RU87356U1

RU87356U1 - GAS GENERATOR

Info

Publication number: RU87356U1
Application number: RU2009115885/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Геннадьевич Груздев; Денис Вячеславович Кучин; Константин Анатольевич Неверов; Данил Николаевич Никитин; Валерий Николаевич Осипков; Геннадий Юрьевич Шейтельман
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Источник"
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2009-10-10

Abstract

1. Газогенератор, содержащий металлический корпус с герметично скрепленной с ним закаткой капсюлированной крышкой с одной стороны и отверстием для выхода газов с другой стороны, размещенные внутри корпуса воспламенитель, заряд твердого химического вещества из безазидного газогенерирующего состава с центральным глухим цилиндрическим каналом, выполненным со стороны торца, обращенного к крышке, в котором размещена навеска воспламенительного состава, фильтр-охладитель, средство, предотвращающее перемещение заряда в продольном направлении, отличающийся тем, что корпус изготовлен из жести, соосно корпусу установлена примыкающая к его внутренней поверхности теплоизолирующая вставка, которая непосредственно контактирует с фильтром-охладителем и отделена от заряда технологическим зазором, при этом в качестве безазидного газогенерирующего состава заряда используют состав на основе смеси нитрата аммония и нитрата калия, фильтр-охладитель выполнен в виде таблетированного или гранулированного бикарбоната натрия, а средство, предотвращающее перемещение заряда в продольном направлении, представляет собой расположенные между крышкой и зарядом две технологические прокладки с центральным отверстием каждая и размещенные после заряда две перфорированные технологические прокладки. ! 2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала теплоизолирующей вставки используют картон, или асбест, или паронит,или другой прессованный материал.1. A gas generator comprising a metal housing with a sealed capsule lid sealed with it on one side and a gas outlet on the other hand, an igniter placed inside the housing, a solid chemical charge from a harmless gas generating composition with a central blind cylindrical channel made from the end side facing the lid, in which the hitch of the igniter is placed, a filter cooler, a means of preventing charge movement in the longitudinal direction II, characterized in that the housing is made of tin, a heat-insulating insert adjacent to its inner surface is installed coaxially with the housing, which is in direct contact with the filter cooler and separated from the charge by a technological gap, while a composition based on a nitrate mixture is used as a gas-free charge composition ammonium and potassium nitrate, the filter cooler is made in the form of pelletized or granular sodium bicarbonate, and the tool prevents the charge from moving in the longitudinal m direction is disposed between the cover and the charge two technological gasket with a central opening and disposed after each charge process two perforated liner. ! 2. The gas generator according to claim 1, characterized in that the material of the insulating insert is cardboard, or asbestos, or paronite, or other pressed material.

Description

Полезная модель относится к газогенераторам для получения низкотемпературного газа при термическом разложении твердого химического вещества и может быть использована для изготовления устройств, предназначенных для вытеснения из закрытых объемов сыпучих и жидких веществ, например, огнетушащего порошка из огнетушителей, для наддува различных эластичных емкостей, средств спасения, пневмодомкратов, спасательных жилетов и т.п., для создания давления в замкнутых системах, приводящих в действие подвижные части механизмов, такие как мембранные узлы, поршни, поворотные рычаги и др., а также в других устройствах, использующих низкотемпературный газ даже в условиях взрыво- и пожароопасных по газу и пыли.The utility model relates to gas generators for producing low-temperature gas during the thermal decomposition of a solid chemical substance and can be used to make devices designed to displace bulk and liquid substances from closed volumes, for example, fire extinguishing powder from fire extinguishers, to pressurize various elastic containers, rescue equipment, pneumatic jacks, life jackets, etc., to create pressure in closed systems that drive the moving parts of mechanisms, such as the membrane nye nodes pistons, pivot arms et al., as well as in other devices that use a low-temperature gas even in explosion and fire of gas and dust.

Из уровня техники известен газогенератор, содержащий корпус с воспламенителем, зарядом твердого топлива и охладителем, заполненным гранулированным материалом, способным разлагаться при взаимодействии с горячими газами с поглощением значительного количества тепла, обеспечивая снижение температуры газов (RU 1087749, опубл. 23.04.1984).The prior art gas generator containing a housing with an igniter, a charge of solid fuel and a cooler filled with granular material that can decompose when interacting with hot gases with the absorption of a significant amount of heat, providing a reduction in gas temperature (RU 1087749, publ. 04.23.1984).

В этом техническом решении используют заряд из штатного твердого топлива, которое относится к взрывчатым материалам подкласса 1.3 (В.И.Веркевич, А.Г.Груздев и др. Тведотопливные газогенераторы для систем аварийного управления запорной арматурой газопроводов / Производственно-технический журнал "Потенциал" №2, 2000 г., с.20-23), а состав химического охладителя не исключает возможного химического воздействия продуктов его равновесной диссоциации на работоспособность заряда (Л.И.Трутнева. Оценка и прогнозирование стабильности композиционных охлаждающих материалов.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. АГТУ им. Ползунова, Бийск, 2005 г.). Поэтому камера сгорания отделена от блока охлаждения герметичной перегородкой с размещенным в ней расходным соплом, что значительно усложняет конструкцию газогенератора. Указанные недостатки снижают надежность и безопасность функционирования газогенератора и накладывают ограничения на его эксплуатационные возможности в части использования в условиях взрыво- и пожароопасных по газу и пыли.This technical solution uses a charge of regular solid fuel, which relates to explosive materials of subclass 1.3 (V.I. Verkevich, A.G. Gruzdev and others. Fuel oil generators for emergency control systems of gas pipeline shut-off valves / Production and Technical Journal "Potential" No. 2, 2000, p.20-23), and the composition of the chemical cooler does not exclude the possible chemical effect of the products of its equilibrium dissociation on the charge performance (L. I. Trutneva. Assessment and prediction of the stability of compositional coolants pressing materials. // The dissertation for the degree of candidate of technical sciences. ASTU named after Polzunov, Biysk, 2005). Therefore, the combustion chamber is separated from the cooling unit by a sealed partition with a flow nozzle located in it, which greatly complicates the design of the gas generator. These shortcomings reduce the reliability and safety of the gas generator and impose restrictions on its operational capabilities in terms of use in explosive and fire hazardous gas and dust.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является газогенерирующее устройство, содержащее металлический корпус с герметично скрепленной с ним закаткой капсюлированной крышкой с одной стороны и отверстием для выхода газов с другой стороны, размещенные внутри корпуса воспламенитель, заряд твердого химического вещества из безазидного газогенерирующего состава с центральным глухим цилиндрическим каналом, выполненным со стороны торца, обращенного к крышке, в котором размещена навеска воспламенительного состава, фильтр-охладитель, средство, предотвращающее перемещения заряда в продольном направлении (RU 2211063, опубл. 27.08.2003).Closest to the claimed design is a gas generating device containing a metal housing with a sealed capsule lid sealed with it on one side and a gas outlet on the other hand, an igniter placed inside the housing, a charge of a solid chemical from a harmless gas generating composition with a central blind cylindrical channel made from the side of the end facing the lid, in which the hitch of the igniter is placed, a filter cooler, medium a measure preventing the movement of charge in the longitudinal direction (RU 2211063, publ. 08.27.2003).

Недостатками известной конструкции газогенерирующего устройства являются:The disadvantages of the known design of the gas generating device are:

- создание высокого (12 атм) давления внутри корпуса при пропускании газа через фильтр-охладитель, выполненный в виде моноблока, одной из функций которого является предотвращение перемещения заряда в продольном направлении;- the creation of high (12 atm) pressure inside the housing when passing gas through a filter cooler, made in the form of a monoblock, one of the functions of which is to prevent charge movement in the longitudinal direction;

- высокая температура корпуса в сечениях размещения заряда вследствие теплоотдачи от газа, движущегося по технологическому зазору и имеющему температуру 500-900°С, и за счет значительной массы раскаленных шлаков после сгорания заряда, обусловленной высоким содержанием нитрата калия в составе заряда;- the high temperature of the body in the sections of the charge due to heat transfer from a gas moving along the technological gap and having a temperature of 500-900 ° C, and due to the significant mass of hot slag after combustion of the charge, due to the high content of potassium nitrate in the charge;

- высокая температура корпуса в сечениях размещения части фильтра-охладителя, близкой к заряду, и длительное время ее поддержания в результате аккумуляции тепла газа в моноблоке фильтра-охладителя и передачи его на корпус;- the high temperature of the housing in the cross-sections of the placement of the part of the filter cooler close to the charge, and a long time of its maintenance as a result of the accumulation of gas heat in the monoblock of the filter cooler and its transfer to the housing;

- невозможность обеспечения гарантированного сохранения целостности корпуса в результате совместного влияния перечисленных выше факторов;- the inability to ensure guaranteed integrity of the housing as a result of the combined influence of the above factors;

- невозможность применения указанной конструкции в средах взрыво- и пожароопасных по газу и пыли.- the impossibility of using this design in explosive and fire hazardous environments for gas and dust.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции газогенератора, позволяющей расширить диапазон областей применения, эксплуатационные возможности и удобства, обеспечить надежное, стабильное и безопасное функционирование даже при использовании в средах взрыво- и пожароопасных по газу и пыли за счет реализации условий по обеспечению снижения внутрикорпусного давления и температуры корпуса при использовании по назначению.The objective of the claimed utility model is to develop a gas generator design that allows you to expand the range of applications, operational capabilities and amenities, to ensure reliable, stable and safe operation even when used in explosive and fire hazardous gas and dust environments due to the implementation of conditions to reduce internal pressure and case temperature when used as intended.

Поставленная задача решается предлагаемым газогенератором, содержащим металлический корпус с герметично скрепленной с ним закаткой капсюлированной крышкой с одной стороны и отверстием для выхода газов с другой стороны, размещенные внутри корпуса воспламенитель, заряд твердого химического вещества из безазидного газогенерирующего состава с центральным глухим цилиндрическим каналом, выполненным со стороны торца, обращенного к крышке, в котором размещена навеска воспламенительного состава, фильтр-охладитель, средство, предотвращающее перемещение заряда в продольном направлении. Особенность заключается в том, что корпус изготовлен из жести, соосно корпусу установлена примыкающая к его внутренней поверхности теплоизолирующая вставка, которая непосредственно контактирует с фильтром-охладителем и отделена от заряда технологическим зазором, при этом в качестве безазидного газогенерирующего состава заряда используют состав на основе смеси нитрата аммония и нитрата калия, фильтр-охладитель выполнен в виде таблетированного или гранулированного бикарбоната натрия, а средство, предотвращающее перемещение заряда в продольном направлении, представляет собой расположенные между крышкой и зарядом две технологические прокладки с центральным отверстием каждая и размещенные после заряда две перфорированные технологические прокладки.The problem is solved by the proposed gas generator, comprising a metal case with a capsule cap sealed on it on one side and a gas outlet on the other side, an igniter placed inside the case, a solid chemical charge from an acid-free gas-generating composition with a central blind cylindrical channel made with the side of the end face facing the lid in which the igniter sample is placed, a filter cooler, a means of preventing e moving charge in a longitudinal direction. The peculiarity lies in the fact that the housing is made of tin, a heat-insulating insert adjacent to its inner surface is installed coaxially with the housing, which is in direct contact with the filter cooler and separated from the charge by a technological gap, while a composition based on a nitrate mixture is used as a gas-free charge-generating composition ammonium and potassium nitrate, the filter cooler is made in the form of pelletized or granular sodium bicarbonate, and a means of preventing charge movement in longitudinal direction, is two technological gaskets located between the cover and the charge with a central hole each and two perforated technology gaskets placed after the charge.

В частности, в качестве материала теплоизолирующей вставки используют картон или асбест или паронит или другой прессованный материал.In particular, cardboard or asbestos or paronite or other extruded material is used as the material of the heat insulating insert.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый газогенератор отличается от известного иным материалом корпуса - жесть (в прототипе дорогостоящая сталь); наличием теплоизолирующей вставки; иным конструктивным воплощением средства, предотвращающего перемещение заряда в продольном направлении - обрамление заряда с торцов технологическими прокладками (в прототипе - моноблок фильтра-охладителя и упругая цельная прокладка между крышкой и зарядом); иным безазидным составом заряда; иным материалом фильтра-охладителя с приданием ему дополнительной функции по газообразованию и иной его механической структурой.Comparative analysis with the prototype showed that the inventive gas generator is different from the well-known other body material - tin (in the prototype expensive steel); the presence of a heat insulating insert; another constructive embodiment of the tool that prevents the charge from moving in the longitudinal direction is framing the charge from the ends with technological gaskets (in the prototype, a monoblock of a filter-cooler and an elastic one-piece gasket between the cover and the charge); other harmless composition of the charge; other filter-cooler material with giving it an additional function of gas formation and its other mechanical structure.

В технике известно применение тонкостенных жестяных корпусов, теплоизолирующих покрытий заряда, таблетированных или гранулированных охладителей из материалов, способных возгоняться при воздействии температуры, которые используются по отдельности в различных конструкциях (Теоретическое и экспериментальное исследование низкотемпературных газогенераторов. Под ред. А.М.Липанова, Ижевск., ИПМ УрО РАН, 2008 г.). В предлагаемой конструкции газогенератора все эти элементы используются одновременно. Благодаря новой совокупности признаков удалось решить поставленную задачу. Предлагаемый газогенератор позволяет генерировать газ с температурой на выходе из корпуса, не превышающей 150°С, обеспечить температуру корпуса не более 150°С и внутрикорпусное давление не более 4 атм.It is known in the art to use thin-walled tin cases, heat-insulating charge coatings, pelletized or granular coolers made of materials that can be sublimated under the influence of temperature, which are used individually in various designs (Theoretical and experimental study of low-temperature gas generators. Edited by A.M. Lipanova, Izhevsk ., IPM UB RAS, 2008). In the proposed design of the gas generator, all these elements are used simultaneously. Thanks to a new set of features, it was possible to solve the problem. The proposed gas generator allows you to generate gas with a temperature at the outlet of the casing, not exceeding 150 ° C, to ensure the temperature of the casing is not more than 150 ° C and the internal pressure is not more than 4 atm.

Заявляемая конструкция газогенератора иллюстрируется графическим изображением:The inventive design of the gas generator is illustrated by a graphic image:

Фиг. - продольный разрез газогенератора.FIG. - longitudinal section of the gas generator.

Газогенератор содержит корпус 1 из жести, соединенный методом закатки с крышкой 2, снабженный отверстием 3 для выхода газа. В корпусе 1 размещены воспламенитель 4, заряд 5 из безазидного газогенерирующего состава на основе смеси нитрата калия и нитрата аммония с центральным глухим каналом 6, в котором размещена навеска воспламенительного состава 7, фильтр-охладитель 8, выполненный из таблетированного или гранулированного бикарбоната натрия. Соосно корпусу 1 установлена примыкающая к его внутренней поверхности теплоизолирующая вставка 9, которая непосредственно контактирует с фильтром-охладителем 8 и отделена от заряда 5 технологическим зазором 10. Между крышкой 2 и зарядом 5 установлены две технологические прокладки 11, 12 с центральным отверстием каждая, а между зарядом 5 и фильтром-охладителем 8 размещены две перфорированные технологические прокладки 13, 14.The gas generator comprises a housing 1 of tin, connected by seaming to a lid 2, provided with an opening 3 for the exit of gas. Igniter 4, a charge 5 of a harmless gas-generating composition based on a mixture of potassium nitrate and ammonium nitrate with a central blind channel 6, in which a sample of the igniter composition 7, a filter cooler 8, made of pelletized or granular sodium bicarbonate, are placed in housing 1. Coaxially to the housing 1, a heat-insulating insert 9 adjacent to its inner surface is installed, which directly contacts the cooler filter 8 and is separated from the charge 5 by the technological gap 10. Between the cover 2 and the charge 5 there are two process gaskets 11, 12 with a central hole each, and between charge 5 and filter cooler 8 placed two perforated process gaskets 13, 14.

Предлагаемая конструкция газогенератора работает следующим образом.The proposed design of the gas generator operates as follows.

При инициации воспламенителя 4 на заряд 5 воздействует тепловой импульс, от которого возбуждается самоподдерживающаяся реакция его газификации. Образующийся газ протекает по зазору 10 между теплоизолирующей вставкой 9 и зарядом 5 в область фильтра-охладителя 8. Проходя через фильтр-охладитель 8 газ остывает, отдавая тепло на разложение его материала. При разложении бикарбоната натрия, образуется дополнительное количество газа, которое смешивается с газом, генерируемым зарядом 5, и через выходное отверстие 3 поступает в рабочий орган потребителя. Теплоизолирующая вставка 9 препятствует нагреванию жестяного корпуса 1 и потере его прочности.Upon initiation of igniter 4, a thermal pulse acts on charge 5, from which a self-sustaining gasification reaction is excited. The resulting gas flows through the gap 10 between the insulating insert 9 and the charge 5 in the region of the filter cooler 8. Passing through the filter cooler 8, the gas cools, leaving heat to decompose its material. Upon decomposition of sodium bicarbonate, an additional amount of gas is formed, which is mixed with the gas generated by charge 5, and through the outlet 3 enters the consumer’s working body. The insulating insert 9 prevents the heating of the tin body 1 and the loss of its strength.

Кроме того, именно использование бикарбоната натрия исключает при длительном хранении снаряженного газогенератора выделение газов, действие которых отрицательно отражается на функционировании заряда, и тем самым позволяет исключить необходимость герметичной перегородки между зарядом и фильтром-охладителем.In addition, it is the use of sodium bicarbonate that eliminates the emission of gases during long-term storage of the equipped gas generator, the effect of which negatively affects the functioning of the charge, and thereby eliminates the need for a sealed partition between the charge and the filter-cooler.

Предлагаемое техническое решение практически реализуемо, позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи. Конструкция газогенератора прошла все этапы в процессе всесторонней отработки с проведением комплекса испытаний с наработкой необходимого статистического материала, позволяющего гарантировать стабильную и надежную работоспособность. Характеристики заявляемой конструкции газогенератора являются более привлекательными для потребителей по сравнению с характеристиками прототипа, который тоже является разработкой предприятия-заявителя.The proposed technical solution is practically feasible, allows you to satisfy a long-existing need for solving the problem. The design of the gas generator went through all the stages in the process of comprehensive testing with a set of tests with the production of the necessary statistical material to ensure stable and reliable performance. The characteristics of the inventive design of the gas generator are more attractive to consumers compared with the characteristics of the prototype, which is also a development of the applicant company.

Claims

1. A gas generator comprising a metal housing with a sealed capsule lid sealed with it on one side and a gas outlet on the other hand, an igniter placed inside the housing, a solid chemical charge from a harmless gas generating composition with a central blind cylindrical channel made from the end side facing the lid, in which the hitch of the igniter is placed, a filter cooler, a means of preventing charge movement in the longitudinal direction II, characterized in that the housing is made of tin, a heat-insulating insert adjacent to its inner surface is installed coaxially with the housing, which is in direct contact with the filter cooler and separated from the charge by a technological gap, while a composition based on a nitrate mixture is used as a gas-free charge composition ammonium and potassium nitrate, the filter cooler is made in the form of pelletized or granular sodium bicarbonate, and the tool prevents the charge from moving in the longitudinal m direction is disposed between the cover and the charge two technological gasket with a central opening and disposed after each charge process two perforated liner.

2. The gas generator according to claim 1, characterized in that the material of the insulating insert is cardboard, or asbestos, or paronite, or other pressed material.