一種用于衛(wèi)星管路焊接的壓力傳感器壓力組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于衛(wèi)星管路焊接的壓力傳感器壓力組件，屬于航天器流體壓力測量【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于航天器壓力傳感器與系統(tǒng)管路的焊接密封。該壓力組件包括直管壓力接頭、支架和壓力敏感元件。本發(fā)明的壓力組件解決了壓力傳感器不能與衛(wèi)星管路進行密封焊接的問題；該結(jié)構(gòu)不僅可保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度可靠性及0.05％的高測量精度，又提高了衛(wèi)星推進分系統(tǒng)的密封可靠性；整機性能達到了國際先進水平。成功保證了壓力組件與衛(wèi)星管路的焊接；提高了系統(tǒng)密封可靠性，降低了泄漏的風(fēng)險。
【專利說明】-種用于衛(wèi)星管路焊接的壓力傳感器壓力組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于衛(wèi)星管路焊接的壓力傳感器壓力組件，屬于航天器流體壓力 測量【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于航天器壓力傳感器與系統(tǒng)管路的焊接密封。

【背景技術(shù)】
[0002] 在航天器的流體測量領(lǐng)域，如雙組元衛(wèi)星推進分系統(tǒng)中，壓力傳感器用于測量貯 箱和高壓氦氣瓶中的流體工質(zhì)的壓力，其輸出信號用于衛(wèi)星總體對分系統(tǒng)狀態(tài)的判讀、分 系統(tǒng)在軌管理以及衛(wèi)星壽命預(yù)測。在電推進貯供分系統(tǒng)中，壓力傳感器用于測量氙氣壓力； 并參與系統(tǒng)反饋控制以達到系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力的目的；壓力傳感器的關(guān)鍵特性是測量精度和密 封可靠性。
[0003] 壓力組件是壓力傳感器的核心組件，具有與衛(wèi)星管路的接口功能和壓力-電壓的 轉(zhuǎn)換功能。
[0004] 目前，由于壓力敏感元件外殼為不銹鋼材料。壓力組件的支架材料也采用不銹鋼 進行加工，以保證與壓力敏感元件的電子束焊接性能。而航天器推進系統(tǒng)管路材料為鈦合 金，采用常規(guī)的氬弧焊無法保證壓力組件與管路的焊接性能；因此，我國航天器壓力傳感器 壓力接口一般為74° ±30'內(nèi)錐，外螺紋M12xl的星體接頭，與系統(tǒng)的連接采用"內(nèi)錐面對 管路球頭"的硬密封連接形式；這種連接方式對零件的加工要求高、抗振性能差，密封可靠 性較低，存在著易導(dǎo)致系統(tǒng)工質(zhì)泄漏的風(fēng)險，并有可能造成航天器的災(zāi)難性故障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于衛(wèi)星管路焊接的壓 力傳感器壓力組件。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0007] 本發(fā)明的一種用于衛(wèi)星管路焊接的壓力傳感器壓力組件，該壓力組件用于將壓力 傳感器與衛(wèi)星管路進行焊接連接，該壓力組件包括直管壓力接頭、支架和壓力敏感元件；
[0008] 所述的直管壓力接頭由鈦合金加工而成，為空心四階梯圓柱狀結(jié)構(gòu)，即該直管壓 力接頭從左至右為四個空心圓柱，直徑依次變小，相鄰的圓柱段之間為圓弧或倒角過渡；
[0009] 該直管壓力接頭的左端與壓力傳感器的線路外殼相匹配，并通過螺釘固定連接；
[0010] 該直管壓力接頭的右端與衛(wèi)星管路進行焊接連接。
[0011] 所述的支架為圓管，包括內(nèi)圈和外圈，采用鈦-鋼管式爆炸焊材料加工，外圈和 內(nèi)圈之間為爆炸焊焊接界面；內(nèi)圈為316不銹鋼與壓力敏感元件進行焊接，外圈為鈦合金 TA2,外圈的外表面上有螺紋，用于與直管壓力接頭進行裝配，裝配完成后支架外圈的最左 端與直管壓力接頭進行焊接。
[0012] 所述的壓力敏感元件的外殼采用316不銹鋼材料加工，端面為壓力敏感膜片，基 體內(nèi)部裝有壓力一電壓轉(zhuǎn)化模塊；
[0013] 壓力敏感元件采用硅壓阻式原理，用于感應(yīng)系統(tǒng)流體工質(zhì)壓力，將其壓力物理量 信號轉(zhuǎn)換為〇_l〇〇mV的電信號。
[0014] 有益效果
[0015] 本發(fā)明的壓力組件通過焊接工藝驗證保證了三道電子束焊接的可靠性，最大限度 的降低了焊接對壓力元件電性能、潔凈度和表面質(zhì)量的影響；實現(xiàn)了壓力組件的精度和密 封性能，并通過直管與衛(wèi)星管路進行焊接。本發(fā)明的外漏率可達1 X 10_4Pa · L/s，原有與衛(wèi) 星管路螺接結(jié)構(gòu)外漏率為1 X l(T2Pa ?L/s，本結(jié)構(gòu)抗沖擊能力由900g提高到1600g，有效提 升了整機、系統(tǒng)和整星的可靠性；在漏率提高的基礎(chǔ)上，壓力測量精度仍可高達0.05% ;
[0016] 本發(fā)明的壓力組件解決了壓力傳感器不能與衛(wèi)星管路進行密封焊接的問題；該結(jié) 構(gòu)不僅可保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度可靠性及0. 05%的高測量精度，又提高了衛(wèi)星推進分系統(tǒng)的 密封可靠性；整機性能達到了國際先進水平。成功保證了壓力組件與衛(wèi)星管路的焊接；提 高了系統(tǒng)密封可靠性，降低了泄漏的風(fēng)險。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為直管壓力接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3為壓力敏感元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4為壓力組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0022] 實施例
[0023] 一種用于衛(wèi)星管路焊接的壓力傳感器壓力組件，該壓力組件用于將壓力傳感器與 衛(wèi)星管路進行焊接連接，該壓力組件包括直管壓力接頭1、支架3和壓力敏感元件2,如圖4 所示；
[0024] 如圖1所示，所述的直管壓力接頭由鈦合金加工而成，為空心四階梯圓柱狀結(jié)構(gòu)， 即該直管壓力接頭從左至右為四個空心圓柱，直徑依次變小，相鄰的圓柱段之間為圓弧過 渡；其中，從左端起，第一段圓柱外徑為6mm，內(nèi)徑為4mm，長度50mm ;第二段外徑23mm，內(nèi)徑 19. 2mm，長13mm;第三段圓柱，外徑為26mm，內(nèi)螺紋尺寸M22X1，長度14. 5,第四段圓柱，外徑 為 37mm,內(nèi)徑 23mm,長度 4. 5mm。
[0025] 該直管壓力接頭的左端與壓力傳感器的線路外殼相匹配，并通過螺釘固定連接；
[0026] 該直管壓力接頭的右端與衛(wèi)星管路進行焊接連接。
[0027] 如圖2所示，所述的支架為圓管，包括內(nèi)圈32和外圈31，采用鈦-鋼管式爆炸焊材 料加工，外圈和內(nèi)圈之間為爆炸焊焊接界面V ;內(nèi)圈為不銹鋼與壓力敏感元件進行焊接，夕卜 圈為鈦合金，外圈的外表面上有外螺紋，用于與直管壓力接頭的第三圓柱段的M22X1內(nèi)螺 紋進行精密裝配，裝配完成后支架外圈的最左端與直管壓力接頭進行焊接。
[0028] 支架最大外徑23mm，內(nèi)徑20mm，長度14. 5mm，內(nèi)圈不銹鋼材料厚度3mm，夕卜圈TA2 鈦合金厚度1. 5mm，外螺紋M22X1，長度為5mm。
[0029] 如圖3所示，所述的壓力敏感元件的外殼21采用316不銹鋼材料加工，端面22 為壓力敏感膜片，基體內(nèi)部23裝有壓力一電壓轉(zhuǎn)化模塊；壓力敏感元件外徑19_，高度為 15mm〇
[0030] 采用硅壓阻式原理，用于感應(yīng)系統(tǒng)流體工質(zhì)壓力，將其壓力物理量信號轉(zhuǎn)換為 0-100mV的電信號。
[0031] 如圖4所示，壓力敏感元件2與支架3的焊接界面為界面I，支架3與直管壓力接 頭1的焊接界面為界面II，支架3與直管壓力接頭1的螺紋連接界面為界面III，直管壓力接 頭1與衛(wèi)星管路的焊接界面為界面IV。
[0032] 將上述的壓力組件進行驗證試驗情況如下：
[0033] 按照GJB4409,對壓力組件加壓45MPa(保持十分鐘）進行驗證壓力試驗，試驗后以 氦質(zhì)譜檢漏儀ASM182TD+對其進行漏率檢測，漏率達到1 X 10_4Pa · L/s，驗證了組件的密封 可靠性。
[0034] 通過GJB151A規(guī)定的EMC試驗，驗證了產(chǎn)品的EMC性能；
[0035] 按照GJB4409,使用計量合格的壓力控制設(shè)備RUSKA7100進行壓力標(biāo)定試測試驗， 驗證了廣品的精度；
[0036] 組件與鈦合金管路焊接后，以氦質(zhì)譜檢漏儀ASM182TD+對進行漏率檢測，漏率達 至IJ lXl(T4Pa · L/s，驗證了其密封可靠性。
[0037] 所有焊縫均按照GJB1718A-2005進行工業(yè)CT檢測，均達到I級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于衛(wèi)星管路焊接的壓力傳感器壓力組件，該壓力組件用于將壓力傳感器與衛(wèi) 星管路進行焊接連接，其特征在于：該壓力組件包括直管壓力接頭、支架和壓力敏感元件； 所述的直管壓力接頭由鈦合金加工而成，從左至右為四個空心圓柱，直徑依次變小，相 鄰的圓柱段之間為圓弧或倒角過渡； 該直管壓力接頭的左端與壓力傳感器的線路外殼相匹配，并通過螺釘固定連接； 該直管壓力接頭的右端與衛(wèi)星管路進行焊接連接； 所述的支架為圓管，包括內(nèi)圈和外圈，采用鈦-鋼管式爆炸焊材料加工，內(nèi)圈為不銹鋼 與壓力敏感元件進行焊接，外圈為鈦合金，外圈的外表面上有螺紋，用于與直管壓力接頭進 行裝配，裝配完成后支架外圈的最左端與直管壓力接頭進行焊接； 所述的壓力敏感元件的外殼采用不銹鋼材料加工，端面為壓力敏感膜片，基體內(nèi)部裝 有壓力一電壓轉(zhuǎn)化模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星管路焊接的壓力傳感器壓力組件，一種用于衛(wèi) 星管路焊接的壓力傳感器壓力組件，壓力敏感元件采用硅壓阻式原理，用于感應(yīng)系統(tǒng)流體 工質(zhì)壓力，將其壓力物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號。
【文檔編號】G01L9/06GK104062058SQ201410256965
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】關(guān)威, 范旭豐, 魏延明, 陳君, 張恒, 付新菊, 龍軍, 李秀堂 申請人:北京控制工程研究所