RU2459149C2 - Cold pure nitrogen generator - Google Patents
Cold pure nitrogen generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459149C2 RU2459149C2 RU2010138962/06A RU2010138962A RU2459149C2 RU 2459149 C2 RU2459149 C2 RU 2459149C2 RU 2010138962/06 A RU2010138962/06 A RU 2010138962/06A RU 2010138962 A RU2010138962 A RU 2010138962A RU 2459149 C2 RU2459149 C2 RU 2459149C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrogen
- generating
- combustion chamber
- charge
- channel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Air Bags (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автономным источникам сжатого газа, а именно к низкотемпературным генераторам чистого азота при сжигании пиротехнических зарядов, используемым для приведения в работу различных силовых приводов, для наддува полостей и агрегатов летательных аппаратов, силового автоматического привода шиберных заглушек в магистральных трубопроводах, наполнения газом эластичных оболочек (например, спасательных трапов, автомобильных подушек безопасности и т.п.).The invention relates to autonomous sources of compressed gas, namely to low-temperature generators of pure nitrogen during the combustion of pyrotechnic charges used to drive various power drives, to pressurize cavities and units of aircraft, power automatic drive of shutter plugs in main pipelines, filling elastic shells with gas (e.g. rescue ramps, car airbags, etc.).
Уровень данной области техники характеризует конструкция генератора холодного чистого азота по патенту RU 2154769 C1, F23R 5/00, 2000 г., который по технической сущности, назначению и числу совпадающий признаков является наиболее близким аналогом предложенному генератору.The level of this technical field is characterized by the design of a cold pure nitrogen generator according to patent RU 2154769 C1,
Известный генератор холодного (до 60°С) чистого (99,9%) азота, основного составляющего газа атмосферного воздуха, содержит корпус, в котором продольно смонтированы сообщающиеся камера сгорания и фильтр-охладитель, наполненный мелкодисперсным (0,5-1,0 мм) теплоемким материалом - кварцевым песком.The known generator of cold (up to 60 ° C) pure (99.9%) nitrogen, the main constituent gas of atmospheric air, contains a housing in which communicating combustion chamber and a filter cooler filled with fine (0.5-1.0 mm) are longitudinally mounted ) heat-resistant material - quartz sand.
В качестве твердого источника азота использована канальная пиротехническая шашка, летучим компонентом при горении которой является азот.As a solid source of nitrogen, a channel pyrotechnic checker is used, the volatile component of which is nitrogen.
В корпусе соосно функциональной азотгенерирующей шашке установлен воспламенительный заряд, сообщающийся с пиропатроном.In the housing coaxially functional nitrogen-generating checker installed igniter charge in communication with the squib.
Функциональная канальная шашка установлена на газопроницаемой перемычке, в которую упирается цилиндрическая пружина, силами упругости нагружающая продольно подвижную каретку, снабженную центральным сопловым отверстием с щелевым рассекателем.A functional channel checker is mounted on a gas-permeable jumper, against which a cylindrical spring abuts, by elastic forces loading a longitudinally movable carriage, equipped with a central nozzle hole with a slit divider.
Насыпной наполнитель заполняет объем фильтра-охладителя между газораспределительными решетками, изнутри покрытыми термостойкими сетками. Блок охлаждения в корпусе установлен через уплотнители, предотвращающие прорыв на выход горячего азота, минуя фильтр-охладитель.The bulk filler fills the volume of the filter cooler between the gas distribution grilles, which are internally coated with heat-resistant nets. The cooling unit in the housing is installed through seals to prevent a breakthrough to the exit of hot nitrogen, bypassing the filter cooler.
Генерируемый при горении пиротехнической шашки азот последовательно через сопло, рассекатель и верхнюю распределительную решетку с сеткой поступает в блок охлаждения, где в насыпном наполнении оседает конденсированная фаза частиц химической реакции горения, а азот эффективно охлаждается за счет конвективной теплопередачи и аэродинамического торможения тонких его струй в лабиринтных каналах наполнения.The nitrogen generated during the combustion of the pyrotechnic checker sequentially through the nozzle, divider and the upper distribution grid with the grid enters the cooling unit, where the condensed phase of the particles of the chemical reaction of combustion settles in the bulk filling, and the nitrogen is effectively cooled by convective heat transfer and aerodynamic braking of its thin jets in labyrinth filling channels.
Однако недостатком известного генератора является то, что при больших расходах генерируемого азота выделяемый из азида натрий (металлический, в форме паров, конденсированной фазы) выносится в объем наполняющего охладитель песка, где происходит стеклование SiO2. Сформированные стеклянные конгломераты резко ухудшают расчетную аэродинамику, в результате чего показатели очистки и охлаждения заметно снижаются, ограничивая потребительские качества генератора.However, a disadvantage of the known generator is that at high nitrogen generation rates, sodium (metal, in the form of vapors, condensed phase) released from azide is carried out into the volume of the sand filling the cooler, where the glass transition of SiO 2 takes place. The formed glass conglomerates sharply worsen the design aerodynamics, as a result of which the cleaning and cooling indicators are markedly reduced, limiting the consumer qualities of the generator.
Кроме того, для гарантированного уплотнения спекающегося наполнения продольное перемещение каретки под действием нагружающей пружины должно происходить без перекосов, исключая заклинивание, что достигается специальными направляющими средствами, прецизионным изготовлением сопрягаемых деталей. Все перечисленное усложняет конструкцию и технологию изготовления генератора, что неприемлемо в серийном производстве из-за возросшей потребительской стоимости.In addition, for guaranteed compaction of the sintering filling, the longitudinal movement of the carriage under the action of a loading spring should occur without distortions, excluding jamming, which is achieved by special guiding means, precision manufacturing of mating parts. All of the above complicates the design and manufacturing technology of the generator, which is unacceptable in serial production due to increased consumer value.
Отмеченные недостатки в большей степени скажутся при использовании высокотемпературной пиротехнической смеси в качестве твердого источника азота повышенного объема генерирования, используемого для получения кратно увеличенных расходных характеристик генератора в течение сокращенного промежутка времени импульсной его работы.The noted drawbacks will have a greater effect when using a high-temperature pyrotechnic mixture as a solid source of nitrogen with an increased generation volume used to obtain multiply increased flow characteristics of the generator during a shortened period of its pulse operation.
По технической сущности, числу совпадающих существенных признаков предложенный генератор холодного чистого азота по патенту RU 2347979 С2, F23R 5/00, 2006 г. выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному.By technical nature, the number of matching essential features of the proposed generator of cold pure nitrogen according to patent RU 2347979 C2,
Известный генератор холодного чистого азота содержит смонтированные в корпусе пиропатрон, закрепленный в фокусирующей втулке, соосной воспламенительному заряду, азотгенерирующий заряд, выполненный в виде канальных шашек азотгенерирующего пиротехнического состава (функциональных) и установленный на поперечной перегородке камеры сгорания, и фильтр-охладитель, включающий насыпной наполнитель, представляющий собой чугунную дробь и помещенный между распределительными решетками, снабженными изнутри термостойкими сетками.The known cold pure nitrogen generator comprises a pyro cartridge mounted in the housing fixed in the focusing sleeve, coaxial to the ignition charge, a nitrogen generating charge made in the form of channel pieces of a nitrogen generating pyrotechnic composition (functional) and mounted on the transverse partition of the combustion chamber, and a filter cooler including a bulk filler , which is a cast-iron shot and placed between distribution grids equipped with heat-resistant grids from the inside.
Особенностью известного генератора является то, что воспламенительный заряд выполнен в виде набора пиротехнических таблеток, чередующихся с инертными таблетками, заполняющего центральный перфорированный стакан, помещенный внутри каналов функциональных шашек и закрытый сгорающей крышкой, размещенной под фокусирующей шайбой соосного пиропатрона.A feature of the known generator is that the igniter charge is made in the form of a set of pyrotechnic tablets, alternating with inert tablets, filling the central perforated glass, placed inside the channels of the functional checkers and closed with a burning lid placed under the focusing washer of the coaxial squib.
Пиротехнические таблетки воспламенительного заряда установлены на уровне перфораций центрального жаропрочного стакана, расположенных между торцами функциональных шашек, на уровне зазоров, сформированных разделительными «столбиками-цилиндрами» из твердого теплостойкого материала.Pyrotechnic tablets of an igniter charge are installed at the level of perforations of the central heat-resistant glass located between the ends of the functional blocks, at the level of the gaps formed by dividing "columns-cylinders" of solid heat-resistant material.
Между перфорированным стаканом воспламенителя и набором из чередующихся пиротехнических и инертных таблеток установлена сгорающая оболочка.A burning shell is installed between the perforated glass of the igniter and a set of alternating pyrotechnic and inert tablets.
Расположенный коаксиально в корпусе столб функциональных шашек, на торцах которых установлены разделительные столбики-цилиндры, сверху, через шайбу посредством резьбовой гайки на хвостовике, прижат к подпятнику - поперечной перегородке, служащей дном центрального перфорированного стакана.A column of functional checkers located coaxially in the housing, at the ends of which there are dividing columns-cylinders, is pressed from above, through the washer by a threaded nut on the shank, to the thrust bearing - the transverse partition serving as the bottom of the central perforated glass.
Для воспламенения азотгенерирующих шашек используются высокотемпературные (более 3000°С) пиротехнические составы воспламенительных таблеток, при сгорании которых образуется большое количество конденсированной фазы, переносимой газообразными продуктами горения к открытой поверхности функциональных шашек, инициируя их воспламенение.To ignite the nitrogen-generating checkers, high-temperature (more than 3000 ° C) pyrotechnic compositions of igniter tablets are used, upon combustion of which a large amount of the condensed phase is transported by the gaseous products of combustion to the open surface of the functional checkers, initiating their ignition.
Для улавливания в фильтре-охладителе налипающей на чугунные зерна высокотемпературной конденсированной фазы продуктов из газообразных продуктов сгорания, без заметного повышения при этом газодинамического сопротивления насыпного наполнителя, фильтрующий слой охладителя выполнен из крупных (2-4 мм) зерен чугунной дроби, ниже которого расположен плотный слой дроби охладителя фракционностью 0,5-1,5 мм.To capture in the filter cooler the high-temperature condensed phase of products from gaseous products of combustion adhering to cast iron grains without appreciably increasing the gas-dynamic resistance of the bulk filler, the filtering layer of the cooler is made of large (2-4 mm) grains of cast iron fraction, below which there is a dense layer fractions of a cooler with a fractionality of 0.5-1.5 mm.
Фильтр-охладитель ограничен по торцам газораспределительными решетками, снабженными изнутри термостойкими сетками, которые формируют распределенные струйные газовые потоки для эффективного их охлаждения и задерживают высокотемпературные конденсированные частички.The filter cooler is limited at the ends by gas distribution grilles equipped with heat-resistant grids from the inside, which form distributed jet gas flows for their effective cooling and delay high-temperature condensed particles.
Недостатком известного генератора холодного чистого азота является его невысокая функциональная надежность из-за возможного и вероятного разрушения азотгенерирующих шашек при нерегулируемом их сжатии в сборке, когда твердые столбики-цилиндры неизбежно вдавливаются встречно с обоих торцов шашек, а также от перекрытия расчетного проходного сечения перфораций стакана продуктами термодинамической эрозии инертных шашек, затрудняющего доставку высокотемпературной конденсированной фазы к воспламеняемым поверхностям азотгенерирующих шашек.A disadvantage of the known generator of cold pure nitrogen is its low functional reliability due to the possible and probable destruction of the nitrogen generating blocks when uncontrollably compressing them in the assembly, when the solid columns of cylinders are inevitably pressed against both ends of the blocks, as well as from overlapping the calculated passage section of the glass perforations by products thermodynamic erosion of inert drafts, which impedes the delivery of the high-temperature condensed phase to the combustible surfaces of the nitrogen generating checkers.
На динамику воспламенения азотгенерирующих шашек негативно влияет время задержки в передаче термического импульса, затрачиваемое на сгорание крышки и оболочки воспламенителя, что ограничивает область использования генератора, в частности, в качестве источника рабочего тела подушек безопасности автомобилей.The ignition dynamics of the nitrogen generating blocks is negatively affected by the delay time in the transmission of the thermal pulse spent on the combustion of the lid and the shell of the igniter, which limits the area of use of the generator, in particular, as a source of working medium for automobile airbags.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков прототипа для повышения функциональной надежности и расширения области применения генератора холодного чистого азота.The technical problem to which the present invention is directed is to eliminate the noted disadvantages of the prototype to increase functional reliability and expand the scope of the generator of cold pure nitrogen.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе холодного чистого азота, содержащем смонтированные в корпусе пиропатрон, закрепленный в фокусирующей втулке, соосной воспламенительному заряду, азотгенерирующий заряд, выполненный в виде канальных шашек азотгенерирующего состава и установленный на поперечной перегородке камеры сгорания, и фильтр-охладитель, включающий насыпной наполнитель, представляющий собой чугунную дробь и помещенный между распределительными решетками, снабженными изнутри термостойкими сетками, согласно изобретению канальные шашки азотгенерирующего пиротехнического состава скреплены по торцам посредством дополнительных воспламенительных таблеток, воспламенительный заряд выполнен в виде шашек, продольно распределенных в центральном канале камеры сгорания и смонтированных на уровнях торцевых зазоров между канальными шашками азотгенерирующего пиротехнического состава, при этом поперечная перегородка камеры сгорания жестко связана с корпусом и оснащена соплом, перекрытым тарированной мембраной, а выход фильтра-охладителя имеет дросселирующее отверстие.The required technical result is achieved by the fact that in the known generator of cold pure nitrogen containing a pyro cartridge mounted in the housing, fixed in the focusing sleeve, coaxial to the ignition charge, a nitrogen generating charge made in the form of channel blocks of a nitrogen generating composition and mounted on the transverse partition of the combustion chamber, and the filter cooler, including bulk filler, representing a cast-iron shot and placed between distribution grids, heat-resistant inside according to the invention, the channel blocks of the nitrogen-generating pyrotechnic composition are fastened to the ends by means of additional igniter tablets, the igniter charge is made in the form of blocks, longitudinally distributed in the central channel of the combustion chamber and mounted at the level of the end gaps between the channel blocks of the nitrogen-generating pyrotechnic composition, while the transverse partition of the chamber combustion is rigidly connected to the housing and is equipped with a nozzle covered by a calibrated membrane, and the output filter The a-cooler has a throttling hole.
Отличительные признаки направлены на повышение основных показателей назначения генератора: усиление динамики генерирования азота повышенного объема, который при этом более эффективно охлаждается и очищается от примесей, то есть повышается функциональная надежность генератора простой технологичной конструкции.Distinctive features are aimed at increasing the main indicators of the purpose of the generator: strengthening the dynamics of nitrogen generation of increased volume, which is more efficiently cooled and cleaned of impurities, that is, the functional reliability of the generator of a simple technological design is increased.
Связь канальных шашек азотгенерирующего пиротехнического состава посредством дополнительных воспламенительных таблеток формирует блочную несущую конструкцию с автономным дублированным инициированием воспламенения и стабильного горения структурных элементов и азотгенерирующего заряда в целом, что обеспечивает функциональную надежность генератора при использовании по назначению.The connection of the channel pieces of the nitrogen-generating pyrotechnic composition by means of additional igniter tablets forms a block supporting structure with autonomous duplicated initiation of ignition and stable combustion of the structural elements and the nitrogen-generating charge as a whole, which ensures the functional reliability of the generator when used as intended.
Дополнительные воспламенительные таблетки приклеены к торцам примыкающих функциональных шашек, формируя монолитную сборочную единицу азотгенерирующего заряда, который приготавливается на пиротехническом производстве и технологично единым блоком устанавливается в корпус при серийной безопасной сборке генератора.Additional igniter tablets are glued to the ends of adjoining functional blocks, forming a monolithic assembly unit of a nitrogen generating charge, which is prepared in a pyrotechnic production and is installed in a technologically uniform unit in a serial safe assembly of the generator.
Дополнительные воспламенительные таблетки выполняют роль усилительного воспламенительного заряда, тепловой импульс которых локализован форсом из соосных перфораций стакана в торцевых зазорах между каждой парой примыкающих канальных шашек, что способствует активизации их воспламенения с образованием свода горения на обоих торцах.Additional igniter tablets act as an intensifier igniter charge, the heat pulse of which is localized by force from coaxial perforations of the glass in the end gaps between each pair of adjacent channel blocks, which contributes to the activation of their ignition with the formation of a burning vault at both ends.
При этом дополнительные воспламенительные заряды выполняют роль усилителей инициирующего импульса, выравнивая его тепловую энергию вдоль всего функционального заряда.In this case, additional igniter charges act as amplifiers of the initiating pulse, aligning its thermal energy along the entire functional charge.
Выполнение азотгенерирующего заряда в виде набора канальных шашек азотгенерирующего пиротехнического состава, горящих одновременно с обоих торцов каждая, кратно повышает удельный газоприход, что необходимо для заданного быстродействия устройства по назначению.Performing a nitrogen-generating charge in the form of a set of channel pieces of a nitrogen-generating pyrotechnic composition, each burning simultaneously from both ends, multiply increases the specific gas intake, which is necessary for a given device performance for the intended purpose.
Продольное распределение шашек воспламенительного заряда в центральном канале камеры сгорания обеспечивает параллельное воспламенение и горение структурных составляющих азотгенерирующего заряда, что формирует на выходе устройства устойчивый импульс давления азота, для динамичного наддува рабочей емкости.The longitudinal distribution of the drafts of the igniter charge in the central channel of the combustion chamber provides parallel ignition and combustion of the structural components of the nitrogen-generating charge, which forms a stable nitrogen pressure pulse at the output of the device for dynamic boosting of the working capacity.
Расположение воспламенительных шашек в центральном канале камеры сгорания на уровнях торцевых зазоров между канальными шашками азотгенерирующего пиротехнического состава обеспечивает радиальное распространение теплового импульса, формируемого при горении каждой из них, по щелевому направлению соосного зазора, где помещены дополнительные воспламенительные таблетки, чувствительные к тепловой энергии.The location of the igniter blocks in the central channel of the combustion chamber at the level of the end gaps between the channel blocks of the nitrogen-generating pyrotechnic composition ensures the radial propagation of the heat pulse generated by each of them burning along the slit direction of the coaxial gap, where additional igniter tablets sensitive to thermal energy are placed.
Жесткая связь с корпусом оснащенной соплом поперечной перегородки камеры сгорания стабилизирует рабочий объем последней и газодинамический режим горения функционального заряда.A rigid connection with the housing of the transverse partition of the combustion chamber equipped with a nozzle stabilizes the working volume of the latter and the gas-dynamic combustion of the functional charge.
Установленная в выходном сопле камеры сгорания мембрана перекрывает ее проходное сечение, что необходимо для выхода на расчетный газодинамический режим горения азотгенерирующего заряда и создания начального импульса давления рабочего тела, подаваемого на охлаждение, очистку и выход в наддуваемую емкость.A membrane installed in the outlet nozzle of the combustion chamber overlaps its flow area, which is necessary for reaching the calculated gas-dynamic regime of combustion of a nitrogen-generating charge and creating an initial pressure pulse of the working fluid supplied for cooling, cleaning, and entering the pressurized tank.
Чугунная дробь в качестве насыпного наполнителя фильтра-охладителя используется как конструкционный теплоемкий материал, который сохраняет исходную геометрию пространственной взаимосвязи упакованных частиц при нагреве до температуры реакционного азота и динамическом воздействии импульса давления газового потока из камеры сгорания.Cast iron shot as a bulk filler of the filter-cooler is used as a heat-sensitive structural material, which preserves the initial geometry of the spatial relationship of the packed particles when heated to the temperature of the reaction nitrogen and the dynamic action of the pressure pulse of the gas stream from the combustion chamber.
Переменная фракционность чугунной дроби по высоте фильтра-охладителя обеспечивает возможность регулирования его технологических возможностей для преобладания разных качеств.The variable fractionality of the cast-iron fraction along the height of the filter-cooler provides the ability to control its technological capabilities for the predominance of different qualities.
Вверху фильтра-охладителя, где размер частиц составляет 2-3 мм, при более спокойном течении азота, практически полностью оседает конденсированная фаза, которая адгезионно связывается с развитой поверхностью чугунной дроби.At the top of the filter-cooler, where the particle size is 2-3 mm, with a more even flow of nitrogen, the condensed phase settles almost completely, which adheres to the developed surface of the cast-iron fraction.
Оснащение выхода фильтра-охладителя дросселирующим отверстием и перекрытие сопла камеры сгорания тарированной мембраной обеспечивают автоматическое регулирование расхода генерируемого азота в зависимости от изменения давления, чем стабилизируется газодинамический режим генератора и параметры наддува технологической емкости.Equipping the filter-cooler outlet with a throttling hole and blocking the combustion chamber nozzle with a calibrated membrane provide automatic control of the generated nitrogen flow depending on the pressure change, which stabilizes the gas-dynamic mode of the generator and the parameters of the boost of the technological capacity.
В результате стабилизации термодинамических режимов горения воспламенительного и азотгенерирующего зарядов, охлаждения и очистки газообразных продуктов горения на выходе генератора получают азот, как показали испытания его опытного образца, составляет 99,9% в рабочем теле, температура которого не превышает 50°С.As a result of stabilization of the thermodynamic combustion regimes of igniter and nitrogen-generating charges, cooling and purification of gaseous combustion products, nitrogen is obtained at the outlet of the generator, as shown by tests of its prototype, is 99.9% in the working fluid, the temperature of which does not exceed 50 ° C.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть требуемый технический результат достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination in a stable relationship is sufficient to achieve the novelty of a quality that is not inherent in the characteristics of disunity, that is, the required technical result is achieved not by the sum of the effects, but by a new super-effect of the sum of the attributes.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по пиротехнике, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления генератора холодного чистого азота можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with the identified analogues of the prior art, from which the invention does not explicitly follow for a pyrotechnic specialist, showed that it is unknown, and taking into account the possibility of industrial serial production of a cold pure nitrogen generator, it can be concluded that the patentability criteria are met.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен предложенный генератор холодного чистого азота, продольный разрез.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the proposed generator of cold pure nitrogen, a longitudinal section.
В цилиндрическом термозащищенном корпусе 1 соосно установлены камера 2 сгорания и фильтр-охладитель 3.In a cylindrical thermally protected
На входе корпуса 1 смонтирован пиропатрон 4, примыкающий к фокусирующей втулке 5, фланцем опирающейся на функциональный азотгенерирующий заряд, который выполнен из канальных шашек 6 азотгенерирующего пиротехнического состава, продольно распределенных в камере 2 сгорания через торцевые зазоры 7, где размещены воспламенительные таблетки 8.At the input of the
Воспламенительные таблетки 8 приклеены к торцам примыкающих соседних функциональных шашек 6, формируя монолитное наполнение камеры 2 сгорания в виде автономной сборочной единицы.Igniter
По оси камеры 2 сгорания (в центральном канале) на уровне воспламенительных таблеток 8, размещенных в зазорах 7, смонтированы воспламенительные шашки 9, совокупно составляющие воспламенительный заряд генератора.Along the axis of the combustion chamber 2 (in the central channel) at the level of the
Функциональный азотгенерирующий заряд из канальных шашек 6 опирается на неподвижно установленную перегородку 10, формообразующую дно камеры 2 сгорания.Functional nitrogen-generating charge from the channel checkers 6 is based on a fixed mounted
В центре перегородки 10 выполнено сопло 11, перекрытое тарированной мембраной 12.In the center of the
Перегородка 10 ресивером 13 примыкает к газораспределительной решетке 14, снизу которой закреплена термостойкая металлическая сетка 15, ограничивая объем фильтра-охладителя 3 совместно с подобными сеткой 15 и решеткой 14 на его противоположном торце.The
Объем фильтра-охладителя 3 заполнен чугунной дробью 16 переменной фракционности: вверху слой с размером частиц 2-3 мм, внизу слой частиц размером 0,5-1 мм.The volume of the
Фильтр-охладитель 3 к перегородке 10 прижат посредством резьбового дна 17, вкрученного в корпус 1.The
Под нижней решеткой 14 выполнен ресивер 18, оснащенный дроссельным клапаном 19, смонтированным в резьбовом дне 17, обеспечивая тем самым связь выхода фильтра-охладителя 3 с дросселирующим отверстием клапана 19.Under the
Корпус 1 снизу закрыт ввинтной крышкой 20, имеющей выходной патрубок 21 для коммуникации с трубопроводом подачи холодного чистого азота в емкость наддува.The
Работает генератор следующим образом.The generator operates as follows.
От внешней команды срабатывает пиропатрон 4, формирующий энергетический импульс, который уплотняется фокусирующей втулкой 5 в остро направленный протяженный форс пламени, передающий тепловую энергию на всю протяженность камеры 2 сгорания.From an external command, a
Фокусирующая втулка 5 на входе центрального канала камеры 2 сгорания формирует при срабатывании примыкающего пиропатрона 4 остро направленный форс пламени, который распространяется на все распределенные продольно шашки 9 воспламенительного заряда.The focusing sleeve 5 at the inlet of the central channel of the
При этом инициируется горение воспламенительных шашек 9, передающих тепловой импульс от пиропатрона 4 на воспламенительные таблетки 8 - усилители тепловой энергии, которую локально распределяют в радиальном направлении, воспламеняя примыкающие торцы соседних канальных шашек 6 азотгенерирующего пиротехнического состава, при горении которых в структуре азотгенерирующего заряда образуется большой объем азота.In this case, the combustion of igniter drafts 9, which transfer the heat pulse from the
В результате реакции горения канальных шашек 6 азотгенерирующего пиротехнического состава образуется азот с температурой до 1000°С и большое количество конденсированных частиц, которые поступают в фильтр-охладитель 3.As a result of the combustion reaction of the channel checkers 6 of a nitrogen-generating pyrotechnic composition, nitrogen is formed with a temperature of up to 1000 ° C and a large number of condensed particles that enter the
Размещение между торцами шашек 6 в пакете функционального заряда воспламенительных таблеток 8 из чувствительного к тепловому импульсу состава обеспечивает практически одномоментное их воспламенение с обоих торцов, что интенсифицирует генерирование азота по многочисленным поперечным сводам азотгенерирующего заряда, составленного из шашек 6.Placing between the ends of the checkers 6 in the functional charge packet of the
При наполнении камеры 2 сгорания азотом растет избыточное давление, которым прорывается мембрана 12, и азот динамично истекает в ресивер 13, где происходит его расширение и выравнивание давления.When filling the
Затем азот через распределительную решетку 14 и термостойкую металлическую сетку 15 тонкими распределенными струями, которые конвективно охлаждаются, подается в фильтр-охладитель 3, запускаемый в работу при стационарном режиме и необходимом расходе чистого азота в ресивер 14 на выходе.Then nitrogen through the
Насыпное наполнение 16 фильтра-охладителя 3 теплоемкой чугунной дробью, которое представляет собой большое аэродинамическое сопротивление, обеспечивает осаждение конденсированных раскаленных частиц химической реакции горения функциональных шашек 6 и эффективное охлаждение тонких распределенных струй азота при многократном их торможении и разворотах в лабиринтных каналах газопроницаемого насыпного наполнителя 16.The
Экспериментально выбранная дисперсность наполнителя 16 в оптимизированном диапазоне обеспечивает газопроницаемость слоя чугунной дроби без критического торможения потока азота, с одной стороны, и максимальную теплопередачу, с другой стороны.The experimentally selected dispersion of the
Чугунная дробь в качестве насыпного наполнения 16 фильтра-охладителя 3 используется как конструкционный теплоемкий материал, который сохраняет исходную геометрию пространственной взаимосвязи упакованных частиц при нагреве до температуры реакционного азота и динамическом воздействии импульса давления газового потока из камеры 2 сгорания.Cast iron shot as bulk filling 16 of the filter-
Переменная фракционность чугунной дроби по высоте фильтра-охладителя 3 обеспечивает возможность регулирования его технологических возможностей для преобладания разных качеств.The variable fractionality of the cast-iron shot along the height of the filter-
Вверху фильтра-охладителя 3, где размер частиц составляет 2-3 мм, при более спокойном течении азота, практически полностью оседает конденсированная фаза, образовавшаяся при химической реакции горения в камере 2 сгорания, которая адгезионно связывается с развитой поверхностью чугунной дроби.At the top of the
Внизу фильтра-охладителя 3, где размер частиц составляет 0,5-1 мм, активизируется теплопередача от тонких струи азота теплоемкому чугуну большей массы, при этом поверхность контакта кратно увеличена в более протяженных лабиринтных каналах меньшего проходного сечения, что обеспечивает дополнительный отбор тепловой энергии.At the bottom of the
Чугунная дробь наполнителя 16 является естественным фильтрующим средством, в котором задерживается конденсированная фаза продуктов горения, адгезионно налипающая на дробинки чугуна, чем обеспечивается требуемая чистота азота на выходе генератора.Cast iron shot of
Чугунная дробь в качестве наполнителя 16 фильтра-охладителя 3 является наиболее теплоемким материалом, с учетом его доступности и цены.Cast iron shot as a
При прохождении чистого азота через дросселирующий клапан 19 с резко увеличивающейся скоростью происходит расширение потока, что служит заметному снижению температуры до 50°С, с которой азот через патрубок 21 выводится из генератора.With the passage of pure nitrogen through the throttling valve 19 with a sharply increasing speed, the flow expands, which serves to significantly reduce the temperature to 50 ° C, with which nitrogen through the
Клапан дросселя 19 автоматически регулирует расход азота адекватно его давлению в ресивере 18.The valve of the throttle 19 automatically adjusts the flow of nitrogen to its pressure in the
Положительные результаты испытаний опытного образца генератора по изобретению, имеющего сопоставимые с прототипом габариты, при использовании пиротехнического состава функциональных шашек, горящего с температурой 1000°С, имеющего газоприход 1-5 кг/с при времени работы 1-2 с, обеспечившего на выходе охлаждение практически чистого азота до температуры 50°С, позволяют рекомендовать его заказчику на перевооружение спецтехники и широкому потребителю в качестве автономного энергосодержащего силового привода, аккумулятора нейтрального газа.Positive test results of the prototype generator according to the invention, having dimensions comparable to the prototype, using the pyrotechnic composition of functional checkers burning at a temperature of 1000 ° C, having a gas inlet of 1-5 kg / s at an operating time of 1-2 s, which provided almost the output cooling of pure nitrogen up to a temperature of 50 ° C, it can be recommended to the customer for the re-equipment of special equipment and to the general consumer as an autonomous energy-containing power drive and a neutral gas accumulator.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010138962/06A RU2459149C2 (en) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Cold pure nitrogen generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010138962/06A RU2459149C2 (en) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Cold pure nitrogen generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010138962A RU2010138962A (en) | 2012-03-27 |
| RU2459149C2 true RU2459149C2 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46030572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010138962/06A RU2459149C2 (en) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Cold pure nitrogen generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2459149C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617036C1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-04-19 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Accumulator pressure |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3972545A (en) * | 1975-03-10 | 1976-08-03 | Thiokol Corporation | Multi-level cool gas generator |
| SU1087749A1 (en) * | 1979-07-11 | 1984-04-23 | Предприятие П/Я Р-6462 | Gas generator |
| EP0613806A1 (en) * | 1993-03-03 | 1994-09-07 | Morton International, Inc. | Dual stage inflator |
| RU2154769C1 (en) * | 1999-07-02 | 2000-08-20 | Федеральный научно-производственный центр Научно-исследовательский институт прикладной химии | Cold pure nitrogen generator |
| RU2347979C2 (en) * | 2005-06-22 | 2009-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники" | Pyrotechnic nitrogen-generating device |
-
2010
- 2010-09-22 RU RU2010138962/06A patent/RU2459149C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3972545A (en) * | 1975-03-10 | 1976-08-03 | Thiokol Corporation | Multi-level cool gas generator |
| SU1087749A1 (en) * | 1979-07-11 | 1984-04-23 | Предприятие П/Я Р-6462 | Gas generator |
| EP0613806A1 (en) * | 1993-03-03 | 1994-09-07 | Morton International, Inc. | Dual stage inflator |
| RU2154769C1 (en) * | 1999-07-02 | 2000-08-20 | Федеральный научно-производственный центр Научно-исследовательский институт прикладной химии | Cold pure nitrogen generator |
| RU2347979C2 (en) * | 2005-06-22 | 2009-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники" | Pyrotechnic nitrogen-generating device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617036C1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-04-19 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Accumulator pressure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010138962A (en) | 2012-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101970265B (en) | Gas generator for inflating a gas bag of a vehicle occupant restraint system and method of inflating a gas bag | |
| DK2343104T3 (en) | Device for evacuation of materials | |
| CN101512284B (en) | Liquid propulsion device incorporating a pyrotechnic gas generator in the structure thereof | |
| US4197213A (en) | Method and apparatus for the pyrotechnic generation of multi-component gases | |
| JP6358511B2 (en) | Method for delivering pressurized liquid by combustion gas from at least one explosive | |
| RU2459149C2 (en) | Cold pure nitrogen generator | |
| CN110177718B (en) | Hybrid gas generator, method for operating a hybrid gas generator, airbag module and vehicle safety system | |
| RU2347979C2 (en) | Pyrotechnic nitrogen-generating device | |
| US4807534A (en) | Device for ejecting containers, in particular, ammunition | |
| CN112912285A (en) | Gas generator, airbag module, vehicle safety system and method for operating a gas generator | |
| TW201801766A (en) | Aerosol fire extinguishing device | |
| RU2365855C2 (en) | Mist generator | |
| CN105492113B (en) | Gas generator | |
| RU101782U1 (en) | COLD NITROGEN GENERATOR | |
| RU143274U1 (en) | GAS GENERATOR | |
| RU137942U1 (en) | GAS GENERATOR | |
| RU138981U1 (en) | MASKING SMOKE GENERATOR | |
| RU2640466C2 (en) | Gas-generating device | |
| Lee | Ignition delay investigation in a pyrotechnic cartridge with loosely-packed propellant grains | |
| RU2617036C1 (en) | Accumulator pressure | |
| Klingenberg | Experimental study on the performance of pyrotechnic igniters | |
| JP2018527048A (en) | Fire extinguisher | |
| RU2289036C2 (en) | Rocket catapult solid-reactant gas generator | |
| RU2211063C2 (en) | Gas generating device | |
| RU2511562C2 (en) | Spray generator |