新型气体发生器的过滤冷却设计

北京中惠普分析技术研究所  为降低气体发生器燃气温度，提高气体清洁度，设计了一种迷宫式过滤冷却机构，相比传统过滤冷却方
式，新设计的气体流通路径增加了 280%，气体与吸热片接触面积增加了 200%。结果表明迷宫式过滤冷却机构大大提高了气体的清洁度和降温效果。
烟火型气体发生器是一种快速的产气装置，具有体积小、充气快、灵活方便、不受环境条件影响等优点，已广泛用于汽车安全气囊、救生筏、救生服、飞机紧急救生充气滑梯和救生装置、巡飞弹翼展、军用伪装充气假目标等。烟火型气体发生器的应用领域一般分为两大类：
一类是做功类，另一类是充气类。做功类气体发生器一般对燃气出口温度要求不严，但为了提高做功一致性，也希望能有洁净低温的气体做功；而充气类气体发生器因受气囊材料、线缆接头等外界环境的限制，燃气出口温度会被限制在 120℃以下，并且不允许有固体残渣喷出损坏气囊，影响绝缘性等，所以气体发生器的设计关键是过滤冷却机构。一种迷宫式过滤冷却气体发生器，通过采用迷宫式过滤冷却方式增大气体发生器燃气的流通路径和散热面积，从而降低气体的温度，提高气体的洁净度。
1 迷宫式气体发生器结构
烟火型气体发生器的结构通常由点火机构、产气机构、过滤冷却机构组成。燃气的流动方式
一般有直排式和侧排式。直排式是产气药燃烧产生的燃气直接通过过滤机构排入到指定的容腔内；侧排式是产气药装在燃烧室内，燃烧室侧壁上端开孔，产气药燃烧后燃气从燃烧室排气孔排入外壳后再经过滤排入指定容腔内。
2 迷宫式过滤冷却设计
目前气体发生器大多采用金属丝网、吸附残渣的毡垫、石英砂等来过滤固体残渣，这要求气体发生器的轴向高度较高，才能起到过滤残渣、阻隔火焰的作用，这种过滤方式在气体发生器高度不足时受到了限制。
3 迷宫式过滤冷却与传统冷却对比
迷宫式过滤冷却机构就像迷宫一样，气体只能通过预设的通道通过，迫使气体在有限高度条件下经过多次转折流动，这极强地增长了气体的流通距离，达到过滤降温、阻隔火焰的作用，气体流通路径。
4 对比验证试验
对采用迷宫式过滤冷却方式的气体发生器与传统过滤方式的气体发生器进行验证。在迷宫式气体发生器排气口 10mm 处放一张白纸并采用高速摄像进行采样，通电产生气体后，白纸无烧蚀、熏黑现象。通过高速摄像判定气体发生器作用后无残渣、无漏烟漏火，使用安全。
 5 结论
采用迷宫式过滤冷却方式的气体发生器比传统过滤的气体发生器在同样装填条件下的流通路径增加了 2.8 倍，散热面积增加了 2 倍，该设计降低了气体的温度，而且没有残渣喷出，不会影响外部环境清洁度、绝缘性等，提高了气体发生器的安全性，增大了气体发生器的使用范围。