CN106643342B - 冗余球锁式插拔连接器 - Google Patents

Abstract

本发明冗余球锁式插拔连接器涉及一种适用于地面与火箭供气***的连接器。其目的是为了提供一种用于对火箭可靠密封供气，火箭起飞后供气带载快速脱落的冗余球锁式插拔连接器。本发明冗余球锁式插拔连接器包括连接器本体(1)、球锁(5)和箭上插座(2)，连接器本体上开设有容纳所述球锁的第一通孔，所述连接器本体上固定设有平衡接头(6)，所述球锁上还连接有钢丝绳(3)，所述箭上插座(2)包括插座本体(201)，所述插座本体上固定设有插头(207)，所述插头能够***所述平衡接头内实现径向密封供气。

Description

冗余球锁式插拔连接器

技术领域

本发明涉及一种连接装置，特别是涉及一种适用于地面与火箭供气***的连接器。

背景技术

气路插拔组合连接器应用于火箭供气***，是实现多路管路组合供气的快速对接脱落装置，对接时可靠输送氮气、氦气、空气等高压常温气体，要求在连接器脱落时持续供气，通过火箭起飞被动机械解锁快速脱落，连接器密封、供气带载脱落可靠性要求较高。

火箭供气***要求多路供气管路组合成为一个供气连接器，整体对接和脱落。有的供气项目需要供气至火箭起飞后，因此连接器在火箭起飞后的脱落时间要求很短，脱落条件严酷性及可靠性要求很高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于对火箭可靠密封供气，火箭起飞后供气带载快速脱落的冗余球锁式插拔连接器。

本发明冗余球锁式插拔连接器，包括连接器本体、球锁和箭上插座。

所述连接器本体上开设有容纳所述球锁的第一通孔，所述第一通孔的底端设有锁紧螺母，所述锁紧螺母的周向开设有环形凹槽，所述连接器本体上固定设有穿过第一通孔壁的限位螺钉，所述限位螺钉伸入到锁紧螺母的环形凹槽内对锁紧螺母进行轴向限位，所述球锁螺纹连接在所述锁紧螺母的螺纹孔上，所述球锁上固定设有销轴，所述第一通孔内设有沿第一通孔轴向的销轴槽，所述球锁在销轴和销轴槽的作用下只能沿所述第一通孔的轴向运动，所述球锁上还连接有钢丝绳，所述钢丝绳用来与地面固定连接，所述连接器本体上固定设有平衡接头。

所述球锁位于连接器本体的第一通孔内，球锁包括呈套筒状的球锁本体，所述球锁本体的下端螺纹连接在所述锁紧螺母的螺纹孔上，所述球锁内设有解锁杆，所述解锁杆的下端连接有所述钢丝绳，所述球锁本体的上端外套装有活动套，球锁本体上开设有槽孔，所述活动套通过穿插在槽孔内的所述销轴与解锁杆连接，所述活动套的内壁上设有上凸台和下凸台，所述下凸台与球锁本体之间设有第一弹簧，第一弹簧套装在球锁本体上，所述球锁本体上端的侧壁上开设有第一钢球槽口，第一钢球槽口内设有第一钢球，所述球锁本体的上端插接有冗余球头，所述第一钢球在下凸台的作用下能够压入冗余球头的凹槽内将冗余球头锁紧，所述冗余球头的上端设有插孔，所述插孔的侧壁上开设有第二钢球槽口，第二钢球槽口内设有第二钢球，所述冗余球头的侧壁上设有第一O形圈，第一O形圈位于第二钢球槽口的下方。

所述箭上插座包括插座本体，所述插座本体上开设有用于与箭体底部固定安装的螺纹孔，插座本体上设有容纳连接器本体上端的第二通孔，所述第二通孔的顶端固定设有压盖，第二通孔内设有球锁球头，所述球锁球头固定连接在压盖上，球锁球头外套装有一外套，所述外套的内侧壁上设有中凸台，所述中凸台与球锁球头的上端之间设有第二弹簧，所述第二弹簧套装在球锁球头上，球锁球头的上端设有削弱槽用于强制拉断，球锁球头的下端设有钢丝挡圈和凹槽，球锁球头的下端***所述冗余球头上端的插孔时，所述第二钢球在上凸台的作用下能够压入球锁球头下端的凹槽内将球锁球头锁紧，所述插座本体上固定设有插头，所述插头能够***所述平衡接头内实现径向密封供气。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述连接器本体第一通孔的内壁下端设有凹台，所述凹台与锁紧螺母之间安装有推力轴承。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述限位螺钉设为4个，4个限位螺钉沿第一通孔壁的周向均匀布置。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述插头的上端开设有第一盲孔，所述第一盲孔的下端设有径向通气孔，径向通气孔上方以及下方的插头外壁上各设有一个第二O形圈，所述平衡接头包括插座体以及固连在插座体下方的接管嘴，所述接管嘴用来与地面的供气设备相连，所述插座体的上端开设有第二盲孔，第二盲孔用来密封容纳所述插头的下端，所述接管嘴和插座体内设有与第一盲孔下端的径向通气孔相连通的供气通道。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述插座体的上端设有卡接凸台，所述卡接凸台下方的插座体外壁上设有挡圈，所述插座体通过卡接凸台和挡圈固定设在连接器本体上。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述插座体通过螺纹连接的方式固定设在连接器本体上。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述插头通过螺纹连接的方式固定设在插座本体上。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述钢丝绳上串联有气缸，所述气缸用来张紧钢丝绳。

本发明冗余球锁式插拔连接器与现有技术不同之处在于连接器对接时，冗余球头已预先安装于球锁内处于锁紧状态，拽动活动套轴向运动解除第二钢球径向限位，然后将连接器本体***箭上插座，球锁球头***冗余球头后，将活动套复位，第二钢球在上凸台的作用下被推入球锁球头的凹槽内，实现对接，然后将锁紧螺母用扳手拧紧，连接器本体的上端面贴合插座本体的下端面，即实现连接器的锁紧。连接器锁紧时，插头***平衡接头中实现密封供气。连接器脱落时，火箭起飞或气缸动作将钢丝绳张紧，进而拽动解锁杆及活动套运动解锁，活动套首先解除第二钢球径向限位，再解锁第一钢球径向限位，因而连接器正常情况下通过冗余球头与球锁球头解锁分离，若冗余球头与球锁球头卡滞，则通过冗余球头与球锁本体解锁分离，实现冗余解锁。球锁解锁后连接器即脱落分离。当两处球锁解锁失效，连接器可通过钢丝绳将球锁球头上端的削弱槽强制拉断分离。通过冗余球锁及强制拉断三层措施，提高连接器分离的可靠性，避免连接器不能脱落而拽坏箭体造成安全性问题。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明冗余球锁式插拔连接器的主视图；

图2为本发明冗余球锁式插拔连接器中的连接器本体的主视图；

图3为本发明冗余球锁式插拔连接器中的箭上插座的主视图；

图4为本发明冗余球锁式插拔连接器中的球锁的结构图；

图5为本发明冗余球锁式插拔连接器中的平衡接头的结构图；

图6为本发明冗余球锁式插拔连接器对接前及脱落过程图。

具体实施方式

如图1所示，并结合图2～5所示，本发明冗余球锁式插拔连接器，包括连接器本体1、球锁5和箭上插座2。

如图2所示，所述连接器本体1上开设有容纳所述球锁5的第一通孔，所述第一通孔的底端设有锁紧螺母103，所述锁紧螺母103的周向开设有环形凹槽，所述连接器本体1上固定设有穿过第一通孔壁的限位螺钉104，所述限位螺钉104伸入到锁紧螺母103的环形凹槽内对锁紧螺母103进行轴向限位，由于限位螺钉104仅仅对锁紧螺母103进行轴向限位，也就是限位螺钉104的端头并没有和环形凹槽的槽底相贴紧，因此锁紧螺母103能够沿周向进行转动。

所述球锁5螺纹连接在所述锁紧螺母103的螺纹孔上，所述球锁5上固定设有销轴502，所述第一通孔内设有沿第一通孔轴向的销轴槽，所述球锁5在销轴502和销轴槽的作用下只能沿所述第一通孔的轴向运动，所述球锁5上还连接有钢丝绳3，所述钢丝绳3用来与地面固定连接，钢丝绳3通常与发射台架等固定位置固连。所述连接器本体1上固定设有平衡接头6。根据箭体对供气路数、通径等项目的需求，设置平衡接头6的数量、通径以及端面位置分布。

上述的球锁5沿着第一通孔作轴向运动的过程如下：转动锁紧螺母103，由于球锁5螺纹连接在锁紧螺母103的螺纹孔上，并且球锁5被销轴502和销轴槽限制而不能跟随锁紧螺母103一起转动，所以球锁5只能沿着第一通孔的轴向作往复运动。

如图4所示，所述球锁5位于连接器本体1的第一通孔内，球锁5包括呈套筒状的球锁本体501，所述球锁本体501的下端螺纹连接在所述锁紧螺母103的螺纹孔上，所述球锁5内设有解锁杆509，所述解锁杆509的下端连接有所述钢丝绳3，所述球锁本体501的上端外套装有活动套503，球锁本体501上开设有槽孔，所述活动套503通过穿插在槽孔内的所述销轴502与解锁杆509连接，所述活动套503的内壁上设有上凸台和下凸台，所述下凸台与球锁本体501之间设有第一弹簧，第一弹簧套装在球锁本体501上，所述球锁本体501上端的侧壁上开设有第一钢球槽口，第一钢球槽口内设有第一钢球505，所述球锁本体501的上端插接有冗余球头506，所述第一钢球505在下凸台的作用下能够压入冗余球头506的凹槽内将冗余球头506锁紧，所述冗余球头506的上端设有插孔，所述插孔的侧壁上开设有第二钢球槽口，第二钢球槽口内设有第二钢球507，所述冗余球头506的侧壁上设有第一O形圈508，第一O形圈508位于第二钢球槽口的下方。

如图3所示，所述箭上插座2包括插座本体201，所述插座本体201上开设有用于与箭体底部固定安装的螺纹孔(图中未示出)，插座本体201上设有容纳连接器本体1上端的第二通孔，所述第二通孔的顶端固定设有压盖202，第二通孔内设有球锁球头203，所述球锁球头203固定连接在压盖202上，球锁球头203外套装有一外套205，所述外套205的内侧壁上设有中凸台，所述中凸台与球锁球头203的上端之间设有第二弹簧204，所述第二弹簧204套装在球锁球头203上，球锁球头203的上端设有削弱槽用于强制拉断，球锁球头203的下端设有钢丝挡圈206和凹槽，球锁球头203的下端***所述冗余球头506上端的插孔时，所述第二钢球507在上凸台的作用下能够压入球锁球头203下端的凹槽内将球锁球头203锁紧，所述插座本体201上固定设有插头207，所述插头207能够***所述平衡接头6内实现径向密封供气。

通常在第一弹簧504的作用下销轴502处于球锁本体501槽孔的上端，此时活动套503的下凸台将第一钢球505压入冗余球头506的凹槽中实现对接锁紧，同时活动套的上凸台将第二钢球507压入球锁球头203的凹槽中实现对接锁紧。冗余球头506上的凹槽沿冗余球头506的周向布置一圈，球锁球头203上的凹槽也沿球锁球头203的周向布置一圈。当钢丝绳3张紧拽动解锁杆509及销轴502从而带动活动套503向下移动时，第二钢球507、第一钢球505先后解除径向限位，正常情况下第二钢球507首先解除径向限位，球锁5与球锁球头203解锁分离，连接器脱落分离后活动套503在第一弹簧504的作用下复位，使冗余球头506与球锁本体501不解锁，第一O形圈508套在冗余球头506上用于防止冗余球头506从活动套503上凸台处误脱出。当冗余球头506与球锁球头203卡滞不分离时，冗余球头506克服第一O形圈508与上凸台之间的摩擦力后与球锁5解锁分离，外套205在第二弹簧204的作用下复位向下运动对第二钢球507进行径向限位，以保证冗余球头506与球锁球头203连接不分离，钢丝挡圈206用于外套205的运动限位，防止外套205从球锁球头203上脱落下来。通过串联第二钢球507、第一钢球505分别解锁，实现正常解锁与冗余解锁相结合的分离方式。当第二钢球507、第一钢球505处均解锁失效时，连接器通过球锁球头203上端部的削弱槽处强制拉断分离。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述连接器本体1第一通孔的内壁下端设有凹台，所述凹台与锁紧螺母103之间安装有推力轴承102，通过安装推力轴承102可便于锁紧螺母103的转动。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述限位螺钉104设为4个，4个限位螺钉104沿第一通孔壁的周向均匀布置。当然限位螺钉104也可以设为其他数量，只要能实现锁紧螺母103的轴向限位即可。

如图5所示，本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述插头207的上端开设有第一盲孔，所述第一盲孔的下端设有径向通气孔，径向通气孔上方以及下方的插头外壁上各设有一个第二O形圈208，所述平衡接头6包括插座体601以及通过焊接方式固连在插座体601下方的接管嘴602，所述接管嘴602用来与地面的供气设备相连，所述插座体601的上端开设有第二盲孔，第二盲孔用来密封容纳所述插头207的下端，所述接管嘴602和插座体601内设有与第一盲孔下端的径向通气孔相连通的供气通道。其中设在插座体601内的供气通道包括沿轴向布置的供气孔604，所述供气孔604的上方设有径向供气通道，所述径向供气通道连通供气孔和第一盲孔下端的径向通气孔。所述供气孔604的下方与接管嘴602内的供气通道连通。

上述插头与平衡接头的供气方式为现有技术，其具体结构以及工作过程请参见公开日为2014年01月01日、公开号为103486375A的《气路插拔组合连接器》专利文献，该专利的专利权人为北京航天发射技术研究院和中国运载火箭技术研究院。《气路插拔组合连接器》中的“平衡接头插头”和“插座体”就是本发明中的“插头”和“插座体”，因此对本发明中的插头207和平衡接头6的具体结构以及工作过程不再赘述。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述插座体的上端设有卡接凸台，所述卡接凸台下方的插座体601外壁上设有挡圈603，所述插座体601通过卡接凸台和挡圈603固定设在连接器本体1上。除上述固定方式外，插座体601还可以通过螺纹连接的方式固定设在连接器本体1上。插座体601与连接器本体1的固定方式并不限于以上两种方式，还可以通过其他方式进行固定，例如焊接、铆钉固定等，只要能将插座体601固定在连接器本体1上即可。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述插头207通过螺纹连接的方式固定设在插座本体201上。当然，插头207也可以通过设置凸台和挡圈的方式固定在插座本体201上。插头207与插座本体201的固定方式并不限于以上两种方式，还可以通过其他方式进行固定，例如焊接、铆钉固定等，只要能将插头207固定在插座本体201上即可。

本发明冗余球锁式插拔连接器，其中所述钢丝绳3上串联有气缸(图中未示出)，所述气缸用来张紧钢丝绳3。

本发明冗余球锁式插拔连接器对接时，冗余球头506已预先安装于球锁5内处于锁紧状态，拽动活动套503轴向运动解除第二钢球507径向限位，然后将连接器本体1***箭上插座2，球锁球头203***冗余球头506后，将活动套503复位，第二钢球507在上凸台的作用下被推入球锁球头203的凹槽内，实现对接，然后将锁紧螺母103用扳手拧紧，连接器本体101的上端面贴合插座本体201的下端面，即实现连接器的锁紧。连接器锁紧时，插头207***平衡接头6中实现密封供气。连接器脱落时，火箭起飞或气缸动作将钢丝绳3张紧，进而拽动解锁杆509及活动套503运动解锁，活动套503首先解除第二钢球507径向限位，再解锁第一钢球505径向限位，因而连接器正常情况下通过冗余球头506与球锁球头203解锁分离，若冗余球头506与球锁球头203卡滞，则通过冗余球头506与球锁本体501解锁分离，实现冗余解锁。球锁5解锁后连接器即脱落分离。当两处球锁解锁失效，连接器可通过钢丝绳3将球锁球头203上端的削弱槽强制拉断分离。通过冗余球锁及强制拉断三层措施，提高连接器分离的可靠性，避免连接器不能脱落而拽坏箭体造成安全性问题。

本发明工作过程分为连接器对接锁紧过程和解锁脱落过程。

连接器对接前，连接器本体1状态见附图2、箭上插座2状态见附图3，连接器对接前及脱落过程状态见附图6，连接器对接锁紧状态见附图1。

连接器对接锁紧过程：连接器对接前将冗余球头506预先安装于球锁5内处于锁紧状态，将连接器本体1上的锁紧螺母103逆时针转动，球锁5由于销轴502的周向限位，被锁紧螺母103通过螺纹向前传动，当销轴502在连接器本体101中轴向运动限位后，球锁5完全伸出，此时拽动活动套503轴向运动解除第二钢球507径向限位，然后将连接器本体1***箭上插座2，球锁球头203***冗余球头506后，将活动套503复位，第二钢球507被推入球锁球头203的凹槽内，实现对接，然后将锁紧螺母103用扳手拧紧，连接器本体101上端面贴合插座本体201下端面，此时插头207***平衡接头6中，平衡接头6对接到位，连接器实现锁紧。

连接器解锁脱落过程：当火箭起飞向上运动，钢丝绳3张紧，进而拽动解锁杆509、销轴502带动活动套503向下运动解锁，连接器脱落。活动套503首先解除第二钢球507径向限位，再解除第一钢球505径向限位，因而连接器正常情况下先通过冗余球头506与球锁球头203解锁分离，若冗余球头506与球锁球头203卡滞，则通过冗余球头506与球锁本体501解锁分离，实现正常解锁与冗余解锁相结合的分离方式。当第二钢球507、第一钢球505处均解锁失效时，连接器通过球锁球头203上端部的削弱槽处强制拉断分离。

本发明经过性能试验验证，连接器密封及供气带载脱落性能可靠，结构简单紧凑，操作方便。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种冗余球锁式插拔连接器，其特征在于：包括连接器本体(1)、球锁(5)和箭上插座(2)，

所述连接器本体上开设有容纳所述球锁的第一通孔，所述第一通孔的底端设有锁紧螺母(103)，所述锁紧螺母的周向开设有环形凹槽，所述连接器本体上固定设有穿过第一通孔壁的限位螺钉(104)，所述限位螺钉伸入到锁紧螺母的环形凹槽内对锁紧螺母进行轴向限位，所述球锁螺纹连接在所述锁紧螺母的螺纹孔上，所述球锁上固定设有销轴(502)，所述第一通孔内设有沿第一通孔轴向的销轴槽，所述球锁在销轴和销轴槽的作用下只能沿所述第一通孔的轴向运动，所述球锁上还连接有钢丝绳(3)，所述钢丝绳用来与地面固定连接，所述连接器本体上固定设有平衡接头(6)，

所述球锁位于连接器本体的第一通孔内，球锁包括呈套筒状的球锁本体(501)，所述球锁本体的下端螺纹连接在所述锁紧螺母的螺纹孔上，所述球锁内设有解锁杆(509)，所述解锁杆的下端连接有所述钢丝绳，所述球锁本体的上端外套装有活动套(503)，球锁本体上开设有槽孔，所述活动套通过穿插在槽孔内的所述销轴与解锁杆连接，所述活动套的内壁上设有上凸台和下凸台，所述下凸台与球锁本体之间设有第一弹簧(504)，第一弹簧套装在球锁本体上，所述球锁本体上端的侧壁上开设有第一钢球槽口，第一钢球槽口内设有第一钢球(505)，所述球锁本体的上端插接有冗余球头(506)，所述第一钢球在下凸台的作用下能够压入冗余球头的凹槽内将冗余球头锁紧，所述冗余球头的上端设有插孔，所述插孔的侧壁上开设有第二钢球槽口，第二钢球槽口内设有第二钢球(507)，所述冗余球头的侧壁上设有第一O形圈(508)，第一O形圈位于第二钢球槽口的下方，

所述箭上插座(2)包括插座本体(201)，所述插座本体上开设有用于与箭体底部固定安装的螺纹孔，插座本体上设有容纳连接器本体上端的第二通孔，所述第二通孔的顶端固定设有压盖(202)，第二通孔内设有球锁球头(203)，所述球锁球头固定连接在压盖上，球锁球头外套装有一外套(205)，所述外套的内侧壁上设有中凸台，所述中凸台与球锁球头的上端之间设有第二弹簧(204)，所述第二弹簧套装在球锁球头上，球锁球头的上端设有削弱槽用于强制拉断，球锁球头的下端设有钢丝挡圈(206)和凹槽，球锁球头的下端***所述冗余球头上端的插孔时，所述第二钢球在上凸台的作用下能够压入球锁球头下端的凹槽内将球锁球头锁紧，所述插座本体上固定设有插头(207)，所述插头能够***所述平衡接头内实现径向密封供气。

2.根据权利要求1所述的冗余球锁式插拔连接器，其特征在于：所述连接器本体(1)第一通孔的内壁下端设有凹台，所述凹台与锁紧螺母(103)之间安装有推力轴承(102)。

3.根据权利要求2所述的冗余球锁式插拔连接器，其特征在于：所述限位螺钉(104)设为4个，4个限位螺钉沿第一通孔壁的周向均匀布置。

4.根据权利要求3所述的冗余球锁式插拔连接器，其特征在于：所述插头(207)的上端开设有第一盲孔，所述第一盲孔的下端设有径向通气孔，径向通气孔上方以及下方的插头外壁上各设有一个第二O形圈(208)，所述平衡接头(6)包括插座体(601)以及固连在插座体下方的接管嘴(602)，所述接管嘴用来与地面的供气设备相连，所述插座体的上端开设有第二盲孔，第二盲孔用来密封容纳所述插头的下端，所述接管嘴和插座体内设有与第一盲孔下端的径向通气孔相连通的供气通道。

5.根据权利要求4所述的冗余球锁式插拔连接器，其特征在于：所述插座体(601)的上端设有卡接凸台，所述卡接凸台下方的插座体外壁上设有挡圈(603)，所述插座体通过卡接凸台和挡圈固定设在连接器本体(1)上。

6.根据权利要求4所述的冗余球锁式插拔连接器，其特征在于：所述插座体(601)通过螺纹连接的方式固定设在连接器本体(1)上。

7.根据权利要求5或6所述的冗余球锁式插拔连接器，其特征在于：所述插头(207)通过螺纹连接的方式固定设在插座本体(201)上。

8.根据权利要求7所述的冗余球锁式插拔连接器，其特征在于：所述钢丝绳(3)上串联有气缸，所述气缸用来张紧钢丝绳。