JPS6213763A - 燃料ガス発生器のノズル - Google Patents

燃料ガス発生器のノズル

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JPS6213763A
JPS6213763A JP14921885A JP14921885A JPS6213763A JP S6213763 A JPS6213763 A JP S6213763A JP 14921885 A JP14921885 A JP 14921885A JP 14921885 A JP14921885 A JP 14921885A JP S6213763 A JPS6213763 A JP S6213763A
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JP
Japan
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nozzle
fuel gas
film
fuel
water glass
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Pending
Application number
JP14921885A
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English (en)
Inventor
Shigeru Suzuki
茂 鈴木
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は例えばロケットの補益駆動用ガスタービンなど
へ燃料ガスを供給するための燃料ガス発生器、特に、金
属燃料を含有する自燃性固体ガス発生剤全内填した燃料
ガス発生器のノズルに関する。
(従来の技術) 第5図は従来のかかる燃料ガス発生器を略示したもので
ある。(例えば特開昭56−134591に同様の技術
が開示されている。)同図において、1は有底円筒形の
ケース、2はこのケースの開放端を閉塞しているクロー
ジャ、3はこのクロージャの中央部に装着したノズル、
4は該クロージャ2に装着したイグナイタである。また
5はケース1に内填したガス発生剤の薬注でその後、端
面(クロージャ2側の端面)5aを残して外周面および
前端面をインシュレータ6および7によって被覆しであ
る。
ガス発生剤は、例えば粘結剤兼用の合成ゴム系燃料、ア
ルミニウム、マグネシウム、ボロンなどの高発熱材とし
ての粉粒状金属燃料、および過塩素酸アンモニウムなど
の粉粒状酸化剤を主剤とする混成系のものである。上記
主剤の配合重量比の一例をあげれば、合成ゴム系燃料2
0〜25チ、金属燃料45〜50チ、酸化剤25〜30
チであって、酸化剤が当該ガス発生剤の自燃性を保持し
、かつ適温、例えば数百度の燃料ガスを生成しうる程度
に配合されている。したがってイグナイタ4によって薬
注の後端面5aに点火すると、薬注5はこの後端面から
自燃しつつ未燃成分を多量に含有する燃料ガスを発生す
る。
かかる混成系の固体燃料は燃焼圧力、具体的にはケース
1の内圧が増大すると燃焼速度、したがってガス発生量
が増加し、かつ低圧域では燃焼安定性に劣るので、要求
されるガス発生量を安定に維持するには燃焼圧力を所定
圧以上の定値に保持する必要がある。この燃焼圧力Pは
ここに、Abri薬柱5薬注焼面積、Atはノズル3の
スロート面積、nはガス発生剤の圧力感度(n指数)で
ある。
薬注5の燃焼面積Abは燃焼の進行中段端面5aの面積
とほぼ等値に推移するからスロート面積Atを適宜に設
定すれば所期の燃焼圧力が得られる。この燃焼圧力は例
えば30〜60kff廓の範囲で定められる。
第6図はノズル3の詳細を示すもので、該ノ1   ズ
ーは耐熱性、耐侵食性等の面からその材料として一般に
グラファイトが採用される。同図において3aはスロー
ト部、3bはこ■スロート部の前位(薬注5側)に形成
したコンバージェント部、3cは同後位に形成したダイ
バージエンド部である。そして薬注5からの燃料ガス流
はコンバージェント部3bによって縮流したのちスロー
ト部3aで絞られ、この絞り抵抗により前記所期の燃焼
圧力を得る。スロート部3aを流過した燃料ガスはダイ
バージエンド部3cで拡流したのち前記ガスタービンな
どの燃焼室内へ拡散する。
第7図はノズルの他の例を示すもので、このノズル13
1dコンバージエンt’ff1s13b、スロート部1
3a、このスロート部に続く小範囲のダイバージエンド
部13c1 およびこのダイバージエンド部に続いて急
開する拡散部13dと?有し、燃料ガス流?拡散部13
dで乱流に転じて前記燃焼室へ供給する。
(問題点) ところで、かかる従来の燃料ガス発生器において、殊に
前述したような金属燃料含有率の高いガス発生剤を用い
ると、作動時間の経過とともに前記燃焼圧力の増大がも
たらされ、あるいは該圧力が変動するという問題があっ
た。
その原因は、前記合成ゴム系燃料から析出されるカーボ
ン粒子などとともに多量の未燃金属燃料がノズルスロー
ト部近傍に耐着堆積して前記スロート面積を縮少し、あ
るいはこの堆積が剥離して該面積を変動させるからであ
る。
すなわち、グラファイトなどで作られたノズルは比較的
粗い表面を呈するとともに、ここを流過する燃料ガスよ
りも低温に保たれるので、溶融ないしは半溶融状態の金
属燃料粒子がノズル内表面、特にスロート部からその後
方の拡流域に耐着して冷却固化するのである。第6図お
よび第7図の2点鎖線は前記堆積の態様を示し、この堆
積物の中には前記カーボン粒子が巻込まれている。
第8図は、前記ノズル3と用いた場合において、作動時
間tに対しての燃焼圧力Pの推移をあられした記録であ
って、所期燃焼圧力60 ktfA−Ift。
所期作動時間40 secの設計値に対して圧力Pが約
120 kIP/citまで立上り、これに伴って有効
作動時間が約25sec、にまで短縮されている。
以上の背景にもとづき、本発明の課題は、ノズルの内面
に金属燃料などが耐着堆積しないようにする点にある。
(発明の手段) 前記課題を解決した本発明の手段は、前記グラファイト
などで作られたノズル母体の内面に乾燥水ガラスの被覆
を形成したものである。
(作用) 知られているように、水ガラスはケイ酸アルカリ塩を濃
厚水溶液とした高粘性液体で、これを乾燥すると表面が
滑らかな無色透明なガラス状となシ、従、米から耐火塗
料などに用いられている。
本発明は乾燥水ガラスの上記耐火性と光面の平滑性のほ
か、その結晶内に保有される水の作用を利用するもので
ある。
すなわち、乾燥水ガラスの被覆に燃料ガス流からの熱が
流入すると、結晶中に保有される水が析出して該被覆の
表面に遂次浸出し、これが蒸発してその蒸発潜熱によシ
被覆を熱保護しつつ燃料ガス流との間に境界層を形成す
るので、前記表面の平滑性と相いまって金属燃料などの
耐着を防止するのである。
(実施例1) 第1図において、20は本発明の一実施例に係るノズル
、21はノズル母体、22はこのノズル母体の全内面に
形成した乾燥水ガラスの被覆である。
ノズル母体21はグラファイトによって作られ、前記第
6図のノズル3と同様にスロート部21a1コンバージ
ェント部21bおよびダイバージエンド部21cとが形
成されており、これら各部の直径は該各部に形成される
被覆22の厚さを考慮して決定される。そして被覆22
はスロート部21aの近傍において最大厚さとしである
。これは前述したように該部近傍に金属燃料等が最も耐
着堆積しやすいことで、前記の耐着防止作用を長期にわ
たって持続させるためである。
被覆22は次の1順によって形成したものである。
(1)  ノズル母体21をアセトン、トリエタン等に
浸漬して脱脂後室温にて乾燥する。
(2)水分約60係の水ガラス溶液を用意する。
(3)  ノズル母体211t、そのタ゛イバージエン
ト部21cを下にしてスロート部21aのところまで上
記水ガラス溶液に浸漬する。
(4)  ノズル母体を引上げて反転し、その端面およ
び周面の水ガラス溶液を拭きとる。この間に水ガラス溶
液はタ゛イバージエント部21cかも流下してスロート
部21a側に向うほど厚い溶液層を作る。
(5)1順4を了えたノズル母体を60〜70Cに調温
したオープン中で加熱乾燥する。
(6)1順(31−、(4) 、 (51と同様な操作
とコンバージェント部21bについておこなう。
(7)1順(3)ないしく6)の操作をくシ返えして所
定厚さの被覆を形成する。
(8)上記被覆内面に水ガラス溶液を塗付して該内面を
修正し、自然乾燥する。これKよって平滑な内面が得ら
れる。
(実施例2) 第2図は他の実施例を示すもので、30は当該ノズル、
31はノズル母体で、ノズル母体31はグラファイトに
よって作られ、前記第7図のノズ#13 ト同様にスロ
ート部31a、コンバージェント部31b1小範囲のダ
イバージエンド部31C1および拡散部31dとを有す
る。32は拡散部31dを除いて該ノズル母体31の内
面に形成した乾燥水ガラスの被覆で、スロート部31a
のところを最大厚肉部としである。
被@32は次の1順によって形成したものである。
(5) ノズル母体31の脱脂、乾燥(前記1順(1)
と同じ) Q3)  ノズル母体31 e 60〜80Cに温度開
整したホントプレート上で予加熱する。
(C)  予加熱したノズル母体の内面所要部に前記水
ガラス溶液を刷毛塗りする。
(2)加熱乾燥(前記1順(5)と同じ)■ 所期の被
覆厚を考慮しながら水ガラス溶液を塗り重ねる。
い 加熱乾燥 (6)1順■、■をくり返えして所期厚さの被覆を形成
する。
卸 内面の修正および自然乾燥(前記1順(8)と同じ
) 第3図のグラフは第5図の燃料ガス発生器においてノズ
ル3をノズル20に代えて実施した試験結果を示すもの
で、燃焼圧力Pおよび作動時間tの設計所期値は第8図
の場合と同じである。
尚スロート部21aにおける被122の最大厚さは約0
.31EII+である。
このグラフをみると、燃焼圧力Pは漸増するものの作動
時間tとともにほぼ所期値を満足しておシ、これによっ
て金属燃料などの耐着堆積が抑制されたことがわかる。
(実施例3) この実施例は前記ノズル20あるいは30においてそれ
らの被覆22あるいは32を不透明にしたものである。
前述したように乾燥水ガラスは無色透明であることで燃
料ガスからの熱輻射が該被覆を透過し、一方ノズル母体
を形成するグラファイトは黒色を呈しているので上記の
熱輻射を多量に吸収して高温となる。その結果被覆がそ
の背後から加熱されて前記水の析出が無用に促進される
以上のことから特に作動時間が長い燃料ガス発生器にあ
ってはその作動途中で水の浸出、蒸発機能が低下して前
記の耐着防止作用が損われてくるとともに1被覆口体の
前記熱保護機能も低下することで該被覆が熱的損傷を受
ける。
したがってこの実施例では前記浸漬あるいは塗布に供す
る水ガラス溶液に顔料などを添加することにより不透明
な′4覆を形成し、もって熱輻射の透過を抑制するので
ある。上記顔料は熱(□、。□、イア、ヵあい、。。、
。76□、い。
第4図は前記ノズル20においてその被覆22を不透明
体にして実施した試験結果を示すもので、使用白色顔料
はチタン酸ホワイト(TiOz)、含有率は乾燥水ガラ
スに対して約4wtチ、被覆の厚さ、および所期燃焼圧
力Pは第3図の場合と同じ、また所期作動時間は80s
ec、である。
該グラフが示すように、燃焼圧力Pは全作動時間にわた
ってほぼ平担に推移している。
(効果) 以上説明したように本発明によれば、発生燃料ガス中に
金属燃料などの粉粒体が多量に混入していても、これの
耐着堆積を抑制しうるので、燃焼圧力、したがって燃料
ガス発生量を設計値にしたがって安定に保持できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は本発
明の他の実施例を示す断面図、第3図および第4図は本
発明の試験結果を例示するグラフ、第5図は従来の燃料
ガス発生器を例示する断面図、第6図は第5図の要部拡
大断面図、第7図は第6図に示した要部の他の例を示す
断面図、第8図は従来のものについての試験結果を示す
グラフである。 5・・・ガス発生剤 3 、13 、2Q 、 30・・・ノズル21.31
・・・ノズル母体 22 、32・・・乾燥水ガラスの被覆特許出願人  
日産自動屯株式会社 第1図 第2図 30  /ズ°1し 第3図 PkQf/cm2 第1図 作動BfrM tsec。 第8図 作tfy峙PA t sec。 ・L−tf)”tv Jr口31冊−!り(自発)昭和
61年7 月3  ++

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属燃料を含有する自燃性固体ガス発生剤を内填した燃
    料ガス発生器に装着されるノズルであつて、ノズル母体
    の内面に乾燥水ガラスの被覆を形成した燃料ガス発生器
    のノズル。
JP14921885A 1985-07-09 1985-07-09 燃料ガス発生器のノズル Pending JPS6213763A (ja)

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JP14921885A JPS6213763A (ja) 1985-07-09 1985-07-09 燃料ガス発生器のノズル

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JP14921885A JPS6213763A (ja) 1985-07-09 1985-07-09 燃料ガス発生器のノズル

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JPS6213763A true JPS6213763A (ja) 1987-01-22

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JP (1) JPS6213763A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102174914A (zh) * 2011-03-10 2011-09-07 西北工业大学 一种研究喷管羽流凝相粒子分布的试验装置
WO2014058088A1 (ko) * 2012-10-12 2014-04-17 주식회사 포스코 유동 환원로의 환원가스 취입장치

Cited By (3)

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WO2014058088A1 (ko) * 2012-10-12 2014-04-17 주식회사 포스코 유동 환원로의 환원가스 취입장치
CN104704131A (zh) * 2012-10-12 2015-06-10 Posco公司 一种流化还原炉的还原性气体吹入装置

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