本實(shí)用新型屬于航空機(jī)載設(shè)備領(lǐng)域,具體涉及一種用于絕對(duì)壓力比測(cè)量控制的絕對(duì)壓力比敏感元件。
背景技術(shù):
壓力比即兩個(gè)壓力的比值,簡(jiǎn)稱壓比。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中,空氣(或燃?xì)?壓力比是表示發(fā)動(dòng)機(jī)性能或工作狀態(tài)的重要參數(shù),例如壓氣機(jī)的增壓比(或稱壓縮比)、渦輪的膨脹比等。壓力比敏感元件被用來(lái)為飛機(jī)的進(jìn)氣道控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管控制器、壓氣機(jī)和主加力燃燒室等控制器提供壓力比信號(hào)。現(xiàn)有的機(jī)械式壓力比敏感元件見(jiàn)圖1,由分壓器和薄膜式壓力(差)敏感元件組成,用來(lái)測(cè)量p3與p2的比值ε=p3/p2。其中,分壓器由兩個(gè)節(jié)流嘴和一定容積的中腔(分壓室)構(gòu)成,分壓器的中腔與薄膜式壓力(差)敏感元件的上腔相通,薄膜式壓力(差)敏感元件的下腔作用有p3氣體。進(jìn)入分壓器的進(jìn)氣壓力為p2,中腔壓力為p1,出口壓力為p0(通常為環(huán)境壓力),p2>p1>p0,并且p1/p2=常數(shù)。p3與p2的比值變化時(shí),薄膜帶動(dòng)頂桿向下輸出力或位移。現(xiàn)有的機(jī)械式壓力比敏感元件存在零部件多、尺寸體積大、重量較重、控制精度低和性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明目的:提供一種絕對(duì)壓力比敏感元件,該元件采用組合嵌套兩只波紋管的結(jié)構(gòu)形式,使元件在承受內(nèi)壓和外壓時(shí)具有了兩個(gè)不同的有效面積值,通過(guò)力平衡原理達(dá)成工作,其壓力比可通過(guò)改變波紋管的有效面積參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,可滿足不同機(jī)構(gòu)用途需求。
技術(shù)方案:一種絕對(duì)壓力比敏感元件,包括上蓋1、小波紋管2、大波紋管3以及設(shè)置有進(jìn)氣孔的底座4,小波紋管2和大波紋管3嵌套,均與上蓋1和底座4密封焊接,上蓋1、小波紋管2、大波紋管3以及底座4之間形成真空腔6,上蓋1、小波紋管2、以及底座4之間形成內(nèi)腔5,上蓋1的下端在大氣壓狀態(tài)下與底座4的上端接觸止動(dòng),外界壓力P1作用在大波紋管3上時(shí),內(nèi)腔5的壓力P2作用在小波紋管2上,隨內(nèi)腔5壓力P2增大,上蓋1與底座4脫離止動(dòng)并產(chǎn)生向上的位移,直至P2達(dá)到規(guī)定值,位移達(dá)到最大值,反之,內(nèi)腔5的壓力P2減小時(shí),上蓋1逐漸向下位移,直至與底座4接觸止動(dòng)。
有益效果:本實(shí)用新型通過(guò)在一個(gè)組件上嵌套兩只波紋管,使元件在承受內(nèi)壓和外壓時(shí)具有了兩個(gè)不同的有效面積值,從而實(shí)現(xiàn)壓力比的測(cè)量。與分壓器式壓力比測(cè)量元件相比,該組合波紋管式壓比元件具有尺寸緊湊、重量輕、控制精度高和性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型適用于兩個(gè)絕對(duì)壓力之比值的測(cè)量控制,工作時(shí)是由止動(dòng)狀態(tài)到達(dá)規(guī)定的壓比工作點(diǎn),而不是在壓比變化時(shí)由平衡狀態(tài)輸出位移。本實(shí)用新型配合放氣活門機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)全高度范圍的定壓比放氣防喘控制功能,其結(jié)構(gòu)原理可用于其它壓力比測(cè)量控制用途。
附圖說(shuō)明
圖1為現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本實(shí)用新型簡(jiǎn)化物理模型
圖4為定壓力比敏感元件控制的發(fā)動(dòng)機(jī)放氣活門機(jī)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述,請(qǐng)參閱圖1至圖4。
如圖1所示,現(xiàn)有的機(jī)械式壓力比敏感元件由分壓器和薄膜式壓力(差)敏感元件組成,用來(lái)測(cè)量p3與p2的比值ε=p3/p2。其中,分壓器由兩個(gè)節(jié)流嘴和一定容積的中腔(分壓室)構(gòu)成,分壓器的中腔與薄膜式壓力(差)敏感元件的上腔相通,薄膜式壓力(差)敏感元件的下腔作用有p3氣體。進(jìn)入分壓器的進(jìn)氣壓力為p2,中腔壓力為p1,出口壓力為p0(通常為環(huán)境壓力),p2>p1>p0,并且p1/p2=常數(shù)。p3與p2的比值變化時(shí),薄膜帶動(dòng)頂桿向下輸出力或位移。現(xiàn)有的機(jī)械式壓力比敏感元件存在零部件多、尺寸體積大、重量較重、控制精度低和性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。
如圖2所示,一種絕對(duì)壓力比敏感元件,包括上蓋1、小波紋管2、大波紋管3以及設(shè)置有進(jìn)氣孔的底座4,小波紋管2和大波紋管3嵌套,均與上蓋1和底座4密封焊接,上蓋1、小波紋管2、大波紋管3以及底座4之間形成真空腔6,上蓋1、小波紋管2、以及底座4之間形成內(nèi)腔5,上蓋1的下端在大氣壓狀態(tài)下與底座4的上端接觸止動(dòng),外界壓力P1作用在大波紋管3上時(shí),內(nèi)腔5的壓力P2作用在小波紋管2上,隨內(nèi)腔5壓力P2增大,上蓋1與底座4脫離止動(dòng)并產(chǎn)生向上的位移,直至P2達(dá)到規(guī)定值,位移達(dá)到最大值,反之,內(nèi)腔5的壓力P2減小時(shí),上蓋1逐漸向下位移,直至與底座4接觸止動(dòng)。
如圖3所示,上蓋1位移同時(shí)取決于P1、P2的影響,元件的最大位移值與P2/P1的比值相關(guān),而不僅受P1或P2絕對(duì)值的影響。兩個(gè)波紋管相當(dāng)于兩個(gè)不同端面積(A1、A2)的活塞,該端部面積對(duì)應(yīng)于波紋管的有效面積A。兩個(gè)活塞構(gòu)成組合體,分別感受相向的均布?jí)毫1、P2作用,當(dāng)P2×A2>P1×A1時(shí),F(xiàn)2>F1,中心桿向上移動(dòng),反之向下移動(dòng)。P2×A2=P1×A1時(shí),組合體兩端力平衡,中心桿處于動(dòng)作點(diǎn)位置。根據(jù)力平衡方程:P2·A2=P1·A1,可得:P2:P1=A1:A2,亦即感受P1、P2的波紋管有效面積之比等于壓力比的反比。
改變?cè)?nèi)部任一波紋管的內(nèi)外徑尺寸,即可改變其有效面積,從而改變?cè)膲毫Ρ忍匦裕瑵M足不同用途的使用要求。采取改變小波紋管的內(nèi)外徑尺寸方案時(shí),元件外部形狀尺寸保持不變,可以在不改變外圍零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)和安裝尺寸的前提下,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化,滿足了更大范圍航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用需求。
本實(shí)用新型通過(guò)在一個(gè)組件上嵌套兩只波紋管,使元件在承受內(nèi)壓和外壓時(shí)具有了兩個(gè)不同的有效面積值,從而實(shí)現(xiàn)壓力比的測(cè)量。與分壓器式壓力比測(cè)量元件相比,該組合波紋管式壓比元件具有尺寸緊湊、重量輕、控制精度高和性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型適用于兩個(gè)絕對(duì)壓力之比值的測(cè)量控制,工作時(shí)是由止動(dòng)狀態(tài)到達(dá)規(guī)定的壓比工作點(diǎn),而不是在壓比變化時(shí)由平衡狀態(tài)輸出位移。
如圖4所示,本實(shí)用新型配合放氣活門機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)全高度范圍的定壓比放氣防喘控制功能,其結(jié)構(gòu)原理可用于其它壓力比測(cè)量控制用途。