RU2507149C1 - Method of producing cold inert of gaseous products of solid propellant charge combustion products in gas generator - Google Patents
Method of producing cold inert of gaseous products of solid propellant charge combustion products in gas generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2507149C1 RU2507149C1 RU2012135933/05A RU2012135933A RU2507149C1 RU 2507149 C1 RU2507149 C1 RU 2507149C1 RU 2012135933/05 A RU2012135933/05 A RU 2012135933/05A RU 2012135933 A RU2012135933 A RU 2012135933A RU 2507149 C1 RU2507149 C1 RU 2507149C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion
- gas
- charge
- products
- gas generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Air Bags (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к прикладной химии, а именно к способу получения холодных газов в твердотопливных газогенераторах (ТТГГ), которые могут быть использованы для систем аварийного и специального подъема затонувших объектов, в средствах дистанционного экстренного перекрытия нефте- и газопроводов, в средствах выброса и распыления специальных жидкостей при нейтрализации аварийных выделений газов и веществ на химических и т.п. производствах, приведения в действие различных пневматических устройств, для средств газового, порошкового и аэрозольного пожаротушения и во многих других областях.The invention relates to applied chemistry, and in particular to a method for producing cold gases in solid fuel gas generators (TTGG), which can be used for emergency and special lifting systems for sunken objects, in means of remote emergency shutoff of oil and gas pipelines, in means for ejecting and spraying special liquids when neutralizing emergency emissions of gases and substances on chemical, etc. production, activation of various pneumatic devices for gas, powder and aerosol fire extinguishing agents and in many other areas.
Большинство известных ТТГГ, в которых реализованы известные способы получения газов, генерируют пожаро- и взрывоопасные смеси разнообразных газов, содержащие токсичные и/или агрессивные составляющие (NH3, CO, H2, CxHy, оксиды азота, хлор и его соединения и др.) и высокодисперсные частицы с температурой не менее 600°С и, как правило, на уровне 1000-1300°С и более, что во многих случаях исключает использование ТТГГ в вышеуказанных областях применения.Most of the known TSHGs, in which the known methods for producing gases are implemented, generate fire and explosive mixtures of various gases containing toxic and / or aggressive constituents (NH 3 , CO, H 2 , C x H y , nitrogen oxides, chlorine and its compounds, and etc.) and fine particles with a temperature of at least 600 ° C and, as a rule, at the level of 1000-1300 ° C and more, which in many cases precludes the use of TSHG in the above applications.
Для снижения температуры выделяемых ТТГГ газов предусматривают введение в состав твердых газогенерирующих составов (ГТС) охлаждающих добавок, которые за счет эндотермического превращения (сублимации, разложения) при их горении снижают температуру газообразных продуктов сгорания (а.с. 295489, патенты РФ №№2372125, 2379274, 2323919). Однако при всем многообразии добавок и их содержаний не удалось снизить температуру генерируемых газов ниже 400°С. Кроме того, при использовании известных добавок резко снижается чистота выделяемых газов и в них повышается содержание пожароопасных, токсичных и агрессивных примесей.To reduce the temperature of the gases released by TSHG, it is planned to introduce cooling additives into the composition of solid gas-generating compositions (GTS), which, due to endothermic conversion (sublimation, decomposition), reduce the temperature of gaseous products of combustion during combustion (A.S. 295489, RF patents No. 2372125, 2379274, 2323919). However, for all the variety of additives and their contents, it was not possible to lower the temperature of the generated gases below 400 ° C. In addition, when using known additives, the purity of the gases released sharply decreases and the content of fire hazardous, toxic and aggressive impurities increases in them.
Известны способы существенного снижения температуры выделяемых ТТГГ газов введением в их конструкцию специальных элементов: теплообменников из теплопроводных и теплоемких материалов (патенты РФ на изобретение и полезную модель соответственно №№2211063, 28223) или блоков охладителя из эндотермически разлагающихся веществ (а.с. №№169470, 189661, 200252, 212329, патент РФ на полезную модель №87356). Однако использование этих способов не позволяет получить газ с температурой ниже 150°С при разумных массогабаритных характеристиках ТТГГ. Кроме того, газы, полученные с помощью блоков охладителя, содержат большое количество примесей, токсичных, пожароопасных и отрицательно влияющих на материалы конструкций. Известные способы усложняют конструкции ТТГГ и уменьшают их надежность.Known methods for significantly lowering the temperature of the released TTGG gases by introducing special elements into their design: heat exchangers made of heat-conducting and heat-consuming materials (RF patents for invention and utility model, respectively No. 2211063, 28223) or cooler blocks made of endothermally decomposing substances (a.s. No. 169470, 189661, 200252, 212329, RF patent for utility model No. 87356). However, the use of these methods does not allow to obtain gas with a temperature below 150 ° C with reasonable mass and size characteristics of TSHG. In addition, the gases obtained using the cooler blocks contain a large amount of impurities that are toxic, fire hazardous and adversely affecting the materials of the structures. Known methods complicate the design of TTGG and reduce their reliability.
Известен способ получения холодного газообразного кислорода в химическом кислородном генераторе (патент РФ №2383589, опубл. 10.03.2010 г.), основанный на самоподдерживающемся фильтрационном горении заряда из газогенерирующего твердого материала.A known method of producing cold gaseous oxygen in a chemical oxygen generator (RF patent No. 2383589, published March 10, 2010), based on self-sustaining filtration charge burning from a gas-generating solid material.
Известный способ предназначен для получения только одного вида газа - кислорода, причем только в химическом кислородном генераторе на основе кислородгенерирующего состава. Из-за пожаро- и взрывоопасности кислорода в смесях со многими газами и веществами использование его в вышеперечисленных областях применения практически невозможно.The known method is intended to produce only one type of gas - oxygen, and only in a chemical oxygen generator based on the oxygen generating composition. Due to the fire and explosion hazard of oxygen in mixtures with many gases and substances, its use in the above areas of application is practically impossible.
Известен способ генерирования газов в газогенераторе (патент РФ №2250800, опубл. 27.04.2005 г.), газогенерирующий заряд которого, содержит один или нескольких твердых гранулированных компонентов и теплопоглощающую добавку, включающий охлаждение получаемых газообразных продуктов при прохождении через пористое тело газогенерирующего заряда в направлении распространения фронта реакции с одновременным подогревом заряда, получение холодных газообразных продуктов.A known method of generating gases in a gas generator (RF patent No. 2250800, publ. 04/27/2005), the gas generating charge of which contains one or more solid granular components and a heat-absorbing additive, including cooling the resulting gaseous products when passing through a porous body of a gas-generating charge in the direction the propagation of the reaction front with simultaneous heating of the charge, obtaining cold gaseous products.
Известный способ позволяет получать газ только одного вида - азот с температурой 100-150°С. Получаемый газ имеет низкую чистоту (менее 93%) и содержит большое количество токсичных и агрессивных примесей. В состав газогенерирующего заряда входит высокотоксичный азид натрия, который относится к чрезвычайно опасным веществам. При изготовлении газогенерирующего заряда, при нарушении целостности заряда в аварийных ситуациях данное обстоятельство может привести к отравлению находящихся в непосредственной близости от него людей. Известный способ основан на разложении газогенерирующего материала заряда, что существенно снижает круг возможных для применения в ТТГГ газогенерирующих составов, исключает возможность получения других газов или их смесей. Данный способ требует введения в конструкцию газогенератора дополнительного заряда из состава, содержащего нейтрализующий агент для нейтрализации натрия в шлаках, остающихся в корпусе после разложения заряда, что усложняет процесс получения газа, ухудшает его чистоту, усложняет конструкцию газогенератора, увеличивает его массогабаритные характеристики и снижает надежность работы и, соответственно надежность получения функционального результата при осуществлении способа.The known method allows to obtain gas of only one type - nitrogen with a temperature of 100-150 ° C. The resulting gas has a low purity (less than 93%) and contains a large number of toxic and aggressive impurities. The composition of the gas-generating charge includes highly toxic sodium azide, which is an extremely hazardous substance. In the manufacture of a gas-generating charge, in case of violation of the integrity of the charge in emergency situations, this circumstance can lead to poisoning of people in the immediate vicinity of it. The known method is based on the decomposition of the gas-generating charge material, which significantly reduces the range of gas-generating compositions that can be used in TSHG, and excludes the possibility of obtaining other gases or their mixtures. This method requires the introduction of an additional charge into the gas generator design from a composition containing a neutralizing agent to neutralize sodium in slags remaining in the body after charge decomposition, which complicates the gas production process, impairs its purity, complicates the gas generator design, increases its weight and size characteristics and reduces its reliability and, accordingly, the reliability of obtaining a functional result in the implementation of the method.
Известен способ получения холодных газов в газогенераторе (патент РФ №2108282, опубл. 10.04.1998 г.), газогенерирующий заряд которого, содержит один или нескольких твердых гранулированных компонентов и теплопоглощающую добавку, включающий охлаждение получаемых газообразных продуктов, в частности, в виде смеси газов, при прохождении через пористое тело газогенерирующего заряда в направлении распространения фронта реакции с одновременным подогревом заряда, получение холодных газообразных продуктов.A known method of producing cold gases in a gas generator (RF patent No. 2108282, publ. 04/10/1998), the gas generating charge of which contains one or more solid granular components and a heat-absorbing additive, including cooling the resulting gaseous products, in particular in the form of a mixture of gases when passing through a porous body of a gas-generating charge in the direction of propagation of the reaction front while heating the charge, obtaining cold gaseous products.
Известный способ позволяет получать только один вид инертного низкотемпературного (22-87°С) газа - азот. Другие газы, которые позволяет получать данный способ, кислород и водород или их смеси с азотом, ввиду взрыво- и пожароопасности, не могут быть использованы в вышеперечисленных областях применения. При использовании данного способа для получения азота в конденсированных продуктах разложения заряда содержится большое количество свободного натрия, который представляет большую опасность для человека. При попадании влаги в эти конденсированные продукты начинает бурно идти ее реакция с натрием, протекающая с выделением большого количества тепла и пожаро- и взрывоопасного водорода. В присутствии воздуха этот процесс сопровождается взрывом с различными негативными последствиями для присутствующих людей и окружающих объектов. Другим недостатком данного способа является значительная токсичность материала газогенерирующего заряда, обусловленная высокой токсичностью азида натрия, который относится к чрезвычайно опасным веществам. При изготовлении газогенерирующего заряда, при нарушении целостности заряда в аварийных ситуациях данное обстоятельство может привести к отравлению находящихся в непосредственной близости от него людей. Кроме того, данный способ основан на экзотермическом разложении газогенерирующего заряда из газопроницаемого твердого материала, что сужает круг возможных для применения газогенерирующих составов и исключает возможность получения инертной смеси газообразных продуктов. Известный способ обеспечивает недостаточно высокую чистоту генерируемого азота (93-98%), что увеличивает вероятность появления значительного количества примесей, которые могут быть токсичными и/или отрицательно воздействовать на материалы и работоспособность узлов различных устройств из вышеуказанных областей применения.The known method allows to obtain only one type of inert low-temperature (22-87 ° C) gas - nitrogen. Other gases that this method allows to obtain, oxygen and hydrogen, or mixtures thereof with nitrogen, due to explosion and fire hazard, cannot be used in the above areas of application. When using this method for producing nitrogen, condensed products of charge decomposition contain a large amount of free sodium, which poses a great danger to humans. When moisture gets into these condensed products, its reaction with sodium begins to go violently, proceeding with the release of a large amount of heat and fire and explosive hydrogen. In the presence of air, this process is accompanied by an explosion with various negative consequences for the people present and surrounding objects. Another disadvantage of this method is the significant toxicity of the material of the gas-generating charge, due to the high toxicity of sodium azide, which is an extremely hazardous substance. In the manufacture of a gas-generating charge, in case of violation of the integrity of the charge in emergency situations, this circumstance can lead to poisoning of people in the immediate vicinity of it. In addition, this method is based on the exothermic decomposition of a gas-generating charge from a gas-permeable solid material, which narrows the range of gas-generating compositions that can be used and excludes the possibility of obtaining an inert mixture of gaseous products. The known method does not provide a sufficiently high purity of the generated nitrogen (93-98%), which increases the likelihood of a significant amount of impurities that can be toxic and / or adversely affect the materials and health of the nodes of various devices from the above applications.
Известен, принятый за прототип, способ получения холодных инертных газообразных продуктов сгорания твердотопливного заряда в газогенераторе, приведенный в разделе описания изобретения, посвященному порядку работы газогенератора (патент РФ №2435638, опубл. 10.12.2011 г.), включающий процесс фильтрационного горения пористого газопроницаемого заряда из газогенерирующего состава на основе окислителя, горюче-связующего и теплопоглощающей добавки, выделение горячего газа, образование конденсированных продуктов сгорания, пропускание выделенного газа из зоны горения через тело заряда в направлении распространения фронта горения путем организации перепада давления между этой зоной и выходным отверстием газогенератора, охлаждение газа за счет теплообмена с материалом заряда с одновременным подогревом этого материала вблизи фронта горения до температуры, необходимой для поддержания горения, и осуществление при этом аккумулирования части тепловой энергии, выделенной при горении заряда, конденсированными продуктами сгорания, задержание которых в газогенераторе обеспечивают фильтром.Known adopted for the prototype, a method of producing cold inert gaseous products of combustion of a solid fuel charge in a gas generator, given in the description section of the invention, on the operation of the gas generator (RF patent No. 2435638, publ. 10.12.2011), including the process of filtering combustion of a porous gas-permeable charge from a gas-generating composition based on an oxidizing agent, a combustible-binding and heat-absorbing additive, the release of hot gas, the formation of condensed combustion products, the passage of the allocated gas from the combustion zone through the charge body in the direction of propagation of the combustion front by organizing a pressure differential between this zone and the outlet of the gas generator, cooling the gas by heat exchange with the charge material while heating this material near the combustion front to the temperature necessary to maintain combustion, and while the accumulation of part of the thermal energy released during the combustion of the charge by condensed products of combustion, the retention of which in the gas generator provides with a liter.
Известный способ позволяет при работе ТТГТ получать инертный газ (азот) с температурой 22-87°С, более высокой чистотой, по сравнению с аналогами (98,9-99,5%) при достаточно высоком уровне удельной газопроизводительности (417-433 нл/кг).The known method allows for the operation of TTGT to obtain an inert gas (nitrogen) with a temperature of 22-87 ° C, higher purity, compared with analogues (98.9-99.5%) at a sufficiently high level of specific gas production (417-433 nl / kg).
Однако при всех достоинствах способ по прототипу имеет недостатки. Его использование позволяет получать только азот в качестве холодных инертных газообразных продуктов сгорания твердотопливного заряда. В ряде случаев, например, при газовом пожаротушении ряда веществ и видов объектов пожаротушащая способность чистого азота недостаточно высока по сравнению с пожаротушащей способностью других газов (например, диоксида углерода) или их смесей с азотом (Руководство по изоляции пожаров в шахтах опасных по газу / Минуглепром СССР, Управление ВГСЧ // изд. Недра, М., 1971 г.; Справочник. Пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. T.1/под. ред. А.Н. Баратова и А.Я. Корольченко //изд. Химия, М.,1990 г.). Указанный способ не позволяет получать подобные газы и их смеси с азотом, так как предусматривает применение в ГГС только одного газогенерирующего компонента - азида натрия. При реализации способа-прототипа в конденсированных продуктах сгорания заряда (шлаке) образуется большое количество свободного натрия (около 25% от массы заряда), который представляет большую опасность для человека. Недостатком данного способа является значительная токсичность ГТС и изготавливаемого из него заряда. При изготовлении ГГС и зарядов из него, при нарушении целостности ТТГГ в аварийных и других ситуациях существует опасность отравления находящихся в непосредственной близости людей. Возможность замены в ГТС азида натрия на другой компонент с безопасными свойствами способ-прототип не предусматривает. Недостатки известного способа повышают опасность производства и эксплуатации ТТГГ, в которых он реализован, снижают их эксплуатационные возможности и сужают диапазон областей применения и номенклатуру устройств, в которых они могут использоваться.However, for all its advantages, the prototype method has drawbacks. Its use allows only nitrogen to be obtained as cold inert gaseous products of solid propellant combustion. In some cases, for example, during gas fire extinguishing of a number of substances and types of objects, the fire extinguishing ability of pure nitrogen is not high enough in comparison with the fire extinguishing ability of other gases (e.g. carbon dioxide) or their mixtures with nitrogen (Guidelines for the isolation of fires in hazardous gas mines / Minugleprom USSR, Office of the Higher Military Testing Service // ed. Nedra, M., 1971; Reference book. Fire and explosion hazard of substances and materials and means for extinguishing them. T.1 / under the editorship of A.N. Baratov and A.Ya. Korolchenko // ed. Chemistry, M., 1990). The specified method does not allow to obtain such gases and their mixtures with nitrogen, as it provides for the use in GHS only one gas-generating component - sodium azide. When implementing the prototype method in condensed products of charge combustion (slag), a large amount of free sodium is formed (about 25% of the mass of the charge), which poses a great danger to humans. The disadvantage of this method is the significant toxicity of the GTS and the charge made from it. In the manufacture of GGS and charges from it, in case of violation of the integrity of the TSHG in emergency and other situations, there is a danger of poisoning people in the immediate vicinity. The possibility of replacing sodium azide in a gas transport system with another component with safe properties does not include a prototype method. The disadvantages of this method increase the risk of production and operation of TTGG, in which it is implemented, reduce their operational capabilities and narrow the range of applications and the range of devices in which they can be used.
Задачей заявляемого изобретения является создание способа получения холодных инертных газообразных продуктов сгорания твердотопливного заряда в газогенераторе с расширенными эксплуатационными возможностями и диапазоном областей применения, позволяющего повысить безопасность изготовления и эксплуатации реализующих его устройств, их номенклатуру, массогабаритные характеристики и надежность получения функционального результата при реализации в них заявляемого способа за счет полного окисления всех продуктов сгорания и снижения массовой доли конденсированных продуктов сгорания путем создания условий по оптимизации состава твердотопливного заряда с обеспечением возможности варьирования пригодными для применения в нем компонентами в соответствии с существующей потребностью и по сбалансированности их содержания при одновременном сохранении удельной газопроизводительности, температуры и чистоты получаемых предлагаемым способом газообразных продуктов на уровне прототипа.The objective of the invention is the creation of a method for producing cold inert gaseous products of combustion of a solid fuel charge in a gas generator with extended operational capabilities and a range of applications that can improve the safety of manufacturing and operation of devices that implement it, their nomenclature, weight and size characteristics and the reliability of obtaining a functional result when implementing the inventive method due to the complete oxidation of all combustion products and reduce the mass fraction of condensed products of combustion by creating conditions for optimizing the composition of the solid fuel charge with the possibility of varying the components suitable for use in it in accordance with the current need and the balance of their content while maintaining the specific gas productivity, temperature and purity of the gaseous products obtained by the proposed method at the prototype level .
Поставленная задача решается предлагаемым способом получения холодных инертных газообразных продуктов сгорания твердотопливного заряда в газогенераторе, включающий процесс фильтрационного горения пористого газопроницаемого заряда из газогенерирующего состава на основе окислителя, горюче-связующего и теплопоглощающей добавки, выделение горячего газа, образование конденсированных продуктов сгорания, пропускание выделенного газа из зоны горения через тело заряда в направлении распространения фронта горения путем организации перепада давления между этой зоной и выходным отверстием газогенератора, охлаждение газа за счет теплообмена с материалом заряда с одновременным подогревом этого материала вблизи фронта горения до температуры, необходимой для поддержания горения, и осуществление при этом аккумулирования части тепловой энергии, выделенной при горении заряда, конденсированными продуктами сгорания, задержание которых в газогенераторе обеспечивают фильтром. Особенность заключается в том, что холодные инертные газообразные продукты сгорания получают в виде смеси азота, диоксида углерода и парообразной воды, окислитель для газогенерирующего состава выбирают из нитрата аммония, нитратов щелочных металлов и нитросоединений, взятых индивидуально или в сочетаниях друг с другом, горюче-связующее выбирают из тетразольных и нитро- и нитратных органических соединений, соотношения компонентов в составе выбирают из условий соблюдения коэффициента обеспеченности состава окисляющими элементами в пределах 1,00-1,01 и массовой доли образующихся в процессе горения конденсированных продуктов сгорания на уровне 39-43%.The problem is solved by the proposed method for producing cold inert gaseous products of combustion of a solid fuel charge in a gas generator, including the process of filtering combustion of a porous gas-permeable charge from a gas-generating composition based on an oxidizing agent, a combustible-binder and heat-absorbing additive, the evolution of hot gas, the formation of condensed combustion products, passing the released gas from the combustion zone through the body of the charge in the direction of propagation of the combustion front by organizing the pressure drop between this zone and the outlet of the gas generator, gas cooling due to heat exchange with the charge material with simultaneous heating of this material near the combustion front to the temperature necessary to maintain combustion, and the implementation of the accumulation of part of the thermal energy released during the combustion of the charge, condensed products combustion, the delay of which in the gas generator is provided by a filter. The peculiarity is that cold inert gaseous products of combustion are obtained in the form of a mixture of nitrogen, carbon dioxide and vaporous water, the oxidizing agent for the gas-generating composition is selected from ammonium nitrate, alkali metal nitrates and nitro compounds, taken individually or in combination with each other, a combustible-binder selected from tetrazole and nitro and nitrate organic compounds, the ratio of the components in the composition is selected from the conditions of compliance with the coefficient of provision of the composition with oxidizing elements in at a level of 1.00-1.01 and the mass fraction of condensed products of combustion formed during combustion at a level of 39-43%.
Предлагаемый способ с самоподдерживающимся фильтрационным режимом горения пористого газопроницаемого заряда из газогенерирующего состава иллюстрируется принципиальной схемой работы газогенератора (см. чертеж).The proposed method with a self-sustaining filtration mode of combustion of a porous gas-permeable charge from a gas-generating composition is illustrated by a principle diagram of the operation of a gas generator (see drawing).
При изготовлении заряда 1 из газогенерирующего состава в нем создают пористую газопроницаемую структуру и размещают в корпусе 2 газогенератора. В заданный момент времени торцевую поверхность заряда 1 зажигают с помощью инициатора 3. Горение заряда 1 происходит в узкой зоне (зоне горения) 4 с выделением горячих инертных газообразных продуктов сгорания (смеси азота, диоксида углерода и парообразной воды) 5 и образованием конденсированных продуктов сгорания (шлака) 6. Выделяемые в зоне горения 4 газообразные продукты сгорания 5 под действием перепада давления проходят через несгоревшую часть заряда 1 в направлении 7 распространения фронта горения 8. При этом газообразные продукты сгорания 5 охлаждаются до температуры окружающей среды, благодаря теплообмену с материалом заряда 1. Наибольшее их охлаждение происходит на относительно небольшом, порядка нескольких миллиметров, расстоянии от зоны горения 4. Одновременно они подогревают заряд 1 вблизи зоны горения 4 до температуры, необходимой для поддержания горения. Выделенные из заряда 1 газообразные продукты сгорания 5 пропускают через фильтр 9 и далее выводят через выходное отверстие 10 газогенератора к потребителю. Образующийся после горения заряда 1 шлак 6, являющийся термостойким продуктом, задерживают фильтром 9, и оставляют в корпусе 2 газогенератора. За счет этого обеспечивают аккумулирование части тепловой энергии, выделенной при горении и переданной от газообразных продуктов сгорания в материал заряда 1. Процесс выделения газообразных продуктов сгорания, и, соответственно, работы ТТГГ продолжается до момента подхода фронта горения 8 к торцу заряда 1 со стороны выходного отверстия 10 газогенератора, что соответствует окончанию горения заряда 1.In the manufacture of
Газогенерирующие составы для реализации предлагаемого способа компонуют следующим образом. Окислитель выбирают из нитрата аммония, нитратов щелочных металлов и нитросоединений, взятых индивидуально или в сочетаниях друг с другом. Горюче-связующее выбирают из тетразольных и нитро- и нитратных органических соединений. При этом в качестве этих компонентов выбирают соединения, не содержащие галогенов и обладающие наиболее низкой удельной энтальпией образования (ΔН°обр) и наибольшим содержанием азота (См). В качестве теплопоглощающей добавки (ТПД) в ГГС по предлагаемому способу, также как и в прототипе, используют вещества с наибольшим эндоэффектом разложения и образующие при разложении конденсированные продукты. Соотношения компонентов в составе выбирают из условий соблюдения коэффициента обеспеченности окисляющими элементами состава в пределах 1,00-1,01 и массовой доли образующихся в процессе горения конденсированных продуктов сгорания на уровне 39-43%.Gas generating compositions for the implementation of the proposed method are composed as follows. The oxidizing agent is selected from ammonium nitrate, alkali metal nitrates and nitro compounds, taken individually or in combination with each other. The combustible binder is selected from tetrazole and nitro and nitrate organic compounds. In this case, halogen-free compounds and having the lowest specific formation enthalpy (ΔН ° arr ) and the highest nitrogen content (Cm) are selected as these components. As a heat-absorbing additive (TPD) in the GHS according to the proposed method, as well as in the prototype, use substances with the highest endo-effect of decomposition and forming condensed products during decomposition. The ratios of the components in the composition are selected from the conditions for observing the coefficient of provision with oxidizing elements of the composition in the range of 1.00-1.01 and the mass fraction of condensed combustion products formed during combustion at a level of 39-43%.
Для иллюстрации осуществимости заявляемого способа в Таблице 1 приведены примеры газогенерирующих составов на основе различных окислителей, ГСВ и ТПД. В составе «А» использованы в качестве окислителя - смесь нитратов калия и аммония, в качестве ГСВ - натриевая соль поливинилтетразола (НПВТ), в качестве ТПД - магний углекислый основной (МУО). В составе «Б» использованы в качестве окислителя - смесь гуанилмочевинной соли динитроамида (GUDN) и нитрата аммония, в качестве ГСВ - поливинилнитрат (ПВН), в качестве ТПД - смесь натрия углекислого кислого и окиси железа. В составе «В» использованы в качестве окислителя - смесь нитрогуанидина и нитрата аммония, в качестве ГСВ - нитроцеллюлоза, в качестве ТПД - кальций-магний карбонат (КМК). Выбор окислителя для ГГС не ограничивается приведенными в качестве примеров комбинациями веществ. С близкой эффективностью указанные в смесях вещества могут быть взяты индивидуально.To illustrate the feasibility of the proposed method, Table 1 shows examples of gas generating compositions based on various oxidizing agents, FGP and TPD. In the composition “A”, a mixture of potassium and ammonium nitrates was used as an oxidizing agent, polyvinyltetrazole sodium salt (NSAID) was used as FGP, basic magnesium carbonate (TPM) was used as TPD. In the composition “B”, a mixture of guanylurea salt of dinitroamide (GUDN) and ammonium nitrate was used as an oxidizing agent, polyvinyl nitrate (PVN) was used as FGP, and a mixture of sodium carbonic acid and iron oxide was used as TPD. In the composition “B”, a mixture of nitroguanidine and ammonium nitrate was used as an oxidizing agent, nitrocellulose was used as FGP, and calcium-magnesium carbonate (CMC) was used as TPD. The choice of an oxidizing agent for GHS is not limited to the combinations of substances given as examples. With close effectiveness, the substances indicated in the mixtures can be taken individually.
В Таблице 1 представлены также основные характеристики приведенных в ней составов при коэффициенте обеспеченности ГГС окисляющими элементами (αоэ) и при массовой доле образующихся в процессе горения ГГС конденсированных продуктов сгорания (шлака) (Z), находящихся в заявляемых пределах: химический состав целевых выделяемых газообразных продуктов сгорания, их чистота (Ψ), химический состав конденсированных продуктов сгорания (шлаков), температура выделяемых зарядами из ГГС газообразных продуктов сгорания (Т), удельная газопроизводительность, приведенная к нормальным условиям, (Vуд).Table 1 also presents the main characteristics of the compositions given in it for the ratio of the availability of GHS with oxidizing elements (α oe ) and for the mass fraction of condensed combustion products (slag) (Z) formed during the combustion of GHS, which are within the claimed limits: chemical composition of the target gaseous products of combustion, their purity (Ψ), the chemical composition of condensed products of combustion (slag), the temperature of the gaseous products of combustion (T) emitted by the charges from the GHS, the specific gas production spine reduced to normal conditions (V beats ).
Проведенный сопоставительный анализ показывает, что заявляемый способ хотя и совпадает с прототипом по совокупности действий, но отличается от него иным получаемым целевым газообразным продуктом -смесь азота, диоксида углерода и парообразной воды (в прототипе только азот); отсутствием недоокисленных конденсированных продуктов сгорания за счет реализации существенно более высокого (близкого к единице) уровня коэффициента обеспеченности окисляющими элементами αоэ=1,00-1,01 (в прототипе αоэ=0,3-0,31); более низкой массовой долей конденсированных продуктов сгорания Z=39-43% (в прототипе - Z=48-49%); аккумулированием части тепловой энергии, выделенной при горении заряда, шлаком, в котором отсутствуют пожаро- и взрывоопасные и агрессивные вещества (в прототипе шлак содержит натрий, оксид лития, гидрид натрия); характеризуется возможностью варьирования пригодными для применения в нем компонентами в соответствии с существующей потребностью, отличающимися от компонентов прототипа химическим составом и свойствам (в прототипе - единственный конкретизированный компонентный набор), а также отсутствием в газогенерирующем составе опасных для человека веществ (в прототипе - азид натрия).A comparative analysis shows that the claimed method, although it coincides with the prototype in terms of the combination of actions, differs from it in the other obtained gaseous product — a mixture of nitrogen, carbon dioxide and vaporous water (only nitrogen in the prototype); the absence of under-oxidized condensed combustion products due to the implementation of a significantly higher (close to unity) level of the coefficient of provision with oxidizing elements α oe = 1.00-1.01 (in the prototype α oe = 0.3-0.31); a lower mass fraction of condensed combustion products Z = 39-43% (in the prototype - Z = 48-49%); the accumulation of part of the thermal energy released during the combustion of the charge, slag, in which there are no fire and explosive and aggressive substances (in the prototype slag contains sodium, lithium oxide, sodium hydride); characterized by the possibility of varying the components suitable for use in it in accordance with the existing need, differing in chemical composition and properties from the prototype components (in the prototype - the only specified component set), as well as the absence of substances hazardous to humans in the gas-generating composition (in the prototype sodium azide) .
Следует отметить, что заявляемый ГГС в одном из воплощений способа содержит НПВТ, но предполагает комбинацию с ним отличных от прототипа компонентов.It should be noted that the claimed GHS in one of the embodiments of the method contains NSAIDs, but involves a combination of components different from the prototype.
Из уровня техники неизвестно техническое решение поставленной задачи, в котором бы имело место, предложенное сочетание признаков.The technical solution of the task in which the proposed combination of features would take place is not known from the prior art.
Окислители и ГСВ для осуществления предлагаемого способа не являются высокотоксичными веществами, не содержат галогенов и обладают весьма низкой удельной энтальпией образования (ΔН°обр.) и сравнительно высоким содержанием азота (CN) (Таблица 2).The oxidizing agents and FGPs for the implementation of the proposed method are not highly toxic substances, do not contain halogens and have a very low specific formation enthalpy (ΔН ° arr. ) And a relatively high nitrogen content (C N ) (Table 2).
Заявляемый способ получения холодных инертных газообразных продуктов сгорания твердотопливного заряда в газогенераторе экспериментально апробирован при испытаниях модельных газогенераторов при различных составах ГТС, результаты которых подтвердили его практическую осуществимость.The inventive method for producing cold inert gaseous products of combustion of a solid fuel charge in a gas generator is experimentally tested when testing model gas generators with various compositions of gas turbines, the results of which confirmed its practical feasibility.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135933/05A RU2507149C1 (en) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Method of producing cold inert of gaseous products of solid propellant charge combustion products in gas generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135933/05A RU2507149C1 (en) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Method of producing cold inert of gaseous products of solid propellant charge combustion products in gas generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2507149C1 true RU2507149C1 (en) | 2014-02-20 |
Family
ID=50113238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012135933/05A RU2507149C1 (en) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Method of producing cold inert of gaseous products of solid propellant charge combustion products in gas generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2507149C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792896C1 (en) * | 2022-07-19 | 2023-03-28 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Method for producing low-temperature gas in a gas generator |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94033881A (en) * | 1994-09-15 | 1996-07-27 | Акционерное общество Научно-производственный концерн "Алтай" | Apparatus for generation of inert gas |
| RU2250207C2 (en) * | 1995-02-18 | 2005-04-20 | Динамит Нобель Гмбх Эксплозивштофф-Унд Зистемтехник | Gas-generating composition for gas generator (options) and gas generation safety system |
| RU2435638C1 (en) * | 2010-06-30 | 2011-12-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Cold nitrogen generator |
| CA2747163A1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-01-29 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method for gasification and a gasifier |
-
2012
- 2012-08-21 RU RU2012135933/05A patent/RU2507149C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94033881A (en) * | 1994-09-15 | 1996-07-27 | Акционерное общество Научно-производственный концерн "Алтай" | Apparatus for generation of inert gas |
| RU2069091C1 (en) * | 1994-09-15 | 1996-11-20 | Акционерное общество "Научно-производственный концерн "Алтай" | Device for obtaining inert gas |
| RU2250207C2 (en) * | 1995-02-18 | 2005-04-20 | Динамит Нобель Гмбх Эксплозивштофф-Унд Зистемтехник | Gas-generating composition for gas generator (options) and gas generation safety system |
| RU2435638C1 (en) * | 2010-06-30 | 2011-12-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Cold nitrogen generator |
| CA2747163A1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-01-29 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method for gasification and a gasifier |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792896C1 (en) * | 2022-07-19 | 2023-03-28 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" | Method for producing low-temperature gas in a gas generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6025754B2 (en) | Chemical carbon dioxide gas generator | |
| CA2545245C (en) | Man-rated fire suppression system | |
| EP0925808B1 (en) | Method of extinguishing a fire and a fire-extinguishing system | |
| US20050199325A1 (en) | Gas generator and method for the generation of low-temperature gas | |
| JP5283709B2 (en) | Compound for generating nitrogen gas | |
| RU2648081C1 (en) | Aerosol-forming fire extinguishing composition and method for preparation thereof | |
| RU2507149C1 (en) | Method of producing cold inert of gaseous products of solid propellant charge combustion products in gas generator | |
| Li et al. | Hybrid composites based on Al/CuO nanothermites and tetraamminecopper perchlorate for high-performance energetic materials | |
| RU2108282C1 (en) | Method and device for producing cold gases | |
| RU2694773C1 (en) | Nitrogen-generating composition for fire extinguishing and method for its production | |
| CN108473385A (en) | Additive for the solid propellant rocket with perchlorate oxidizing agents | |
| Zhang et al. | Exploring mechanisms of particle size effects of iron oxide on thermal behaviors and combustion characteristics for 5AT/Sr (NO3) 2 Propellant | |
| Due-Hansen | The decomposition of ammonium nitrate under fire conditions–a review of ammonium nitrate thermolysis | |
| RU2456260C1 (en) | Gas-generating composition | |
| Kumasaki et al. | Study on synthesis and properties of ammonium salts of 1, 2, 4-triazole-3-one and 1, 2, 4-triazolidine-3, 5-dione | |
| RU2201774C2 (en) | Aerosol-producing composition and fire-extinguishing aerosol generator | |
| Tulepov et al. | Combustion processes of gas generators in the form of cartridges on the basis of ammonium nitrate, flammable nanoaluminum and nanocarbon additives | |
| Vilardi et al. | Graphitic oxide and graphene as enhancers for combustible mixtures | |
| Kwiatkowska-Sienkiewicz et al. | 9 Application of thermal analysis and trough test for determination of the fire safety of some fertilizers containing nitrates | |
| RU2435638C1 (en) | Cold nitrogen generator | |
| Machado et al. | Selection of Nanocomposite Reactive Materials for Using in Oxygen and Hydrogen Generators | |
| Lesbayev | YELEMESSOVA ZHANERKE KOMEKOVNA | |
| Hasue | The mixture of the phase stabilized ammonium nitrate containing potassium nitrate and BTA・NH3 as a new airbag gas generating agent | |
| JP4681282B2 (en) | Heating agents, igniting agents and smoke cylinders | |
| RU2174972C2 (en) | Gas generating composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |