ГАЗОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к источникам газа и может быть использована в системах вытеснения, перемещения, отделения, разделения, в которых в качестве источника давления используют генерируемый газ.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение стабильности работы и герметичности конструкции путем применения мембран, закрывающих газовыводные отверстия.
Из предшествующего уровня техники известны конструкции, направленные на решение данной задачи, например, известна конструкция двухступенчатого трубчатого газогенератора с блочной компоновкой (международная заявка WO №4094191, дата публикации 04.11.04), включающая две камеры сгорания с радиальными выходными отверстиями на боковой поверхности для вывода газа, которые закрыты плоскими сплошными разрушаемыми мембранами, выполненными из алюминиевой или стальной фольги. Каждая из камер содержит газогенерирующий заряд, при сгорании которого образуется газ, и под действием температуры и давления газа происходит разрушение мембран и вскрытие отверстий для выхода газа.
Одним из недостатков известной конструкции является выполнение мембран из тонкого металлического листа, что требует значительных усилий прижатия их к корпусу камеры или применения клея, чтобы обеспечить герметичность камеры. К тому же, металлический лист в диапазоне температур эксплуатации ±50°С имеет приблизительно одинаковые прочностные свойства и, следовательно, давление газа внутри корпуса до прорыва мембран при отрицательных и положительных температурах окружающей среды будет приблизительно одинаково, а для стабильности работы при отрицательной температуре, давление внутри камер должно быть выше.
Известна также конструкция газогенератора огнетушителя (описание полезной модели к свидетельству РФ №7885, публикация от 16.10.98), принятая за прототип, как наиболее близкая по количеству сходных признаков. Данный газогенератор содержит камеру сгорания с отверстиями для выхода газа, выполненными на боковой поверхности, и газогенерирующий заряд, размещенный в полости камеры, при этом отверстия для выхода газа перекрыты клапанами, в качестве которых используют резиновую трубку, натянутую на корпус так, что, прилегая к корпусу, она закрывает все отверстия. При сгорании газогенерирующего заряда, образуемый газ выходит из отверстий, растягивая трубку.
Недостатком известного газогенератора является ограниченность его применения, ввиду того, что клапан такой конструкции может работать только на плоской или выпуклой поверхности и подходит только для определенных условий. Он рассчитан на давление генерируемого газа, растягивающего резиновую трубку, которое пороговое, т.е. при достижении определенного значения, достаточного для открытия отверстий, газ выходит из отверстий в прилегающий объем и отсекается закрывшимся клапаном при давлении меньше порогового давления. Тем самым амплитуды выходных импульсов давления при работе клапанов из резиновой трубки более пологие и с меньшими пиковыми значениями, а в условиях отрицательных температур стабильность функционирования клапанов из резиновой трубки уменьшается, что снижает стабильность работы всего газогенератора.
Техническим результатом, который достигается при использовании заявляемой полезной модели, является расширение функциональных возможностей, повышение стабильности работы во всем диапазоне температур эксплуатации и увеличение срока гарантии.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в газогенераторе, включающем камеру сгорания с отверстиями для выхода газа, перекрытыми клапанами, которые выполнены их эластичного материала, и газогенерирующий заряд, размещенный в полости камеры, клапаны выполнены в виде разрушаемых мембран, прижатых к краям отверстий. Прижатие может быть осуществлено с помощью элементов крепления или элементов камеры.
Выполнение клапанов в виде разрушаемых мембран, прижатых к краям отверстий, позволяет снять ограничение на форму поверхности, к которой прижимают мембраны и расширить их область использования. К тому же, при понижении температуры прочность эластичного материала, например, резины увеличивается и величина усилия, необходимая для разрушения мембраны при отрицательных температурах эксплуатации, больше, чем величина усилия, приводящая к разрушению такой же мембраны при положительных температурах. Т.о. мембрана при отрицательной температуре разрывается при большем давлении внутри камеры сгорания, чем при положительной температуре эксплуатации, что увеличивает скорость сгорания и стабильность работы охлажденного газогенерирующего заряда.
Применение мембран, прижатых к краям отверстий с большим усилием, чем в прототипе резиновая трубка, естественно обтягивающая корпус камеры, повышает степень герметичности камеры, что в свою очередь дает возможность увеличить срок гарантии.
Применение элементов крепления для прижатия мембран к корпусу камеры также улучшает ее герметичность и способствует увеличению гарантийного срока хранения и эксплуатации. При этом расширяет функциональные возможности, т.к. снимет ограничения на форму поверхности, а также позволяет точно выполнить проходное сечение клапана, определяемое размером отверстия в корпусе камеры, что стабилизирует выходную характеристику газогенератора - параметры импульса давления.
На фиг.1 изображен общий вид газогенератора, поясняющий суть заявляемого решения; на фиг.2, 3, 4 - области диаграмм давления, в которых происходит разрушении мембраны при различных температурах эксплуатации, фиг.2 - при температуре - 50°С, фиг.3 - при температуре+20°С, фиг.4 - при температуре +50°С, на фиг.5 - вариант закрепления мембраны в корпусе камеры.
Пояснение к фиг.1:
1 - камера;
2 - газогенерирующий заряд;
3 - фильтр;
4 - обечайка (броня);
5 - мембрана;
6 - втулка;
7 - крышка.
Примером конкретного выполнения служит газогенератор, состоящий из:
- стальной камеры сгорания 1 с отверстиями для выхода газа, расположенными на боковой поверхности, закрытыми резиновыми мембранами 5 и поджатыми алюминиевыми втулками 6. Поджатие может быть осуществлено раздавливанием мембран в канавках отверстий корпуса камеры (фиг.5);
- газогенерирующего заряда 2 (заряд пиротехнического состава), бронируемого обечайкой 4;
- фильтров 3 для охлаждения и фильтрации получаемого газа. Камера 1 закрыта стальной крышкой 7 с уплотнительной прокладкой.
Газ, выделяющийся при горении газогенерирующего заряда 2, проходя через фильтры 3, выходит из корпуса 1 через газовыводные отверстия, прорвав мембраны 5. Пики давлений внутри камеры сгорания 1 при различных температурах окружающей среды (фиг.2, 3, 4) наглядно показывают моменты разрыва мембран. На фиг.2 пик давления в камере достигает 180 атм, происходит поочередной разрыв охлажденных мембран, спад давления до 80 атм, а затем дальнейшее нарастание давления до полного сгорания газогенерирующего заряда 2. На фиг.3 и фиг,4 пики давления существенно ниже (около 40 атм) и разрушение нагретых мембран происходит уже на уровне 30 атм, а следовательно горение газогенерирующего заряда продолжается после разрушения мембран при меньшем давлении в камере, чем в вышеупомянутом случае при охлажденных мембранах газогенератора.
Опытные образцы газогенераторов предложенной конструкции изготовлены и испытаны во всех условиях применения, показали указанный положительный эффект при использовании резиновых мембран, намечено серийное изготовление газогенераторов.