一种火药燃气冷却装置的制作方法

本发明涉及一种火药燃气冷却装置，适用于火药燃气过滤降温，尤其适用于对气囊充气，代替高压冷气源充气或做功。

背景技术：

我国现在主要燃气发生器为火药型气体发生器，该类产品具有充气快、灵活方便、不受环境条件影响等优点，已广泛用于各型号武器、巡飞弹翼展开、军用伪装充气假目标、子母弹等。其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，但随着复合材料的广泛应用和做功一致性的提高，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等外界环境的限制，燃气出口温度会被限制在500℃以下，并且不允许燃气中有固体残渣等，传统的燃气发生器已不能满足实际使用要求，相关单位也开展了相关研究，但是存在以下问题：

1)冷却组件占比较大，性价比不高；

2)冷却组件未实现模块化；

3)冷却组件降温效果不大，输出燃气温度偏高。

因此，传统的燃气发生器在功能上能够实现基本功能，但是在燃气温度控制，燃气洁净度控制以、空间利用率及模块化等方面均无优势。

技术实现要素：

本发明的技术解决方案是，克服现有技术的不足，提出了一种火药燃气冷却装置，在燃气出口处增加结构件，通过结构件串联增加长度、套装形成多层壳体，改变燃气流道，增加燃气与结构件的接触面积和道通行程，使高温燃气与结构件充分换热，利用高温燃气与占比不大于装药空间的冷却结构的温差和热容差降低燃气温度。本发明中冷却组件成本小、技术风险低。

本发明的技术方案是：

一种火药燃气冷却装置，包括：堵片、一级冷却部件、二级冷却部件和过滤板组件；

一级冷却部件和二级冷却部件将冷却装置沿径向由内至外划分为多层腔体；

高温燃气通过堵片喷入最内层腔体，由内至外依次流过各层腔体后通过过滤板组件流出；

两相邻层腔体内的高温燃气流动方向相反；同时，腔体内设置有沿轴向阵列的多层隔板，隔板周向开有通孔，两相邻隔板上的通孔位置交错，从而增加燃气与结构件的接触面积和道通行程；

初始状态，堵片阻断壳体和内层腔体之间的气体流道；利用高温燃气的压力喷开堵片，使壳体和内层腔体之间形成连通的气体流道。

堵片的圆筒结构，圆筒结构靠近喷管一侧的端面上刻蚀有削弱槽，削弱槽能够被高温燃气的压力喷开形成缝隙。

堵片的材料为钛合金。

一级冷却部件包括：冷却板ⅰ、导流环和内筒；

冷却板ⅰ作为所述隔板；

导流环由一体化加工而成的圆筒和圆板，圆筒的一端套装在堵片的外壁上，圆筒的另一端连接圆板，圆筒的另一端的壁面周向均布有通孔；

圆筒一端的外壁上套装有多个冷却板ⅰ，两相邻冷却板ⅰ之间通过插接结构连接，多个冷却板ⅰ之间无法相对转动；

内筒套装在多个冷却板ⅰ的外部形成内外层腔体；

内筒朝向喷管的一端的壁面周向均布有通孔，使内外层腔体之间连通。

二级冷却部件包括：冷却板ⅱ、冷却筒；

冷却板ⅱ作为所述隔板；

内筒的外壁上套装有多个冷却板ⅱ，两相邻冷却板ⅱ之间通过插接结构连接，多个冷却板ⅱ之间无法相对转动；

冷却筒套装在多个冷却板ⅱ的外部，使内筒和冷却筒之间形成最外层腔体；

冷却筒一端固定连接壳体，冷却筒另一端内部底面固定安装有过滤板组件；冷却筒的另一端开有中心孔作为出气口。

冷却筒和壳体通过螺纹连接，同时，冷却筒和壳体的外壁焊接固定。

一种火药燃气冷却装置，还包括：垫圈ⅰ；

冷却筒内壁和壳体棱边接触的位置设置有垫圈ⅰ，垫圈ⅰ用于密封。

堵片的一端固定连接壳体的出口处的喷管，堵片的另一端连接导流环的一端。

一种火药燃气冷却装置，还包括保护帽和垫圈ⅱ；

冷却筒另一端的出气口处安装有保护帽，冷却筒出气口的棱边与保护帽连接位置设置有垫圈ⅱ；垫圈ⅱ用于密封，保护帽防止多余物进入冷却装置内部；使用时拆除保护帽和垫圈ⅱ。

过滤板组件包括：滤网和过滤板；过滤板表面阵列有多个通孔；滤网的目数不低于400目。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)本发明可较大的控制燃气冷却结构空间尺寸，保证冷却组件占比不大于装药空间，同时实现火药燃气降温；

2)本发明的燃气降温解决方案，可根据不同要求的燃气温度要求对冷却组件中冷却件数量进行调整，达到最优效果。

附图说明

图1为本发明结构简图；

图2为本发明工作示意图；

图3为本发明过滤板组件轴向剖视图；

图4(a)为本发明导流环轴向剖视图；

图4(b)为图4(a)的俯视图；

图5为本发明内筒轴向剖视图；

图6(a)为本发明冷却板ⅱ轴向剖视图；

图6(b)为图6(a)的俯视图；

图6(c)为图6(a)的仰视图；

图7(a)为本发明冷却板ⅰ轴向剖视图；

图7(b)为图7(a)的俯视图；

图7(c)为图7(a)的仰视图；

图8为本发明堵片的削弱槽示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明一种火药燃气冷却装置，包括：堵片11、一级冷却部件、二级冷却部件和过滤板组件2。一级冷却部件和二级冷却部件将冷却装置沿径向由内至外划分为多层腔体，图2所示，高温燃气通过堵片11喷入最内层腔体，由内至外依次流过各层腔体后通过过滤板组件2流出。

两相邻层腔体内的高温燃气流动方向相反；同时，腔体内设置有沿轴向阵列的多层隔板，隔板周向开有通孔，两相邻隔板上的通孔位置交错，从而增加燃气与结构件的接触面积和道通行程。

初始状态，堵片11阻断壳体7和内层腔体之间的气体流道；利用高温燃气的压力喷开堵片11，使壳体7和内层腔体之间形成连通的气体流道。

堵片11的圆筒结构，圆筒结构靠近喷管12一侧的端面上刻蚀有削弱槽，如图8所示。削弱槽能够被高温燃气的压力喷开形成缝隙。堵片11的材料为钛合金。

一级冷却部件包括：冷却板ⅰ10、导流环3和内筒6。冷却板ⅰ10作为所述隔板；如图4(a)所示，导流环3由一体化加工而成的圆筒和圆板，圆筒的一端套装在堵片11的外壁上，圆筒的另一端连接圆板，圆筒的另一端的壁面周向均布有通孔如图4(b)所示。圆筒一端的外壁上套装有多个冷却板ⅰ10，两相邻冷却板ⅰ10之间通过插接结构连接，多个冷却板ⅰ10之间无法相对转动，导流环3和冷却板ⅰ10之间间隙配合。本发明实施例中冷却板ⅰ10的结构如图7(a)～图7(c)所示。

内筒6套装在多个冷却板ⅰ10的外部形成内外层腔体，如图5所示，内筒6朝向喷管12的一端的壁面周向均布有通孔，使内外层腔体之间连通。

二级冷却部件包括：冷却板ⅱ4、冷却筒1。冷却板ⅱ4作为所述隔板，内筒6的外壁上套装有多个冷却板ⅱ4，两相邻冷却板ⅱ4之间通过插接结构连接，多个冷却板ⅱ4之间无法相对转动；内筒6和冷却板ⅱ4之间间隙配合。本发明实施例中冷却板ⅱ4的结构如图6(a)～图6(c)所示。

冷却筒1套装在多个冷却板ⅱ4的外部，使内筒6和冷却筒1之间形成最外层腔体。冷却筒1一端固定连接壳体7，冷却筒1另一端内部底面固定安装有过滤板组件2；冷却筒1的另一端开有中心孔作为出气口。

冷却筒1和壳体7通过螺纹连接，同时，冷却筒1和壳体7的外壁焊接固定。

本发明一种火药燃气冷却装置还包括：垫圈ⅰ5，冷却筒1内壁和壳体7棱边接触的位置设置有垫圈ⅰ5，垫圈ⅰ5用于密封。

堵片11的一端固定连接壳体7的出口处的喷管12，堵片11的另一端连接导流环3的一端。

本发明一种火药燃气冷却装置还包括保护帽9和垫圈ⅱ8。冷却筒1另一端的出气口处安装有保护帽9，冷却筒1出气口的棱边与保护帽9连接位置设置有垫圈ⅱ8，垫圈ⅱ8用于密封，保护帽9防止多余物进入冷却装置内部。使用时拆除保护帽9和垫圈ⅱ8。

如图3所示，过滤板组件2包括：滤网21和过滤板22。过滤板22表面阵列有多个通孔；滤网21的目数不低于400目。

保护帽9是防止多余物进入冷却组件内部，一般是铝材料制成；为将燃气产品部分与冷部分隔离开，设计了堵片11，在其一个端面刻蚀削弱槽，保证正向打开压力不大于3mpa，反向爆破压力不低于6mpa。冷却板ⅰ10、导流环3以及内筒6组成一级冷却部件；冷却板ⅱ4、冷却筒1组成二级冷却部件；过滤板组件2由滤网21和过滤板22组成；高温燃气经一、二级冷却部件过滤降温后最终从过滤板组件2排出，输出低温洁净燃气。

为了一、二级冷却部件对燃气的降温效果，冷却板ⅰ10和冷却板ⅱ4设计时采用排气孔交错设计方式，增加燃气与冷却件的接触面积，同时改变燃气流道，使其与冷却件充分换热。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。