RU2234364C2 - Gas generator - Google Patents
Gas generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234364C2 RU2234364C2 RU2002122439/02A RU2002122439A RU2234364C2 RU 2234364 C2 RU2234364 C2 RU 2234364C2 RU 2002122439/02 A RU2002122439/02 A RU 2002122439/02A RU 2002122439 A RU2002122439 A RU 2002122439A RU 2234364 C2 RU2234364 C2 RU 2234364C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- generating charge
- charge
- generating
- pyrotechnic
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в системах вытеснения или аэрации жидкостей или порошков, для заполнения различных емкостей, а также в других областях техники, где требуются малогабаритные автономные источники инертного низкотемпературного газа.The invention relates to the field of pyrotechnics and can be used in systems for displacing or aerating liquids or powders, for filling various containers, as well as in other areas of technology where small-sized autonomous sources of inert low-temperature gas are required.
Известны различные конструкции пиротехнических (твердотопливных) газогенераторов, содержащие корпус с размещенным в нем инициирующим устройством, воспламенителем, газогенерирующим зарядом и фильтром-охладителем [1-3], в которых горение основного заряда реализуется с использованием конвективной составляющей теплопроводности за счет вынужденной конвекции продуктов сгорания через исходное вещество.There are various designs of pyrotechnic (solid fuel) gas generators containing a housing with an initiating device, an igniter, a gas generating charge and a cooler filter [1-3] in which the main charge is burned using the convective component of thermal conductivity due to forced convection of the combustion products through starting material.
Газогенератор [1] состоит из корпуса с газовыводом, узла воспламенения, газогенерирующего заряда и фильтра, установленного перед газовыводом. Газогенерирующий заряд выполнен в виде монолитного многоканального блока, в котором площадь каналов составляет 5-30% от площади торца блока.The gas generator [1] consists of a body with a gas outlet, an ignition unit, a gas generating charge and a filter installed in front of the gas outlet. The gas-generating charge is made in the form of a monolithic multichannel block, in which the area of the channels is 5-30% of the area of the end face of the block.
Недостатком данной конструкции является сложность изготовления основного заряда, особенно в случае необходимости получения малогабаритного устройства для генерирования небольшого количества газа.The disadvantage of this design is the difficulty of manufacturing the main charge, especially if it is necessary to obtain a small-sized device for generating a small amount of gas.
Газогенератор [2] содержит цилиндрический корпус с крышкой с одной стороны и отверстием для выхода газов, закрытое мембраной, с другой. Внутри корпуса размещены капсуль-воспламенитель, воспламенитель, монолитный заряд газопроницаемого твердого химического топлива, газоохладитель-фильтр и опорная перфорированная решетка. Заряд размещен в корпусе без технологического зазора, и фильтрация продуктов горения происходит через исходную смесь.The gas generator [2] contains a cylindrical body with a lid on one side and a gas outlet, closed by a membrane, on the other. Inside the housing are placed an igniter capsule, an ignitor, a monolithic charge of a gas permeable solid chemical fuel, a gas cooler filter and a perforated support grid. The charge is placed in the housing without technological clearance, and the combustion products are filtered through the initial mixture.
Недостатком данной конструкции является трудность изготовления газогенерирующего заряда с заданным уровнем газопроницаемости, особенно в случае необходимости получения малогабаритного устройства для генерирования небольшого количества газа, что приводит в свою очередь к низкой воспроизводимости параметров его срабатывания.The disadvantage of this design is the difficulty of manufacturing a gas-generating charge with a given level of gas permeability, especially if it is necessary to obtain a small-sized device for generating a small amount of gas, which in turn leads to low reproducibility of its operation parameters.
Газогенератор [3] содержит корпус с крышкой и газовыводом, а также газогенерирующий блок из поджатых друг к другу перемежающихся прокладок горючего и окислителя. Последние через имеющиеся центральные отверстия надеты на стержень, закрепленный на днище корпуса, и поджаты. Между газогенерирующим зарядом и корпусом газогенератора создан зазор, по которому образующиеся высокотемпературные газы омывают поверхность газогенерирующего блока, после прогрева которого происходит воспламенение последнего по внешней поверхности.The gas generator [3] contains a housing with a lid and a gas outlet, as well as a gas generating unit made of alternating gaskets of fuel and oxidizer pressed against each other. The latter, through the existing central holes, are worn on a rod fixed to the bottom of the housing and are tightened. A gap is created between the gas-generating charge and the gas-generator body, along which the formed high-temperature gases wash the surface of the gas-generating unit, after heating of which the ignition of the latter occurs on the external surface.
Недостатками данной конструкции является сложность изготовления на ее основе малогабаритного газогенератора и необходимость раздельного хранения прокладок горючего и тепловыделяющих прокладок, что усложняет эксплуатацию устройства.The disadvantages of this design are the complexity of manufacturing on its basis a small gas generator and the need for separate storage of gaskets of fuel and fuel gaskets, which complicates the operation of the device.
Описываемая конструкция газогенератора наиболее близка по технической сущности и выбрана в качестве прототипа.The described design of the gas generator is the closest in technical essence and is selected as a prototype.
Задачей настоящего изобретения является снижение габаритно-массовых характеристик, повышение эксплуатационных возможностей газогенератора, работающего в автономном режиме.The objective of the present invention is to reduce the overall mass characteristics, increase the operational capabilities of a gas generator operating in stand-alone mode.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого решения:The technical result achieved by using the proposed solution:
- автономность;- autonomy;
- малые габариты;- small dimensions;
- высокое быстродействие (время срабатывания менее 1с);- high speed (response time less than 1s);
- высокая надежность (не менее 0,94 при доверительной вероятности 0,9);- high reliability (not less than 0.9 4 with a confidence level of 0.9);
- стабильные параметры срабатывания (среднее квадратическое отклонение времени срабатывания в диапазоне начальных температур от минус 50°С до плюс 50°С не превышает 5%);- stable response parameters (standard deviation of the response time in the initial temperature range from minus 50 ° С to plus 50 ° С does not exceed 5%);
- постоянная готовность к работе (в отличие от прототипа заявляемый газогенератор хранится в собранном виде);- constant readiness for work (in contrast to the prototype, the inventive gas generator is stored in assembled form);
- простота изготовления газогенерирующего заряда (метод прессования);- ease of manufacturing a gas-generating charge (pressing method);
- получение низкотемпературного газа (температура генерируемого газа не превышает 50°С).- obtaining a low-temperature gas (temperature of the generated gas does not exceed 50 ° C).
Указанный технический результат достигается тем, что в известном газогенераторе, содержащем корпус с газовыводом, пиротехнический газогенерирующий заряд, установленный в корпусе с боковым зазором, инициирующее устройство, расположенное со стороны, противоположной газовыводу, согласно изобретению газогенерирующий заряд выполнен из низкокалорийного пиротехнического состава с однородно перемешанными компонентами (горючего и окислителя), диаметр газогенерирующего заряда ниже критического диаметра горения пиротехнического состава при торцевом горении, а между газовыводом и газогенерирующим зарядом установлен фильтрующий элемент.The specified technical result is achieved by the fact that in the known gas generator comprising a housing with a gas outlet, a pyrotechnic gas generating charge installed in the housing with a side gap, an initiating device located on the side opposite to the gas outlet, according to the invention, the gas generating charge is made of low-calorific pyrotechnic composition with uniformly mixed components (fuel and oxidizer), the diameter of the gas-generating charge is lower than the critical diameter of the combustion of the pyrotechnic composition and an end burning, and between the flue gas-generating charge and a filter element installed.
Изготовление газогенерирующего заряда из низкокалорийного пиротехнического состава позволяет получить газ с низкой температурой. Температуру газа дополнительно понижает и прохождение газа через фильтрующий элемент. Выполнение газогенерирующего заряда из спрессованного пиротехнического состава с однородно перемешанными горючим и окислителем значительно упрощает изготовление газогенератора и положительно влияет на его характеристики (время срабатывания, стабильность работы), а также позволяет хранить газогенератор в собранном и полностью готовом к работе состоянии. Выполнение газогенерирующего заряда диаметром меньше критического диаметра горения пиротехнического состава при торцевом горении решает задачу снижения габаритно-массовых характеристик, а установка газогенерирующего заряда с зазором в корпусе позволяет организовать горение заряда как по торцевой, так и по боковой поверхности, в результате чего увеличивается надежность газогенератора, стабилизируются параметры его срабатывания, повышается быстродействие. Установка на выходе газа фильтрующего элемента с нормированной пропускной способностью (~60-100 см3/атм·с) создает подпор из горячих продуктов горения и создает условия для быстрого и надежного горения газогенерирующего заряда, выполненного из низкокалорийного пиротехнического состава, имеющего диаметр меньше критического при торцевом горении.The manufacture of a gas-generating charge from a low-calorie pyrotechnic composition allows to obtain gas with a low temperature. The gas temperature is further reduced by the passage of gas through the filter element. The implementation of the gas-generating charge from a compressed pyrotechnic composition with uniformly mixed fuel and oxidizer significantly simplifies the manufacture of the gas generator and positively affects its characteristics (response time, stability), and also allows you to store the gas generator in an assembled and fully ready for operation state. The implementation of a gas-generating charge with a diameter less than the critical diameter of the combustion of the pyrotechnic composition during end-face combustion solves the problem of reducing the overall mass characteristics, and the installation of a gas-generating charge with a gap in the housing allows the charge to be burned along both the end and side surfaces, which increases the reliability of the gas generator, the parameters of its operation are stabilized, the performance improves. The installation at the gas outlet of a filter element with a normalized throughput (~ 60-100 cm 3 / atm · s) creates a backwater of hot combustion products and creates the conditions for quick and reliable combustion of a gas-generating charge made of a low-calorific pyrotechnic composition having a diameter less than critical at end burning.
На чертеже приведена схема заявляемого газогенератора.The drawing shows a diagram of the inventive gas generator.
Газогенератор содержит газогенерирующий заряд 1, размещенный в корпусе 2 с боковым зазором 3. Со стороны газовыхода 4 установлен фильтрующий элемент 5, который поджат гайкой 6. Инициирующее устройство 7 расположено со стороны, противоположной газовыводу 4. Вывод генерируемого газа осуществляется через газовыводное отверстие 4, расположенное в прижимной гайке 6.The gas generator contains a gas generating charge 1 located in the housing 2 with a lateral gap 3. On the gas outlet side 4, a filter element 5 is installed, which is pressed by a nut 6. The initiating device 7 is located on the side opposite to the gas outlet 4. The generated gas is output through the gas outlet 4 located in the clamping nut 6.
Газогенератор работает следующим образом. При подаче электрического импульса на инициирующее устройство 7 форс пламени с него через воздушный зазор поджигает торцевую поверхность газогенерирующего заряда 1. Образовавшийся при горении торца пиротехнического заряда горячий газ, проходя по боковому зазору 3 к газовыводу 4, поджигает его боковую поверхность. Фильтрующий элемент 5 охлаждает и очищает выделяющийся газ, а также поддерживает давление газа в зоне горения низкокалорийного газогенерирующего пиротехнического состава на уровне, необходимом для устойчивого распространения реакции. Таким образом, горение основного состава происходит как в осевом, так и в диаметральном направлении, а отсутствие непосредственного контакта боковой поверхности газогенерирующего заряда с корпусом газогенератора приводит к уменьшению критического диаметра газогенерирующего пиротехнического состава в данной конструкции в 4-5 раз по сравнению с торцевым горением. Низкая калорийность пиротехнического состава газогенерирующего заряда и наличие фильтрующего элемента позволяют генерировать низкотемпературный чистый газ. Совокупность предлагаемых признаков изобретения позволяет получить малогабаритное газогенерирующее устройство низкотемпературного газа с высокой степенью надежности и стабильными параметрами срабатывания.The gas generator operates as follows. When an electric pulse is applied to the initiating device 7, a force of flame from it ignites the end surface of the gas-generating charge 1 through the air gap 1. The hot gas formed during the combustion of the end of the pyrotechnic charge passes through the lateral gap 3 to the gas outlet 4, ignites its side surface. The filter element 5 cools and purifies the evolved gas, and also maintains the gas pressure in the combustion zone of the low-calorie gas-generating pyrotechnic composition at the level necessary for the stable propagation of the reaction. Thus, the combustion of the main composition occurs both in the axial and in the diametrical direction, and the absence of direct contact of the side surface of the gas-generating charge with the body of the gas generator leads to a decrease in the critical diameter of the gas-generating pyrotechnic composition in this design by 4-5 times in comparison with end combustion. The low calorific value of the pyrotechnic composition of the gas-generating charge and the presence of a filter element make it possible to generate low-temperature pure gas. The combination of the proposed features of the invention allows to obtain a small-sized gas-generating device of low-temperature gas with a high degree of reliability and stable response parameters.
Было изготовлено и испытано 250 опытных образцов заявляемого газогенератора. Газогенерирующий заряд прессовался из пиротехнического состава на основе азида натрия и оксида железа (III) (6NаN3+1,15Fе2O3) (калорийность 230 кал/г) до плотности 0,8 от кристаллической и имел следующие размеры: диаметр 12 мм, высота 12 мм (закладка по газу 900 см3). Фильтрующие элементы были изготовлены из пористой нержавеющей стали и имели пропускную способность 60-100 см3/атм·с). Газогенераторы имели следующие характеристики: диаметр 20 мм, высота 50 мм, масса 55 г, время срабатывания в температурном интервале от минус 50°С до плюс 50°С 0,60±0,03 с.It was made and tested 250 prototypes of the inventive gas generator. The gas-generating charge was pressed from a pyrotechnic composition based on sodium azide and iron (III) oxide (6NaN 3 + 1.15Fe 2 O 3 ) (calorific value 230 cal / g) to a density of 0.8 from crystalline and had the following dimensions: diameter 12 mm, height 12 mm (gas tab 900 cm 3 ). The filtering elements were made of porous stainless steel and had a throughput of 60-100 cm 3 / atm · s). Gas generators had the following characteristics: diameter 20 mm, height 50 mm, weight 55 g, response time in the temperature range from minus 50 ° C to plus 50 ° C 0.60 ± 0.03 s.
Применение в малогабаритном устройстве для генерирования небольшого количества газа газогенерирующего заряда, выполненного на основе низкокалорийного пиротехнического состава, введение бокового зазора между корпусом устройства и газогенерирующим зарядом, а также установка между газовыводом и газогенерирующим зарядом фильтрующего элемента позволяет обеспечить надежную работу последнего в температурном диапазоне от минус 50°С до плюс 50°С (надежность не менее 0,94 при доверительной вероятности 0,9). Среднее квадратическое отклонение времени срабатывания составляет 5%.The use of a gas-generating charge made on the basis of a low-calorie pyrotechnic composition in a small-sized device for generating a small amount of gas, the introduction of a side gap between the device’s body and the gas-generating charge, as well as the installation of a filter element between the gas outlet and the gas-generating charge, allows the latter to operate reliably in the temperature range from minus 50 ° С to plus 50 ° С (reliability not less than 0.9 4 with a confidence level of 0.9). The standard deviation of the response time is 5%.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ №2050966, МПК6 В 01 J 7/00, публ. 27.12.95 г., бюл. №36.1. RF patent No. 2050966, IPC 6 V 01 J 7/00, publ. 12/27/95, bull. Number 36.
2. Патент РФ №2069091, МПК6 В 01 J 7/00, А 62 С 13/00, F 23 R 5/00, публ. 20.11.96 г., бюл. №32.2. RF patent No. 2069091, IPC 6 V 01 J 7/00, A 62 C 13/00, F 23 R 5/00, publ. 11/20/96, bull. Number 32.
3. Патент РФ №2100064, МПК6 В 01 J 7/00, F 02 К 9/10, публ. 27.12.97 г., бюл. №36 (прототип).3. RF patent No. 2100064, IPC 6 V 01 J 7/00, F 02 K 9/10, publ. 12/27/97, bull. No. 36 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002122439/02A RU2234364C2 (en) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | Gas generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002122439/02A RU2234364C2 (en) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | Gas generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002122439A RU2002122439A (en) | 2004-02-20 |
| RU2234364C2 true RU2234364C2 (en) | 2004-08-20 |
Family
ID=33412819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002122439/02A RU2234364C2 (en) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | Gas generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2234364C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486002C1 (en) * | 2012-03-23 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Звезда" имени академика Г.И. Северина" | Gas generator |
| RU2658343C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Device for the emergency protection of a nuclear reactor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110294087A (en) * | 2019-07-04 | 2019-10-01 | 湖北航鹏化学动力科技有限责任公司 | A kind of air inflation raft gas generator |
-
2002
- 2002-08-19 RU RU2002122439/02A patent/RU2234364C2/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486002C1 (en) * | 2012-03-23 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Звезда" имени академика Г.И. Северина" | Gas generator |
| RU2658343C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Device for the emergency protection of a nuclear reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002122439A (en) | 2004-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7096670B2 (en) | Method for igniting the combustion chamber of a gas turbine unit and an ignition device for carrying out the method | |
| US5586783A (en) | Hybrid gas generator for filling a gas bag | |
| RU2170224C2 (en) | Pyrotechnic charge for detonators | |
| US4406611A (en) | Method for operating a gasification burner/heating boiler installation | |
| RU2400644C1 (en) | Low-thrust rocket engine running on non-self-igniting gaseous oxidiser and liquid fuel, and method of its starting | |
| Maxson et al. | Performance of multiple stream pulsed jet combustion systems | |
| RU2234364C2 (en) | Gas generator | |
| US4891189A (en) | High flow chemical oxygen generator assembly | |
| US4633029A (en) | Apparatus and method for use in thermoelectric power generation | |
| JP2005155632A (en) | Fuel preconditioning pulse explosion power generation system and its plant | |
| US4698965A (en) | Hot gas source and fuel therefor | |
| RU2451818C1 (en) | Laser device of fuel components ignition (versions) | |
| RU94036271A (en) | Method of determination of parameters of explosibility of hydrogen-carrying mixtures | |
| RU2252389C1 (en) | Ignition device | |
| RU2133725C1 (en) | Ignition device for rocket propellants | |
| RU2151759C1 (en) | Gas-forming pyrotechnical composition | |
| RU2062403C1 (en) | Igniting device | |
| Fetherolf et al. | Ignition and combustion behavior of MTV igniter materials for base bleed applications | |
| RU2053445C1 (en) | Ultrasonic igniter | |
| RU137942U1 (en) | GAS GENERATOR | |
| TW200500245A (en) | Gas generator | |
| RU2229462C2 (en) | Method of manufacture of a granular pyrotechnic inflammable compound | |
| Stennett et al. | Live imaging and heating of confined RDX and HMX crystals until reaction using the dual windowed test vehicle | |
| RU2103537C1 (en) | Gas generator | |
| RU157476U1 (en) | GAS GENERATOR |