CN111068874B - 一种耐高温的堵盖破碎装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐高温的堵盖破碎装置，具有堵盖破碎率高、工作前耐受外界400℃高温环境、工作前后能有效密封的特点。堵盖安装在发动机管路的连接法兰A和与连接法兰A对接的连接法兰B之间，封堵发动机管路；堵盖破碎装置包括：起爆器、破碎器和密封组件；破碎器通过耐高温环氧树脂粘接在堵盖朝向发动机管路内部一侧的端面上；起爆器用于起爆破碎器；在破碎器外包覆热防护层；在连接法兰A和连接法兰A的对接面之间设置密封组件。当需要打开堵盖时，向电隔板起爆器供电，电隔板起爆器起爆后输出冲击波起爆破碎器内的高能炸药，高能炸药输出爆轰能量，堵盖在爆轰作用下破碎，碎片在管路气流作用下吹入弹体外部大气环境。

Description

一种耐高温的堵盖破碎装置
技术领域
本发明涉及一种堵盖破碎装置，具体涉及一种耐高温的堵盖破碎装置。
背景技术
现有冲压发动机进气道、涡轮泵等设备多采用易碎式堵盖进行封堵方案，堵盖一般由经过特殊处理的高强度易碎钢化玻璃制成。用于冲压发动机进气道堵盖的破碎装置一般由如图1所示的电隔板起爆器和破碎器组成。
其工作原理是：当发动机堵盖需要打开时，弹上电源向电隔板起爆器供电，电隔板起爆器起爆破碎器，破碎器工作输出冲击波使堵盖破碎，碎片在气流作用下吹入发动机燃烧室腔内，打开进气道堵盖，确保发动机转级成功。
现有堵盖破碎装置主要存在以下几个方面的缺点：
(1)堵盖破碎方向为发动机内腔，碎块可能损伤发动机燃烧室内部结构；
(2)破碎器直接裸露粘接在钢化玻璃堵盖上，对外界环境条件的适应性差，无法耐受使用过程中的高温环境；
(3)堵盖破碎后无法保证结构密封，存在高温燃气泄露损伤弹上设备的风险。
目前针对冲压发动机高温环境下工作，且破碎前后整体结构应有效密封的堵盖破碎需求尚无有效解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种耐高温的堵盖破碎装置，该装置具有堵盖破碎率高、工作可靠性好、工作前耐受外界400℃高温环境、工作前后结构能有效密封的特点。
堵盖安装在发动机管路的连接法兰A和与连接法兰A对接的连接法兰B之间，封堵所述发动机管路；
所述的耐高温的堵盖破碎装置包括：起爆器、破碎器和密封组件；所述破碎器通过耐高温环氧树脂粘接在所述堵盖朝向所述发动机管路内部一侧的端面上；所述起爆器用于起爆所述破碎器；
在所述破碎器外包覆有热防护层；
在所述连接法兰A和连接法兰B的对接面之间设置有密封组件。
作为本发明的一种优选方式：所述密封组件包括：橡胶垫和石墨垫；所述橡胶垫为U形结构，通过其开口端包裹所述堵盖的外轮廓，然后将堵盖包裹有橡胶垫的部分固定在所述连接法兰A和连接法兰B之间，所述橡胶垫通过耐高温硅橡胶分别与所述连接法兰A和连接法兰B粘接；
所述石墨垫为环形结构，安装在所述连接法兰A和连接法兰B之间橡胶垫的外侧。
作为本发明的一种优选方式：所述热防护层为固化在所述破碎器外部的耐高温硅橡胶。
作为本发明的一种优选方式：所述破碎器为两端开口的长条形，按设定形状预先弯折成型后，再粘接在所述堵盖上。
作为本发明的一种优选方式：所述起爆器为两个，两个所述起爆器的输出端面分别与所述破碎器两端开口接触，对所述破碎器采用端面起爆方式起爆。
作为本发明的一种优选方式：所述起爆器为电隔板起爆器。
有益效果：
(1)该堵盖破碎装置中将破碎器设置在堵盖朝向发动机内腔侧的端面上，使其破碎方向朝向发动机外部，从而有效避免碎块进入发动机内部，损伤发动机燃烧室内部结构。
(2)该堵盖破碎装置采用硅橡胶热防护层包覆破碎器的设计，能够在最高约400℃高温环境下可靠工作，扩展了使用范围。
(3)采用橡胶垫和石墨垫配合设计，使得高温环境下，堵盖破碎装置工作前后均具有良好的密封性，提高了结构安全性。
(4)采用钛合金结构设计，在保证结构强度的前提下进一步减轻堵盖破碎装置重量，提高装置灵巧性。
附图说明
图1为现有技术中冲压发动机进气道堵盖破碎装置的结构示意图；
图2为本发明的堵盖破碎装置结构示意图；
图3为本发明的堵盖破碎装置结构剖视图；
图4为堵盖破碎装置破碎器(含热防护层)布置示意图。
其中：1-发动机管路、2-堵盖、3-起爆器、4-破碎器、5-连接法兰A、6-连接法兰B、7-橡胶垫、8-石墨垫
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。
本实施例提供一种耐高温的钢化玻璃堵盖破碎装置，该装置具有堵盖破碎率高、工作可靠性好、工作前耐受外界400℃高温环境、工作前后结构能有效密封的特点。
如图2和图3所示，该堵盖破碎装置包括：两个起爆器3、破碎器4、橡胶垫7和石墨垫8，本例中将该堵盖破碎装置用于冲压发动机排气管路的钢化玻璃堵盖上。
耐高温的发动机管路1(即发动机排气管路)的两端均具有连接法兰，其中一端的连接法兰A5通过螺钉与发动机上的连接法兰B6固定连接；钢化玻璃堵盖2安装在发动机管路1的排气端，其固定在连接法兰A5和连接法兰B6之间(即堵盖2的外轮廓固定在连接法兰A5和连接法兰B6之间)，封堵住发动机管路1。
破碎器4由长条状的壳体及填充在壳体内的炸药组成，壳体的两端开口；破碎器4粘接在钢化玻璃堵盖2上。为避免堵盖2破碎后，碎块进入发动机燃烧室内部损伤发动机燃烧室内部结构，将破碎器4粘接固定在堵盖2的内侧，即堵盖2朝向发动机管路1内部一侧的端面上，使破碎器4位于发动机管路1密闭空间中，由此使得堵盖破碎方向朝向发动机管路1外部。为保证破碎器4对堵盖2的破碎效果，将破碎器4按设定形状预先弯折成型后，再粘接固定在堵盖2上，如图4所示。起爆器3用于起爆破碎器4，起爆器采用电隔板起爆器，两个起爆器3通过螺纹连接方式固定在连接法兰A5上，两个起爆器3的输出端面分别与破碎器4两端开口接触，对破碎器4采用端面起爆方式起爆。
由于破碎器4安装在发动机管路1内密闭空间，在导弹飞行过程中，破碎器4处于排气来流方向最高约400℃，持续约两分钟的高温环境中，已超过破碎器4的最高许用温度，为保证其工作可靠性，需对破碎器4进行热防护设计：首先使用耐高温环氧树脂将破碎器4粘接固定在堵盖2上，避免高温环境下粘接失效；其次在破碎器4的壳体外部增加热防护层，热防护层选用耐高温硅橡胶(如南大704硅橡胶)，将耐高温硅橡胶包覆在破碎器4的壳体外部，其固化后形成热防护层，保证固化后热防护层的最小厚度为4mm，由此可有效提高破碎器4在400℃高温环境下的耐受力和工作可靠性。
为保证堵盖破碎装置工作前后，发动机管路1均能可靠密封，避免高温气体泄露影响弹上设备，对该堵盖破碎装置增加密封结构设计。具体为：在连接法兰A5和连接法兰B6之间增设橡胶垫7和石墨垫8，其中橡胶垫7材料为硅橡胶G214，石墨垫8材料为RSB1222，石墨垫8由柔性石墨板材与金属冲齿板复合而成。其中橡胶垫7为U形结构(即其横截面为U形)，橡胶垫7通过其开口端包裹堵盖2的外轮廓，然后将堵盖2包裹有橡胶垫7的部分固定在连接法兰A5和连接法兰B6之间，并通过耐高温硅橡胶将橡胶垫7与连接法兰A5和连接法兰B6粘接；设置橡胶垫7能有效保证堵盖破碎装置工作前堵盖2处的密封性，同时避免堵盖2与金属结构直接碰触导致意外受力损伤。石墨垫8为环形结构，安装在连接法兰A5和连接法兰B6之间橡胶垫7的外侧，设置石墨垫8可保证堵盖破碎装置工作后连接法兰A5和连接法兰B6对接处的密封性。由此橡胶垫7和石墨垫8二者配合，能有效保证高温环境下堵盖破碎装置工作前后的结构密封性。
同时连接法兰A5和连接法兰B6均采用钛合金材料，在保证力学强度的同时进一步减小装置重量，提高整个装置的灵巧性。
当发动机工作准备打开堵盖时，弹上电气系统同时向堵盖破碎装置的两个电隔板起爆器供电，电隔板起爆器起爆后输出冲击波，沿径向同时起爆破碎器内的高能炸药，高能炸药沿破碎器预先设定的布置方式传递并输出爆轰能量，钢化玻璃堵盖在爆轰作用下呈颗粒状破碎，碎片在管路气流作用下吹入弹体外部大气环境，排气管路完全打开。
与现有排气道堵盖破碎装置相比，该堵盖破碎装置的使用环境更广泛，装置密封性更好，扩展了堵盖破碎技术在发动机上的应用范围。
所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。

Claims (6)

1.一种耐高温的堵盖破碎装置，所述堵盖（2）安装在发动机管路（1）的连接法兰A（5）和与连接法兰A（5）对接的连接法兰B（6）之间，封堵所述发动机管路（1）；
其特征在于：所述堵盖破碎装置包括：起爆器（3）、破碎器（4）和密封组件；所述破碎器（4）通过耐高温环氧树脂粘接在所述堵盖（2）朝向所述发动机管路（1）内部一侧的端面上，使其破碎方向朝向发动机管路（1）外部；所述起爆器（3）用于起爆所述破碎器（4）；
在所述破碎器（4）外包覆有热防护层；
在所述连接法兰A（5）和连接法兰B（6）的对接面之间设置有密封组件；
所述密封组件用于使所述堵盖破碎装置工作前后，发动机管路（1）均处于密封状态；所述密封组件包括：橡胶垫（7）和石墨垫（8）；所述橡胶垫（7）为U形结构，通过其开口端包裹所述堵盖（2）的外轮廓，然后将堵盖（2）包裹有橡胶垫（7）的部分固定在所述连接法兰A（5）和连接法兰B（6）之间，所述橡胶垫（7）通过耐高温硅橡胶分别与所述连接法兰A（5）和连接法兰B（6）粘接；
所述石墨垫（8）由柔性石墨板材与金属冲齿板复合而成；所述石墨垫（8）为环形结构，安装在所述连接法兰A（5）和连接法兰B（6）之间橡胶垫（7）的外侧。
2.如权利要求1所述的耐高温的堵盖破碎装置，其特征在于：所述热防护层为固化在所述破碎器（4）外部的耐高温硅橡胶。
3.如权利要求1或2 所述的耐高温的堵盖破碎装置，其特征在于：所述破碎器（4）为两端开口的长条形，按设定形状预先弯折成型后，再粘接在所述堵盖（2）上。
4.如权利要求3所述的耐高温的堵盖破碎装置，其特征在于：所述起爆器（3）为两个，两个所述起爆器（3）的输出端面分别与所述破碎器（4）两端开口接触，对所述破碎器（4）采用端面起爆方式起爆。
5.如权利要求1或2所述的耐高温的堵盖破碎装置，其特征在于：所述起爆器（3）为电隔板起爆器。
6.如权利要求2所述的耐高温的堵盖破碎装置，其特征在于：所述防护层的厚度不小于4mm。
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