专利名称:大装药量烟火式气体发生器的制作方法
所属技术领域：
本发明涉及一种大装药量(数百克到数十千克)的烟火式气体发生器。
技术背景以往的气体发生器主要用于汽车安全气囊装置。其特点是燃速快，装药量小(一般只有几克或几十克)。大装药量的气体发生器由于燃烧过程控制、高温气体冷却等存在较大难度，国内外罕有报道，但大装药量气体发生器在水下沉物打捞、航空航天器回收着陆缓冲等领域有广泛的应用前景。
目前，国内外水下沉物打捞主要采用机械力打捞法，即通过打捞船用起吊钢缆将水底沉物吊起。这种打捞方法普遍存在打捞设备造价高、更换周期比较长等缺点，已不能适应各种打捞工作的需要，迫切需要新的打捞技术。
此外，近年英国和澳大利亚都相继研制出用于水雷上浮的托举袋，但都采用的是高压气瓶作为气囊的气源，重量较大，气量有限。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种大装药量的烟火式气体发生器，利用气体发生剂燃烧产生的高压气体将其充入气囊从而解决了将水底沉物浮起的技术问题。当沉船的总荷载值超过打捞船的起吊能力较大时，可分别将几个水下打捞气囊放置在沉船两弦侧，在打捞船主起重钢缆起吊受力时，气体发生器点火向气囊内充气，利用气囊的浮力与打捞船主起重机的吊力所形成的合力将较大吨位的沉船打捞出水面。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在气体发生器内部，点火器、燃烧室、化学冷却室、物理冷却室、压力缓冲室、排气口依次轴向排布，燃烧室、化学冷却室、物理冷却室、压力缓冲室之间用滤网隔开，燃烧室、化学冷却室、物理冷却室内分别充满气体发生器、化学冷却剂、物理冷却剂。其工作方式为，首先通过有线或无线遥控方式将点火信号传给点火器，点火器启动对燃烧室内的气体发生剂药柱底部点火，点燃后的气体发生剂进行层面燃烧，燃烧产生的高温高压气体首先通过滤网进入化学冷却室，经化学冷却剂分解吸热，大大降低了燃气的温度，同时化学冷却剂分解产生部分气体，增加了气体生成量。随后气体再通过滤网进入物理冷却室，通过物理冷却剂的吸热，高温气体得到进一步降温，同时滤去反应产物中的固体残渣，最后得到较纯净的低温气体。经过冷却的气体通过压力缓冲室，由排气口充入气囊。本发明中，整个壳体设计为可重复使用结构，壳体材料可选用钢材或其它高强度轻质合金材料。
本发明的有益效果是(1)气体产生于药剂自身的化学反应。气体发生剂采用零氧平衡原则设计，药剂本身含有可燃物和氧化剂，可在隔绝氧气的条件下进行反应生成气体。由于这一特点，装置可以构成密封的容器。同时烟火药剂产气量大，体积效率高，易于实现系统的小型化和轻型化。
(2)烟火式气体发生剂以固体形态存放，贮存和运输中的安全性好，且储藏时间长，点火启动方便可靠。
(3)本发明可以在不同场合，如在水下、空中乃至太空等特殊环境下迅速提供大量气体，这是空压机等其它供气方式难以实现的。
图1气体发生器结构示意图。
图中1.点火器；2.端盖；3.外壳；4.燃烧室(气体发生剂)；5.滤网；6.化学冷却室(化学冷却剂)；7.物理冷却室(物理冷却剂)；8.压力缓冲室；9.排气口。
具体实施方式
在图1中，点火器(1)、端盖(2)、外壳(3)、燃烧室(4)、滤网(5)、化学冷却室(6)、物理冷却室(7)、压力缓冲室(8)、排气口(9)依次轴向排列组成烟火式气体发生器。外壳(3)为圆筒型结构，并采用焊接与销钉连接相结合的加工工艺制造，以提高其耐压能力。其端盖(2)采用法兰盘结构，与圆筒状外壳(3)通过螺栓连接，为保证气体发生器的整体气密性，连接处采用紫铜高温高压密封垫密封。点火器(1)可采用通用的电点火器，采用螺纹连接从端盖轴心处插入至燃烧室(4)底部点火，使得燃烧室(4)内气体发生剂尽量沿轴向作层面燃烧，从而降低产气速度和燃烧室(4)内压力。
燃烧室(4)、化学冷却室(6)和物理冷却室(7)串连排列于圆筒型外壳(3)内，它们之间用滤网(5)隔开，滤网由多层24目不锈钢和带孔钢板组成。燃烧室(4)内装填烟火气体发生剂，可选用叠氮化钠类气体发生剂(叠氮化钠60～80％，氧化物20～40％，外加燃速调节剂3％，粘结剂3％)或其它类型气体发生剂。气体发生剂产生的气体无毒，无腐蚀性，符合大气安全标准，且与周围材料的相容性好。化学冷却室(6)内装填化学冷却剂，选用粒状碳酸锌。物理冷却室(7)内装填物理冷却剂，选用球状三氧化二铝。物理冷却室(7)后设置了一个压力缓冲室，其长度范围在10～20cm之间。排气口(9)与外壳(3)采用焊接工艺连接，排气口直径10～20cm。
本发明中，整个气体发生器都是密封的，在端面接口处都加有高温高压密封垫，因此发生器能够在水下等特殊环境中安全可靠工作。
本发明中，整个壳体设计为可重复使用结构，每次使用后将发生器壳体内反应物残渣清理干净，更换化学药剂即可重复使用。壳体材料选用钢材或其它高强度轻质合金材料。
本发明中，输出气体的平均温度低于100℃。
本发明中，气体发生器尺寸和装药量可根据所需气体量确定。如用于深水沉物打捞，则取决于打捞深度和被打捞沉物的重量。
权利要求
1.一种大装药量烟火式气体发生器，其特征在于利用烟火式气体发生剂燃烧产生的气体工作，气体充入气囊从而使沉物从水底浮起。
2.根据权利要求
1所述的烟火式气体发生器，其特征在于包括燃烧室、化学冷却室、物理冷却室、点火器、滤网和外壳等部分组成，其中燃烧室、化学冷却室和物理冷却室呈轴向排列。装药量可达数百克到数十千克，产气量为数十升至数十立方米。
3.根据权利要求
1所述的烟火式气体发生器，其特征在于化学冷却室内装填的化学冷却剂为粒状碳酸盐。
4.根据权利要求
1所述的烟火式气体发生器，其特征在于物理冷却室内装填的物理冷却剂球状三氧化二铝。
专利摘要
本发明提供一种可以在水下工作的大装药量烟火式气体发生器，气体发生器由点火器、反应器、化学冷却器、物理冷却器等部分构成。其中反应器内装填有烟火气体发生剂，如叠氮化钠类气体发生剂叠氮化钠60～80％，氧化物20～40％，外加燃速调节剂3％，粘结剂3％或其它类型气体发生剂。化学冷却器内装填粒状碳酸盐。物理冷却器内装填球状三氧化二铝。发明的烟火式气体发生器结构紧凑、使用方便，具有装药量大、燃速较低、安全性和密封性好、输出气体温度低等特点，适合用于水下沉物上浮和打捞，也可用于陆上或太空气囊充气、飞行器变轨、返回舱着陆等。
文档编号F42B3/10GKCN1868788SQ200510071957
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月27日
发明者杜志明, 李畅, 赵林双, 王宏社 申请人:北京理工大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan