CN109737832A - 一种气动活塞式切割器及非火工分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空航天设备技术领域，具体涉及一种气动活塞式切割器及非火工分离装置。包括本体，和设置在所述本体内的气腔、剪切部、活塞腔及活塞，本体其内具有供活塞移动的活塞腔；气腔设置于所述本体内，位于所述活塞的一侧，与外部气源和所述活塞腔连通；剪切部设置于所述活塞腔内，位于所述活塞的远离所述气腔的另一侧，其内设置有待剪切件；向所述气腔内通入高压气体，所述高压气体推动所述活塞朝向所述剪切部移动，切断所述待剪切件。本发明的气动活塞式切割器及非火工分离装置具有可重复使用，成本低，并且不会产生有害气体的优点。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天设备技术领域，具体涉及一种气动活塞式切割器及非火工分离装置。
背景技术
传统的火箭部段分离，无论是级间分离还是整流罩分离等多使用爆炸活塞式切割器分离，火工品一次性使用并且价格不菲，不仅分离火工品一次使用，且相关的配套产品等均为一次性使用产品，例如导爆索、歧管、起爆器等。起爆器起爆产生的化学能经歧管、导爆索传到分离火工品进行起爆和分离解锁，由于主装药、次装药等所有火工品为一次起爆后就被耗尽，整套分离解锁装置在使用一次后就不可复用，导致火箭的成本升高，同时，当火药燃烧或爆炸时会产生有害气体，污染环境。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中火工分离解锁装置只能一次性使用、并且在火药燃烧或爆炸时会产生有害气体，污染环境的缺陷，从而提供一种可重复使用，成本低，并且不会产生有害气体的气动活塞式切割器，及设置有该气动活塞式切割器的非火工分离装置。
为解决上述问题，本发明的气动活塞式切割器，包括本体，和设置在所述本体内的气腔、剪切部、活塞腔及活塞，本体其内具有供活塞移动的活塞腔；气腔设置于所述本体内，位于所述活塞的一侧，与外部气源和所述活塞腔连通；剪切部设置于所述活塞腔内，位于所述活塞的远离所述气腔的另一侧，其内设置有待剪切件；向所述气腔内通入高压气体，所述高压气体推动所述活塞朝向所述剪切部移动，切断所述待剪切件。
还包括通过所述待剪切件与所述本体连接的待分离结构，所述待剪切件被切断后，所述待分离结构与所述本体分离，或是待分离结构之间相互分离。
所述气腔具有两个，分别连接两路气源。
还包括一端与所述本体连接，另一端伸入所述活塞内的剪切销，所述剪切销与所述活塞的轴线垂直。
所述活塞的靠近所述气腔的端部设置有密封圈，所述密封圈位于所述活塞与所述活塞腔的内壁之间。
所述密封圈沿所述活塞的轴线方向设置有两个，且并行设置。
本发明的非火工分离装置，具有上述的气动活塞式切割器。
所述气动活塞式切割器的气腔通过所述至少一个管路与至少一个供气件连通，所述供气件用于将内部存储的高压气体经所述管路输送到所述气腔内，使所述气动活塞式切割器的本体与待分离结构分离，或是待分离结构之间相互分离。
所述供气件为一个，在所述管路上设有用于调节所述供气件与所述气动活塞式切割器通断状态的电磁阀。
所述气动活塞式切割器为至少两个，所述电磁阀包括分别与所述供气件连接的第一电磁阀与第二电磁阀，每个所述气动活塞式切割器均通过两条管路分别与所述第一电磁阀与所述第二电磁阀连接。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明的气动活塞式切割器，包括本体，和设置在所述本体内的气腔、剪切部、活塞腔及活塞，本体内具有供活塞移动的活塞腔；气腔设置于所述本体内，位于所述活塞的一侧，与外部气源和所述活塞腔连通；剪切部设置于所述活塞腔内，位于所述活塞的远离所述气腔的另一侧，其内设置有待剪切件；向所述气腔内通入高压气体，所述高压气体推动所述活塞朝向所述剪切部移动，切断所述待剪切件。通过所述高压气体产生的作用力作用在所述活塞上来移动所述活塞以切断所述待剪切件，高压气体可以使用无害的气体，相对使用火药燃烧或火药爆炸产生的有害气体，能够减少环境污染，且避免因火药燃烧和火药爆炸导致的参与火药燃烧和火药爆炸的相关装置不能再次使用而造成的浪费。因此，本发明的气动活塞式切割器具有更加环保，使用成本低的优点。
2.本发明的气动活塞式切割器，所述气腔具有两个，且分别连接两路气源，能够保证在任一所述气路中的高压气体进入到气腔时，活塞即受到高压气体的压力作用移动以切断所述待剪切件，两个气腔分别连接两路气源的设置，能够提高活塞切断待剪切件的可靠性。
3.本发明的气动活塞式切割器，所述密封圈的设置，可以避免因活塞与所述活塞腔的内壁之间存在间隙而漏气，导致的活塞不能及时切断所述待剪切件，即，设置有密封圈且密封圈设置有两个提高了活塞切断待剪切件的可靠性。
4.本发明的非火工分离装置，包括上述的气动活塞式切割器，及至少一个供气件，至少一个供气件通过所述至少一个管路与所述气动活塞式切割器的气腔连通，用于将内部存储的高压气体经所述管路输送到所述气腔内，使所述气动活塞式切割器的本体与待分离结构分离，或是待分离结构之间相互分离。本发明的非火工分离装置使用高压气体作为气动活塞式切割器和待分离结构，或是待分离结构之间的分离能量来源，相对于使用火药爆炸或是火药燃烧，不产生有害气体，更加的清洁；且除气动活塞式切割器之外的结构均是可以回收重复利用的结构，能够相应的节约非火工分离装置的使用成本，减少材料的浪费。在将该非火工分离装置用于火箭时，有利于降低航空航天的成本。
5.本发明的非火工分离装置，在第一电池阀和第二电池阀接收到控制信号时打开，气腔和供气件通过管路连通，即第一电池阀和第二电池阀中任一开启或是最先开启，高压气体即经过管路进入到气动活塞式切割器内，使气动活塞式切割器动作。第一电池阀和第二电池阀的设置能够提高气动活塞式切割器动作可靠性。且将电磁阀与管路设置为冗余的形式，在实际操作的过程中，在其中的一个电磁阀或管路失效时，其中另一个电磁阀和管路仍可以正常使用，提高了分离装置的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的气动活塞式切割器的过中心线的剖视图的示意图；
图2为本发明的非火工分离装置的结构示意图；
附图标记说明：
1－气动活塞式切割器；2－本体；3－活塞腔；4－活塞；5－气腔；6－剪切部；7－剪切销；8－螺接刀砧；9－密封圈；10－供气件；11－管路；12－第一电磁阀；13－第二电磁阀；14－充气阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本实施例的气动活塞式切割器，如图1所示，包括本体2，设置在本体2内的活塞4、活塞腔3、气腔5和剪切部6。
本体2内具有供活塞4移动的活塞腔3，所述活塞腔3内设置有剪切部6，位于所述活塞4的远离所述气腔5的一侧，剪切部6内设置有待剪切件。本体2通过待剪切件与待分离结构连接，当然，也可以是多个待分离结构通过待剪切件连接，而待剪切件穿过所述待剪切部6设置。
气腔5位于所述活塞4的远离所述待剪切部6的一侧，分别与外部气源和所述活塞腔3连通。向所述气腔5内通入高压气体，所述高压气体推动所述活塞4朝向所述剪切部6移动，切断所述待剪切件，所述待剪切件被切断后，所述待分离结构与所述本体2分离，或是待分离结构之间相互分离。
为了提高活塞4受到高压气体的作用移动以切断所述待剪切件的可靠性，所述气腔5设置有两个，两个气腔5分别连接两路气源，任一路气源的高压气体到达气腔5内时，活塞4均可受到高压气体的作用而移动。
活塞4在未受到高压气体力的作用时需要保持位置相对稳定，因此在本体2内还设置有剪切销7，剪切销7的一端与所述本体2连接，另一端伸入所述活塞4内，所述剪切销7与所述活塞4的轴线垂直。在活塞4受力移动时，所述剪切销7被切断。
所述活塞4的靠近所述气腔5的端部设置有密封圈9，所述密封圈9位于所述活塞4与所述活塞腔3的内壁之间，为了提高密封圈9的密封效果，所述密封圈9沿所述活塞4的轴线方向设置有两个，且并行设置。
在活塞腔3的设置有剪切部一端的端部设置有螺接刀砧8，活塞4受到高压气体的作用力后移动时可与螺接刀砧8相撞，减少活塞4对本体的损害。
外部气源的高压气体进入到气腔5内，通过气腔5进入到活塞腔3中，高压气体在所述活塞腔3中将高压气体带有的作用力作用在活塞4上，推动活塞4快速朝向待剪切件移动，以切断所述待剪切件，使所述待分离结构与所述本体2分离，或是待分离结构之间相互分离。
本实施例的气动活塞式切割器，通过所述高压气体产生的作用力作用在所述活塞4上来移动所述活塞4以切断所述待剪切件，高压气体可以使用无害的气体，相对使用火药燃烧或火药爆炸产生的有害气体，能够减少环境污染，且避免因火药燃烧和火药爆炸导致的参与火药燃烧和火药爆炸的相关装置不能再次使用而造成的浪费，和使用成本高。
实施例二：
本实施例的非火工分离装置，如图2所示，包括实施例一种所述的气动活塞式切割器1，以及管路11和电池阀。
气动活塞式切割器1具有多个，任一所述气动活塞式切割器1的气腔5通过两个管路11与供气件10连通，供气件10将内部存储的高压气体经至少一个所述管路11输送到所述气腔5内，使所述气动活塞式切割器1动作，进行切割分裂。
在所述管路11上设有用于调节所述供气件10与所述气动活塞式切割器1通断状态的电磁阀。所述电磁阀包括分别与所述供气件10连接的第一电磁阀12与第二电磁阀13，每个所述气动活塞式切割器1均通过两条管路11分别与所述第一电磁阀12与所述第二电磁阀13连接。本实施例中，通过对第一电磁阀12与第二电磁阀13控制高压气体进入到气动活塞式切割器1中的时间、流量、流速等其他参数，使得供气件10中的高压气体精准的进入到气动活塞式切割器1中，从而控制气动活塞式切割器1的剪切时间，以及火箭分离部段的分离时间。
如图2所示，气动活塞式切割器1设置有四个，每个气动活塞式切割器1通过两个管路11与供气件10连通，任一所述管路11上设置有第一电池阀或第二电池阀，即非火工分离装置基于第一电磁阀12和第二电磁阀13两个电磁阀采用2×4路冗余。当然，气动活塞4式切割可以通过多个管路11与供气件10连通，相应的电池阀的设置数量也相应的增多，需要确保任一管路11上设置有至少一个电池阀。为了确保供气件10的供气稳定性，供气件10也可以设置有多个。
本实施例的非火工分离装置可以用于运载火箭及航天器等，当用于运载火箭时，运载火箭在发射前预先通过充气阀14对供气件10进行充气，飞行过程中在部段分离的前几分钟，预先对第一电磁阀12与第二电磁阀13供电，分离时第一电磁阀12与第二电磁阀13收到控制分离信号后打开，使供气件10中的高压气体以超音速沿管路11分别到达气动活塞式切割器1上，依靠高压气体转化的作用力触发气动活塞式切割器1的分离解锁，实现运载火箭部件间的分离。在使用时，根据分离面工况的不同，调整分离面内气动活塞式切割器1设置数量和规格，来满足使用需求。火箭在回收重复使用时，仅需要更换气动活塞式切割器1，非火工分离装置的大部分结构如供气件10、充气阀14、电池阀和管路11均可以重复使用。但在重复使用前，需要对非火工分离装置分解进行气密性检查、X光检查、压力传感器功能检查等，检验合格后重新总装集成，使用前通过充气阀14对供气件10再次充入高压气体。
本实施例的供气件为高压气瓶。
本实施例的非火工分离装置使用高压气体作为气动活塞式切割器1和待分离结构，或是待分离结构之间的分离能量来源，相对于使用火药爆炸或是火药燃烧，不产生有害气体，更加的清洁；且除气动活塞式切割器1之外的结构均是可以回收重复利用的结构，能够相应的节约非火工分离装置的使用成本，减少材料的浪费。在将该非火工分离装置用于火箭时，避免现有技术中由主装药、次装药等火工品组成的火工分离装置的一次使用的情况，从而实现降低航空航天的成本。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种气动活塞式切割器，其特征在于，包括，
本体(2)，其内具有供活塞(4)移动的活塞腔(3)；
气腔(5)，设置于所述本体(2)内，位于所述活塞(4)的一侧，与外部气源和所述活塞腔(3)连通；
剪切部(6)，设置于所述活塞腔(3)内，位于所述活塞(4)的远离所述气腔(5)的另一侧，其内设置有待剪切件；
向所述气腔(5)内通入高压气体，所述高压气体推动所述活塞(4)朝向所述剪切部(6)移动，切断所述待剪切件。
2.根据权利要求1所述的气动活塞式切割器，其特征在于，还包括通过所述待剪切件与所述本体(2)连接的待分离结构，所述待剪切件被切断后，所述待分离结构与所述本体(2)分离，或是待分离结构之间相互分离。
3.根据权利要求1所述的气动活塞式切割器，其特征在于，所述气腔(5)具有两个，分别连接两路气源。
4.根据权利要求1所述的气动活塞式切割器，其特征在于，还包括一端与所述本体(2)连接，另一端伸入所述活塞(4)内的剪切销(7)，所述剪切销(7)与所述活塞(4)的轴线垂直。
5.根据权利要求1所述的气动活塞式切割器，其特征在于，所述活塞(4)的靠近所述气腔(5)的端部设置有密封圈(9)，所述密封圈(9)位于所述活塞(4)与所述活塞腔(3)的内壁之间。
6.根据权利要求5所述的气动活塞式切割器，其特征在于，所述密封圈(9)沿所述活塞(4)的轴线方向设置有两个，且并行设置。
7.一种非火工分离装置，其特征在于，具有至少一个如权利要求1－6中任一项所述的气动活塞式切割器(1)。
8.根据权利要求7所述的非火工分离装置，其特征在于，所述气动活塞式切割器(1)的气腔(5)通过至少一个管路(11)与至少一个供气件(10)连通，所述供气件(10)将内部存储的高压气体经所述管路(11)输送到所述气腔(5)内，使所述气动活塞式切割器(1)的本体(2)与待分离结构分离，或是待分离结构之间相互分离。
9.根据权利要求8所述的非火工分离装置，其特征在于，所述供气件(10)为一个，在所述管路(11)上设有用于调节所述供气件(10)与所述气动活塞式切割器(1)通断状态的电磁阀。
10.根据权利要求9所述的非火工分离装置，其特征在于，所述气动活塞式切割器(1)为至少两个，所述电磁阀包括分别与所述供气件(10)连接的第一电磁阀(12)与第二电磁阀(13)，每个所述气动活塞式切割器(1)均通过两条管路(11)分别与所述第一电磁阀(12)与所述第二电磁阀(13)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 100045 1-14-214, 2nd floor, 136 Xiwai street, Xicheng District, Beijing Applicant after: Beijing Star glory Space Technology Co.,Ltd. Address before: 329, floor 3, building 1, No. 9, Desheng South Street, Daxing Economic and Technological Development Zone, Beijing 100176 Applicant before: BEIJING XINGJIRONGYAO SPACE TECHNOLOGY Co.,Ltd. |