[發明專利]并聯式真空、壓力敏感元件

有效

• 申請號: 201110447004.0
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102539059A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 陳小軍;王靈寶
• 申請（專利權）人: 太原航空儀表有限公司
• 主分類號: G01L15/00
• 分類號: G01L15/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

技術領域

???本發明屬于彈性敏感元件的技術領域，具體涉及一種可同時感受環境壓力和工作壓力的并聯式真空、壓力敏感元件，為類似傳感器的小型化發展提供了技術保障，且同時具有高精度、長壽命的特點。

背景技術

對于需要同時感受環境壓力和工作壓力的敏感元件，現有的設計方案是分別設計真空敏感元件和壓力敏感元件，再進行機械組合；如此會帶來設計復雜、工藝加工難度大、產品整體外形大、無法滿足未來傳感器小型化、高精度、長壽命的發展需求等難題。

發明內容

????本發明的發明目的：提供一種能夠可同時感受環境壓力和工作壓力的并聯式真空、壓力敏感元件。

本發明采用如下的技術方案實現：

一種并聯式真空、壓力敏感元件，包括上中心桿、上膜片、止動套、膜盒底座、大膜盒串以及小膜盒串，大膜盒串和小膜盒串并聯設置，大膜盒串和小膜盒串的上部由上中心桿及上膜片組合焊接密封，大膜盒串和小膜盒串的下部由膜盒底座組合焊接密封，上中心桿下部為止動套，止動套與膜盒底座通過螺紋連接，大、小膜盒串之間抽真空，小膜盒內腔加工作壓力。可同時感受環境壓力及內腔工作壓力并通過上中心桿輸出相應位移特性。大、小膜盒串的組合結構采用并聯方式進行組合，結構緊湊外觀新穎，滿足未來傳感器小型化的發展需求。

大、小膜盒串各由20片相同參數的單個膜片串聯焊接組合而成。

工作時敏感元件可感受環境壓力而輸出一定位移特性；同時小膜盒內腔加工作壓力P2后輸出另一位移特性，二者疊加輸出總位移特性。此結構的敏感元件可同時感受環境壓力及內腔工作壓力并通過上中心桿輸出相應位移特性，實現了真空、壓力敏感元件的一體化。

本發明的有益效果：利用膜盒串并聯式組合、兩膜盒串中間抽真空、小膜盒串內腔加工作壓力的結構可實現真空敏感元件與壓力敏感元件的小型化組合，有效解決了未來產品小型化發展的需要，降低了產品的設計、工藝難度，同時利用焊接膜盒串的大位移特性及有效的電子束焊接工藝保證了敏感元件的高精度、長壽命特性。利用本發明已經在發動機放氣活門配套的一種同時感受環境壓力及發動工作壓力的敏感元件的綜合壓力-位移特性輸出功能得到了實現，保證了小型化、高精度、長壽命傳感器國產化研制的進度，取得了一定的經濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的工作原理圖；

圖3為大膜片結構示意圖；

圖4為小膜片結構示意圖；

圖中：1-上中心桿，2-上膜片，3-大膜盒串，4-小膜盒串，5-膜盒底座，6-止動套，7-真空抽孔，P0-環境壓力，P2-工作壓力，S-輸出位移特性。

具體實施方式

本發明由上中心桿1、上膜片2、止動套6、膜盒底座5及大、小膜盒串并聯組合焊接而成，組合結構如圖1所示。整體結構由大膜盒串3、小膜盒串4并聯而成，上部分由上中心桿1及上膜片2組合焊接密封，下部分由膜盒底座5組合焊接密封，止動套6與膜盒底座5通過螺紋連接，止動套6可上下調整敏感元件特性，調整完成后與膜盒底座5進行焊接定位，工作時能起到支撐限位作用。

大膜盒串3與小膜盒串4中間抽真空后通過真空抽孔7進行密封。如圖2所示，工作時敏感元件可感受環境壓力而輸出一定位移特性；同時小膜盒內腔加工作壓力P2后輸出另一位移特性，二者疊加輸出總位移特性。此結構的敏感元件可同時感受環境壓力及內腔工作壓力并通過上中心桿輸出相應位移特性，實現了真空、壓力敏感元件的一體化，為未來敏感元件的小型化發展奠定了技術基礎。

所述大膜盒串3由20片相同參數的單個大膜片，如圖3所示，采用電子束焊接進行串聯組合而成，小膜盒串4由20片相同參數的單個小膜片，如圖4所示，采用電子束焊接進行串聯組合而成，要求膜盒串組合焊接實現氣密。

所述大、小膜片材料采用奧氏體沉淀硬化不銹鋼AM350，膜盒串組合焊接完成后按熱處理制度SCT850進行；上膜片材料采用恒彈合金3J53及真空時效工藝；其余零件材料采用真空冶煉不銹鋼1Cr18Ni9Ti。整體組合工藝采用電子束焊接工藝。

敏感元件工作時，敏感元件外腔分別感受不同的環境壓力：760mmHg(海平面環境壓力)、525mmHg(3000m高度環境壓力)、433mmHg(4500m高度環境壓力)、354mmHg(6000m高度環境壓力)，輸出一定的位移特性；而小膜盒串內腔分別加相當于四倍環境壓力的工作壓力：相對壓力0.5MPa?(3040mmHg)、相對壓力0.28MPa?(2100mmHg)、1732mmHg、1416mmHg，最終所述敏感元件可輸出綜合的位移特性，可通過控制放氣活門有效防止發動機的哮喘。利用焊接膜盒串大位移的特性使所述敏感元件具有了高精度的特性，同時通過合理的材料、工藝應用及熱處理規范的調整滿足了飛機等振動條件比較苛刻的環境使用要求，使用壽命達到3000小時/10年，相對常規設計而言，所述敏感元件即滿足了綜合特性要求，同時實現了未來傳感器小型化、高精度、長壽命的發展要求。