CN104062058B - 一种用于卫星管路焊接的压力传感器压力组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于卫星管路焊接的压力传感器压力组件，属于航天器流体压力测量技术领域，适用于航天器压力传感器与系统管路的焊接密封。该压力组件包括直管压力接头、支架和压力敏感元件。本发明的压力组件解决了压力传感器不能与卫星管路进行密封焊接的问题；该结构不仅可保证产品的结构强度可靠性及0.05％的高测量精度，又提高了卫星推进分系统的密封可靠性；整机性能达到了国际先进水平。成功保证了压力组件与卫星管路的焊接；提高了系统密封可靠性，降低了泄漏的风险。

Description

一种用于卫星管路焊接的压力传感器压力组件

技术领域

本发明涉及一种用于卫星管路焊接的压力传感器压力组件，属于航天器流体压力测量技术领域，适用于航天器压力传感器与系统管路的焊接密封。

背景技术

在航天器的流体测量领域，如双组元卫星推进分系统中，压力传感器用于测量贮箱和高压氦气瓶中的流体工质的压力，其输出信号用于卫星总体对分系统状态的判读、分系统在轨管理以及卫星寿命预测。在电推进贮供分系统中，压力传感器用于测量氙气压力；并参与系统反馈控制以达到系统调节压力的目的；压力传感器的关键特性是测量精度和密封可靠性。

压力组件是压力传感器的核心组件，具有与卫星管路的接口功能和压力-电压的转换功能。

目前，由于压力敏感元件外壳为不锈钢材料。压力组件的支架材料也采用不锈钢进行加工，以保证与压力敏感元件的电子束焊接性能。而航天器推进系统管路材料为钛合金，采用常规的氩弧焊无法保证压力组件与管路的焊接性能；因此，我国航天器压力传感器压力接口一般为74°±30’内锥，外螺纹M12x1的星体接头，与系统的连接采用“内锥面对管路球头”的硬密封连接形式；这种连接方式对零件的加工要求高、抗振性能差，密封可靠性较低，存在着易导致系统工质泄漏的风险，并有可能造成航天器的灾难性故障。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提出一种用于卫星管路焊接的压力传感器压力组件。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种用于卫星管路焊接的压力传感器压力组件，该压力组件用于将压力传感器与卫星管路进行焊接连接，该压力组件包括直管压力接头、支架和压力敏感元件；

所述的直管压力接头由钛合金加工而成，为空心四阶梯圆柱状结构，即该直管压力接头从左至右为四个空心圆柱，直径依次变小，相邻的圆柱段之间为圆弧或倒角过渡；

该直管压力接头的左端与压力传感器的线路外壳相匹配，并通过螺钉固定连接；

该直管压力接头的右端与卫星管路进行焊接连接。

所述的支架为圆管，包括内圈和外圈，采用钛-钢管式爆炸焊材料加工，外圈和内圈之间为爆炸焊焊接界面；内圈为316不锈钢与压力敏感元件进行焊接，外圈为钛合金TA2，外圈的外表面上有螺纹，用于与直管压力接头进行装配，装配完成后支架外圈的最左端与直管压力接头进行焊接。

所述的压力敏感元件的外壳采用316不锈钢材料加工，端面为压力敏感膜片，基体内部装有压力—电压转化模块；

压力敏感元件采用硅压阻式原理，用于感应系统流体工质压力，将其压力物理量信号转换为0-100mV的电信号。

有益效果

本发明的压力组件通过焊接工艺验证保证了三道电子束焊接的可靠性，最大限度的降低了焊接对压力元件电性能、洁净度和表面质量的影响；实现了压力组件的精度和密封性能，并通过直管与卫星管路进行焊接。本发明的外漏率可达1×10^-4Pa·L/s，原有与卫星管路螺接结构外漏率为1×10^-2Pa·L/s，本结构抗冲击能力由900g提高到1600g，有效提升了整机、系统和整星的可靠性；在漏率提高的基础上，压力测量精度仍可高达0.05％；

本发明的压力组件解决了压力传感器不能与卫星管路进行密封焊接的问题；该结构不仅可保证产品的结构强度可靠性及0.05％的高测量精度，又提高了卫星推进分系统的密封可靠性；整机性能达到了国际先进水平。成功保证了压力组件与卫星管路的焊接；提高了系统密封可靠性，降低了泄漏的风险。

附图说明

图1为直管压力接头的结构示意图；

图2为支架的结构示意图；

图3为压力敏感元件的结构示意图；

图4为压力组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

一种用于卫星管路焊接的压力传感器压力组件，该压力组件用于将压力传感器与卫星管路进行焊接连接，该压力组件包括直管压力接头1、支架3和压力敏感元件2，如图4所示；

如图1所示，所述的直管压力接头由钛合金加工而成，为空心四阶梯圆柱状结构，即该直管压力接头从左至右为四个空心圆柱，直径依次变小，相邻的圆柱段之间为圆弧过渡；其中，从左端起，第一段圆柱外径为6mm，内径为4mm，长度50mm；第二段外径23mm，内径19.2mm，长13mm；第三段圆柱，外径为26mm，内螺纹尺寸M22X1，长度14.5，第四段圆柱，外径为37mm，内径23mm，长度4.5mm。

该直管压力接头的左端与压力传感器的线路外壳相匹配，并通过螺钉固定连接；

该直管压力接头的右端与卫星管路进行焊接连接。

如图2所示，所述的支架为圆管，包括内圈32和外圈31，采用钛-钢管式爆炸焊材料加工，外圈和内圈之间为爆炸焊焊接界面Ⅴ；内圈为不锈钢与压力敏感元件进行焊接，外圈为钛合金，外圈的外表面上有外螺纹，用于与直管压力接头的第三圆柱段的M22X1内螺纹进行精密装配，装配完成后支架外圈的最左端与直管压力接头进行焊接。

支架最大外径23mm，内径20mm，长度14.5mm，内圈不锈钢材料厚度3mm，外圈TA2钛合金厚度1.5mm，外螺纹M22X1，长度为5mm。

如图3所示，所述的压力敏感元件的外壳21采用316不锈钢材料加工，端面22为压力敏感膜片，基体内部23装有压力—电压转化模块；压力敏感元件外径19mm，高度为15mm。

采用硅压阻式原理，用于感应系统流体工质压力，将其压力物理量信号转换为0-100mV的电信号。

如图4所示，压力敏感元件2与支架3的焊接界面为界面Ⅰ，支架3与直管压力接头1的焊接界面为界面Ⅱ，支架3与直管压力接头1的螺纹连接界面为界面Ⅲ，直管压力接头1与卫星管路的焊接界面为界面Ⅳ。

将上述的压力组件进行验证试验情况如下：

按照GJB4409，对压力组件加压45MPa(保持十分钟)进行验证压力试验，试验后以氦质谱检漏仪ASM182TD+对其进行漏率检测，漏率达到1×10^-4Pa·L/s，验证了组件的密封可靠性。

通过GJB151A规定的EMC试验，验证了产品的EMC性能；

按照GJB4409，使用计量合格的压力控制设备RUSKA7100进行压力标定试测试验，验证了产品的精度；

组件与钛合金管路焊接后，以氦质谱检漏仪ASM182TD+对进行漏率检测，漏率达到1×10^-4Pa·L/s，验证了其密封可靠性。

所有焊缝均按照GJB1718A-2005进行工业CT检测，均达到I级焊缝标准。

Claims (2)

1.一种用于卫星管路焊接的压力传感器压力组件，该压力组件用于将压力传感器与卫星管路进行焊接连接，其特征在于：该压力组件包括直管压力接头、支架和压力敏感元件；

所述的直管压力接头由钛合金加工而成，从左至右为四个空心圆柱，直径依次变小，相邻的圆柱段之间为圆弧或倒角过渡；

该直管压力接头的左端与压力传感器的线路外壳相匹配，并通过螺钉固定连接；

该直管压力接头的右端与卫星管路进行焊接连接；

所述的支架为圆管，包括内圈和外圈，外圈和内圈之间为爆炸焊焊接界面，采用钛-钢管式爆炸焊材料加工，内圈为不锈钢与压力敏感元件进行焊接，外圈为钛合金，外圈的外表面上有螺纹，用于与直管压力接头进行装配，装配完成后支架外圈的最左端与直管压力接头进行焊接；

所述的压力敏感元件的外壳采用不锈钢材料加工，端面为压力敏感膜片，基体内部装有压力—电压转化模块。

2.根据权利要求1所述的一种用于卫星管路焊接的压力传感器压力组件，其特征在于：压力敏感元件采用硅压阻式原理，用于感应系统流体工质压力，将其压力物理量信号转换为电信号。