsiasi possibile perdita di gas dal recipiente a pressione durante un immagazzinamento a lungo termine. Il monitore di pressione 62 dovrebbe inoltre comprendere un monitore di temperatura, poiché ha lo scopo di interpretare una lettura di pressione e determinare se del gas è sfuggito, è necessario conoscere la temperatura del gas la cui temperatura viene misurata. Viene pure illustrata una piccola Quantità di rete filtrante e di una struttura di sopporto associata 64, disposta immediatamente a valle della parete frangibile 20, che può essere utilizzata per trattenere i frammenti. A seconda dei dettagli della parete frangibili 20 e del dispositivo 24 per innescare la rottura della parete frangibile, un tale dispositivo può essere richiesto per assicurare che nessun frammento della parete frangibile del dispositivo di innesco possa entrare nel cuscino d'aria. Viene pure illustrato un involucro 0 diffusore o dispositivo di condotto 16 per inviare il flusso del gas dall’uscita del dispositivo di gonfiaggio al cuscino diaria. Infine, viene illustrato il cuscino d’aria 78.

In questa forma di realizzazione, l’elemento di serbatoio termico 30 è disposto all'interno del recipiente a pressione 10. L’elemento di serbatoio termico 30 è preferibilmente di forma anulare, avendo un diametro esterno essenzialmente uguale al diametro interno della porzione cilindrica 12 del recipiente a pressione 10. E' vantaggioso impiegare tutto il diametro interno del recipiente a pressione, e la maggior parte dell'area in sezione del recipiente, COSÌ da provvedere la massima area possibile in sezione ai flusso il che minimizza la caduta di pressione per il flusso attraverso la rete e contribuisce cosi ad ottenere una grande frazione di flusso attraverso la rete in condizioni fredde, una buona trasmissione del calore e una buona costante di tempo dello scarico. E’ pure desiderabile che l’elemento di serbatoio termico 30 occupi soltanto una porzione relativamente piccola, ad esempio da 20% a 30%, della lunghezza totale del recipiente a pressione 10, come illustrato. L'elemento di serbatoio termico può essere dimensionato come descritto precedentemente. Parametri tipici sono filo di alluminio del diametro di 0,010" (0.25 mm), densità 25% e 140 g.Non vi è alcuna dipendenza critica di qualsiasi di questi parametri.

La figura 2B illustra pure due distinti percorsi di flusso del gas che esce dalla zona del gas stivato. Il secondo percorso di flusso o percorso di flusso compensato 34, invia il gas fuori dal recipiente a pressione in modo che questo passa attraverso l’elemento di serbatoio termico 30. Il primo percorso di flusso o percorso di flusso non compensato 32. invia il gas fuori dal recipiente a pressione mentre evita sostanzialmente un contatto con l'elemento di serbatoio termico 30. Il flusso attraverso il secondo percorso di flusso è retto da un sistema di valvole dipendente dalla temperatura, mentre il flusso attraverso il primo percorso di flusso non lo è . Di conseguenza , questa forma di reaiizzazione può essere indicata qui come una forma di realizzazione a singolo sistema valvolare.

In questa prima forma di realizzazione , il movimento termico avviene nella direzione radiale rispetto agli assi principali del recipiente a pressione 10 generalmente cilindrico . L 'elemento valvolare dipendente dalla temperatura comprende un primo disco o disco scorrevole 40 formato da un primo materiale avente un primo coefficiente di dilatazione termica, e da un secondo disco o disco strutturale 50 formato da un secondo materiale avente un secondo coefficiente di dilatazione termica. La figura 2 viene disegnata illustrante un disco più a monte, che viene indicato come il disco scorrevole 40, e un disco più a valle che viene indicato come un disco strutturale 50. In questo modo, quando si verifica una differenza di pressione attraverso il dispositivo valvola re , il disco scorrevole è strutturalmente sopportato dal disco strutturale. Il disco scorrevole 40 è fissato al disco strutturale 50 mediante un mezzo ai ancoraggio 58 che è preferibilmente disposto al centro dei dischi 40 e 50. Oltre a fissare i dischi l’uno all’altro, il mezzo di ancoraggio 58 mantiene i dischi concentrici tra loro. Preferibilmente, il mezzo di ancoraggio 58 dispone pure la posizione angolare relativa dei dischi 40 e 50 in modo che le feritoie mantenga no una posizione relativa opportuna.

Uno dei dischi 40 e 50 è il disco ad elevata dilatazione e l’altro è il disco a bassa dilatazione. Se uno dei materiali è materia plastica e l’altro è metallo, è verosimile che il metallo sia più resistente della materia plastica, il che significa che il disco strutturale 50 è preferibilmente fatto dal metallo e il disco scorrevole 40 è fatto dalla materia plastica. In questo caso, il disco scorrevole è preferibilmente il disco ad elevata dilatazione. Tuttavia il disco scorrevole potrebbe anche essere il disco a bassa dilatazione, particolarmente se il disco scorrevole è fatto in Invar.

Il disco strutturale 50 viene illustrato nei disegni come collegato al recipiente a pressione 10, ma. tuttavia questo può essere una parte separata.

formando una tenuta contro la Darete del red olente a pressione 10 mediante un anello torico lnon illustrato) disposto nel bordo esterno del disco 50. Il disco strutturale 50 può avere una struttura di sopporto 68 o simile mezzo per venire in contatto con la cupola 16 alla estremità di scarico dei recipiente a pressione allo scopo di trasferire alla cupola il carico che viene esercitato sul disco strutturale 50 durante il transiente di scarico in conseguenza delle differenze di oressione. Nello stesso tempo, tuttavia, la struttura di sopporto 60 deve essere intermittente o contenere fori, in modo che il flusso del percorso di flusso 34 possa raggiungere l’apertura di uscita nella cuoola 16, in cui è montato il disco di rottura 20. I dettagli di progettazione della struttura di sopporto 68 sono relativi ai dettagli di progettazione della cupola 16. La struttura del sopporto 68 potrebbe essere collegata integralmente al disco strutturale 50 oppure può essere una parte separata, a seconda delle preferenze del progettista.

Come descritto qui e come illustrato nella figura 2, il sistema valvolare è disposto a valle dell’elemento di serbatoio termico 30. Ciò è opportuno in termini di percorsi di carico per ragioni strutturali, ed anche per il montaggio. Tuttavia, se desiderato, il sistema valvolare potrebbe essere viceversa collocato a monte anziché a valle dell’elemento dì serbatoio termico 30, purché venga mantenuta una separazione adatta dei percorsi di flusso in ogni punto a valle della valvola .

Affinchè l’area di flusso in cui il percorso di flusso 32 passa attraverso i dischi 40 e 50 sia indipendente dalla temperatura, i fori 46 in uno dei dischi, preferibilmente il disco piu a monte 40. sono maggiori dei fori 56 nell'altro disco 50, preferibilmente il disco più a valle, di più della quantità di qualsiasi movimento relativo dei due dischi. Ciò assicura che il flusso non compensato sia determinato dall’area della serie del più piccolo di questi fori e non sia influenzato da qualsiasi movimento relativo dei due dischi.

Viene provvista una pluralità di feritoie 42 disposte nel disco 40 e una pluralità di feritoie 52 disposte nel disco 50. Per la forma di realizzazione della figura 2, due differenti posizioni vengono illustrate nella figura 2A e nella figura 28. Le feritoie 42 e 52 sono disposte in modo che nelle condizioni calde le feritoie si ricoprano sostanìialmente tra loro e non provvedano la possibilità che il gas esca attraverso le stesse. Questa posizione relativa delle feritoie viene illustrata nella figura 2A. Per questa ragione, nella figura 2A non viene illustrato un percorso di flusso di uscita 32. Le feritoie 42 e 52 sono pure disposte in modo che nelle condizioni fredde le feritoie si allineino sostanzialmente tra loro. Questa posizione relativa viene illustrata nella figura 2B. Ciò provvede il governo dell’area di flusso nel percorso di flusso 32. Come illustrato nella figura 2C, le feritoie sono archi di cerchi, centrati al centro del disco (l’asse di simmetria della geometrica cilindrica). e occupano intermittentemente la circonferenza. E’ desiderabile che gli archi occupino il massimo possibile della circonferenza così da provvedere il massimo di area possibile. Tuttavia, gli archi devono lasciare un materiale non tagliato sufficiente affinchè il disco intero rimanga collegato. Nell’esempio illustrato, ognuna dei quattro archi individuali ad un dato raggio occupa approssimativamente 45° di arco, cosicché per qualsiasi dato raggio di arco l’estensione angolare totale dei singoli archi a tale raggio e approssimativamente meta della circonferenza. Allo scopo di ottenere una sufficiente area di flusso valvolata. e probabilmente necessario avere piu di una serie di archi, anche se i materiali hanno la differenza massima possibile nel coefficiente di dilatazione termica. Nell'esempio, si impiegano serie di archi di quattro differenti raggi, allo scopo di ottenere un perimetro sufficiente degli archi o lunghezze di feritoia. Se ì due materiali fossero due metalli differenti, sarebbero necessarie ancora più serie di archi.

Nella geometria asimmetrica di dilatazione radiale illustrata nella figura 2. è vantaggioso per due ragioni avere gli archi ad un raggio il più grande possibile, sebbene il raggio disponibile sia naturalmente limitato dalle dimensioni ammesse della sezione del dispositivo di gonfiaggio. In primo luogo, la distanza effettiva del movimento termico è la deformazione termica differenziale moltiplicata per la distanza radiale in allontanamento dal centro del disco. In secondo luogo, la circonferenza di un cerchio aumenta pure direttamente con il suo raggio, e la lunghezza totale dell’arco che può essere utilizzato per le feritoie (senza indebolire eccessivamente il disco) e una certa frazione di questa circonferenza. Così, l’area con valvola disponibile da una serie di feritoie ad un qualsiasi particolare raggio e una funzione quadratica del suo raggio. Nel presente esempio, per ottenere l’area di flusso desiderata completamente aperta, vengono impiegate quattro serie di feritoie a raggi uniformemente distanziati. Tuttavia, le feritoie esterne contribuiscono molto piu all’area totale di quanto facciano quelle più interne. Nell’esempio il raggio dell’arco piu grande è 38 mm (1,5") e i raggi degli altri archi sono corrispondentemente più piccoli. L’area termicamente variabile che viene ottenuta con questo mezzo è superiore a l.E-4 m''2 che è completamente aperta in condizioni fredde e completamente chiusa in condizioni calde.

Come detto, per la forma di realizzazione 1, il percorso di flusso non compensato è sempre aperto. In questo esempio l’area sempre aperta del percorso di flusso non compensato 32 è O.S.E-4.0,5 m"2. Essendo questo il caso, non sarebbe mai possibile inviare tutto il flusso uscente attraverso il percorso di flusso compensato 34. Tuttavia, per ragioni pratiche, è meglio se nelle condizioni fredde una frazione sostanziale del gas uscente passa attraverso il percorso di flusso compensato.

ad esempio almeno meta e preferibilmente sino a due terzi del flusso. Questa e una ragione per cui in questa forma di realizzazione l'area di flusso della valvola termica quando completamente aperta è parecchie volte maggiore dell’area dì flusso del percorso di flusso non compensato sempre aperto. Come si è visto, la distanza di movimento termico in questa forma di realizzazione, 0.015" (0,38 mm) e inferiore, è alquanto piccola. E' preferibile (sebbene non necessario) che il disco strutturale 50 abbia feritoie 52 la cui larghezza sia la distanza del movimento termico (le larghezze delle feritoie 52 per le differenti quattro serie di feritoie sono allora preferibilmente non uniformi ma viceversa aumentano con il raggio quando la distanza di movimento termico relativo aumenta con il raggio). Il bordo esterno di ogni feritoia 52 assolve ad una funzione di valvola e ad una funzione di sopporto, mentre il bordo interno assolve ad una funzione di sopporto. In questo modo, il disco scorrevole 40 è ovunque ben sopportato da valle e la distanza massima di sbalzo per il materiale del disco scorrevole è soltanto la larghezza delle feritoie 52 nel disco strutturale 50. Le feritoie 42 nel disco scorrevole 40. d’altra parte. possono essere più larghe della distanza dì movimento termico, poiché soltanto il bordo interno di ogni feritoia assolve ad una funzione di valvola. Una tale feritoia più larga può essere opportuna per la fabbricazione del disco scorrevole 40. ma per semplicità di illustrazione, le feritoie 42 sono illustrate come aventi la stessa larghezza delle feritoie 52 con cui esse interagiscono. Il disco scorrevole 40. che può essere fatto di politetrafluoroetilene, può avere uno spessore che è sino a 5 o 10 volte maggiore della distanza di sbalzo sulla feritoia, un fatto che rende la resistenza meccanica limitata del materiale plastico preferibile per essere usato per il disco scorrevole 40.

Una tipica pressione di immagazzinamento è da 27 MPa (4000 psi) a 41 MPa (6000 psi) all’estremo di temperatura calda. Se questa forma di realizzazione è prevista per l’impiego sul lato passeggeri di un veicolo in cui il volume richiesto del cuscino d'aria è tipicamente 150 litri, la massa di elio immagazzinato sarebbe approssimativamente 50 g. Il diametro interno del recipiente a pressione può essere da 82 ,5 a 90 mm (3 ,25-3,5"), con una corrispondente lunghezza per la massa di gas. Il recipiente a pressione può essere fatto di acciaio ad elevata resistenza o di acciaio inossidabile. La parete frangibile può essere un disco a rottura in modo che la rottura del disco a rottura provochi un passaggio aperto del diametro di approssimativamente da 2 a 2,5 cm.

Per le dimensioni dell’esempio qui fornite, i calcoli indicano che nelle condizioni iniziali fredde approssimativamente due terzi del flusso dovrebbero passare attraverso l’elemento di serbatoio termico.

Forma di realizzazione 2

Nelle figure 2A e 2B, il percorso di flusso non compensato 32 passa attraverso il centro della rete anulare 30 mediante il tubo 36, che serve come una delimitazione per mantenere i percorsi di flusso 32 e 34 fisicamente separati l’uno dall’altro (non miscelati). Tuttavia, è possibile eliminare il tubo 36, portando ad una semplificazione della struttura, come illustrato nelle figure 3A e 38. La figura 3A illustra il dispositivo di gonfiaggio nella condizione iniziale calda, e la figura 3B illustra il dispositivo di gonfiaggio nella condizione iniziale fredda. Tutte le parti corrispondenti nella figura 5 sono indicate con un apice. Come illustrato nella figura 3. il diametro interno dell'elemento di serbatoio termico di forma anulare 30’ può avere una dimensione sufficiente per portare una certa relazione con alcuni andamenti di flusso interno. Il percorso di flusso non compensato 32' passa attraverso una serie di fori 46’ e 56’ nei dischi 40’ e 50’ che sono preferibilmente disposti il più vicino possibile ai centro di questi dischi. Lo scopo e che l’andamento di flusso mediante cui il gas viene aspirato in questi fori, che è l’opposto ad un getto, prelevi gas dalla regione generalmente aperta all’interno del recipiente a pressione senza provocare troppo flusso di tale gas attraverso la rete. A tal fine, il diametro interno dell’elemento di serbatoio termico di forma anulare 30’ può essere grossolanamente uguale o alquanto inferiore all’estensione assiale dell’elemento di serbatoio termico. Sotto questo aspetto, è pure desiderabile che l’estensione assiale dell’elemento di serbatoio termico sia modesta, non superiore al 20%-30% della lunghezza assiale del recipiente. La combinazione di queste due caratteristiche porta ad una condizione in cui ad una temperatura iniziale elevata, in cui soltanto il percorso di flusso non compensato è aperto e il contatto del gas con l’elemento di separazione termico 50’ non e desiderato, la maggior parte del gas può uscire dal dispositivo di gonfiaggio senza aver alcun contatto termico con 1 “elemento di serbatoio termico 30’ e possibilmente soltanto quantita relativamente piccole di gas vicino ai bordi del percorso di flusso di aspirazione, come anche la porzione relativamente piccola del gas che inizialmente occupava gli interstizi dell’elemento di serbatoio termico abbiano in pratica un contatto termico con l'elemento di serbatoio termico. Si trova che la prestazione è quasi la stessa che per il dispositivo illustrato nella figura 2.

La costante di tempo o tempo di scarico del dispositivo di gonfiaggio è retta in parte dalle aree di uscita nei due percorsi di flusso quali 32 e 34 o 32’ e 34’, Uno di questi, l’area di percorso di flusso compensato, varia in funzione della temperatura iniziale, e l'altra, l’area del percorso di flusso non compensato, viene impostata durante la fabbricazione. La velocità di scarico del dispositivo di gonfiaggio può essere regolata adattando queste aree. Una caratteristica della prestazione del dispositivo di gonfiaggio quale descritto in questa struttura e che la costante di tempo di scarico è alquanto differente per le varie condizioni di temperatura, poiché l’area di uscita totale è maggiore per la temperatura iniziale fredda rispetto alla temperatura iniziale calda. Ciò può essere considerato benefico nel restringere la banda di prestazione, a seconda di come si tende alla prestazione. Una tipica durata di un urto è 70 ms. con alcune variazioni tra i veicoli a seconda della struttura del fronte di ogni veicolo . In questa serie d i curve di prestazione , la curva per condizioni iniziali fredde raggiunge essenzialmente il suo asintoto a 70 ms durante l'urto. Ciò è vantaggioso per massimizzare il gonfiaggio del cuscino per le condizioni iniziali fredde . Nelle condizioni iniziali più calde , la traccia della pressione del serbatoio di ricevimento è tale che a 70 ms l’asintoto non sia ancora raggiunto. Può succedere che il tempo dopo 70 ms, durante il quale l’ultimo 10% circa di gas viene scaricato, possa essere considerato irrilevante poiché in ogni caso allora l’incidente è superato. Se ciò avviene, per condizioni iniziali calde, uno scarico leggermente minore di tutto il gas durante il tempo di interesse , mentre in condizioni iniziali fredde, o scarico di essenzialmente tutto il gas durante il tempo di interesse, contribuisce a restringere la banda di prestazione.

Una ulteriore osservazione è che questo stesso effetto è presente anche se il dispositivo valvolare dipendente dalla temperatura viene impiegato in assenza di un elemento di serbatoio termico. Il vantaggio non è altrettanto grande poiché l’emissione totale (valore asintotico finale! è approssimativamente proporzionale alla temperatura assoluta, come descritto precedentemente, ma durante il tempo di interesse la distanza tra le curve per varie temperature iniziali risulta meno grave di ciò. Cosi, una forma di realizzazione assomigliante alla forma di realizzazione 2 ma con l’elemento di serbatoio termico 30 completamente assente avrebbe ancora un certo restringimento della banda di prestazione se il tempo di interesse viene limitato ad un valore inferiore al tempo di scarico più basso in condizioni iniziali calde.

Forma di realizzazione 3

Questa forma di reaiizzazione è simile alle forme di realizzazione 1 e 2 eccetto in quanto si utilizza pure un secondo dispositivo valvolare dipendente dalla temperatura, questo per controllare il flusso non compensato. Un dispositivo di gonfiaggio con questa caratteristica viene qui indicato come doppiamente valvolato. La compressione viene migliorata se in aggiunta all'apertura del flusso attraverso l’elemento di serbatoio termico quando la temperatura diminuisce, vi è pure una chiusura del flusso non compensato. In questo modo, alla temperatura estrema fredda tutto il gas può essere compensato anziché soltanto approssimativamente i due terzi del gas, come si verifica nelle forme di reaiizzazione 1 e 2. Come risultato, la larghezza della banda di temperatura risulta ancora piu stretta che per la forma di realizzazione 1.

Questa forma di realizzazione viene illustrata nella figura 4. La figura 4A illustra la configurazione in condizioni calde, e la figura 4B illustra la configurazione in condizioni fredde. I componenti numerati precedentemente per la forma di reai izzazione 1 sono numerati analogamente in questa forma di realizzazione, aumentati di 100.

Il secondo dispositivo valvolare assume la forma di una seconda serie di feritoie, nel percorso di flusso non compensato 132, che si spostano l’una oltre l’altra a causa della dilatazione termica differenziale. Queste feritoie sono le feritoie 144 nel disco 140 e le feritoie 154 nel disco 150. Le feritoie 144 e 154 sono 3rchi di ceroni centrati sull’asse centrale del dispositivo di gonfiaggio e dei dischi 140 e 152. come lo sono le feritoie 142 e 152. In questa forma di realizzazione, come nelle forme di realizzazione 1 e 2, il percorso di flusso 134 per il flusso compensato è disposto in modo che il gas uscente dal recipiente a pressione scorra attraverso sia l’elemento di serbatoio termico 130 sia l’azione di valvola creata dalle feritoie 142 e 152. A differenza delle forme di realizzazione 1 e 2, in questa forma di reaiizzazione il percorso di flusso 142 per il flusso non compensato è tale che il gas uscente dal recipiente a pressione non scorra attraverso l’azione di valvola (creata dalle feritoie 144 e 154) mentre bipassa l’elemento di serbatoio termico 130. L’impiego di due mezzi di valvola dipendenti dalla temperatura richiede una esatta relazione dimensionale tra le aree in modo che una delle aree diminuisca mentre l’altra aumenta .

Allo scopo di provvedere una sufficiente area valvolata nel percorso di flusso non compensato, mediante la dilatazione termica differenziale impiegando le feritoia 144 e 154. è necessario avere le feritoie disposte su un raggio sufficientemente grande , a causa delle dipendenze dell’a rea disponibile sul raggio indicato precedentemente . Cosi , la figura 4 illustra il raggio inte rno dell’elemento di serbatoio termico 130 spostato su un raggio maggiore di quanto era illustrato nella figura 2. La figura 4A illustra la configurazione del dispositivo nella condizione iniziale calda, e la figura 46 illustra la configurazione del dispositivo nella condizione iniziale fredda. Nella condizione iniziale calda, la valvola formata dalle feritoie 142 e 152 è chiusa e la valvola formata dalle feritoie 144 e 154 è aperta , portando cosi tutto il gas uscente ad utilizzare il percorso di flusso non compensato 132. Nella condizione iniziale fredda, la valvola formata dalle feritoie 142 e 152 è aperta e la valvola formata dalle feritoie 144 e 154 è chiusa, forzando così tutto il gas uscente a utilizzare il percorso di flusso compensato 134. Questa forma di reaiizzazione presenta una emissione la cui variazione con la temperatura é minore che per il corrispondente dispositivo di gonfiaggio previsto secondo le forme di realizzazione 1 e 2. Forma di realizzazione 4

Un modo leggermente differente per attuare la forma di realizzazione 3 viene illustrato nelle figure 5A e 58D. con le parti corrispondenti indicate mediante un apice. In questa figura l’elemento di serbatoio termico 130 non occupa piu 360° completi asimmetricamente, ma viceversa occupa una frazione superiore a 180 ma inferiore a 360°, eventualmente 240'’ come qui illustrato. Il percorso di flusso non compensato 132’ passa attraverso la regione non occupata dall’elemento di serbatoio termico 130’ , mentre il percorso di flusso compensato 134’ come normale passa attraverso l’elemento di serbatoio termico 130’ . I raggi relativi delle feritoie sono tali che in condizioni iniziali calde, quale illustrate nella figura 5A, l’azione valvolare formata dalle feritoie 144’ e 154’ nella zona del percorso di flusso non compensato 132’ si apra,mentre l’azione valvolare formata dalle feritoie 142’ e 152’ nella zona del percorso di flusso compensato 134’ si chiuda. In condizioni iniziali fredde come illustrato nella figura 5B, si verifica l’inverso, cioè l’azione di valvola formata dalle feritoie 144’ e 154’ nella zona del percorso di flusso non compensato 132’ si chiude mentre l’azione di valvola formata dalle feritoie 142’ e 152’ nella zona del percorso di flusso compensato 134' si apre.

La forma di realizzazione 4, come con la forma di. realizzazione 3, viene considerata un disoositivo di gonfiaggio doppiamente valvolato, e le forme di realizzazione 1 e 2 vengono considerate un dispositivo di gonfiaggio singolarmente valvolato con l'azione valvolare sul percorso di flusso non compensato. Esiste un'ulteriore possibi1ità,cioè un dispositivo di gonfiaggio singolarmente valvolato la cui azione valvolare avviene sul percorso di flusso non compensato e il cui percorso di flusso compensato è sempre aperto. Questa potrebbe essere costruita in modi analoghi a quelli ora forniti. Forma di realizzazione 5

La direzione radiale del movimento di dilatazione termica diretto, utilizzato nelle forme di realizzazione da 1 a 4, non è la sola possibile direzione di movimento di dilatazione termica diretta che può essere impiegato per l’azione valvolare. E’ anche possibile impiegare la dilatazione termica diretta nella direzione assiale, quale indicata in questa forma di realizzazione, forma di realizzazione 5. Questa forma di reaiizzazione è una forma di reaiizzazione singolarmente valvolata.

L’utilizzo della dilatazione termica assiale comporta l’installazione dell'elemento di serbatoio termico all’interno di un tubo o involucro che e dentro il recipiente a pressione ma è minore del recipiente a pressione come diametro interno. All’esterno di questo tubo vi è un manicotto scorrevole formato da materiale con un coefficiente di dilatazione termica differente.

Questa forma di realizzazione viene illustrata nella figura 6. La figura óA illustra la configurazione in condizioni calde, e la figura 66 illustra la configurazione in condizioni fredde. La numerazione delle parti segue la precedente disposizione, questa volta impiegando i numeri nella serie 200. Analogamente alle forme di realizzazione precedenti, questa forma di realizzazione comprende un recipiente a pressione generalmente cilindrico 210 comprendente una porzione cilindrica 212, un cappuccio terminale chiuso 214 ad una estremità e all’altra estremità un cappuccio terminale 216 disposto per ricevere un mezzo di tenuta, quale un disco di rottura o una parete frangibile 220. Questa comprende pure un mezzo, 224, per provocare la rottura della parete frangibile 220 in seguito ad un segnale da un sensore di collisione.

La forma di realizzazione comprende pure un elemento di serbatoio termico 230. che è contenuto all’interno di un tubo 250. L’elemento di serbatoio termico 230 e di forma generalmente cilindrica, avendo un diametro esterno che è sostanzialmente uguale al diametro interno del tubo 250. L’elemento di serbatoio termico 230 e il tubo 250 sono entrambi contenuti entro il recipiente a pressione 210. Il tubo 250 e collegato strutturalmente alla estremità inferiore al cappuccio terminale 216 del recipiente a pressione 210. Alla sua altra estremità, il tubo 250 è coperto dal cappuccio 258. Viene provvisto un percorso di flusso non compensato 232 che esce dal recipiente a pressione senza passare attraverso l’elemento di serbatoio termico 230 o qualsiasi, forma di dispositivo a valvola. Il percorso di flusso non compensato 232 comprende preferibilmente una serie di feritoie o di fori 256 ricavati attraverso la base del tubo 250 vicino al punto in cui il tubo 250 si unisce al cappuccio terminale 216, preferibilmente a valle dell’elemento di serbatoio termico 230. I fori 256 sono sempre aperti (vedere figura 6C). Viene pure provvisto un percorso di flusso compensato 234, il quale esce dal recipiente a pressione in modo da passare attraverso sia il dispositivo di valvola, sia l'elemento di serbatoio termico 230.

Un’azione valvolare viene provvista dal comportamento differente del tubo 250 e del manicotto spaccato 240, che è disposto intorno all’esterno del tubo 250. Il tubo 250 è formato da un primo materiale avente un primo coefficiente di dilatazione termica, e il manicotto 240 è formato da un secondo materiale avente un differente coefficiente di dilatazione termica. Per analogia con le precedenti forme di realizzazione, il tubo 250 provvede un sopporto strutturale per il manicotto 240 contro le differenze di pressione che si verificano durante il transiente di scarico e può essere formato da metallo, quale alluminio. Per analogia con le forme di realizzazione precedenti, il manicotto 240 può essere fatto in poiitetrafluoroetilene o in un materiale simile con un elevato coefficiente di dilatazione termica. Il manicotto 240 è libero di scorrere rispetto al tubo 250, eccetto che è ancorato al tubo 250 in un punto che deve essere alla estremità del tubo vicino al cappuccio terminale 216.

Nel tubo 250 vicino all’estremità più distante dal cappuccio terminale 216 e disposta una serie di feritoie 152. Pure disposte nel manicotto 240 vicino alla estremità più distante dal cappuccio terminale 216 vi e un’altra serie di feritoie 242. Entrambe queste serie di feritoie sono vicine alla estremità piu distante dal cappuccio terminale 216 poiché la posizione di ancoraggio in cui il tubo 250 e il manicotto 240 sono collegati l’uno all’altro ad esempio mediante un rivetto 266 in vicinanza del cappuccio terminale 216. Cosi, tutta la distanza tra la posizione di ancoraggio e la serie di feritoie è disponibile per generare un movimento di dilatazione termica. Questa distanza può tipicamente essere da 75 a 100 mm (3-4"), che è maggiore della distanza radiale che era disponibile per generare un movimento di dilatazione termica nelle strutture di dilatazione radiale della forma di reaiizzazione 1 e della forma di realizzazione 2. Inoltre, nel disegno di dilatazione assiale, è possibile provvedere una pluralità di file di feritoie 242 e 252, tutte le file avendo la stessa lunghezza totale delle feritoie e grossolanamente la stessa entità di dilatazione termica. Queste due considerazioni probabilmente rendono più facile provvedere una quantità desiderata di area valvolare rispetto al caso delle strutture a espansione radiale. Le feritoie 242 e 252 devono essere feritoie in modo che ogni feritoia sia ad una coordinata- assiale costante sul tubo . Le feritoie 242 e 252 devono occupare la circonferenza del manicotto 240 e del tubo 250 in modo intermittente. Per analogia con le forme di realizzazione da 1 a 4, la larghezza delle feritoie 252 dovrebbe essere la distanza di movimento termico. La larghezza delle feritoie 242 potrebbe essere tale distanza o superiore . Per semplicità di illustrazione, la larghezza delle feritoie 242 viene illustrata come uguale alla larghezza delle feritoie 252. I bordi delle feritoie 242 e 252 devono essere disposti l’uno rispetto all’altro in modo che alla temperatura estrema calda le feritoie si blocchino reciprocamente in modo completo e alla temperatura estrema fredda le feritoie siano completamente aperte.

Il manicotto di dilatazione termica 240 si espande e si contrae non soltanto assialmente ma anche radialmente, come se fosse un tubo completo. La dilatazione assiale è u tile qui mentre la dilatazione radiale non lo è. La dilatazione o la contrazione radiale possono produrre una intercapedine (fonte di perdita ) in condizioni calde o bloccarsi in condizioni fredde. Per ovviare a ciò.

il manicotto 240 e preferibilmente un tubo che ha una fenditura 270 tagliata attraverso tutta la sua lunghezza assiale in una posizione (vedere figura 6C). Così, invece di essere un tubo continuo intorno a tutta la sua circonferenza, il manicotto 240 occupa leggermente meno di 360° di un arco. Inoltre, il tubo impiegato per preparare il manicotto 240 è preferibilmente di un diametro naturale tale da dovere essere allargato leggermente verso l’esterno per installarlo intorno al tubo 250. Questa elasticità mantiene la superficie interna del manicotto 240 in stretto contatto con la superficie esterna del tubo 250, il che è un bene per evitare perdite nell'azione valvolare. Inoltre, la fenditura e l’elasticità insieme significano che ciò che sarebbe per un tubo circolare completo una dilatazione radiale, viene trasformata in una dilatazione nella direzione circonferenziale, il che è innocuo nel nostro caso.

Il vantaggio principale di strutture che utilizzano la dilatazione termica assiale è che è possibile provvedere quantità più arbitrarie di area termicamente valvolata. Un inconveniente è che si richiedono parti aggiuntive in forma del tubo e delle parti correlate che contengono l’elemento di serbatoio termico. Inoltre, l'area di flusso in sezione disponibile attraverso l'elemento di serbatoio termico è minore di quanto lo sia per le forme di realizzazione quali le forme di realizzazione da 1 a 4, in cui l’elemento di serbatoio termico utilizza tutto il diametro interno del recipiente a pressione.

Forma di realizzazione 6

Un’altra forma di realizzazione utilizzando una dilatazione termica differenziale assiale è pure possibile, utilizzando un controllo di flusso doppiamente valvolato anziché un controllo di flusso singolarmente valvolato. La forma di realizzazione 6 è sìmile alla forma di realizzazione 5, eccetto che per l’aggiunta del secondo elemento valvolare dipendente dalla temperatura. Tutte le parti corrispondenti in questa forma di reaiizzazione sono numerate come nella forma di realizzazione 5 ma sono indicate con un apice.

Questa forma di realizzazione viene illustrata nella figura 7. La figura 7A illustra la configurazione alla temperatura estrema calda, e la figura 7B illustra la configurazione alla temperatura estrema fredda. I componenti numerati precedentemente per la forma di realizzazione 5 sono tutti presenti in questa forma di realizzazione . eccetto che i fori 256 sono sostituiti da parecchi componenti descritti successivamente. Affinchè il movimento termico sia disponibile per il secondo sistema valvolare, l’entrata nel percorso di flusso non compensato 232 ’ deve essere disposta in vicinanza dove l’azione valvolare formata dalle feritoie 242’ e 252' e già disposta, poiché aui è dove il movimento termico disponibile è massimo (più distante dal punto di ancoraggio 258 ). Ciò significa che il percorso di flusso 232' deve essere portato attraverso l'elemento di serbatoio termico 230’ in modo da evitare un contatto con l’elemento di serbatoio termico 230’ mediante un tubo 236’. che viene illustrato disposto centralmente all’asse del dispositivo. Ciò significa che vi deve essere un primo cappuccio terminale 282’. con un foro nello stesso seguito da una piccola zona 280 ’ formata prolungando il tubo 250' maggiormente di quanto lo era nella forma di realizzazione 5,seguito da un secondo cappuccio terminale 258’. La zona creata a nuovo serve per ricevere il flusso di gas che passa attraverso l’azione valvolare formata dalla feritoie 244’ e 254’ e ad inviare quindi il flusso di gas attraverso il tubo 236’.

In questa forma di realizzazione, il percorso di flusso non compensato 252’ fa si che il gas esca dal recipiente a pressione passando attraverso l’azione valvolare formata dalle feritoie 244’ e 254’ ma senza passare attraverso l’elemento di serbatoio termico 230’. Il percorso di flusso compensato 234’ fa si che il gas esca dal recipiente a pressione in modo da passare attraverso sia l’azione valvolare formata dalle feritoie 242’ e 252’ ed anche passare attraverso l’elemento di serbatoio termico 230’. La posizione delle feritoie 242’ e 252’ e 244’ e 254’ deve essere disposta in modo che alla temperatura estrema fredda l’azione valvolare formata dalle feritoie 242’ e 252’ sia completamente aperta mentre l’azione valvolare formata dalle feritoie 244’ e 254’ sia completamente chiusa. Le posizioni devono pure essere disposte in modo che alla temperatura estrema calda l’azione valvolare formata dalle feritoie 242’ e 252’ sia completamente chiusa, mentre l’azione valvolare formata dalle feritoie 244’ e 254’ sia completamente aperta.

Esattamente come la forma di realizzazione 3 produce una gamma più stretta di emissioni del gonfiatone in funzione della temperatura rispetto alla forma di realizzazione 2. la forma di realizzazione 6 produce una gamma piu stretta di emissioni del gonfiatore rispetto alla forma di realizzazione 5. Come commentato al termine della forma di reaiizzaz ione 3, vi è pure una struttura possibile in cui il percorso di flusso non compensato 232 viene sottoposto ad un’azione di valvola mentre il percorso di flusso compensato 234 è sempre aperto.

Forma di realizzazione 7

L’ultima possibile direzione principale di movimento termico e circonferenziale . Una tale forma di reaiizzazione viene illustrata nella figura 8. Lo scopo di una qualsiasi tale forma di realizzazione è di avere un’area variabile la cui dimensione stretta (variabile) è nella direzione circonfe renziale. La direzione di movimento dovute alla dilatazione termica deve comportare un certo spostamento angolare di un disco, o di una porzione del disco, rispetto all’altro disco.

La forma di realizzazione 7 illustrata nella figura 8,e un modo di realizzare ciò e questa forma di realizzazione è per il resto la stessa della forma di realizzazione della figura 2. Il disco 440 illustrato nella figura 8 e il disco formato da materiale ad elevata dilatazione termica e presenta porzioni intagliate in alcune forme . Un disegno perfettamente a sumetriaassialegeneralmente non produce una rotazione angolare , così è necessario avere caratteristiche non asiiimatria assiale allo scopo di creare una rotazione angolare . Questo disegno comp rende due caratteristiche p rincipali: una caratteristica simile ad una gamba diritta 443 e una porzione rimanente 445 del disco che è in settori di un cerchio. La caratteristica simile ad una gamba diritta è preferibilmente orientata alquanto lungo la direzione circonferenziale, sebbene non debba essere completamente allineata lungo la direzione circonferenziale. Nel disegno illustrato nella figura 8 , vi è una coppia di ognuna di queste caratteristiche . In ratica , è soltanto la caratteristica simile ad una gamma 443 che deve essere fatta da un materiale ad elevata dilatazione termica. I settori potrebbero essere fatti da un altro materiale , ma per comodità essi sono illustrati come fatti dallo stesso materiale. La caratteristica simile a gamba diritta serve come gamba di dilatazione termica poiché è essenzialmente lunga, diritta e unidimensionale. Il resto del disco un settore di un cerchio, una porzione sostanziale di un cerchio e così il suo comportamento di dilatazione termica e simile a quello di un disco intero, cioè la sua direzione principale di dilatazione e radiale. Le due caratteristiche simili a gamba diritta sono disposte in sensi rivolti da parti opposte distanti 180° cosi che i loro movimenti formano una coppia, e sono disposte in modo che il loro movimento di dilatazione termica faccia ruotare angolarmente di una piccola quantità il disco nel suo insieme. Nella figura, la caratteristica simile a gamba diritta, insieme con i bordi dell'intaglio che crea la caratterista simile a gamba dal disco inizialmente circolare, forma grossolanamente un triangolo equilatero. Ad una estremità della gamba 443, la gamba si unisce al resto del disco, il settore 445. L’altra estremità della gamba, più distante dal resto del disco,deve essere ancorata alla base 450 mediante un punto di ancoraggio 459. Questo ancoraggio è preferibilmente girevole. Il centro del disco inizialmente circolare non deve essere ancorato alla base 450, ma può essere ancorato dal mezzo 458 purché questo sia fatto in un modo girevole. Vi è uno scopo utile per tale ancoraggio, cioè sopportare il peso del disco nel suo insieme. Quando le due gambe si dilatano in lunghezza e provocano la rotazione del disco nel suo insieme, esse creano una certa flessione nel punto in cui la gamba si unisce al settore. A causa di ciò, un raggio ad angolo viene provvisto nei punto in cui la gamba si unisce al settore.

La porzione 445 del disco 440 contiene feritoie 442 che possano essere feritoie di larghezza uniforme diritte o possono avere una forma trapezoidale. Queste feritoie 442 cooperano con le feritoie 452 nel disco strutturale 450 per produrre l'azione valvolare. Questa forma di realizzazione contiene un percorso di flusso non compensato e un percorso di flusso compensato, l’azione valvolare essendo provvista nel percorso di flusso compensato. Il percorso di flusso non compensato comprende fori sempre aperti 446. La configurazione illustrata nella figura 8 è per la condizione iniziale calda, in cui le feritoie 442 e 452 si bloccano reciprocamente. Nella condizione iniziale fredda, a causa della contrazione delle gambe 443 e della conseguente rotazione di tutto il disco, le feritoie 442 e 452 si allineano.

Si deve notare che, sebbene la forma di realizzazione 7 sia un dispositivo a dilatazione termica, questo dipende non dalla dilatazione termica differenziale come nelle forme di realizzazione precedenti ma piuttosto da una dilatazione termica assoluta del materiale da cui sono fatte le gambe. Nella forma di reaiizzazione 7. la parte 450 alla quale la parte mobile 440 è collegata e una parte con simmetria circolare. Ciò significa che nonostante abbia un coefficiente di dilatazione termica finito e subisca uno spostamento radiale e assiale, la parte 450 non ha affatto uno spostamento nella direzione circonferenziale.

La forma di realizzazione 7 è una forma di realizzazione singolarmente valvolata in cui il percorso di flusso compensato è valvolato. Per analogia con la discussione delle forme di realizzazione precedenti, è anche possibile creare una forma di realizzazione doppiamente valvolata utilizzando un movimento circonferenziale. E' anche possìbile creare una forma di realizzazione singolarmente valvolata in cui il percorso di flusso non compensato e il percorso di flusso che è valvolato.

E’ pure possibile produrre un movimento nella direzione circonferenziale mediante un elemento lungo flessibile guidato che subisce una dilatazione e contrazione termica longitudinalmente, e che viene guidato in un arco circolare, purché l'elemento sia guidato in modo che la sua dilatazione e contrazione siano circonferenziali e non possano portare ad un cambiamento del raggio. In un certo senso ciò può comportare una dilatazione termica differenziale rispetto alla possibile dilatazione termica radiale della struttura di guida, nel quale caso è utile che l’elemento guidato flessibile lungo abbia un coefficiente di dilatazione termica sostanzialmente maggiore di quello della guida. Tuttavia, è anche possibile che la dilatazione termica circonferenziale della struttura di guida sia alquanto più indipendente dalla possibile dilatazione della struttura di guida, se si utilizza una lunghezza angolare di arco superiore ad un cerchio completo. In tal caso, si potrebbe in teoria ottenere un movimento anche se la guida e l’elemento guidato hanno lo stesso coefficiente di dilatazione termica. Naturalmente, é possibile che l’attrito sia una considerazione di progetto limitativa in una tale struttura.

Forma di realizzazione 8

Questa è una forma di realizzazione di un gonfiatone lato guidatore che utilizza la dilatazione termica. Come detto precedentemente. un gonfiatore lato guidatore differisce da un gonfiatore lato passeggero in quanto auesto riempie un volume minore di cuscino (tipicamente 65 1 rispetto a 150 11 e dal fatto di avere requìsiti piu esigenti per quanto riguarda piccola dimensione e basso peso. La forma di realizzazione qui fornita non è cosi dimensionalmente attraente per un gonfiatore lato guidatore, ma tuttavia, il principio può essere applicato ad un gonfiatore lato guidatore, Prima di tutto, alcune delle forme di realizzazione precedenti (forme di realizzazione 1 e 2 e 3, ed eventualmente 7) potrebbero essere impiegate per un gonfiatore lato guidatore se queste vengono ridotte in proporzione al volume ridotto del cuscino da riempire. Più specificamente, il volume di gas immagazzinato viene ridotto approssimativamente in tale proporzione, e questa diminuzione viene essenzialmente utilizzata per accorciare la lunghezza del cilindro. La massa dell’elemento di serbatoio termico verrebbe analogamente ridotta. Per brevità, non è necessario che queste vengano presentate come forme di reaiizzazione separate.

L’altra possibile forma di reaiizzarione per un gonfiatore lato guidatore, presentata qui come forma di realizzazione 8, e quella di un recipiente a pressione in forma di un toro. In quella che è stata ora descritta come una versione accorciata delle forme di realizzazione 1, 2 e 5 per il lato guidatore, le cupole o cappucci terminali del recipiente a pressione possono essere strutturalmente inefficienti a causa delle sollecitazioni di flessione. Un toro, d'altra parte, è piu prossimo ad una forma di tensione pura o membrana e può essere un miglior candidato per progettare un recipiente a pressione per un gonfiatore lato guidatore. Conseguentemente, la forma di realizzazione 8 e un recipiente a pressione in forma di un toro. Ciò viene illustrato nella figura 9. la figura 9A illustrando il dispositivo alla temperatura estrema calda, e la figura 9B illustrando il dispositivo alla temperatura estrema fredda. La numerazione delle parti segue la disposizione precedente, questa volta utilizzando i numeri nella serie dei 300.

Questa forma di realizzazione utilizza un recipiente a pressione 310 che è generalmente di forma toroidale e contiene un mezzo di tenuta quale una parete frangibile 320 insieme con un mezzo 324 per provocare la rottura delia parete frangibile.

All’interno del recipiente a pressione 210 e contenuto un elemento di serbatoio termico 530. La forma di realizzazione illustrata qui è della varietà singolarmente valvolata che utilizza la dilatazione termica differenziale nella direzione radiale. La forma di reaiizzazione contiene un disco scorrevole 240, che può qui essere definito il disco anulare scorrevole a causa della sua caratteristica geometrica di avere una porzione rilevante del suo centro asportata. Il disco anulare scorrevole 340 contiene feritoie 342 . In contatto di scorrimento con il disco anulare scorrevole 340 vi è il disco anulare strutturale 350, che è strutturalmente collegato al recipiente a pressione toroidale 310. Il disco anulare strutturale 350 contiene feritoie 352. Il movimento relativo dei dischi 340 e 350 sotto l'azione della temperatura fa sì che le feritoie 342 e 352 si allineino tra loro alla temperatura fredda e si blocchino reciprocamente alla temperatura calda, provvedendo così un’azione valvolare per il percorso di flusso 334. Il disco anulare strutturale 350 contiene pure orifici o feritoie che sono sempre aperti, attraverso cui passa il percorso di flusso 332.

La principale differenza tra questa forma di realizzazione e le forme di reaiizzazione precedenti a espansione radiale (forme di realizzazione 1, 2 e 3) e che in questa forma di reaiizzazione il centro del disco scorrevole 340 non è disponibile come un punto di ancoraggio e posizionamento per ancorare e posizionare il disco anulare scorrevole 340 al disco anulare strutturale 350. Di conseguenza. e necessario provvedere qualche altro mezzo per mantenere concentrici i dischi. Sia il bordo esterno, sia il bordo interno del disco anulare scorrevole dovrebbero essere utilizzabili per questo scopo, con l’intesa che entrambe queste superfici si spostano termicamente e che il loro movimento termico deve essere assorbito mentre viene mantenuta la concentricità . Un metodo possibile sarebbe di utilizzare uno di questi bordi del disco anulare scorrevole per comprimere un anello torico in gomma o polimerico 384, la compressione avvenendo nella direzione radiale. Si potrebbero anche impiegare anelli fatti da gomma o dispositivi polimerici con altre sezioni, come potrebbero essere altre forme di dispositivi elastici disposti in una sistemazione a simmetria assiale. Poiché uno qualsiasi di tali dispositivi sarebbe di disposizione a simmetria assiale intorno all’asse principale del gonfiatore toroidale, il comportamento di un tale dispositivo ad anello torico o a molla dovrebbe mantenere la simmetrìa assiale e cosi mantenere la concentricita del disco anulare scorrevole.

Questa forma di realizzazione è della varietà singolarmente valvolata. Per analogia con forme dì realizzazione precedenti, è evidente che potrebbe anche essere costruita una forma di realizzazione doppiamente valvolata. Anche per analogia con forme di realizzazione precedenti. è evidente che si potrebbe anche costruire una varietà singolarmente valvolata in cui il percorso di flusso non compensato sia valvolato, invece del percorso di flusso compensato.

Sebbene siano state descritte ed illustrate in dettaglio qui parecchie forme di reaiizzazione dell’invenzione, è sottinteso che la presente invenzione non è in alcun modo limitata a queste e il suo scopo deve essere determinato da quello delle rivendicazioni allenate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Dispositivo gonflatore a stivato di gas che e azionabile in un’ampia gamma di temperature iniziali e tale che la dipendenza della sua emissione totale in funzione della temperatura iniziale sia sostanzialmente ridotta, comprendente: un recipiente contenente gas sotto pressione ed avente un'uscita per il gas: un mezzo di tenuta che sigilla l’uscita ed atto ad aprire l’uscita su comando e a permettere il passaggio del gas attraverso l’uscita; un elemento di serbatoio termico: un primo percorso di flusso di uscita per inviare il gas lungo un primo percorso di flusso di uscita che bipassa sostanzialmente o evita il contatto termico con l’elemento di serbatoio termico ; un secondo percorso di flusso di uscita per inviare tutto il gas che non esce attraverso il primo percorso di flusso di uscita lungo un secondo percorso di flusso di uscita che passa attraverso l’elemento di serbatoio termico e ha un sostanziale contatto termico con l’elemento di serbatoio termico ; un mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura per variare la quantità di gas che passa attraverso ognuno dei suddetti percorsi di flusso. 2. - Invenzione secondo la rivendicazione 1. in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura funziona in modo che alle temperature iniziali basse del gonfiatore, la frazione di gas che passa attraverso l'elemento di serbatoio termico sia maggiore di quanto lo sia alla temperatura iniziale elevata. 3. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui la temperatura iniziale dell’elemento di serbatoio termico è sostanzialmente uguale alla temperatora iniziale del gas stivato. 4. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui l’elemento di serbatoio termico è entro il recipiente. 5. - Invenzione secondo la rivendicazione 4, in cui il primo percorso di flusso ha un confine fisico per mantenerlo separato dal secondo percorso di flusso quando questo passa attraverso la zona occupata dall’elemento di serbatoio termico. 6. - Invenzione secondo la rivendicazione 4, in cui l’andamento del flusso che si verifica naturalmente all'interno del gonfiatore e tale che il primo percorso di flusso eviti sostanzialmente di passare attraverso l'elemento di serbatoio termico. 7. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui l'elemento di serbatoio termico e all'esterno del recipiente. 8. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un primo elemento e un secondo elemento, detto primo elemento e detto secondo elemento essendo disposti in modo da spostarsi l'uno rispetto all’altro sotto l'azione della variazione della temperatura iniziale, detto movimento relativo agendo per determinare l’area di flusso di almeno uno dei percorsi di flusso. 9. - Invenzione secondo la rivendicazione 8, in cui durante il transiente il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura rimane sostanzialmente alla impostazione che è stata determinata dalla temperatura iniziale, 10. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un primo elemento e un secondo elemento, detto primo elemento avendo un primo coefficiente di dilatazione termica e detto secondo elemento avendo un secondo coefficiente di dilatazione termica differente, detto primo elemento e detto secondo elemento essendo disposti in modo da spostarsi l’uno rispetto all'altro in conseguenza della dilatazione termica sotto l'influenza della variazione di temperatura, detto movimento relativo agendo per determinare l’area di flusso di almeno uno dei percorsi di flusso. 11. - Invenzione secondo la rivendicazione 8, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un mezzo valvolare cooperante con il secondo percorso di flusso uscente in modo che, quando la temperatura iniziale del gonflatore diminuisce, l’area di flusso aumenti per il secondo percorso di flusso uscente attraverso l’elemento di serbatoio termico. 12. - Invenzione secondo la rivendicazione 11. in cui l’area di flusso per il primo percorso di flusso uscente rimane costante e sempre aperta. 13. - Invenzione secondo la rivendicazione 8, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un mezzo valvolare cooperante con il primo percorso di flusso uscente in modo che,quando la temperatura iniziale del gonfiatore diminuisce, l’area di flusso diminuisca per il primo percorso di flusso uscente bipassando sostanzialmente l’elemento di serbatoio termico. 14. - Invenzione secondo la rivendicaiione 13. in cui l’area di flusso per il secondo percorso di flusso uscente rimane costante e sempre aperta. 15. - Invenzione secondo la rivendicazione 8, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un primo mezzo valvolare cooperante con il primo percorso di flusso uscente e un secondo mezzo valvolare cooperante con il secondo percorso di flusso uscente in modo che,quando la temperatura iniziale del gonfiatore diminuisce, una prima area di flusso diminuisca per il primo percorso di flusso uscente bipassando l’elemento di serbatoio termico e una seconda area di flusso aumenti per il secondo percorso di flusso uscente attraverso l’elemento di serbatoio termico. 16. - Invenzione secondo la rivendicazione 10, in cui detto primo elemento e detto secondo elemento scorrono l’uno rispetto all’altro. 17. - Invenzione secondo la rivendicazione 10, in cui l’area di flusso che viene variata dal mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura è formata da una pluralità di feritoie che sono lunghe in una direzione e strette nell’altra direzione, la direzione di movimento relativo essendo nella direzione della dimensione stretta delle feritoie, cosi da far si che le feritoie vengano coperte o scoperte in funzione della temperatura iniziale. 18. - Invenzione secondo la rivendicazione 10, in cui l'area di flusso che viene variata dal mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura è formato,da una pluralità di fori disposti in modo che il movimento relativo della prima e della seconda parte faccia sì che i fori vengano coperti o scoperti in funzione della temperatura iniziale. 19. - Invenzione secondo la rivendicazione 10, in cui il movimento relativo degli elementi avviene in una direzione radiale. 20. - Invenzione secondo la rivendicazione 19, in cui il punto di ancoraggio per il movimento radiale è al centro di uno degli elementi. 21. - Invenzione secondo la rivendicazione 20, in cui l’area di flusso che viene variata dal mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura è formata, da una pluralità di feritoie che sono lunghe in una direzione e strette nell’altra direzione, la direzione di movimento relativo avvenendo nella direzione della dimensione stretta delle feritoie cosi da far si che i fori vengano coperti o scoperti in funzione della temperatura iniziale, e in cui le feritoie sono archi di cerchi concentrici con il punto di ancoraggio. 22. - Invenzione secondo la rivendicazione 10, in cui il movimento relativo principale degli elementi avviene nella direzione assiale. 25. - Invenzione secondo la rivendicazione 22, in cui il punto ancoraggio è alla estremità del manicotto. 24. - Invenzione secondo la rivendicazione 22. in cui l’elemento scorrevole è un manicotto formato tagliando un tubo con un taglio longitudinale. 25. - Invenzione secondo la rivendicazione 10, in cui il movimento relativo avviene in una direzione circonferenziale. 26. - Invenzione secondo la rivendicazione 25, in cui la parte mobile comprende uno o più tratti sostanzialmente diritti di un materiale termicamente dilatabile, qui indicato come gambe, collegato ad una zona di materiale in cui sono disposte feritoie per effettuare la funzione valvolare, le gambe essendo disposte in una direzione che è almeno parzialmente circonferenziale in modo che,quando queste si dilatano o si contraggono termicamente, provochino la rotazione della parte mobile, la rotazione orovocando la funzione valvolare. .l’estremità di ogni gamba che e piu distante dal collegamento con la zona di materiale essendo ancorata, la parte mobile essendo libera di ruotare. 27. - Invenzione secondo la rivendicaiione 25, in cui la parte mobile viene fatta ruotare da un elemento dilatabile termicamente che è guidato da una guida o da una pista, la guida o pista essendo curva, l’elemento dilatabile essendo flessibile. 28. - Invenzione secondo la rivendicazione 27, in cui la guida o pista è curvata in modo che l'elemento dilatabile termicamente occupi un’estensione angolare di più di un cerchio o rivoluzione completo. 29. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui il gonfiatore ha una prima costante di tempo di scarico in condizioni iniziali fredde e una seconda differente costante di tempo di scarico in condizioni iniziali calde, e la prima e la seconda costante di tempo sono in relazione in modo che durante il periodo di tempo di interesse per un incidente, in condizioni iniziali fredde il gonfiatore giunga piu vicino ad uno scarico completo di quanto faccia in condizioni iniziali calde. 30. - Gonflatore a stivaggio di gas che e azionabile in un’ampia gamma di temperature iniziali e tale che la sua emissione venga modificata in funzione della temperatura iniziale, comprendente: un recipiente contenente gas sotto pressione ed avente un'uscita per il gas; un mezzo di tenuta che sigilla l’uscita ed e atto ad aprire l’uscita su comando e a permettere il passaggio del gas attraverso l’uscita; un mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura per variare l’area di flusso in uscita; in cui in condizioni iniziali fredde il gonfiatore raggiunge uno scarico completo più rapidamente di quanto faccia in condizioni iniziali calde, e in cui in condizioni calde una parte del gas rimanga all’interno del recipiente al momento del termine dell ' incidente mentre in condizioni iniziali fredde rimane meno gas all’interno del recipiente al momento del termine dell’incidente. 31, - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui il materiale ad elevata dilatazione termica viene scelto dal gruppo costituito da politetrafluoroetilene e da altri fluoropolimeri, ed altri materiali polimerici aventi un coefficiente di dilatazione termica maggiore del materiale a bassa dilatazione, e metalli aventi un coefficiente di dilatazione termica maggiore di quello del materiale a bassa dilatazione. 32. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui il materiale a bassa dilatazione termica è scelto dal gruppo costituito da alluminio, acciaio, acciaio inossidabile. Invar, altri metalli e materiali polimerici, comprendente possibilmente un rinforzo in fibre, che hanno un coefficiente di dilatazione termica minore di quello del materiale a elevata dilatazione termica. 33. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui l’elemento di serbatoio termico è in forma di una matrice porosa o è in forma di una rete di fili metallici o in forma di un nido d’ape. 34. - Invenzione secondo la rivendicazione 1. in cui il materiale per l’elemento di serbatoio termico è scelto dal gruppo costituito da alluminio, acciaio inossidabile, altri metalli e materiali polimerici. 35. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui il gas stivato è elio o una miscela comprendente una frazione sostanziale di elio. 3e. Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui il recipiente e di forma cilindrica. 37. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui il recipiente è di forma toroidale. 38. - Invenzione secondo la rivendicazione 37, comprendente inoltre un mezzo di centraggio per mantenere il primo elemento e il secondo elemento concentrici l’uno rispetto all’altro 39. - Invenzione secondo la rivendicazione 38, in cui il mezzo di centraggio comprende un anello to rico. 40. - Invenzione secondo la rivendicazione 1. comprendente inoltre un involucro e un cuscino d’aria in modo che sostanzialmente tutto il gas uscente entri in un sistema di sicurezza a trattenuta gonfiabile per un occupante disposto per gonfiare e proteggere un occupante del veicolo, in cui il comando per aprire l’uscita del gonflatore viene ottenuto da un sensore disposto per rilevare una collisione del veicolo. 41. - Invenzione secondo la rivendicazione 30, in cui è provvisto un elemento di serbatoio termico e costruito in modo e disposto per (i) esistere passivamente a essenzialmente la stessa temperatura del gas stivato, quando il gonfiatore subisce variazioni graduali di temper atura dovuti a cambiamenti nell’ambiente al quale e esposto, (ii) fornire calore sufficiente al gas che esce attraverso l’elemento di serbatoio termico. (iii) possedere sufficienti capacita termica, conduttività termica e area superficiale per fornire calore sufficiente, e (iv ) possedere resistenza meccanica per resistere alle differenze di pressione durante l’uscita del gas attraverso questo senza una grave deformazione . 42. - Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui l’elemento di serbatoio termico è costruito e disposto in modo da (i) esistere passivamente essenzialmente alla stessa temperatura del gas stivato, quando il gonfiatore subisce graduali variazioni di temperatura dovuti a cambiamenti nell’ambiente al quale è esposto, ( ii) fornire sufficientemente calore al gas uscente attraverso l’elemento di serbatoio termico, (iii) possedere sufficiente capacità termica, conduttività termica e area superficiale per fornire calore sufficiente, e (iv) possedere resistenza meccanica per resistere alle differenze di pressione durante l’uscita del gas attraverso di esso senza grave deformazione. 43. - Gonfiatore a gas stivato per un cuscino d'aria e che e azionabile in un’ampia gamma di temperatura e la cui dipendenza dalla temperatura durante il funzionamento e sostanzialmente ridotta, comprendente : un recipiente contenente gas sotto pressione ed avente un'uscita per il gas; un mezzo di tenuta per sigillare l'uscita e atto ad aprire l'uscita ed a permettere il passaggio del gas attraverso l’uscita; un elemento di serbatoio termico adiacente all’uscita e che normalmente è sostanzialmente alla stessa temperatura iniziale del gas stivato nel recipiente ; detto recipiente contenendo un primo percorso di flusso di uscita per inviare il gas attraverso la uscita aperta lungo un primo percorso di flusso di uscita con una prima area di orificio che bipassa l’elemento di serbatoio termico ed esce attraverso l'uscita aperta; detto recipiente contenendo un secondo percorso di flusso di uscita per inviare il gas lungo un secondo percorso di flusso di uscita con una seconda area di orificio attraverso l’elemento di serbatoio termico e fuori attraverso l’uscita aperta; un mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura che coopera con almeno uno dei percorsi di flusso di uscita che crea una prima frazione di gas uscente attraverso il primo percorso di flusso di uscita e una seconda frazione di gas uscente attraverso il secondo percorso di flusso di uscita e detto mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura essendo azionabile in modo che a temperature iniziali basse del gonfiatone, la seconda frazione di gas sia maggiore di quanto lo è ad una temperatura iniziale elevata. 44. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un secondo mezzo valvolare cooperante con il secondo percorso di flusso di uscita in modo che,quando la temperatura iniziale del gonfiatone diminuisce, la seconda area di flusso aumenti per il secondo percorso di flusso di uscita attraverso l’elemento di serbatoio termico . 45. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un primo mezzo valvolare cooperante con il primo percorso di flusso di uscita in modo che, quando la temperatura iniziale del gonfiatone diminuisce, la prima area di flusso diminuisca per il primo percorso di flusso di uscita che bipassa l’elemento di serbatoio termico. 46. - Invenzione secondo la rivendicazione 43. in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un secondo mezzo valvolare cooperante con il secondo percorso di flusso di uscita in modo che,quando la temperatura iniziale del gonfiatore diminuisce, la seconda area di flusso aumenti per il secondo percorso di flusso di uscita attraverso l’elemento di serbatoio termico. 47. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un primo ed un secondo elemento scorrevoli l’uno rispetto all’altro, detto primo elemento avendo un primo coefficiente di dilatazione termica e detto secondo elemento avendo un secondo coefficiente di dilatazione termica differente. 48. - Invenzione secondo la rivendicazione 47, in cui il gonfiatore ha un asse longitudinale che si estende attraverso l’uscita e gli elementi sono dischi che scorrono normalmente all’asse. 49. - Invenzione secondo la rivendicazione 48, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un secondo mezzo valvolare cooperante con il secondo percorso di flusso di uscita in modo che quando la temperatura iniziale del gonfiatore diminuisce, la seconda area di flusso aumenti per il secondo percorso di flusso di uscita attraverso l’elemento di serbatoio termico. 50. - Invenzione secondo la rivendicazione 48, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un primo mezzo valvolare cooperante con il primo percorso di flusso di uscita in modo che, quando la temperatura iniziale del gonfiatore diminuisce, la prima area di flusso diminuisce per il primo percorso di flusso che esce il quale bipassa l’elemento di serbatoio termico. 51. - Invenzione secondo la rivendicazione 48, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un secondo mezzo valvolare cooperante con il secondo percorso di flusso di uscita in modo che,quando la temperatura iniziale del gonfiatore diminuisce, la seconda area di flusso aumenti per il secondo percorso di flusso di uscita attraverso l’elemento di serbatoio termico . 52. - Invenzione secondo la rivendicazione 47, in cui il gonfiatore ha un asse longitudinale che si estende attraverso l’uscita e gli elementi sono cilindrici e scorrono lungo un percorso parallelo a e concentrico con l’asse. 53. - Invenzione secondo la rivendicazione 52, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un secondo mezzo valvolare cooperante con il secondo percorso di flusso di uscita in modo che, quando la temperatura iniziale del gonfiatore diminuisce, la seconda area di flusso aumenta per il secondo percorso di flusso di uscita attraverso l’elemento di serbatoio termico . 54. - Invenzione secondo la rivendicazione 52, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un primo mezzo valvolare cooperante con il primo percorso di flusso di uscita in modo che, quando la temperatura iniziale del gonfiatore diminuisce, la prima area di flusso diminuisce per il primo percorso di flusso di uscita che bipassa l’elemento di serbatoio termico. 55. - Invenzione secondo la rivendicazione 52, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende un secondo mezzo valvolare cooperante con il secondo percorso di flusso di uscita in modo che ,quando la temperatura iniziale del gonfiatore diminuisce, la seconda area di flusso aumenta per il secondo percorso di flusso di uscita attraverso l’elemento di serbatoio termico . 56. - Invenzione secondo la rivendicazione 47, in cui gli elementi scorrono radialmente rispetto all’asse e la prima e la seconda area dell’orificio costituiscono archi. 57. - Invenzione secondo la rivendicazione 47, in cui il primo materiale è materia plastica e il secondo materiale è un metallo. 58. - Invenzione secondo la rivendicazione 57, in cui la materia plastica è politetrafluoroetilene e il metallo è scelto dal gruppo costituito da alluminio, acciaio e acciaio inossidabile. 59. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui l’elemento di serbatoio termico è una matrice porosa . 60. Invenzione secondo la rivendicazione 59 in cui la matrice è una rete di filo metallico. 61. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui il gas è elio. 62. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui l’elemento di serbatoio termico è costruito e disposto in modo da fornire calore al gas che esce attraverso lo stesso. 63. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura è costruito e disposto in modo da servire come una singola valvola che controlla il flusso di gas attraverso l'elemento di serbatoio termico . 64. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura è costruito e disposto in modo da funzionare come una valvola doppia che controlla il flusso del gas attraverso l’elemento di serbatoio termico e quello che bipassa questo elemento. 65. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui il recipiente ha una forma cilindrica. 66. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui il recipiente ha una forma toroidale. 67. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui il mezzo di controllo del flusso dipendente dalla temperatura comprende una coppia di elementi compensatori di temperatura con aperture e che sono mobili l’uno rispetto all’altro in risposta a variazioni di temperatura in modo da modificare la relazione tra l’apertura dei rispettivi elementi e conseguentemente la quantità di gas in grado di passare attraverso di essi. 68. - Invenzione secondo la rivendicazione 43, in cui l’elemento di serbatoio termico è costruito e disposto in modo da (i) esistere passivamente essenzialmente alla stessa temperatura del gas stivato, quando il gonfiatore subisce variazioni graduali di temperatura a causa di cambiamenti dell’ambiente cui è esposto , (ii) fornire sufficiente calore al gas esistente che esce attraverso l’elemento di serbatoio termico, (iii) possedere sufficiente capacità termica, conduttività termica e area superficiale per fornire calore sufficiente, e (iv) possedere resistenza meccanica per resistere alle differenze di pressione durante l’uscita del gas attraverso di esso senza grave deformazione. 69. Invenzione secondo la rivendicazione 1, in cui la massa moltiplicata la capacità termica specifica dell’elemento di serbatoio termico varia da 0,1 volte la massa del gas stivato moltiplicata per la capacità termica specifica a pressione costante del gas stivato a 10 volte la massa di gas stivato moltiplicato,la capacità termica specifica a pressione costante del gas stivato. 70. Invenzione secondo la rivendicazione 1. in cui l’elemento di serbatoio termico ha la forma di una rete di filo metallico e il diametro del filo che forma la rete metallica è tra 0,0001 e 0,059 pollici (.0,0025-0,99 mm). 71. - Invenzione secondo la rivendicaiione 22, in cui il movimento nella direzione assiale è il movimento relativo tra un tubo e un elemento scorrevole disposto intorno al tubo, l'elemento scorrevole e il tubo avendo un differente coefficiente di dilatazione termica, l’elemento scorrevole essendo ancorato al tubo in un punto che è prossimo all’estremità dell’elemento scorrevole più distante dalle feritoie che effettuano la funzione valvolare.