ГАЗОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к источникам газа, генерируемого при сгорании твердого химического топлива, и может быть использована в системах вытеснения, перемещения, отделения, разделения, в которых в качестве источника давления используют генерируемый низкотемпературный газ.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение стабильности функционирования устройства при его относительно небольших габаритно-массовых характеристиках.
Известна конструкция газогенератора для получения инертного газа по патенту RU 2292234 (публикация от 27.01.07, Бюл.№3), включающая в себя корпус с газовыводом, внутри которого размещены: твердотопливный газогенерирующий заряд, инициирующий элемент, представляющий собой воспламенитель, расположенный по оси газогенерирующего заряда, фильтр, проходя через который продукты сгорания газогенерирующего заряда освобождаются от твердых частиц, и фильтр-охладитель, представляющий собой ограниченный опорными решетками объем, заполненный дисперсным порошком (смесь порошкообразного бора и кварцевого песка) и в котором равномерно перпендикулярно оси газогенератора размещены газопроницаемые диски. Газовывод представляет собой сопло критического истечения. Газ подвергается фильтрации в осевом направлении и проходит через чередующиеся слои дисперсного порошка и газопроницаемые диски, и на выходе получается очищенный газ без твердой и жидкой конденсированной фазы.
Недостатком данной конструкции является сложность изготовления и эксплуатации устройства.
Известна другая конструкция газогенератора по патенту RU 2234364 (публикация 20.08.04), выбранная в качестве прототипа. Данная конструкция содержит корпус с газовыводом на торцевой поверхности, газогенерирующий заряд, выполненный из пиротехнического состава (ПТС), фильтр, расположенный на торце газогенерирующего заряда со стороны газовывода, и инициирующий элемент, расположенный с противоположного торца по оси устройства. Газ, образующийся при горении газогенерирующего заряда, проходит через фильтр и очищенным выходит через газовывод.
Недостатком известной конструкции является то, что фильтр, находясь под действием давления, уплотняется, а реализующееся при этом высокое давление в зоне горения газогенерирующего заряда требует повышенной прочности силовых корпусных элементов конструкции газогенератора. Следует также отметить, что такое неупорядоченное уплотнение фильтров дестабилизирует выходные характеристики газогенератора: параметры импульса давления и температуру газов.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого решения, заключается в улучшении условий работы газогенератора путем уменьшения внутрикорпусного давления и температуры.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в газогенераторе, содержащем корпус с газовыводом и размещенными внутри газогенерирующим зарядом, инициирующим элементом и фильтром, расположенным между газогенерирующим зарядом и газовыводом, фильтр выполнен, по крайней мере, из двух слоев, разделенных перегородкой, проекция которой перекрывает газовывод, при этом вне корпуса, в зоне газовывода, установлен дополнительный фильтр, который также выполнен, по крайней мере, из двух слоев, разделенных перегородкой.
Внутрикорпусной фильтр может быть выполнен большей пористостью, чем внекорпусной.
Перегородка дополнительного фильтра может быть выполнена в виде многолапчатой шайбы, причем лапы шайбы загнуты поочередно в противоположных направлениях.
Выполнение фильтра, по крайней мере, из двух слоев, разделенных перегородкой, проекция которой перекрывает газовывод, увеличивает путь прохождения газа, что повышает эффективность охлаждения и очистки и уменьшает температуру генерируемого газа.
Установка вне корпуса, в зоне газовывода, дополнительного фильтра позволяет выполнить внутрикорпусной фильтр меньшей толщины и большей пропускной способности, что снижает внутрикорпусное давление, нагрузку на силовые элементы корпуса, что позволяет уменьшить габариты газогенератора. К тому же, дополнительный фильтр улучшает условия теплоотдачи.
Выполнение дополнительного фильтра, по крайней мере, из двух слоев, разделенных перегородкой, увеличивает путь прохождения газа, что повышает эффективность охлаждения и уменьшает температуру генерируемого газа.
Выполнение внутрикорпусного фильтра большей пористостью, чем внекорпусного повышает скорость истечения газа из корпуса, что снижает внутрикорпусное давление.
Выполнение перегородки дополнительного фильтра в виде многолапчатой шайбы, с загибом лап шайбы поочередно в противоположных направлениях, обеспечивает механическую фиксацию фильтров без дополнительных крепежных элементов.
На фиг. изображен общий вид газогенератора, поясняющий суть заявляемого решения, где:
1 - корпус;
2 - газогенерирующий заряд;
3 - внутрикорпусной фильтр;
4 - дополнительный внекорпусной фильтр;
5 - газовыводы;
6 - инициирующий элемент;
7 - перегородка внутрикорпусного фильтра;
8 - многолапчатая шайба;
9 - лапки.
Примером конкретного выполнения служит низкотемпературный газогенератор, включающий корпус 1 из стали 30ХГСА толщиной 2 мм с пятью газовыводами (отверстиями) 5 диаметром 5,2 мм, расположенными равномерно по окружности диаметром 36 мм. В корпусе 1 размещены: газогенерирующий заряд 2, выполненный из ПТС, инициирующий элемент 6 и система охлаждения и фильтрации генерируемого газа, состоящая из внутрикорпусного плоского торцевого 3 и дополнительного внекорпусного 4 фильтров из металлорезины, изготовленных из медной проволоки диаметром 0,2 мм. Внутрикорпусной фильтр 3 состоит из двух слоев, разделенных перегородкой 7. Толщина слоя фильтра со стороны газогенерирующего заряда - 2,6 мм, а другого - 2,5 мм. Перегородка 7 внутрикорпусного фильтра 3 стальная, толщиной 0,5 мм и диаметром 50 мм. Внекорпусной фильтр 4 выполнен из двух слоев, каждый слой толщиной 2 мм, слои разделены алюминиевой многолапчатой (12 лапок) шайбой 8, толщиной 0,5 мм и диаметром 70 мм. Лапки 9 шайбы загнуты поочередно в стороны верхнего и нижнего слоев внекорпусного фильтра 4. Пористость внутрикорпусного фильтра 55%, а внекорпусного - 50%. Инициирующий элемент 6 выполнен по патенту RU 2276319 (опубликован 10.05.2006 г). Газогенератор устанавливается в общую сборку по месту применения таким образом, чтобы торец внекорпусного фильтра 4 примыкал вплотную к посадочной поверхности конструктивного элемента общей сборки, имеющего перепускные отверстия (на рисунке показано тонкими линиями).
Газогенератор работает следующим образом. При задействовании начальным импульсом ПТС инициирующего элемента 6, воспламенительный импульс передается газогенерирующему заряду 2. Газ, выделяющийся при горении газогенерирующего заряда 2, проходит (на рисунке показано стрелками) сначала через фильтр 3, газовыводы 5 и затем через дополнительный фильтр 4. Газ, проходя через фильтры 3, идет по удлиненному пути благодаря перегородке 7, очищаясь от крупных частиц и охлаждаясь. Далее через газовыводы 5 поступает в фильтры 4, где огибает перегородку 8 и проходя между лапок 9 перегородки 8 направляется в перепускные отверстия конструктивного элемента общей сборки (на рисунке не показано), где используется по назначению. Организованный таким образом газовыход обеспечивает нужные охлаждение и очищение газа без повышения давления внутри корпуса выше допустимого значения, а во внешнем замкнутом объеме реализуется достаточный уровень давления.
Опытные образцы газогенераторов предложенной конструкции изготовлены и испытаны во всех условиях применения, показали указанный положительный эффект, планируется серийное изготовление газогенераторов.