一种膜片式压力信号器的大过载止动结构的制作方法

本发明属于航空机载技术，涉及一种膜片式压力信号器的大过载止动结构。

背景技术：

膜片式压力信号器的工作原理见图1，波纹膜片感受到来自下方的工作压力后挠曲变形，产生向上的位移，从而改变触点之间的通断状态，输出开关信号。压力信号器基本结构见图2，与工作原理图相比，实际结构中增加了止动板组件。装配时止动板紧贴膜片上方，其作用是当膜片承受超出工作压力的负荷时，对膜片波纹予以限位，卸除载荷，防止膜片产生过量变形，避免失效破损。

止动板可以显著提高压力信号器的承受过载能力，使其承受5～50倍工作压力的过载压力而不损坏，并且卸载后能恢复其初始性能。其压力——位移特性见图3b(图3a表示无止动的膜片压力——位移特性曲线)。膜片式压力信号器适用于飞机和发动机的系统控制，例如在飞机起飞阶段，为了防止环控系统的水分离器因地面停放结冰而影响安全，需在发动机启动前予以辅助电加热，在发动机引气压力上升至某阈值后即可断电停止加热(此时水分离器内的温度已高于冰点)。

传统的膜片式压力信号器的大过载止动卸载结构见图4，其中图4a为浇注低熔点合金方式，即在膜片装配后通气加载，在保持工作压力及对应位移的条件下在膜片上方浇注低熔点合金，合金凝固后泄放气压使膜片恢复原状。其特点是止动型面与膜片完全吻合、卸载充分，但产品结构复杂、工艺繁琐、体积重量较大；图4b为机械加工的带有锥形型面的止动板，膜片在压力作用下，波峰贴合在止动板锥面上而止动。其结构简单紧凑、加工装配便利，但止动锥面与膜片工作应变状态下的形状不能完全吻合，卸载效果较差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：本发明提出了一种膜片式压力信号器的止动结构，该结构采用带台阶型面的止动板与波纹膜片组合(见图5)，通过止动板台阶对膜片波峰的位移进行止动，使其承受过载压力时不再发生变形，避免了膜片产生更大的应变，可减小膜片承受的过载应力、提高疲劳寿命。

本发明采用如下的技术方案实现：一种膜片式压力信号器的大过载止动结构，其为带台阶型面的止动板，压力信号器的受感部由波纹膜片与止动板组成；所述波纹膜片的波峰与止动板的台阶一一对应，所述止动板的各台阶高度对应于所述波纹膜片工作压力状态下各个波峰的位移值。

工作时，波纹膜片感受压力，其波纹型面随压力增大产生挠曲变形，由外向内的各波纹的位移逐渐增大，直至膜片中心产生最大位移。在压力到达P1～P1′时，波纹膜片各波纹的波峰到达止动板的对应台阶端面而止动，不再继续变形位移，直至压力上升到满量程压力P2；反之，当压力由满量程压力P2下降至P1′前，波纹膜片型面止动，不发生变形位移；压力继续下降至P1′～P1时，波纹膜片各波纹脱离止动，随压力下降而向下位移，直至归零。其中，P1为工作压力，P1′为止动压力。

本发明相对现有技术具有如下有益效果：

1)与传统卸载结构相比，台阶型面止动结构具有尺寸紧凑、重量轻、止动效果好的优点，可以充分卸除膜片承受的过载负荷，减小过载应力，提高膜片疲劳寿命；

2)工艺简单，装配便利，生产效率高，产品性能重复性、一致性好；

3)需要时，可以对信号器的膜片逐一测试各波峰工作应变，匹配加工对应的止动板，消除膜片性能分散性的影响，实现高精度的卸载止动(即P1＝P1′)，达到信号器性能的完全一致。

改变膜片的厚度、波纹深度等尺寸、结构参数，即可改变其刚度，从而改变元件的压力——位移特性，满足不同工作压力的使用要求，实现产品的系列化。本发明可用于过载压力为最大50倍工作压力的膜片式压力信号器的止动结构设计。

附图说明

图1为膜片式压力信号器的工作原理示意图；

图2为压力信号器的结构原理图；

图3a为无止动的膜片压力——位移(P-S)特性曲线图；

图3b有止动的膜片压力——位移(P-S)特性曲线图；

图4a为浇注低熔点合金方式的过载止动结构示意图；

图4b为机械加工的带有锥形型面止动板的过载止动结构示意图；

图5为本发明一种具体实施方式的结构示意图。

其中，1-波纹膜片；2-触点；3-止动压板；4-浇注低熔点合金；5-自由状态的波纹膜片；6-止动状态的波纹膜片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明一种膜片式压力信号器的大过载止动结构，其为带台阶型面的止动板，压力信号器的受感部由波纹数3～5的波纹膜片与止动板组成；所述波纹膜片的波峰与止动板的台阶一一对应，所述止动板的各台阶高度对应于所述波纹膜片工作压力状态下各个波峰的位移值。参见图5，其为本发明一种具体实施方式的结构示意图，波纹数为3个，对应的止动板的台阶数量也为3个。本发明同时可以应用于波纹数4个、5个甚至更多个的波纹膜片，其原理与工作过程一致。

工作时，波纹膜片1感受压力，其波纹型面随压力增大产生挠曲变形，由外向内的各波纹的位移逐渐增大，直至膜片中心产生最大位移。在压力到达P1～P1′时，波纹膜片各波纹的波峰到达止动板的对应台阶端面而止动，不再继续变形位移，直至压力上升到满量程压力P2；反之，当压力由满量程压力P2下降至P1′前，波纹膜片型面止动，不发生变形位移；压力继续下降至P1′～P1时，波纹膜片各波纹脱离止动，随压力下降而向下位移，直至归零。其中，P1为工作压力，P1′为止动压力。

波纹膜片止动期间，压力通过膜片波峰传递到止动板，止动板承受了过载负荷。止动板起到了限制膜片位移、卸除过载负荷的作用。

止动板的台阶尺寸是膜片波纹止动的关键参数，是通过对膜片各个波峰在工作压力P1下的位移值进行测试而确定的，其台阶高度等于各对应波峰的位移值。由此，可以确保装配信号器后的膜片的各波峰，在压力到达P1～P1′时同时止动。

本发明一种膜片式压力信号器的大过载止动结构，该结构采用带台阶型面的止动板与波纹膜片组合(见图5)，通过止动板台阶对膜片波峰的位移进行止动，使其承受过载压力时不再发生变形，避免了膜片产生更大的应变，可减小膜片承受的过载应力、提高疲劳寿命。