CN108639392B - 一种气液连接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气液连接器，包括连接器液体通道、N个压杆组合，气液连接器与箭上活门对接时，连接器保持与箭上活门轴向平行状态向箭上活门靠近，缓冲垫与箭上活门外罩接触形成第一级导向，引导连接器液体通道轴线与箭上活门轴线粗对中；然后，N个压杆组合在外力驱动下沿连接器液体通道轴向朝连接器移动，同时旋转L形压头，使N个L形压头的锁扣结构对准连接器液体通道轴线，L形压头加强筋与箭上活门内柱面接触形成第二级导向，引导连接器液体通道轴线与箭上活门轴线精对中，直至连接器箭上活门连接口锥面与箭上活门锥面接触，形成第三级导向，引导气液连接器与箭上活门配合锁紧。本发明通过多级导向保证气液连接器对接时对中，对接快速可靠。

Description

一种气液连接器

技术领域

本发明涉及一种气液连接器，属于低温流体输送、火箭加注技术领域。

背景技术

现有连接器产品均为单一的气相或液相连接器，且其对应接口在箭上分散布置，不利于箭体结构总体布局。同时，现有连接器对接过程多为手动或半自动方式，所需人员多、工作强度大、初始对中要求高，而且发射流程中若出现火箭紧急关机的情况，现有连接器无法进行远程自动二次对接，只能由人员返场后进行手动操作，耗费时间长、人员风险大。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种低对中要求气液连接器，用于导弹、运载火箭加注，及类似低温流体输送。

本发明的技术解决方案是：一种气液连接器，该气液连接器包括连接器液体通道和N个压杆组合，N≥3，连接器液体通道一端为箭上活门连接口，用于与箭上活门匹配连接；N个压杆组合沿连接器液体通道轴线方向均匀布置在箭上活门连接口周围，每个压杆组合包括压杆、缓冲垫和带加强筋的L形压头，缓冲垫固定安装在压杆的一端端部，L形压头固定安装在压杆靠近缓冲垫的一端，其一条直角边沿压杆方向安装在压杆上，另一条直角边与压杆垂直，其远离压杆的端部设有锁扣结构，所述锁扣结构为与箭上活门外凸台相匹配的凹槽；

气液连接器与箭上活门对接前，压杆组合L形压头位于连接器箭上活门连接口上方，其锁扣结构避开箭上活门连接口口径上方位置，防止其阻挡连接器箭上活门连接口靠近箭上活门；气液连接器与箭上活门对接时，连接器保持与箭上活门轴向平行状态向箭上活门靠近，缓冲垫与箭上活门外罩接触形成第一级导向，引导连接器液体通道轴线与箭上活门轴线粗对中；然后，N个压杆组合在外力驱动下沿连接器液体通道轴向朝连接器移动，同时旋转L形压头，使N个L形压头的锁扣结构对准连接器液体通道轴线，L形压头加强筋与箭上活门内柱面接触形成二级导向，引导连接器液体通道轴线与箭上活门轴线精对中，直至连接器箭上活门连接口锥面与箭上活门锥面接触，形成第三级导向，引导气液连接器与箭上活门配合锁紧。

所述气液连接器还包括供气管路，所述供气管路轴线与连接器液体通道轴线平行，安装在箭上活门连接口周围。

所述缓冲垫为圆锥形隔热缓冲垫。

所述气液连接器还包括N个活塞组合、第一法兰、第二法兰，每个活塞组合包括活塞筒和位于其中的活塞杆，活塞筒通过第二法兰固定安装在连接器液体通道外周上，活塞杆与连接器液体通道轴向平行，第一法兰为围绕在连接器液体通道周向的环形结构，同时与压杆和活塞杆固定连接，活塞杆在活塞筒内的气体驱动下通过第一法兰带动压杆沿连接器液体通道轴线方向移动。

所述压杆两侧对称切削有导向段，导向段包括第一直线段、螺旋段和第二直线段，第一直线段和第二直线段的切削面与压杆轴线平行，且第一直线段与第二直线段切削面相互垂直，螺旋段切削面从第一直线段开始，沿压杆旋转，到第二直线段结束，气液连接器外周固定安装N个转动挡板，转动挡板的位置与压杆组合的位置相匹配，每个转动挡板上设有导向孔，其形状与压杆上的导向段截面匹配，导向段穿过导向孔沿压杆轴线方向移动，导引L形压头沿压杆中心轴旋转。

所述箭上活门对接口采用锥面密封结构进行密封，所述锥面密封结构包括O型密封圈和密封挡圈，其中密封挡圈截面为梯形，其上底面与连接器活门连接口密封面紧密配合、下底面与火箭活门密封面紧密配合；O型密封圈位于密封挡圈与连接器活门连接口密封面所形成的间隙中，与密封挡圈和连接器活门连接口紧密接触。

所述O型密封圈采用橡胶4101制成。

所述气液连接器还包括缠绕垫、吹除环、吹除腔、吹除管；

吹除腔为附着在靠近箭上活门连接口端连接器液体通道外侧的环形腔体；

缠绕垫位于箭上活门下端面与环形腔体上端面之间，在气液连接器外部形成一个环形密闭空间；

吹除环位于环形密闭空间内环绕在连接器液体通道周围，与连接器液体通道外侧壁形成一定的夹角；

吹除腔开设两个孔，一个孔用来连接吹除管，通过吹除管充入氮气，另一个孔对准吹除环。

所述吹除环包括多个均布的通气孔，用于使吹除气均匀分布。

所述气液连接器还包括隔气波纹管，隔气波纹管沿连接器液体通道轴线方向均匀布置在压杆组合周围，其一端与安装在连接器液体通道外周的第三法兰连接，另一端靠近箭上活门外罩，气液连接器与箭上活门对接锁紧时，隔气波纹管与箭上活门外罩接触并有一定压缩量，气液连接器与箭上活门解锁分离后，隔气波纹管恢复正常状态释放并与箭上活门外罩保持一定距离。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明通过多级导向保证气液连接器对接时对中，对接快速可靠，可自动实现；

(2)、本发明通过隔气波纹管和吹除环，创造正压保护环境，减少结霜或结冰，保证二次对接密封效果；

(3)、本发明气液连接器可组合供气管路，结构紧凑，布局合理，满足多方面实用要求。

附图说明

图1为本发明实施例气液连接器主要接口示意图(未组合供气管路)；

图2为本发明实施例气液连接器主要接口示意图(组合供气管路)；

图3为本发明实施例低温气液连接器压杆组合和导向线段组成图；

图4为本发明实施例低温气液连接器结构剖面图(锁紧状态)；

图5为本发明实施例低温气液连接器结构剖面图(解锁状态)；

图6为本发明实施例低温气液连接器密封、检漏及吹除结构；图7为本发明实施例吹除环上通气孔分布图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施对本发明作进一步详细说明。

本发明设计了一种低对中要求气液连接器，具有远程自动对接、气液组合化和低初始对中要求的性能。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明提供了一种气液连接器，该气液连接器包括连接器液体通道202、供气管路701和N个压杆组合203，N≥3，连接器液体通道202一端为箭上活门连接口101，箭上活门连接口101是推进剂大流量加注及泄出的主通路，用于与箭上活门201匹配连接，连接密封方式为锥面密封；另一端为地面管路连接口102，地面管路连接口102同样是推进剂大流量加注及泄出的主通路，用于与地面加注系统管路连接，连接密封方式为法兰端面密封；N个压杆组合203沿连接器液体通道202轴线方向均匀布置在箭上活门连接口101周围，每个压杆组合203包括压杆501、缓冲垫503和带加强筋的L形压头502，所述缓冲垫503为圆锥形隔热缓冲垫，缓冲垫503固定安装在压杆501的一端端部，L形压头502固定安装在压杆501靠近缓冲垫503的一端，其一条直角边沿压杆501方向安装在压杆501上，另一条直角边与压杆501垂直，其远离压杆501的端部设有锁扣结构，所述锁扣结构为与箭上活门外凸台相匹配的凹槽。

气液连接器与箭上活门对接前，压杆组合203L形压头502位于连接器箭上活门连接口101上方，其锁扣结构避开箭上活门连接口101口径上方位置，防止其阻挡连接器箭上活门连接口101靠近箭上活门；气液连接器与箭上活门对接时，连接器保持与箭上活门轴向平行状态向箭上活门靠近，缓冲垫与箭上活门外罩接触形成第一级导向，三个以上的隔热缓冲垫最终构成一个平面，引导连接器液体通道轴线与箭上活门轴线粗对中；然后，N个压杆组合203在外力驱动下沿连接器液体通道202轴向朝连接器移动，同时旋转L形压头502，使N个L形压头502的锁扣结构对准连接器液体通道202轴线，L形压头502加强筋与箭上活门内柱面接触形成二级导向，引导连接器液体通道202轴线与箭上活门轴线精对中，直至连接器箭上活门连接口101锥面与箭上活门锥面接触，形成第三级导向，引导气液连接器与箭上活门配合锁紧。

所述供气管路701轴线与连接器液体通道202轴线平行，安装在箭上活门连接口101周围。这样，可以使用一个连接器同时供气和供液，节约空间。

如图2所示，所述气液连接器还包括N个活塞组合211、第一法兰209、第二法兰207，每个活塞组合211包括活塞筒206和位于其中的活塞杆208，活塞筒206通过第二法兰207固定安装在连接器液体通道202外周上，活塞杆206与连接器液体通道202轴向平行，第一法兰209为围绕在连接器液体通道202周向的环形结构，同时与压杆501和活塞杆208固定连接，活塞杆208在活塞筒206内的气体驱动下通过第一法兰209带动压杆501沿连接器液体通道202轴线方向移动。活塞筒206上还设有锁紧供气口103和解锁供气口104，锁紧供气口103连接活塞筒锁紧腔和供气系统管路，用于连接器锁紧时向活塞筒206锁紧腔供气，连接密封方式为螺纹连接；解锁供气口104，连接活塞筒解锁腔301和供气系统管路，用于连接器解锁时向活塞筒解锁腔301供气，连接密封方式为螺纹连接。

如图3所示，所述压杆501两侧对称切削有导向段，导向段包括第一直线段504、螺旋段505和第二直线段506，第一直线段504和第二直线段506的切削面与压杆501轴线平行，且第一直线段504与第二直线段506切削面相互垂直，螺旋段505切削面从第一直线段504开始，沿压杆501旋转，到第二直线段506结束，气液连接器外周固定安装N个转动挡板，转动挡板的位置与压杆组合203的位置相匹配，每个转动挡板上设有导向孔，其形状与压杆501上的导向段截面匹配，导向段穿过导向孔沿压杆501轴线方向移动，导引L形压头沿压杆501中心轴旋转。

上述气液连接器的工作原理为：。

对接准备——通过解锁供气口104向活塞筒解锁腔301供气，活塞杆206缩回，带动压杆501上升，此时在转动挡板的导向作用下，压杆501将同时向外转动90°，此时连接器解锁，可以与箭上活门对接；

对接过程——连接器保持与箭上活门同轴状态向箭上活门靠近，当缓冲垫503与箭上活门外罩接触时形成一级导向，引导连接器锥面与箭上活门锥面接触，直至连接器不再运动，此时处于初步对接状态；

锁紧过程——通过锁紧供气口103向活塞筒206锁紧腔供气，活塞杆208伸出，带动压杆503下降，此时在转动挡板的导向作用下，压杆501将同时向内转动90°，直至压杆501不再运动。转动过程中当压杆501加强筋与箭上活门外罩接触时形成二级导向，引导连接器与箭上活门轴线对中，同时连接器与箭上活门之间的配合锥面形成三级导向，通过自动对中完成最后的完全锁紧过程，如图4所示。

解锁过程——通过解锁供气口104向活塞筒解锁腔301供气，活塞杆501缩回，带动压杆501上升，此时在转动挡板的导向作用下，压杆501将同时向外转动90°，直至压杆501不再运动，此即为解锁状态，如图5所示。

如图6所示，所述箭上活门对接口101采用锥面密封结构进行密封，所述锥面密封结构包括O型密封圈401和密封挡圈402，其中密封挡圈402截面为梯形，其上底面与连接器活门连接口101密封面紧密配合、下底面与火箭活门密封面紧密配合；O型密封圈401位于密封挡圈402与连接器活门连接口101密封面所形成的间隙中，与密封挡圈402和连接器活门连接口101紧密接触。所述O型密封圈采用橡胶4101制成。

所述气液连接器还包括缠绕垫406、吹除环403、吹除腔404、吹除管405；

吹除腔404为附着在靠近箭上活门连接口101端连接器液体通道202外侧的环形腔体；

缠绕垫406位于箭上活门下端面与环形腔体上端面之间，在气液连接器外部形成一个环形密闭空间；

吹除环403位于环形密闭空间内环绕在连接器液体通道202周围，与连接器液体通道202外侧壁形成一定的夹角；

吹除腔404开设两个孔，一个孔用来连接吹除管405，另一个孔对准吹除环403。

如图7所示，所述吹除环包括多个均布的通气孔601，用于使吹除气均匀分布。

吹除管405还可以用作密封检漏口105延伸段，用于箭地接口气检或正式工作时密封检漏。连接器与箭上活门对接锁紧之后，当采用常规的管内充压气检时，可通过与检漏管相连的密封检漏口105检查密封效果。

在连接器液体通道202外侧，位于吹除腔404下方还设有真空绝热腔210，内部可抽成真空状态，用于保证连接器液体通道202内介质温度。

所述气液连接器还包括隔气波纹管204，隔气波纹管204沿连接器液体通道202轴线方向均匀布置在压杆组合203周围，其一端与安装在连接器液体通道202外周的第三法兰205连接，另一端靠近箭上活门外罩，气液连接器与箭上活门对接锁紧时，隔气波纹管204与箭上活门外罩接触并有一定压缩量，气液连接器与箭上活门解锁分离后，隔气波纹管204恢复正常状态释放并与箭上活门外罩保持一定距离。

连接器与箭上活门解锁分离之后，通过吹除管向吹除腔供气，再通过吹除环对连接器与箭上活门进行环向吹除，通过隔气波纹管形成的正压保护防止密封部位结霜或结冰，以此保证连接器与箭上活门二次对接后的密封性能。本说明书未进行详细描述部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.一种气液连接器，其特征在于包括连接器液体通道(202)和N个压杆组合(203)，N≥3，连接器液体通道(202)一端为箭上活门连接口(101)，用于与箭上活门(201)匹配连接；N个压杆组合(203)沿连接器液体通道(202)轴线方向均匀布置在箭上活门连接口(101)周围，每个压杆组合(203)包括压杆(501)、缓冲垫(503)和带加强筋的L形压头(502)，缓冲垫(503)固定安装在压杆(501)的一端端部，L形压头(502)固定安装在压杆(501)靠近缓冲垫(503)的一端，其一条直角边沿压杆(501)方向安装在压杆(501)上，另一条直角边与压杆(501)垂直，其远离压杆(501)的端部设有锁扣结构，所述锁扣结构为与箭上活门外凸台相匹配的凹槽；

气液连接器与箭上活门对接前，压杆组合(203)L形压头(502)位于连接器箭上活门连接口(101)上方，其锁扣结构避开箭上活门连接口(101)口径上方位置，防止其阻挡连接器箭上活门连接口(101)靠近箭上活门；气液连接器与箭上活门对接时，连接器保持与箭上活门轴向平行状态向箭上活门靠近，缓冲垫(503)与箭上活门外罩接触形成第一级导向，引导连接器液体通道轴线与箭上活门轴线粗对中；然后，N个压杆组合(203)在外力驱动下沿连接器液体通道(202)轴向朝连接器移动，同时旋转L形压头(502)，使N个L形压头(502)的锁扣结构对准连接器液体通道(202)轴线，L形压头(502)加强筋与箭上活门内柱面接触形成二级导向，引导连接器液体通道(202)轴线与箭上活门轴线精对中，直至连接器箭上活门连接口(101)锥面与箭上活门锥面接触，形成第三级导向，引导气液连接器与箭上活门配合锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种气液连接器，其特征在于还包括供气管路(701)，所述供气管路(701)轴线与连接器液体通道(202)轴线平行，安装在箭上活门连接口(101)周围。

3.根据权利要求1所述的一种气液连接器，其特征在于所述缓冲垫(503)为圆锥形隔热缓冲垫。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种气液连接器，其特征在于还包括N个活塞组合(211)、第一法兰(209)、第二法兰(207)，每个活塞组合(211)包括活塞筒(206)和位于其中的活塞杆(208)，活塞筒(206)通过第二法兰(207)固定安装在连接器液体通道(202)外周上，活塞杆(208)与连接器液体通道(202)轴向平行，第一法兰(209)为围绕在连接器液体通道(202)周向的环形结构，同时与压杆(501)和活塞杆(208)固定连接，活塞杆(208)在活塞筒(206)内的气体驱动下通过第一法兰(209)带动压杆(501)沿连接器液体通道(202)轴线方向移动。

5.根据权利要求1～3任一项所述的一种气液连接器，其特征在于所述压杆(501)两侧对称切削有导向段，导向段包括第一直线段(504)、螺旋段(505)和第二直线段(506)，第一直线段(504)和第二直线段(506)的切削面与压杆(501)轴线平行，且第一直线段(504)与第二直线段(506)切削面相互垂直，螺旋段(505)切削面从第一直线段(504)开始，沿压杆(501)旋转，到第二直线段(506)结束，气液连接器外周固定安装N个转动挡板，转动挡板的位置与压杆组合(203)的位置相匹配，每个转动挡板上设有导向孔，其形状与压杆(501)上的导向段截面匹配，导向段穿过导向孔沿压杆(501)轴线方向移动，导引L形压头沿压杆(501)中心轴旋转。

6.根据权利要求1～3任一项所述的一种气液连接器，其特征在于所述箭上活门对接口(101)采用锥面密封结构进行密封，所述锥面密封结构包括O型密封圈(401)和密封挡圈(402)，其中密封挡圈(402)截面为梯形，其上底面与连接器活门连接口(101)密封面紧密配合、下底面与火箭活门密封面紧密配合；O型密封圈(401)位于密封挡圈(402)与连接器活门连接口(101)密封面所形成的间隙中，与密封挡圈(402)和连接器活门连接口(101)紧密接触。

7.根据权利要求6所述的一种气液连接器，其特征在于所述O型密封圈采用橡胶4101制成。

8.根据权利要求1～3任一项所述的一种气液连接器，其特征在于还包括缠绕垫(406)、吹除环(403)、吹除腔(404)、吹除管(405)；

吹除腔(404)为附着在靠近箭上活门连接口(101)端连接器液体通道(202)外侧的环形腔体；

缠绕垫(406)位于箭上活门下端面与环形腔体上端面之间，在气液连接器外部形成一个环形密闭空间；

吹除环(403)位于环形密闭空间内环绕在连接器液体通道(202)周围，与连接器液体通道(202)外侧壁形成一定的夹角；

吹除腔(404)开设两个孔，一个孔用来连接吹除管(405)，通过吹除管(405)充入氮气，另一个孔对准吹除环(403)。

9.根据权利要求8所述的一种气液连接器，其特征在于所述吹除环包括多个均布的通气孔(601)，用于使吹除气均匀分布。

10.根据权利要求1所述的一种气液连接器，其特征在于还包括隔气波纹管(204)，隔气波纹管(204)沿连接器液体通道(202)轴线方向均匀布置在压杆组合(203)周围，其一端与安装在连接器液体通道(202)外周的第三法兰(205)连接，另一端靠近箭上活门外罩，气液连接器与箭上活门对接锁紧时，隔气波纹管(204)与箭上活门外罩接触并有一定压缩量，气液连接器与箭上活门解锁分离后，隔气波纹管(204)恢复正常状态释放并与箭上活门外罩保持一定距离。

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