RU2404847C1 - Gas generator - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates togas sources and can be used in system of transportation by generated gas pressure. Proposed gas generator comprises drive assembly 5 arranged on gas generator end face and at least two combustion chambers separated by web. Said chamber are closed by covers 1. Each chamber comprises igniting charge 6 and generating charge 7, filter 3 and fire pulse receiving assembly 4 arranged in the cover. Note here that chambers are communicated by fire circuit fired by common drive assembly. Fire pulse runs from one chamber to receiving assembly of the next chamber. Chambers are arranged in housings that represent cups 2 releasable-jointed so that one chamber bottom makes the web between the chamber and the next chamber and doubles as the cover of the next chamber.

EFFECT: simplified adjustment of generated gas amount, reduced weight and sizes.

1 dwg

Description

Изобретение относится к источникам газа и может быть использовано в системах вытеснения, перемещения, отделения, разделения, в которых в качестве источника давления используют генерируемый газ.The invention relates to gas sources and can be used in systems of displacement, displacement, separation, separation, in which the generated gas is used as a pressure source.

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.A known design of a gas generator fire extinguisher with a block layout (description of the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2111780, from 05.27.98), including at least two combustion chambers, each of which contains a gas-generating charge. One of the combustion chambers is formed by a common casing, in which radial openings for gas exit are made, closed by a membrane, and the others by additional casing, installed inside the common casing. The first gas-generating charge is activated mechanically (shock igniter) from its end, and under the influence of temperature and pressure of the generated gas, membranes are destroyed and openings for the gas outlet open. Simultaneously with the ignition of the charge, the ignition pulse transmission unit lights up to the next gas-generating charge. This assembly is preferably made of a gas generating composition. After a certain time, the next gas-generating charge lights up, providing additional gas generation. However, changing the number of chambers requires replacing the casing due to an increase in its length, which significantly complicates the manufacture of a gas generator; moreover, the design does not provide cooling and filtering of the generated gas.

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.Another analogue is the design of a fire extinguisher gas generator (description of a utility model to RF certificate No. 3387, publication of January 16, 1997), including a housing in which a combustion chamber is located with a gap relative to the housing, consisting of two gas-dynamic isolated from each other and interconnected by the connection of parts, in one of which a gas-generating charge with a constant combustion surface is placed, and in the other, a multi-plate charge. A cooler is located in the gap, and perforated tubes are in it. The gas generator igniter is connected to that part of the chamber where the charge with a constant combustion surface is placed. This design has the same drawback as the previous one, since changing the number of checkers requires replacing the case, but it provides cooling, only without filtering.

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.A known design of a two-stage tubular gas generator with a block layout (international application WO No. 4094191, published 04.11.04), adopted as a prototype, as the closest in the number of similar features and the problem to be solved. This gas generator comprises a housing in which a partition is installed separating the gas generator cavity into two combustion chambers (two blocks) with radial outlet openings on the side surface for gas outlet, which are closed by membranes made of aluminum or steel foil. The case is a pipe, the ends of which are closed by covers, in which the nodes of the reception of the fire pulse in the form of pyrotechnic checkers are placed. Each of the chambers contains pyrotechnic igniter and gas-generating charges and a wire filter in contact with the partition and gas-generating charge. An igniter charge transmitting a fire pulse to a gas-generating charge is placed in a shell with slots on the axis of the gas generator and is attached to the lid using a thread made on the shell. Gas-generating charge is a set of pressed tablets, which allows for its volumetric ignition. However, this positive point is overshadowed by the low technological quality of their manufacture. Gas generating charges of different chambers may have a different combustion surface. The igniter charge of each chamber is ignited by its activation unit, in particular an electric igniter, docked from the end. Electrical activation limits the scope in view of: its dependence on a large number of additional conditions (requirements) and devices (elements); the need for a power source and ensure electrical shutdown; the need to tighten security requirements. The ability to control the amount of gas generated, the shape and amplitude of the pressure pulse is provided by triggering one of the chambers or two simultaneously or sequentially. However, this gas generator is not a collapsible design, and the placement of blocks in one housing complicates the manufacture and does not provide interchangeability of blocks. The use of two electric igniters operating in stand-alone mode reduces the reliability of the entire system.

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.The technical result, which is achieved by using the claimed invention, is to simplify the process of regulating the amount of gas generated to change the shape and amplitude of the pressure pulse in the working volume of the gas-filled device and to reduce the overall weight characteristics due to the use of a new layout solution.

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).The claimed technical result is achieved due to the fact that in the gas generator, including the activation unit, located at the end, and at least two combustion chambers, arranged sequentially one after another, separated from each other by a partition, closed from the ends by lids and containing an igniter and gas-generating charges, a filter and a fire pulse receiving unit, which is located in the lid, the chambers are connected to each other by a fire chain, ignited by a common activation unit, followed by the transfer of the fire pulse along pi of the previous chamber to a subsequent receiving node, chambers are in separate housings, which are glasses, and releasably secured to each other, the bottom of the housing of the previous chamber is a partition between it and the subsequent cover chamber and simultaneously for the subsequent chamber. The interconnection of the chambers with one fire chain with a common activation unit reduces the number of elements included in the design of the gas generator and the operations associated with its activation. The process of regulating the amount of gas generated is achieved without the use of electronic devices for synchronizing the operation of different cameras (as in the prototype).

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.The actuation unit transmits a fire pulse to a fire pulse reception unit located in the cover of the gas generator and ignites the ignition charge of the first chamber, which, igniting the gas-generating charge of the first chamber, simultaneously transmits the fire pulse to the actuation unit of the second chamber, located in the bottom of the first chamber and in the same way the subsequent camera works. Further, the entire gas generator comes into operation along the chain, no matter how many chambers it consists of.

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.The implementation of the chambers in separate buildings makes it possible to increase or decrease the number of buildings, thereby unlimitedly increasing or decreasing the mass of the igniter charge and, accordingly, the volume of the generated gas. The bottom of the body of the previous chamber is a partition between it and the subsequent chamber and at the same time a cover for the subsequent chamber. At the same time, there is no need to install a cover on each glass, which would also be a partition. The mass of the gas generator due to this is reduced by the value of the mass of the cover. The fact that the glasses are sealed to each other detachably reduces the laboriousness of manufacturing both a single glass and the gas generator as a whole, and also simplifies the process of regulating the amount of gas generated due to the possibility of quick and easy docking-undocking of glasses with gas-generating charges.

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.The design of the gas generator made in this way allows, on the one hand, to make it compact with smaller dimensions and mass and the maximum amount of gas generated, all other things being equal and, on the other hand, less time-consuming to manufacture than the prototype.

На чертеже изображен общий вид газогенератора, поясняющий суть заявляемого решения, где:The drawing shows a General view of the gas generator, explaining the essence of the proposed solution, where:

1 - крышка;1 - cover;

2 - корпус (стакан);2 - case (glass);

3 - фильтр;3 - filter;

4 - узел приема огневого импульса;4 - node receiving a fire pulse;

5 - узел задействования;5 - node activation;

6 - воспламенительный заряд;6 - igniter charge;

7 - газогенерирующий заряд;7 - gas generating charge;

8 - болтовое соединение;8 - bolted connection;

9 - обечайка;9 - shell;

10 - втулка;10 - sleeve;

11 - газовыводное отверстие.11 - gas outlet.

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.An example of a specific implementation is a gas generator consisting of three combustion chambers, including a metal cover 1, in which a receiving unit 4 (a hinge of a pyrotechnic composition (quick burning)) and an activation unit 5 (a hinge of a pyrotechnic composition (burning)) are placed in one metal sleeve 10. The cover 1 is fastened by means of a bolted connection 8 with a metal casing 2, made in the form of a glass in which wire filters 3 are installed in series, gas-generating charge 7 (a sample of a pyrotechnic Staw (gas generating)) and an ignition charge 6 (Hitch pyrotechnic composition (rapid burning)). The glasses 2 are also fastened together by bolt connection 8. The cover 1 and the glasses 2 are sealed with gaskets.

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.The proposed design of the gas generator operates as follows. When triggered, the activation unit 5 transfers combustion to the reception unit 4 and then to the igniter charge 6 of the first chamber. The combustion front formed in this way propagates throughout the channel in which the igniter charge 6 is located, burning the gas-generating charge 7 in the radial directions and at the same time in the axial direction of the receiving unit 4 of the second chamber located in the bottom of the cup 2. The fire chain in the last chamber is likewise activated. The gas released during the combustion of the gas-generating charge 7, passing through the filters 3, leaves the housing 2 through the gas outlet holes 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.The design of the gas generator with the modular construction of chambers with gas-generating charges allows us to solve the problem of controlling the amount of gas generated to change the shape and amplitude of the pressure pulse in the working volume of the gas-filled device by changing the number of combustion chambers in the GG design. This process is much easier to implement than in the prototype, and with smaller overall weight characteristics of the gas generator. Prototypes of the gas generators of the proposed design are manufactured and tested in all conditions of use, showed the indicated positive effect, serial production of gas generators is planned.

Claims (1)

Газогенератор, включающий узел задействования, размещенный с торца, и, по крайней мере, две камеры сгорания, расположенные последовательно друг за другом и отделенные друг от друга перегородкой, при этом камеры закрыты с торцов крышками, каждая камера содержит воспламенительный и газогенерирующий заряды, фильтр и узел приема огневого импульса, который размещен в крышке, отличающийся тем, что 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, причем камеры выполнены в отдельных корпусах, представляющих собой стаканы, и разъемно скреплены друг с другом так, что дно корпуса предыдущей камеры является перегородкой между ней и последующей камерой и одновременно крышкой для последующей камеры. A gas generator, including an activation unit located at the end, and at least two combustion chambers arranged sequentially one after another and separated from each other by a partition, while the chambers are closed from the ends by covers, each chamber contains igniter and gas generating charges, a filter and a fire pulse receiving unit, which is located in the lid, characterized in that the chambers are connected to each other by a fire chain, ignited by a common activation unit, followed by the transmission of the fire pulse along the chain from the previous one amers subsequent to the reception unit, wherein the chambers are in separate housings, which are glasses, and releasably secured to each other so that the bottom of the housing is a partition of the previous chamber between it and the subsequent cover chamber and simultaneously for the subsequent chamber.