ИСТОЧНИК ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК B01J7/00 

Изобретение относится к средствам генерации газа для создания рабочего давления, например, для наддува средств спасания, используемых в системах вытеснения, перемещения, отделения, разделения и т.д. предметов; в противопожарных устройствах как средство вытеснения порошка из емкостей в корпусах огнетушителей и т.д.

Источник давления («Газогенератор», описание изобретения к патенту JP №2847659, публикация от 20.01.99) является одним из аналогов заявляемой конструкции. Данный источник содержит внутреннюю трубку с радиальными отверстиями, в которой размещен рабочий газогенерирующий заряд, а с торца - инициирующий заряд (воспламенитель), задействуемый электрическим способом. Трубка установлена в корпус с зазором, в котором размещен фильтр. Фильтрация генерируемого газа по боковой поверхности рабочего заряда более эффективна, чем только по торцу. В корпусе выполнены радиальные выходные отверстия, что позволяет увеличить площадь газовывода. Рабочий заряд состоит из набора пиротехнических шашек с осевым каналом, наличие которого обеспечивает объемный поджиг рабочего заряда, а размещение шашек в трубке позволяет упростить сборку. К недостатком данной конструкции кроме электрического задействования следует отнести то, что трубка выполнена с радиальными отверстиями, которые соответствуют отверстиям корпуса, поэтому путь генерируемого газа до выходных отверстий короткий, что снижает эффект охлаждения газа, а также нет изоляции от атмосферы (отсутствие мембран на отверстиях трубки).

Известны газогенераторы огнетушителя (описания полезных моделей к свидетельству №7885 от 16.10.98 и патенту РФ №43466 от 27.01.05), которые сходны между собой по конструкциям и каждый содержит трубчатую камеру сгорания, в которой с зазором относительно стенок установлен рабочий газогенерирующий заряд, с одного из торцов установлены воспламенитель и инициирующий заряд, представляющий собой порошкообразную навеску газогенерирующего состава, которая отделена от газогенерирующего заряда мембраной. Задействование прессованного газогенерирующего заряда из пиротехнического состава осуществляется с торца по относительно небольшой площади, при этом рабочий заряд горит послойно и с относительно большим временем. Ближе к дну в камере выполнены радиальные отверстия. Камера установлена в корпус, в котором в верхней части выполнены радиальные выходные отверстия, перекрытые клапанами (резиновой трубкой по типу «ниппель»). Однако в конструкции отсутствует фильтрация и охлаждение генерируемого газа.

Известен газогенератор, используемый в качестве средства создания давления (по патенту на изобретение RU 2286844, описание опубликовано 10.11.06 г.) и выбранный в качестве прототипа как наиболее близкий аналог по количеству сходных признаков и решаемой задаче. Конструкция известного устройства представляет собой корпус с крышкой, дном и газовыводами на боковой поверхности, с рабочим и инициирующим зарядами, выполненными из пиротехнических составов, и фильтром, установленным по боковой и торцевым поверхностям рабочего заряда, при этом инициирующий заряд размещен внутри рабочего заряда по оси газогенератора и выполнен в виде осесимметричного слоя с отходящими от него к периферии слоями, а поверхность рабочего заряда со стороны газовыводов бронирована металлической втулкой, причем на боковой поверхности корпуса напротив газовыводов установлен рассекатель газового потока, выполненный в виде экрана с отверстиями.

Недостатками известного устройства-прототипа являются:

- опасность изготовления и сборки инициирующего заряда, который выполняют в виде полого цилиндра;

- недостаточная жесткость конструкции;

- при требуемых высоких значениях давления и температуры генерируемого газа относительно большое время срабатывания.

Техническим результатом заявляемого устройства является улучшение рабочих характеристик и повышение безопасности обращения при изготовлении, транспортировке, хранении, эксплуатации.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в источнике давления, включающем корпус с крышкой, дном, газовыводами на боковой поверхности и рассекателем газового потока, с рабочим и инициирующим зарядами, выполненными из пиротехнических составов, и фильтром, установленным по боковой и торцевым поверхностям рабочего заряда, при этом инициирующий заряд размещен по оси рабочего заряда и выполнен в виде осесимметричного слоя и отходящих от него к периферии слоев, а поверхность рабочего заряда со стороны газовыводов бронирована металлической втулкой, новым является то, что осесимметричный слой инициирующего заряда заключен между двумя втулками, одна из которых, расположенная со стороны рабочего заряда, выполнена с перфорацией, а крышка и дно корпуса стянуты осевым стержнем, на который одета другая втулка, газовыводы закрыты легкоразрушаемыми колпачками, рассекатель выполнен гофрированным и установлен таким образом, что газовыводы расположены напротив каналов, образованных гофрами.

Бронирующая металлическая втулка может быть выполнена с двухсторонней перфорацией по периферии.

Осевой стержень может быть выполнен полым.

Колпачки могут быть выполнены металлическими и с ослабляющей насечкой, в виде не менее трех радиальных лучей.

Рассекатель может быть прикреплен к корпусу с использованием кернения.

Стягивание крышки и дна корпуса осевым стержнем позволяет увеличить прочность газогенератора, что в свою очередь позволяет увеличить рабочее давление газогенератора.

Заключение осесиметричного слоя инициирующего заряда между двумя втулками, одна из которых выполнена с перфорацией, позволяет повысить безопасность изготовления и сборки инициирующего заряда, с сохранением его воспламенительный способности по отношению к рабочему заряду, а также использовать внутреннюю полость инициирующего заряда для стягивания крышки и дна корпуса источника давления, что в свою очередь увеличивает прочность конструкции.

Использование легкоразрушаемых колпачков позволяет защитить внутреннюю полость газогенератора от попадания влаги, грязи, пыли и т.п., а также создать в свободном объеме требуемое давление за более короткий срок и обеспечить максимально быстрый сброс давления внутри корпуса газогенератора.

Выполнение рассекателя гофрированным, с установкой гофр напротив газовыводов, позволяет исключить прямое воздействие продуктов горения рабочего заряда на другие узлы системы, в которую входит источник давления, а также увеличить охлаждение выходящего газового потока.

Выполнение осевого стержня полым позволяет использовать данное отверстие для крепления источника давления в применяемой системе.

Выполнение насечек на колпачках в виде не менее 3-х радиальных лучей позволяет регулировать давление прорыва колпачков и обеспечить максимальную площадь открытия при срабатывании без образования осколков колпачка.

Выполнение двухсторонней перфорации на бронирующей втулке позволяет одновременно направить поток газа как через верхний и нижний фильтры, так и сразу через боковой, что дает возможность более быстрому прохождению газовых потоков через фильтры к газовыводам и влечет за собой более быстрое снижение давления внутри корпуса и, как следствие, снижение требований к прочности корпуса.

Использование кернения для прикрепления рассекателя к корпусу позволяет фиксировать рассекатель без применения крепежных элементов, увеличивающих габариты и снижающих прочность корпуса.

На фиг.1, 2 изображен общий вид заявляемого устройства, где 1 - Корпус; 2 - Крышка; 3 - Болт; 4 - Винт; 5 - Переходник для установки средства задействования инициирующего заряда; 6 - Втулка; 7 - Втулка перфорированная; 8 - Инициирующий заряд; 9 - Рабочий заряд; 10 - Втулка бронирующая; 11 - Фильтр верхний; 12 - Фильтр боковой; 13 - Фильтр нижний; 14 - Коллектор нижний; 15 - Коллектор верхний; 16 - Колпачок; 17 - Рассекатель; 18 - Сетка; 19 - Место кернения.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства служит источник давления, используемый для создания давления в замкнутом объеме за счет горения рабочего заряда из газогенерирующего состава 9. Источник давления применяется для приведения в действие механизмов и состоит из корпуса 1, представляющего собой стакан с полым выступом по центру, изготовленный из стали 30ХГСА, который закрывается крышкой 2 из того же материала. В верхней части выступа на внутренней поверхности выполнена резьба для стягивания крышки и корпуса винтом 4 с центральным отверстием, что придает прочность конструкции и оптимизирует монтаж в применяемом изделии. Дополнительно корпус 1 и крышка 2 стягиваются 12-ю болтами 3, выполненными из стали 60С2А. Т.о., полый выступ корпуса 1 с резьбой и винт 4 образуют полый стягивающий стержень. Стенки стакана выполнены с утолщением по периферии и в центре. На крышке 2 крепится средство задействования инициирующего заряда - огнепровод, вворачиваемый во внутреннюю резьбу переходника 5, на дно которого установлена бронзовая сетка 18, предотвращающая выпадение поджигающего состава в источник давления. На выступ внутри корпуса 1 устанавливается втулка 6 и втулка перфорированная 7, между которыми запрессовывается быстрогорящий пиротехнический состав, образующий инициирующий заряд 8 в виде осесимметричного слоя. Внутри корпуса 1 размещаются также слои инициирующего заряда 8, отходящие от его осесимметричного слоя к периферии, выполненные из того же быстрогорящего пиротехнического состава, и слои рабочего заряда 9, запрессованные последовательно со слоями инициирующего заряда 8 во втулку бронирующую 10, имеющую перфорацию по двум торцам (72 отверстия диаметром 2 мм). Втулка бронирующая выполнена из конструкционной стали 20. На дне корпуса 1, под крышкой 2, а также между корпусом и втулкой бронирующей 10 устанавливаются фильтры 11, 12, 13, выполненные из навивки медной проволоки. Под фильтром 13 и над фильтром 11 размещаются коллекторы 14, 15 соответственно. В утолщении корпуса 1 выполнены 12 газовыводных отверстий, закрытых с целью герметизации колпачками 16, выполненными из алюминиевой фольги. На донышке колпачков для снижения давления прорыва газом выполнена крестообразная насечка. Для задания направления потока газа и его дополнительного охлаждения к корпусу 1 крепится при помощи кернения 19 рассекатель 17, выполненный из листа АМц и имеющий гофрированную поверхность.

Источник давления работает следующим образом. При подаче огневого импульса по огнепроводу, подстыкованному к переходнику 5, через бронзовую сетку 18 происходит поджигание верхнего слоя инициирующего заряда 8, расположенного в корпусе 1, и практически сразу осесимметричного и остальных периферийных слоев инициирующего заряда 8, формируя требуемый фронт горения рабочего заряда 9. Горение рабочего заряда 9, запрессованного в бронирующую втулку 10, происходит в осевом и радиальном направлениях, причем образующийся газ проходит через коллекторы 14, 15, затем через торцевые фильтры 11, 13 и боковые фильтры 12, благодаря которым газ очищается и охлаждается, приобретая требуемое направление. Выполнение перфорации в бронирующей втулке 10 позволяет направить поток газа сразу через боковой фильтр, что дает возможность более быстрому прохождению газовых потоков через фильтры к газовыводам, это влечет за собой более быстрое снижение давления внутри корпуса и, как следствие, снижение требований к прочности корпуса. При достижении в корпусе 1 определенного давления происходит разрушение (раскрытие) установленных в газовыводных отверстиях колпачков 16, и газ через них начинает поступать в свободный объем в заданном направлении благодаря рассекателю 17, который кроме этого позволяет исключить прямое воздействие продуктов горения рабочего заряда на другие узлы системы, в которую входит источник давления, а также увеличить охлаждение выходящего газового потока.

Т.о., при использовании заявляемого источника давления можно добиться улучшения рабочих характеристик по сравнению с прототипом, которое выражается в уменьшении времени достижения максимального давления (не более 1 с), и поддержания требуемого давления в течение 3 с. Был изготовлен опытный образец, который успешно прошел испытания. Следует также отметить, что заявляемый источник давления безопасен в обращении, в частности при изготовлении, транспортировке, хранении и эксплуатации, за счет герметизации корпуса, прессования составов во втулки и применения в конструкции колпачков на газовыводах гофрированного рассекателя, двухсторонней перфорации бронирующей втулки.

Источник давления относится к средствам генерации газа для создания рабочего давления, например, для наддува средств спасения, в противопожарных устройствах. Источник включает корпус с крышкой, дном и газовыводами на боковой поверхности. Рабочий и инициирующий заряды выполнены из пиротехнических составов. Фильтр установлен по боковой и торцевым поверхностям рабочего заряда. Инициирующий заряд размещен по оси рабочего заряда и выполнен в виде осесимметричного слоя с отходящими от него к периферии слоями. Поверхность рабочего заряда со стороны газовыводов бронирована металлической втулкой с перфорацией по периферии. Осесимметричный слой инициирующего заряда размещен между двумя втулками, одна из которых расположена со стороны рабочего заряда и выполнена с перфорацией. Крышка и дно корпуса стянуты осевым стержнем, на который одета другая втулка. Газовыводы закрыты легкоразрушаемыми металлическими колпачками с насечками. Вокруг боковой поверхности корпуса размещен гофрированный рассекатель таким образом, что газовыводы расположены напротив каналов, образованных гофрами. Изобретение позволяет улучшить рабочие характеристики и повысить безопасность обращения при изготовлении, транспортировке, хранении и эксплуатации устройства. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Источник давления, включающий корпус с крышкой, дном, газовыводами на боковой поверхности и рассекателем газового потока, с рабочим и инициирующим зарядами, выполненными из пиротехнических составов, фильтром, установленным по боковой и торцевым поверхностям рабочего заряда, и коллекторами, размещенными по торцевым поверхностям между корпусом и фильтром, при этом инициирующий заряд размещен по оси рабочего заряда и выполнен в виде осесимметричного слоя и отходящих от него к периферии слоев, а поверхность рабочего заряда со стороны газовыводов бронирована металлической втулкой, отличающийся тем, что крышка и дно корпуса стянуты осевым стержнем, осесимметричный слой инициирующего заряда заключен между двумя втулками, одна из которых, расположенная со стороны рабочего заряда, выполнена с перфорацией, а другая втулка одета на стягивающий крышку и дно стержень, газовыводы закрыты легкоразрушаемыми колпачками, рассекатель выполнен гофрированным и установлен таким образом, что газовыводы расположены напротив каналов, образованных гофрами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что осевой стержень выполнен полым.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что колпачки изготовлены из металла.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на колпачках выполнены насечки в виде не менее трех радиальных лучей.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бронирующая металлическая втулка выполнена с двухсторонней перфорацией по периферии.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рассекатель прикреплен к корпусу с использованием кернения.