專利名稱：壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力儀表中使用的一種彈性傳感元件及其制造方法，具體涉及一種帶指針的波登管及其制造方法。所述波登管(Bourndon)亦稱巴登管、彈簧管或盤簧管。
背景技術(shù)：
壓力是工業(yè)生產(chǎn)以及設(shè)備裝置中需監(jiān)測和控制的重要參數(shù)之一。在壓力測量中使用的壓力儀表品種繁多，其中，有一種叫波登管壓力表，這種壓力儀表利用盤管彈性變形原理測量壓力，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、工作可靠，廣泛應(yīng)用在各種壓力測量中，比如美國目前在滅火器上使用的就是這種壓力儀表。
波登管壓力表中的核心元件(壓力傳感器)為波登管，見圖1所示，而波登管是由有縫或無無縫薄壁金屬細(xì)圓管經(jīng)壓扁后盤繞彎曲構(gòu)成，其一端封閉，另一端與壓力系統(tǒng)貫通，氣體或液體通入管腔中，當(dāng)系統(tǒng)壓力變化時，波登管管腔內(nèi)的壓力隨之變化，若壓力升高時，波登管的盤圈張開，若壓力降低時，盤圈收卷，以此帶動指針偏轉(zhuǎn)，顯示壓力。由于波登管的盤圈要隨壓力變化而張縮，而且要有足夠的靈敏度，這就要求所制成的盤簧管的管壁足夠薄，可是將一根管徑小、管壁薄的金屬細(xì)圓管加工成盤簧管，而且要符合壓力儀表對彈性壓力傳感元件靈敏度、精度以及重復(fù)性的要求，在制造上工藝難度很大，因此在本領(lǐng)域中始終是一項(xiàng)技術(shù)難題，至今該項(xiàng)技術(shù)只有少數(shù)幾個國家的專業(yè)公司所掌握，而且采用了一系例保密措施，對外實(shí)行壟斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件及其制造方法，其目的是為了克服技術(shù)難題，打破技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)該壓力儀表核心元件的國產(chǎn)化。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明波登管彈性元件采用的技術(shù)方案是一種壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件，由接管、帶中心通氣氣道的盤圈和指針組成，接管作為壓力傳送接口設(shè)在盤圈的內(nèi)圈尾端，指針作為指示器設(shè)在盤圈的外圈未端，接管、盤圈、指針由一根有縫或無縫金屬管壞料一體成型構(gòu)成。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明波登管彈性元件制造方法采用的技術(shù)方案是一種壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件制造方法，采用有縫或無縫金屬管，在定長后按以下工藝步驟進(jìn)行制造(1)、折彎尾部將定長后的金屬管尾部折彎，形成一個壓力傳送接管；(2)、壓扁并留通氣槽采用沖壓方法將金屬管管身用模具壓扁，并且在壓扁的管腔中，在中間位置沿軸向留有一條通氣槽作為通氣氣道；(3)、切針尖將壓扁成型后的金屬管頭部剪切或沖壓成針尖狀；(4)、豎針尖將帶針尖的頭部折彎，使針尖與扁平管身垂直；(5)、封頭采用滾輪滾壓焊接方法，利用交流脈沖點(diǎn)焊機(jī)將扁平管前端的上下管壁焊封，使扁平管前端封閉；(6)、盤繞成型將扁平管管身從尾部開始彎曲盤繞成盤圈狀；(7)、后處理對成型后波登管進(jìn)行檢測以及定型熱處理。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、在上述第(1)步折彎尾部中，為了保持通氣順暢以及防止折斷，折彎處的內(nèi)側(cè)有內(nèi)凹球面，外側(cè)以圓弧過渡。這樣的要求可以通過模具來實(shí)現(xiàn)。
2、上述第(2)步壓扁留通氣槽可以分成兩道工序，第一道工序?yàn)轭A(yù)壓扁，即將金屬管管身的圓管截面用模具壓成扁管截面；第二道工序?yàn)檫M(jìn)一步壓扁并留通氣槽，即在扁管基礎(chǔ)上，進(jìn)一步壓扁使上下管壁貼合，其中，上?；?和下模在對應(yīng)管身中間位置沿軸向設(shè)凹槽，使壓扁后的扁管沿中縫留有一條通氣氣道。
3、上述第(4)步可以分成兩道工序，第一道工序?yàn)轭A(yù)彎，即將針尖向管身一側(cè)折彎；第二道工序?yàn)閴罕獠⒇Q針尖，即將預(yù)彎處壓扁，同時將針尖再折彎豎直，使針尖垂直于扁平管身。
4、在上述第(5)步封頭后，接著檢漏，即對管身尾部的壓力傳送接管施加氣壓，在液體中觀察是否有氣泡出現(xiàn)，來判斷管腔是否有泄漏。
5、上述第(6)步可以分成兩道工序，第一道工序?yàn)槌尚皖A(yù)彎，即在扁平管管身與尾部壓力傳送接管交界處預(yù)彎，作為盤繞的起點(diǎn)位置；第二道工序?yàn)楸P繞成型，即從該起點(diǎn)位置開始彎曲盤繞至未端。
6、上述第(7)步中，所述檢測采用氣壓方法檢測波登管精準(zhǔn)度；所述定型熱處理，即將盤繞成型后的波登管放入加熱爐中進(jìn)行加溫、保溫以及自然冷卻處理。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果1、本發(fā)明克服了波登管生產(chǎn)技術(shù)難題，打破技術(shù)壟斷，其工藝技術(shù)先進(jìn)，制造出的波登管彈性元件符合壓力儀表對彈性壓力傳感元件靈敏度、精度以及重復(fù)性的要求，實(shí)現(xiàn)了波登管壓力儀表核心元件的國產(chǎn)化。
2、本發(fā)明第(5)步封頭中，采用滾輪滾壓焊接方法，利用交流脈沖點(diǎn)焊機(jī)將扁平管前端的上下管壁焊封，使扁平管前端封閉，這一工藝技術(shù)的運(yùn)用很好的解決扁平管前端的泄漏問題，而且工藝穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。
3、本發(fā)明利用金屬管直接制造帶指針的波登管彈性元件，而現(xiàn)有技術(shù)中，指針均采用焊接方法焊接在波登管端部，這樣做不僅工藝復(fù)雜，而且焊接也往往影響波登管靈敏度、精度以及重復(fù)性。另外，波登管與指針也不是一體結(jié)構(gòu)。
4、本發(fā)明在第(2)步壓扁并留通氣槽、第(4)步豎針尖以及第(6)步盤繞成型中均采用二次成型技術(shù)，即第一次為預(yù)成型，第二次為成型，因此從制造工藝上保證了產(chǎn)品的精度和質(zhì)量的穩(wěn)定性。
5、本發(fā)明在進(jìn)一步壓扁并留通氣槽過程中，利用上模或/和下模在對應(yīng)管身中間位置沿軸向設(shè)凹槽，使壓扁后的扁管沿中縫留有一條通氣氣道。這種工藝構(gòu)思巧妙，效果好，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)。
6、本發(fā)明在上述第(1)步折彎尾部中，用模具來保證折彎處的內(nèi)側(cè)有內(nèi)凹球面，外側(cè)以圓弧過渡，這樣可以有效防止折斷，保持通氣順暢。


附圖1為本發(fā)明立體圖；附圖2為本發(fā)明原料金屬管示意圖；附圖3為圖2的A-A剖面圖；附圖4為本發(fā)明折彎尾部后的示意圖；附圖5為本發(fā)明金屬管管身預(yù)壓扁后的示意圖；附圖6為圖5的B-B剖面圖；附圖7為本發(fā)明金屬管管身第二次壓扁后的示意圖；附圖8為圖7的C-C剖面圖；附圖9為第二次壓扁模具及留通氣槽示意圖；附圖10為本發(fā)明切針尖后的示意圖；
附圖11為本發(fā)明預(yù)彎針尖后的示意圖；附圖12為本發(fā)明壓扁并豎針尖后的示意圖；附圖13為圖12的左視圖；附圖14為本發(fā)明封頭后的示意圖；附圖15為滾壓焊接原理圖；附圖16為本發(fā)明成型預(yù)彎后的示意圖；附圖17為圖16的左視圖；附圖18為本發(fā)明盤繞成型后的示意圖；附圖19為盤繞成型原理圖。
以上附圖中，1、接管；2、針尖；3、盤圈；4、不銹鋼焊管；5、扁管；6、壓合扁管；7、上模；8、下模；9、滾壓焊跡；10、移動電極；11、滾動電極；12、卷軸；13、從動壓輪；14、從動壓輪；15、彈簧；16、齒輪。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見附圖1所示，一種壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件，由接管1、帶中心通氣氣道的盤圈3和針尖2組成，接管1作為壓力傳送接口設(shè)在盤圈3的內(nèi)圈尾端，針尖端作為指示器設(shè)在盤圈3的外圈未端，本發(fā)明創(chuàng)新在于接管1、盤圈3、針尖2由一根不銹鋼焊管壞料一體成型構(gòu)成。
實(shí)施例二一種壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件制造方法，采用德國產(chǎn)不銹鋼焊管4(其中，直徑為1.5mm，壁厚有四種，0.0508mm、0.0635mm、0.0762mm、0.08128mm)(見圖2、圖3)，在定長后按以下工藝步驟進(jìn)行制造1、折彎尾部將定長后的不銹鋼焊管4尾部折彎，形成一個壓力傳送接管1(接管1長度可根據(jù)需要來確定，其要求不高，主要起接口的作用)，見圖4所示。為了保持通氣順暢以及防止折斷，折彎處的內(nèi)側(cè)有內(nèi)凹球面，外側(cè)以圓弧過渡。
2、預(yù)壓扁將不銹鋼焊管4管身的圓管截面用模具壓成扁管5截面，見圖5和圖6所示。預(yù)壓扁是為下一步壓扁作準(zhǔn)備，其的目的是通過二次壓扁的方法來保證壓扁精度。
3、進(jìn)一步壓扁并留通氣槽在扁管5基礎(chǔ)上，進(jìn)一步壓扁使上下管壁貼合成為壓合扁管6的截面形狀，見圖8所示，其中，使壓扁后的扁管沿中縫留有一條通氣氣道，見圖8。二次壓扁后的外形見圖7所示。圖9中，上部為上模7，下部為下模8，中間為二次壓扁后壓合扁管6。為了獲得通氣氣道，下模8在對應(yīng)管身中間位置沿軸向設(shè)凹槽，見圖9所示。當(dāng)然也可以在上模7上設(shè)凹槽，還可以上模7和下模8均設(shè)有凹槽的方式來實(shí)現(xiàn)。
4、切針尖將壓扁成型后的壓合扁管6頭部剪切或沖壓成針尖2，見圖10所示。
5、針尖預(yù)彎將針尖2向管身一側(cè)折彎，見圖11所示，為下一步作準(zhǔn)備。
6、壓扁并豎針尖將預(yù)彎處壓扁，同時將針尖再折彎豎直，使針尖垂直于扁平管身，見圖12和圖13所示。
7、封頭采用滾輪滾壓焊接方法，利用交流脈沖點(diǎn)焊機(jī)將扁平管前端的上下管壁焊封，使扁平管前端封閉，見圖14中的滾壓焊跡9。滾壓焊接原理見圖15所示，由上面的滾動電極11與下面的移動電極10構(gòu)成，移動電極10為主動電極，由齒輪16通過齒條帶動，滾動電極11為從動電極，兩個電極之間放入壓合扁管6。工作時，將被焊壓合扁管6放在移動電極10表面的左端，然后轉(zhuǎn)動齒輪16，帶動移動電極10從左向右移動，移動過程中，滾動電極11滾壓經(jīng)過壓合扁管6，通過放電加熱將前端的上下管壁焊封。電焊設(shè)備采用鎮(zhèn)江無線電專用設(shè)備廠的P103-3S點(diǎn)焊機(jī)(交流脈沖點(diǎn)焊機(jī))，滾動電極11和移動電極10為專門設(shè)計(jì)。焊接原理是通過交流脈沖電加熱，使上下管壁熔融，并在壓力作用下經(jīng)冷卻連成一體。其中，壓力和溫度的掌握非常關(guān)鍵，溫度的作用是使上下管壁在短時間內(nèi)達(dá)到熔融的效果，溫度過高會導(dǎo)致管壁熔化，出現(xiàn)泄漏，溫度過低又不能使上下管壁熔融，溫度與環(huán)境溫度有關(guān)，即夏季可以適當(dāng)調(diào)低，冬季可以適當(dāng)調(diào)高；而壓力的作用是保證熔融的上下管壁能夠正常粘連，壓力一般情況下可控制在4～6公斤范圍之間，較好的是4.5～5公斤之間。
8、檢漏從管身尾部的壓力傳送接管1施加氣壓，在液體中觀察是否有氣泡出現(xiàn)，來判斷管腔是否有泄漏。
9、成型預(yù)彎在扁平管管身與尾部壓力傳送接管1交界處預(yù)彎，作為盤繞的起點(diǎn)位置，見圖16和圖17所示，為下一步盤繞成型作準(zhǔn)備。
10、盤繞成型扁平管管身從尾部起點(diǎn)位置開始彎曲盤繞至未端，使管身呈盤圈3形狀，見圖18所示。盤繞原理見圖19所示，即以卷軸12為盤繞體，將接管1及預(yù)彎部卡在卷軸12的槽中，然后轉(zhuǎn)動卷軸12，在從動壓輪13、14的配合下，盤繞成型，盤繞過程中，盤圈3向外擴(kuò)張，兩個從動壓輪13、14在彈簧15的作用下向外退讓。采用兩個從動壓輪13、14的目的是為了保證盤圈3質(zhì)量，尤其是從動壓輪14的作用能夠使盤圈3質(zhì)量和精度大大提高，而且一致性和穩(wěn)定性更好。
11、抽樣檢測采用氣壓方法檢測波登管精準(zhǔn)度，如指針的角度與壓力指示刻度盤是否一致。
12、定型熱處理。
將盤繞成型后的波登管放入加熱爐中加溫350～380℃，保溫2小時，然后自然冷卻即可。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件，由接管、帶中心通氣氣道的盤圈和指針組成，接管作為壓力傳送接口設(shè)在盤圈的內(nèi)圈尾端，指針作為指示器設(shè)在盤圈的外圈未端，其特征在于接管、盤圈、指針由一根有縫或無縫金屬管壞料一體成型構(gòu)成。
2.一種壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件制造方法，采用有縫或無縫金屬管，在定長后按以下工藝步驟進(jìn)行制造(1)、折彎尾部將定長后的金屬管尾部折彎，形成一個壓力傳送接管；(2)、壓扁并留通氣槽采用沖壓方法將金屬管管身用模具壓扁，并且在壓扁的管腔中，在中間位置沿軸向留有一條通氣槽作為通氣氣道；(3)、切針尖將壓扁成型后的金屬管頭部剪切或沖壓成針尖狀；(4)、豎針尖將帶針尖的頭部折彎，使針尖與扁平管身垂直；(5)、封頭采用滾輪滾壓焊接方法，利用交流脈沖點(diǎn)焊機(jī)將扁平管前端的上下管壁焊封，使扁平管前端封閉；(6)、盤繞成型將扁平管管身從尾部開始彎曲盤繞成盤圈狀；(7)、后處理對成型后波登管進(jìn)行檢測以及定型熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件制造方法，其特征在于上述第(1)步中，為了保持通氣順暢以及防止折斷，折彎處的內(nèi)側(cè)有內(nèi)凹球面，外側(cè)以圓弧過渡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件制造方法，其特征在于上述第(2)步分成兩道工序，第一道工序?yàn)轭A(yù)壓扁，即將金屬管管身的圓管截面用模具壓成扁管截面；第二道工序?yàn)檫M(jìn)一步壓扁并留通氣槽，即在扁管基礎(chǔ)上，進(jìn)一步壓扁使上下管壁貼合，其中，上?；?和下模在對應(yīng)管身中間位置沿軸向設(shè)凹槽，使壓扁后的扁管沿中縫留有一條通氣氣道。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件制造方法，其特征在于上述第(4)步分成兩道工序，第一道工序?yàn)轭A(yù)彎，即將針尖向管身一側(cè)折彎；第二道工序?yàn)閴罕獠⒇Q針尖，即將預(yù)彎處壓扁，同時將針尖再折彎豎直，使針尖垂直于扁平管身。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件制造方法，其特征在于在上述第(5)步封頭后，接著檢漏，即對管身尾部的壓力傳送接管施加氣壓，在液體中觀察是否有氣泡出現(xiàn)，來判斷管腔是否有泄漏。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件制造方法，其特征在于上述第(6)步分成兩道工序，第一道工序?yàn)槌尚皖A(yù)彎，即在扁平管管身與尾部壓力傳送接管交界處預(yù)彎，作為盤繞的起點(diǎn)位置；第二道工序?yàn)楸P繞成型，即從該起點(diǎn)位置開始彎曲盤繞至未端。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件制造方法，其特征在于上述第(7)步中，所述檢測采用氣壓方法檢測波登管精準(zhǔn)度；所述定型熱處理，即將盤繞成型后的波登管放入加熱爐中進(jìn)行加溫、保溫以及自然冷卻處理。
全文摘要
一種一種壓力儀表用帶指針的波登管彈性元件及其制造方法，采用一根有縫或無縫金屬管，在定長后按以下工藝步驟進(jìn)行制造(1)折彎尾部；(2)壓扁留通氣槽；(3)切針尖；(4)豎針尖；(5)封頭；(6)盤繞成型；(7)檢測以及定型熱處理。其中在第(5)步封頭中，采用滾輪滾壓焊接方法，利用交流脈沖點(diǎn)焊機(jī)將扁平管前端的上下管壁焊封，使扁平管前端封閉。本發(fā)明利用金屬管直接制造帶指針的波登管彈性元件，克服了波登管生產(chǎn)技術(shù)難題，打破技術(shù)壟斷，其工藝技術(shù)先進(jìn)，制造出的波登管彈性元件符合壓力儀表對彈性壓力傳感元件靈敏度、精度以及重復(fù)性的要求，實(shí)現(xiàn)了波登管壓力儀表核心元件的國產(chǎn)化。
文檔編號G01L7/04GK1645078SQ20051003820
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者趙裕 申請人:蘇州拓普儀表元件有限公司