ГАЗОВЫДЕЛЯЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ НАДУВНОЙ ПОДУШКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПАССАЖИРОВ АВТОМОБИЛЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК C06B45/02 C06D5/00 

Изобретение относится к технологии газогенераторов, в частности к газовыделяющему составу для газогенераторов, преимущественно для надувной подушки безопасности пассажиров автомобиля.

Известен газовыделяющий состав для газогенераторов, преимущественно для надувной подушки безопасности пассажиров автомобиля, содержащий (мас.%): 61-68 азида натрия, 0 - 5 нитрата натрия, 0 - 5 бентонита, 23 - 28 окиси железа, 1 - 2 белой сажи и около 2 - 6 углеродных волокон диаметром 3 - 15 мкм и средней длиной 0,04 -0,125 дюйма (патент США N 4696705, кл. C 06 B 45/02, 1987).

Недостаток известного газовыделяющего состава заключается в необходимости использования газогенераторов, снабженных фильтрующими приспособлениями для улавливания образующихся при сжигании газовыделяющего материала частиц шлака и пыли.

Задача изобретения - создание газовыделяющего состава, который может найти применение в газогенераторах без использования всяких фильтрующих приспособлений.

Задача решается предлагаемым газовыделяющим составом для газогенераторов, преимущественно для надувной подушки безопасности пассажиров автомобиля, содержащим азотсодержащее соединение и водородсодержащий компонент, за счет того, что он в качестве азотсодержащего соединения содержит закись азота, а в качестве водородсодержащего компонента по меньшей мере одно вещество из группы, включающей простые эфиры, олефины, аммиак, водород и их смеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Закись азота - 70 - 97,5
Вещество из вышеуказанной группы - 2,5 - 30
Задача решается также предлагаемым газовыделяющим составом для газогенераторов, преимущественно для надувной подушки безопасности пассажиров автомобиля, содержащим азотсодержащее соединение и водородсодержащий компонент, за счет того, что он в качестве азотсодержащего соединения содержит закись азота, в качестве водородсодержащего компонента по меньшей мере одно вещество из группы, включающей простые эфиры, олефины, аммиак, водород и их смеси, и дополнительно инертный газ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Закись азота - 14 - 87,75
Вещество из вышеупомянутой группы - 0,5 - 27
Инертный газ - 10 - 80
Предлагаемый газовыделяющий состав размещен в качестве жидкого газа в соответствующей камере газогенератора. Жидкий газ представляет собой материал, который в нормальных условиях (при комнатной температуре и атмосферном давлении) имеется в газообразном состоянии, но разжижен вследствие имеющегося давления, под которым он находится в камере. Находящийся под давлением жидкий газ контролируемого впрыскивают в смежную с камерой камеру сгорания газогенератора. Незадолго до или одновременно с подачей жидкого газа в камеру сгорания зажигается средство зажигания при помощи воспламенительного заряда. Возникающие при зажигании пары и горячие газы воспламеняют жидкий газ, который вследствие расширения в камере сгорания испаряется или улетучивается. Способный к сгоранию жидкий газ сгорает в камере сгорания без образования твердых частиц в качестве остатка.

В качестве простых эфиров предпочтительно используют диметиловый эфир, этилметиловый эфир, а также их смеси.

В качестве олефинов предпочтительно используют низкокипящие олефины, такие как, например, этен и пропен, а также их смеси. В качестве особенно предпочтительного олефина используют этен.

В качестве служащего для управления скоростью реакции инертного газа предлагаемый трехкомпонентный состав содержит преимущественно физиологически переносимый газ с незначительным собственным давлением. Поэтому особенно предпочтительным инертным газом является двуокись углерода и/или ксенон. Как известно, двуокись углерода конденсируется так же легко, что и закись азота (критическое давление - 73,8 бар; критическая температура - 31,0^oC).

Инертный газ, в частности двуокись углерода, действует в соответствии с изобретением в качестве замедлителя скорости реакции, при этом двуокись углерода имеет значительно более благоприятные свойства, чем, например, азот и другие инертные газы, применение которых не исключено при осуществлении изобретения. В частности при использовании в качестве топлива аммиака или водорода ксенон в качестве инертного газа имеет то преимущество, что в качестве продуктов реакции образуются лишь азот и вода.

Если предлагаемый состав в качестве водородсодержащего компонента содержит простой диметиловый эфир, то соотношение закиси азота к диметиловому эфиру предпочтительно составляет 88:12.

Если предлагаемый состав в качестве водородсодержащего компонента содержит этен, то соотношение закиси азота к этену предпочтительно составляет 90:10.

Если предлагаемый состав в качестве водородсодержащего компонента содержит аммиак, то соотношение закиси азота к аммиаку предпочтительно составляет (75-86) : (14-25), в частности - 85:15.

Если предлагаемый состав в качестве водородсодержащего компонента содержит водород, то соотношение закиси азота к водороду предпочтительно составляет 95,7:4,3, при этом закись азота является донором кислорода.

Термостойкость предлагаемого состава соответствует всем требованиям, которые предъявляются в области автомобилестроения, т.е. предлагаемый состав может храниться при температуре до ≥ 105^oC.

Весовое соотношение водородсодержащего компонента к закиси азота предпочтительно выбирают так, что после завершения реакции получается негорючая газовая смесь. Таким образом весовое соотношение водородсодержащего компонента к закиси азота должно быть согласовано со стехиометрией (по возможности) полного сгорания. Поэтому закись азота целесообразно использовать в незначительном избытке, в пересчете на водородсодержащий компонент. Продукты реакции в основном состоит из газообразных веществ (CO₂, H₂O и N₂ наряду с имеющимися, в случае необходимости, остатками обоих компонентов состава). Использование в качестве водородсодержащего компонента аммиака или водорода имеет то преимущество, что в качестве продуктов реакции исключительно образуются N₂ и H₂O.

Нижеследующие предлагаемые составы успешно применялись в газогенераторах, в том числе и в надувных подушках безопасности.

Состав I, мас.%:
Закись азота - 90
Этен - 10
Состав II, мас.%:
Закись азота - 85
Аммиак - 15
Состав III, мас.%:
Закись азота - 70
Диметиловый эфир - 30
Состав IV, мас.%:
Закись азота - 97,5
Водород - 2,5
Состав V, мас.%:
Закись азота - 14
Пропен - 6
Двуокись углерода - 80
Состав VI, мас.%:
Закись азота - 59,4
Этилметиловый эфир - 6,6
Азот - 34,0
Состав VII, мас.%:
Закись азота - 19,5
Этен - 0,5
Двуокись углерода - 80,0
Состав VIII, мас.%:
Закись азота - 87,75
Пропен - 2,25
Азот - 10,00
Состав IX, мас.%:
Закись азота - 63,0
Диметиловый эфир - 27,0
Двуокись углерода - 10,0
Состав X, мас.%:
Закись азота - 44,0
Диметиловый эфир - 6,0
Двуокись углерода - 50,0
Состав XI, мас.%:
Закись азота - 45,0
Этен - 5,0
Двуокись углерода - 50,0
Состав XII, мас.%:
Закись азота - 28,7
Водород - 1,3
Двуокись углерода или ксенон - 70,0
Температура взрыва предлагаемых составов составляет около 3000^oC и падает по мере повышения содержания инертного газа. Таким образом, при реакции имеет место желаемое потенцирование объема. Путем варьирования количества (в частности, замедлителя скорости реакции) возможно согласовать кинетику реакции с соответствующей системой, например с соответствующей системой надувной подушки безопасности.

Если в специальных случаях необходимо отклоняться от стехиометрического соотношения реагентов, то для сокращения количества газовых компонентов целесообразно проводить дополнительную каталитическую реакцию, например, на катализаторе из пригодных веществ, выполненном в виде решетки.

Для регулирования характеристики эмиссии (равновесие CO - NO_x) в камере сгорания или диффузоре газы могут приводиться в контакт с тонкими, например, гальванически выполненными слоями металлов или сплавов платиновой группы.

Газовыделяющий состав предназначен для газогенераторов, преимущественно для надувной подушки безопасности пассажиров автомобиля. Состав содержит азотсодержащее соединение и водородсодержащий компонент. В качестве азотсодержащего соединения состав содержит закись азота, а в качестве водородсодержащего компонента -по меньшей мере одно вещество из группы, включающей простые эфиры, олефины, аммиак, водород и их смеси, при следующем соотношении компонентов, мас. %: закись азота 70 - 97,5; вещество из вышеуказанной группы 2,5 - 30. Кроме того, состав может содержать еще инертный газ при соотношении к закиси азота и веществу из вышеуказанной группы, равном (10 - 80): (14 - 87,75): (0,5 - 27). Состав может применяться в газогенераторах без использования вязких фильтрующих приспособлений. 2 с. и 6 з.п. ф-лы.

1. Газовыделяющий состав для газогенераторов, преимущественно для надувной подушки безопасности пассажиров автомобиля, содержащий азотсодержащее соединение и водородсодержащий компонент, отличающийся тем, что он в качестве азотсодержащего соединения содержит закись азота, а в качестве водородсодержащего компонента - по меньшей мере одно вещество из группы, включающей простые эфиры, олефины, аммиак, водород и их смеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Закись азота - 70,0 - 97,5
Вещество из вышеуказанной группы - 2,5 - 30,0
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он в качестве водородсодержащего компонента содержит этен при соотношении к закиси азота, равном 10 : 90. 3. Состав по п.1, отличающийся тем, что он в качестве водородсодержащего компонента содержит аммиак при соотношении к закиси азота, равном 15 : 85. 4. Состав по п.1, отличающийся тем, что он в качестве водородсодержащего компонента содержит водород при соотношении к закиси азота, равном 4,3 : 95,7. 5. Газовыделяющий состав для газогенераторов, преимущественно для надувной подушки безопасности пассажиров автомобиля, содержащий азотсодержащее соединение и водородсодержащий компонент, отличающийся тем, что он в качестве азотсодержащего соединения содержит закись азота, а в качестве водородсодержащего компонента - по меньшей мере одно вещество из группы, включающей простые эфиры, олефины, аммиак, водород и их смеси, и дополнительно инертный газ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Закись азота - 14,0 - 87,75
Вещество из вышеуказанной группы - 0,5 - 27,0
Инертный газ - 10 - 80
6. Состав по п.5, отличающийся тем, что он в качестве водородсодержащего компонента содержит этен при соотношении к закиси азота 10 : 90. 7. Состав по п.5, отличающийся тем, что он в качестве водородсодержащего компонента содержит аммиак при соотношении к закиси азота 15 - 85. 8. Состав по п.5, отличающийся тем, что он в качестве водородсодержащего компонента содержит водород при соотношении к закиси азота 4,3 : 95,7.