一種耐高溫高壓高精度敏感元件的製作方法
2023-06-14 11:24:31
專利名稱：一種耐高溫高壓高精度敏感元件的製作方法
技術領域：
本發明屬於機載裝備的技術領域，具體涉及一種燃油調節器用的耐高溫高壓高精度敏感元件，其有效解決了未來滿足高溫、高壓環境下，小型化敏感元件發展的需要，同時具有高精度、長壽命的特點，同時降低了產品的設計、工藝難度。
背景技術：
對於需要同時滿足耐高溫、耐高壓的敏感元件，現有技術是分別設計耐高溫的敏感元件和耐高壓的敏感元件進行組合，滿足在不同的環境條件下的要求，如此會帶來設計複雜、工藝加工難度大、產品整體外形無法實現小型化的發展要求等難題。
發明內容
本發明的發明目的提出一種能夠可同時感受高溫、高壓環境的高精度敏感元件。本發明採用如下的技術方案實現耐高溫高壓高精度敏感元件，包括焊接波紋管、彈簧、墊圈以及端蓋；焊接波紋管由若干膜片焊接成膜片串，一端與底座焊接，另一端與中心軸焊接，共同形成密封腔體結構；焊接波紋管裝在彈簧內，彈簧的一端與焊接波紋管的底座連接，彈簧的另一端壓有端蓋，端蓋與焊接波紋管中心軸螺紋連接，焊接波紋管與端蓋之間設置若干墊圈。端蓋內設置有鋼絲螺套。調整墊圈的厚度可以使敏感組件達到不同的長度，焊接波紋管工作時感受外界的溫度和壓力，軸向輸出綜合位移。所述的焊接波紋管的膜片中心衝孔、邊緣切邊，膜片之間內圓與內圓電子束焊接，外圓與外圓電子束焊接形成的膜片串，焊接波紋管內腔充灌感溫液體。焊接波紋管組件由波紋膜片經切邊、衝孔後採用真空電子束焊接，與底座和中心軸電子束焊接後，整體熱處理時效去除應力，增加強度，內腔灌液，真空電子束焊接封口，內腔的真空度高，滿足環境溫度變化、低壓和高壓工作。焊接波紋管焊接方式為真空電子束焊接，焊接變形小，熱影響區小，焊縫質量高。彈簧是截面為矩形的圓柱螺旋壓縮彈簧，線性好，比圓形截面材料能吸收的能量多，剛度更接近於常數。焊接波紋管、彈簧兩者均為線性，固定連接後線性特性不變，剛度增加滿足高壓工作，且仍然能滿足焊接波紋管高精度特點。焊接波紋管和彈簧採用高溫合金材料，熱處理時效，滿足工作環境下，核心元件正常工作。本發明實現了耐高溫的要求，焊接波紋管與彈簧通過端蓋螺紋裝配連接，共同作用增加組件剛度(組件剛度為普通焊接波紋管剛度的5 6倍)，滿足耐高壓的工作條件，同時組件還能滿足敏感元件的特性要求，實現耐高溫、耐高壓、高精度小型化組合，解決了未來滿足高溫、高壓環境下，要求高精度的小型化敏感元件發展的需要，同時降低了產品的設計、工藝難度。本發明具有的有益效果本發明利用焊接波紋管和彈簧的裝配連接，且使用高溫合金(GH4169)材料，達到了即能實現敏感元件的高精度特性，又能在高溫、高壓環境下工作，填補了目前國內機載設備技術中高溫高壓環境下高精度敏感元件的空白，有效解決了未來產品耐高溫、耐高壓、高精度、長壽命的發展需要，同時降低了產品的設計、工藝難度。本發明已經在發動機燃油調節器中得以實現，保證了耐高溫、耐高壓、高精度敏感元件國產化的進度。
圖1為本發明外形示意圖，
圖2為本發明內部結構示意圖，
圖3為焊接波紋管示意圖，
圖4為彈黃王視圖，
圖5為彈簧剖視圖，
圖6為端蓋示意圖，
圖中1-焊接波紋管，2-彈簧，3-墊圈，4-端蓋，5-中心軸端面，6-端蓋底面，7-中心軸，8-底座。
具體實施例方式
結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明。所述敏感元件由焊接波紋管1、彈簧2、墊圈3、端蓋4裝配而成，結構明細示意圖見圖2所示。所述焊接波紋管I如圖3所示，是由50片波紋膜片經切邊、衝孔後，波紋膜片之間內圓與內圓電子束焊接，外圓與外圓電子束焊接，焊接成膜片串後，兩端電子束焊接零件，形成焊接波紋管，熱處理時效後去除應力增加強度，焊接波紋管內腔充灌感溫液體，再用真空電子束焊封口，使得焊接波紋管形成內腔真空且充灌液體的核心敏感元件，從而實現外界溫度改變時輸出位移，焊接波紋管所用金屬材料為高溫合金，感溫液體選擇對溫度變化敏感，有較大的體膨脹係數，高的閃點的液體，通常為矽油。此結構由於其內腔抽真空且充灌感溫液體，實現了焊接波紋管在高溫環境下正常工作，滿足焊接波紋管隨外界壓力、溫度變化，工作時高精度輸出綜合軸向位移。所述彈簧2採用截面為矩形的圓柱螺旋扭轉彈簧，該類型彈簧呈線性，在所佔空間相同時，矩形截面材料比圓形截面材料能吸收的能量多，剛度更接近於常數。所述端蓋4起到使焊接波紋管I和彈簧2連接固定的作用，焊接波紋管I裝在彈簧2內，墊圈3裝在焊接波紋管I和端蓋4之間，端蓋4與焊接波紋管I螺紋連接，端蓋4內裝有鋼絲螺套，起到敏感元件在惡劣的工作環境下焊接波紋管I和彈簧2防松的作用。所述敏感元件由焊接波紋管1、彈簧2、墊圈3、端蓋4裝配而成，將彈簧2裝於焊接波紋管I外部，墊圈3裝在焊接波紋管I和端蓋4之間，使用專用工裝將端蓋4與焊接波紋管I螺紋連接旋進，直至端蓋底面與焊接波紋管的中心軸端面接觸，組件長度可以通過端蓋底面與焊接波紋管的中心軸端面之間調整墊圈3厚度實現。所述敏感元件由焊接波紋管1、彈簧2採用高溫合金(GH4169 )材料，按熱處理制度獲得高的硬度和彈性，墊圈3、端蓋4不參與工作僅起到調整高度和連接固定的作用，可以選擇不鏽鋼材料。
所述敏感元件由焊接波紋管1、彈簧2、墊圈3、端蓋4裝配連接後，均滿足焊接波紋管I和彈簧2的特性，實現壓力變化條件下，敏感元件作用隨壓力改變輸出位移，滿足壓力位移特性，實現隨環境溫度變化，滿足溫度位移特性，同時還實現在壓力從0. 027MPa 1.86MPa (絕對壓力)和溫度-40°C 300°C變化條件下，敏感元件作用軸向輸出綜合的位移特性。利用焊接波紋管的大位移的特性使敏感元件具有了高精度的特性。目前此敏感元件可以滿足振動量級為15g的低溫_40°C到高溫300°C，低壓0. 027MPa到高壓1. 86MPa的工作環境使用要求。有效解決了未來產品耐高溫、耐高壓、高精度、長壽命的發展需要，同時降低了產品的設計、工藝難度。
權利要求
1.一種耐高溫高壓高精度敏感元件，其特徵在於包括焊接波紋管、彈簧、墊圈以及端蓋；焊接波紋管由若干膜片焊接成膜片串，一端與底座焊接，另一端與中心軸焊接，共同形成密封腔體結構；焊接波紋管裝在彈簧內，彈簧的一端與焊接波紋管的底座連接，彈簧的另一端壓有端蓋，端蓋與焊接波紋管中心軸螺紋連接，焊接波紋管與端蓋之間設置若干墊圈。
2.根據權利要求1所述的耐高溫高壓高精度敏感元件，其特徵在於所述的焊接波紋管的膜片中心衝孔、邊緣切邊，膜片之間內圓與內圓電子束焊接，外圓與外圓電子束焊接形成的膜片串，焊接波紋管內腔充灌感溫液體。
3.根據權利要求1或2所述的耐高溫高壓高精度敏感元件，其特徵在於彈簧是截面為矩形的圓柱螺旋壓縮彈簧。
4.根據權利要求3所述的耐高溫高壓高精度敏感元件，其特徵在於端蓋內設置有鋼絲螺套。
5.根據權利要求4所述的耐高溫高壓高精度敏感元件，其特徵在於焊接波紋管和彈簧採用高溫合金材料。
全文摘要
本發明屬於機載裝備的技術領域，具體涉及一種燃油調節器用的耐高溫高壓高精度敏感元件，本發明目的是提出一種能夠可同時感受高溫、高壓環境的敏感元件。其包括焊接波紋管、彈簧、墊圈以及端蓋；焊接波紋管由若干膜片焊接成膜片串，一端與底座焊接，另一端與中心軸焊接，共同形成密封腔體結構；焊接波紋管裝在彈簧內，彈簧的一端與焊接波紋管的底座連接，彈簧的另一端壓有端蓋，端蓋與焊接波紋管中心軸螺紋連接，焊接波紋管與端蓋之間設置若干墊圈。本發明共同作用增加組件剛度，滿足高壓的工作條件，還能滿足敏感元件的特性要求，實現耐高溫、耐高壓、高精度小型化組合；有效解決了未來高溫、高壓環境下，要求高精度的小型化敏感元件發展的需要，同時降低了產品的設計、工藝難度。
文檔編號G01B21/02GK103063177SQ20121057790
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者楊富麗, 王大剛 申請人:太原航空儀表有限公司