CN109780445B - 一种高压气源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压气源装置，能够有效减少飞行器重量，增加飞行器的行程，并且可以实现微小空间安装。本发明的高压气源装置，通过管路切断装置实现多余管路的切断，减小了飞行器重量，增加飞行器的行程。本发明的高压气源装置，通过高压过渡罐实现高压气体贮存和供气系统气体的转注，高压过渡罐设计为受力不均的不规则形状，实现微小空间内安装。

Description

一种高压气源装置

技术领域

本发明属于高压气源技术领域，具体涉及一种高压气源装置。

背景技术

高压气源装置种类多种多样，已广泛应用于现代工业各领域。目前的高压气源装置压力 低、重量高，对于要求质量轻或工作条件苛刻的情况不能适用；目前的高压气源装置绝大部 分为形状规则产品，虽然容积大，但占用空间大，不适用于安装空间形状不规则或安装空间 受限的环境。

发明内容

本发明提供了一种高压气源装置，能够有效减少飞行器重量，增加飞行器的行程，并且 可以实现微小空间安装。

为实现上述目的，本发明的一种高压气源装置，其特征在于，包括快插接头Ⅰ、管路切 断装置、毛细金属管、单向阀、高压过渡罐和快插接头Ⅱ；其中，毛细金属管的一端穿过管 路切断装置连接快插接头Ⅰ，毛细金属管的另一端连接高压过渡罐，且在管路切断装置与高 压过渡罐的管路上安装有单向阀，高压过渡罐连接快插接头Ⅱ；

快插接头Ⅰ用于连接地面气瓶，管路切断装置用于将其内的毛细金属管切断，高压过渡 罐用于高压气体的贮存和转注，单向阀用于阻止高压过渡罐内的气体回流，快插接头Ⅱ用于 连接供气系统。

其中，所述管路切断装置，包括切刀体、切断装置壳体、切断活塞Ⅰ和电起爆器；切断 装置壳体为两端开口的中空结构，切刀体与切断装置壳体的一端开口连接，切断装置壳体另 一端开口处连接有电起爆器，毛细金属管穿过切断装置壳体内且轴线与切断装置壳体轴线垂 直，切刀体的尖端正对毛细金属管；切断装置壳体内部装有切断活塞Ⅰ，切断活塞Ⅰ与切断 装置壳体滑动配合，切断活塞Ⅰ与电起爆器相对，切断活塞Ⅰ推动所述毛细金属管向切刀体 方向移动。

其中，所述快插接头Ⅱ包括固定端和活动端；固定端包括固定端堵头、弹簧Ⅲ、快插固 定端、固定端阀芯以及钢珠Ⅱ；活动端包括活动端阀芯、弹簧Ⅳ、活动端阀体、活套Ⅱ、弹 簧Ⅴ、挡圈Ⅱ和活动端堵头；

其中，活动端阀体与固定端阀芯相对；

快插固定端为两端开口的中空结构，其内部装有弹簧Ⅲ和固定端阀芯，左端开口处焊接 具有中心孔的固定端堵头，所述固定端堵头上的中心孔与快插固定端的中心孔形成固定端气 流通道；弹簧Ⅲ一端抵触在固定端堵头上，另一端抵触在固定端阀芯上；固定端阀芯为阶梯 轴，且台阶处通过圆台过渡，快插固定端中心孔为阶梯孔，且台阶处通过圆台过渡；当所述 固定端阀芯的圆台过渡处与所述快插固定端的圆台过渡处位置对应时，所述固定端阀芯封闭 固定端气流通道；两个以上钢珠Ⅱ采用锁球工艺固定于快插固定端右端外圆周，且沿周向均 匀分布；

活动端阀体的中心孔为阶梯孔，且台阶处通过圆台过渡；且所述活动端阀体中心孔圆台 的小端与所述快插固定端中心孔圆台的小端相对；活动端阀体中心孔装有活动端阀芯、弹簧 Ⅳ，端部焊接具有中心孔的活动端堵头，所述活动端堵头上的中心孔与活动端阀体的中心孔 形成活动端气流通道；弹簧Ⅳ一端抵触在活动端阀芯上，另一端抵触在端部焊接活动端堵头 上；当所述活动端阀芯位于活动端阀体中心孔的圆台处时，封闭所述活动端气流通道；活套 Ⅱ套装在所述活动端阀体外部，弹簧Ⅴ套装在所述活动端阀体外圆周面上，其一端抵触在活 动端阀体外圆周面环形凸台上，另一端抵触在活套Ⅱ内圆周面环形凸台上；

固定端阀芯内部设置有T型内流道，在活动端与固定端连接时，连通所述固定端气流通 道与所述活动端气流通道；活动端阀体外圆周设置有一圈环形卡槽，在活动端与固定端连接 后，环形卡槽用于将由快插固定端右端外圆周脱落的钢珠Ⅱ固定。

其中，所述高压过渡罐的径向剖面为矩形结构，轴向截面为扇形。

其中，所述高压过渡罐内外壁壁厚之比为(2a-R)·(a+R)/(2a+R)·(a-R)，其中a指内壁中面的半径，R指外壁中面到内壁中面的距离。

其中，所述高压过渡罐采用钛合金TC4制造。

有益效果：

本发明的高压气源装置，通过管路切断装置实现多余管路的切断，减小了飞行器重量， 增加飞行器的行程。

本发明的高压气源装置，通过高压过渡罐实现高压气体贮存和供气系统气体的转注，高 压过渡罐设计为受力不均的不规则形状，实现微小空间内安装。

附图说明

图1是本发明高压气源装置结构示意图；

其中，1－快插接头Ⅰ；2－管路切断装置；3－毛细金属管；4－单向阀；5－高压过渡罐；6－快 插接头Ⅱ。

图2是本发明快插接头Ⅰ结构示意图；

其中，7－快插阳头Ⅰ；8－挡圈Ⅰ；9－弹簧Ⅰ；10－活套Ⅰ；11－钢珠Ⅰ；12－快插阴头Ⅰ；13－ 密封圈Ⅰ。

图3是本发明管路切断装置结构示意图；

其中，14－切刀体；15－毛细金属管；16－切断装置壳体；17－切断活塞；18－密封圈Ⅱ；19－ 挡圈Ⅱ；20－电起爆器；21－密封圈Ⅲ。

图4为单向阀结构示意图；

其中，22－单向阀堵头；23－弹簧Ⅱ；24－单向阀阀体；25－单向阀阀芯。

图5为高压过渡罐结构示意图。

图6为快插接头Ⅱ结构示意图；

其中，26－固定端堵头；27－弹簧Ⅲ；28－快插固定端；29－固定端阀芯，29－1—T型内 流道；30－密封圈Ⅳ；31－活动端阀芯；32－弹簧Ⅳ；33－钢珠Ⅱ；34－活动端阀体，34－1—环形 卡槽；35－活套Ⅱ；36－弹簧Ⅴ；37－挡圈Ⅱ；38－活动端堵头。

具体实施方式

下面结合附图，并举实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明的一种高压气源装置结构示意图见图1，包括快插接头Ⅰ1、管路切断装置2、毛 细金属管3、单向阀4、高压过渡罐5和快插接头Ⅱ6；其中，管路切断装置2位于快插接头Ⅰ1与单向阀4之间，单向阀4另一端依次为高压过渡罐5和快插接头Ⅱ6；毛细金属管3的 一端穿过管路切断装置2连接快插接头Ⅰ1，毛细金属管3的另一端连接高压过渡罐5，且在 管路切断装置2与高压过渡罐5的管路上安装有单向阀4，单向阀4的进口为管路切断装置2端，出口为高压过渡罐5端，高压过渡罐5连接快插接头Ⅱ6；

快插接头Ⅰ1用于连接地面气瓶，管路切断装置2用于将其内的毛细金属管3切断，高 压过渡罐5用于高压气体的贮存和转注，单向阀4用于阻止高压过渡罐5内的气体回流，快 插接头Ⅱ6用于连接供气系统。

快插接头Ⅰ1结构示意图见图2。包括快插阳头Ⅰ7、挡圈Ⅰ8、弹簧Ⅰ9、活套Ⅰ10、钢 珠Ⅰ11、快插阴头12和密封圈Ⅰ13；快插阳头Ⅰ7上装有密封圈Ⅰ13，快插阳头Ⅰ7一端套 装弹簧Ⅰ9和活套Ⅰ10，且套有弹簧Ⅰ9的一端位于活套Ⅰ10中心孔内，弹簧Ⅰ9一端抵触在 快插阳头Ⅰ7的限位片上，另外一端抵触在活套Ⅰ10的挡片上，快插阴头Ⅰ12一端外圆周装 有钢珠Ⅰ11，钢珠Ⅱ总数根据内部压力进行调整，压力越大，总数越多，本实施例压力为70Mpa 左右，总数为8颗。其中，密封圈Ⅰ13安装于快插阳头Ⅰ7上的密封槽内，而后将弹簧Ⅰ9 安装于快插阳头Ⅰ7上，并套上活套Ⅰ10，为防止活套Ⅰ10脱落，在活套Ⅰ10的卡槽内安装 挡圈Ⅰ8。4个钢珠Ⅰ11采用锁球工艺固定于快插阴头12上，与快插阴头12形成一个整体。 使用过程中，将活套Ⅰ10沿轴向推出，将快插阳头Ⅰ7整体缓慢插入带有钢珠Ⅰ11的快插阴 头12，钢珠Ⅰ11在快插阳头Ⅰ7上工艺斜面的作用下被抬起，至快插阳头Ⅰ7插接到位，钢 珠落回快插阳头Ⅰ7的卡槽内，松开活套Ⅰ10，活套Ⅰ10使钢珠牢固卡在卡槽内，并且不会 发生脱落。当需要打开时，将活套Ⅰ10沿轴向推出，缓慢将快插阳头Ⅰ7整体从快插阴头12 中拔出。

管路切断装置2结构示意图见图3，包括切刀体14、切断装置壳体16、切断活塞Ⅰ17、密封圈Ⅱ18、挡圈Ⅱ19、电起爆器20和密封圈Ⅲ21；切断装置壳体16为两端开口的中空结构，切刀体14焊接于切断装置壳体16一端开口处，切断装置壳体16另一端开口处螺接有电起爆器20，电起爆器20与切断装置壳体16端口装有密封圈Ⅲ21，毛细金属管15穿过切断装置壳体16内且轴线垂直，切刀体14正对毛细金属管15。切断装置壳体16内部装有切断活塞Ⅰ17，切断活塞Ⅰ17上套有密封圈Ⅱ18和挡圈Ⅱ19，切断活塞Ⅰ17与电起爆器20相对，毛 细金属管15穿插入切断装置壳体16的安装孔内。使用时，系统电源点燃电起爆器20，电起 爆器20内部的炸药燃烧产生高压气体，切断活塞Ⅰ17在高压气体的推动下产生轴向运动，并 将毛细金属管15推向切刀体14的刀刃上，实现毛细管的切断，切断后快插接头Ⅰ1整体与飞 行器脱离，实现简化飞行器结构，并减轻飞行器重量的目的。

单向阀4结构示意图见图4，包括单向阀堵头22、弹簧Ⅱ23、单向阀阀体24和单向阀阀 芯25组成；弹簧Ⅱ23一端抵触在单向阀堵头22上，另一端抵触在单向阀阀芯25上；先将弹 簧Ⅱ23和单向阀阀芯25装入单向阀阀体24，再将单向阀堵头22焊接于单向阀阀体24出口。 单向阀阀芯25在弹簧Ⅱ23和阀门内部存在的内压作用下，共同作用使单向阀阀芯25和单向 阀阀体24上的密封面紧密贴合，实现单向阀4的关闭。当内部压力卸载完成后，且外部压力 克服弹簧Ⅱ23产生的密封压力时，单向阀4打开。

高压过渡罐5结构示意图见图5。由于空间限制，气瓶形状必须根据空间利用率进行设 计，考虑气压对内壁的影响。采用钛合金TC4制造，过渡罐的径向剖面为矩形结构，内、外 环面采用变厚度设计，采用受力不均的不规则几何体，在设计过程中为减小飞行器重量，内 壁和外壁设计为不等厚结构，其内外壁壁厚之比为2a－R·a+R/2a+R·a－R，a指内壁中面的半 径，R指外壁中面到内壁中面的距离。

快插接头Ⅱ6结构示意图见图6，包括固定端堵头26、弹簧Ⅲ27、快插固定端28、固定 端阀芯29、密封圈Ⅳ30、活动端阀芯31、弹簧Ⅳ32、钢珠Ⅱ33、活动端阀体34、活套Ⅱ35、弹簧Ⅴ36、挡圈Ⅱ37和活动端堵头38。其中固定端堵头26、弹簧Ⅲ27、快插固定端28、固定端阀芯29以及钢珠Ⅱ33组成固定端；密封圈Ⅳ30、活动端阀芯31、弹簧Ⅳ32、活动端阀体34、活套Ⅱ35、弹簧Ⅴ36、挡圈Ⅱ37和活动端堵头38组成活动端。

快插固定端28内部装有弹簧Ⅲ27和固定端阀芯29，左端开口处焊接固定端堵头26，弹 簧Ⅲ27一端抵触在固定端堵头26上，另一端抵触在固定端阀芯29；钢珠Ⅱ33采用锁球工艺 固定于快插固定端28右端外圆周，钢珠Ⅱ总数根据内部压力进行调整，压力越大，总数越多， 本实施例压力为70Mpa左右，总数为8颗；

活动端阀体34内装有活动端阀芯31、弹簧Ⅳ32以及端部焊接活动端堵头38，弹簧Ⅳ32 一端抵触在活动端阀芯31上，另一端抵触在端部焊接活动端堵头38上；密封圈Ⅳ30安装在 活动端阀体34密封槽内，弹簧Ⅴ36一端抵触在活动端阀体34的限位片上，另一端抵触在活 套Ⅱ35的挡片上，活套Ⅱ35的卡槽内装有挡圈Ⅱ37，防止脱落；

活动端阀体34与固定端阀芯29相对；固定端阀芯29内部设置有T型内流道29－1，连通 所述固定端气流通道与所述活动端气流通道；活动端阀体34外圆周设置有一圈环形卡槽34－1， 在活动端与固定端连接后，环形卡槽34－1用于固定钢珠Ⅱ33。

其中，快插接头Ⅱ6断开时，在弹簧Ⅲ27和内部压力的作用下，固定端阀芯29和快插固 定端28上的密封面紧密贴合，实现固定端的关闭。此时，在弹簧Ⅴ36和内压的作用下，活动 端阀芯31和活动端阀体34上的密封面紧密贴合，实现活动端的关闭。当需要连通时，将活 动端上的活套Ⅱ35沿着轴向推出，并缓慢将活动端整体插入固定端。当活动端接触到固定端 阀芯29时，在活动端的推动下，固定端阀芯29打开，同时固定端气流流向活动端，在气流 压力的推动下，活动端阀芯31后退，活动端打开，钢珠Ⅱ33落入活动端阀体34上的卡槽内， 松开活套Ⅱ35，活套Ⅱ35在弹簧Ⅴ36回位，将钢珠Ⅱ33牢固固定在活动端阀体34上的卡槽 内。

当需要打开快插接头Ⅱ6时，向后轴向推动活套Ⅱ35，缓慢拔出活动端，钢珠Ⅱ33退出 活动端阀体34上的卡槽，同时在内压和弹簧Ⅲ27及弹簧Ⅴ36的作用下，固定端阀芯29和快 插固定端28上的密封面贴合，活动端阀芯31和活动端阀体34上的密封面贴合，快插接头活 动端和固定端均关闭。快插接头Ⅱ6与现有快插接头相比，内部设置了固定端阀芯29和活动 端阀芯31，实现了快插接头的快速启闭。因内部设置单向阀式结构，其内部压力突然泄出， 在高压和超高压环境下不会对人体安全产生威胁，适用于高压和超高压操作环境。

通过高压过渡罐5实现供气系统气体贮存和转注，进一步将高压过渡罐5设计为受力不 均的不规则形状，可以实现微小空间内安装。

本发明可以根据使用工况开启管路切断装置2来实现地面工作工况和空中工作工况，下 面根据实际使用工况来详细说明产品的工作过程。

地面工作工况：在此工况下，地面气瓶通过快插接头Ⅰ1与高压气源装置连接，钢珠Ⅰ11 卡入快插阳头Ⅰ7上的限位槽内。在快插接头Ⅱ6未接通前，快插接头Ⅱ6内部的快插固定端 28与固定端阀芯29在气瓶压力下贴紧，从而将气瓶内气体密封。当高压气源装置上的快插接 头Ⅱ6接通后，快插接头Ⅱ6内部的活动端阀体34将固定端阀芯29顶开，使系统连通，气瓶 内的气体由高压气源装置连接流出，此时钢珠Ⅱ33卡入活动端阀体34限位槽内

飞行工作工况：飞行工作工况在地面工作工况后发生，当系统接到起飞命令时，启动管 路切断装置2，电起爆器20起爆，推动切断活塞Ⅰ17运动，推动切断活塞Ⅰ17与切刀体14发生碰撞，将毛细金属管15切断，并将切断的快插接头Ⅰ1抛出。此时，由于高压过渡罐5 内有高压气体，高压气体和弹簧Ⅱ23推动单向阀4内的单向阀阀芯25回位置，与单向阀阀体24贴合，使气体无法回流。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原 则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高压气源装置，其特征在于，包括快插接头Ⅰ(1)、管路切断装置(2)、毛细金属管(3)、单向阀(4)、高压过渡罐(5)和快插接头Ⅱ(6)；其中，毛细金属管(3)的一端穿过管路切断装置(2)连接快插接头Ⅰ(1)，毛细金属管(3)的另一端连接高压过渡罐(5)，且在管路切断装置(2)与高压过渡罐(5)的管路上安装有单向阀(4)，高压过渡罐(5)连接快插接头Ⅱ(6)；

快插接头Ⅰ(1)用于连接地面气瓶，管路切断装置(2)用于将其内的毛细金属管(3)切断，高压过渡罐(5)用于高压气体的贮存和转注，单向阀(4)用于阻止高压过渡罐(5)内的气体回流，快插接头Ⅱ(6)用于连接供气系统；

所述管路切断装置(2)，包括切刀体(14)、切断装置壳体(16)、切断活塞Ⅰ(17)和电起爆器(20)；切断装置壳体(16)为两端开口的中空结构，切刀体(14)与切断装置壳体(16)的一端开口连接，切断装置壳体(16)另一端开口处连接有电起爆器(20)，毛细金属管(3 )穿过切断装置壳体(16)内且轴线与切断装置壳体(16)轴线垂直，切刀体(14)的尖端正对毛细金属管(3 )；切断装置壳体(16)内部装有切断活塞Ⅰ(17)，切断活塞Ⅰ(17)与切断装置壳体(16)滑动配合，切断活塞Ⅰ(17)与电起爆器(20)相对，切断活塞Ⅰ(17)推动所述毛细金属管(3 )向切刀体(14)方向移动。

2.根据权利要求1所述的高压气源装置，其特征在于，所述快插接头Ⅱ(6)包括固定端和活动端；固定端包括固定端堵头(26)、弹簧Ⅲ(27)、快插固定端(28)、固定端阀芯(29)以及钢珠Ⅱ(33)；活动端包括活动端阀芯(31)、弹簧Ⅳ(32)、活动端阀体(34)、活套Ⅱ(35)、弹簧Ⅴ(36)、挡圈Ⅱ(37)和活动端堵头(38)；

其中，活动端阀体(34)与固定端阀芯(29)相对；

快插固定端(28)为两端开口的中空结构，其内部装有弹簧Ⅲ(27)和固定端阀芯(29)，左端开口处焊接具有中心孔的固定端堵头(26)，所述固定端堵头(26)上的中心孔与快插固定端(28)的中心孔形成固定端气流通道；弹簧Ⅲ(27)一端抵触在固定端堵头(26)上，另一端抵触在固定端阀芯(29)上；固定端阀芯(29)为阶梯轴，且台阶处通过圆台过渡，快插固定端(28)中心孔为阶梯孔，且台阶处通过圆台过渡；当所述固定端阀芯(29)的圆台过渡处与所述快插固定端(28)的圆台过渡处位置对应时，所述固定端阀芯(29)封闭固定端气流通道；两个以上钢珠Ⅱ(33)采用锁球工艺固定于快插固定端(28)右端外圆周，且沿周向均匀分布；

活动端阀体(34)的中心孔为阶梯孔，且台阶处通过圆台过渡；且所述活动端阀体(34)中心孔圆台的小端与所述快插固定端(28)中心孔圆台的小端相对；活动端阀体(34)中心孔装有活动端阀芯(31)、弹簧Ⅳ(32)，端部焊接具有中心孔的活动端堵头(38)，所述活动端堵头(38)上的中心孔与活动端阀体(34)的中心孔形成活动端气流通道；弹簧Ⅳ(32)一端抵触在活动端阀芯(31)上，另一端抵触在活动端堵头(38)上；当所述活动端阀芯(31)位于活动端阀体(34)中心孔的圆台处时，封闭所述活动端气流通道；活套Ⅱ(35)套装在所述活动端阀体(34)外部，弹簧Ⅴ(36)套装在所述活动端阀体(34)外圆周面上，其一端抵触在活动端阀体(34)外圆周面环形凸台上，另一端抵触在活套Ⅱ(35)内圆周面环形凸台上；

固定端阀芯(29)内部设置有T型内流道(29－1)，在活动端与固定端连接时，连通所述固定端气流通道与所述活动端气流通道；活动端阀体(34)外圆周设置有一圈环形卡槽(34－1)，在活动端与固定端连接后，环形卡槽(34－1)用于将由快插固定端(28)右端外圆周脱落的钢珠Ⅱ(33)固定。

3.根据权利要求1所述的高压气源装置，其特征在于，所述高压过渡罐(5)的径向剖面为矩形结构，轴向截面为扇形。

4.根据权利要求1所述的高压气源装置，其特征在于，所述高压过渡罐(5)内外壁壁厚之比为(2a－R)·(a+R)/(2a+R)·(a－R)，其中a指内壁中面的半径，R指外壁中面到内壁中面的距离。

5.根据权利要求1所述的高压气源装置，其特征在于，所述高压过渡罐(5)采用钛合金TC4制造。

Images