ГАЗОГЕНЕРАТОР

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.
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).
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.
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).
Недостатками известной конструкции газогенерирующего устройства являются:
- 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;
- 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;
- 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;
- невозможность обеспечения гарантированного сохранения целостности корпуса в результате совместного влияния перечисленных выше факторов;
- невозможность применения указанной конструкции в средах взрыво- и пожароопасных по газу и пыли.
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.
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.
В частности, в качестве материала теплоизолирующей вставки используют картон или асбест или паронит или другой прессованный материал.
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.
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.
Заявляемая конструкция газогенератора иллюстрируется графическим изображением:
Фиг. - продольный разрез газогенератора.
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.
Предлагаемая конструкция газогенератора работает следующим образом.
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.
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.
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.