CN103063177B - 一种耐高温高压高精度敏感元件 - Google Patents

Abstract

本发明属于机载装备的技术领域，具体涉及一种燃油调节器用的耐高温高压高精度敏感元件，发明目的是提出一种能够可同时感受高温、高压环境的敏感元件。其包括焊接波纹管、弹簧、垫圈以及端盖；焊接波纹管由若干膜片焊接成膜片串，一端与底座焊接，另一端与中心轴焊接，共同形成密封腔体结构；焊接波纹管装在弹簧内，弹簧的一端与焊接波纹管的底座连接，弹簧的另一端压有端盖，端盖与焊接波纹管中心轴螺纹连接，焊接波纹管与端盖之间设置若干垫圈。本发明共同作用增加组件刚度，满足高压的工作条件，还能满足敏感元件的特性要求，实现耐高温、耐高压、高精度小型化组合；有效解决了未来高温、高压环境下，要求高精度的小型化敏感元件发展的需要，同时降低了产品的设计、工艺难度。

Description

一种耐高温高压高精度敏感元件

技术领域

本发明属于机载装备的技术领域，具体涉及一种燃油调节器用的耐高温高压高精度敏感元件，其有效解决了未来满足高温、高压环境下，小型化敏感元件发展的需要，同时具有高精度、长寿命的特点，同时降低了产品的设计、工艺难度。

背景技术

 对于需要同时满足耐高温、耐高压的敏感元件，现有技术是分别设计耐高温的敏感元件和耐高压的敏感元件进行组合，满足在不同的环境条件下的要求，如此会带来设计复杂、工艺加工难度大、产品整体外形无法实现小型化的发展要求等难题。

发明内容

本发明的发明目的：提出一种能够可同时感受高温、高压环境的高精度敏感元件。

本发明采用如下的技术方案实现：耐高温高压高精度敏感元件，包括焊接波纹管 、弹簧、垫圈以及端盖；焊接波纹管由若干膜片焊接成膜片串，一端与底座焊接，另一端与中心轴焊接，共同形成密封腔体结构；焊接波纹管装在弹簧内，弹簧的一端与焊接波纹管的底座连接，弹簧的另一端压有端盖，端盖与焊接波纹管中心轴螺纹连接，焊接波纹管与端盖之间设置若干垫圈。端盖内设置有钢丝螺套。调整垫圈的厚度可以使敏感组件达到不同的长度，焊接波纹管工作时感受外界的温度和压力，轴向输出综合位移。

所述的焊接波纹管的膜片中心冲孔、边缘切边，膜片之间内圆与内圆电子束焊接，外圆与外圆电子束焊接形成的膜片串，焊接波纹管内腔充灌感温液体。焊接波纹管组件由波纹膜片经切边、冲孔后采用真空电子束焊接，与底座和中心轴电子束焊接后，整体热处理时效去除应力，增加强度，内腔灌液，真空电子束焊接封口，内腔的真空度高，满足环境温度变化、低压和高压工作。焊接波纹管焊接方式为真空电子束焊接，焊接变形小，热影响区小，焊缝质量高。

弹簧是截面为矩形的圆柱螺旋压缩弹簧，线性好，比圆形截面材料能吸收的能量多，刚度更接近于常数。

焊接波纹管、弹簧两者均为线性，固定连接后线性特性不变，刚度增加满足高压工作，且仍然能满足焊接波纹管高精度特点。焊接波纹管和弹簧采用高温合金材料，热处理时效，满足工作环境下，核心元件正常工作。

本发明实现了耐高温的要求，焊接波纹管与弹簧通过端盖螺纹装配连接，共同作用增加组件刚度（组件刚度为普通焊接波纹管刚度的5～6倍），满足耐高压的工作条件，同时组件还能满足敏感元件的特性要求，实现耐高温、耐高压、高精度小型化组合，解决了未来满足高温、高压环境下，要求高精度的小型化敏感元件发展的需要，同时降低了产品的设计、工艺难度。

本发明具有的有益效果：本发明利用焊接波纹管和弹簧的装配连接，且使用高温合金（GH4169）材料，达到了即能实现敏感元件的高精度特性，又能在高温、高压环境下工作，填补了目前国内机载设备技术中高温高压环境下高精度敏感元件的空白，有效解决了未来产品耐高温、耐高压、高精度、长寿命的发展需要，同时降低了产品的设计、工艺难度。本发明已经在发动机燃油调节器中得以实现，保证了耐高温、耐高压、高精度敏感元件国产化的进度。

附图说明

图1为本发明外形示意图，

图2为本发明内部结构示意图，

图3为焊接波纹管示意图，

图4为弹簧主视图，

图5为弹簧剖视图，

图6为端盖示意图，

图中：1-焊接波纹管，2-弹簧，3-垫圈，4-端盖,5-中心轴端面，6-端盖底面，7-中心轴，8-底座。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

所述敏感元件由焊接波纹管1、弹簧2、垫圈3、端盖4装配而成，结构明细示意图见图2所示。

所述焊接波纹管1如图3所示，是由50片波纹膜片经切边、冲孔后，波纹膜片之间内圆与内圆电子束焊接，外圆与外圆电子束焊接，焊接成膜片串后，两端电子束焊接零件，形成焊接波纹管，热处理时效后去除应力增加强度，焊接波纹管内腔充灌感温液体，再用真空电子束焊封口，使得焊接波纹管形成内腔真空且充灌液体的核心敏感元件，从而实现外界温度改变时输出位移，焊接波纹管所用金属材料为高温合金，感温液体选择对温度变化敏感，有较大的体膨胀系数，高的闪点的液体，通常为硅油。此结构由于其内腔抽真空且充灌感温液体，实现了焊接波纹管在高温环境下正常工作，满足焊接波纹管随外界压力、温度变化，工作时高精度输出综合轴向位移。

    所述弹簧2采用截面为矩形的圆柱螺旋扭转弹簧，该类型弹簧呈线性，在所占空间相同时，矩形截面材料比圆形截面材料能吸收的能量多，刚度更接近于常数。

所述端盖4起到使焊接波纹管1和弹簧2连接固定的作用，焊接波纹管1装在弹簧2内，垫圈3装在焊接波纹管1和端盖4之间，端盖4与焊接波纹管1螺纹连接，端盖4内装有钢丝螺套，起到敏感元件在恶劣的工作环境下焊接波纹管1和弹簧2防松的作用。

所述敏感元件由焊接波纹管1、弹簧2、垫圈3、端盖4装配而成，将弹簧2装于焊接波纹管1外部，垫圈3装在焊接波纹管1和端盖4之间，使用专用工装将端盖4与焊接波纹管1螺纹连接旋进，直至端盖底面与焊接波纹管的中心轴端面接触，组件长度可以通过端盖底面与焊接波纹管的中心轴端面之间调整垫圈3厚度实现。

 所述敏感元件由焊接波纹管1、弹簧2采用高温合金（GH4169）材料，按热处理制度获得高的硬度和弹性，垫圈3、端盖4不参与工作仅起到调整高度和连接固定的作用，可以选择不锈钢材料。

 所述敏感元件由焊接波纹管1、弹簧2、垫圈3、端盖4装配连接后，均满足焊接波纹管1和弹簧2的特性，实现压力变化条件下，敏感元件作用随压力改变输出位移，满足压力位移特性，实现随环境温度变化，满足温度位移特性，同时还实现在压力从0.027MPa～1.86MPa (绝对压力)和温度-40℃～300℃变化条件下，敏感元件作用轴向输出综合的位移特性。利用焊接波纹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满足振动量级为15g的低温-40℃到高温300℃，低压0.027MPa到高压1.86MPa的工作环境使用要求。有效解决了未来产品耐高温、耐高压、高精度、长寿命的发展需要，同时降低了产品的设计、工艺难度。

Claims (4)

1.一种耐高温高压高精度敏感元件，其特征在于包括焊接波纹管、弹簧、垫圈以及端盖；焊接波纹管由若干膜片焊接成膜片串，一端与底座焊接，另一端与中心轴(7)焊接，共同形成密封腔体结构；焊接波纹管装在弹簧内，弹簧的一端与焊接波纹管的底座连接，弹簧的另一端压有端盖，端盖与焊接波纹管中心轴螺纹连接，焊接波纹管与端盖之间设置若干垫圈，所述的焊接波纹管的膜片中心冲孔、边缘切边，膜片之间内圆与内圆电子束焊接，外圆与外圆电子束焊接形成的膜片串，焊接波纹管内腔充灌感温液体。

2.根据权利要求1所述的耐高温高压高精度敏感元件，其特征在于弹簧是截面为矩形的圆柱螺旋压缩弹簧。

3.根据权利要求1或2所述的耐高温高压高精度敏感元件，其特征在于端盖内设置有钢丝螺套。

4.根据权利要求3所述的耐高温高压高精度敏感元件，其特征在于焊接波纹管和弹簧采用高温合金材料。