高压容器开瓶机构及使用该机构的高压容器
技术领域
本实用新型涉及一种高压容器开瓶机构及使用该机构的高压容器。
背景技术
弹上气源装置多为一次使用，为了使气体快速释放实现功能，一般要求气瓶压力较高（35MPa以上）且能永久密封，这就对在高压下可靠开瓶方式的结构提出了较高要求。
申请公布号为CN105587911A的中国发明专利申请公开了一种水下航行用气瓶放气控制装置（即一种开瓶装置），该装置包括阀体，阀体上安装有火工品（即起爆器）、阀杆撞针和阀芯，其中阀芯（即连通管）的一端与气瓶的出气孔连接，另一端插入阀体内，连通管内加工有盲孔；阀杆撞针安装在阀体内，当起爆器接收到起爆信号时，起爆器被引爆，产生的高压气体推动阀杆撞针撞向连通管强度最薄弱的部分，连通管被撞断，气瓶内的气体即可从连通管内孔和阀体上的出气孔流出，实现开瓶放气。
上述开瓶装置中阀杆撞针的撞击端呈锥状，连通管受阀杆撞针作用力的瞬间，其效果类似于被刺破或被扎破，由于受力面积小，有可能只是局部被刺破或被扎破，而无法将连通管整体撞断，仅能在连通管表面扎出一个洞口或者裂缝，并且阀杆撞针的撞击端会嵌进洞口或者裂缝中，影响气体的正常释放；或者即使能够将连通管整体撞断，断掉的连通管端头仍留置在阀体内，在放气的过程中，有可能会堵塞放气通道，影响气体的正常释放。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高压容器开瓶机构，以解决现有技术中的开瓶装置很难将连通管整体撞断或者断掉的连通管端头堵塞放气通道而影响气体正常释放的问题；本实用新型的目的还在于提供一种气体释放效果比较好的高压容器。
为实现上述目的，本实用新型中的高压容器开瓶机构采用如下技术方案：
高压容器开瓶机构，包括：
阀体；阀体上设置有：
连通管，一端用于与高压容器的瓶体出气口连通、另一端封闭且位于阀体内；
切断销，用于受外力作用切断连通管，切断销具有用于受外力作用的受力端以及用于切断连通管的切断端；
排气通道，用于在连通管被切断后，与连通管的断口连通，以供瓶体内的气体经连通管和排气通道排出；
起爆器，用于在引爆后产生高压气体并对切断销施加外力；
其中，切断销的切断端呈柱状，阀体内设置有与切断端形状相适配以形成凸凹模结构的凹槽，切断销上设置有用于在连通管被切断时供连通管的断口和排气通道导通的导气结构。
上述高压容器开瓶机构的技术方案的有益效果在于：由于切断销的切断端呈柱状，相比现有技术中呈锥状的撞针而言，连通管的受力面积变大，可以由刺破或扎破变为整体切断；并且阀体内设置有与切断端形状相适配的凹槽，切断端和凹槽形成了凸凹模结构，这样就形成了切断模结构，保证了连通管能够被整体切断，并且切断后的落料可以留在凹槽内，不会混入排气通道中，避免影响气体的正常释放；而切断销上设置的导气结构，则保证了连通管被切断时连通管的断口和排气通道能够导通，确保了瓶体内的气体能够经过连通管和排气通道排出，实现正常开瓶放气。本实用新型的高压容器开瓶机构能够保证连通管被整体切断，且切断后的落料留在凹槽中，不影响气体的正常释放，具有较好的气体释放效果。
进一步的，为了方便导气结构的加工，所述导气结构为外径小于切断端外径的缩颈段。
进一步的，为了在满足导气作用的同时，保证切断销的结构强度，并且减缓释放的气流对切断销状态的影响，所述缩颈段包括与切断端相连的圆柱段和与圆柱段相连的圆锥段。
进一步的，为了便于连通管被切断，同时也便于开瓶机构和高压容器瓶体的连接，所述连通管为毛细管。
进一步的，为了便于连通管被切断，连通管横跨在凹槽的上方。
为实现上述目的，本实用新型中的高压容器采用如下技术方案：
高压容器，包括瓶体和与瓶体相连的开瓶机构，开瓶机构包括：
阀体；阀体上设置有：
连通管，一端与瓶体出气口连通、另一端封闭且位于阀体内；
切断销，用于受外力作用切断连通管，切断销具有用于受外力作用的受力端以及用于切断连通管的切断端；
排气通道，用于在连通管被切断后，与连通管的断口连通，以供瓶体内的气体经连通管和排气通道排出；
起爆器，用于在引爆后产生高压气体并对切断销施加外力；
其中，切断销的切断端呈柱状，阀体内设置有与切断端形状相适配以形成凸凹模结构的凹槽，切断销上设置有用于在连通管被切断时供连通管的断口和排气通道导通的导气结构。
上述高压容器的技术方案的有益效果在于：由于切断销的切断端呈柱状，相比现有技术中呈锥状的撞针而言，连通管的受力面积变大，可以由刺破或扎破变为整体切断；并且阀体内设置有与切断端形状相适配的凹槽，切断端和凹槽形成了凸凹模结构，这样就形成了切断模结构，保证了连通管能够被整体切断，并且切断后的落料可以留在凹槽内，不会混入排气通道中，避免影响气体的正常释放；而切断销上设置的导气结构，则保证了连通管被切断时连通管的断口和排气通道能够导通，确保了瓶体内的气体能够经过连通管和排气通道排出，实现正常开瓶放气。本实用新型的高压容器能够保证连通管被整体切断，且切断后的落料留在凹槽中，不影响气体的正常释放，具有较好的气体释放效果。
进一步的，为了方便导气结构的加工，所述导气结构为外径小于切断端外径的缩颈段。
进一步的，为了在满足导气作用的同时，保证切断销的结构强度，并且减缓释放的气流对切断销状态的影响，所述缩颈段包括与切断端相连的圆柱段和与圆柱段相连的圆锥段。
进一步的，为了便于连通管被切断，同时也便于开瓶机构和高压容器瓶体的连接，所述连通管为毛细管。
进一步的，为了便于连通管被切断，连通管横跨在凹槽的上方。
附图说明
图1为本实用新型中高压容器开瓶机构在初始状态时的主视剖切图；
图2为本实用新型中高压容器开瓶机构在初始状态时的俯视剖切图；
图3为本实用新型中高压容器开瓶机构在工作状态时的主视剖切图；
图4为本实用新型中高压容器开瓶机构在工作状态时的俯视剖切图；
图5为本实用新型中高压容器开瓶机构在工作状态时的侧视剖切示意图；
图6为图1中局部的侧视放大图；
图7为图1~图5中第一阀体的立体结构图；
图8为图1~图4中毛细管组件的爆炸结构图。
图中：1.电起爆器；2.第一密封圈；3.第二阀体；4.切断销；41.受力端；42.切断端；43.圆锥段；44.圆柱段；5.弹簧；6.第一阀体；61.圆柱凸台；62.安装孔；63.毛细管安装通道；7.毛细管；71.落料；8.外套螺母；9.球头；10.凹槽；11.第二密封圈；12.第三密封圈；13.排气管。
具体实施方式
本实用新型中高压容器开瓶机构的一个实施例如图1~图8所示，包括阀体，阀体由第一阀体6和螺纹连接在第一阀体6上的第二阀体3组成，如图7所示，第一阀体6上设置有用于安装第二阀体3的安装孔62，为了保证较好的密封性能，安装孔62内于第一阀体6和第二阀体3之间设置有第二密封圈11，如图1和图3所示。
第一阀体6上安装有一端用于与高压容器（气瓶压力为44Mpa，图中未示出）的瓶体出气口连通、另一端封闭的连通管，本实施例中的连通管为毛细管7，材质为1Cr18Ni9Ti，外径为1mm，壁厚为0.25 mm。第一阀体6内设置有供毛细管7安装的毛细管安装通道63，如图1~图4所示，且第一阀体6上设置有向外凸出的圆柱凸台61，如图7所示，毛细管安装通道63自圆柱凸台61处向第一阀体6内延伸，毛细管安装通道63为盲孔。
毛细管7上固定有球头9，球头9的一端为球面、另一端为圆柱段，毛细管安装通道63的通道口处设置有锥面扩口结构，固定毛细管7时，将球头9的圆柱段穿过外套螺母8，使外套螺母8与圆柱凸台61螺纹连接，从而将球头9压紧在锥面扩口结构上，使球头9的球面与锥面扩口结构顶压密封配合。
第二阀体3内安装有切断销组件，切断销组件包括切断销4和间隔安装在切断销4上的两道第三密封圈12。切断销4具有用于受外力作用的受力端41，如图6所示，也即切断销的上端。第二阀体3上于切断销4的上方安装有电起爆器1，为了保证较好的密封性能，在电起爆器1和第二阀体3之间设置有第一密封圈2。电起爆器1上设置有用于连接外部电源的电线，当给电起爆器1提供合适的电流时，电起爆器1被引爆，产生的高压气体形成巨大的推力，并作用在切断销4的受力端41上，可以推动切断销4快速向下运动。
切断销4还具有用于切断毛细管7的切断端42，切断端42呈圆柱状，第一阀体6内设置有与切断端42形状相适配以形成凸凹模结构的凹槽10，凹槽10设置在切断销4的下方且与安装孔62同轴设置，与切断销4的切断端42形成了切断模结构，当切断销4受到电起爆器1的巨大推力快速向下运动时，可以和凹槽10配合将毛细管7整体切断。为了进一步保证毛细管7能够被整体切断，将毛细管7设置成横跨在凹槽10的上方，也即毛细管7的封闭端位于凹槽10的一侧，相当于将毛细管7支起来，使毛细管7更加容易被切断。
第一阀体6内设置有与凹槽10和毛细管安装通道63连通的排气通道，排气通道的轴线、凹槽10的轴线、以及毛细管安装通道63的轴线，三者之间两两垂直，排气通道上安装有排气管13，如图7所示，安装孔62、圆柱凸台61、排气管13分别位于第一阀体6的三个平面上。
当毛细管7被切断时，落料71留在凹槽10中，如图3所示。由于第一密封圈2和第三密封圈12的存在，电起爆器1引爆后产生的高压气体被密封在第二阀体3中，所以会对切断销4持续施加向下的推力，使得切断销4保持在切断毛细管7的切断状态，因此为了使毛细管7的断口能够和排气管13导通，从而使瓶体内的气体能够经毛细管7和排气管13排出，在切断销4上设置有导气结构。
本实施例中的导气结构为外径小于切断端42外径的缩颈段，缩颈段包括与切断端42相连的圆柱段44和与圆柱段44相连的圆锥段43，圆锥段43位于圆柱段44的上方，之所以设置圆锥段43，而没有将缩颈段统一仅设置成圆柱段44，是考虑到圆锥段43的外径是自上而下逐渐减小的，其最小处与圆柱段44等径，一方面可以保证切断销有足够的结构强度，另一方面当高压气流从毛细管7中流出打到缩颈段上时，高速气流在向上流动的过程中可以被圆锥段43的锥面慢慢缓冲掉，减少切断销4受到的向上的冲击力，使切断销4保持在切断的工作状态，也即保证毛细管7的断口和排气管13能够正常导通。
本实用新型中的高压容器开瓶机构在组装时，将毛细管7的一端与高压容器的瓶体出气口连通，另一端采用氩弧焊熔融，如图8所示，使毛细管7与高压容器的瓶体形成密闭空间实现高压气体的贮存。然后将外套螺母8和球头9依次套在毛细管7上，控制球头9与毛细管7封闭端的距离，用火焰钎焊将球头9焊接在毛细管7上，球头9的固定位置决定了毛细管7插入第一阀体6内的深度，保证毛细管7的插入深度合适。然后将球头9的圆柱段穿过外套螺母8，并将外套螺母8与第一阀体6的圆柱凸台61螺纹连接，从而将球头9压紧在圆柱凸台61的锥面扩口结构上。
然后将切断销组件安装在第二阀体3内，为了保证切断销4的初始位置，在第二阀体3内还设置有弹簧5，可以避免切断销4在电起爆器1引爆之前向下移动，并且还保证了切断销4的移动行程。然后将电起爆器1安装在第二阀体3上，最后将第二阀体3安装在第一阀体6上，完成开瓶机构的组装。
高压容器开瓶机构的工作原理是：开瓶机构处于初始状态时，如图1和图2所示，毛细管7完好的封闭在第一阀体6内，切断销4在弹簧5的限制下保持在初始状态。当需要开瓶放气时，给电起爆器1提供合适的电流，电起爆器1被引爆，产生的高压气体形成巨大的推力，并作用在切断销4的受力端41上，从而推动切断销4快速向下打出，在凹槽10的配合下，毛细管7被整体切断，落料71掉入凹槽10中，如图3~图5所示，开瓶机构处于工作状态，毛细管7的断口和排气管13通过切断销4上的缩颈段连通，瓶体内的气体经毛细管7和排气管13排出阀体，实现开瓶放气。
本实用新型的高压容器开瓶机构能够保证毛细管被整体切断，且切断后的落料留在凹槽中，不影响气体的正常释放，具有较好的气体释放效果。并且通过改变第一阀体6上排气通道和排气管13的位置，就可以实现气体按规定路径输出的目的。此外，通过改变排气管13的内径，就可以改变气体的输出流量。
本实施例中的开瓶机构通过毛细管与瓶体相连，使用时可以根据需要选择合适长度的毛细管，利用毛细管的韧性将开瓶机构设置在方便开瓶操作的位置，而不必将开瓶机构集成在瓶体上，相当于将开瓶机构引出来了，并且开瓶机构的阀体尺寸比较小，可以在φ30mm×20mm的狭小空间内实现开瓶操作，充分满足了弹上气源装置的实际工况要求。
需要说明的是，本实施例中所述的上下位置方向以及切断销的动作方向仅为开瓶机构的一种使用状态，仅是为了方便描述开瓶机构的结构组成和工作原理，在其他实施例中，切断销的动作方向也可以是前后方向或者左右方向。
在高压容器开瓶机构的其他实施例中，起爆器可以不是通过电线与外部电源连接的电起爆器，例如可以是无线遥控型起爆器。
在高压容器开瓶机构的其他实施例中，阀体可以不是由第一阀体和第二阀体组装而成，阀体可以是一体加工制造的阀体。
在高压容器开瓶机构的其他实施例中，毛细管的材质以及规格可以根据使用需要进行变换。
在高压容器开瓶机构的其他实施例中，连通管也可以不是横跨在凹槽的上方，例如其封闭端可以悬伸在凹槽的上方。
在高压容器开瓶机构的其他实施例中，连通管可以不是毛细管，在保证能够被整体切断的前提下，也可以是尺寸较大的普通管。
在高压容器开瓶机构的其他实施例中，缩颈段也可以仅由圆柱段构成，或者仅由圆锥段构成。
在高压容器开瓶机构的其他实施例中，导气结构可以不是缩颈段，例如可以是宽度不大的环槽，或者是在切断销内加工的导气通道，例如可以加工两个垂直连通的导气通道，一条与毛细管连通、另一条与排气通道连通，此时无需设置缩颈结构。
在高压容器开瓶机构的其他实施例中，排气通道上也可以不连接排气管，气体直接从排气通道排出，或者是使用时根据需要，决定是否连接排气管。
本实用新型中高压容器的实施例为：高压容器包括瓶体和与瓶体相连的开瓶机构，开瓶机构与上述实施例中所述的高压容器开瓶机构相同，在此不再重复赘述。
