具有压力P-位移特性的活门真空膜盒制造技术

本实用新型专利技术公开的一种具有压力P‑位移W特性的活门真空膜盒，旨在提供一种结构强度、可靠性高的活门真空膜盒。本实用新型专利技术通过下述技术方案予以实现：具有刚性中心的中心盲孔筒体一端伸入波纹内腔，另一端通过下端盖与支座的筒体构成一体；各片波纹膜片相邻平面之间留有足够保护的间隔空间的下凹平面结构，并以至少两个同心圆的波纹围绕下凹平面圆盘形成连续的至少两个波纹；至少三层重叠的上膜片位于所述中心盲孔筒体的上端，顶端的上膜片采用电子束焊焊接连接于上端盖圆周边沿；下膜片围绕所述中心盲孔筒体柱体同心层叠，与电子束焊焊接连接，底端上的下膜片沿下端盖圆周边电子束焊封口，通过抽真空后获得真空膜盒密封内腔，成为活门真空膜盒。

Valve vacuum capsule with pressure p-displacement characteristic

The utility model discloses a valve vacuum capsule with pressure P \u2011 displacement w characteristics, aiming to provide a valve vacuum capsule with high structural strength and reliability. The utility model is realized by the following technical scheme: one end of the central blind hole cylinder with a rigid center extends into the corrugated inner cavity, and the other end is integrated with the cylinder of the support through the lower end cover; a concave plane structure with enough protective space between adjacent planes of each corrugated diaphragm is reserved, and at least two concentric circles of ripples are arranged around the concave plane disc to form a continuous to At least three overlapped upper diaphragms are located at the upper end of the central blind hole cylinder, and the upper diaphragms at the top are welded and connected to the peripheral edge of the upper end cover by electron beam welding; the lower diaphragms are concentric laminated around the cylinder of the central blind hole cylinder, and are welded and connected with electron beam welding, and the lower diaphragms at the bottom end are welded and sealed along the peripheral edge of the lower end cover circle by electron beam welding, and vacuum is obtained after vacuum pumping The capsule seals the inner cavity and becomes the valve vacuum capsule.

【技术实现步骤摘要】
具有压力P-位移特性的活门真空膜盒
本技术涉及一种应用于飞行器发动机调节器的活门真空膜盒，特别是应用焊接波纹管实现内部具体结构具有一定特征的真空膜盒和高空活门真空膜盒压力P-位移W特性的方法。
技术介绍
燃油流量调节器是发动机自动控制的核心部件，同时也是故障高发区。航空发动机燃油流量调节器在膜盒老化和变计量油孔磨损、堵塞的故障模式下的供油量。计算表明：对于燃油流量调节堵塞的影响十分显著。膜盒作为测量压力或压差时，需要的输出参数是位移W。利用经验公式计算膜盒组件中自由端的输出位移为W=(n1c1+n2c2)(Fp-2+c3n1c1)（24）式中：n1、n2分别为开口膜盒和真空膜盒的个数；c1、c2分别为开口膜盒和真空膜盒的特性系数；c3为经验系数；Fp为膜盒绝对压缩量相关量Fp=P3f-P22.5n1c1n1c1+n2c2。燃油流量调节器中的膜盒组件在长期使用后容易老化，直接影响薄膜的压缩性，即使膜盒的系数c1、c2变大。膜盒老化后在相同工作环境下，燃油流量调节器的供油量会比正常情况下的偏多。膜盒老化对燃油流量调节器的供油特性影响不大；而变计量油孔的磨损、堵塞则对其特性的影响十分显著。如果燃油流量调节器中的变计量油孔磨损，就会造成其面积增大；如果变计量油孔发生堵塞，则其面积减小。当膜片的两面受到不同的压力或力的作用时，膜片向压力低的一面应变移动，使其中心产生与压力差成一定关系的位移。波纹管它是具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱的壳体，波纹管具有弹性，在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下能产生位移。研制与生产满足特定要求的真空膜盒是一项复杂的任务。若要求膜盒位移与被测压力呈线性关系，一般是较易达到，而在20km～30km高度时，要求位移与所测量的大气高度呈线性关系就不容易了。膜盒位移W与测量大气高度H基本呈线性关系，当P﹣H从760mmHg均匀减小时，其位移急剧增加，呈现强烈的渐增特性，使这种膜盒的试制十分困难。由于波纹膜片参数很多，又相互制约，所以使得它的设计很复杂，波纹膜片的参数主要指两方面，一是膜片参数，二是型面参数膜片参数主要有膜片材料，膜片厚度和膜片工作直径等型面参数是指与膜片波纹形状有关的参数，主要有波纹深度、波纹形状、边缘波纹、型面锥度、波纹倾角、波距等等，波纹膜片型面有时为了调节膜片的特性，将膜片的型面做成一定的锥度或者球面度。在设计高度表的真空膜盒时，经常利用型面锥度来提高在真空时膜盒的灵敏度。锥型和球型膜片参数很多，特别是大挠度非线性微分方程组，在数学上求解极其困难，以往的理论计算可以分为两类：一类是采用壳体或者扁壳的大挠度，或者小挠度方程来求解。另一类是将波纹壳或者波纹圆板看成是结构上的正交各向异性壳或者正交各向异性圆平板，采用正交各向异性壳或者正交各向异性圆平板的大挠度或者小挠度)方程来进行研究。对于波纹圆板，它得到的特征缺少中心挠度的偶次项，因而不能反映载荷反向时波纹壳(圆板)不同的刚度特征,而当波纹数较少及挠度较大时，这种差别可以是显著的，不能用于研究波纹壳(圆板)的应力分布和局部失稳现象，只能解决分段均匀的波纹壳(圆板)问题，即每个波的波纹深度、波纹形状必须一致，而不能解决带有边缘波纹、波纹深浅不同的波纹壳问题。由于壳体大挠度方程本身的非线性和复杂性，增加了求解难度。目前，用于飞行器、发动机燃油流量调节器中使用的高空活门真空膜盒，采用了以成型波纹管作为弹性敏感元件。由于成型波纹管在大的压力载荷下易产生塑性变形和轴向失稳，同时，相同的内外径尺寸、厚度条件下，成型波纹管集中力刚度K1小，为此，成型波纹管高空活门真空膜盒需要在结构中采用增加弹性元件弹簧的设计，通过成型波纹管集中力刚度K1和增加的弹簧刚度K2叠加，得到成型波纹管高空活门真空膜盒集中力刚度Kf，Kf=K1＋K2，最终实现高空活门真空膜盒要求的压力P-位移W特性。这种通过多个弹性敏感元件的性能叠加获得真空膜盒的性能方式，增加了制造环节误差的影响和性能调试的困难。成型波纹管真空膜盒要求高的压力P-位移W特性，要求成型波纹管真空膜盒集中力刚度Kf小，由于弹簧刚度K2分配了真空膜盒的部分集中力刚度，留给成型波纹管的集中力刚度K1更小，成型波纹管需要制作大的波深比，大波深比成型波纹管在弹性敏感元件材料厚度尺寸小的情况下制造困难。现有技术中，现有成型波纹管高空活门真空膜盒采用了由铜导管抽真空的结构形式。铜导管一端锡焊固定在膜盒支座上，与成型波纹管高空活门真空膜盒内腔相通，在铜导管另一端抽真空至要求值，锡焊密封导管端口。由于焊锡的熔点温度低，成型波纹管高空活门真空膜盒结构允许的使用环境温度低，同时，焊锡的强度低，造成成型波纹管高空活门真空膜盒的结构强度较低。现有成型波纹管高空活门真空膜盒结构的零件数量多，可靠性较低。现有技术采用的成型波纹管高空活门真空膜盒，集中力刚度Kf=K1＋K2，需要通过成型波纹管集中力刚度K1和弹簧刚度K2进行叠加、协调。并且由于增加了弹簧刚度K2误差的影响，调试成型波纹管高空活门真空膜盒压力P-位移W特性更困难。焊接波纹管作为弹性敏感元件一般应用集中力刚度进行设计计算，而焊接波纹管真空膜盒要求的压力P-位移W特性，直接反映的是焊接波纹管真空膜盒均布力刚度K`P关系。现行设计焊接波纹管真空膜盒要求的压力P-位移W特性，采用经验方法，即比照已有压力P-位移W特性的真空膜盒尺寸和结构，调整尺寸规格接近的焊接波纹管参数，通过做出焊接波纹管真空膜盒试验获得的性能，修正之前的焊接波纹管参数反复试验，缺乏将活门真空膜盒要求的压力P-位移W特性，转化为焊接波纹管能直接测量的集中力刚度Kf进行设计的理论计算方法。
技术实现思路
本技术的目的在于，减小高空中活门真空膜盒实现压力P-位移W特性的困难，特别是在弹性敏感元件材料厚度尺寸小的条件下，提供一种采用单一弹性敏感元件，能够满足高空中活门真空膜盒压力P-位移W特性的要求，结构强度、可靠性高，适用于更高的高环境工作温度的具有压力P-位移W特性的活门真空膜盒。本技术实现上述目的技术解决方案：一种具有压力P-位移特性的活门真空膜盒，包括：固联在上端盖2与下端盖7之间焊接波纹管5，其特征在于，具有刚性中心的中心盲孔筒体8一端伸入波纹内腔，另一端通过下端盖7与支座9的筒体构成一体；各片波纹膜片相邻平面之间留有足够保护的间隔空间的下凹平面结构，并以至少两个同心圆的波纹围绕下凹平面圆盘形成连续的至少两个波纹：至少三层重叠的上膜片4位于所述中心盲孔筒体8的上端，顶端的上膜片4采用电子束焊焊接连接于上端盖2圆周边沿；下膜片6围绕所述中心盲孔筒体8柱体同心层叠，与电子束焊焊接连接，底端上的下膜片6沿下端盖7圆周边电子束焊封口，通过上端盖2上的凸台通孔1抽真空后获得真空膜盒密封内腔，成为单一的弹性敏感元件的活门真空膜盒。本技术与现有技术相比，具有如下有益效果。本技术采用单一的焊接波纹管做弹性敏感元件的高空活门真空膜盒，比现有使用成型波纹管加弹簧做弹性敏感元件的高空活门真空膜盒，降低了实现高空活门真空膜盒要求高的压力P-位移W特性的难度。同时，避免高的压力P-位移W特性要求时弹性敏感元件材料厚度尺寸小，大波深比的成型波纹管存在不能制造的风险。本技术采用单一的弹性敏感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有压力P‑位移W特性的活门真空膜盒，包括：固联在上端盖（2）与下端盖（7）之间焊接波纹管（5），其特征在于，具有刚性中心的中心盲孔筒体（8）一端伸入波纹内腔，另一端通过下端盖（7）与支座（9）的筒体构成一体；各片波纹膜片相邻平面之间留有足够保护的间隔空间的下凹平面结构，并以至少两个同心圆的波纹围绕下凹平面圆盘形成连续的至少两个波纹；至少三层重叠的上膜片（4）位于所述中心盲孔筒体（8）的上端，位于顶端的上膜片（4）采用电子束焊焊接连接于上端盖（2）圆周边沿；下膜片（6）围绕所述中心盲孔筒体（8）柱体同心层叠，与电子束焊焊接连接，底端上的下膜片（6）沿下端盖（7）圆周边电子束焊封口，通过上端盖（2）上的凸台通孔（1）抽真空后获得真空膜盒密封内腔，成为单一的弹性敏感元件的活门真空膜盒。

【技术特征摘要】
1.一种具有压力P-位移W特性的活门真空膜盒，包括：固联在上端盖（2）与下端盖（7）之间焊接波纹管（5），其特征在于，具有刚性中心的中心盲孔筒体（8）一端伸入波纹内腔，另一端通过下端盖（7）与支座（9）的筒体构成一体；各片波纹膜片相邻平面之间留有足够保护的间隔空间的下凹平面结构，并以至少两个同心圆的波纹围绕下凹平面圆盘形成连续的至少两个波纹；至少三层重叠的上膜片（4）位于所述中心盲孔筒体（8）的上端，位于顶端的上膜片（4）采用电子束焊焊接连接于上端盖（2）圆周边沿；下膜片（6）围绕所述中心盲孔筒体（8）柱体同心层叠，与电子束焊焊接连接，底端上的下膜片（6）沿下端盖（7）圆周边电子束焊封口，通过上端盖（2）上的凸台通孔（1）抽真空后获得真空膜盒密封内腔，成为单一的弹性敏感元件的活门真空膜盒。2.如权利要求1所述的具有压力P-位移W特性的活门真空膜盒，其特征在于：活门真空膜盒感受高度改变时的压差△P变化，焊接波纹管产生弹性变形，带动上端盖（2）的位移增量△W增大或减小，调整单一的弹性敏感元件焊接波纹管的集中力刚度Kf，获得高空中活门真空膜盒需要的压力P-位移W特性。3.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆强，
申请(专利权)人：成都凯天电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51