DK141904B - Fremgangsmåde til hurtig opnåelse af et stort rumfang ugiftig gas. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 141904 DANMARK «') lnt.ci.3 C 06 D 5/00 §(21) Ansøgning nr. 5614/73 (22) Indleveret døn 17· Okt. 1975 (23) Løbedag 17. Okt. 1975 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlasggelsesskriftet offentliggjort den 14· Jul · 1 9^0

Dl REKTORATET FOR ^ PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prforftet begæret fra den

17. okt. 1972, 7236759a FR

(71) sOCIETE NATIONALE DES POUDRES ET EXPLOSIFS, 12, quai Henri IV, 75181, Paris CeTTex 04, FR.

(72) Opfinder: Jean Serge Eugene Beaumont, Usine de Saint-Medard, 35-Salat Me= dard en Jalles, FR: Bernard Jean Felix Victor Do in, Usine de Saint-Medard, 33-Saint Medard en Jalles, PR: Bemard'HElie Pierre Jean Plan*" tif, Usine de Saint-Medard, 33-Saint Medard en Jalles, PR.

(74) Fuldmegtig undar søgens behandling:

Fatentagentfirmaet Magnus Jensens Eftf.

(64) Fremgangsmåde til hurtig opnåelse af et stort rumfang ugiftig gas.

Opfindelsen angår en i krav l's indledning nærmere angl - ' vet fremgangsmåde, som gør det muligt at opnå et stort rumfang gas ved lav temperatur, hvilken gas kun indeholder spor af giftige gasser, hvilke gasser især er anvendelige til oppumpning af bløde afgrænsningsorganer og til udfoldning af oppumpélige sikkerhedsorganer, som er anbragt i beskyttelsesorganer i hurtige transportmidler.

De fremgangsmåder til afkøling, som anvendes i forskellige typer af pyrotekniske generatorer, som kendes i øjeblikket, benytter flydende afkølingsmidler eller faste afkølingsmidler, som skifter fysisk form, som sønderdeles kemisk, eller s om undergår 2 UT904 en fysisk-kemisk omdannelse, som hidrører fra disse to virkninger. Yisse af disse fremgangsmåder til afkøling består i at frembringe et betydeligt gasrumfang til opnåelse af en sænkning af temperaturen af forbrændingsgasserne fra et drivmiddel ved fortynding og at bidrage til at forbedre det samlede udbytte af den pyrotekniske generator i høj grad. Imidlertid er sådanne fremgangsmåder til afkøling ikke anvendelige, når den opnåede gas ikke bør indeholde giftige gasser, thi de sædvanlige kølemidler afgiver giftige gasser eller gasser, som reagerer med forbrændingsgasserne fra drivmidlet ved høj temperatur til dannelse af giftige gasfor-mige bestanddele.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen tillader dels hurtig opnåelse af et stort rumfang gas ved moderat temperatur under delvis anvendelse af kendte køleindretninger, dels opretholdelse af et niveau for giftigheden, som ligger meget lavt, under anvendelse af et bestemt drivmiddel og et medvirkende kølemiddel, som ikke frembringer noget spor af giftige gasfoimige bestanddele ved forbrændingsgassernes temperatur, og som tillader en forafkøling af disse gasser, før disse indføres i de kendte køleorganer.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del anførte.

Den anden afkølingsfase kan udføres for eksempel ved hjælp af et fast kølemiddel, som udgøres af en i termisk henseende lidet stabil kemisk forbindelse, hvis sønderdeling leverer gasser og som finder sted ved en temperatur på under f.eks, 200°C. Blandt de anvendelige faste kølemidler er der opnået tilfredsstillende resultater med tabletter af alkali- eller jordalkalimetaloxalat eller -bicarbonat. Flydende bindemidler kan ligeledes anvendes til dette formål. Det samme gælder absorptionselementer, som bevirker en overføring af kalorier mellem den gasformige blanding og de mekaniske elementer, som udgør en varmeveksler såsom en spiral eller et varmekammer, som udgøres af granulat af aluminiumsilicat.

Det absorberende element kan ligeledes udgøres enten af en gas, navnlig luft, som tages fra en dyse, hvis drivende gasser hidrører fra den anden afkølingsfase eller organer til udnyttelse af gasserne anbragt ved generatorens udløb.

Det kulstofholdige og ikke-nitrogenholdige bindemiddel kan vælges blandt cellulosetriacetat og siliconeharpikser.

Den pyrotekniske ladning kan indeholde et alkali- eller et uim j ord alkali-perohlorat i form af kom eller tabletter og en sønder-delingekatalysator for perohlorat, som fortrinsvis vælges blandt jernoxid Fe^O^, kobberoxid CuOr kobberchromit og mangandioxid SlhQg.

Den anden afkølingsfase kan gennemføres ved termisk sønderdeling af alkali- eller jordalkalimetaloxalat eller -oarbonat eller -bicarbonat.

Ifølge en foretrokken udføreleeeform for opfindelsen indeholder drivmidlet - mindst 80% kaliumperehlorat - højst IT vægtprocent bindemiddel af oellulosetriaeetat eller eiliconeharpiks, - eventuelt en blødgører, som vælges fra en gruppe bestående af triacetin og trieresylphosphat, - eventuelt som modifikationsmiddel indtil 0,5% kønrøg og indtil 5% almatniumpulver.

Fortrinsvis udregnes forholdet mellem bindemiddel og per-chlorat således, at man opnår et C0-indbold uader 500 dele pr« million.

De gasser, som hidrører fra forbrændingen af det sammensatte krudt på basis af perohlorat, således som det er defineret ovenfor, føres i den første afkølingsfase ind i en zone indeholdende et kølemiddel på basis af alkali- eller jordalkalimetalperohlorat, som sønderdeles under indvirkning af forbrændingsgassernes temperatur, og der frembringes oxygen, som sikrer afkølingen af forbrændingsgasserne ved fortynding. Dette kølemiddel anvendes aed fordel i form af korn eller tabletter, som f.eks. er fremstillet ved agglomerering af et perchloratpulver med 1-7% af et fortrinsvis ikke-oxiderbart bindemiddel, sfi at der ikke sker nogen varmeudvikling. Der er udført forsøg med alkali- eller j ordalkalimetal-perchlorater, som har en sønderdelingstemperatur på 225-700°C, især med Mg(C104)2>I<iC104 og Ba(C10^)2, aom. har en gasydelse på 0,45 liter/g, 0,42 liter/g og 0,20 liter/g, idet komstørrelsen af tabletterne bestemmes ved sønderdelingshastigheden af disse perehlo-rater. Bindemidlet kan Være organisk, og der er udført tilfredsstillende forsøg under anvendelse af f.eks. 1% aluminiumstearat og 99% kaliumperehlorat ved en kornstørrelse på 188μ eller 5% aluminiumstearat og 95% kaliumperehlorat ved 16 μ. Dette bindemiddel kan ligeledes være mineralsk, og der er opnået tilfredsstillende resultater under anvendelse af 2% kaliumbromid. Der kan 4 141504 eventuelt tilsættes gips og cement inden for grænserne 2—796. Tabletfremstillingen af disse køleprodukter udføres under tryk, og opnåelsen af en bestemt mekanisk karakteristik sker ved valg af karakteren og procentsatsen for bindemidlet samt for komstørrel-sen af perchloratet. Anvendelsen af to forskellige komstørrelser såsom 8,4 μ(12 dele) og 20μ (70 dele) eller af to kornstørrelse-fraktioner, hvoraf den største varierer i området 60-90 μ (7Θ dele) og den finere varierer i området 10-15 μ (12 dele), giver tilfredsstillende resultater. Disse kornstørrelser eller tabletstørrelser bestemmes efter det tilladte tab af ladning og tiden for overgangen af forbrændingsgasserne til kontakt med kølemidlet, idet det vil forstås, at jo mere kølemidlets elementer er små, desto større vil tabet af ladning være, men samtidig vil sønderdelingen ske hurtigere, fordi overfladen for udvekslingen er blevet større. Til lettelse af sønderdelingen af kaliumperchloratet nedsætter man sønderdelingstemperaturen, idet man ifølge opfindelsen tilsætter en eller flere sønderdelingskatalysatorer. Kaliumperchloratet alene har en svagt exoterm sønderdeling på 3»6 cal/g, som finder sted ved ca. 600°C, og som giver 0,348 liter oxygen pr. gram.Denne temperatur er lavere end temperaturintervallet svarende til ligevægten CO —CQ^T og der er ingen mulighed for dannelse af carbon-oxid ved indvirkning af det dannede oxygen på de carbonholdige forbindelser, som indeholdes i forbrændingsgasseme. Afkølingen sker alene ved fortynding, og det er derfor fordelagtigt at opnå det fra kaliumperchloratet frigjorte oxygen ved en så lav temperatur som muligt. Indføringen i kølemidlet af 2-8% sønderdelings-katalysator såsom jernoxid FegO^, kobberoxid CuO eller mangan-dioxid MaC^ gør det muligt at sænke sønderdelings temperaturen med ca. 100°, og indføringen af kobberchromit gør det muligt at udføre sønderdelingen af kaliumchloratet ved ca. 425°C.

Ved udløbet af zonen, hvori første afkølingsfase finder sted, føres den forafkølede gasblanding, som udføres af forbrændingsgasserne og det frigjorte oxygen fra kølemidlet, til en køleindretning af i og for sig kendt art. Valget af denne indretning bestemmes af brugsbetingelserne for gassen, og især brugstemperaturen, gasudviklingen og det totale rumfang.

Nedenstående eksempler illustrerer fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

5 141904

Eksempel 1 a) Gasfremstillingsfase

Det benyttede drivmiddel er et sammensat krudt med stort indhold af mineralsk oxidationsmiddel og ringe indhold af carbon-holdigt og ikke-nitrogenholdigt bindemiddel og med følgende sammensætning: Vægtdele

Generelt Foretrukket

Sammensætning af drivmiddel interval sammensætning

Bindemiddel: cellulosetriacetat 8,5-17 10

Oxidationsmiddel: kaliumperchlorat 80 -92 88 (gennemsnitskorn- og der- størrelse 16μ ) over

Blødgører: triacetin eller tri- 1-3 2,5 cresylphosphat

Mod'ificeringsmidclel: acetylensort 0,15- 0,5 0,2 aluminiumpulver 0,5-2 1

Den pyrotekniske drivmiddelladning udgøres af: et bundt af tråde med længde 30 mm med diameter 4,3 mm i et antal på 50 tråde med en omtrentlig vægt på 36-37 g

Denne ladning anbringes i en pyroteknisk generator i et forbrændingskammer med en diameter 38 mm, forsynet med et tændsystem ved den ene ende (et tændmiddel og tændkrudt).

Forbrændingsegenskaberne for denne pyrotekniske ladning (foretrukket sammensætning) er følgende:

Antændelsestid 3-6 ms

Varighed af forbrændingen (målt ved 1/2 maximalt tryk) 15-20 ms

Gasrumfang frigjort af drivmidlet ca. 9 liter

Ydelse 0,25 liter/g (20°C, 1 bar

Temperatur af forbrændingsgasser 1150°C

Sammensætning af forbrændingsgasser 1696 oxygen 84# G02

under 0,0496 CO

b) Første afkølingsfase

Det benyttede kølemiddel i den første afkølingsfase for 141904 6 forbrændingsgasserne fra den pyrotekniske ladning udgøres af tabletter på basis af kaliumperchlorat med 9»5 mm diameter og 3 mm tykkelse og med følgende sammensætning:

Sammensætning af første kølemiddel Vægtdele Kølemiddel: kaliumperchlorat (gennemsnitlig kornstørrelse 188μ ) 93

Katalysator: Kobberchromit 5

Bindemiddel: KBr 2 72 g tabletter anbringes i det første afkølingskammer med p tværsnit 14 cm i den pyrotekniske generator, som følger efter forbrændingskammeret .

Den gasformige blanding, som træder ud af den første afkølingsfase, har en temperatur på ca. 425°C og indeholder mindre end 0,04% carbonoxid, 75,7% oxygen og 24,3% C02· Udbyttet af oxygen fra det første kølemiddel er over 0,15 liter/g (20°C, 1 bar) imod et teoretisk udbytte på 0,348 liter/g (20°C, 1 bar), c) Anden afkølingsfase

Det kølemiddel, som benyttes i anden afkølingsfase, udgøres af tabletter af natriumbicarbonat med 9,5 mm diameter og 3 mm tykkelse.

60 g af disse tabletter anbringes i det andet afkølings- p kammer (med tværsnit 14 cm ), som følger efter det første afkølings-kammer.

Den gasformige blanding, som træder ud fra dette andet kammer, har en temperatur på ca. 170°C.

Udbyttet af C02 er 0,143 liter/g (ved 20°C, 1 bar).

Endelig opnår man·ved udløbet af den pyrotekniske generator 45 liter gas ved 150°C ved 1 bar og med følgende sammensætning: CO tander 400 dele pr. million C02 37,4% 02 44,2% H20 18,4%

De faste rester udgør aflejringer med en vægt på 110 g indeholdende 1Al 904 4296 KC104 1596 KC1 2196 Na2003 2296 NaHCO^ og spor af KgO (0,0196)

Eksempel 2 a) Gasfremstillingsfase

Det benyttede drivmiddel er et sammensat krudt aed følgende sammensætning:

Vagtdele

Generelt Foretrukket

Interval sammensætning

Bindemiddel: Siliconeharpiks (med et carbonindhold under 3396) 8,5 — 14 13 katalysator for harpiksen 0,8 - 1,5 1»3

Oxi dationsmiddel: Kaliumperchlorat (dobbelt koras ammensætning på 8 μ og 20 μ ) 80 - 92 8?

Modifioerlngsmiddel: Åcetylensort 0,15 - 0,5 0,3 aluminiumpulver 0,5 2,5 2

Den pyrotekniske ladning af drivmiddel har en omtrentlig vægt på 36 g.

b) Første afkølingsfase

Det benyttede kølemiddel udgøres af 50 g tabletter med følgende sammensætning: Vægtdele Kølemiddel: Kaliumperchlorat (gennemsnitlig kornstørrelse 186μ ) 92

Katalysator: Fe203 7

Bindemiddel: Aluminiumstearat 3 c) Anden afkølingsfase

Det benyttede kølemiddel udgøres af 70 g tabletter af natriumbicarbonat,

Fremgangsmåden til opnåelse af et stort rumfang ugiftig gas ved moderat temperatur på hurtig måde ved forbrænding af en drivmiddelblok, hvis forbrændingsgasser, som dannes ved høj temperatur i et forbrændingskammer, afkøles efter deres udstrømning fra dette kammer, er altså ejendoimnelig ved, at processen omfatter følgende faser: 141904 8 a) hurtig fremstilling af et stort rumfang gas ved høj temperatur ved forbrænding af en pyroteknisk ladning, som udgøres af et sammensat drivmiddel med indhold af carbon, men uden nitrogen og med stort indhold af oxygen ved højt indhold af mineralsk oxidationsmiddel og lille indhold af carbonholdigt, men ikke -nitro-genholdigt bindemiddel, b) en første afkølingsfase, som udføres ved termisk sønderdeling af et i termisk henseende lidet stabilt oxygenholdigt mineralsk produkt, som i gasform kun frigør oxygen, som blander sig med forbrændingsgasserne til tilvejebringelse .af afkøling ved fortynding, som gør det muligt på denne måde at opnå en gasblanding med en gennemsnitstemperatur på 225-227°C, og c) en anden afkølingsfase, som finder sted ved, at man bringer den fra den første afkølingsfase opnåede gasblanding i kontakt med et klassisk middel til absorption af kalorieenergi, som nedsætter temperaturen af blandingen til brugstemperaturen.

Claims (2)

9 utte* Patentkrav.

1· Fremgangsmåde til hurtig opnåelse af et stort rumfang ugiftig gas ved moderat temperatur ved forbrænding af en driv-middelblok, hvor de ved høj temperatur frembragte gasser fra et forbrændingskammer afkøles efter deres udstrømning fra kammeret, kendetegnet ved, at fremgangsmåden omfatter følgende faser: a) hurtig dannelse af et stort rumfang gas ved høj temperatur ved forbrænding, af en pyroteknisk ladning, som udgøres .af et sammensat drivmiddel, som er carbonholdigt, ikke-nitrogenhol-digt og har et stort indhold af oxygen ved et indhold af mineralsk.· oxidationsmiddel over 80$ og et lille indhold af carbonholdigt og ikke-nitrogenholdigt bindemiddel på ikke arver 17$, b) en første afkølingsfase, som udføres ved termisk sønderdeling af et i termisk henseende lidet stabilt oxygenholdigt mineralsk stof, som i gasform kun afgiver oxygen, som blander sig med forbrændingsgasserne til bevirkning af en afkøling ved fortynding, hvomi der opnås en gasblanding med en gennemsnitstemperatur på 325° - 700°C, c) en anden afkølingsfase ved, at man bringer den fra den første afkølingsfase opnåede gasblanding i kontakt med et klassisk middel til absorption af varmeenergi, som sænker temperaturen af blandingen til brugstemperatur.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det sammensatte drivmiddel indeholder - mindst 80$ kaliumperehlorat, - højst 17 vægtprocent oellulosetriacetat eller silieone-harpiks,