ГАЗОГЕНЕРАТОР
GAS GENERATOR

Изобретение относится к источникам газа и может быть использовано в системах вытеснения, перемещения, отделения, разделения, в которых в качестве источника давления используют генерируемый газ.
Известна конструкция газогенератора огнетушителя с блочной компоновкой (описание изобретения по патенту РФ №2111780, от 27.05.98), включающая, по крайней мере, две камеры сгорания, каждая из которых содержит газогенерирующий заряд. Одна из камер сгорания образована общим корпусом, в котором выполнены радиальные отверстия для выхода газа, закрытые мембраной, а другие - дополнительными корпусами, установленными внутри общего корпуса. Задействование первого газогенерирующего заряда происходит механическим способом (воспламенитель ударного действия) с его торца, и под действием температуры и давления генерируемого газа происходит разрушение мембран и вскрытие отверстий для выхода газа. Одновременно с воспламенением заряда загорается узел передачи воспламенительного импульса следующему газогенерирующему заряду. Данный узел в предпочтительном варианте выполнен из газогенерирующего состава. Через определенное время загорается следующий газогенерирующий заряд, обеспечивая дополнительную генерацию газа. Однако изменения количества камер требует замены корпуса из-за увеличения его длины, что существенно усложняет изготовление газогенератора, к тому же в конструкции не предусмотрены охлаждение и фильтрация генерируемого газа.
Еще одним из аналогов является конструкция газогенератора огнетушителя (описание полезной модели к свидетельству РФ №3387, публикация от 16.01.97), включающего корпус, в котором размещена с зазором относительно корпуса камера сгорания, состоящая из двух изолированных друг от друга и соединенных между собой газодинамической связью частей, в одной из которых размещен газогенерирующий заряд с постоянной поверхностью горения, а в другой - многошашечный. В зазоре размещен охладитель, а в нем - перфорированные трубки. Воспламенитель газогенератора соединен с той частью камеры, куда помещен заряд с постоянной поверхностью горения. Данная конструкция имеет тот же недостаток, как и предыдущая, поскольку изменение количества шашек требует замены корпуса, но в ней предусмотрено охлаждение, только без фильтрации.
Известна конструкция двухступенчатого трубчатого газогенератора с блочной компоновкой (международная заявка WO №4094191, опубликована 04.11.04), принятая за прототип, как наиболее близкая по количеству сходных признаков и решаемой задаче. Данный газогенератор содержит корпус, в котором установлена перегородка, разделяющая полость газогенератора на две камеры сгорания (два блока) с радиальными выходными отверстиями на боковой поверхности для вывода газа, которые закрыты мембранами, выполненными из алюминиевой или стальной фольги. Корпус представляет собой трубу, торцы которой закрыты крышками, в которых размещены узлы приема огневого импульса в виде пиротехнических шашек. Каждая из камер содержит пиротехнические воспламенительный и газогенерирующий заряды и проволочный фильтр, контактирующий с перегородкой и газогенерирующим зарядом. Воспламенительный заряд, передающий огневой импульс газогенерирующему заряду, размещен в оболочке с прорезями на оси газогенератора и крепится к крышке с помощью резьбы, выполненной на оболочке. Газогенерирующий заряд представляет собой набор прессованных таблеток, что позволяет обеспечить его объемный поджиг. Однако данный положительный момент омрачается нетехнологичностью их изготовления. Газогенерирующие заряды разных камер могут иметь разную поверхность горения. Воспламенительный заряд каждой камеры поджигается своим узлом задействования, в частности электровоспламенителем, подстыкованным с торца. Электрическое задействование ограничивает область применения ввиду: зависимости ее от большого количества дополнительных условий (требований) и устройств (элементов); необходимости наличия источника питания и обеспечения электрического отключения; необходимости ужесточения требований по безопасности. Возможность регулирования количества генерируемого газа, формы и амплитуды импульса давления обеспечивается за счет срабатывания одной из камер или двух одновременно или последовательно. Однако данный газогенератор не является сборно-разборной конструкцией, а размещение блоков в одном корпусе усложняет изготовление и не обеспечивает взаимозаменяемости блоков. Применение двух электровоспламенителей, работающих в автономном режиме, снижает надежность работы всей системы.
Техническим результатом, который достигается при использовании заявляемого изобретения, является упрощение процесса регулирования количества генерируемого газа для изменения формы и амплитуды импульса давления в рабочем объеме газонаполняемого устройства и уменьшение габаритно-весовых характеристик за счет применения нового компоновочного решения.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в газогенераторе, включающем узел задействования, размещенный с торца, и, по крайней мере, две камеры сгорания, расположенные последовательно друг за другом, отделенные друг от друга перегородкой, закрытые с торцов крышками и содержащие воспламенительный и газогенерирующий заряды, фильтр и узел приема огневого импульса, который размещен в крышке, камеры связаны друг с другом огневой цепью, поджигаемой общим узлом задействования с последующей передачей огневого импульса по цепи от предыдущей камеры к узлу приема последующей, камеры выполнены в отдельных корпусах, представляющих собой стаканы, и разъемно скреплены друг с другом, дно корпуса предыдущей камеры является перегородкой между ней и последующей камерой и одновременно крышкой для последующей камеры. Связанность камер одной огневой цепью с общим узлом задействования позволяет уменьшить количество элементов, входящих в конструкцию газогенератора, и операций, связанных с его задействованием. Процесс регулирования количества генерируемого газа достигается без использования электронных устройств синхронизации работы разных камер (как в прототипе).
Узел задействования передает огневой импульс на узел приема огневого импульса, расположенный в крышке газогенератора, и поджигает воспламенительный заряд первой камеры, который, воспламеняя газогенерирующий заряд первой камеры, одновременно передает огневой импульс на узел задействования второй камеры, расположенный в дне первой камеры и таким же образом работает последующая камера. Далее, по цепи вступает в работу весь газогенератор, из скольких камер он бы ни состоял.
Выполнение камер в отдельных корпусах дает возможность наращивать или снижать количество корпусов, тем самым неограниченно увеличивая или снижая массу воспламенительного заряда и, соответственно, - объем генерируемого газа. Дно корпуса предыдущей камеры является перегородкой между ней и последующей камерой и одновременно крышкой для последующей камеры. При этом отпадает надобность в установке на каждый стакан своей крышки, которая являлась бы и перегородкой. Масса газогенератора за счет этого уменьшается на величину массы крышки. То обстоятельство, что стаканы скреплены друг с другом разъемно, снижает трудоемкость изготовления, как отдельного стакана, так и газогенератора в целом, а также упрощает процесс регулирования количества генерируемого газа за счет возможности быстрой и легкой стыковки-расстыковки стаканов с газогенерирующими зарядами.
Выполненная таким образом конструкция газогенератора позволяет, с одной стороны, изготовить его компактным с меньшими габаритами и массой и максимальным количеством генерируемого газа при прочих равных условиях и, с другой стороны, менее трудоемким в изготовлении, чем прототип.
На чертеже изображен общий вид газогенератора, поясняющий суть заявляемого решения, где:
1 - крышка;
2 - корпус (стакан);
3 - фильтр;
4 - узел приема огневого импульса;
5 - узел задействования;
6 - воспламенительный заряд;
7 - газогенерирующий заряд;
8 - болтовое соединение;
9 - обечайка;
10 - втулка;
11 - газовыводное отверстие.
Примером конкретного выполнения служит газогенератор, состоящий из трех камер сгорания, включающий металлическую крышку 1, в которой размещены узел приема 4 (навеска пиротехнического состава (быстро горящего)) и узел задействования 5 (навеска пиротехнического состава (жгучего)), помещенные в одну металлическую втулку 10. Крышка 1 скреплена посредством болтового соединения 8 с металлическим корпусом 2, выполненным в виде стакана, в котором последовательно установлены проволочные фильтры 3, газогенерирующий заряд 7 (навеска пиротехнического состава (газогенерирующего)) и воспламенительный заряд 6 (навеска пиротехнического состава (быстро горящего)). Стаканы 2 также скреплены между собой болтовым соединением 8. Крышка 1 и стаканы 2 герметизируются уплотнительными прокладками.
Предлагаемая конструкция газогенератора работает следующим образом. При срабатывании узел задействования 5 передает горение на узел приема 4 и далее - на воспламенительный заряд 6 первой камеры. Сформированный таким образом фронт горения распространяется по всему каналу, в котором находится воспламенительный заряд 6, поджигая в радиальных направлениях газогенерирующий заряд 7 и одновременно в осевом направлении узел приема 4 второй камеры, расположенный в дне стакана 2. Аналогично задействуется огневая цепь в последней камере. Газ, выделяющийся при горении газогенерирующего заряда 7, проходя через фильтры 3, выходит из корпуса 2 через газовыводные отверстия 11.
Конструкция газогенератора с модульным построением камер с газогенерирующими зарядами позволяет решать задачи регулирования количества генерируемого газа для изменения формы и амплитуды импульса давления в рабочем объеме газонаполняемого устройства за счет изменения количества камер сгорания в конструкции ГГ. Этот процесс осуществить гораздо проще, чем в прототипе, и при меньших габаритно-весовых характеристиках газогенератора. Опытные образцы газогенераторов предложенной конструкции изготовлены и испытаны во всех условиях применения, показали указанный положительный эффект, намечено серийное изготовление газогенераторов.