CN114439649A - 一种有效减小占据空间的火药起动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有效减小占据空间的火药起动器，包括外壳，所述的外壳包括沿轴向依次相连的前封头、壳体和喷管座；所述的前封头的轴向前端设置有电点火器，所述的电点火器与前封头的轴向成夹角α，所述的夹角α为锐角；电点火器采用双发冗余设计，与前封头的中心轴成锐角，相比现有技术方案电点火器沿前封头中心轴同方向相比，可以减小火药起动器在轴向的尺寸，此外，前封头与壳体、壳体和喷管座之间采用螺纹连接形式固定，在保证高温密封和适应严苛振动环境的情况下，有效节省了火药起动器在径向的空间，根据现有火药起动器尺寸至少减少25％的径向尺寸，解决了现有技术中火药起动器轴向和径向尺寸较大导致安装受限的技术问题。

Description

一种有效减小占据空间的火药起动器

技术领域

本发明属于液体火箭发动机领域，涉及火药起动器，具体是一种有效减小占据空间的火药起动器。

背景技术

火药起动器为泵压式液体火箭发动机的重要组成部分，其工作时产生的一定流量的燃气，燃气驱动涡轮转动，涡轮带动泵工作，完成液体火箭发动机起动并快速进入稳定工作阶段。泵压式液体火箭发动机组成复杂，除火药起动器外，还包括燃气发生器、涡轮、泵、齿轮机构以及各类活门、管路等，而且存在多台发动机并联的情况，从而导致发动机总体装配时各部组件间的连接和协调更加复杂。若部组件尺寸较大，相互之间更易发生几何干涉，影响发动机总体装配。

火药起动器一般由电点火器、点火药盒、推进剂装药和燃烧室等组成。考虑到火药起动器对结构密封的特殊要求，以及严苛的航天振动、震动和冲击环境，目前火药起动器燃烧室均采用法兰连接结构，申请公布号为CN 112502858 A中国发明专利公布了一种适应长期贮存的火药起动器，申请公布号为CN112160851A中国发明专利公布了一种高密封低燃温可拆卸火药起动器，其中的外壳均采用法兰连接结构。

法兰连接结构在法兰副的接触面上同轴心安装径向密封件，沿圆周方向均布紧固件，额外增加了火药起动器整体的径向尺寸，不利于液体火箭发动机的总体装配，在某些安装空间受限的情况下，甚至无法完成装配。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种有效减小占据空间的火药起动器，解决现有技术中火药起动器轴向和径向尺寸较大导致安装受限的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种有效减小占据空间的火药起动器，包括外壳，所述的外壳包括沿轴向依次相连的前封头、壳体和喷管座；所述的前封头、壳体和喷管座的内部形成燃烧室；

所述的前封头的轴向前端设置有电点火器，所述的电点火器与前封头的轴向成夹角α，所述的夹角α为锐角；

所述的燃烧室中设置有点火药盒支架和挡药板，所述的点火药盒支架和挡药板将燃烧室分为第一腔体和第二腔体和第三腔体，所述的第一腔体中固定安装有点火药盒，所述的点火药盒的一侧固定安装在点火药盒支架上；所述的点火药盒的另一侧紧贴前封头的内壁；所述的第二腔体中沿轴向设置有药柱，所述的药柱的一端与点火药盒支架相连，另一端与挡药板相连；

所述的喷管座内部可拆卸设置有一端与第三腔体连通的喷管，所述的喷管的另一端沿轴向依次设置有挡环和膜片。

本发明还包括以下技术特征：

所述的前封头、壳体和喷管座依次通过螺纹连接。

所述的电点火器与前封头的轴向的夹角α的取值为15°～30°。

所述的电点火器与前封头之间设置有第一密封圈。

所述的前封头与壳体之间设置有第二密封圈，所述的壳体和喷管座之间设置有第三密封圈。

所述的点火药盒支架和药柱之间设置有补偿垫。

所述的药柱和挡药板之间设置有缓冲垫。

所述的前封头、壳体和喷管座的螺纹连接处均匀涂抹有耐高温的硅橡胶密封剂。

所述的喷管与喷管座内壁之间是螺纹连接。

所述的膜片上靠近喷管座的出口的一侧设置有刻有“米”字形状的刻痕。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

本发明电点火器采用双发冗余设计，与前封头的中心轴成锐角，相比现有技术方案电点火器沿前封头中心轴同方向相比，可以减小火药起动器在轴向的尺寸，此外，前封头与壳体、壳体和喷管座之间采用螺纹连接形式固定，省去了现有技术中的“法兰+紧固件”的连接形式，与现有技术相比，在保证高温密封和适应严苛振动环境的情况下，有效节省了火药起动器在径向的空间，根据现有火药起动器尺寸至少减少25％的径向尺寸，解决了现有技术中火药起动器轴向和径向尺寸较大导致安装受限的技术问题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中膜片的结构示意图；

图3为本发明中局部剖面示意图。

图中各个标号的含义为：1-外壳，2-燃烧室，3-电点火器，4-点火药盒支架，5-挡药板，6-点火药盒，7-药柱，8-喷管，9-挡环，10-膜片，11-第一密封圈，12-第二密封圈，13-第三密封圈，14-补偿垫，15-缓冲垫；

101-前封头，102-壳体，103-喷管座；

201-第一腔体，202-第二腔体，203-第三腔体。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

本实发明给出了一种有效减小占据空间的火药起动器，如图1至图3所示，包括外壳1，外壳1包括沿轴向依次相连的前封头101、壳体102和喷管座103；前封头101、壳体102和喷管座103的内部形成燃烧室2；

前封头101的轴向前端设置有电点火器3，电点火器3与前封头101的轴向成夹角α，夹角α为锐角；

燃烧室2中设置有点火药盒支架4和挡药板5，点火药盒支架4和挡药板5将燃烧室分为第一腔体201和第二腔体202和第三腔体203，第一腔体201中固定安装有点火药盒6，点火药盒6的一侧固定安装在点火药盒支架4上；点火药盒6的另一侧紧贴前封头101的内壁；第二腔体202中沿轴向设置有药柱7，药柱7的一端与点火药盒支架4相连，另一端与挡药板5相连；

喷管座103内部可拆卸设置有一端与第三腔体203连通的喷管8，喷管8的另一端沿轴向依次设置有挡环9和膜片10。

在上述技术方案中，电点火器采用双发冗余设计，与前封头的中心轴成锐角，相比现有技术方案电点火器沿前封头中心轴同方向相比，可以减小火药起动器在轴向的尺寸，此外，前封头与壳体、壳体和喷管座之间采用螺纹连接形式固定，省去了现有技术中的“法兰+紧固件”的连接形式，与现有技术相比，在保证高温密封和适应严苛振动环境的情况下，有效节省了火药起动器在径向的空间，根据现有火药起动器尺寸至少减少25％的径向尺寸，解决了现有技术中火药起动器轴向和径向尺寸较大导致安装受限的技术问题。

具体的，前封头101、壳体102和喷管座103依次通过螺纹连接，省去了现有技术中的“法兰+紧固件”的连接形式，有效节省了火药起动器在径向的空间，根据现有火药起动器尺寸至少减少25％的径向尺寸。

具体的，电点火器3与前封头101的轴向的夹角α的取值为15°～30°，相比现有技术方案电点火器沿前封头中心轴同方向相比，可以减小火药起动器在轴向的尺寸的3％～13％。

具体的，电点火器3与前封头101之间设置有第一密封圈11，能够在规定的拧紧力矩作用下实现电点火器3与前封头101间的可靠密封，且耐高温。

第一密封圈采用柔性石墨材料或软金属材料，软金属材料包含但不限于铝、铜。

具体的，前封头101与壳体102之间设置有第二密封圈12，壳体102和喷管座103之间设置有第三密封圈13，使得前封头101和壳体102以及壳体102和喷管座103的在规定的拧紧力矩作用下，能够实现可靠密封，且耐高温。

第二密封圈和第三密封圈采用柔性石墨材料或软金属材料，软金属材料包含但不限于铝、铜。

具体的，点火药盒支架4和药柱7之间设置有补偿垫14，既可以用于补偿由于环境温度变化引起的各组件变形不匹配问题，又因为采用弹性垫结构省去了现有技术方案中的支架式结构，可以减小火药起动器在轴向的尺寸，减小量为3mm～5mm。

具体的，药柱7和挡药板5之间设置有缓冲垫15，对药柱7和挡药板5之间的振动、震动及冲击载荷进行缓冲；

缓冲垫采用弹性非金属材料，包含但不限于航空海绵橡胶材料和其他常规橡胶材料。

具体的，前封头101、壳体102和喷管座103的螺纹连接处均匀涂抹有耐高温的硅橡胶密封剂，实现密封的冗余设计，同时具有防止螺纹在振动、震动及冲击载荷下松动的作用。

具体的，喷管8与喷管座103内壁之间是螺纹连接，方便拆卸。

具体的，膜片10上靠近喷管座103的出口的一侧设置有刻有“米”字形状的刻痕，保证了膜片能够更容易被燃烧室的燃气冲破。

Claims (10)

1.一种有效减小占据空间的火药起动器，包括外壳(1)，其特征在于，所述的外壳(1)包括沿轴向依次相连的前封头(101)、壳体(102)和喷管座(103)；所述的前封头(101)、壳体(102)和喷管座(103)的内部形成燃烧室(2)；

所述的前封头(101)的轴向前端设置有电点火器(3)，所述的电点火器(3)与前封头(101)的轴向成夹角α，所述的夹角α为锐角；

所述的燃烧室(2)中设置有点火药盒支架(4)和挡药板(5)，所述的点火药盒支架(4)和挡药板(5)将燃烧室分为第一腔体(201)和第二腔体(202)和第三腔体(203)，所述的第一腔体(201)中固定安装有点火药盒(6)，所述的点火药盒(6)的一侧固定安装在点火药盒支架(4)上；所述的点火药盒(6)的另一侧紧贴前封头(101)的内壁；所述的第二腔体(202)中沿轴向设置有药柱(7)，所述的药柱(7)的一端与点火药盒支架(4)相连，另一端与挡药板(5)相连；

所述的喷管座(103)内部可拆卸设置有一端与第三腔体(203)连通的喷管(8)，所述的喷管(8)的另一端沿轴向依次设置有挡环(9)和膜片(10)。

2.根据权利要求1所述的有效减小占据空间的火药起动器，其特征在于，所述的前封头(101)、壳体(102)和喷管座(103)依次通过螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的有效减小占据空间的火药起动器，其特征在于，所述的电点火器(3)与前封头(101)的轴向的夹角α的取值为15°～30°。

4.根据权利要求1所述的有效减小占据空间的火药起动器，其特征在于，所述的电点火器(3)与前封头(101)之间设置有第一密封圈(11)。

5.根据权利要求2所述的有效减小占据空间的火药起动器，其特征在于，所述的前封头(101)与壳体(102)之间设置有第二密封圈(12)，所述的壳体(102)和喷管座(103)之间设置有第三密封圈(13)。

6.根据权利要求1所述的有效减小占据空间的火药起动器，其特征在于，所述的点火药盒支架(4)和药柱(7)之间设置有补偿垫(14)。

7.根据权利要求1所述的有效减小占据空间的火药起动器，其特征在于，所述的药柱(7)和挡药板(5)之间设置有缓冲垫(15)。

8.根据权利要求5所述的有效减小占据空间的火药起动器，其特征在于，所述的前封头(101)、壳体(102)和喷管座(103)的螺纹连接处均匀涂抹有耐高温的硅橡胶密封剂。

9.根据权利要求1所述的有效减小占据空间的火药起动器，其特征在于，所述的喷管(8)与喷管座(103)内壁之间是螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的有效减小占据空间的火药起动器，其特征在于，所述的膜片(10)上靠近喷管座(103)的出口的一侧设置有刻有“米”字形状的刻痕。

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