CN111623012A - 一种新型连接器以及可应用于连接器的阀门 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种新型连接器及可应用于连接器的阀门。一种新型连接器包括一端开口的缸体，缸体中滑动连接有活塞，缸体内部与活塞之间形成密封的活塞腔；活塞外具有能够与外部零部件连接的锁紧头；缸体或活塞上具有能够与活塞腔连通的进气口和出气口，进气口处设有单向充气阀，排气口处设有压电阀门；随着气体从进气口进入活塞腔中，和/或活塞腔中的气体从出气口排出，活塞沿缸体运动。本发明的连接器，外部充气设备通过进气口向活塞腔中充气实现锁紧，通过出气口泄放活塞腔中的气体实现解锁，重复充气和放气使得该连接器可以重复使用，允许地面多次测试，保证地面测试的有效性和降低测试费用。

Description

一种新型连接器以及可应用于连接器的阀门

技术领域

本发明属于连接器件领域，具体涉及一种新型连接器以及可应用于连接器的阀门。

背景技术

航天器常用的连接件为螺栓，主要是基于火工品的螺栓和一些完全依靠记忆金属的螺栓，现有的基于火工品的器件的主要缺陷是：1)在释放时会产生爆炸碎片可能会影响到航天器本身；2)其爆炸碎片所产生的爆炸冲击力不可控；3)不能重复使用，造成测试的困难或者是费用的增加。对于采用单一记忆金属的器件，它避免了上述基于火攻品的器件的第1)和第2)个缺陷，但是由于其单一的设计，不存在冗余设计，可能会在使用过程中失效而造成整个航天器不能正常工作或者是项目的完全失败。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种新型连接器，以解决现有基于火工品的器件不能重复使用的技术问题。本发明的第二个目的是提供一种可应用于上述连接器的阀门。

为达到上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种新型连接器，包括一端开口的缸体，缸体中滑动连接有活塞，缸体内部与活塞之间形成密封的活塞腔；

活塞外具有能够与外部零部件连接的锁紧头；

缸体或活塞上具有能够与活塞腔连通的至少一个流体口，流体口处设有控制其通断的阀门；

随着气体流进和/或流出流体口，活塞沿缸体运动。

上述技术方案中，将缸体固定在第一零部件上，外部充气设备通过流体口向活塞腔中充入气体，使活塞在缸体中运动，使锁紧头与第二零部件连接，由此通过过连接器实现两个零部件的锁紧，完成锁紧运动；解锁时，将活塞腔中的气体放出，气压减小使锁紧头随活塞在缸体中反向运动，时锁紧头脱离第二零部件，完成解锁运动。本发明的连接器，外部充气设备向活塞腔中充气实现锁紧，泄放活塞腔中的气体实现解锁，如此使得该连接器可以重复使用，允许地面多次测试，保证地面测试的有效性和降低测试费用。

在本发明的一种优选实施方式中，流体口为能够同时进气体和排气体的进排气口，或者流体口包括进气口和排气口。

在本发明的一种优选实施方式中，活塞腔中设有归位弹性件，归位弹性件的一端与缸体固定连接，归位弹性件的另一端与活塞固定连接。

解锁时，归位弹性件用于使活塞复位，避免泄放活塞腔中气体时，活塞出现卡死不动的情况，提高该连接器的可靠性。

在本发明的一种优选实施方式中，流体口包括设在缸体侧壁上的进气口和出气口，进气口处设置的为第一阀门，出气口处设置的为第二阀门。将进气口与出气口分开设置，并通过不同的阀门控制流体的通断，运行更可靠。

在本发明的一种优选实施方式中，进气口位于出气口的下方，解锁后，活塞外壁能够将出气口封闭；第一阀门为单向充气阀，第二阀门为压电阀门。

解锁后，活塞外壁将出气口封闭，既可以保证锁紧头脱离第二零部件实现解锁，又可以保证活塞不会运动至进气口处将其封闭(若活塞将进气口封闭，需人工手动使活塞运动打开进气口)，使外部充气设备可通过进气口处的单向充气阀向活塞腔中充气，实现该新型连接器的锁紧和重复使用。

在本发明的另一种优选实施方式中，压电阀门包括与缸体固定连接的阀外壳，阀外壳中具有阀芯，阀芯上具有供电端子；

阀芯与阀外壳内壁之间具有毛细管，毛细管在阀芯一端具有毛细气孔，阀芯另一端的外壁与阀外壳内壁可活动地密封连接；

给供电端子通电或断电，压电阀门能够被打开或关闭。

设置压电阀门后，锁紧时，压电阀门关闭，需要解锁时，给压电阀门的供电端子提供足够的电压使阀芯伸长，从而打开压电阀门，停止供电后，阀芯缩短而使压电阀门关闭，操作简单。

在本发明的另一种优选实施方式中，缸体的侧壁上等高的设有若干个出气口，出气口处均设有压电阀门。设置多个压电阀门，为一种冗余设计，避免因一个压电阀门出现故障而使该新型连接器失效。

在本发明的另一种优选实施方式中，若干个出气口周向均与分布在缸体的侧壁上。由此可以保证在泄气时的整体均匀性，消除对航天器姿态的影响。

在本发明的另一种优选实施方式中，缸体的外壁上套设有与之固定连接的安装法兰。缸体通过安装法兰与第一零部件固定连接，便于拆卸。

为达到上述第二个目的，本发明采用如下技术方案：一种可应用于前述连接器的阀门，该阀门包括阀外壳，阀外壳中具有阀芯，阀芯上具有供电端子；

阀芯与阀外壳内壁之间具有毛细管，毛细管在阀芯一端具有毛细气孔，阀芯另一端的外壁与阀外壳内壁可活动地密封连接；

给供电端子通电或断电，所述阀门能够被打开或关闭。

上述技术方案中，通过供电端子向阀门提供所需电压，阀芯向远离供电端子的一端伸长，从而使关闭的阀门被打开；停止供电后，伸长的阀芯缩短，即可使阀门复位而关闭。

本发明的有益效果为：该新型连接器通过压电阀门和单向充气阀来实现缸体活塞腔内气压的变化，进而通过归位弹性件与活塞腔内气体的压力的平衡来拉动活塞运动，最终实现该新型连接器的锁紧和解锁。这种设计可以有效的消除由于火工品螺栓所产生的爆炸力和爆炸碎屑对航天器的影响，又可以很容易的实现冗余功能，保证期间的正常使用，同时可以通过单向充气阀来实现器件的重复使用，保证地面测试的有效性和降低测试费用。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例一的一种新型连接器的结构示意图。

图2是图1中的压电阀门处于关闭状态时的示意图。

图3是图1中的压电阀门处于打开状态时的示意图。

说明书附图中的附图标记包括：缸体110、进气口1101、出气口1102、第一阀门(单向充气阀)111、第二阀门(压电阀门)112、供电端子1121、毛细气孔1122、阀外壳1123、阀芯1124、安装法兰113、归位弹性件120、活塞130、锁紧头131、活塞腔A。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

本实施例提供了一种新型连接器，其能够实现目标位置的锁紧和解锁。其可以应用于航天器部件或者目标位置锁紧和解锁中；当然，其也可用于其他相同的非航天领域的场合。

如图1所示，在本发明的一种优选实施方式中，该新型连接器包括顶部开口的缸体110，缸体110的外壁上套设有与之固定连接的安装法兰113，缸体110中竖向滑动连接有活塞130，缸体110内部与活塞130之间形成密封的活塞腔A。活塞130外具有能够与外部零部件连接的锁紧头131，锁紧头131与活塞130一体成型或分体设置后固定连接在一起，比如焊接。

缸体110或活塞130上具有能够与活塞腔A连通的至少一个流体口，流体口处设有控制其通断的阀门；随着气体流进和/或流出流体口，活塞130沿缸体110竖向运动。在本实施方式中，流体口包括进气口1101和排气口1102，优选地，进气口1101和排气口1102均设在缸体110侧壁上，进气口1101处设置的阀门为第一阀门111，出气口1102处设置的阀门为第二阀门112。

使用该连接器时，通过安装法兰113将缸体110固定安装在第一零部件上，比如安装在所需要在发射前锁紧，在入轨后解锁的航天器上。然后打开第一阀门111，关闭第二阀门112，外部充气设备通过进气口1101向活塞腔A中充入气体，比如空气，随着活塞腔A中空气的充入，活塞腔A中气压增大，使活塞130向上运动，锁紧头131随之向上运动，锁紧头131卡入外部第二零部件中，由此实现第一零部件与第二零部件的连接，实现锁紧，锁紧后关闭第一阀门111，保持活塞腔A中的气压。

当需要解锁时，打开第二阀门112，活塞腔A中的空气从出气口1102排出，空气减少，气压减小，使得活塞130向下运动，锁紧头131随之向下运动而脱离第二零部件，从而实现解锁。

需要再次使用该连接器时，重复上述充气和放气过程，便可完成锁紧和解锁过程，使得该连接器可以重复使用，允许地面多次测试。

应当指出，流体口也可为能够同时进流体和排流体的进排口，则连接器锁紧时，打开进排气口处的阀门，由外部充气设备向活塞腔A中充气；连接器解锁时，进排气口处的阀门打开，泄放活塞腔A中的气体。

如图1所示，在另一种优选的实施方式中，活塞腔A中设有归位弹性件120，归位弹性件120的一端与缸体110固定连接，归位弹性件120的另一端与活塞130固定连接。在本实施方式中，归位弹性件120包括但不限于为弹簧、弹片或其他弹性套筒结构，优选归位弹性件120为弹簧，弹簧的下端与缸体110的底部焊接，弹簧的上端与活塞130的下端焊接。

连接器锁紧时，充气使活塞腔A中的气压增大，活塞130向上运动使归位弹性件120被拉伸；连接器解锁时，泄气使活塞腔A中的气压减小，被拉伸的归位弹性件120恢复形变，归位弹性件120使活塞130向下运动。

在另一种优选的实施方式中，进气口1101位于出气口1102的下方，比如进气口1101位于缸体110侧壁的下部，出气口1102位于缸体110侧壁的中上部；解锁后，活塞130外壁能够将出气口1102封闭。进气口1101处的第一阀门111为单向充气阀，出气口1102处的第二阀门112为压电阀门，单向充气阀111可采用现有技术中的单向阀，其结构在此不赘述。

如图2所示，在本实施方式中，压电阀门112包括与缸体110固定连接的阀外壳1123，优选阀外壳1123垂直于缸体110侧壁设置，阀外壳1123中具有阀芯1124，阀芯1124由电压敏感记忆材料制成，比如形状记忆合金材料或聚酯类聚合物，具体可为钛镍铁、钛镍铬等镍钛系合金或铜镍系合金、铜铝系合金等。阀芯1124上具有供电端子1121，比如供电端子1121设在阀芯1124的外端(图2和图3中的左端)。阀芯1124左边的外壁与阀外壳1123内壁之间具有毛细管，毛细管在阀芯1124左端具有毛细气孔1122，优选周向均匀的设置若干毛细气孔1122，阀芯1124右边的外壁与阀外壳1123内壁可活动地密封连接。

结合图3所示，给供电端子1121通电，以给压电阀门112提供所需的电压，在电压的作用下阀芯1124伸长，阀芯1124的右端脱离阀外壳1123的右端从而将压电阀门112打开，使缸体110内部与毛细气孔1122连通。停止给供电端子1121通电后，伸长的阀芯1124恢复初始状态而使压电阀门112处于关闭状态。

连接器处于锁紧状态时，如图2所示，压电阀门112关闭，航天器入轨后需要解锁时，向供电端子1121通电，给压电阀门112提供所需的电压；如图3所示，压电的作用使阀芯1124向右伸长，压电阀门112被打开，此时如图3所示，阀芯1124的内端位于缸体110的内壁外。压电阀门112被打开，活塞腔A通过毛细气孔1122与缸体110外部的大气相通，进而使活塞腔A中的密闭气体通过毛细气孔1122泄放到缸体110外部，从而使活塞130带动锁紧头131向下运动，当活塞130运动至出气口1102处时，活塞130的侧壁将出气口1102封闭，停止泄气，从而使活塞130停止运动，由此即保证锁紧头131向下运动实现解锁，又可保证锁紧头131不会全部锁紧缸体110内，使得解锁后，锁紧头131不会堵住进气口1101。

如图1所示，在另一种优选的实施方式中，缸体110的侧壁上等高的设有若干个出气口1102，出气口1102处均设有压电阀门112，若干个出气口1102周向均与分布在缸体110的侧壁上。设置多个压电阀门112，为一种冗余设计，而且可以保证在泄气时的整体均匀性，消除对航天器姿态的影响。

实施例二

本实施例提供了一种可应用于实施例一的连接器的阀门，如图2和图3所示，该阀门包括阀外壳1123，阀外壳1123中具有由电压敏感记忆材料制成的阀芯1124，阀芯1124的左端具有供电端子1121。阀芯1124左边的外壁与阀外壳1123内壁之间具有毛细管，毛细管在阀芯1124左端具有毛细气孔1122，优选周向均匀的设置若干毛细气孔1122，阀芯1124右边的外壁与阀外壳1123内壁可活动地密封连接。

使用时，将阀外壳1123固定的安装在连接器的缸体110侧壁上。给供电端子1121通电，阀芯1124伸长而使该阀门处于打开状态，停止给供电端子1121通电，伸长的阀芯1124缩短而恢复初始状态。

应当指出，本实施例的阀门也可脱离该连接器单独使用。

在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新型连接器，其特征在于，包括一端开口的缸体，所述缸体中滑动连接有活塞，缸体内部与活塞之间形成密封的活塞腔；

所述活塞外具有能够与外部零部件连接的锁紧头；

所述缸体或活塞上具有能够与所述活塞腔连通的至少一个流体口，流体口处设有控制其通断的阀门；

随着气体流进和/或流出所述流体口，所述活塞沿所述缸体运动。

2.如权利要求1所述的一种新型连接器，其特征在于，所述流体口为能够同时进气体和排气体的进排气口，或者所述流体口包括进气口和排气口。

3.如权利要求1所述的一种新型连接器，其特征在于，所述活塞腔中设有归位弹性件，归位弹性件的一端与缸体固定连接，归位弹性件的另一端与所述活塞固定连接。

4.如权利要求2所述的一种新型连接器，其特征在于，所述流体口包括设在缸体侧壁上的进气口和出气口，进气口处设置的为第一阀门，出气口处设置的为第二阀门。

5.如权利要求4所述的一种新型连接器，其特征在于，所述进气口位于出气口的下方，解锁后，所述活塞外壁能够将所述出气口封闭；所述第一阀门为单向充气阀，所述第二阀门为压电阀门。

6.如权利要求5所述的一种新型连接器，其特征在于，所述压电阀门包括与所述缸体固定连接的阀外壳，阀外壳中具有阀芯，阀芯上具有供电端子；

阀芯与阀外壳内壁之间具有毛细管，毛细管在阀芯一端具有毛细气孔，阀芯另一端的外壁与阀外壳内壁可活动地密封连接；

给供电端子通电或断电，所述压电阀门能够被打开或关闭。

7.如权利要求5所述的一种新型连接器，其特征在于，所述缸体的侧壁上等高的设有若干个所述出气口，出气口处均设有所述压电阀门。

8.如权利要求7所述的一种新型连接器，其特征在于，若干个所述出气口周向均与分布在缸体的侧壁上。

9.如权利要求1-8中任一项所述的一种新型连接器，其特征在于，所述缸体的外壁上套设有与之固定连接的安装法兰。

10.一种可应用于权利要求1-9中任一项所述的新型连接器的阀门，其特征在于，所述阀门包括阀外壳，阀外壳中具有阀芯，阀芯上具有供电端子；

阀芯与阀外壳内壁之间具有毛细管，毛细管在阀芯一端具有毛细气孔，阀芯另一端的外壁与阀外壳内壁可活动地密封连接；

给供电端子通电或断电，所述阀门能够被打开或关闭。

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