一种小型化安全机构的制作方法

本发明属于固体动力安全点火技术领域。

背景技术：

安全机构是固体动力安全点火装置的重要组成部分，可以保证固体动力工作的可靠性和安全性，即使受复杂电磁、电场等环境干扰发生误点火，固体动力的火工品装药也不会被点燃，固体动力仍是安全的，不会产生危害和损伤。

国外从早期大量采用手动式机械安全机构开始，就从未停止过产品的更新与开发，大量采用的安全机构基本分为三种：第一种为通用型安全机构，由旋转电磁铁、隔离体、旋转螺线管、安全销、提升销、旋转开关座等组成，驱动动力由旋转螺线管产生，带动弹性片的旋转开关座旋转，完成“保险”和“发火”两种状态转换，利用安全销、提升销保持当前某一状态并锁定；第二种是迷你型，继承了第一种安全机构的多种成熟技术，并在其基础上进行了小型化设计；第三种是由力矩电机驱动，带动旋转开关完成“保险”和“发火”两种状态转换，驱动命令中断，锁定机构将电机保持在当前某一状态。

国内自主研制的几种安全机构，按驱动源可分为微电机式和电磁式。

电磁式安全机构研制时间较早，是通过电磁驱动机构沟通或堵塞电发火元件与点火药盒之间的燃气通道，来完成“保险”和“发火”两种状态转换，主要由电发火管座、保险组件、锁紧组件、状态指示器、存气室等组成。

目前应用较为广泛的一种微电机式安全机构适应于火焰点火方式，通过电机驱动隔离体隔断或打通火焰传火通道，完成“保险”和“发火”两种状态转换，采用电磁销锁位。因火焰传火通道不宜太长，导致安装的局限性大，而且火焰产生的高温高压燃气，对安全机构的密封性要求非常严格，对结构强度要求高，而且误发火时需要有足够大的燃气贮腔保证安全，以上因素导致安全机构结构复杂，体积大，质量重，安装不灵活。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种小型化安全机构，采用爆轰传播点火方式，利用爆轰波能量集中、直线性传播等特点，不需要结构密封，对结构强度要求相对较低；采用导爆索柔性连接，远离固体力进行安装。因此，本发明的安全机构结构设计相对简单，体积小，重量轻，安装灵活。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小型化安全机构，包括电机、基体和转轴。

所述的基体上至少开有一个贯通的传火通道，每个传火通道两端分别安装发火元件和引发元件；所述的基体上至少开有一个转轴安装通道，转轴安装通道贯穿传火通道；所述的转轴安装在转轴安装通道内，转轴上开有径向通孔，在电机驱动下转轴转动，转轴通孔与传火通道配合，实现对正传爆或错开隔爆。

所述的基体上还安装有锁定机构，用于阻止转轴转动，实现位置锁定。

所述的锁定机构采用电磁销或机械销，转轴外圆上设计有限位槽和锁位孔，与基体上的锁定机构通道位置对应，电磁销或机械销穿过锁定机构通道，限定转轴在设定角度范围内转动，并在设定位置锁定。

所述的传火通道采用两路冗余设计。

所述的基体和转轴为间隙配合，基体和转轴之间的空隙做为储气室；当转轴处于隔爆位置时，转轴或基体上开有台阶槽作为导气槽连通传火通道的发火元件一端；安全机构在安全位置误点火时，冲击波产生的高压气体通过导气槽导入储气室，然后沿储气室向基体的两端扩散释放。

所述的转轴一端连接电机输出轴，另一端固连位置反馈板，位置反馈板与转轴同步转动，位置反馈板上设计有反应片，与触头在保险、工作两个位置接触导通形成回路，反馈保险、工作状态位置信号。

所述的引发元件采用导爆索。

所述的位置反馈板基体和转轴均为不锈钢材料制成。

本发明的有益效果是：

1)采用导爆索柔性连接，不受固体动力点火位置限制，可以远离固体动力进行安装，安装位置灵活；

2)因不需要密封，不需要设计密封结构，结构简单，零件数量少，生产和装配工序少，不需要辅助工装，装配简单；

3)因不需要密封，内部不需要承受较大的载荷，结构件受力小，可以减小结构件厚度，安全机构外形尺寸小、质量轻；

4)产品通过底板4个螺钉安装，通过电连接器(插座)进行测试，接口简单，连接可靠，安装、检测方便；

5)点火通道及信息反馈采用冗余设计，可靠性高；

6)安全机构结构设计选用的标准件、结构件，均为普通不锈钢材料，耐腐蚀性好，成本低，工艺性、经济性好。

附图说明

图1为本发明安全机构外形示意图，其中，in-为发火元件电起爆器，out-为引发元件导爆索。

图2为本发明工作状态半剖视结构示意图(去掉输入输出)。

图3为电磁销示意图。

图中，1-前罩、2-电机、3-插座、4-前盖、5-锁定组件、6-基体、7-转轴、8-后盖、9-后罩、10-触头、11-反馈板、12-底座、13-电磁销轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明设计的安全机构适合于采用爆轰传播的点火方式，采用电机带动转轴转动的方式实现对点火通路的隔断和接通，平时安全机构处于保险位置并锁位，保证点火通路隔断。工作时，先加电通过反馈信号确认保险状态，当需要状态转换时，正向供电，电机带动转轴正向转动，点火通路对正接通，安全机构锁定于工作状态，反馈工作位置信号；反向供电，电机带动转轴反向转动，点火通路错开隔断，安全机构锁定于保险状态，反馈保险位置信号。

该安全机构外形如图1所示，结构如图2所示，主要由电机、基体、转轴、柱塞、弹簧、前盖、后盖、前罩、后罩、位置反馈板、触头等组成。

基体上有传火通道，传火通道采用两路冗余设计，输入端安装发火元件电起爆器，输出端安装引发元件导爆索，任意一路工作正常均可可靠点火。基体中间设计有转轴安装通道，基体和转轴之间有空隙可以做为储气室。基体前端设计有锁定机构安装通道，锁定机构由弹簧和柱塞、紧顶螺钉组成，状态转换到位时可以阻止转轴转动，实现位置锁定。

转轴上设计有与基体上传火通道对应的通孔，可以实现对正传爆或错开隔爆，在隔爆的位置上有台阶槽作为导气槽，安全机构在安全位置误点火时，冲击波产生的高压气体可以通过导气槽导入基体与转轴之间形成的储气室，然后向安全机构的两端扩散释放。转轴一端设计有与电机输出轴的连接通道，另一端设计有与位置反馈板的连接孔，安装在转轴上位置反馈板与转轴同步转动。转轴前端外圆上设计有限位槽和锁位孔，与基体上的锁定机构通道位置对应，限定转轴在设定角度范围内转动，并可在设定位置锁定。

采用微小型直流力矩电机提供驱动力带动转轴转动，电机的工作电压、转速根据安全机构的设计要求选定，额定转矩、堵转转矩根据安全机构的额定负载和最大负载确定。

位置反馈板上设计有反应片，与触头在保险、工作两个位置接触导通形成回路，反馈保险、工作状态位置信号。采用冗余设计提高可靠性，任意一路工作正常均可可靠反馈信号。

前盖、后盖分别安装在基体的前、后端面上，电机安装在前盖上，前盖、基体、电机之间有配合精度要求，保证其装配后同轴，后盖为触头提供安装支撑平面。前、后罩分别安装在前盖、后盖上，前、后罩保护安全机构本体内部的电缆和维持完整封闭的外形，内部的空间可以疏散传来的高压气体，降低结构的承受压力。

实施实例1

基体6设计有两个传火通道，按照发火元件的尺寸选取适当的传火通道间距，基体中心设计有转轴通过孔锁定组件5的安装孔、电线通过槽和储气槽，前、后端面分别安装前盖4及后盖8，前盖4与基体6之间有定位要求，保证装配后电机2的输出轴与转轴7能够有较好的同轴度。锁定组件5在基体6孔内可以上下运动，最大行程5mm，尖头一端伸出落入转轴弧形面上，限定转轴在设定角度90°范围内正向、反向转动，并在保险、工作位置锁定。

转轴7设计有通孔和导气槽，与基体上的传火通道配合使用，可以对正传爆或错开隔爆。电机2输出轴带动转轴一起转动在设定角度90°范围内转动。转轴7与基体6为间隙配合，间隙为0.5mm～1.0mm，二者在对应位置都有台阶槽形成储气槽，均可进行高压气体的扩散。

前盖4、后盖8分别与基体6通过螺钉连接。前罩1、后罩9分别与前盖4、后盖8通过螺纹连接。

反馈板11上有反应片，与通过绝缘板安装在后盖8上的触头10在保险、工作两个位置接触导通形成回路，分别反馈保险、工作状态位置信号。后盖8上有保险、工作状态位置观察孔。

电机2为微小型直流力矩电机，工作电压为28V，额定转速为80r/min，转到设定角度90°可短时间堵转，堵转力矩2N.M，安全机构可在1s内完成状态转换。电机加电带动转轴转动，克服锁紧力(最大12N)后可达到额定转速。在无电力作用的条件下，可以通过锁定机构锁定在保险、工作任一位置。

底座12为安全机构的安装底板，用4个螺钉安装在固体动力的适当位置。

安全机构通过插座3与控制器进行电气连接。

安全机构主体外形尺寸mm：150×48×45，重量1.4kg。

实施实例2

在实例1的基础上，电机上增加信号反馈设计，去掉位置反馈板及触头构成的位置反馈部分，后盖和后罩合二为一，其它结构不变。需要进行状态转换时，电机加电完成状态转换，电机堵转并反馈位置状态信号，电机断电。反向转换时，电机加反向电完成状态转换，电机堵转并反馈位置状态信号，电机断电。此方案电机的成本增加。

安全机构主体外形尺寸mm：130×48×45，重量1.3kg。

实施实例3

在实例1的基础上，根据需要可用电磁销代替锁紧组件5作为锁紧装置，其它结构不变。需要进行状态转换时，先通电将电磁销轴13缩回，完成状态转换后，电磁销轴13落下可进行锁位，电磁销最大行程4mm。此方案增加了电磁销的成本。

安全机构主体外形尺寸mm：150×48×52，重量1.3kg。

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