CN111422382A - 一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，包括主动端和被动端，主动端包括壳体、外套、固定片、压缩弹簧、旋套、底座、记忆合金丝、导轮、锁销、限位套Ⅰ和限位套Ⅱ，被动端包括螺杆、加载螺母、分离件和转接件；螺杆上端为与加载螺母配合的螺纹段，下端设有多层倾斜凸起；多层倾斜凸起伸入限位套Ⅰ和限位套Ⅱ形成的容纳空间的上部；记忆合金丝通电时缩短，底座和锁销上移，锁销解除对限位套Ⅰ和限位套Ⅱ下端的限位，两个限位套同时回转，限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的下部收拢，限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的上部张开与螺杆分离，实现主动端和被动端分离。本发明实现快速分离，具有无冲击、节能环保、体积小、可靠性高、可重复多次使用的优点。

Description

一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置
技术领域
本发明属于航空航天技术领域，尤其是涉及一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置。
背景技术
连接与分离释放技术是飞航武器、航天运载技术领域的一项关键技术，传统的快速响应的连接分离装置通常用品火工装置，火工装置存在安全性差、载荷冲击大、不能重复检测、起爆后易产生多余物或污染气体等问题。随着国防航空武器装备、航空探月工程以及未来空间站建设等任务的推进，低冲击甚至无冲击、节能环保、体积小、可靠性高、可重复使用等特点成为连接分离技术新的发展方向，是本领域一直需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，实现快速分离，无冲击、节能环保、体积小、可靠性高、可重复多次使用。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，包括主动端和被动端，所述的主动端包括壳体、外套、固定片、压缩弹簧、旋套、底座、记忆合金丝、导轮、锁销、限位套Ⅰ和限位套Ⅱ；
所述的外套同轴固设在壳体内，所述的限位套Ⅰ、限位套Ⅱ、固定片、导轮和锁销均设置在外套内，所述的限位套Ⅰ和限位套Ⅱ设置在外壳的中部，且限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的开口相对布置围成容纳空间；在外套的两侧各固定设置一个固定片，在每个固定片上均通过一销轴安装一导轮，两个导轮的中心轴连线与限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的连线空间垂直设置；锁销的顶部自外套的底端伸入外套中，所述的锁销在外套内滑动设置；限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的底端伸入锁销中部的孔，锁销对限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的下部周向约束；
所述的底座固定在锁销的底部，在每个导轮上缠绕一根记忆合金丝，且每根记忆合金丝的两均穿过后固定在底座上；在所述的锁销上套设旋套，在锁销的外表面设有螺旋凹槽，相应的在所述的旋套内壁设有与螺旋凹槽配合的凸起；所述锁销上下移动时，所述旋套正反旋转运动；在锁销的上表面与固定片之间设有压缩弹簧，所述压缩弹簧使锁销保持锁紧状态；
所述的被动端包括螺杆、加载螺母、分离件和转接件；所述的转接件同轴固定在分离件上，所述的螺杆的上端为与加载螺母配合的螺纹段，所述的螺杆的下端设有多层倾斜凸起，且多层倾斜凸起沿螺杆的轴线对称布置；螺杆下端的多层倾斜凸起依次穿过转接件中心处的通孔、壳体上端的通孔、外套上端的通孔后伸入限位套Ⅰ和限位套Ⅱ形成的容纳空间的上部；
记忆合金丝通电时缩短，底座和锁销上移，锁销解除对限位套Ⅰ和限位套Ⅱ下端的限位，限位套Ⅰ和限位套Ⅱ同时回转，限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的下部收拢，限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的上部张开与螺杆分离，实现主动端和被动端分离。
进一步的，所述的限位套Ⅰ和限位套Ⅱ形成的容纳空间从上到下依次为与螺杆的末端的多层倾斜凸起配合的斜槽段、扩口槽段和直槽段，所述的斜槽段和扩口槽段之间通过回转铰隔离；所述的回转铰由设置在限位套Ⅰ上的半圆形凹槽和设置在限位套Ⅱ上的半圆形凸起相互配合形成；在限位套Ⅰ的下部为平行设置的两个限位钩，在限位套Ⅱ的下部为一个限位钩，且限位套Ⅰ的两个限位钩之间设有容纳限位套Ⅱ的限位钩的空隙；锁销限位三个限位钩的摆动。
进一步的，在锁销的上端通过光轴安装一斜块，所述的斜块设置在限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的回转铰下部的空间内，所述的光轴穿过限位套Ⅰ和限位套Ⅱ的回转铰下部的空间设置。
进一步的，在底座的下方安装底盖，所述底盖与电连接器螺纹连接，在底盖及旋套上罩设一底密封罩，所述的底密封罩与壳体下端螺纹连接。
进一步的，每根记忆合金丝的其中一端均通过一接线端子固定在底座上，且两根记忆合金丝的两个接线端子均通过电线与电连接器连接。
进一步的，在外套上固设有两个使限位套Ⅰ和限位套Ⅱ回转的簧片，且每个簧片设置在相应的限位套的外侧。
进一步的，在转接件和加载螺母接触处设有球形垫，所述球形垫套设在螺杆上；在转接件底部的螺杆上套设螺杆密封垫；在转接件和加载螺母上罩设上密封盖，且上密封盖与加载螺母的周向接触面处设有密封圈。
进一步的，所述旋套上有复位标识点，所述壳体上也设有复位标识点，旋转旋套至旋套上的复位标识点与壳体上的复位标识点重合，主动端和被动端复位。
进一步的，在底盖和底密封罩之间的电连接器上套设底密封圈。
进一步的，在加载螺母的上部增加用于防松的薄螺母。
相对于现有技术，本发明所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置具有以下优势：
本发明所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，
(1)本发明的连接分离装置具有大承载、低冲击的特点；采用记忆合金作为解锁驱动装置驱动源，从驱动源头降低解锁触发冲击，实现小触发驱动力对大预紧力的解锁，非弹射分离，减小冲击。
(2)本发明的连接分离装置中采用的记忆合金驱动，与现有的火工品连接分离装置相比，本发明的记忆合金丝驱动源可实现多次重复使用，与机电传动机构相比，体积和质量更小。
(3)被动端承力件安装弧垫保证螺杆加载时预紧力方向可靠性，同时螺杆的倾斜凸起与限位套I和限位套II接触，产生解锁分离，结合分离簧片的冗余驱动，保证可靠分离，使得本发明的连接分离装置具有高度的可靠性。
(4)主动端和被动端所有运动副处都有密封圈，防水防尘，能抵抗恶劣环境。
(5)重复使用方便，不需要对装置进行整体拆卸，只需要反向旋转旋套到标识点即可。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置的剖视图；
图2为图1的连接分离装置旋转90°后的剖视图；
图3为螺杆的结构示意图；
图4为限位套I的结构示意图；
图5为限位套II的结构示意图；
图6为锁销的结构示意图；
图7为旋套的结构示意图。
附图标记说明：
1-螺杆，2-密封圈，3-薄螺母，4-加载螺母，5-上密封盖，6-球形垫，7-分离件，8-转接件，9-螺杆密封垫，10-壳体，11-固定片，12-弹簧，13-光轴，14-斜块，15-旋套，16-底座，17-底盖，18-底密封罩，19-底密封圈，20-记忆合金丝，21-导轮，22-外套，23-锁销，24-接线端子，25-电连接器，26-限位套Ⅰ，27-限位套Ⅱ，28-簧片，29-多层倾斜凸起，30-斜槽段，31-扩口槽段，32-直槽段，33-半圆形凹槽，34-半圆形凸起，35-限位钩，36-螺旋凹槽，37-凸起。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-图7所示，一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，包括主动端和被动端，主动端通过壳体10，被动端通过分离件7分别与两个系统相连，所述的主动端包括壳体10、外套22、固定片11、压缩弹簧12、旋套15、底座16、记忆合金丝20、导轮21、锁销23、限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27；
所述的外套22同轴固设在壳体10内，所述的限位套Ⅰ26、限位套Ⅱ27、固定片11、导轮21和锁销23均设置在外套22内，所述的限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27设置在外壳22的中部，且限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的开口相对布置围成容纳空间；在外套22的两侧各固定设置一个固定片11，在每个固定片11上均通过一销轴安装一导轮21，两个导轮21的中心轴连线与限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的连线空间垂直设置；锁销23的顶部自外套22的底端伸入外套22中，所述的锁销23在外套22内滑动设置；限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的底端伸入锁销23中部的通孔，锁销23对限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的下部周向约束；
所述的底座16固定在锁销23的底部，在每个导轮21上缠绕一根记忆合金丝20，且每根记忆合金丝20的两均穿过锁销23后固定在底座16上；在所述的锁销23上套设旋套15，在锁销23的外表面设有螺旋凹槽36，相应的在所述的旋套15内壁设有与螺旋凹槽36配合的凸起37；所述锁销23上下移动时，所述旋套15正反旋转运动；在锁销23的上表面与固定片11之间设有压缩弹簧12，所述压缩弹簧12使锁销23保持锁紧状态；
所述的被动端包括螺杆1、加载螺母4、分离件7和转接件8；所述的转接件8同轴固定在分离件7上，所述的螺杆1的上端为与加载螺母4配合的螺纹段，所述的螺杆4的下端设有多层倾斜凸起29，且多层倾斜凸起29沿螺杆1的轴线对称布置；螺杆1下端的多层倾斜凸起29依次穿过转接件8中心处的通孔、壳体10上端的通孔、外套22上端的通孔后伸入限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27形成的容纳空间的上部；
记忆合金丝20通电时缩短，底座16和锁销23上移，锁销23解除对限位套I26和限位套Ⅱ27下端的限位，限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27同时回转，限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的下部收拢，限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的上部张开与螺杆1分离，实现主动端和被动端分离。
所述的限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27形成的容纳空间从上到下依次为与螺杆1的末端的多层倾斜凸起29配合的斜槽段30、扩口槽段31和直槽段32，所述的斜槽段30和扩口槽段31之间通过回转铰隔离；所述的回转铰由设置在限位套Ⅰ26上的半圆形凹槽33和设置在限位套Ⅱ27上的半圆形凸起34相互配合形成；在限位套Ⅰ26的下部为平行设置的两个限位钩35，在限位套Ⅱ27的下部为一个限位钩，且限位套Ⅰ26的两个限位钩之间设有容纳限位套Ⅱ27的限位钩的空隙；锁销23限位三个限位钩35的摆动。
在锁销23的上端通过光轴13安装一斜块14，所述的斜块14设置在限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的回转铰下部的空间内，所述的光轴13穿过限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的回转铰下部的空间设置。
在底座16的下方安装底盖17，所述底盖17与电连接器25螺纹连接，在底盖17及旋套15上罩设一底密封罩18，所述的底密封罩18与壳体10下端螺纹连接。
每根记忆合金丝20的其中一端均通过一接线端子24固定在底座16上，且两根记忆合金丝的两个接线端子均通过电线与电连接器25连接。
在外套22上固设有两个使限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27回转的簧片28，且每个簧片28设置在相应的限位套的外侧。
在转接件8和加载螺母4接触处设有球形垫6，所述球形垫6套设在螺杆1上；在转接件8底部的螺杆上套设螺杆密封垫9；在转接件8和加载螺母4上罩设上密封盖5，且上密封盖5与加载螺母5的周向接触面处设有密封圈2。
所述旋套15上有复位标识点，所述壳体10上也设有复位标识点，旋转旋套15至旋套15上的复位标识点与壳体10上的复位标识点重合，主动端和被动端复位。
在底盖17和底密封罩18之间的电连接器25上套设底密封圈19。
在加载螺母4的上部增加用于防松的薄螺母3。所述记忆合金丝20为单程记忆合金丝，通电可缩短。
所述锁销23、导轮21、底盖17为尼龙材质，保证记忆合金丝20和接线端子24接触位置绝缘。
本发明的工作过程：
1、分离过程：
记忆合金丝20通电后缩短，带动底盖17、底座16、锁销23和斜块14上移，锁销23下端同时可解除对限位套I26和限位套II27下部的限位钩35的约束，斜块14上移到限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27组成的扩口槽段31时，螺杆1上的预紧力通过多层倾斜凸起29对限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27起作用，同时两侧簧片28的辅助，使限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27绕由半圆形凸起34和半圆形凹槽33组成的回转铰回转，即限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的下部收拢，限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的上部张开与螺杆1分离，被动端可随分离系统转移。
2、复位过程：
在分离过程中随着锁销23上移，在锁销23外侧有两个螺旋凹槽36与旋套15上的凸起37对应作用下，旋套15已经发生正转；复位时，将被动端放回，将螺杆1放入限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27上部的斜槽段31内，反向旋转旋套15，随着旋套15旋转，锁销23下移，带动斜块14下移，限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的上部闭合，与螺杆1上的多层倾斜凸起29接触，记忆合金丝20被拉伸回原长，反向旋转旋套15至复位标识点与壳体10上的标识点重合，复位动作完成，对加载螺母4施加力矩，螺杆1产生轴向预紧力，限位套Ⅰ26和限位套Ⅱ27的回位的下端在锁销23内壁和斜块14的约束下，不会打开，也不会驱动锁销23移动，增加锁紧状态的可靠性。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：包括主动端和被动端，所述的主动端包括壳体(10)、外套(22)、固定片(11)、压缩弹簧(12)、旋套(15)、底座(16)、记忆合金丝(20)、导轮(21)、锁销(23)、限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)；
所述的外套(22)同轴固设在壳体(10)内，所述的限位套Ⅰ(26)、限位套Ⅱ(27)、固定片(11)、导轮(21)和锁销(23)均设置在外套(22)内，所述的限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)设置在外壳(22)的中部，且限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)的开口相对布置围成容纳空间；在外套(22)的两侧各固定设置一个固定片(11)，在每个固定片(11)上均通过一销轴安装一导轮(21)，两个导轮(21)的中心轴连线与限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)的连线空间垂直设置；锁销(23)的顶部自外套(22)的底端伸入外套(22)中，所述的锁销(23)在外套(22)内滑动设置；限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)的底端伸入锁销(23)中部的通孔，锁销(23)对限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)的下部周向约束；
所述的底座(16)固定在锁销(23)的底部，在每个导轮(21)上缠绕一根记忆合金丝(20)，且每根记忆合金丝(20)的两均穿过锁销(23)后固定在底座(16)上；在所述的锁销(23)上套设旋套(15)，在锁销(23)的外表面设有螺旋凹槽，相应的在所述的旋套(15)内壁设有与螺旋凹槽配合的凸起；所述锁销(23)上下移动时，所述旋套(15)正反旋转运动；在锁销(23)的上表面与固定片(11)之间设有压缩弹簧(12)，所述压缩弹簧(12)使锁销(23)保持锁紧状态；
所述的被动端包括螺杆(1)、加载螺母(4)、分离件(7)和转接件(8)；所述的转接件(8)同轴固定在分离件(7)上，所述的螺杆(1)的上端为与加载螺母(4)配合的螺纹段，所述的螺杆(4)的下端设有多层倾斜凸起(29)，且多层倾斜凸起(29)沿螺杆(1)的轴线对称布置；螺杆(1)下端的多层倾斜凸起(29)依次穿过转接件(8)中心处的通孔、壳体(10)上端的通孔、外套(22)上端的通孔后伸入限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)形成的容纳空间的上部；
记忆合金丝(20)通电时缩短，底座(16)和锁销(23)上移，锁销(23)解除对限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)下端的限位，限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)同时回转，限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)的下部收拢，限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)的上部张开与螺杆(1)分离，实现主动端和被动端分离。
2.根据权利要求1所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：所述的限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)形成的容纳空间从上到下依次为与螺杆(1)的末端的多层倾斜凸起(29)配合的斜槽段(30)、扩口槽段(31)和直槽段(32)，所述的斜槽段(30)和扩口槽段(31)之间通过回转铰隔离；所述的回转铰由设置在限位套Ⅰ(26)上的半圆形凹槽(33)和设置在限位套Ⅱ(27)上的半圆形凸起(34)相互配合形成；在限位套Ⅰ(26)的下部为平行设置的两个限位钩(35)，在限位套Ⅱ(27)的下部为一个限位钩，且限位套Ⅰ(26)的两个限位钩之间设有容纳限位套Ⅱ(27)的限位钩的空隙；锁销(23)限位三个限位钩(35)的摆动。
3.根据权利要求2所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：在锁销(23)的上端通过光轴(13)安装一斜块(14)，所述的斜块(14)设置在限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)的回转铰下部的空间内，所述的光轴(13)穿过限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)的回转铰下部的空间设置。
4.根据权利要求1所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：在底座(16)的下方安装底盖(17)，所述底盖(17)与电连接器(25)螺纹连接，在底盖(17)及旋套(15)上罩设一底密封罩(18)，所述的底密封罩(18)与壳体(10)下端螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：每根记忆合金丝(20)的其中一端均通过一接线端子(24)固定在底座(16)上，且两根记忆合金丝的两个接线端子均通过电线与电连接器(25)连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：在外套(22)上固设有两个使限位套Ⅰ(26)和限位套Ⅱ(27)回转的簧片(28)，且每个簧片(28)设置在相应的限位套的外侧。
7.根据权利要求1所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：在转接件(8)和加载螺母(4)接触处设有球形垫(6)，所述球形垫(6)套设在螺杆(1)上；在转接件(8)底部的螺杆上套设螺杆密封垫(9)；在转接件(8)和加载螺母(4)上罩设上密封盖(5)，且上密封盖(5)与加载螺母(5)的周向接触面处设有密封圈(2)。
8.根据权利要求1所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：所述旋套(15)上有复位标识点，所述壳体(10)上也设有复位标识点，旋转旋套(15)至旋套(15)上的复位标识点与壳体(10)上的复位标识点重合，主动端和被动端复位。
9.根据权利要求4所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：在底盖(17)和底密封罩(18)之间的电连接器(25)上套设底密封圈(19)。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种基于记忆合金丝驱动的连接分离装置，其特征在于：在加载螺母(4)的上部增加用于防松的薄螺母(3)。
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