МИКРОМОДУЛЬНЫЙ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ ГАЗОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к автономным источникам газа, в частности к газогенерирующим устройствам на базе сменных твердотопливных газогенераторов, вырабатывающих сжатый инертный низкотемпературный газ, который используется в качестве рабочего тела в исполнительных механизмах пневмооборудования, пневмоприводах, системах газового пожаротушения.
Из уровня техники по основному конструктивному признаку известен газогенератор по патенту РФ №2404847 (дата публикации 27.11.2010 г.) с модульным построением камер с газогенерирующими зарядами, срабатывающими последовательно при передаче огневого импульса от камеры к камере. Описанное техническое решение позволяет решать задачу регулирования количества генерируемого газа для изменения формы и амплитуды импульса давления в рабочем объеме газонаполняемого устройства только за счет изменения числа камер сгорания без конкретизации характеристик газа, при этом замена камер в процессе работы газогенератора исключена.
Известна также конструкция устройства газового пожаротушения по патенту РФ №2495695 (дата публикации 20.10.2013 г.) на основе модульной (блочной) компоновки автономных низкотемпературных твердотопливных газогенераторов с одновременным срабатыванием.
Обе описанные конструкции характеризуются общим признаком, заключающимся в неуправляемом газообразовании, при котором невозможно после запуска данных устройств изменить их временные рамки функционирования.
Наиболее близким, и потому принятым за прототип, является техническое решение по патенту РФ №2288762 (дата публикации 10.12.2006 г.), содержащее емкость для огнетушащего вещества, газогенерирующее средство в виде, по меньшей мере, двух газогенераторов холодного газа, размещенных в герметичной кассете, закрепленной снаружи емкости и сообщенной с ней посредством быстродействующего соединения, датчик давления в емкости и блок управления, обеспечивающий последовательное срабатывание газогенераторов.
К недостаткам прототипа следует отнести: невозможность обеспечения постоянства расхода газа из распылителя, невозможность замены отработанной кассеты на снаряженную без прекращения работы устройства, ограниченность времени непрерывной работы устройства количеством газогенераторов в кассете, невозможность предварительного (до начала работы) заполнения свободных объемов емкости и кассеты с газогенераторами сжатым инертным газом от внешнего источника (стационарная линия, стандартный баллон и др.).
Задачей заявляемого технического решения является создание твердотопливного газогенератора на базе сменных микромодульных источников инертного низкотемпературного газа, обеспечивающего непрерывную подачу газа с постоянным давлением и расходом в течение заданного промежутка времени.
Поставленная задача решается предложенной конструкцией микромодульного твердотопливного газогенератора, который содержит емкость, газогенерирующее средство в виде, по меньшей мере, двух газогенераторов холодного газа, размещенных в герметичной кассете, закрепленной снаружи емкости с использованием быстродействующего соединения, датчики давления и блок управления, обеспечивающий последовательное срабатывание газогенераторов, при этом емкость посредством тройника соединена с двумя независимыми питающими магистралями, к которым подключено по одной кассете с газогенераторами, и посредством вентиля емкость соединена с расходной магистралью, причем каждая питающая магистраль снабжена обратным клапаном, датчиком давления, быстродействующим соединением и шаровым краном, а расходная магистраль с редуктором высокого давления, расходным соплом и двумя датчиками давления, установленными до и после редуктора.
Проведенный анализ уровня техники показывает, что предлагаемое техническое решение, сохраняя достоинства прототипа в части кассетной компоновки газогенераторов холодного газа с управлением их последовательного срабатывания и в части возможности неоднократного останова и запуска, отличается наличием двух газодинамически несвязанных питающих магистралей с двумя сменными кассетами, работающими поочередно, и наличием редуктора высокого давления в расходной магистрали, что в совокупности обеспечивает потребителя инертным низкотемпературным газом с постоянным давлением и расходом в течение заданного промежутка времени.
Редуцируемый сжатый газ с постоянными расходными характеристиками исключает ударное воздействие на исполнительные механизмы пневмооборудования, что положительно сказывается на сроках эксплуатации.
Двухкассетная компоновка газогенераторов позволяет производить замену отработанной кассеты на снаряженную без останова работы устройства, тем самым обеспечивая режим длительной непрерывной подачи рабочего газа потребителю. При этом время непрерывной работы устройства ограничено только количеством собранных кассет с газогенераторами, а не количеством газогенераторов в кассете, как в прототипе.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом общего вида микромодульного твердотопливного газогенератора устройства (фиг.), который содержит емкость 1, в которой герметично установлены вентиль 2 и тройник 3. К тройнику 3 герметично подсоединены две питающие магистрали 4, на каждой из которых смонтированы обратный клапан 5, датчик давления 6, шаровой кран 7 и быстродействующее соединение 8. К каждой питающей магистрали 4 посредством быстродействующего соединения 8 подсоединена сменная кассета 9 с газогенераторами 10. К вентилю 2 герметично подсоединена расходная магистраль 11, на которой смонтированы редуктор высокого давления 12, два датчика давления 6 (до и после редуктора 12) и расходное сопло 13. К датчикам давления 6 и газогенераторам 10 подключен блок управления 14.
Предлагаемый микромодульный твердотопливный газогенератор работает следующим образом.
Две кассеты 9 с газогенераторами 10 устанавливают в микромодульном твердотопливном газогенераторе и состыковывают посредством быстродействующих соединений 8 с питающими магистралями 4. Подсоединяют блок управления 14 и подключают внешний источник сжатого газа к первой питающей магистрали 4 через шаровой кран 7, который открывают и при закрытых вентиле 2 и шаровом кране 7 другой питающей магистрали 4 производят закачку сжатым газом внутренних полостей первой питающей магистрали 4, кассеты 9 с газогенераторами 10 и емкости 1 до максимально допустимого давления. Контроль за заполнением ведет блок управления 14 по датчику давления 6 в первой питающей магистрали 4. Как только свободные объемы будут заполнены газом до заданного давления, шаровой кран 7 закрывают и отсоединяют от него подводящую линию внешнего источника газа. Аналогично заполняют вторую питающую магистраль 4 и кассету 9 с газогенераторами 10. В процессе работы микромодульного твердотопливного газогенератора устройства, по мере расходования газа и падения давления в емкости 1 до заданного минимального уровня, блок управления 14 по данным датчика давления 6, установленного перед редуктором 12, запускает очередной газогенератор 10 кассеты 9, в результате чего происходит очередная порционная подпитка газогенерирующего устройства сжатым инертным газом. Замену отработанной кассеты 9 на снаряженную проводят с помощью быстродействующего соединения 8 по команде блока управления 14, для чего осуществляют сброс давления из кассеты 9 и питающей магистрали 4 до атмосферного с помощью соответствующего шарового крана 7. При этом устройство продолжает работать в режиме непрерывной подачи газа в пределах необходимой потребности.
Заявляемая конструкция микромодульного твердотопливного газогенератора устройства не вызовет затруднений при ее изготовлении. Используемые материалы, узлы запорной и регулирующей арматуры, а также компоненты электронного блока управления выпускаются отечественной промышленностью и доступны. Работоспособность и эффективность данной конструкции подтверждена положительными экспериментальными результатами испытаний полноразмерного макета микромодульного твердотопливного газогенератора.