ГАЗОГЕНЕРАТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК A62C13/22 B01J7/00 

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в качестве источника газа.

Известно пиротехническое нагнетающее устройство для надувания предохранительного амортизатора транспортного средства (заявка Великобритании 1531955, опубликована 15.11.78, МПК⁶ F 23 R 3/00), которое содержит наружный и внутренний кожухи, две торцевые стенки, фильтр, расположенный между внутренним и наружным кожухами, газогенерирующий пиротехнический заряд, расположенный во внутреннем кожухе, и в качестве воспламенителя - инициирующий заряд из пиротехнического состава при насыпной плотности, расположенный вдоль оси газогенерирующего заряда. Горение газогенерирующего заряда происходит в радиальном направлении - от воспламенителя к фильтрующему устройству. Использование инициирующего заряда при насыпной плотности дает максимальную скорость инициирования газогенерирующего заряда. Однако недостатком данной конструкции является нестабильность скорости инициирования и в связи с этим нестабильные времена работы газогенератора.

Известна конструкция пиротехнического устройства для надувания подушки безопасности (патент США 5483896, опубликован 16.01.96, МПК⁶ C 06 D 5/00), которая состоит из корпуса, выполненного из пористого материала, внутри которого расположен газогенерирующий заряд из пиротехнического состава, заключенного в герметичную запаянную оболочку. Вдоль оси газогенерирующего заряда расположен инициирующий заряд из воспламеняемого пиротехнического состава при насыпной плотности. Выделение газообразных продуктов горения в такой конструкции происходит с большой скоростью через пористую стенку корпуса устройства, а время инициирования газогенерирующего заряда при этом минимально. Недостатком данной конструкции, на наш взгляд, является нестабильность инициирования газогенерирующего заряда и нестабильность работы в целом всего газогенератора, особенно проявляющаяся после его длительного времени хранения в естественных условиях. Недостатки эти обусловлены использованием в данной конструкции инициирующего заряда из пиротехнического состава, взятого при насыпной плотности.

Описанная конструкция газогенератора наиболее близка по технической сущности и выбрана в качестве прототипа.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение стабильности работы газогенератора, его надежности за счет стабилизации времени инициирования газогенерирующего заряда при одновременном повышении скорости инициирования.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого решения:
1. Стабильность работы газогенератора доказана многочисленными опытами с прессованными инициирующими зарядами цилиндрической формы и тем, что при длительном (более года) хранении в естественных условиях времена работы газогенератора практически не изменяются, а при изменении температуры от минус 50 до плюс 50^oС изменяются незначительно (~ на 5%). Изменение происходит в основном за счет различного температурного коэффициента скоростей горения инициирующего и газогенерирующего зарядов газогенератора и изменения времени работы электровоспламенителя в указанном диапазоне температур.

2. Надежность работы газогенератора при комнатной температуре достаточно высока и составляет не более одного отказа на 10000 опытов.

3. Высокая скорость инициирования - от 300÷400 до 1000÷1100 мм/с в зависимости от варианта исполнения газогенератора.

Для решения поставленной задачи в известном газогенераторе, содержащем корпус с газовыводом и расположенные в нем газогенерирующий и инициирующий заряды из пиротехнических составов, в котором инициирующий заряд расположен по оси газогенерирующего заряда газогенератора, согласно изобретению инициирующий заряд выполнен в виде составного прессованного цилиндра, состоящего, как минимум, из 2-х продольных частей. В другом варианте инициирующий заряд выполнен в виде прессованного цилиндра с осевым отверстием. Он может быть выполнен составным из 2-х и более продольных частей.

Выполнение инициирующего заряда прессованным в виде цилиндра повышает стабильность инициирования по сравнению с прототипом, где инициирующий заряд выполнен при насыпной плотности. Более высокая стабильность скорости горения инициирующего заряда в прессованном виде, чем в насыпном, обеспечена малой поверхностью контакта в прессованном виде компонентов пиротехники с окружающей его воздушной средой. Отсюда в прессованном виде более медленные темпы пассивации компонентов пиротехники при взаимодействии их с газообразными компонентами окружающей среды в процессе длительного хранения, а как следствие этого процесса, более медленные темпы падения скоростей горения.

Стабильность инициирования сказывается на стабильности работы всего газогенератора в целом даже в случае стабильного горения газогенерирующего заряда, хранившегося длительное время.

Экспериментально доказано, что выполнение инициирующего заряда составным прессованным цилиндром, состоящим из нескольких продольных частей, как и изготовление в виде цилиндра с осевым отверстием или в виде цилиндра с осевым отверстием составного в продольном направлении, позволяет повысить скорость инициирования по сравнению с прототипом, где инициирующий заряд был выполнен из пиротехнического состава при фактически насыпной плотности. Скорость инициирования газогенерирующего заряда в заявляемых газогенераторах превышает скорость инициирования газогенерирующего заряда в прототипе, где она составляет 100-300 мм/с. Это достигается за счет более быстрого распространения форса огня вдоль осевого отверстия цилиндра и по стыкам продольных частей составного цилиндра (с осевым отверстием или сплошного). При этом, чем больше количество продольных составных частей, из которых состоит инициирующий заряд (больше поверхность продольного стыка), тем выше скорость инициирования.

На фиг.1 приведена схема заявляемого газогенератора. На фиг.2, 3, 4 приведены разрезы инициирующего заряда в разных вариантах исполнения газогенератора. На фиг.2 - составной цилиндр из 2-х сегментов; квадрата и четырех сегментов вокруг него; трех секторов. На фиг.3 - цилиндр с осевым отверстием. На фиг. 4 - составной цилиндр с осевым отверстием, состоящий из двух сегментов или трех секторов. Газогенератор содержит силовой корпус 1 с газовыводом 2. В корпусе размещена металлическая втулка 3 с цилиндрическим фильтром 4, плотно прилегающим к внутренней поверхности втулки. Во втулку с фильтром запрессовывается газогенерирующий пиротехнический заряд 5 с центральным осевым каналом. В осевой канал газогенерирующего заряда плотно вставляется инициирующий заряд 6 из пиротехнического состава, который с одной стороны упирается в металлический вкладыш 7. Задействование инициирующего заряда 6 газогенератора производится с помощью электровоспламенителя 8, герметично размещенного в крышке 9, которая, в свою очередь, с помощью уплотнительного кольца 10 герметично закрывает открытый торец силового корпуса 1. Инициирующий заряд может быть выполнен, как показано на фиг.2, 3, 4, в виде составного цилиндра из 2-х и более продольных частей, в виде цилиндра с осевым отверстием различного диаметра, в виде цилиндра с осевым отверстием, состоящим из 2-х и более продольных частей.

Газогенератор работает следующим образом. При подаче токового импульса на токовыводящие концы электровоспламенителя 8 форс пламени пиротехнического состава электровоспламенителя зажигает инициирующий заряд 6 газогенератора, который в свою очередь, формирует фронт горения газогенерирующего заряда 5 по всей цилиндрической поверхности. Далее горение газогенерирующего заряда 5 происходит в радиальном направлении от инициирующего заряда 6 к цилиндрической поверхности фильтра 4. Газ, выделяющийся при горении газогенерирующего заряда 5, проходя через фильтр вдоль втулки, подается на газовывод из корпуса, который расположен в противоположном от крышки торце.

Экспериментальные данные подтверждают стабильность работы газогенератора с одновременным уменьшением времени работы при использовании прессованного инициирующего заряда, выполненного в различных вариантах. Так, при использовании инициирующего заряда в виде прессованного составного в продольном направлении цилиндра скорость инициирования составляет 300÷400 мм/с. В варианте выполнения газогенератора с инициирующим зарядом в виде цилиндра с осевым отверстием скорость инициирования достигает 600÷700 мм/с. При выполнении в данном варианте инициирующего заряда в виде составного цилиндра с осевым отверстием, состоящего, как минимум, из 2-х продольных частей, скорость инициирования увеличивается до 1000÷1100 мм/с.

Использование: в качестве источника газа. Сущность изобретения: газогенератор состоит из корпуса с газовыводом, газогенерирующего и инициирующего зарядов, расположенных в корпусе и выполненных из пиротехнических составов. Инициирующий заряд расположен по оси газогенерирующего заряда и в одном варианте он выполнен в виде составного прессованного цилиндра, состоящего, как минимум, из двух продольных частей. В другом варианте инициирующий заряд выполнен в виде прессованного цилиндра с осевым отверстием, который также может быть выполнен составным, как минимум, из двух продольных частей. Технический результат: стабильность работы газогенератора в интервале температур (-50) - (+50)^oС; высокая надежность работы (не более одного отказа из 10000 опытов); высокая скорость инициирования - от 300-400 до 1000-1100 мм/с в зависимости от варианта исполнения. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Газогенератор, состоящий из корпуса с газовыводом, расположенных в корпусе газогенерирующего и инициирующего зарядов из пиротехнических составов, при этом инициирующий заряд расположен по оси газогенерирующего заряда, отличающийся тем, что инициирующий заряд выполнен в виде составного прессованного цилиндра, состоящего как минимум из двух продольных частей. 2. Газогенератор, состоящий из корпуса с газовыводом, расположенных в корпусе газогенерирующего и инициирующего зарядов из пиротехнических составов, при этом инициирующий заряд расположен по оси газогенерирующего заряда, отличающийся тем, что инициирующий заряд выполнен в виде прессованного цилиндра с осевым отверстием. 3. Газогенератор по п. 2, отличающийся тем, что цилиндр с осевым отверстием выполнен составным, как минимум из двух продольных частей.