RU2524388C1

RU2524388C1 - Method of producing gas-generating element for low-temperature gas generator

Info

Publication number: RU2524388C1
Application number: RU2013108663/05A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Жарков; Борис Васильевич Певченко; Леонид Александрович Пилюгин; Александр Леонидович Пилюгин; Роман Геннадьевич Никитин; Владимир Алексеевич Шандаков; Сергей Дмитриевич Карбанов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай"
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-07-27

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method includes preparing a solution of a binding agent in an intermediate solvent, preparing components, mixing the mass, preparing granules with size of 1-1.6 mm from the mass, moulding a weighted portion of the prepared granules with vibration compaction in process equipment or housing of a gas generator, hardening the element in two steps with evacuation at the second step and pressing out the element. The method is characterised by that hardening at the first step is carried out by blowing air or an inert gas whose temperature is 5-10 degrees below the boiling point of the intermediate solvent, with constant flow rate through filters with given gas permeability, mounted on free surfaces of the element, and the body of the element.

EFFECT: invention enables to control the process of forming gas permeability in the body of a gas-generating element in the hardening process in order to improve reproducibility of the parameters thereof while maintaining porosity and strength of the gas-generating element, and temperature of the generated gas during operation of the gas generator at the prototype level.

2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к прикладной химии, а именно к способу изготовления газогенерирующего элемента (ГГЭ) (заряда) из твердого топлива (газогенерирующего состава) для низкотемпературного твердо-топливного газогенератора (ТТГГ). Такие газогенераторы могут быть использованы для систем аварийного и специального подъема затонувших объектов, в средствах дистанционного экстренного перекрытия нефте- и газопроводов, в средствах выброса и распыления специальных жидкостей для нейтрализации аварийных выбросов опасных газов и веществ на химических и т.п. производствах, экстренного приведения в действие различных пневматических устройств, для средств газового и порошкового пожаротушения, в автономных источниках газообразного холодного кислорода для обеспечения дыхания людей в аварийных и экстремальных ситуациях и во многих других областях.The invention relates to applied chemistry, and in particular to a method for manufacturing a gas generating element (HGE) (charge) from solid fuel (gas generating composition) for a low temperature solid fuel gas generator (TTGG). Such gas generators can be used for emergency and special lifting systems for sunken objects, in means of remote emergency blocking of oil and gas pipelines, in means of ejection and spraying of special liquids to neutralize accidental releases of hazardous gases and substances to chemicals, etc. production, emergency actuation of various pneumatic devices, for gas and powder fire extinguishing means, in autonomous sources of gaseous cold oxygen to ensure people's breathing in emergency and extreme situations and in many other areas.

Наиболее перспективными для таких областей применения являются твердотопливные газогенераторы, генерирующие холодные (с температурой окружающей среды) газы: кислород, азот, различные смеси азота, диоксида углерода и парообразной воды. Особенностью данного класса газогенераторов является то, что все они основаны на одном способе получения холодных газов, базирующемся на фильтрационном режиме горения в них пористых газопроницаемых ГГЭ, выполненных из газогенерирующих составов (патенты РФ №№2108282, 2250800, 2302993, 2384589).The most promising for such applications are solid fuel gas generators generating cold (with ambient temperature) gases: oxygen, nitrogen, various mixtures of nitrogen, carbon dioxide and vaporous water. A feature of this class of gas generators is that they are all based on the same method of producing cold gases, based on the filtration mode of combustion of porous gas-permeable HGEs made of gas-generating compositions in them (RF patents Nos. 2108282, 2250800, 2302993, 2384589).

Одними из основных характеристик указанных ГГЭ являются пористость (П) и газопроницаемость, характеризующаяся коэффициентом газопроницаемости (К_г). Данные характеристики должны иметь определенные величины, требуемые для каждого конкретного низкотемпературного ТТГГ, характеризующегося определенными газогенерирующим составом, фильтром и конструкциями элементов снаряжения, и обеспечивающие нормальное его функционирование.One of the main characteristics of these HGEs is porosity (P) and gas permeability, characterized by a gas permeability coefficient (K _g ). These characteristics must have certain values required for each specific low-temperature TSHG, characterized by certain gas-generating composition, filter and equipment design elements, and ensuring its normal functioning.

Разбросы указанных характеристик ГГЭ обусловлены в основном технологическими факторами при изготовлении и существенно влияют на величины разбросов основных показателей ТТГГ.The scatter of the specified characteristics of the HGE is mainly due to technological factors in the manufacture and significantly affect the scatter of the main indicators of TSHG.

Так, понижение значений пористости и газопроницаемости ГГЭ относительно требуемых величин ведет к уменьшению расхода газа ТТГГ, увеличению времени его работы, возрастанию давления в головной части камеры сгорания, особенно в начальный период работы. Последнее обстоятельство в предельных случаях может приводить к переходу фильтрационного горения в объемное, сопровождающееся скачком давления в головной части камеры сгорания и возможным разрушением корпуса газогенератора.Thus, a decrease in the values of porosity and gas permeability of HGE relative to the required values leads to a decrease in the flow rate of TTGG gas, an increase in its operating time, and an increase in pressure in the head of the combustion chamber, especially in the initial period of operation. The latter circumstance in extreme cases can lead to the transition of filtration combustion to volumetric combustion, accompanied by a pressure jump in the head of the combustion chamber and the possible destruction of the gas generator body.

Повышение значений указанных характеристик ГГЭ относительно требуемых величин ведет к увеличению расхода газа ТТГГ, уменьшению времени его работы, возрастанию температуры выделяемого газа, ухудшению надежности зажигания ГГЭ с возможным отказом задействования газогенератора и снижению устойчивости фильтрационного режима горения ГГЭ с возможным несанкционированным прекращением работы ТТГГ.An increase in the values of the indicated characteristics of the HGE relative to the required values leads to an increase in the consumption of TTGG gas, a decrease in its operating time, an increase in the temperature of the emitted gas, a decrease in the reliability of the ignition of the HGE with a possible failure to activate the gas generator and a decrease in the stability of the filtration mode of combustion of the HGE with the possible unauthorized termination of the TSHG.

В целом разбросы пористости и газопроницаемости ГГЭ ведут к ухудшению эксплуатационных характеристик ТТГГ, увеличению их массогабаритных параметров, снижению надежности и безопасности их работы и, соответственно, к сужению областей их применения и номенклатуры устройств на их основе.In general, variations in the porosity and gas permeability of HGEs lead to a deterioration in the operational characteristics of TSHHs, an increase in their weight and size parameters, a decrease in the reliability and safety of their work, and, consequently, a narrowing of their scope and range of devices based on them.

Известен способ изготовления пористых газопроницаемых ГГЭ, приведенный в описании патента РФ №2302993 (опубл. 20.07.2007 г.), включающий подготовку компонентов, смешение массы, приготовление из массы гранул, формование гранулированной массы с виброуплотнением в технологической оснастке или корпусе газогенератора.A known method of manufacturing a porous gas-permeable HGE described in the description of the patent of the Russian Federation No. 2302993 (publ. July 20, 2007), including the preparation of components, mixing the mass, preparation of the mass of granules, molding of granular mass with vibration compaction in technological equipment or the body of the gas generator.

Достоинством данного способа является то, что он обеспечивает приемлемую воспроизводимость средней по объему пористости изготавливаемых ГГЭ, прост в осуществлении технологических процессов, не требует уникального оборудования и привлечения высококвалифицированных специалистов и достаточно безопасен. Недостатком способа является низкая воспроизводимость газопроницаемости изготавливаемых ГГЭ: величина К_г изготовленных в одной партии ГГЭ может изменяться в 2-3 раза. Данное обстоятельство в силу указанных выше причин затрудняет и во многих случаях делает невозможным использование ТТГГ с такими ГГЭ в описанных выше областях применения.The advantage of this method is that it provides acceptable reproducibility of the average volume of porosity of the produced HGEs, is simple in the implementation of technological processes, does not require unique equipment and the involvement of highly qualified specialists, and is quite safe. The disadvantage of this method is the low reproducibility of the gas permeability of the produced HGE: the value of K _g made in one batch of HGE can vary by 2-3 times. This circumstance, due to the above reasons, makes it difficult and in many cases makes it impossible to use TSHG with such HGE in the fields of application described above.

Известен способ изготовления пористых газопроницаемых ГГЭ для ТТГГ, принятый за прототип и приведенный в описании патента РФ №2435638 (опубл. 10.12.2011 г.), включающий приготовление раствора связующего в промежуточном растворителе, подготовку компонентов, смешение массы, приготовление из массы гранул размером 1-1,6 мм, формование с виброуплотнением навески приготовленных гранул в технологической оснастке или корпусе газогенератора, отверждение элемента в две стадии с вакуумированием на второй стадии и выпрессовку элемента.A known method of manufacturing a porous gas-permeable HGE for TSHH, adopted for the prototype and described in the description of the patent of the Russian Federation No. 2435638 (publ. 10.12.2011), including the preparation of a solution of a binder in an intermediate solvent, the preparation of the components, mixing the mass, preparing granules of size 1 from the mass -1.6 mm, molding with vibration sealing of a sample of prepared granules in technological equipment or a gas generator housing, curing the element in two stages with evacuation in the second stage and pressing out the element.

Отличие его от аналога заключается в том, что в нем в процессе изготовления ГГЭ из топливной массы приготавливают гранулы не любого, а определенного размера (1-1,6 мм). Кроме того, отверждение ГГЭ в нем проводят в две стадии: с удалением промежуточного растворителя на первой стадии и отверждением изделия на второй под небольшим вакуумом, а не в одну стадию при отсутствии вакуумирования.Its difference from the analogue lies in the fact that in it during the production of HGE, granules of not any, but a certain size (1-1.6 mm) are prepared from the fuel mass. In addition, the curing of HGE in it is carried out in two stages: removing the intermediate solvent in the first stage and curing the product in the second under a small vacuum, and not in one stage in the absence of vacuum.

Способ по прототипу обладает всеми достоинствами указанного выше аналога. Вместе с тем по сравнению с ним он обеспечивает повышение воспроизводимости газопроницаемости изготавливаемых ГГЭ: разбросы К_г изготовленных по данному способу ГГЭ в одной партии уменьшаются на 25-30%. Однако способ по прототипу не позволяет существенно повысить воспроизводимость газопроницаемости ГГЭ до уровня, приемлемого для применения ТТГГ на их основе в вышеуказанных областях применения, и, соответственно, не может обеспечить существенное повышение эксплуатационных характеристик ТТГГ, снижение их массогабаритных параметров, обусловливает недостаточно высокие надежность и безопасность их работы и приводит к сужению диапазона областей их применения и номенклатуры устройств на их основе.The prototype method has all the advantages of the above analogue. At the same time, in comparison with it, it provides an increase in the reproducibility of the gas permeability of the produced HGE: the dispersion K _g of the HGE produced by this method in one batch is reduced by 25-30%. However, the prototype method does not significantly increase the reproducibility of gas permeability of HGE to a level acceptable for the use of TSHG based on them in the above applications, and, accordingly, cannot provide a significant increase in the operational characteristics of TSHG, a decrease in their overall dimensions, leads to insufficiently high reliability and safety their work and leads to a narrowing of the range of areas of their application and the range of devices based on them.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа изготовления газогенерирующего элемента для низкотемпературного газогенератора с улучшенными эксплуатационными характеристиками, уменьшенными массогабаритными параметрами, способствующего повышенной безопасности и надежности ТТГГ и расширения тем самым диапазона областей их применения и номенклатуры устройств на их основе за счет управления процессом формирования газопроницаемости в теле газогенерирующего элемента в операции отверждения в части улучшения воспроизводимости ее параметров при одновременном сохранении температуры генерируемого ТТГГ газа, пористости и прочности ГГЭ на уровне прототипа.The objective of the invention is to provide a method of manufacturing a gas generating element for a low temperature gas generator with improved performance, reduced weight and size parameters, contributing to increased safety and reliability of TSHG and thereby expanding the range of applications and the range of devices based on them by controlling the formation of gas permeability in the body of the gas generating element in the curing operation in terms of improving the reproduction Mosti its parameters while maintaining the temperature of the generated gas TTGG, porosity and strength on GGE prototype level.

Поставленная задача решается предлагаемым способом изготовления газогенерирующего элемента для низкотемпературного газогенератора, включающим приготовление раствора связующего в промежуточном растворителе, подготовку компонентов, смешение массы, приготовление из массы гранул размером 1-1,6 мм, формование с виброуплотнением навески приготовленных гранул в технологической оснастке или корпусе газогенератора, отверждение элемента в две стадии с вакуумированием на второй стадии и выпрессовку элемента. Особенность заключается в том, что отверждение на первой стадии проводят путем продувки воздухом или инертным газом, имеющим температуру на 5-10 градусов ниже температуры кипения промежуточного растворителя, с постоянным расходом через фильтры с заданной газопроницаемостью, установленные на свободных поверхностях элемента, и тело элемента.The problem is solved by the proposed method of manufacturing a gas generating element for a low temperature gas generator, including preparing a binder solution in an intermediate solvent, preparing the components, mixing the mass, preparing granules 1-1.6 mm in size from the mass, molding with the vibration compaction of a sample of prepared granules in technological equipment or the gas generator body curing the element in two stages with evacuation in the second stage and extruding the element. The peculiarity lies in the fact that curing in the first stage is carried out by blowing with air or an inert gas having a temperature 5-10 degrees lower than the boiling point of the intermediate solvent, with a constant flow rate through filters with a given gas permeability installed on the free surfaces of the element and the body of the element.

Заявителю неизвестно из уровня техники техническое решение поставленной задачи, в котором бы имело место предложенное сочетание признаков.The applicant is not known from the prior art the technical solution of the task in which the proposed combination of features would take place.

Предлагаемый способ включает следующие процессы: приготовление раствора требуемой концентрации связующего, приемлемого для использования в низкотемпературных газогенераторах (например, натриевой соли поливинилтетразола или, например, жидкого стекла (смеси силикатов калия и натрия), или, например, фенолформальдегидной смолы) в соответствующем промежуточном (технологическом) растворителе (например, воде или этиловом спирте или ацетоне); подготовку компонентов, включающую сушку, измельчение и выделение на ситах требуемых фракций порошкообразных компонентов; смешение массы в соответствии с процентным содержанием компонентов в составе; приготовление из массы гранул размером 1-1,6 мм; формование с виброуплотнением навески приготовленных гранул в технологической оснастке или корпусе газогенератора; отверждение ГГЭ осуществляют в две стадии, температурный режим каждой из которых зависит от вида газогенерирующего состава, типа связующего в нем, от массы и размеров ГГЭ и подбирается опытным путем для каждого вида ГГЭ. На практике при разработке конкретных конструкций ТТГГ и ГГЭ к ним температурный и временной режимы отверждения ГГЭ могут изменяться в соответствии со свойствами используемых компонентов.The proposed method includes the following processes: preparing a solution of the required concentration of a binder suitable for use in low-temperature gas generators (for example, sodium salt of polyvinyltetrazole or, for example, liquid glass (a mixture of potassium and sodium silicates), or, for example, phenol-formaldehyde resin) in the corresponding intermediate (technological ) a solvent (e.g. water or ethyl alcohol or acetone); preparation of components, including drying, grinding and separation of the required fractions of powder components on sieves; mass mixing in accordance with the percentage of components in the composition; preparation from the mass of granules with a size of 1-1.6 mm; molding with vibration sealing of a sample of prepared granules in technological equipment or in a gas generator housing; HGE curing is carried out in two stages, the temperature regime of each of which depends on the type of gas-generating composition, the type of binder in it, on the mass and size of the HGE and is selected empirically for each type of HGE. In practice, when developing specific structures of TTGG and HGE to them, the temperature and time regimes of hardening of HGE can vary in accordance with the properties of the components used.

На первой стадии процесс проводят по схеме, представленной на фиг.1. Через фильтр 1 с заданной газопроницаемостью, установленный на свободной торцевой поверхности 2 элемента 3, размещенного в технологической оснастке (или корпусе ТТГГ) 4, подают под давлением с постоянным расходом воздух или инертный газ 5, нагретый до температуры на 5-10 градусов ниже температуры кипения промежуточного растворителя.In the first stage, the process is carried out according to the scheme shown in figure 1. Through the filter 1 with a given gas permeability, mounted on the free end surface 2 of the element 3, located in the technological equipment (or TTGG case) 4, air or inert gas 5 is heated under pressure at a constant flow rate, heated to a temperature of 5-10 degrees below the boiling point intermediate solvent.

Под действием перепада давления воздух или инертный газ 5 распространяется по открытым порам между гранулами через тело элемента 3, затем через свободную поверхность 6 и установленный на ней фильтр 7 с аналогичной фильтру 1 газопроницаемостью и далее в атмосферу.Under the action of a pressure drop, air or inert gas 5 propagates through open pores between the granules through the body of the element 3, then through the free surface 6 and a filter 7 mounted on it with a similar gas permeability filter 1 and further into the atmosphere.

Поток продуваемого воздуха или инертного газа в процессе отверждения равномерно распределяют по сечению элемента путем пропускания его через указанные фильтры 1 и 7 для улучшения однородности размеров пор и распределения их по сечению изготавливаемого элемента. Заданную величину газопроницаемости фильтров 1 и 7 выбирают равной требуемому значению газопроницаемости элемента. На гранулы, находящиеся в стенках пор, со стороны движущихся по порам струй воздуха или инертного газа действуют силы статического и динамического давления. При этом наибольшее силовое воздействие испытывают гранулы в местах сужения пор. За счет указанных сил неотвержденные гранулы в этих местах деформируются или смещаются относительно друг друга, создавая, таким образом, постоянную площадь проходного сечения по длине пор. При этом в каждом сечении элемента формируются такие размеры пор, которые интегрально обеспечивает газопроницаемость элемента, соответствующую заданному расходу воздуха или инертного газа через этот элемент.The flow of purged air or inert gas during the curing process is evenly distributed over the cross section of the element by passing it through these filters 1 and 7 to improve the uniformity of pore sizes and their distribution over the cross section of the manufactured element. The set value of the gas permeability of the filters 1 and 7 is chosen equal to the desired value of the gas permeability of the element. Static and dynamic forces act on granules located in the pore walls from the side of jets of air or inert gas moving along the pores. At the same time, granules in the places of narrowing of the pores experience the greatest force. Due to the indicated forces, uncured granules in these places are deformed or displaced relative to each other, thus creating a constant passage area over the pore length. At the same time, pore sizes are formed in each section of the element that integrally ensures the gas permeability of the element corresponding to a given flow rate of air or inert gas through this element.

За счет теплопередачи от нагретого воздуха или инертного газа гранулы разогреваются и из них постепенно испаряется промежуточный растворитель. Пары растворителя подхватываются протекающим по порам воздухом 5 или инертным газом и вместе с ним выносятся через поверхность 6 и фильтр 7 наружу элемента в атмосферу (при необходимости через ловушку растворителя). После испарения растворителя начинается процесс отверждения связующего в самих гранулах и по контактам между соприкасающимися гранулами. В этом процессе в элементе формируется достаточно жесткая матрица из скрепленных между собой гранул, обеспечивающая определенную начальную прочность элемента и неизменность размеров и распределения по сечению сформированных пор после прекращения продувки воздуха или инертного газа через тело элемента.Due to the heat transfer from the heated air or inert gas, the granules are heated and an intermediate solvent gradually evaporates from them. Solvent vapors are picked up by air 5 or inert gas flowing through the pores and with it are carried out through the surface 6 and filter 7 to the outside of the element into the atmosphere (if necessary, through the solvent trap). After evaporation of the solvent, the curing process of the binder begins in the granules themselves and at the contacts between the adjacent granules. In this process, a sufficiently rigid matrix is formed in the element from granules bonded together, providing a certain initial strength of the element and the invariance of the size and distribution over the cross section of the formed pores after the cessation of air or inert gas purging through the element body.

Процесс отверждения на первой стадии можно проводить также по схеме, представленной на фиг.2. В сущности, процесс по данной схеме аналогичен процессу по схеме на фиг.1. Основное отличие его заключается в том, что горячий воздух или инертный газ не подают под давлением через фильтр 1, поверхность 2, тело элемента 3 и фильтр 7, а наоборот, его и присутствующие в нем пары растворителя откачивают с постоянным расходом через фильтр 7, тело элемента, поверхность 1 и фильтр 2. При этом со стороны фильтра 7 подают воздух или инертный газ, нагретый до указанной выше температуры на 5-10 градусов ниже температуры кипения промежуточного растворителя.The curing process in the first stage can also be carried out according to the scheme shown in figure 2. In fact, the process according to this scheme is similar to the process according to the scheme in figure 1. Its main difference is that hot air or inert gas is not supplied under pressure through filter 1, surface 2, element body 3 and filter 7, but rather, it and the solvent vapor present in it are pumped out at a constant flow rate through filter 7, body element, surface 1 and filter 2. At the same time, air or an inert gas heated to the above temperature 5-10 degrees below the boiling point of the intermediate solvent is supplied from the side of filter 7.

На второй стадии проводят окончательное отверждение изделия при температуре отверждения связующего под небольшим вакуумом (остаточное давление менее 0,9 атм) с последующей выпрессовкой ГГЭ в случае использования технологической оснастки.In the second stage, the final cure of the product is carried out at a temperature of curing the binder under a small vacuum (residual pressure less than 0.9 atm), followed by extrusion of the HGE in the case of using technological equipment.

Для иллюстрации осуществимости заявляемого способа в Таблице представлены примеры основных показателей изготовленных по данному способу газогенерирующих элементов диаметром 60 мм и длиной 100 мм, в том числе с выходом за пределы заявляемого способа, и показатели прототипа. При изготовлении ГГЭ согласно заявляемому способу использовались те же газогенерирующий состав (на основе азида натрия, лития фтористого и натриевой соли поливинилтетразола), промежуточный технологический растворитель - вода и технологические процессы (за исключением процесса отверждения), которые применялись в изготовлении ГГЭ по способу-прототипу. Процесс отверждения на первой стадии проводился путем продувки через тело ГГЭ нагретого воздуха с постоянным расходом 0,5 л/с. Значения характеристик, приведенные в графах 1-5 Таблицы, справедливы при проведении отверждения как по схеме 1, так и по схеме 2, а также при использовании как воздуха, так и инертного газа (азот, CO₂).To illustrate the feasibility of the proposed method in the Table presents examples of the main indicators made by this method of gas generating elements with a diameter of 60 mm and a length of 100 mm, including with the going beyond the scope of the proposed method, and indicators of the prototype. In the manufacture of HGE according to the claimed method, the same gas-generating composition was used (based on sodium azide, lithium fluoride and sodium salt of polyvinyltetrazole), the intermediate technological solvent was water and technological processes (except for the curing process) that were used in the manufacture of HGE by the prototype method. The curing process in the first stage was carried out by blowing heated air through the HGE body with a constant flow rate of 0.5 l / s. The values of the characteristics given in columns 1-5 of the Table are valid for curing both according to scheme 1 and scheme 2, as well as when using both air and inert gas (nitrogen, CO ₂ ).

ТаблицаTable ХарактеристикаCharacteristic Результат испытанияTest result ПрототипPrototype Выход за пределыGoing beyond Заявляемый способThe inventive method Выход за пределыGoing beyond 1one 22 33 4four 55 Коэффициент газопроницаемости ГГЭ, К_г·10¹⁰, м² GGE gas permeability coefficient, K _g · 10 ¹⁰ , m ² 10-1210-12 15-1715-17 16-1816-18 16-1816-18 0,5-20.5-2 3-203-20 Пористость ГГЭ, П, %Porosity of HGE, P,% 45,3-45,645.3-45.6 45,4-45,745.4-45.7 45,3-45,645.3-45.6 45,2-45,545.2-45.5 45,4-45,645.4-45.6 45,2-45,645.2-45.6 Прочность (σ_сж) ГГЭ, кгс/см² Strength (σ _SJ) GGE, kgf / cm ² 19-2319-23 20-2420-24 19-2419-24 20-2320-23 6-116-11 13-2613-26 Δt_1ст, ЧΔt _1st , h 77 33 33 33 1,51,5 55 Δt_2ст, ЧΔt _{2nd Class,} B 55 55 55 55 55 55 Испытания в ТТГГ:Tests in TTGG: - P_max, кгс/см² - P _max , kgf / cm ² 32,4-35,732.4-35.7 30,4-35,630.4-35.6 30,3-34,530.3-34.5 31,2-34,931.2-34.9 97,6-130,597.6-130.5 30,3-79,830.3-79.8 - ΔG/G_cp, %- ΔG / G _cp ,% ±23± 23 ±14± 14 ±13± 13 ±15± 15 ±52± 52 ±56± 56 - Δτ/τ_ср - Δτ / τ _cf ±22± 22 ±14± 14 ±13± 13 ±14± 14 ±51± 51 ±55± 55 - температура газа, °C- gas temperature, ° C 39-5039-50 40-5540-55 40-5440-54 42-5542-55 37-11037-110 39-5539-55 Примечания:Notes: - Δt_1ст, Δt_2ст, - затраты времени на проведение процесса соответственно на первой и второй стадиях отверждения;- Δt _1st , Δt _2st , - time spent on the process, respectively, in the first and second stages of curing; - P_max, G_cp, Т_ср, ΔG/G_cp, Δτ/Т_ср - соответственно максимальное давление в головной части газогенератора, средний расход газа из газогенератора, среднее время работы газогенератора, относительный разброс расхода газа из газогенератора, относительный разброс времени работы газогенератора при испытаниях партии ГГЭ.- P _max , G _cp , T _cf , ΔG / G _cp , Δτ / T _cp - respectively, the maximum pressure in the head of the gas generator, the average gas flow from the gas generator, the average operating time of the gas generator, the relative dispersion of the gas flow from the gas generator, the relative dispersion of the operating time gas generator when testing a batch of HGE.

Примеры 2-4 заявляемого способа показали оптимальные результаты. Все они показывают существенно более высокую воспроизводимость газопроницаемости ГГЭ, изготавливаемых по предлагаемому способу, по сравнению с ГГЭ, изготавливаемых по способу-прототипу: разбросы К_г в этих примерах в 8,5 раз ниже разбросов этого показателя ГГЭ по прототипу. При этом другие основные показатели ГГЭ: пористость и прочность остаются на уровне ГГЭ, изготовленных по прототипу. Кроме того, при изготовлении ГГЭ по предлагаемому способу в 1,7 раза уменьшается время процесса на первой стадии отверждения при неизменности времени второй стадии. Это позволяет повысить производительность и снизить энергозатраты в производстве ГГЭ.Examples 2-4 of the proposed method showed optimal results. All of them show a significantly higher reproducibility of gas permeability of HGE produced by the proposed method, compared with HGE produced by the prototype method: the dispersion of K _g in these examples is 8.5 times lower than the dispersion of this indicator of the HGE of the prototype. At the same time, other main indicators of HGE: porosity and strength remain at the level of HGE made according to the prototype. In addition, in the manufacture of HGE according to the proposed method, the process time in the first stage of curing is reduced 1.7 times while the time of the second stage remains constant. This allows you to increase productivity and reduce energy consumption in the production of HGE.

За счет полученного эффекта улучшения воспроизводимости газопроницаемости ГГЭ существенно повышаются характеристики ТТГГ по сравнению с использованием в них ГГЭ, изготовленных по способу-прототипу: примерно в 2 раза снижается максимальное давление в головной части газогенератора, в 3,7-4 раза уменьшаются разбросы расхода газа и времени работы газогенератора. Температура генерируемого ТТГГ газа при этом остается в тех же пределах, что и при использовании ГГЭ, изготовленных по прототипу. В целом это дает возможность снизить массогабаритные параметры ТТГГ, повысить безопасность и надежность их работы и тем самым расширить области их применения и номенклатуру устройств на их основе и решить поставленную задачу.Due to the obtained effect of improving the reproducibility of gas permeability of HGE, the characteristics of TSHH are significantly increased compared to the use of HGE manufactured by the prototype method: the maximum pressure in the head of the gas generator decreases by about 2 times, the gas flow spread is reduced by a factor of 3.7-4 and working hours of the gas generator. The temperature of the generated TSHG gas remains in the same range as with the use of HGE made according to the prototype. In general, this makes it possible to reduce the weight and size parameters of TTGG, increase the safety and reliability of their work, and thereby expand the scope of their application and the range of devices based on them and solve the problem.

Выход за пределы заявляемого способа ведет к существенному ухудшению основных показателей процесса изготовления и характеристик изготавливаемых ГГЭ. Так понижение на 10 градусов относительно заявляемого уровня температуры продуваемого через тело ГГЭ воздуха или инертного газа (пример 1) ведет к существенному увеличению (в 2,3 раза) времени процесса на первой стадии отверждения. Данное обстоятельство резко снижает производительность изготовления ГГЭ при серийном производстве. Повышение температуры продуваемого через тело ГГЭ воздуха или инертного газа до величины температуры кипения промежуточного растворителя (пример 5) ведет к значительному уменьшению уровня газопроницаемости ГГЭ и существенному увеличению ее разбросов. При этом существенно увеличиваются максимальное давление в головной части ТТГГ и возрастают разбросы его основных характеристик со всеми указанными выше негативными последствиями этих эффектов.Going beyond the scope of the proposed method leads to a significant deterioration of the main indicators of the manufacturing process and the characteristics of the manufactured HGE. So a decrease of 10 degrees relative to the claimed temperature level of air or inert gas blown through the body of the HGE (example 1) leads to a significant increase (2.3 times) in the process time at the first stage of curing. This circumstance sharply reduces the production capacity of HGE in serial production. An increase in the temperature of the air or inert gas blown through the body of the HGE to the boiling point of the intermediate solvent (Example 5) leads to a significant decrease in the level of gas permeability of the HGE and a significant increase in its dispersion. At the same time, the maximum pressure in the head part of TSHH increases significantly and the scatter of its main characteristics increases with all the negative consequences of these effects indicated above.

Именно совокупность отличительных от прототипа признаков заявляемого решения с остальными существенными признаками позволила достичь вышеуказанного технического результата, который невозможно получить при реализации изобретения по прототипу, и решить поставленную задачу.It is the combination of the features distinctive from the prototype of the proposed solution with the remaining essential features that made it possible to achieve the above technical result, which cannot be obtained when implementing the invention according to the prototype, and to solve the problem.

Заявляемый способ не вызывает затруднений в его осуществлении при изготовлении газогенерирующих элементов с улучшенной воспроизводимостью газопроницаемости. Используемая совокупность действий способа, условия осуществления действий достаточно просты и не требуют значительных энергетических и материальных затрат. Применяемое при воплощении заявляемого способа оборудование выпускается промышленностью и вполне доступно. Например, это широко применяемые в практике обычные и стандартные вакуумные термошкафы, обеспечивающие сравнительно небольшую температуру рабочей камеры (до 150°С), сита с различными размерами ячеек, малогабаритные шаровые мельницы, смесители, вибростолы и компрессоры с электроприводом от обычной электросети 220 В, расходомеры, регуляторы расхода газа и баллоны со сжатым инертным газом.The inventive method does not cause difficulties in its implementation in the manufacture of gas generating elements with improved reproducibility of gas permeability. Used a set of actions of the method, the conditions for the implementation of the actions are quite simple and do not require significant energy and material costs. The equipment used in the implementation of the proposed method is manufactured by the industry and is quite affordable. For example, these are the usual and standard vacuum oven cabinets that are widely used in practice, providing a relatively low temperature of the working chamber (up to 150 ° C), sieves with various cell sizes, small-sized ball mills, mixers, vibrating tables and compressors with an electric drive from a conventional 220 V mains, flow meters , gas flow regulators and inert gas cylinders.

Предлагаемый способ экспериментально апробирован при изготовлении газогенерирующих элементов с улучшенной воспроизводимостью газопроницаемости. Проведенные эксперименты подтвердили практическую осуществимость способа.The proposed method is experimentally tested in the manufacture of gas generating elements with improved reproducibility of gas permeability. The experiments confirmed the feasibility of the method.

ГГЭ, изготовленные в соответствии с заявляемым способом и имеющие различный газогенерирующий состав для получения в соответствии с существующей потребностью холодного азота, кислорода и смесей газов использованы при испытаниях низкотемпературных ТТГГ. Проведенные испытания подтвердили работоспособность и эффективность ГГЭ.HGEs made in accordance with the claimed method and having various gas generating compositions for producing cold nitrogen, oxygen, and gas mixtures in accordance with the present need were used in testing low-temperature TSHGs. The tests carried out confirmed the efficiency and effectiveness of the HGE.

Claims

A method of manufacturing a gas generating element for a low-temperature gas generator, including preparing a binder solution in an intermediate solvent, preparing the components, mixing the mass, preparing granules 1-1.6 mm in size from the mass, molding with the vibration compaction of a sample of prepared granules in a tooling or gas generator housing, curing the element in two stages with evacuation in the second stage and extrusion of the element, characterized in that the curing in the first stage is carried out by blowing in spirit or inert gas having a temperature of 5-10 degrees below the boiling point of the intermediate solvent with a constant flow rate through filters with a predetermined gas permeability mounted on the free surfaces of the element and the body element.