CN100375851C - 稳定的真空转接器 - Google Patents

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Abstract

一种真空支撑，包括具有顶面和底面的真空板，真空板具有从底面延伸的机械止挡；沿着底面的周边延伸的弹性密封，真空板和弹性密封界定了一个真空室；还包括一个与真空室连通的真空源。一旦通过降低真空室中的压力而使真空板附着到安装面上，止挡即与安装面啮合。

Description

稳定的真空转接器
技术领域
本发明涉及一种稳定的支撑。特别地，本发明涉及一种使用真空的稳定支撑。
背景技术
在很多情况下，需要稳定的支撑保证被支撑物体或者设备相对于桌子或者其它坚固的结构保持固定不动。例如，实验室设备和测量设备，比如三维数字转换器，通常都需要相对于坚固的物体或地板保持固定不动。
一种常用的保证仪器稳定的方法是通过物理方法把物体栓接在桌子或地板上。然而，这种方法需要永久性地改变台面或地板并且很难调换位置。
另一种保证仪器稳定的方法是使用高强磁铁将仪器固定在铁磁性表面，例如钢桌。这种方法能够提供坚固的支撑并且易于调换位置，但却要求具有可用的铁磁性表面。
发明内容
现有技术的上述和其它缺陷及不足可以通过一种真空支撑克服或减轻，其中该支撑包括一个具有顶面和底面的真空板，该真空板具有从底面延伸的机械止挡；密封沿着底面周边延伸，真空板和密封界定了真空室；真空源与真空室连通。一旦通过降低真空室中的压力而使真空板附着到安装面上，止挡即与安装面啮合。
具体地说，本发明为一种真空支撑，包括：
一个具有顶面和底面的真空板，所述顶面易于可拆卸地安装一个单独操作的装置；
若干从所述底面延伸的刚性止挡；
一个沿所述底面的周边延伸的密封，所述真空板和所述密封界定了一个真空室；
一旦通过降低所述真空室中的压力而使所述真空板附着到安装面上，所述若干止挡就与所述安装面啮合以防止所述真空板的任何部分向所述安装面的任何进一步的移动，在所述底面与所述安装面之间提供一严格固定的距离；
一在所述真空板的所述顶面上成的凹部，所述凹部容纳一位于一坐标测量机底部的磁铁底座，所述顶面包括一种铁磁材料，用于可卸下地将所述磁铁底座与所述真空支撑连接。
通过下面的详细描述和表示优选实施例的附图，本领域的技术人员将会体会并理解本发明的上述和其它特征及优点。
附图说明
下面将参照附图并通过实例对本发明进行说明，其中：
图1显示了真空转接器的透视图；
图2显示了带有以示意图显示的真空源的真空转接器的透视图；
图3显示了一种与真空转接器一起使用的示例性三维数字转换器；
图4显示了真空转接器另一个实施例的立体图；
图5显示了图4中的真空转接器的横截面图。
具体实施方式
图1示出了一个示例真空连接器10。该真空连接器包括具有多个(例如，至少三个)机械的实心止挡或者脚22的高强度真空板16，还包括一个由橡胶或者合成弹性材料形成的密封18。密封18延伸超过真空板16的底部以在真空板16底面之下界定一个真空室。
虽然材料的相对尺寸和强度可以根据应用而有所变化，不过真空板16最好由高强度材料组成。铝就是一种优选的材料，因为它兼有轻质、抗腐蚀性和高强度的特点。例如，真空板16可以包括6061-T6夹具铝板，这是一种在航空航天工业中使用的高抗拉强度铝合金。虽然图中显示了一种苜蓿叶形的结构，但是形状并不是非常关键的。真空板16可能会是一个外径约为8英寸(20.3cm)且垂直剖面为5/4英寸(3.2cm)的圆板。密封18布置在于真空板16的底面内形成的槽中。真空板16包括位于下面的凹部以增大真空板16与安装面之间的空间的体积。另外，钻了一个穿透真空板16的孔并且攻出螺纹以安装真空测量仪35(下文将会进行详细的描述)。真空板16的表面可以保留未加工的铝的状态，或者使用由耐冲击塑料形成的塑料罩14覆盖，它通过在真空板16中钻出并攻出螺纹的大约四个孔(未显示)容纳固定塑料罩的安装螺钉(未显示)附着。塑料罩覆盖着下文将会进行更详细描述的所有真空部件。
因为在真空板16与实心不可渗透表面(未显示)之间会抽真空，所以脚22就向真空板16提供稳定性，其方式是防止如同依靠密封18支持真空板16的情形下所出现的板相对于该表面的移动。优选具有3英寸(7.6cm)直径的半英寸(1.3cm)厚度的SS416钢合金板制成的钢板24通过螺栓或其它方式牢固地附着到真空板16上。更优选地，钢板24的表面经过打磨并且使之钝化以降低氧化。例如，可以通过延伸进入四个孔中的螺栓(未显示)来安装钢板24，这四个孔是呈放射状地绕着真空板16的中心而钻入其中的。对钢板24中形成的相应的孔攻出螺纹以容纳螺栓。在真空板16中形成了凹部26，例如它具有3英寸(7.6cm)的直径用于容纳钢板24，从而有助于将仪器中心对准地放置在钢板24的上方。凹部26可以机械加工到真空板16的顶面或者也可以使用其它装置。真空测量仪35为真空板16和安装转接器10的表面之间的真空状态提供了可见的指示。
有多种方法可以用来产生真空。首先，应该提供泵30，例如手泵或电动泵。这样的手泵或电动泵在本领域中广为人知并且通常易于获得。真空板16包括内部通路，这样泵30就与真空板16下方的真空室流体连通。
在第二个实施例中，通过文氏管来应用压缩空气源，然后它又用于从真空板16下方的真空室中吸出真空。例如，图2示出了压缩空气源40，压缩空气经过线路42被引向压力调节器44和可被置于壳体14内的文氏管46。压力调节器44和文氏管46都封闭在壳体14中，壳体14包括用于连接空气供应软管与内部真空部件的滑动装置。将压缩空气应用到文氏管46上，就会在文氏管的颈部产生低压区，其中文氏管还包括一个端口，该端口延伸至单向阀48然后到达真空板16和表面之间的真空室。然后空气在排出端口56排出。这种机制提供了非常可靠并且廉价的真空源。作为一个例子，由PIAB(Tby，瑞典)制造的“P-5 Mini Chip”文氏管在每平方英寸55磅(380KPa)每分钟产生大约为25-26英寸(63.5-66cm)的.68立方尺(19公升)汞柱压力。压力调节器44可以是，例如Wilkerson公司(Englewood，CO)生产的微型调节器。压力调节器44控制空气的流入以优化文氏管46的性能。
在第三个实施例中，放置了一个外部真空泵，它通过真空软管和外部连接与真空板16下方的真空室相连通。如上所述的单向阀可以与连接器10组合以防止空气在抽成真空以后泄漏到设备中。
在操作时，使用者将真空连接器置于不可渗透的坚固表面，例如花岗石台面上，然后如上面描述的那样操作泵或者应用压缩空气来排空真空室直至达到所要求的真空。真空测量仪35，优选是在背部中心安装且具有2”直径测量面的测量仪，可用于判断何时达到适当的真空度，在此时断开泵或压缩空气。然后，使用者通过将磁性吸盘插进凹部26中而将图3所示的具有磁性底座5的设备8安装到连接器10上。
虽然任何设备都可以与真空连接器10一起使用，但是在图3所示的实施例中，设备8是便携调整坐标测量机，它包括在其底部具有磁性底座5的基座60。铰接臂62从基座60延伸至测量探头64处终止。
为了松开连接器10，可以使用小型开关球阀(未显示)。第三个端口向大气敞开的三通阀可以在阀关闭从而将真空与大气连通时松开板。
下面将参照图4和图5说明稳定支撑的另一个实施例。在该实施例中，真空板16由铁磁材料形成，优选为铁磁性钢，例如磁性最强的磁钢之一的416不锈钢。因此，就不需要单独的钢板来附着到磁性基座上。凹部26中具有用于容纳来自被支撑物体或设备的磁体的平表面。真空板16还包括环形边缘72，它围绕着橡胶密封18延伸，替代了如前实施例中所示的密封中的脚22。值得注意的是，当在真空板16和安装面之间的真空室中建立了真空时，不论是在密封内或者密封外部，都可以使用实心边缘和/或分散的脚来支撑真空板16。
密封18通过夹持装置夹持在真空板16的下侧78上，其中夹持装置可以是例如分别在密封和真空板16上形成的连锁保持圈74、76。或者，也可以使用其它的连锁结构。除了这样的连锁机构之外，还使用适当的粘合剂(未显示)将内圈77的上表面附着到下表面78上。
密封18包括从夹持装置向密封表面82沿着径向延伸的柔性部84。柔性部84使密封表面82可以与安装面密封地啮合。具体来说，柔性部84上方和其下方间的压力差会在密封表面82上施加一个向下的压力，其大小足以在密封18内维持真空。尽管柔性部由夹持装置向密封表面82沿径向向外延伸，但是夹持装置也可以是周向布置在密封表面82的四周，这样柔性部就由夹持装置向密封表面82沿径向方向朝内延伸。
密封边缘86朝边缘72突出并接近其内表面，从而提高真空板16下侧的外观并且防止外物进入柔性部84上方的空间。
如图4和图5所示，真空是使用手泵60产生的，它位于真空板16外部并且通过真空软管62连接到其上。一个内导管提供了软管62和真空板16下方的真空室之间的流体连通。在真空软管62和真空板16之间提供了一个速断装置64。手泵60包括真空计35，它可以从例如TRI-ESS Sciences购得，为零件V183。在操作中，真空软管62连接至真空板16并且反复操作杠杆手柄66直至真空计35指示所需数量的表压力。一旦取得所需数量的真空并且发现它是稳定的，即，不存在泄漏，真空连接器10就可以用作一个稳定支撑。在需要将真空连接器10移动到一个新的位置或者从支撑表面移开时，就操作手泵60上的减压阀(未显示)以解除真空，从而使真空连接器10能够很容易地移动。
尽管已经显示并描述了优选实施例，但是可以不脱离本发明的精神和范围而对其做出不同的改动和替换。例如，可以除去单向阀，它要求连续地操作真空源，即在连接器10的使用过程中连续地向文氏管施加压缩空气40从而确保在真空板16中维持真空。在不脱离本发明的精神和范围的情形下许多其它的此类改动也是可能的。因此，可以理解，本发明是通过例证而非限制的方式进行描述的。

Claims (19)

1.一个真空支撑，包括：
一个具有顶面和底面的真空板，所述顶面易于可拆卸地安装一个单独操作的装置；
若干从所述底面延伸的刚性止挡；
一个沿所述底面的周边延伸的密封，所述真空板和所述密封界定了一个真空室；
一旦通过降低所述真空室中的压力而使所述真空板附着到安装面上，所述若干止挡就与所述安装面啮合以防止所述真空板的任何部分向所述安装面的任何进一步的移动，在所述底面与所述安装面之间提供一严格固定的距离；
一在所述真空板的所述顶面上成的凹部，所述凹部容纳一位于一坐标测量机底部的磁铁底座，所述顶面包括一种铁磁材料，用于可卸下地将所述磁铁底座与所述真空支撑连接。
2.如权利要求1所述的真空支撑，还包括一个真空源，它与所述支撑结合的所述真空室流体连通。
3.如权利要求1所述的真空支撑，其中所述铁磁材料为一铁磁板，其置于在真空板的顶部形成的凹部内。
4.如权利要求1所述的真空支撑，还包括置于所述真空板顶面上的真空计，所述真空计与所述真空室流体连通并且测量所述真空室与环境压力之间的相对压力差。
5.如权利要求2所述的真空支撑，其中所述真空源包括与所述真空室流体连通的真空泵，它用于从所述真空室中抽送空气从而在其中形成真空。
6.如权利要求5所述的真空支撑，其中所述真空泵包括一个文氏管，文氏管包括一个压缩空气入口、一个与所述文氏管的颈部流体连通的真空端口和一个出口，所述真空支撑还包括从所述真空室延伸至所述文氏管的所述真空端口的线。
7.如权利要求6所述的真空支撑，所述真空泵还包括位于所述压缩空气入口上游用于优化所述文氏管操作的压力调节器。
8.如权利要求5所述的真空支撑，还包括置于真空泵和真空室之间用于防止空气流入所述真空室的单向阀。
9.如权利要求5所述的真空支撑，还包括一个放气阀，它用于消除真空室和环境压力之间的压差，从而允许所述真空支撑从安装表面移开。
10.如权利要求1所述的真空支撑，其中所述密封由弹性材料构成。
11.如权利要求1所述的真空支撑，其中真空板由所述铁磁性材料组成。
12.如权利要求1所述的真空支撑，其中所述真空板包括手动真空泵。
13.如权利要求1所述的真空支撑，其中所述若干止挡包括三个间隔的脚。
14.如权利要求13所述的真空支撑，其中所述三个脚从所述真空支撑的所述底面延伸，这样所述密封就围绕所述脚延伸。
15.如权利要求1所述的真空支撑，其中所述底面止挡包括一个边缘。
16.如权利要求15所述的真空支撑，其中所述边缘是连续的。
17.如权利要求15所述的真空支撑，其中所述边缘位于所述密封外，围绕所述密封延伸。
18.如权利要求1所述的真空支撑，其中所述密封使用一个夹持装置附着到所述真空板上，夹持装置包括从所述夹持装置向密封表面沿径向延伸的柔性部，放置所述密封表面从而在真空支撑放置到所述安装表面并且向由所述密封和所述安装表面形成的真空室施加真空时，使之与所述安装表面啮合。
19.如权利要求18所述的真空支撑，其中所述柔性部从所述夹持装置向所述密封表面沿径向朝外延伸。
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