CN110406700A - 一种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，包含连接器本体和锁紧结构；所述连接器本体包括壳体和设于所述壳体内的自密封结构，其中所述壳体的内侧具有供液体介质沿第一方向流通的通道，所述自密封结构设置在所述通道上，以控制所述通道的打开和关闭；所述壳体的两端分别用于连接箭体管道和地面管路；所述锁紧结构设置于所述壳体的外侧，用于将所述连接器本体与箭体管道连接；所述锁紧结构将所述连接器本体与所述箭体管道连接到位后，所述自密封结构使所述通道处于打开状态，且所述锁紧结构打开，所述连接器本体与所述箭体管道分离后，所述自密封结构将所述通道关闭，同现有技术相比，该结构设计合理，结构稳定，便于操作，安全可靠。

Description

一种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器

技术领域

本发明涉及液体火箭领域，特别涉及一种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器。

背景技术

随着航天产业的快速发展，火箭领域所涉及的各项技术也实现了突飞猛进。目前，火箭是将卫星发射至太空的唯一运载工具，因此，持续降低火箭制造与发射成本是各大商业航天公司追逐的目标。

液体火箭在发射前需要预先加注低温液体燃料，在此过程中，往往需要应用低温连接器。目前，为了实现某一特定时刻火箭与加注管路的分离，低温加注系统的低温连接器采用球锁解锁分离结构和插入式拔脱分离结构。这种连接器的结构较为复杂，对产品的固有可靠性要求高，研制成本高。

因此，怎样提供一种设计合理，结构稳定，便于操作，安全可靠，且方便与箭体管道分离的连接器，是目前所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，具有设计合理，结构稳定、便于操作，安全可靠，且方便与箭体管道分离等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，包含连接器本体和锁紧结构；所述连接器本体包括壳体和设于所述壳体内的自密封结构，其中所述壳体的内侧具有供液体介质沿第一方向流通的通道，所述自密封结构设置在所述通道上，以控制所述通道的打开和关闭；所述壳体的两端分别用于连接箭体管道和地面管路；所述锁紧结构设置于所述壳体的外侧，用于将所述连接器本体与箭体管道连接；所述锁紧结构将所述连接器本体与所述箭体管道连接到位后，所述自密封结构使所述通道处于打开状态，且所述锁紧结构打开，所述连接器本体与所述箭体管道分离后，所述自密封结构将所述通道关闭。

优选的，所述自密封结构包含支撑座，弹性部件和自密封活门，所述弹性部件和所述自密封活门套设在所述支撑座上，所述支撑座外侧与所述壳体内侧固定连接，所述自密封活门用于抵触在所述通道内侧的凸起位置，以使所述通道关闭，所述弹性部件用于对所述自密封活门施加弹性压力。

优选的，所述支撑座包含底座和导向杆，所述弹性部件为弹簧；其中所述底座的外侧与所述壳体内侧固定连接，所述导向杆的一端固定连接所述底座，所述导向杆的另一端穿过所述自密封活门设置，所述弹簧压缩地套设在所述导向杆位于所述自密封活门和所述底座之间的部分。

优选的，所述壳体为圆柱型壳体，所述导向杆与所述壳体的轴线方向一致。

优选的，所述底座为轮辐结构，且由三个由中心向外辐射的支撑杆和连接所述支撑杆外端的外框组成。

优选的，所述锁紧结构包含卡爪、套设在所述壳体外侧的锁紧环和连接所述锁紧环的钢索；所述壳体的外侧设有配置销轴孔安装部，所述卡爪通过销轴设置在所述安装部，从而所述卡爪配置为沿所述销轴在所述第一方向上前后摆动；在所述安装部的一侧，所述锁紧环可移动地设置在所述壳体的外侧，所述钢索用于拉动所述锁紧环沿所述壳体的外侧运动；所述锁紧环运动到所述壳体和所述卡爪之间时，所述锁紧环抵触所述卡爪，使所述卡爪位于所述安装部另一侧的一端保持在与箭体管路扣接的位置。

优选的，所述卡爪用以扣接箭体管道的连接面为光滑表面。

优选的，所述卡爪位于所述销轴一侧且用于与箭体管道连接的一端的重量小于所述卡爪位于所述销轴另一侧且用于与所述锁紧环配合端的重量。

优选的，所述壳体内侧设有环形凸起，所述环形凸起在靠近所述自密封结构侧设有密封环。

优选的，所述壳体包含沿所述第一方向彼此连接的第一外壳和第二外壳；所述第二外壳用于对接箭体管道，所述第二壳体的外端面设有用于嵌入密封环的环形凹槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器由连接器本体和锁紧结构组成；所述连接器本体包括壳体和设于所述壳体内的自密封结构，其中所述壳体的内侧具有供液体介质流通的通道，所述自密封结构设置在所述通道上，以控制所述通道的打开和关闭；所述壳体的两端分别用于连接箭体管道和地面管路；所述锁紧结构设置于所述壳体的外侧，用于将所述连接器本体与箭体管道连接；在应用过程中，所述连接器本体连接箭体管道和地面管路，通过锁紧结构将连接器本体与箭体管道和地面管路紧密连接，使得箭体管道，连接器本体和地面管路三者固定牢固，方便低温液体火箭推进剂加注，所述锁紧结构将所述连接器本体与所述箭体管道通连接到位后，所述自密封结构使所述通道处于打开状态，且所述锁紧结构打开，使得所述连接器本体与所述箭体管道分离，当所述连接器本体与所述箭体管道分离后，所述自密封结构将所述通道关闭，进而使得通道与箭体管道连接的一端完成封闭，避免推进剂从通道流出，整个结构设计合理，结构稳定，便于操作，安全可靠，且方便与箭体管道的分离与连接。

附图说明

附图1为本发明低温连接器的剖面图；

附图2为本发明低温连接器活门复位状态的结构示意图；

附图3为本发明低温连接器的结构示意图；

附图4为本发明低温连接器的俯视图；

附图5为本发明底座的结构示意图；

附图6为本发明自密封结构的示意图；

附图7为本发明低温连接器活门复位状态的仰视图；

附图8为本发明环形凸起的立体图。

附图标记说明：

1第一外壳 2第二外壳

3安装部 4底座

5弹性部件 6自密封活门

7钢索 8卡爪

9锁紧环 10隔热层

11箭体管道 12导向杆

13支撑杆 14外框

15吹除接口 16环形凸起

17下凹槽 18密封环

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

请参阅图1，图2和图3所示，本发明的实施例提供了一种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，包含连接器本体和锁紧结构；连接器本体包括壳体和设于壳体内的自密封结构，其中壳体的内侧具有供液体介质流通的通道，自密封结构设置在通道上，以控制通道的打开和关闭。壳体的两端分别用于连接箭体管道11和地面管路(图中未示意)。锁紧结构设置于壳体的外侧，用于将连接器本体与箭体管道11连接。锁紧结构将连接器本体与箭体管道通11连接到位后，自密封结构使通道处于打开状态，且锁紧结构打开，连接器本体与箭体管道11分离后，自密封结构将通道关闭。

具体的说：该种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器由连接器本体和锁紧结构组成。连接器本体包括壳体和设于壳体内的自密封结构，其中壳体的内侧具有供液体介质流通的通道。自密封结构设置在通道上，以控制通道的打开和关闭。壳体的两端分别用于连接箭体管道11和地面管路；锁紧结构设置于壳体的外侧，用于将连接器本体与箭体管道11连接。在应用过程中，连接器本体连接箭体管道11和地面管路，通过锁紧结构将连接器本体与箭体管道11和地面管路紧密连接，使得箭体管道11，连接器本体和地面管路三者固定牢固，方便低温液体火箭推进剂加注，锁紧结构将连接器本体与箭体管道11通连接到位后，自密封结构使通道处于打开状态，且锁紧结构打开，使得连接器本体与箭体管道11分离，当连接器本体与箭体管道11分离后，自密封结构将通道关闭，进而使得通道与箭体管道11连接的一端完成封闭，避免推进剂从通道流出，整个结构设计合理，结构稳定，便于操作，安全可靠，且方便与箭体管道11的分离与连接。

需要指出的是，本实施方式中，自密封结构包含支撑座，弹性部件5和自密封活门6，弹性部件5和自密封活门6套设在支撑座上，支撑座外侧与壳体内侧固定连接，自密封活门6用于抵触在通道内侧的凸起位置，以使通道关闭，弹性部件5用于对自密封活门6施加弹性压力。本发明实施例的自密封结构，通过弹性部件对自密封活门施加弹性压力，使其紧密地压在通道内侧地凸起上，避免了推进剂从自密封活门和凸起的接触面上泄漏。

值得一提的是，支撑座可以包含底座4和导向杆12，导向杆12为了方便弹性部件沿导向杆12轴向方向移动，同时方便弹性部件5固定。需要说明的是，弹性部件可以为弹簧。其中底座4的外侧与壳体内侧固定连接，导向杆12的一端固定连接底座12，导向杆12的另一端穿过自密封活门6设置。弹簧压缩地套设在导向杆12位于自密封活门6和底座4之间的部分，从而在自密封活门未受到向底座4方向的力时在弹簧的张力下抵触在通道内侧的凸起位置，同时在自密封活门远离底座一侧受到大于压缩弹簧的张力的情况下，自密封活门6可以向底座4的方向移动，从而打开通道。此外，压缩的弹簧可以辅助自密封活门6对壳体内侧进行密封，避免推进剂流出。此外，本实施方式中，为了方便推进剂加注，壳体的外形为圆柱型壳体，为了方便弹簧伸缩，避免自密封活门发生倾斜，将所述导向杆与所述壳体的轴线方向一致。

为了保证推进剂顺利通过通道，如图5和图6所示，底座4为轮辐结构，且由三个由中心向外辐射的支撑杆13和连接支撑杆13外端的外框14组成，两者采用一体成型设计。例如,支撑杆13之间夹角为120°，支撑杆13两端分别连接导向杆12和外框14。由于底座采用轮辐结构，方便推进剂在通道内流通。由于三个支撑杆之间夹角为120°，且支撑杆13两端分别连接导向杆12和外框14，使得底座结构稳定，避免底座发生形变。

本实施方式中，锁紧结构包含卡爪8、套设在壳体外侧的锁紧环9和连接锁紧环9的钢索7。壳体的外侧设有配置销轴孔安装部，卡爪通过销轴设置在安装部，从而卡爪8配置为沿销轴在第一方向上前后摆动。在安装部的一侧，锁紧环9可移动地设置在壳体的外侧，钢索7用于拉动锁紧环9沿壳体的外侧运动。锁紧环9运动到壳体和卡爪8之间时，锁紧环9抵触卡爪8，使卡爪8位于安装部另一侧的一端保持在与箭体管路11扣接的位置。

例如，为了方便卡爪8翻转，卡爪8用以扣接箭体管道11的连接面为光滑表面。例如，为了卡爪8更加方便翻转，将卡爪8位于销轴一侧且用于与箭体管道11连接的一端的重量小于卡爪8位于销轴另一侧且用于与锁紧环9配合端的重量。安装部为长方体结构，且远离壳体的一端可以设置为圆弧形状，且带有固定孔，卡爪位于两两对应的安装部之间，通过销轴依次贯穿固定孔和销轴孔，实现卡爪与安装部的连接，使得卡爪8可以沿着销轴外侧旋转。即卡爪8可以配置为通过绕销轴旋转实现前后摆动(例如，前可以为壳体用以连接箭体管道一端，后可以为壳体用以连接地面管路一端)，当卡爪8向前摆动至极限位置时，前端实现对箭体管道的最大扣接，且当卡爪8向后摆动至极限位置时，前端与箭体管道分离。

特别值得一提的是，如图1，图7和图8所示，所述壳体内侧设有环形凸起16，环形凸起16一方面可以防止自密封活门6从壳体内侧滑出，对自密封活门6的运动进行限位，另一方面可以同于与自密封活门端面的配合，避免推进剂泄漏。特别需要说明的是，为了保证自密封结构对壳体内侧密封更加紧密，环形凸起16在靠近自密封结构侧设有密封环。壳体用于与箭体管道11连接的一端设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封环9。即密封环9位于箭体管道11与连接器本体连接侧的端面上，且在连接器本体与箭体管道11对接到位后，密封环9的两侧分别与连接器本体和箭体管道11相互紧贴。密封环9一方面用于箭体管道11与连接器本体之间的密封，减少推进剂外流，另一方面起到缓冲作用，减小箭体管道11与连接器本体之间的震动，方便推进剂的加注。

此外，壳体可以包含沿第一方向彼此连接的第一外壳1和二外壳2；第一外壳1和第二外壳2彼此远离的端分别用于对接地面管路和箭体管道11，为了使得密封环18被固定牢固，第二壳体上设有用于嵌入密封环的环形凹槽17，环形凹槽17位于与箭体管道11连接的端面上。

特别地，如图1和图5所示，在本实施方式中，为了使得底座4和导向杆12连接更加紧密，两者采用焊接连接方式，进而使得两者连接紧密，固定牢固。需要提及的是，在实际应用过程中，为了使得底座4和导向杆12连接更加紧密，可以将两者设计成一体成型，避免底座4和导向杆12之间出现位移，使得两者固定更加牢固，在此不对具体工艺进行说明。

值得一提的是，如图1所示，为了避免箭体管道11和壳体的热传递，保证箭体管道11和壳体内部温度一定，在箭体管道11和壳体内表面均设有隔热层10，隔热层10分别与箭体管道11和壳体粘性连接。

为了延长壳体的使用寿命，避免被水汽腐蚀生锈，在壳体表面设有防水层，同时，为了使得防水层与壳体紧密，避免防护层从壳体脱落，将防水层与所述壳体相互贴紧，且两者粘性连接。

需要说明的是，在本实施方式中，例如，连接器本体一端与地面管路为法兰连接，而在实际过程中，还可以采取其他管路连接结构；连接器本体的另一端与箭体管道连接，为端面密封结构。

工作原理：如图1所示，连接器本体与箭体管道11连接时，锁紧环9为自由状态，卡爪8张开，将连接器本体与箭体管道11通过安装部3定位并导向，使两者对接面贴合，此时自密封活门6在箭体管道11配合结构的作用下开启(例如，箭体管道在与连接器本体配合的过程中，配合结构可以逐渐对自密封活门施加作用力，使其沿通道朝底座运动，进而自密封活门打开通道，例如，配合结构可以为从箭体管道的配合端面向外突出的顶杆结构，从而在箭体管道与壳体对接到位后，顶杆将自密封活门推至极限位置)。然后将卡爪8卡住箭体管道11外部锥面，采用工装将锁紧环9压入各个卡爪内侧面形成的内包络圆环；锁紧环9压合到位后，卡爪8与箭体管道11紧密连接；此时密封环实现连接器本体与箭体管道11的密封。

如图1，图2，图3和图4所示，连接器本体与箭体管道11分离时，由于钢索7与锁紧环9连接，且卡爪8一端位于锁紧环9上，钢索7向锁紧环9施加解锁力，使得锁紧环9向向远离箭体管道11一侧移动，带动锁紧环9从卡爪8内侧面滑动分离，此时卡爪8在箭体管道11锥面的作用下外翻并释放箭体管道11，连接器本体与箭体管道11分离。同时自密封活门在弹性部件5的作用下复位，使得自密封活门6封闭壳体的通道，实现对连接器内腔的密封，为了方便卡爪8发外翻，将卡爪8与箭体管道11连接端的体积小于卡爪8与锁紧环9连接端的体积。

在连接器本体脱落前，如图3所示，为了保证连接器本体内侧整洁干净，避免连接器本体内部含有杂质，在第一外壳1上设有吹除接口15，用于向连接器本体内腔输送吹扫气体。

在本实施方式中，值得一提的是，连接方式包含螺纹连接，焊接，铆接等，在此不再具体说明。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：包含连接器本体和锁紧结构；所述连接器本体包括壳体和设于所述壳体内的自密封结构，其中所述壳体的内侧具有供液体介质沿第一方向流通的通道，所述自密封结构设置在所述通道上，以控制所述通道的打开和关闭；所述壳体的两端分别用于连接箭体管道和地面管路；所述锁紧结构设置于所述壳体的外侧，用于将所述连接器本体与箭体管道连接；所述锁紧结构将所述连接器本体与所述箭体管道连接到位后，所述自密封结构使所述通道处于打开状态，且所述锁紧结构打开，所述连接器本体与所述箭体管道分离后，所述自密封结构将所述通道关闭。

2.根据权利要求1所述的用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：所述自密封结构包含支撑座，弹性部件和自密封活门，所述弹性部件和所述自密封活门套设在所述支撑座上，所述支撑座外侧与所述壳体内侧固定连接，所述自密封活门用于抵触在所述通道内侧的凸起位置，以使所述通道关闭，所述弹性部件用于对所述自密封活门施加弹性压力。

3.根据权利要求2所述的用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：所述支撑座包含底座和导向杆，所述弹性部件为弹簧；其中所述底座的外侧与所述壳体内侧固定连接，所述导向杆的一端固定连接所述底座，所述导向杆的另一端穿过所述自密封活门设置，所述弹簧压缩地套设在所述导向杆位于所述自密封活门和所述底座之间的部分。

4.根据权利要求3所述的用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：所述壳体为圆柱型壳体，所述导向杆与所述壳体的轴线方向一致。

5.根据权利要求3所述的用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：所述底座为轮辐结构，且由三个由中心向外辐射的支撑杆和连接所述支撑杆外端的外框组成。

6.根据权利要求1所述的用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：所述锁紧结构包含卡爪、套设在所述壳体外侧的锁紧环和连接所述锁紧环的钢索；所述壳体的外侧设有配置销轴孔安装部，所述卡爪通过销轴设置在所述安装部，从而所述卡爪配置为沿所述销轴在所述第一方向上前后摆动；在所述安装部的一侧，所述锁紧环可移动地设置在所述壳体的外侧，所述钢索用于拉动所述锁紧环沿所述壳体的外侧运动；所述锁紧环运动到所述壳体和所述卡爪之间时，所述锁紧环抵触所述卡爪，使所述卡爪位于所述安装部另一侧的一端保持在与箭体管路扣接的位置。

7.根据权利要求6所述的用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：所述卡爪用以扣接箭体管道的连接面为光滑表面。

8.根据权利要求7所述的用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：所述卡爪位于所述销轴一侧且用于与箭体管道连接的一端的重量小于所述卡爪位于所述销轴另一侧且用于与所述锁紧环配合端的重量。

9.根据权利要求1所述的用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：所述壳体内侧设有环形凸起，所述环形凸起在靠近所述自密封结构侧设有密封环。

10.根据权利要求1所述的用于火箭储箱推进剂加注的低温连接器，其特征在于：所述壳体包含沿所述第一方向彼此连接的第一外壳和第二外壳；所述第二外壳用于对接箭体管道，所述第二壳体的外端面设有用于嵌入密封环的环形凹槽。