RU2151735C1 - Pyrotechnical composition for oxygen producing - Google Patents

Pyrotechnical composition for oxygen producing Download PDF

Info

Publication number
RU2151735C1
RU2151735C1 RU98115565A RU98115565A RU2151735C1 RU 2151735 C1 RU2151735 C1 RU 2151735C1 RU 98115565 A RU98115565 A RU 98115565A RU 98115565 A RU98115565 A RU 98115565A RU 2151735 C1 RU2151735 C1 RU 2151735C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
oxygen
combustion
potassium perchlorate
molybdenum
Prior art date
Application number
RU98115565A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98115565A (en
Inventor
А.Я. Малышев
Е.В. Леваков
А.А. Татынов
В.К. Раевский
А.И. Сиверцев
Original Assignee
Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики
Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии filed Critical Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики
Priority to RU98115565A priority Critical patent/RU2151735C1/en
Publication of RU98115565A publication Critical patent/RU98115565A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2151735C1 publication Critical patent/RU2151735C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Air Bags (AREA)

Abstract

FIELD: pyrotechnics. SUBSTANCE: invention relates to pyrotechnical composition containing potassium perchlorate as inorganic oxidizing agent and additional addition of molybdenum as fuel at the following ratio of components, wt. -%: potassium perchlorate, 80-95; molybdenum, 5-20. Composition has the following indices: combustion rate is 16-180 mm/s; specific gas evolving is 189-290 cm3/g; oxygen content is 98.5 vol.%, not less; combustion point is 490- 1260 C. Composition can be used for technical oxygen producing. EFFECT: improved properties of composition. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано для быстрого получения большого количества технического кислорода и для создания в объеме высокого давления газа. The invention relates to the field of pyrotechnics and can be used to quickly obtain a large amount of technical oxygen and to create high-pressure gas in a volume.

В различных областях промышленности, где кислород используется в больших количествах как окислитель при проведении многообразных быстропротекающих процессов горения, к кислороду не предъявляют жестких требований по чистоте. In various fields of industry, where oxygen is used in large quantities as an oxidizing agent in carrying out various fast-flowing combustion processes, there are no strict purity requirements for oxygen.

Трудности в разработке кислородных быстросрабатывающих пиротехнических устройств связаны прежде всего с тем, что в них должны использоваться пиротехнические составы, генерирующие большое количество кислорода под давлением с относительно высокой температурой горения до 1000oC и более. А как известно [1] , при таких температурах и повышенном давлении газа кислород энергично взаимодействует с металлами и их сплавами.Difficulties in the development of oxygen quick-working pyrotechnic devices are associated primarily with the fact that they must use pyrotechnic compositions that generate a large amount of oxygen under pressure with a relatively high combustion temperature of up to 1000 o C and more. And as is known [1], at such temperatures and increased gas pressure, oxygen interacts energetically with metals and their alloys.

Известен [2] пиротехнический состав для получения кислорода в системах жизнеобеспечения на летательных и подводных аппаратах, в спасательных средствах защиты органов дыхания. Состав содержит, мас.%: хлорат натрия 75 - 90; магний; 2 - 5; катализатор (кислородные соединения кальция из ряда, включающего CaO2, CaO, Ca(OH)2 или их смесь) 5 - 23.Known [2] pyrotechnic composition for oxygen in life support systems on aircraft and underwater vehicles, in rescue respiratory protective equipment. The composition contains, wt.%: Sodium chlorate 75 - 90; magnesium; 2 to 5; catalyst (oxygen compounds of calcium from a series including CaO 2 , CaO, Ca (OH) 2 or a mixture thereof) 5 - 23.

Состав имеет удельное газовыделение кислорода 230 - 265 см3/г при температуре горения 610 - 700oC. состав не содержит токсичных соединений. Недостатками составов является малая скорость распространения зоны реакции (менее 1 мм/с). Поэтому такие составы используются в кислородных свечах, а генерируемый ими кислород может использоваться в системах жизнеобеспечения человека.The composition has a specific gas evolution of oxygen of 230 - 265 cm 3 / g at a combustion temperature of 610 - 700 o C. the composition does not contain toxic compounds. The disadvantages of the compositions is the low speed of propagation of the reaction zone (less than 1 mm / s). Therefore, such compounds are used in oxygen candles, and the oxygen generated by them can be used in human life support systems.

Известен [3] состав для получения кислорода посредством самоподдерживающейся каталитической реакции разложения. Состав содержит, мас.%: хлорат натрия 95 - 96; оксалат кобальта 4 - 5. Known [3] is a composition for producing oxygen through a self-sustaining catalytic decomposition reaction. The composition contains, wt.%: Sodium chlorate 95 - 96; cobalt oxalate 4-5.

Скорость горения данного состава находится в пределах 0,52-0,55 мм/с, выход кислорода достигает 294,8 см3/г. Недостатком состава является малая скорость горения, менее 1 мм/с.The burning rate of this composition is in the range 0.52-0.55 mm / s, the oxygen yield reaches 294.8 cm 3 / g. The disadvantage of the composition is the low burning rate, less than 1 mm / s.

Известен состав [4] для получения кислорода в системах жизнеобеспечения летательных и подводных аппаратов, содержащий, мас.%: перхлорат калия 60 - 90; порошок алюминия 5 - 30; пероксид бария 5 - 10. Known composition [4] for oxygen in the life support systems of aircraft and underwater vehicles, containing, wt.%: Potassium perchlorate 60 - 90; aluminum powder 5 to 30; barium peroxide 5-10.

Выход кислорода при горении состава находится в пределах от 150 до 250 см3/г при его чистоте 99,3 - 99,7 об.% Основные примеси в кислороде: пары влаги 0,2 - 0,6 об.%; углекислый газ менее 0,1 об.%; окислы азота менее 0,01 об. %; углеводороды менее 0,001 об.%; хлор в пределах точности метода определения не обнаружен. Скорость горения состава достигает величин 2,5 - 15,0 мм/с при температуре горения соответственно 1100 -1800oC.The oxygen output during combustion of the composition is in the range from 150 to 250 cm 3 / g with its purity of 99.3 - 99.7 vol.% The main impurities in oxygen: moisture vapor 0.2 - 0.6 vol.%; carbon dioxide less than 0.1 vol.%; nitrogen oxides less than 0.01 vol. %; hydrocarbons less than 0.001 vol.%; chlorine is not detected within the accuracy of the determination method. The burning rate of the composition reaches 2.5 - 15.0 mm / s at a combustion temperature, respectively 1100 -1800 o C.

Недостатками указанного состава является относительно высокая температура горения - более 1100oC и недостаточная скорость горения - не более 15 мм/с.The disadvantages of this composition is the relatively high combustion temperature - more than 1100 o C and insufficient burning rate - not more than 15 mm / s

Данный состав как наиболее близкий по технической сущности выбран нами в качестве прототипа. This composition as the closest in technical essence is selected by us as a prototype.

Настоящее изобретение решает задачу снижения температуры горения при одновременном повышении скорости горения кислородо-генерирующего состава при сохранении на достаточно высоком уровне удельных характеристик по газовыделению. The present invention solves the problem of reducing the combustion temperature while increasing the burning rate of the oxygen-generating composition while maintaining at a sufficiently high level of specific characteristics for gas evolution.

Технический результат, полученный при использовании изобретения, заключатся в следующем:
- температура горения пиротехнического состава 490 - 1260oC;
- скорость горения 16 - 180 мм/с;
- удельное газовыделение кислорода 189 - 290 см3/г;
- чистота газа - не менее 98,5 об.%
Это достигается тем, что в пиротехническом составе, включающем неорганический окислитель - перхлорат калия и горючее - порошок металла, согласно изобретению в качестве горючего используют порошок молибдена при следующем соотношении компонентов, мас.%.
The technical result obtained by using the invention is as follows:
- the combustion temperature of the pyrotechnic composition 490 - 1260 o C;
- burning rate of 16 - 180 mm / s;
- specific gas evolution of oxygen 189 - 290 cm 3 / g;
- gas purity - not less than 98.5 vol.%
This is achieved by the fact that in the pyrotechnic composition, including an inorganic oxidizing agent - potassium perchlorate and fuel - metal powder, according to the invention, molybdenum powder is used as fuel in the following ratio of components, wt.%.

Перхлорат калия - 80 - 95
Молибден - 5 - 20
Отличительные признаки от прототипа позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию "новизна".
Potassium Perchlorate - 80 - 95
Molybdenum - 5 - 20
Distinctive features of the prototype allow us to conclude that the technical solution meets the criterion of "novelty."

Анализ известных пиротехнических составов не выявил составов, содержащих признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого состава, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень". Для подтверждения соответствия заявляемого технического решения критерию "промышленная применимость" были изготовлены и испытаны образцы, см. таблицу. Analysis of known pyrotechnic compositions did not reveal compositions containing features that match the distinguishing features of the claimed composition, which allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "inventive step". To confirm the compliance of the claimed technical solution with the criterion of "industrial applicability" samples were made and tested, see table.

Составы готовят путем смешивания в малом смесителе предварительно просушенных при 90 - 100oC компонентов, а для перхлората калия - предварительно дробят и отбирают фракцию, прошедшую через сито с размером ячейки 40 мкм.The compositions are prepared by mixing in a small mixer components that were previously dried at 90-100 ° C, and for potassium perchlorate, they are preliminarily crushed and the fraction passed through a sieve with a mesh size of 40 μm is selected.

Полученную смесь прессуют в медные стаканчики в виде таблеток диаметром 20 мм, высотой 10 мм с относительной плотностью не менее 0,7. Формирование фронта горения состава в стаканчике производили с помощью поджигающего состава, запрессованного в виде 2 мм таблетки. The resulting mixture is pressed into copper cups in the form of tablets with a diameter of 20 mm, a height of 10 mm with a relative density of at least 0.7. The formation of the combustion front of the composition in the cup was performed using the ignition composition, pressed in the form of a 2 mm tablet.

Выделяющийся при горении газ охлаждался на медном металлорезиновом фильтре пористостью 40-50%, расположенном в противоположном от поджига торце медного стакана, и собирался в камере сгорания, в которой производилось срабатывание испытуемого образца. The gas evolved during combustion was cooled on a copper-rubber filter with a porosity of 40-50%, located at the opposite end of the copper cup from the ignition, and collected in a combustion chamber in which the test sample was triggered.

Инициирование горения поджигающей таблетки производили нихромовым мостиком накаливания воспламенительного устройства. The initiation of burning of the burning pill was carried out by the nichrome bridge of incandescent igniter device.

Скорость горения состава в образце определяли по времени его сгорания. Окончание процесса горения определяли по максимуму давления газа с помощью датчика давления, установленного в камере сгорания. Запись процесса срабатывания испытуемых образцов производили на шлейфовом осциллографе H 071. The burning rate of the composition in the sample was determined by the time of its combustion. The end of the combustion process was determined by the maximum gas pressure using a pressure sensor installed in the combustion chamber. The response of the test samples was recorded on a H 071 loop oscilloscope.

Выделившийся газ отбирался из камеры сгорания и анализировался на масс-спектрометре или газовом хроматографе. The evolved gas was taken from the combustion chamber and analyzed on a mass spectrometer or gas chromatograph.

Данные о составе образцов и результаты их испытаний представлены в таблице. Из данных, приведенных в таблице, следует, что изобретение позволяет получить высокий выход кислорода от 189 до 290 см3/г с чистотой не менее 98,5 об.% при скоростях горения от 16 до 180 мм/с и температуре горения соответственно от 490 до 1260oC.Data on the composition of the samples and the results of their tests are presented in the table. From the data given in the table, it follows that the invention allows to obtain a high oxygen yield from 189 to 290 cm 3 / g with a purity of not less than 98.5 vol.% At combustion speeds from 16 to 180 mm / s and combustion temperature, respectively, from 490 up to 1260 o C.

Оптимальные значения скорости горения 100 мм/с, температуры горения 770oC, удельного газовыделения 270 см3/г получаются при соотношении компонентов, мас.%: KClO4 92; Mo 8. Предлагаемый состав позволяет решить проблему создания быстросрабатывающего генератора кислорода.The optimal values of the combustion rate of 100 mm / s, the combustion temperature of 770 o C, specific gas evolution of 270 cm 3 / g are obtained with a ratio of components, wt.%: KClO 4 92; Mo 8. The proposed composition allows to solve the problem of creating a quick-generating oxygen generator.

Список использованных источников. List of sources used.

1. В. И. Болобов Возможный механизм процесса воспламенения металлов в потоке кислорода. //Физика горения и взрыва. 1998. т 34. N 1, с. 50-56. 1. V. I. Bolobov A possible mechanism for the ignition of metals in an oxygen stream. // Physics of combustion and explosion. 1998.V 34.N 1, p. 50-56.

2. Пиротехнический состав для получения кислорода. Описание изобретения к патенту РФ. RU 2057707. C 01 B 13/02. Опубликовано БИ N 10, 1996, с. 182. 2. Pyrotechnic composition for oxygen production. Description of the invention to the patent of the Russian Federation. RU 2057707. C 01 B 13/02. Published BI N 10, 1996, p. 182.

3 Состав для получения кислорода. А.С. 1604729. C 01 B 13/02. Опубликовано БИ N 41, 1990, с. 11I. 3 Composition for producing oxygen. A.S. 1604729. C 01 B 13/02. Published BI N 41, 1990, p. 11I.

4. Состав для получения кислорода. Описание изобретения к патенту РФ N 2061650. C 01 B 13/02. Опубликовано БИ N 16, 1996, с. 190. 4. Composition for producing oxygen. Description of the invention to the patent of the Russian Federation N 2061650. C 01 B 13/02. Published BI N 16, 1996, p. 190.

Claims (1)

Пиротехнический состав для получения кислорода, содержащий в качестве окислителя перхлорат калия, а в качестве горючего - порошок металла, отличающийся тем, что в качестве горючего он содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Перхлорат калия - 80 - 95
Молибден - 5 - 20ц
Pyrotechnic composition for oxygen production, containing potassium perchlorate as an oxidizing agent, and a metal powder as a fuel, characterized in that it contains molybdenum as a fuel in the following ratio, wt.%:
Potassium Perchlorate - 80 - 95
Molybdenum - 5 - 20ts
RU98115565A 1998-08-11 1998-08-11 Pyrotechnical composition for oxygen producing RU2151735C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98115565A RU2151735C1 (en) 1998-08-11 1998-08-11 Pyrotechnical composition for oxygen producing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98115565A RU2151735C1 (en) 1998-08-11 1998-08-11 Pyrotechnical composition for oxygen producing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98115565A RU98115565A (en) 2000-05-20
RU2151735C1 true RU2151735C1 (en) 2000-06-27

Family

ID=20209604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98115565A RU2151735C1 (en) 1998-08-11 1998-08-11 Pyrotechnical composition for oxygen producing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2151735C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2051092C1 (en) Diamond-containing substance and a method of its preparing
RU2095104C1 (en) Composition for extinguishing fires
JPH08511233A (en) Ignition composition for inflator gas generator
SU560526A3 (en) Method of generating gases
CN107428627A (en) solid rocket propellant
US20070057224A1 (en) Composition for cooling and simultaneous filtration of the gas-aerosol fire-extinguishing mixture
RU2151735C1 (en) Pyrotechnical composition for oxygen producing
Sartori et al. The war gases
Akiyoshi et al. The Thermal Behavior of the Zinc Complexes as a Non‐Azide Gas Generant for Safer Driving—Zn Complexes of the Carbohydrazide and Semicarbazide
Juknelevicius et al. Blue strobe pyrotechnic composition based on aminoguanidinium nitrate
Yano Condensed phase reaction of boron with potassium nitrate
RU2214848C1 (en) Aerosol-generating energetic polymeric composite for system of volume fire extinguishing
Malik Synthesis of micro porous barium nitrate with improved ignition reliability as a reliable pyrotechnic oxidant
RU2142401C1 (en) Pyrotechnical composition for preparing oxygen
RU2068831C1 (en) Gas-generating pyrotechnic composition
Jarvis The combustion reactions of a pyrotechnic white smoke composition
Beardell et al. Factors affecting the stoichiometry of the magnesium-sodium nitrate combustion reaction
RU2335484C2 (en) Gas-making pyrotechnic compound
RU2152350C1 (en) Solid oxygen source
WO2020060440A1 (en) Nitrogen-generating composition for fire-extinguishing and method for producing same
Patil et al. Thermal Decomposition of Energetic Materials 57. Products of some self‐igniting fuel‐HNO3 Systems
Harrison A Study of a Set of Nitrate-Based Pyrotechnic Strobe Compositions
Volk et al. Energy output of insensitive high explosives by measuring the detonation products
RU2151759C1 (en) Gas-forming pyrotechnical composition
RU2061650C1 (en) Composition for oxygen producing