大裝藥量煙火式氣體發生器的製作方法

2023-07-20 06:16:11

專利名稱:大裝藥量煙火式氣體發生器的製作方法
所屬技術領域：
本發明涉及一種大裝藥量(數百克到數十千克)的煙火式氣體發生器。
技術背景以往的氣體發生器主要用於汽車安全氣囊裝置。其特點是燃速快，裝藥量小(一般只有幾克或幾十克)。大裝藥量的氣體發生器由於燃燒過程控制、高溫氣體冷卻等存在較大難度，國內外罕有報導，但大裝藥量氣體發生器在水下沉物打撈、航空太空飛行器回收著陸緩衝等領域有廣泛的應用前景。
目前，國內外水下沉物打撈主要採用機械力打撈法，即通過打撈船用起吊鋼纜將水底沉物吊起。這種打撈方法普遍存在打撈設備造價高、更換周期比較長等缺點，已不能適應各種打撈工作的需要，迫切需要新的打撈技術。
此外，近年英國和澳大利亞都相繼研製出用於水雷上浮的託舉袋，但都採用的是高壓氣瓶作為氣囊的氣源，重量較大，氣量有限。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種大裝藥量的煙火式氣體發生器，利用氣體發生劑燃燒產生的高壓氣體將其充入氣囊從而解決了將水底沉物浮起的技術問題。當沉船的總荷載值超過打撈船的起吊能力較大時，可分別將幾個水下打撈氣囊放置在沉船兩弦側，在打撈船主起重鋼纜起吊受力時，氣體發生器點火向氣囊內充氣，利用氣囊的浮力與打撈船主起重機的吊力所形成的合力將較大噸位的沉船打撈出水面。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是在氣體發生器內部，點火器、燃燒室、化學冷卻室、物理冷卻室、壓力緩衝室、排氣口依次軸向排布，燃燒室、化學冷卻室、物理冷卻室、壓力緩衝室之間用濾網隔開，燃燒室、化學冷卻室、物理冷卻室內分別充滿氣體發生器、化學冷卻劑、物理冷卻劑。其工作方式為，首先通過有線或無線遙控方式將點火信號傳給點火器，點火器啟動對燃燒室內的氣體發生劑藥柱底部點火，點燃後的氣體發生劑進行層面燃燒，燃燒產生的高溫高壓氣體首先通過濾網進入化學冷卻室，經化學冷卻劑分解吸熱，大大降低了燃氣的溫度，同時化學冷卻劑分解產生部分氣體，增加了氣體生成量。隨後氣體再通過濾網進入物理冷卻室，通過物理冷卻劑的吸熱，高溫氣體得到進一步降溫，同時濾去反應產物中的固體殘渣，最後得到較純淨的低溫氣體。經過冷卻的氣體通過壓力緩衝室，由排氣口充入氣囊。本發明中，整個殼體設計為可重複使用結構，殼體材料可選用鋼材或其它高強度輕質合金材料。
本發明的有益效果是(1)氣體產生於藥劑自身的化學反應。氣體發生劑採用零氧平衡原則設計，藥劑本身含有可燃物和氧化劑，可在隔絕氧氣的條件下進行反應生成氣體。由於這一特點，裝置可以構成密封的容器。同時煙火藥劑產氣量大，體積效率高，易於實現系統的小型化和輕型化。
(2)煙火式氣體發生劑以固體形態存放，貯存和運輸中的安全性好，且儲藏時間長，點火啟動方便可靠。
(3)本發明可以在不同場合，如在水下、空中乃至太空等特殊環境下迅速提供大量氣體，這是空壓機等其它供氣方式難以實現的。



圖1氣體發生器結構示意圖。
圖中1.點火器；2.端蓋；3.外殼；4.燃燒室(氣體發生劑)；5.濾網；6.化學冷卻室(化學冷卻劑)；7.物理冷卻室(物理冷卻劑)；8.壓力緩衝室；9.排氣口。
具體實施方式
在圖1中，點火器(1)、端蓋(2)、外殼(3)、燃燒室(4)、濾網(5)、化學冷卻室(6)、物理冷卻室(7)、壓力緩衝室(8)、排氣口(9)依次軸向排列組成煙火式氣體發生器。外殼(3)為圓筒型結構，並採用焊接與銷釘連接相結合的加工工藝製造，以提高其耐壓能力。其端蓋(2)採用法蘭盤結構，與圓筒狀外殼(3)通過螺栓連接，為保證氣體發生器的整體氣密性，連接處採用紫銅高溫高壓密封墊密封。點火器(1)可採用通用的電點火器，採用螺紋連接從端蓋軸心處插入至燃燒室(4)底部點火，使得燃燒室(4)內氣體發生劑儘量沿軸向作層面燃燒，從而降低產氣速度和燃燒室(4)內壓力。
燃燒室(4)、化學冷卻室(6)和物理冷卻室(7)串連排列於圓筒型外殼(3)內，它們之間用濾網(5)隔開，濾網由多層24目不鏽鋼和帶孔鋼板組成。燃燒室(4)內裝填煙火氣體發生劑，可選用疊氮化鈉類氣體發生劑(疊氮化鈉60～80％，氧化物20～40％，外加燃速調節劑3％，粘結劑3％)或其它類型氣體發生劑。氣體發生劑產生的氣體無毒，無腐蝕性，符合大氣安全標準，且與周圍材料的相容性好。化學冷卻室(6)內裝填化學冷卻劑，選用粒狀碳酸鋅。物理冷卻室(7)內裝填物理冷卻劑，選用球狀三氧化二鋁。物理冷卻室(7)後設置了一個壓力緩衝室，其長度範圍在10～20cm之間。排氣口(9)與外殼(3)採用焊接工藝連接，排氣口直徑10～20cm。
本發明中，整個氣體發生器都是密封的，在端面接口處都加有高溫高壓密封墊，因此發生器能夠在水下等特殊環境中安全可靠工作。
本發明中，整個殼體設計為可重複使用結構，每次使用後將發生器殼體內反應物殘渣清理乾淨，更換化學藥劑即可重複使用。殼體材料選用鋼材或其它高強度輕質合金材料。
本發明中，輸出氣體的平均溫度低於100℃。
本發明中，氣體發生器尺寸和裝藥量可根據所需氣體量確定。如用於深水沉物打撈，則取決於打撈深度和被打撈沉物的重量。
權利要求
1.一種大裝藥量煙火式氣體發生器，其特徵在於利用煙火式氣體發生劑燃燒產生的氣體工作，氣體充入氣囊從而使沉物從水底浮起。
2.根據權利要求
1所述的煙火式氣體發生器，其特徵在於包括燃燒室、化學冷卻室、物理冷卻室、點火器、濾網和外殼等部分組成，其中燃燒室、化學冷卻室和物理冷卻室呈軸向排列。裝藥量可達數百克到數十千克，產氣量為數十升至數十立方米。
3.根據權利要求
1所述的煙火式氣體發生器，其特徵在於化學冷卻室內裝填的化學冷卻劑為粒狀碳酸鹽。
4.根據權利要求
1所述的煙火式氣體發生器，其特徵在於物理冷卻室內裝填的物理冷卻劑球狀三氧化二鋁。
專利摘要
本發明提供一種可以在水下工作的大裝藥量煙火式氣體發生器，氣體發生器由點火器、反應器、化學冷卻器、物理冷卻器等部分構成。其中反應器內裝填有煙火氣體發生劑，如疊氮化鈉類氣體發生劑疊氮化鈉60～80％，氧化物20～40％，外加燃速調節劑3％，粘結劑3％或其它類型氣體發生劑。化學冷卻器內裝填粒狀碳酸鹽。物理冷卻器內裝填球狀三氧化二鋁。發明的煙火式氣體發生器結構緊湊、使用方便，具有裝藥量大、燃速較低、安全性和密封性好、輸出氣體溫度低等特點，適合用於水下沉物上浮和打撈，也可用於陸上或太空氣囊充氣、飛行器變軌、返回艙著陸等。
文檔編號F42B3/10GKCN1868788SQ200510071957
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月27日
發明者杜志明, 李暢, 趙林雙, 王宏社 申請人:北京理工大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan