ПИРОПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F02K9/58 

Изобретение относится к пускоотсечным устройствам пневмогидравлических систем ракет и космических летательных аппаратов для пуска и отсечки криогенных рабочих тел и может найти применение в устройствах для переключения подачи рабочей среды к исполнительным механизмам или в двигательные установки и т.д.

Известен пироклапан (см. Беляев Н.М. и др. Пневмогидравлические системы, М. Высшая школа, 1988, с. 62, рис. 2.39), включающий корпус с входным и выходным каналами, между которыми размещена уплотненная штоком перемычка, срезаемая при срабатывании (воспламенении) пиропатрона.

Недостатком известного клапана является потеря рабочего тела через уплотнение привода как до срабатывания, так и после, и большие ударные нагрузки при срабатывании.

Наиболее близким к изобретению является пиропереключатель по патенту США N 3473543, кл. 137-67, 1964, содержащий корпус с входным и двумя выходными каналами основным и дополнительным, пирокамеру с пироприводом, запорный элемент со штоком и выполненным на нем мембранным элементом.

Недостатками указанного пироклапана являются возможные утечки рабочего тела через привод как до срабатывания, так и после, а следовательно, и возможность взрыва. Кроме того, большие перегрузки при срабатывании в связи с тем, что запорный элемент со штоком имеет большой ход и необходима большая мощность привода, чтобы осуществить продвижение запорного органа.

Целью изобретения является повышение надежности работы.

Цель достигается тем, что в пиропереключателе, содержащем корпус с входным и основным и дополнительным выходными каналами, пирокамеру с пироприводом, запорный элемент со штоком и выполненным на нем мембранным элементом, в переключателе полость дополнительного канала образована гофрированной мембраной и мембранным элементом, выполненным на штоке, разделяющим входной и дополнительный каналы, при этом гофрированная мембрана со стороны дополнительного канала имеет соприкасающуюся с ее поверхностью отбортовку на толкателе с выполненными на его торцовой поверхности упругими элементами, опертыми о корпус, а со стороны пирокамеры имеет контактирующий с поверхностью гофрированной мембраны колосник, запорный орган подпружинен в сторону входного канала, а толкатель выполнен регулируемым, при этом величина зазора между поверхностью корпуса, о которую оперты упругие элементы, и торцом отбортовки толкателя больше суммарной величины, образованной зазором между толкателем и запорным органом и толщиной мембранного элемента.

На чертеже показан предлагаемый пиропереключатель в разрезе.

Пиропереключатель содержит корпус 1 с входным каналом 2 и двумя выходными каналами основным 3 и дополнительным 4. Между пирокамерой 5 с пиропатроном 6 и полостью 7 дополнительного выходного канала 4 в корпус вварена гофрированная тонколистовая ампулизирующая мембрана 8 совместно с колосником 9. Мембрана 8 взаимодействует со ступенчатым толкателем 10, опирающимся в торец корпуса 1 своими пружинными лепестками 11. Ступень 12 толкателя образует с торцом 13 корпуса зазор δ. Ступенчатый толкатель 10 снабжен регулируемым упором 14, образующим с торцом 15 штока 16 зазор δ₁. В корпус вварен мембранный элемент 17. Зазор δ выбирается из соотношения: δ>δ₁ + a, где а толщина мембранного элемента 17. На резьбовом конце штока установлен запорный элемент 18. Запорный элемент со штоком подпружинен к корпусу посредством пружины 19. Запорный орган выполнен с каналами 20, сообщающими внутреннюю полость 7 корпуса с входным каналом, и образует щель между торцовым уплотнением 21 и седлом 22, выполненным в корпусе 1. Шток 16 и мембранный элемент выполнен за одно целое.

Эффективная площадь тонколистовой гофрированной мембраны выбирается из соотношения:
P F_г.м > Р₁ ˙ F_м + Р₂ Р₃, где Р давление пороховых газов пиропатрона;
F_г.м эффективная площадь тонколистовой гофрированной мембраны;
Р₁ давление рабочего тела;
Р₂ усилие на срез мембранного элемента штока;
Р₃ усилие пружины;
F_м эффективная площадь мембранного элемента штока.

Пиропереключатель работает следующим образом.

В исходном положении рабочее тело из входного канала через зазор между уплотнением 21 и седлом 22 перетекает в основной выходной канал 3.

При срабатывании пиропатрона 6 пороховые газы через отверстия в колоснике 9 действуют на эффективную площадь гофрированной мембраны 8 и создают усилие, деформирующее мембрану. При воздействии мембраны лепестки 11 толкателя складываются и толкатель 10 перемещается на величину зазора δ. При этом толкатель, переместившись на зазор δ, действует через упор 14 на шток и разрывает его мембранный элемент 17.

Освобожденный шток под действием пружины 19 перемещается в корпусе вместе с запорным элементом до упора уплотнения 21 в седло 22 и герметично перекрывает основной выходной канал 3. Рабочий газ из входного канала 2 после перекрытия основного выходного канала 3 через каналы 20 в запорном элементе и отверстие, образованное после разрыва мембранного элемента 17 штока, поступает в дополнительный выходной канал 4.

Преимущества заявляемой конструкции пиропереключателя заключаются в снижении ударных нагрузок, которое достигается благодаря малому ходу пиропривода и перемещению запорного органа не непосредственно пороховыми газами, а пружиной после разрыва мембранного элемента штока.

Кроме того, при хранении до срабатывания и после срабатывания пиропривода исключаются потери рабочего тела через пирокамеру благодаря ампулизирующей установке гофрированной мембраны 8, которая под воздействием пороховых газов не разрывается, а лишь вспучивает и, деформируясь, не теряет герметичности.

Таким образом, повышается надежность безаварийной работы пиропереключателя.

Изобретение относится к пускоотсечным устройствам пневмогидравлических систем ракет и космических летательных аппаратов для пуска и отсечки криогенных рабочих тел и может найти применение в устройствах для переключения подачи рабочей среды к исполнительным механизмам или в двигательные установки и т.д. Целью изобретения является повышение надежности работы и уменьшение ударных нагрузок в пиропереключателе. Пиропереключатель содержит корпус с входным каналом и основным и дополнительным выходными каналами, пирокамеру с пироприводом, запорный элемент со штоком и выполненным на нем мембранным элементом. В нем полость дополнительного канала образована гофрированной мембраной и мембранным элементом. Мембрана взаимодействует со ступенчатым регулируемым толкателем, опирающимся в торец корпуса своими пружинами лепестками и в колосник со стороны пирокамеры. 1 ил.

ПИРОПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий корпус с входным и основным и дополнительным выходными каналами, пирокамеру с пироприводом, запорный элемент со штоком и выполненным на нем мембранным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в нем полость дополнительного канала образована гофрированной мембраной и мембранным элементом, выполненным на штоке, разделяющем входной и дополнительный каналы, при этом гофрированная мембрана со стороны дополнительного канала имеет соприкасающуюся с ее поверхностью отбортовку на толкателе с выполненными на его торцевой поверхности упругими элементами, опертыми о корпус, а со стороны пирокамеры имеет контактирующий с поверхностью гофрированной мембраны колосник, запорный орган подпружинен в сторону входного канала, а толкатель выполнен регулируемым, при этом величина зазора между поверхностью корпуса, о которую оперты упругие элементы, и торцам отбортовки толкателя больше суммарной величины, образованной зазором между толкателем и запорным органом и толщиной мембранного элемента.