一种用于双脉冲燃发器的级间隔离导通装置

摘要

本发明公开了一种用于双脉冲燃发器的级间隔离导通装置，包括：支撑孔板、金属膜片、隔热孔板和阻燃层；支撑孔板上端面依次设有与第一脉冲单元贯通的金属膜片和阻燃层，支撑孔板与金属膜片焊接固定；支撑孔板下端面设有用于放置第二脉冲单元点火药盒的隔热孔板。通过支撑孔板外设螺纹接口连接两个脉冲单元，利用O形密封圈径向密封和阻燃层端面密封，实现双重密封绝热；支撑孔板与隔热孔板内置贯通的轮辐状流道孔，实现两个脉冲单元流道导通共用。本发明结构紧凑体积小、密封绝热效果好、安装简单和安全可靠，提高了双脉冲燃发器输出的灵活性和可靠性，通用于脉冲式发动机，特别适用于高温高压系统的物理隔离与正压导通。

权利要求

1.一种用于双脉冲燃发器的级间隔离导通装置，其特征在于，所述级间隔离导通装置设置在所述双脉冲燃发器的第一脉冲单元与第二脉冲单元之间；所述级间隔离导通装置包括：支撑孔板、金属膜片、隔热孔板和阻燃层；

所述支撑孔板上端面依次设有与第一脉冲单元贯通的所述金属膜片和阻燃层，所述支撑孔板与所述金属膜片焊接固定；其中，所述支撑孔板与所述金属膜片采用真空氩弧焊焊接构成整体，堆积焊料形成环焊缝；

所述支撑孔板下端面设有用于放置第二脉冲单元点火药盒的所述隔热孔板；其中，所述支撑孔板的中部设有第一轮辐状流道孔，所述支撑孔板的外圆周上设有用于放置O形密封圈的环形沟槽，所述支撑孔板的上端面设有用于放置所述金属膜片的平底沉孔；所述级间隔离导通装置通过所述支撑孔板的外设螺纹接口连接所述第一脉冲单元和第二脉冲单元，通过所述O形密封圈的径向密封和所述阻燃层与第一脉冲单元的端面压缩密封，构成一体化双重密封绝热结构；

所述支撑孔板选用低碳合金结构钢，牌号为30CrMnSi，淬火硬度为35 HRC  40HRC；所~

述金属膜片选用低碳合金结构钢，牌号为30CrMnSi，调质硬度为28 HRC  32HRC；所述金属~

膜片的厚度为0.5mm±0.03mm，背部预制“米字型”均布沟槽，规格为槽长30mm、槽宽1mm和槽深0.3mm±0.01mm；

所述阻燃层采用平板硫化成型，硫化条件：加压10±0.5MPa、150±10℃、保温3h；所述隔热孔板采用平板硫化成型，硫化条件：加压10±0.5MPa、150±10℃、保温3h；

所述级间隔离导通装置整体成型工序为：所述支撑孔板与所述金属膜片焊接固定；所述隔热孔板和所述阻燃层在所述支撑孔板上一体硫化成型。

2.如权利要求1所述的级间隔离导通装置，其特征在于，所述阻燃层将所述金属膜片包裹在所述支撑孔板上。

3.如权利要求1所述的级间隔离导通装置，其特征在于，所述隔热孔板的中部相对应所述第一轮辐状流道孔设有第二轮辐状流道孔，实现两个脉冲单元流道导通共用；所述隔热孔板的下端面设有用于放置所述第二脉冲单元点火药盒的沉孔。

说明书

一种用于双脉冲燃发器的级间隔离导通装置

技术领域

[0001] 本发明涉及燃气发生器技术领域，具体涉及一种用于双脉冲燃发器的级间隔离导通装置。

背景技术

[0002] 当前成熟的燃气发生器多采用单室自由装填装药，装药质量占比低，单次启动、固定气量输出，通常用于向姿轨控动力系统储箱充气、推进剂储箱增压或涡轮驱动等场合，但
在建压过程常出现充气不足或超压等问题，更难以满足续航时间长、可控灵活输出和空间
受限的应用需求。

[0003] 为解决上述问题，现有常规隔离装置通过采用轴向分割将燃气发生器划分为多级装药室，一般利用隔舱膜片、易碎膜片、惰性限燃层、延迟药柱等对脉冲单元进行物理隔离，
存在结构复杂体积大、密封与绝热难度大、工作间隔时间短、安全可靠性低等问题。

[0004] 因此，如何对现有双脉冲燃发器的级间隔离导通装置进行改进，使其克服上述问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0005] 针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种用于双脉冲燃发器的级间隔离导通装置。

[0006] 本发明公开了一种用于双脉冲燃发器的级间隔离导通装置，所述级间隔离导通装置设置在所述双脉冲燃发器的第一脉冲单元与第二脉冲单元之间；所述级间隔离导通装置
包括：支撑孔板、金属膜片、隔热孔板和阻燃层；

[0007] 所述支撑孔板上端面依次设有与第一脉冲单元贯通的所述金属膜片和阻燃层，所述支撑孔板与所述金属膜片焊接固定；

[0008] 所述支撑孔板下端面设有用于放置第二脉冲单元点火药盒的所述隔热孔板。

[0009] 作为本发明的进一步改进，所述支撑孔板与所述金属膜片采用真空氩弧焊焊接构成整体，堆积焊料形成环焊缝。

[0010] 作为本发明的进一步改进，所述支撑孔板的中部设有第一轮辐状流道孔，所述支撑孔板的外圆周上设有用于放置O形密封圈的环形沟槽，所述支撑孔板的上端面设有用于
放置所述金属膜片的平底沉孔。

[0011] 作为本发明的进一步改进，所述级间隔离导通装置通过所述支撑孔板的外设螺纹接口连接所述第一脉冲单元和第二脉冲单元，通过所述O形密封圈的径向密封和所述阻燃
层与第一脉冲单元的端面压缩密封，构成一体化双重密封绝热结构。

[0012] 作为本发明的进一步改进，所述支撑孔板选用低碳合金结构钢，牌号为30CrMnSi，淬火硬度为(35～40)HRC。

[0013] 作为本发明的进一步改进，所述金属膜片选用低碳合金结构钢，牌号为30CrMnSi，调质硬度为(28～32)HRC；

[0014] 所述金属膜片的厚度为0.5mm±0.03mm，背部预制“米字型”均布沟槽，规格为槽长30mm、槽宽1mm和槽深0.3mm±0.01mm。

[0015] 作为本发明的进一步改进，所述阻燃层将所述金属膜片包裹在所述支撑孔板上。

[0016] 作为本发明的进一步改进，所述隔热孔板的中部相对应所述第一轮辐状流道孔设有第二轮辐状流道孔，实现两个脉冲单元流道导通共用；所述隔热孔板的下端面设有用于
放置所述第二脉冲单元点火药盒的沉孔。

[0017] 作为本发明的进一步改进，所述阻燃层的材料为824柔性耐烧蚀材料，采用平板硫化成型，硫化条件：加压10±0.5MPa、150±10℃、保温3h；

[0018] 所述隔热孔板的材料为824柔性耐烧蚀材料，采用平板硫化成型，硫化条件：加压10±0.5MPa、150±10℃、保温3h。

[0019] 作为本发明的进一步改进，所述级间隔离导通装置整体成型工序为：

[0020] 所述支撑孔板与所述金属膜片焊接固定；

[0021] 所述隔热孔板和所述阻燃层在所述支撑孔板上一体硫化成型。

[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0023] 1、本发明的级间隔离导通装置正向导通压力3MPa～5MPa，反向承压大于55MPa，零泄漏；安装位置不受限制，装配在不同安装角度的脉冲单元物理隔离界面，所承受工作介质
温度范围为‑40℃～+1350℃，持续工作时间为60s～75s。

[0024] 2、本发明的级间隔离导通装置体积小、质量轻、结构简单紧凑、密封绝热效果好、安全可靠、正向易导通、反向承压能力强和安装位置不受限制，通用于脉冲式发动机，适用
于高温高压系统，特别是多个串联的脉冲单元的物理隔离与正压导通；

[0025] 3、本发明的级间隔离导通装置采用双重密封和绝热一体化结构，提高了脉冲单元的热安定性、输出灵活性和可靠性；

[0026] 4、本发明的级间隔离导通装置采用大变形屈曲断裂的金属膜片，按预置缺陷导通，无碎屑和多余物；

[0027] 5、本发明的级间隔离导通装置能够适应较宽的压力和温度范围，并可靠地完成隔离绝热和单向正压导通。

附图说明

[0028] 图1为本发明一种实施例公开的级间隔离导通装置的截面结构示意图；

[0029] 图2为本发明一种实施例公开的级间隔离导通装置的另一截面结构示意图；

[0030] 图3为本发明一种实施例公开的支撑孔板的立体结构示意图；

[0031] 图4为本发明一种实施例公开的金属膜片的立体结构示意图；

[0032] 图5为本发明一种实施例公开的隔热孔板的立体结构示意图。

[0033] 图中：

[0034] 1、支撑孔板；2、金属膜片；3、隔热孔板；4、环焊缝；5、阻燃层；6、O形密封圈；10、第一脉冲单元；20、第二脉冲单元；101、第一轮辐状流道孔；102、环形沟槽；103、环向开孔槽；
104、把手槽；105、平底沉孔；201、“米字型”均布沟槽；301、第二轮辐状流道孔；302、沉孔。

具体实施方式

[0035] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、
“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0037] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连
接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可
以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0038] 下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

[0039] 如图1‑5所示，本发明提供一种用于双脉冲燃发器的级间隔离导通装置，级间隔离导通装置设置在双脉冲燃发器的第一脉冲单元10与第二脉冲单元20之间；级间隔离导通装
置包括：支撑孔板1、金属膜片2、隔热孔板3、环焊缝4和阻燃层5；其中：

[0040] 本发明支撑孔板1上端面依次设有与第一脉冲单元10贯通的金属膜片2、环焊缝4和阻燃层5，支撑孔板1与金属膜片2采用真空氩弧焊焊接构成整体，堆积焊料形成环焊缝3，
以此增强支撑孔板1与金属膜片2的连接强度。支撑孔板1下端面设有用于放置第二脉冲单
元20点火药盒的隔热孔板3。

[0041] 具体的：

[0042] 如图2、3所示，本发明的支撑孔板1选用低碳合金结构钢，牌号为30CrMnSi，淬火硬度(35～40)HRC；支撑孔板1的中部设有轮辐状流道孔101，开孔率为30％～35％，实体处厚
度均相等均为3mm；支撑孔板1的外圆周上设有环形沟槽102，用于放置O形密封圈6；进一步
为增加高温密封性，O形密封圈6材料为全氟谜橡胶，规格为7‑148V8545‑70；支撑孔板1的外
圆周上设有环向开孔槽103，规格为6‑20×6；支撑孔板1上设有把手槽104；支撑孔板1的上
端面设有平底沉孔105，用于放置金属膜片2，外圈预设焊接坡口，规格为1×60°。本发明的
级间隔离导通装置通过支撑孔板1外设螺纹接口连接两个脉冲单元，利用O形密封圈6径向
密封和阻燃层5与第一脉冲单元10端面压缩密封，压缩量为25％～30％，构成一体化双重密
封绝热结构。

[0043] 如图2、4所示，本发明的金属膜片2选用低碳合金结构钢，牌号为30CrMnSi，调质硬度(28～32)HRC；金属膜片2厚度为0.5mm±0.03mm，背部预制“米字型”均布沟槽201，规格为
槽长30mm、槽宽1mm和槽深0.3mm±0.01mm；金属膜片2的制备工序为：下料→退火→粗车→
线切割→铣槽→平磨→调质，表面粗糙度Ra0.8、平面度0.02mm。

[0044] 如图2、5所示，本发明的隔热孔板3的材料为824柔性耐烧蚀材料，采用平板硫化成型，硫化条件：加压10±0.5MPa、150±10℃、保温3h；隔热孔板3的中部相对应第一轮辐状流
道孔101设有第二轮辐状流道孔302，开孔率为30％～35％，实体处厚度均相等均为3mm；第
二轮辐状流道孔302与第一轮辐状流道孔101对齐对正，实现脉冲单元流道导通共用。隔热
孔板3的下端面设有用于放置第二脉冲单元点火药盒的沉孔302。

[0045] 如图1、2所示，本发明的阻燃层5将金属膜片2包裹在支撑孔板1上，阻燃层5的材料为824柔性耐烧蚀材料，采用平板硫化成型，硫化条件：加压10±0.5MPa、150±10℃、保温
3h。

[0046] 本发明级间隔离导通装置的整体成型工序为：

[0047] 先将支撑孔板1与金属膜片2焊接固定，环焊缝4补充加工；然后将隔热孔板3和阻燃层5在支撑孔板1上一体硫化成型。

[0048] 本发明级间隔离导通装置的工作原理如下：

[0049] 1、在第一脉冲单元10工作前后，级间隔离导通装置处于密封隔离绝热状态，保证第二脉冲单元20火工品及装药处于热安定状态，同时承受第一脉冲单元10作用输出时的压
力与冲击；

[0050] 2、按照第二脉冲单元20点火指令要求，能够提供第二脉冲装药所需的临界燃烧压力(不低于3MPa)，形成点火能量聚集于装药表面，待装药正常燃烧后，按照预设破膜规律正
向导通(不大于5MPa)，且不形成碎片和多余物；

[0051] 3、依照同样应用方式，可拓展应用于多级轴向串联式的脉冲发动机的级间隔离。

[0052] 4、流道孔正向导通金属膜片。

[0053] 本发明级间隔离导通装置的优点为：

[0054] 1、本发明的级间隔离导通装置正向导通压力3MPa～5MPa，反向承压大于55MPa，零泄漏；安装位置不受限制，装配在不同安装角度的脉冲单元物理隔离界面，所承受工作介质
温度范围为‑40℃～+1350℃，持续工作时间为60s～75s。

[0055] 2、本发明的级间隔离导通装置体积小、质量轻、结构简单紧凑、密封绝热效果好、安全可靠、正向易导通、反向承压能力强和安装位置不受限制，通用于脉冲式发动机，适用
于高温高压系统，特别是多个串联的脉冲单元的物理隔离与正压导通；

[0056] 3、本发明的级间隔离导通装置采用双重密封和绝热一体化结构，提高了脉冲单元的热安定性、输出灵活性和可靠性；

[0057] 4、本发明的级间隔离导通装置采用大变形屈曲断裂的金属膜片，按预置缺陷导通，无碎屑和多余物；

[0058] 5、本发明的级间隔离导通装置能够适应较宽的压力和温度范围，并可靠地完成隔离绝热和单向正压导通。

[0059] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、
等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。