RU2250800C2 - Method of generation of gasses, preferably nitrogen with low temperature and a gas generator for its realization - Google Patents
Method of generation of gasses, preferably nitrogen with low temperature and a gas generator for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2250800C2 RU2250800C2 RU99120797/12A RU99120797A RU2250800C2 RU 2250800 C2 RU2250800 C2 RU 2250800C2 RU 99120797/12 A RU99120797/12 A RU 99120797/12A RU 99120797 A RU99120797 A RU 99120797A RU 2250800 C2 RU2250800 C2 RU 2250800C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- gas generator
- nitrogen
- generating
- neutralizing agent
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
- C06B23/04—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents for cooling the explosion gases including antifouling and flash suppressing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
- C06B23/02—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents for neutralising poisonous gases from explosives produced during blasting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
- C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
- C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
Abstract
Description
Изобретение относится к прикладной химии, более конкретно к композиции для генерирования газов с низкой температурой и к способу получения газов с низкой температурой.The invention relates to applied chemistry, and more particularly to a composition for generating low temperature gases and to a method for producing low temperature gases.
Способы генерирования газов, основанные на разложении или горении химических пропеллентов и других композиций, часто используются в различных целях, таких как накачивание надувных баллонов, например в автомобилях, плотах, надувных лодках и жилетах, быстро устанавливаемых секционных перегородках (которые используются в боковых ответвлениях шахтных стволов для отсечения шахты в случае пожара), в приводах и генераторах для пневматических систем различных типов и управления механизмами и т.д.Gas generation methods based on the decomposition or combustion of chemical propellants and other compositions are often used for various purposes, such as inflating inflatable balloons, for example in cars, rafts, inflatable boats and vests, quickly mounted sectional partitions (which are used in side branches of mine shafts for cutting the shaft in case of fire), in drives and generators for pneumatic systems of various types and control mechanisms, etc.
Известны несколько технических способов получения относительно холодных газов, в частности азота. Эти способы основаны на разложении или горении твердых материалов в специальных установках. Эти материалы обычно сформованы в виде монолитных или пористых продуктов и подходят ко всем типам форм и размеров.Several technical methods are known for producing relatively cold gases, in particular nitrogen. These methods are based on the decomposition or burning of solid materials in special plants. These materials are usually molded as monolithic or porous products and are suitable for all types of shapes and sizes.
Горячие газы, образующиеся при разложении этих материалов, обычно охлаждают с помощью специальных химических охлаждающих агентов или с помощью специально разработанных элементов, таких как теплообменники.The hot gases generated by the decomposition of these materials are usually cooled using special chemical cooling agents or using specially designed elements such as heat exchangers.
Газы горения с высокой температурой пропускают через слой охлаждающего агента или через теплообменник, и, в результате эндотермического процесса разложения или поглощения тепла охлаждающим агентом, температура газов снижается. Такие способы описаны, например, в патенте США 1362349, патенте Великобритании 1371506, патенте Франции 136897 и Авторском свидетельстве на изобретение России 801540. Применение теплообменников описано в патентах Великобритании 1500137 и 1487944.High temperature combustion gases are passed through a layer of a cooling agent or through a heat exchanger, and, as a result of the endothermic decomposition or absorption of heat by the cooling agent, the temperature of the gases decreases. Such methods are described, for example, in US patent 1362349, UK patent 1371506, French patent 136897 and Patent certificate of the invention of Russia 801540. The use of heat exchangers is described in British patents 1500137 and 1487944.
Степень охлаждения генерированных газов зависит от природы охлаждающего агента, массы охлаждающего агента, которая иногда может превышать массу газогенерирующей композиции, и, в случае теплообменника, от элементов конструкции обменника.The degree of cooling of the generated gases depends on the nature of the cooling agent, the mass of the cooling agent, which sometimes can exceed the mass of the gas generating composition, and, in the case of the heat exchanger, on the structural elements of the exchanger.
Одним из недостатков приведенного выше предшествующего уровня техники является относительно сложная конструкция этих установок. Другим недостатком является то, что известные газогенераторы не позволяют или не обеспечивают охлаждение газов до температуры ниже 150°С. Следовательно, применимость таких газогенераторов ограничена системами, которые могут выдержать такие высокие температуры. Это невыгодно с экономической точки зрения.One of the drawbacks of the above prior art is the relatively complex design of these plants. Another disadvantage is that the known gas generators do not allow or do not provide cooling of gases to temperatures below 150 ° C. Therefore, the applicability of such gas generators is limited by systems that can withstand such high temperatures. This is economically disadvantageous.
Кроме того, газы, получаемые при использовании вышеописанных способов, содержат большое и нежелательное количество компонентов, которые не только могут оказывать отрицательное действие на конструкцию, но и в случае надувных баллонов для автомобилей и на человека (водителя), которого эта камера, как предполагается, должна защитить.In addition, the gases obtained using the above methods contain a large and undesirable amount of components, which can not only have a negative effect on the structure, but also in the case of inflatable balloons for cars and the person (driver) whom this camera is supposed to must protect.
Сложное устройство и сложные продукты, приводящие к увеличивающейся массе, размеру и сложности, являются отрицательными особенностями таких способов генерирования газов. Это снижает надежность и эффективность системы в целом. Особенно в промышленности надувных баллонов для спасения жизни имеется постоянная необходимость в надежных, безопасных и экономичных способах генерирования холодных газов.Sophisticated design and complex products leading to increasing mass, size and complexity are negative features of such gas generation methods. This reduces the reliability and efficiency of the system as a whole. Especially in the life-saving balloon industry, there is an ongoing need for reliable, safe and economical methods for generating cold gases.
В патенте Российской Федерации 2108282 описан способ генерирования холодных газов, в частности азота, путем использования эндотермического разложения продукта, полученного из газопроницаемого твердого материала. Газопроницаемый твердый материал содержит источник азота и теплопоглощающую смесь, благодаря чему газообразные продукты реакции охлаждаются за счет прохождения горячих газов через пористое тело продукта в направлении движения реакционного фронта. Горячие газы нагревают пористое тело до температуры, необходимой для поддержания протекающей эндотермической химической реакции. Нагревание пористого тела необходимо для протекания основной реакции. Разложение охлаждающего агента также является эндотермической химической реакцией. В патенте заявляется получение газообразного азота с чистотой 97-98% и температурой ниже 150°С из твердой пропеллентной системы.The patent of the Russian Federation 2108282 describes a method for generating cold gases, in particular nitrogen, by using endothermic decomposition of a product obtained from a gas-permeable solid material. The gas-permeable solid material contains a nitrogen source and a heat-absorbing mixture, so that the gaseous reaction products are cooled by the passage of hot gases through the porous body of the product in the direction of movement of the reaction front. Hot gases heat the porous body to the temperature necessary to maintain the ongoing endothermic chemical reaction. The heating of the porous body is necessary for the course of the main reaction. The decomposition of the cooling agent is also an endothermic chemical reaction. The patent claims the production of gaseous nitrogen with a purity of 97-98% and a temperature below 150 ° C from a solid propellant system.
Одним из недостатков вышеуказанных способов является то, что когда в качестве источника азота используют азиды, то обычно для получения азота с низкой температурой используют азид натрия. Реакция разложения азида натрия приводит к Na и N2. Образующийся азот выпускается, и остается шлак. Этот шлак содержит остатки связующего агента, охлаждающего агента и металлический натрий. Таким образом, в этих условиях генерирования газа образуется высоко химически реакционноспособный натрий. Этот высоко реакционноспособный материал будет накапливаться в конденсированных продуктах горения и, следовательно, приводить к потенциальной опасности для человека. В присутствии влаги это может привести к активным и опасным реакциям, протекающим в сочетании с образованием высоко горючего и взрывоопасного водорода. Его разложение может сопровождаться взрывами, другими нежелательными эффектами или даже человеческим травматизмом, в том случае, если задействованы люди.One of the drawbacks of the above methods is that when azides are used as the nitrogen source, sodium azide is usually used to produce nitrogen at a low temperature. The decomposition reaction of sodium azide leads to Na and N2. The resulting nitrogen is discharged and slag remains. This slag contains residues of a binding agent, a cooling agent, and sodium metal. Thus, under these conditions of gas generation, highly chemically reactive sodium is formed. This highly reactive material will accumulate in condensed products of combustion and, therefore, lead to potential danger to humans. In the presence of moisture, this can lead to active and dangerous reactions occurring in combination with the formation of highly combustible and explosive hydrogen. Its decomposition can be accompanied by explosions, other undesirable effects, or even human injuries, if people are involved.
Способы нейтрализации натрия известны в технике и, например, описаны в кн.: “Получение натрия, свойства и применение”, Государственное издательство, Москва, 1961, стр.142. Одним из способов, описанных для удаления металлического натрия, является разрушение водой. Чтобы использовать этот способ для нейтрализации использованного газогенератора, генератор после применения должен быть герметически закупорен и перевезен на подходящую установку для адекватной нейтрализации активных остатков в генераторе. Это опасно, не эффективно по стоимости и, следовательно, нежелательно.Methods of neutralizing sodium are known in the art and, for example, are described in the book: “Production of sodium, properties and application”, State Publishing House, Moscow, 1961, p.142. One of the methods described for the removal of metallic sodium, is the destruction of water. To use this method to neutralize the used gas generator, the generator after use must be hermetically sealed and transported to a suitable installation to adequately neutralize the active residues in the generator. It is dangerous, not cost effective, and therefore undesirable.
В случае азида натрия в качестве источника азота при разложении азида натрия образуется элементарный натрий (Na). Натрий представляет собой высоко реакционноспособный и агрессивный химический агент. Благодаря своей реакционной способности натрий может взаимодействовать с широким классом веществ вплоть до достаточно стабильных соединений. Одним из таких соединений является сера. Натрий взаимодействует с серой с образованием сульфида натрия (Na2S).In the case of sodium azide, elemental sodium (Na) is formed as a source of nitrogen upon decomposition of sodium azide. Sodium is a highly reactive and aggressive chemical agent. Due to its reactivity, sodium can interact with a wide class of substances up to fairly stable compounds. One of these compounds is sulfur. Sodium interacts with sulfur to form sodium sulfide (Na2S).
Нейтрализация натрия путем взаимодействия с серой или соединениями серы в газогенерирующих композициях известна, например, из патента США 3775199, патента США 5536340, ЕР 394103 и патента США 3741585. Сера испаряется во время разложения газогенерирующей композиции и взаимодействует с образующимся натриевым шлаком с образованием нейтрального сульфида натрия.The neutralization of sodium by reaction with sulfur or sulfur compounds in gas generating compositions is known, for example, from US Pat. No. 3,775,199, US Pat. No. 5,536,340, EP 394,103 and US Pat. .
Из WO 99/10093 также известен газогенератор, который включает устройство для генерирования газов.A gas generator is also known from WO 99/10093, which includes a device for generating gases.
В известных газогенераторах используемая в качестве нейтрализующего агента сера испаряется вместе с генерированием газа. Трудно испарять серу с такой же скоростью, с которой образуется натриевый шлак, и с которой сера реагирует с натриевым шлаком. В результате испаренная сера будет выходить из газогенератора, и/или не весь металлический натрий будет нейтрализован. Это представляет собой недостаток применения смесей серы и газогенерирующих композиций, как это описано в предшествующем уровне техники.In known gas generators, sulfur used as a neutralizing agent is vaporized together with gas generation. It is difficult to vaporize sulfur at the same rate at which sodium slag is formed and at which sulfur reacts with sodium slag. As a result, the vaporized sulfur will exit the gas generator, and / or not all metallic sodium will be neutralized. This is a disadvantage of using mixtures of sulfur and gas generating compositions, as described in the prior art.
Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание продукта, который будет приводить к эффективному генерированию газообразного азота с низкой температурой без описанных выше неблагоприятных эффектов и, в основном, не приводящего к снижению производительности и эксплуатационных параметров газогенератора.Therefore, it is an object of the present invention to provide a product that will lead to efficient generation of gaseous nitrogen at a low temperature without the adverse effects described above, and generally not leading to a decrease in the performance and operational parameters of the gas generator.
Другой задачей изобретения является разработка способа генерирования газообразного азота с низкой температурой и разработка газогенератора, который генерирует газообразный азот с низкой температурой.Another objective of the invention is to develop a method for generating gaseous nitrogen with a low temperature and the development of a gas generator that generates gaseous nitrogen with a low temperature.
Поставленная задача решается тем, что создана конструкция газогенератора, которая может преодолеть вышеуказанные недостатки предшествующего уровня техники и привести к генерированию газообразного азота с низкой температурой при эффективной и достаточной нейтрализации реакционноспособного шлака.The problem is solved in that a gas generator design has been created that can overcome the above disadvantages of the prior art and lead to the generation of gaseous nitrogen with a low temperature with effective and sufficient neutralization of reactive slag.
Соответственно создан газогенератор, содержащий первую часть, включающую устройство для генерирования газа, и вторую часть, включающую устройство для генерирования нейтрализующего агента, в котором имеются устройства контактирования нейтрализующего агента с продуктами реакции, образующимися при генерировании газа в первой части, и в котором присутствуют средства управления устройством второй части, обеспечивающие пространственный и/или временной интервал между зонами реакций горения и реакций нейтрализации в течение работы газогенератора.Accordingly, a gas generator is created comprising a first part including a device for generating gas, and a second part including a device for generating a neutralizing agent, in which there are devices for contacting the neutralizing agent with reaction products generated during gas generation in the first part, and in which control means are present the device of the second part, providing a spatial and / or time interval between the zones of combustion reactions and neutralization reactions during operation of the gas nerator.
Устройство в первой части включает газопроницаемое твердое вещество, содержащее источник азота, предпочтительно азид, более предпочтительно азид натрия, связующий агент и, необязательно, теплопоглощающую добавку, где твердое вещество имеет пористость 35-60%.The device in the first part includes a gas-permeable solid containing a nitrogen source, preferably azide, more preferably sodium azide, a binding agent and, optionally, a heat-absorbing additive, where the solid has a porosity of 35-60%.
Реакционные продукты включают шлак, содержащий натрий.The reaction products include sodium containing slag.
В газогенераторе согласно изобретению вторая часть содержит источник азота и нейтрализующий агент.In the gas generator according to the invention, the second part contains a nitrogen source and a neutralizing agent.
Предпочтительно нейтрализующий агент представляет собой серу.Preferably, the neutralizing agent is sulfur.
Предпочтительно совместное количество источников азота в первой и во второй частях составляет 50-80% (масс) из расчета на суммарный вес газогенератора.Preferably, the combined amount of nitrogen sources in the first and second parts is 50-80% (mass) based on the total weight of the gas generator.
Вторая часть предпочтительно составляет от 17 до 35 масс.% из расчета на суммарный вес газогенератора.The second part is preferably from 17 to 35 wt.% Based on the total weight of the gas generator.
Предпочтительно вторая часть содержит от 10 до 53 масс.% источника азота и от 47 до 90 масс.% нейтрализующего агента.Preferably, the second part contains from 10 to 53 wt.% A source of nitrogen and from 47 to 90 wt.% A neutralizing agent.
При этом генерированные газы охлаждают пористым телом из теплопоглощающего материала.In this case, the generated gases are cooled by a porous body of heat-absorbing material.
В предпочтительном воплощении теплопоглощающий материал включен в первую часть.In a preferred embodiment, the heat-absorbing material is included in the first part.
Изобретение также относится к способу генерирования газов, предпочтительно азота, включающему стадии:The invention also relates to a method for generating gases, preferably nitrogen, comprising the steps of:
- генерирование газа при разложении пористого газопроницаемого твердого тела из газогенерирующего материла в первой части;- gas generation during decomposition of a porous gas-permeable solid from a gas-generating material in the first part;
- генерирование нейтрализующих соединений путем разложения твердого материала во второй части, содержащей газогенерирующее твердое вещество и нейтрализующий агент;- generating neutralizing compounds by decomposing solid material in a second part containing a gas generating solid and a neutralizing agent;
- нейтрализации образованных реакционных продуктов из первой части в результате реакции с нейтрализующим агентом;- neutralization of the formed reaction products from the first part as a result of reaction with a neutralizing agent;
- поддержание временного и/или пространственного интервала между фронтом разложения первой части и фронтом разложения второй части.- maintaining the time and / or spatial interval between the decomposition front of the first part and the decomposition front of the second part.
Предпочтительно генерированные газы охлаждают за счет прохождения через пористое тело в направлении движения реакционного фронта, а образующееся при химической реакции тепло поглощается теплопоглощающим материалом, включенным в пористое тело.Preferably, the generated gases are cooled by passing through the porous body in the direction of movement of the reaction front, and the heat generated by the chemical reaction is absorbed by the heat-absorbing material included in the porous body.
Причем количество тепла таково, что генерированный газ охлаждается до температуры ниже 150°С, предпочтительно ниже 100°С.Moreover, the amount of heat is such that the generated gas is cooled to a temperature below 150 ° C, preferably below 100 ° C.
Как ясно из вышеизложенного, изобретение включает два газогенератора в одном корпусе. Первоочередной задачей первого газогенератора является генерирование газа, предпочтительно низкой температуры, а первоочередной задачей второго газогенератора является генерирование соединений, нейтрализующих шлаки, получаемые в первом газогенераторе.As is clear from the foregoing, the invention includes two gas generators in one housing. The primary task of the first gasifier is to generate gas, preferably a low temperature, and the primary task of the second gasifier is to generate compounds that neutralize the slag produced in the first gasifier.
Первый газогенератор содержит композицию в виде газопроницаемого твердого материала, из которой генерируется газ при разложении газогенерирующей композиции, и может быть получен газообразный азот, предпочтительно низкой температуры, при этом генерированные газообразные продукты проходят через пористое тело в направлении движения реакционного фронта.The first gas generator comprises a composition in the form of a gas-permeable solid material from which gas is generated by decomposition of the gas-generating composition, and nitrogen gas, preferably of low temperature, can be obtained, while the generated gaseous products pass through the porous body in the direction of movement of the reaction front.
Второй газогенератор (нейтрализатор) представляет собой другую композицию, содержащую газогенерирующую композицию вместе с эффективным нейтрализующим соединением, например серой. Из нейтрализующей композиции газ и испаряющаяся сера генерируются с временным и пространственным интервалом первого газогенератора. Газ и испаряющаяся сера генерируются с такой скоростью и таким образом, что достигается эффективная нейтрализация шлака и испаряющаяся сера не испускается. Испаряющаяся сера взаимодействует с продуктами реакции из первого газогенератора таким образом, что продукты эффективно нейтрализуются.The second gasifier (neutralizer) is another composition comprising a gas generating composition together with an effective neutralizing compound, for example sulfur. From the neutralizing composition, gas and evaporating sulfur are generated with the time and space interval of the first gas generator. Gas and evaporating sulfur are generated at such a speed and in such a way that efficient slag neutralization is achieved and evaporating sulfur is not emitted. Evaporating sulfur interacts with the reaction products from the first gas generator in such a way that the products are effectively neutralized.
Таким образом, конструктивное воплощение изобретения относится к первому газогенератору, содержащему газопроницаемый твердый материал, включающий источник азота, предпочтительно азид, более предпочтительно азид натрия, связующий агент и, необязательно, теплопоглощающую смесь, при этом твердый материал имеет пористость 35-60%, и ко второму газогенератору, содержащему нейтрализующую композицию, которая содержит серу и дополнительный источник азота.Thus, a structural embodiment of the invention relates to a first gas generator containing a gas-permeable solid material comprising a nitrogen source, preferably an azide, more preferably sodium azide, a binding agent and, optionally, a heat-absorbing mixture, the solid material having a porosity of 35-60%, and a second gas generator containing a neutralizing composition that contains sulfur and an additional source of nitrogen.
В конструктивном воплощении изобретения источники азота как в первом, так и во втором газогенераторах выбирают из группы азидов щелочных металлов или азидов щелочноземельных металлов, предпочтительно это азид калия или азид натрия, более предпочтительно, азид натрия.In a constructive embodiment of the invention, the nitrogen sources in both the first and second gas generators are selected from the group of alkali metal azides or alkaline earth metal azides, preferably potassium azide or sodium azide, more preferably sodium azide.
Стандартное конструктивное воплощение изобретения является следующим.A standard embodiment of the invention is as follows.
Корпус состоит по существу из двух частей: газогенератора и нейтрализатора. Газогенератор содержит пористый твердый материал, содержащий газогенерирующий компонент, такой как азид натрия, наряду с связующими агентами и, необязательно, охлаждающими агентами или другими поглощающими тепло смесями. Другая часть корпуса представляет собой нейтрализующую массу. Нейтрализатор содержит нейтрализующий (серу) и газогенерирующий компоненты. Газогенерирующий компонент может быть таким же, что и газогенерирующий компонент первой части, например азидом натрия. Когда газогенератор активируется, генерируется и выпускается газ, оставляя высоко реакционноспособный натриевый шлак. Нейтрализатор активируется, и сера испаряется. Испаряющаяся сера будет взаимодействовать с натрием с образованием нейтрального сульфида натрия.The housing consists essentially of two parts: a gas generator and a neutralizer. The gas generator contains a porous solid material containing a gas generating component, such as sodium azide, along with binding agents and, optionally, cooling agents or other heat-absorbing mixtures. The other part of the body is a neutralizing mass. The neutralizer contains neutralizing (sulfur) and gas generating components. The gas generating component may be the same as the gas generating component of the first part, for example sodium azide. When the gas generator is activated, gas is generated and released, leaving highly reactive sodium slag. The catalyst is activated and the sulfur evaporates. Evaporating sulfur will react with sodium to form neutral sodium sulfide.
Количество серы таково, что оно является достаточным для эффективной нейтрализации шлака, образованного как в нейтрализаторе, так и в газогенераторе, и испаряющаяся сера выпускается только в минимальном количестве или практически не выпускается.The amount of sulfur is such that it is sufficient to effectively neutralize the slag formed in both the catalyst and the gas generator, and the evaporating sulfur is released only in a minimal amount or practically not.
В настоящем изобретении для облегчения взаимодействия между натрием и нейтрализующим соединением (например, серой) предпочтительно, чтобы нейтрализующий продукт находился в том виде, который усиливает реакцию с натриевым шлаком. Для этой цели сера в нейтрализаторе может быть смешана с газогенерирующим соединением в виде порошка, гранул и т.д.In the present invention, to facilitate the interaction between sodium and a neutralizing compound (for example, sulfur), it is preferable that the neutralizing product is in a form that enhances the reaction with sodium slag. For this purpose, sulfur in the catalyst can be mixed with a gas-generating compound in the form of powder, granules, etc.
В газогенераторе согласно предпочтительному конструктивному воплощению изобретения общее количество источников азота в первой и второй частях составляет 50-80 масс.% из расчета на общий вес газогенератора, а количество нейтрализующего агента во второй части составляет 47-90 масс.% нейтрализующего агента из расчета на вес второй части. Соответствующий вес газогенератора измеряется в отсутствие кожуха, внешних охлаждающих приспособлений и т.д.In a gas generator according to a preferred embodiment of the invention, the total number of nitrogen sources in the first and second parts is 50-80 wt.% Based on the total weight of the gas generator, and the amount of neutralizing agent in the second part is 47-90 mass% of the neutralizing agent based on weight second part. The corresponding weight of the gas generator is measured in the absence of a casing, external cooling devices, etc.
Второй газогенератор включает между 17 и 35 масс.% газогенератора согласно изобретению из расчета на общий вес газогенератора. Второй газогенератор содержит от 10 до 53 масс.% источника азота и от 47 до 90 масс.% нейтрализующего агента. В предпочтительном воплощении второй газогенератор содержит от 15 до 25 масс.%, более предпочтительно, от 17 до 23 масс.% источника азота и от 75 до 85 масс.%, более предпочтительно, от 77 до 83 масс.% серы.The second gas generator comprises between 17 and 35 wt.% Of the gas generator according to the invention based on the total weight of the gas generator. The second gas generator contains from 10 to 53 wt.% A source of nitrogen and from 47 to 90 wt.% A neutralizing agent. In a preferred embodiment, the second gasifier comprises from 15 to 25 wt.%, More preferably from 17 to 23 wt.% A nitrogen source and from 75 to 85 wt.%, More preferably from 77 to 83 wt.% Sulfur.
В предпочтительном воплощении сера находится в виде частиц, предпочтительно в виде маленьких частиц, более предпочтительно в виде порошка серы.In a preferred embodiment, the sulfur is in the form of particles, preferably in the form of small particles, more preferably in the form of sulfur powder.
Первый и второй газогенераторы не должны быть физически разделены друг от друга. В конструктивных воплощениях изобретения они могут быть помещены в любом положении друг относительно друга на таком расстоянии, чтобы испаряющаяся сера из второго генератора могла контактировать со шлаком первого генератора.The first and second gas generators should not be physically separated from each other. In structural embodiments of the invention, they can be placed in any position relative to each other at such a distance that the evaporating sulfur from the second generator can come into contact with the slag of the first generator.
В конструктивном воплощении изобретения взаимодействие между натрием и серой происходит позади реакционного фронта реакции разложения первого газогенератора. Пространственный интервал между реакционным фронтом первого газогенератора и второго газогенератора размещается таким образом, что продукты реакции с высокой температурой из первого газогенератора остаются позади, тогда как газообразный азот, необязательно охлаждаемый, выпускается.In a structural embodiment of the invention, the interaction between sodium and sulfur occurs behind the reaction front of the decomposition reaction of the first gas generator. The spatial interval between the reaction front of the first gas generator and the second gas generator is positioned so that high-temperature reaction products from the first gas generator are left behind, while gaseous nitrogen, optionally cooled, is discharged.
В другом конструктивном воплощении изобретения скорость, с которой газогенерирующая композиция разлагается, отличается от скорости разложения загрузки нейтрализатора. Таким образом, разложение газогенерирующей композиции и нейтрализатора начинаются одновременно. Образуется металлический шлак с последующим генерированием испаряющейся серы, которая нейтрализует натрий.In another embodiment of the invention, the rate at which the gas generating composition decomposes is different from the rate of decomposition of the charge of the converter. Thus, the decomposition of the gas generating composition and the neutralizer begin simultaneously. Metallic slag forms, followed by the generation of evaporating sulfur, which neutralizes sodium.
Еще в одном конструктивном воплощении изобретения время активации нейтрализатора наступает позднее, чем время активации газогенератора.In yet another embodiment of the invention, the activation time of the converter comes later than the activation time of the gasifier.
Относительные количества азида натрия и серы содержатся между нижним пределом серы, который представляет собой количество серы, необходимое для нейтрализации образующегося элементарного натрия. Верхний предел серы определяют по количеству, при котором почти не происходит испускания испаряющейся серы, или по количеству, которое рассматривается как приемлемое в отношении чистоты получаемого газа.Relative amounts of sodium azide and sulfur are contained between the lower limit of sulfur, which is the amount of sulfur needed to neutralize the elemental sodium being formed. The upper limit of sulfur is determined by the amount at which almost no emission of evaporating sulfur occurs, or by the amount that is considered acceptable in relation to the purity of the gas produced.
Скорость, с которой генерируется газ, определяют для обеспечения оптимального состава вместе с необязательным поглощающим тепло продуктом и нейтрализующим продуктом. Соотношение различных компонентов (источник азота, теплопоглощающий материал и сера) выбирают таким образом, чтобы достигались требуемый максимум выделения испаряющейся серы и стабильное горение материала. Было установлено, что стабильное возгорание и горение материала невозможны, если концентрация серы в материале составляет более 90 масс.% от общего веса дополнительного источника азота и серы (масса нейтрализатора). Если концентрация серы составляет ниже 47 масс.% от указанного общего веса, выделение испаряющейся серы снижается ниже желательного уровня и общее (масса нейтрализатора)/(источник азота) соотношение следует увеличивать для обеспечения связывания элементарного натрия на достаточно высоком уровне. Предпочтительное массовое соотношение источника азота и нейтрализатора определяют по суммарной нейтрализации натрия до сульфида натрия в шлаке.The rate at which the gas is generated is determined to provide the optimum composition along with the optional heat absorbing product and neutralizing product. The ratio of the various components (nitrogen source, heat-absorbing material and sulfur) is chosen so that the required maximum emission of evaporating sulfur and stable burning of the material are achieved. It was found that stable ignition and combustion of the material is impossible if the sulfur concentration in the material is more than 90 wt.% Of the total weight of the additional source of nitrogen and sulfur (mass of the neutralizer). If the sulfur concentration is below 47 wt.% Of the indicated total weight, the emission of evaporating sulfur decreases below the desired level and the total (neutralizer mass) / (nitrogen source) ratio should be increased to ensure that elemental sodium is bound to a sufficiently high level. The preferred mass ratio of the nitrogen source and the neutralizer is determined by the total neutralization of sodium to sodium sulfide in the slag.
В предпочтительном воплощении изобретения источник азота и нейтрализатор, предпочтительно сера, гомогенно смешаны.In a preferred embodiment of the invention, the nitrogen source and the neutralizer, preferably sulfur, are homogeneously mixed.
В другом предпочтительном конструктивном воплощении изобретения нейтрализующий продукт содержит серу и дополнительный источник азота в количестве 10-53 масс.% дополнительного источника азота и 47-90 масс.% серы из расчета на их совместный вес.In another preferred embodiment of the invention, the neutralizing product contains sulfur and an additional nitrogen source in an amount of 10-53 wt.% An additional nitrogen source and 47-90 wt.% Sulfur based on their combined weight.
В этом воплощении изобретения совместное количество источника азота и серы из расчета на суммарный вес продукта составляет от 17 до 35 масс.%.In this embodiment of the invention, the combined amount of the source of nitrogen and sulfur based on the total weight of the product is from 17 to 35 wt.%.
В том случае, когда совместное количество дополнительного источника азота и серы составляет менее 17 масс.%, суммарная нейтрализация натрия является недостаточной из-за недостатка серы. В том случае, когда количество превышает 35 масс.%, испаряющаяся сера будет выпускаться вместе с генерированным газом, и, таким образом, чистота генерированного газообразного азота будет понижаться.In the case when the combined amount of an additional source of nitrogen and sulfur is less than 17 wt.%, The total neutralization of sodium is insufficient due to the lack of sulfur. In the case when the amount exceeds 35 wt.%, Evaporating sulfur will be discharged together with the generated gas, and thus, the purity of the generated nitrogen gas will decrease.
При возгорании вещества, содержащего источник азота и нейтрализующего вещества, вещества начинают гореть. Газообразные продукты горения источника азота проходят через разветвленное пористое тело в направлении движения реакционного фронта и охлаждаются, передавая тепло пористому телу. При горении нейтрализатора генерируется испаряющаяся сера и проходит через шлак источника азота. В воплощении изобретения обеспечиваются пространственный и временной интервалы между реакционным фронтом источника азота и реакционным фронтом нейтрализатора. Реакция между испаряющейся серой и металлическим натрием является экзотермической. Однако, так как имеется пространственный и/или временной интервал между генерированием газа и нейтрализацией, то это не влияет на температуру генерируемого газа. Такой интервал может достигаться за счет более низкой скорости реакции нейтрализатора по сравнению со скоростью реакции источника азота. В результате такого интервала испаряющаяся сера главным образом генерируется после образования натрия, приводя, таким образом, к более оптимальным реакционным условиям как генерирования газа, так и нейтрализации натрия.When a substance containing a source of nitrogen and a neutralizing substance ignites, the substances begin to burn. The gaseous products of combustion of the nitrogen source pass through a branched porous body in the direction of movement of the reaction front and are cooled, transferring heat to the porous body. When the converter burns, evaporating sulfur is generated and passes through the slag of the nitrogen source. In an embodiment of the invention, spatial and time intervals are provided between the reaction front of the nitrogen source and the reaction front of the converter. The reaction between evaporating sulfur and metallic sodium is exothermic. However, since there is a spatial and / or time interval between gas generation and neutralization, this does not affect the temperature of the generated gas. Such an interval can be achieved due to the lower reaction rate of the catalyst compared to the reaction rate of the nitrogen source. As a result of this interval, evaporating sulfur is mainly generated after the formation of sodium, thus leading to more optimal reaction conditions for both gas generation and sodium neutralization.
Интервал также может контролироваться посредством конструкционных особенностей, таких как регулирование скоростей потока с помощью различной формы горящей поверхности и/или посредством разновременного возгорания источника азота и нейтрализатора. Соответственно, изобретение охватывает генератор для газа с низкой температурой.The interval can also be controlled by design features, such as controlling flow rates with a different shape of a burning surface and / or by simultaneously burning a nitrogen source and a neutralizer. Accordingly, the invention covers a gas generator with a low temperature.
В предпочтительном воплощении генерированные газы охлаждаются в результате прохождения газов через пористое тело в направлении движения реакционного фронта.In a preferred embodiment, the generated gases are cooled by passing gases through a porous body in the direction of movement of the reaction front.
В предпочтительном воплощении образующееся в экзотермической реакции тепло поглощается теплопоглощающим материалом, включенным в пористое тело.In a preferred embodiment, the heat generated in the exothermic reaction is absorbed by the heat-absorbing material included in the porous body.
В предпочтительном воплощении изобретения количество генерированного тепла относительно количества поглощенного тепла таково, что генерированный газ охлаждается до температуры ниже 150°С, предпочтительно ниже 100°С.In a preferred embodiment of the invention, the amount of heat generated relative to the amount of heat absorbed is such that the generated gas is cooled to a temperature below 150 ° C, preferably below 100 ° C.
Изобретение также охватывает газогенератор для получения газообразного азота с низкой температурой, содержащий устройство для (не)зависимого возгорания первого и второго газогенераторов, устройство для генерирования газообразного азота путем разложения азида натрия, устройство для охлаждения газообразного азота и устройства для нейтрализации натрия и устройство для удаления газообразного азота.The invention also encompasses a gas generator for producing low temperature nitrogen gas, comprising a device for (independently) igniting the first and second gas generators, a device for generating nitrogen gas by decomposing sodium azide, a device for cooling nitrogen gas and a device for neutralizing sodium, and a device for removing gaseous nitrogen.
Claims (14)
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99120797/12A RU2250800C2 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Method of generation of gasses, preferably nitrogen with low temperature and a gas generator for its realization |
| JP2001526483A JP4596722B2 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-29 | Gas generator and cold gas generation method |
| BRPI0014426-6A BR0014426B1 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-29 | gas generator, and process for the generation of gases. |
| AT00970317T ATE403634T1 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-29 | GAS GENERATOR AND METHOD FOR GENERATING LOW TEMPERATURE GAS |
| AU79716/00A AU775547B2 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-29 | Gas generator and method for the generation of low-temperature gas |
| PCT/NL2000/000696 WO2001023327A1 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-29 | Gas generator and method for the generation of low-temperature gas |
| CNB008136904A CN1190393C (en) | 1999-09-30 | 2000-09-29 | Gas generator and method for generation of low-temperature gas |
| DE60039775T DE60039775D1 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-29 | GAS GENERATOR AND METHOD FOR GENERATING GAS AT LOW TEMPERATURE |
| EP00970317A EP1218318B1 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-29 | Gas generator and method for the generation of low-temperature gas |
| NO20021537A NO321492B1 (en) | 1999-09-30 | 2002-03-27 | Gas generator and method for low temperature gas generation |
| US11/113,904 US20050199325A1 (en) | 1999-09-30 | 2005-04-25 | Gas generator and method for the generation of low-temperature gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99120797/12A RU2250800C2 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Method of generation of gasses, preferably nitrogen with low temperature and a gas generator for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99120797A RU99120797A (en) | 2002-01-10 |
| RU2250800C2 true RU2250800C2 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=20225417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99120797/12A RU2250800C2 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Method of generation of gasses, preferably nitrogen with low temperature and a gas generator for its realization |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050199325A1 (en) |
| EP (1) | EP1218318B1 (en) |
| JP (1) | JP4596722B2 (en) |
| CN (1) | CN1190393C (en) |
| AT (1) | ATE403634T1 (en) |
| AU (1) | AU775547B2 (en) |
| BR (1) | BR0014426B1 (en) |
| DE (1) | DE60039775D1 (en) |
| NO (1) | NO321492B1 (en) |
| RU (1) | RU2250800C2 (en) |
| WO (1) | WO2001023327A1 (en) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1151977A1 (en) * | 2000-05-02 | 2001-11-07 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Process for generating a gas for providing energy |
| EP1151976A1 (en) * | 2000-05-02 | 2001-11-07 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Process for inflating an object |
| EP1151978A1 (en) * | 2000-05-02 | 2001-11-07 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Process for generating a gas |
| EP1153903A1 (en) * | 2000-05-08 | 2001-11-14 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Process for the generation of a gas |
| RU2302993C2 (en) | 2001-07-26 | 2007-07-20 | Недерландсе Органисати Вор Тугепаст-Натюрветенсхаппелейк Ондерзук Тно | Chemical oxygen generator |
| US20060216337A1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-09-28 | Van Laar Kurt D | Needeleless medication delivery system |
| US20070038175A1 (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Kurt Daniel Van Laar | Enhanced needleless medication delivery system |
| EP2070870A1 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-17 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Formulation for generating nitrogen gas |
| BR112013020033B1 (en) * | 2011-02-07 | 2020-12-15 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | CHEMICAL CARBON DIOXIDE GAS GENERATOR, DEVICE UNDERSTANDING THE REFERRED GENERATOR, METHOD FOR GENERATING CARBON DIOXIDE, SUITABLE LOAD MATERIAL TO GENERATE CARBON DIOXIDE GAS AND PERMEABLE GAS LOAD |
| FR3012419B1 (en) | 2013-10-25 | 2017-02-17 | Herakles | METHOD AND DEVICE FOR INERTING A FUEL BODY OF AN AIRCRAFT |
| EP3901086A1 (en) | 2020-04-21 | 2021-10-27 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Material and generator for generating hydrogen gas |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3741585A (en) * | 1971-06-29 | 1973-06-26 | Thiokol Chemical Corp | Low temperature nitrogen gas generating composition |
| DE3316529A1 (en) * | 1982-10-16 | 1984-11-08 | Erno Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen | Mixture of materials for gas generation |
| DE3238465A1 (en) * | 1982-10-16 | 1984-05-03 | Erno Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen | Mixture for gas production |
| US4630539A (en) * | 1985-06-24 | 1986-12-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Device for flash suppression of a rocket motor |
| IL76874A0 (en) * | 1985-10-29 | 1986-02-28 | Yeda Res & Dev | Source of nitrogen based on alkali metal azides |
| US4758287A (en) * | 1987-06-15 | 1988-07-19 | Talley Industries, Inc. | Porous propellant grain and method of making same |
| JPH0327782U (en) * | 1989-07-28 | 1991-03-20 | ||
| DE3935869C1 (en) * | 1989-10-27 | 1991-07-18 | Bayern-Chemie Gesellschaft Fuer Flugchemische Antriebe Mbh, 8261 Aschau, De | |
| WO1993016019A1 (en) * | 1992-02-10 | 1993-08-19 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Linear gas generating agent and filter construction for gas generator |
| JPH0648880A (en) * | 1992-06-05 | 1994-02-22 | Trw Inc | Multi-layer type gas generating disk for gas generator |
| US5495819A (en) * | 1994-03-09 | 1996-03-05 | Marion; Frank A. | Endothermic gas generator for use in a device propulsion |
| WO1996040541A1 (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-19 | Takata Moses Lake, Inc. | Airbag inflator system |
| DE69609793T2 (en) * | 1995-10-06 | 2000-12-28 | Autoliv Asp Inc | Heterogeneous gas-generating propellant charges |
| US5868424A (en) * | 1996-03-06 | 1999-02-09 | Oea, Inc. | Substantially smoke-free and particulate-free inflator for inflatable safety restraint system |
| RU2108282C1 (en) * | 1996-11-28 | 1998-04-10 | Научно-производственное объединение "Алтай" | Method and device for producing cold gases |
| JPH10324219A (en) * | 1997-03-26 | 1998-12-08 | Nippon Kayaku Co Ltd | Gas generator |
| CN1253538A (en) * | 1997-05-02 | 2000-05-17 | 狄纳米特诺贝尔爆炸材料和系统技术股份有限公司 | Reducing pollutant gases in gas mixtures from pyrotechnic reactions |
| JPH11157412A (en) * | 1997-11-28 | 1999-06-15 | Nippon Kayaku Co Ltd | Gas generator |
-
1999
- 1999-09-30 RU RU99120797/12A patent/RU2250800C2/en active
-
2000
- 2000-09-29 DE DE60039775T patent/DE60039775D1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-29 BR BRPI0014426-6A patent/BR0014426B1/en not_active IP Right Cessation
- 2000-09-29 AT AT00970317T patent/ATE403634T1/en not_active IP Right Cessation
- 2000-09-29 EP EP00970317A patent/EP1218318B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-29 JP JP2001526483A patent/JP4596722B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-29 WO PCT/NL2000/000696 patent/WO2001023327A1/en active IP Right Grant
- 2000-09-29 AU AU79716/00A patent/AU775547B2/en not_active Expired
- 2000-09-29 CN CNB008136904A patent/CN1190393C/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-03-27 NO NO20021537A patent/NO321492B1/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-04-25 US US11/113,904 patent/US20050199325A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU7971600A (en) | 2001-04-30 |
| BR0014426A (en) | 2002-06-11 |
| BR0014426B1 (en) | 2009-05-05 |
| DE60039775D1 (en) | 2008-09-18 |
| CN1190393C (en) | 2005-02-23 |
| US20050199325A1 (en) | 2005-09-15 |
| ATE403634T1 (en) | 2008-08-15 |
| NO20021537L (en) | 2002-05-22 |
| JP2003510228A (en) | 2003-03-18 |
| AU775547B2 (en) | 2004-08-05 |
| NO321492B1 (en) | 2006-05-15 |
| NO20021537D0 (en) | 2002-03-27 |
| CN1407958A (en) | 2003-04-02 |
| EP1218318B1 (en) | 2008-08-06 |
| JP4596722B2 (en) | 2010-12-15 |
| EP1218318A1 (en) | 2002-07-03 |
| WO2001023327A1 (en) | 2001-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20050199325A1 (en) | Gas generator and method for the generation of low-temperature gas | |
| JPS646156B2 (en) | ||
| US6605233B2 (en) | Gas generant composition with coolant | |
| US3778320A (en) | Non-polluting disposal of explosives and propellants | |
| JPH09500296A (en) | Equipment and methods for extinguishing fires | |
| AU2004296775A1 (en) | Man-rated fire suppression system | |
| KR890000383A (en) | Porous pyrophoric granules and preparation method thereof | |
| US5522320A (en) | Low-toxicity obscuring smoke formulation | |
| EP0012626B1 (en) | Method of and apparatus for gas generation | |
| JPH02501138A (en) | Pyrotechnic mixture for smoke screen formation | |
| US6589375B2 (en) | Low solids gas generant having a low flame temperature | |
| RU99120797A (en) | METHOD FOR GAS GENERATION, PREFERREDLY NITROGEN, WITH A LOW TEMPERATURE AND A GAS GENERATOR FOR ITS IMPLEMENTATION (OPTIONS) | |
| WO1998043929A2 (en) | Autoignition system for inflator devices | |
| US2885277A (en) | Hydrogen gas generating propellent compositions | |
| AU2021258992A1 (en) | Material and generator for generating hydrogen gas | |
| US4129465A (en) | Smoke-generating composition | |
| Koch | Special materials in pyrotechnics: IV. The chemistry of phosphorus and its compounds | |
| US3775199A (en) | Nitrogen generator | |
| JP3986337B2 (en) | Energy generation method using exothermic reaction of metals | |
| US3046728A (en) | Hydrogen gas generating propellant compositions | |
| WO2000000365A3 (en) | Pyrotechnic gas generant composition including high oxygen balance fuel | |
| JPH0569075B2 (en) | ||
| WO1995032165A1 (en) | Gas generator for airbag | |
| RU2507149C1 (en) | Method of producing cold inert of gaseous products of solid propellant charge combustion products in gas generator | |
| RU2486436C1 (en) | Staroverov's shot - 7 (versions) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20110527 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |