CN106556481A - 浮动喷嘴装置 - Google Patents

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李程伟
刘春柱
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Abstract

本发明涉及浮动喷嘴。包括圆筒状的本体、喷嘴头、主供气机构和测压机构，喷嘴头位于本体的一端，主供气机构和测压机构位于本体内；喷嘴头为球缺状，喷嘴头和本体之间为球面配合；球缺的底面为喷嘴端面，喷嘴端面的中心设有凹槽状的承压腔；主供气机构的上管接头和测压机构的管接头分别连通着承压腔。工作时，当喷嘴端面与浮板表面不平行时，间隙较小区域气体压力相对较大，间隙较大区域气体压力相对较小，喷嘴头和本体之间的球面配合实现自动转动，使得喷嘴端面与被测浮板表面实现趋于平行，避免了测力维间耦合对测量精度的影响。

Description

浮动喷嘴装置
技术领域
本发明属于气体静压支承技术领域，具体涉及一种气浮喷嘴装置。
背景技术
多维力测量领域的维间耦合成为阻碍测量精度提高的主要障碍，研究的热点主要集中在两个方面：一是设法解耦，二是着眼于减小维间耦合的力敏元件结构设计。然而耦合是个很复杂的非线性问题，解耦的效果会受到多种因素的制约，多维力传感器的耦合很难通过解耦彻底解决。多维力测量中各个测力敏感单元之间的固态联结使得工作过程中各维测力敏感单元产生互相联动效应是造成维间耦合的根本原因，使用气浮测力的方法设计的喷嘴结构各力敏元件之间不存在固体联结，减小了维间耦合现象的产生。但是传统的喷嘴结构在两气浮板受到非中心力的作用下，不可避免的会造成浮板的倾斜，使得上下浮板不能处于完全平行的状态，还是会出现测力维间耦合现象。如何避免因浮板不平行造成的测力维间耦合现象，这是目前喷嘴浮板机构设计的重要问题。
发明内容
为了避免因浮板不平行造成的测力维间耦合现象的问题，本发明提供一种浮动喷嘴装置。
浮动喷嘴装置包括圆筒状的本体1、喷嘴头6、主供气机构、测压机构和浮板8，喷嘴头6位于本体1的一端，所述主供气机构和测压机构位于本体1内；所述主供气机构包括依次连接的上管接头4、主柔性管3和下管接头2；所述测压机构包括柔性管18和两个管接头17；
所述喷嘴头6为球缺状，喷嘴头6和本体1之间为球面配合；球缺的底面为喷嘴端面9，喷嘴端面9的中心设有凹槽状的承压腔12；所述主供气机构的上管接头4和测压机构的管接头17分别连通着承压腔12；
工作时，当喷嘴头6的喷嘴端面9与浮板8的表面不平行时，间隙较小区域气体压力相对较大，间隙较大区域气体压力相对较小，喷嘴头6和本体1之间的球面配合实现自动转动，使得喷嘴端面9与浮板8的表面实现趋于平行，避免了测力维间耦合对测量精度的影响。
进一步限定的技术方案如下：
所述喷嘴头6的外周设有套管，套管的轴向一端固定连接着喷嘴端面9的外圆周，另一端套设在本体1上，且通过均布的螺钉固定。
与喷嘴端面9对应的喷嘴头6的另一侧为削平的内端面。
所述承压腔12底部的本体1上开设有节流孔11和测压孔13，节流孔11连通着贯通本体1的主供气孔，主供气机构的上管接头4连接着主供气孔；本体1上设有测压通道孔14，测压通道孔14的一端连通着测压孔13，另一端连通着测压机构一端的管接头17。
本发明的有益技术效果体现在：当浮板8受力发生倾斜时，会导致气膜厚度的变化，从而使得不同喷嘴里的压力发生变化，这时喷嘴头6在压力作用下会自动调整位置，使得浮板8与喷嘴端面9处于平行的位置，有效的解决了因浮板8与喷嘴端面9之间不平行而造成的测力维间耦合现象。
附图说明
图1是本发明提出的一种浮动喷嘴结构示意图。
图2是图1中球形浮板的俯视图。
图3是本发明提出的浮动喷嘴用于气浮测力示意图。
图4是本发明提出的浮动喷嘴在测力过程中的示意图。
上图中序号：1本体、2下管接头、3主柔性管、4上管接头、5止紧螺钉、6喷嘴头、7弹簧、8浮板、9喷嘴端面、10喷嘴轴线、11节流孔、12承压腔、13测压孔、14测压通道孔、15堵头、16球形支承面、17管接头、18柔性管、19测压口、20供压口。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
参见图1和图2，浮动喷嘴装置包括圆筒状的本体1、喷嘴头6、主供气机构、测压机构和浮板8。喷嘴头6位于本体1的一端，主供气机构和测压机构位于本体1内；主供气机构包括依次连接的上管接头4、主柔性管3和下管接头2；测压机构包括柔性管18和两个管接头17。
喷嘴头6为球缺状，喷嘴头6和本体1之间为球面配合；球缺的底面为喷嘴端面9，与喷嘴端面9对应的喷嘴头6的另一侧为削平的内端面。喷嘴头6的外周设有套管，套管的轴向一端固定连接着喷嘴端面9的外圆周，另一端套装在本体1上，且通过均布的螺钉5固定。
喷嘴端面9的中心开设有凹槽状的承压腔12。承压腔12底部的本体1上开设有节流孔11和测压孔13，节流孔11连通着贯通本体1的主供气孔，主供气机构的上管接头4固定连接着主供气孔；本体1上设有测压通道孔14，测压通道孔14的一端连通着测压孔13，另一端连通着测压机构一端的管接头17。
参见图3，气浮式六维力传感器采用气浮的方法将浮板8完全浮起，浮动气浮喷嘴对称布置在浮板上，浮动喷嘴9与浮板8相对应的面构成喷嘴挡板式压力传感器，按两个一组相对布置的方式布置在浮板的上下两侧、左右两侧和前后两侧，上下面各四组，前后、左右面各两组，通过测量各组气浮喷嘴承压腔内的压力差的变化值求取作用在浮板上的沿坐标轴X、Y、Z方向的外力和绕坐标轴X、Y、Z方向的外力矩。当作用在拐角处的力使得浮板稍微倾斜，参见图4，喷嘴端面9与浮板8之间间隙较小（h1）区域气体压力相对较大，较大间隙（h2）区域气体压力相对较小，结果使得喷嘴头6和本体1之间的球面配合能够实现自动调整位置，使得浮板8与喷嘴端面9之间重新处于平行的位置，避免了测力维间耦合，大大提高了测量的精度。

Claims (4)

1.浮动喷嘴装置，包括圆筒状的本体（1）、喷嘴头（6）、主供气机构、测压机构和浮板（8），喷嘴头（6）位于本体（1）的一端，所述主供气机构和测压机构位于本体（1）内；所述主供气机构包括依次连接的上管接头（4）、主柔性管（3）和下管接头（2）；所述测压机构包括柔性管（18）和两个管接头（17）；其特征在于：
所述喷嘴头（6）为球缺状，喷嘴头（6）和本体（1）之间为球面配合；球缺的底面为喷嘴端面（9），喷嘴端面（9）的中心设有凹槽状的承压腔（12）；所述主供气机构的上管接头（4）和测压机构的管接头（17）分别连通着承压腔（12）；
工作时，当喷嘴头（6）的喷嘴端面（9）与浮板（8）的表面不平行时，间隙较小区域气体压力相对较大，间隙较大区域气体压力相对较小，喷嘴头（6）和本体（1）之间的球面配合实现自动转动，使得喷嘴端面（9）与浮板（8）的表面实现趋于平行，避免了测力维间耦合对测量精度的影响。
2.根据权利要求1所述浮动喷嘴，其特征在于：所述喷嘴头（6）的外周设有套管，套管的轴向一端固定连接着喷嘴端面（9）的外圆周，另一端套设在本体（1）上，且通过均布的螺钉固定。
3.根据权利要求1所述浮动喷嘴，其特征在于：与喷嘴端面（9）对应的喷嘴头（6）的另一侧为削平的内端面。
4.根据权利要求1所述浮动喷嘴，其特征在于：所述承压腔（12）底部的本体（1）上开设有节流孔（11）和测压孔（13），节流孔（11）连通着贯通本体（1）的主供气孔，主供气机构的上管接头（4）连接着主供气孔；本体（1）上设有测压通道孔（14），测压通道孔（14）的一端连通着测压孔（13），另一端连通着测压机构一端的管接头（17）。
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