CN103091070B - 气体静压节流器流场参数测试装置 - Google Patents

气体静压节流器流场参数测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气体静压节流器流场参数测试装置。多微通道式气体静压节流器固定在支架上，并可通过调节上下移动，使用电感位移传感器监测气膜厚度的变化。进气管与节流器相连，通气后与节流器测量工作面形成一定厚度的气膜。节流器测量工作面与工作面支承块相连接，两块支承块同时固定在导轨滑块上，中间通过螺钉与丝杠相连，通过手轮转动丝杠可以进行左右移动；节流器工作面部分按照气体静压节流器的形状内置压力传感器和温度传感器，通过调节工作面与节流器相对位置实现对节流器各个点压力和温度的测量。本发明适用于并行微通道喷头式层流型止推用气体静压节流器微流场参数的测试，也可以用于市场上其他止推型节流器的微流场参数的测试。

Description

气体静压节流器流场参数测试装置
技术领域
本发明属于流体精密测量技术领域，涉及一种气体静压节流器流场参数测试装置。
背景技术
在超精密加工及超精密检测技术领域，无论是精密加工机械，还是测量仪器，都对机械部分提出了各方面的苛刻要求，如高精度、高速度、高运动分辨率、热稳定性好、低振动、爬行小、少污染以及降低设备成本等。实践证明，气体静压技术正是解决上述苛刻要求的重要途径。目前，在涉及纳米精度的回转与位移功能的场合，支承方式大多采用气体静压润滑技术，从而实现纳米级的分辨力。目前，气体静压润滑系统主要存在承载能力低、刚度小及稳定性差的重大技术难题。尽管有很多学者对此做过研究，但此问题尚未得到很好的解决，主要障碍表现在难以同时满足系统的超稳定和高刚度的要求。
初步分析认为，通过节流通道的设置可作为降低流速的途径。在研究中，可以通过仿真研究流速增大时气膜流场的变化情况来寻找有效的降速机理。那么，分析气膜流场内部压力以及温度等相关参数的变化是十分有必要的，可以通过测量气源压力变化时流场内部不同点的压力和温度的变化，建立压力阻抗模型，以期得到最合理的节流通道参数设置值，最终达到降低流速的目的，实现气膜刚度和稳定性的双重兼顾，多微通道式气体静压节流器流场参数测试仪是一台测量气源压力变化时流场内部不同点的压力和温度的变化以及整个气膜厚度变化的装置。
发明内容
为克服气体静压润滑技术刚度和稳定性不能兼顾的问题，本发明的目的在于提供一种气体静压节流器流场参数测试装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明包括丝杠、导轨、导轨滑块、压力传感器、温度传感器、气体静压节流器和节流器测量工作面。
在下面板上表面设置有一对导轨，导轨滑块通过滚珠丝杠与导轨形成相对运动；在导轨滑块上固定设置有水平的节流器测量工作面，节流器测量工作面与气体静压节流器相对，两者之间形成厚度可调的气膜。
所述的节流器测量工作面开有三个传感器安装孔，该三个传感器安装孔同在一直线上，该直线在气体静压节流器上的投影经过气体静压节流器的中心孔，安装孔内的传感器感应探头与节流器测量工作面的上底面齐平。
所述的气体静压节流器为并行微通道喷头式层流型止推用气体静压节流器，三个传感器中的中间一个为压力传感器，压力传感器与气体静压节流器的中心孔相对；压力传感器的一侧传感器安装孔内安装有第一只温度传感器，其与压力传感器的距离与节流器中心孔和节流器楔形槽出口处之间的距离相等，另一侧为第二只温度传感器，其与压力传感器的距离与节流器楔形槽出口和节流器楔形槽尾端处之间的距离相等。
本发明具有的有益效果是：本发明可以测量并行微通道喷头式层流型止推用气体静压节流器气膜内部流场压力和温度的分布状况，同时适用于市场上可见的其他止推型气体静压节流器的流场参数测量。流场参数的测量有助于建立压力阻抗模型，以期得到最合理的节流通道参数设置值，最终达到降低流速的目的，实现气膜刚度和稳定性的双重兼顾。
附图说明
图1是本发明主视图；
图2并行微通道喷头式层流型止推用气体静压节流器俯视图；
图3节流器测量工作面俯视图。
具体实施方式
如附图1所示，下面板安装在整体框架6上，在下面板11的上表面固定有一对导轨9，滚珠丝杠10通过丝杠底座固定在下面板11上，导轨滑块12通过滚珠丝杠10与导轨9形成相对运动；在导轨滑块12上固定有两块工作面支承块13，其与水平的节流器测量工作面14通过螺钉相连接，一方面，通过调节可以使得气体静压节流器2上下往复运动，节流器测量工作面14与气体静压节流器2相对，两者之间形成厚度可调的气膜；另一方面，调节横向位移手轮3可以使节流器测量工作面14左右往复移动，这样可以测量到节流器在中心线上各点的压力与温度参数；位移传感器5安装在传感器支撑座4上，流量传感器1可以监测进入节流器的气体流量。
工作时，将压力为0.1Mpa~0.5Mpa的气体通过进气管送入节流器，使得气体静压节流器2与节流器测量工作面14之间产生一定厚度的气膜，保持压力不变，调节节流器2的位移从而调节气膜厚度，分别记录压力传感器8、两个温度传感器7以及电感位移传感器15的读数值，从而监测进气压力以及气膜厚度不同的情况下气膜流场内部的压力和温度的变化情况；再通过调节横向位移手轮3调节节流器测量工作面14使三个传感器处于不同的位置从而实现对气体静压节流器2各点压力和温度的测量。
图1所示的压力传感器8为西安德威科仪器有限公司生产的微型压力传感器，量程为0~1Mpa，精度0.2% FS。两只温度传感器7为北京昆仑远洋仪表科技有限公司生产的KYW-010 PT100型号的微型温度传感器，精度A级，量程-50-100℃，精度为0.2%FS。其中位移传感器5由浙江省台州市椒江西域电子厂生产的KTRC-40型位移传感器，其精度为0.01mm，量程为50mm。
如图2示为并行微通道喷头式层流型止推用气体静压节流器2，三只传感器随着测量工作面在水平方向上往返移动，可以测量到节流器中心线上各点的温度与压力。
如图3示为节流器测量工作面14有三个传感器安装孔，该三个传感器安装孔同在一直线上，该直线在气体静压节流器2投影经过气体静压节流器2的中心孔17与测量工作面14的纵向对称轴重合，安装孔内的传感器感应探头与节流器测量工作面14上表面齐平；三个传感器中的中间一个为压力传感器，压力传感器与气体静压节流器的中心孔17相对；压力传感器的一侧传感器安装孔内安装有第一只温度传感器，其与压力传感器的距离与节流器中心孔17和节流器楔形槽出口处18之间的距离相等，另一侧为第二只温度传感器，其与压力传感器的距离与节流器楔形槽出口18和节流器楔形槽尾端16处之间的距离相等。调节手轮3可以调节节流器测量工作面14的水平位移从而检测节流器不同点的压力和温度参数。

Claims (1)

1.气体静压节流器流场参数测试装置，包括温度传感器(7)、压力传感器(8)、滚珠丝杠(10)、导轨滑块(12)、气体静压节流器(2)和节流器测量工作面(14)，其特征在于：
在下面板(11)上表面设置有一对导轨(9)，导轨滑块(12)通过滚珠丝杠(10)与导轨(9)形成相对运动；在导轨滑块(12)上固定设置有水平的节流器测量工作面(14)，节流器测量工作面(14)与气体静压节流器(2)相对，两者之间形成厚度可调的气膜；
所述的节流器测量工作面(14)开有三个传感器安装孔，该三个传感器安装孔同在一直线上，该直线在气体静压节流器(2)上的投影经过气体静压节流器(2)的中心孔(17)，安装孔内的传感器感应探头与节流器测量工作面(14)的上表面齐平；
所述的气体静压节流器(2)为并行微通道喷头式层流型止推用气体静压节流器，三个传感器中的中间一个为压力传感器(8)，压力传感器(8)与气体静压节流器(2)的中心孔(17)相对；压力传感器(8)的一侧传感器安装孔内安装有第一只温度传感器(7)，其与压力传感器(8)的距离与节流器中心孔(17)和节流器楔形槽出口(18)处之间的距离相等，另一侧为第二只温度传感器(7)，其与压力传感器(8)的距离与节流器楔形槽出口(18)和节流器楔形槽尾端(16)处之间的距离相等；
在通入压力为0.1Mpa~0.5Mpa的气体后，气体静压节流器(2)与节流器测量工作面(14)之间将产生气膜，保持压力不变，调节节流器(2)的位移从而调节气膜厚度，分别记录压力传感器(8)、两个温度传感器以及电感位移传感器(15)的读数值，从而监测进气压力以及气膜厚度不同的情况下气膜流场内部的压力和温度的变化情况；再通过调节横向位移手轮(3)调节节流器测量工作面(14)使三个传感器处于不同的位置从而实现对气体静压节流器(2)各点压力和温度的测量。
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