闸板式常开电爆阀密封结构的设计与仿真研究

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1、第37卷第1期2011年2月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPUISIONV01．37．№．1Feb．2011闸板式常开电爆阀密封结构的设计与仿真研究张晓东1，李路路z，柳珊2，唐妹芳2(1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2．上海空间推进研究所，上海200233)摘要：为选择合理的闸板式常开电爆阀的结构方案，采用LS—DYNA分析软件对闸板式常开电爆阀的密封过程进行了数值仿真，得到了不同设计结构下密封零件配合时的时间、应力曲线及运动过程图。参考仿真结果选择了常开电爆阀密封结构的设计方案

2、，并在最终的试制生产中取得了成功。关键词：常开电爆阀；闸板式；密封结构；数值仿真中图分类号：V414．1—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2011)01—0051--06JJeSl姐anQS1mUlatlOnl-esearchOtsealconnzuratlOnln1～●■●^●一●flashboard．h∞enormallyopenpyro—valve■，l一一一ZHANGXiao·don91，LILu—lu2，LIUShan2，TANGMei·fan92(1．SchoolofMechanicalE

3、ngineeringShanghaiJiaotongUniverstity,Shanghai200240，China；2．ShanghaiInstituteofSpacePropulsion，Shanghai200233，China)AbI由丑髓：Thesealingprocessofaflashboard-typenormallyopenpyre·valveissimulatedwitllLS-DYNAsoftwareinordertoselectasuitablestructureforit．Bothofther

4、elationshipbetweenstresscurveandtimeaswell鹊themovingprocessfigureduringthematchingperiodofsealpartsaregainedfromdifferentstructures．Accordingtothesimulation,thesealconfigurationoftheflashboard·typenormallyopenpyro—valveisselected．Itisprovedtobesuccessfulinproto

5、typemanufaCtUl℃．kywords：normallyopenpyre-valve；flashboard-type；sealconfiguration；numericalsimulation0引言宇航推进系统中使用的电爆阀可分为常闭电爆阀和常开电爆阀两大类。常开式电爆阀根据结构的不同又可以分为柱塞式和闸板式。闸板式常开电爆阀，是常开电爆阀中使用较为广泛的类型。闸板式电爆阀的工作原理是，采用类似闸板一样的切刀零件，在高温高压燃气推动下快速切断管嘴的薄弱处，利用切刀零件的侧面与管嘴的被切断面密封，阻断介质流道。

6、这种电爆阀优点是在工作时产生很少的水击。也基本不受流体介收稿日期：20lo-lo-15：修回日期：2010一ll—12基金项目：总装备部预研项目作者简介：张晓东(1977-一)．男。工程师，研究领域为推进系统阀门设计52火箭推进2011年2月质的压缩阻力影响。相对其他结构常开电爆阀，适用性更广。本文通过使用LS—DYNA分析软件，对闸板式常开电爆阀动作密封的动态过程进行仿真分析，为某型号用的闸板式常开电爆阀的研制提供了合理的结构方案。1产品结构设计闸板式常开电爆阀由于其密封形式的独特性，很难得到理想的密封效果。产品设

7、计时，经常需要用实际产品反复试验摸索，才能得到最终可靠的产品。某预研型号，需要使用一种常开电爆阀，用于飞行器入轨后，永久切断增压气体和贮箱的通道，保证飞行器的安全。初步设计采用闸板式电爆阀结构，如图l所示。图1闸板式常开电爆阀结构示意图lrig．1Schemeo／flsshboard-typenormallyopenpyro-valve设计理想中的闸板式常开电爆阀的工作过程分为两个过程：1)当电爆阀通电电爆时，电爆管产生高压燃气推动切刀向下快速移动，切刀切落管嘴零件薄弱段；2)切刀继续下移，从初始接触位置开始，切刀侧

8、面与切断的管嘴端面挤压并逐渐压紧，形成密封面。挤压力做功完全抵消切刀下移的能量，最后切刀停止运动，嵌入管嘴中，最终完全阻断介质流道。切刀挤压管嘴形成的密封效果是闸板式常开电爆阀工作过程中最为关键的问题。总结以往相关产品的研究经验，预测可能出现的密封失效形式有两类：1)切刀侧面由于是有一定斜度的，因此，如切断后切刀下移不到位，则管嘴下端会形成泄露