CN112302904A - 一种减振支撑底座及集成该底座的微型气体造压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种减振支撑底座及集成该底座的微型气体造压装置，该减振支撑底座包括上支撑板、下支撑板以及连接上支撑板和下支撑板周边的多个弹性支撑件和安装在上支撑板和下支撑板之间的中央吸振器，多个弹性支撑件在上支撑板和下支撑板的周向呈间距布置，中央吸振器布置在上支撑板的中部，以限定上支撑板振动的上限位置和下限位置；微型气体造压装置包括包括减振支撑底座和安装在底座上的微型活塞式气泵。本发明装置将减振支撑底座与微型活塞式气泵集成在一起，形成自带减振结构的微型气体造压装置，该装置在避免振动对外部系统影响的条件下实现气体压力的输出，结构简单，体积小，重量轻。

Description

一种减振支撑底座及集成该底座的微型气体造压装置
技术领域
本发明属于气体压力检测技术领域，涉及一种具有减振功能的气体造压装置，具体涉及一种减振支撑底座及集成该底座的微型气体造压装置。
背景技术
目前，在气体压力检测领域，活塞式气泵应用广泛。现有的气体压力检测系统中使用的活塞式气泵，其电机和缸体通常为串列布置，活塞作为磨损件经常需要更换，更换时需要将电机和缸体整体拆除才能更换，更换困难；现有的气泵自身不包含减振系统，一般通过外加减振垫与检测系统机体固定，在气泵的压力输出为低压时，通常采用软管输出低压气体，可有效隔离气泵振动；但若有较高压力输出，必须采用钢管输出高压气体，以保证安全性，钢管为刚性连接，气泵的泵体振动会通过钢管传导到检测系统机体上，使减振系统失效。作为压力检测系统的造压装置(提供压力气源)，较大的振动会影响传感器检测精度；同时为了满足便携式设备的使用要求，气体造压装置的体积和重量尽可能满足小型化要求，现有气体造压装置无法满足上述要求。
发明内容
本发明提供一种减振支撑底座。
本发明采用以下技术方案：
一种减振支撑底座，包括上支撑板(11)、下支撑板(12)以及连接上支撑板和下支撑板周边的多个弹性支撑件(14)和安装在上支撑板和下支撑板之间的中央吸振器(13)，多个弹性支撑件(14)在上支撑板和下支撑板的周向呈间距布置，中央吸振器(13)布置在上支撑板(11)的中部，以限定上支撑板振动的上限位置和下限位置。
上述减振支撑底座中，所述中央吸振器(13)包括：
限位套(131)，为中空的套筒结构，其上端开口处的筒壁向内延伸形成内缩的收口，其底部向外延伸形成外台阶，该外台阶底部与下支撑板(12)紧贴固定；
限位柱(132)，为倒置的T形结构，包括水平板和垂向柱，垂向柱的上部固定在上支撑板(11)上，垂向柱的下部伸入限位套(131)内且水平板的直径大于限位套(131)上部收口的直径；和
弹性阻尼元件(133)，套装于限位柱(132)的垂向柱上，且限定在上支撑板(11)和限位柱(132的水平板之间。
上述减振支撑底座中，所述弹性阻尼元件(133)为中空的橡胶柱，橡胶柱套装在限位柱(132)的垂向柱上，限位套(131)的上部收口周向边缘与橡胶柱中部设置有的梅花槽相嵌套。
上述减振支撑底座中，所述限位柱(132)的垂向柱的上部与上支撑板(11)螺纹连接，垂向柱的上部还设有圆形限位台阶，该限位台阶与弹性阻尼元件(133)的内孔配合。
上述减振支撑底座中，所述弹性支撑件(14)为双螺旋反向弹簧结构，包括反向设置的双螺旋弹簧(141)，双螺旋弹簧(141)下部相连，相连部分形成圆弧状凹槽(143)，上部分离形成接口(142)，接口处的端部设有弯折部(144)。
本发明还提供一种微型气体造压装置，包括底座、安装在底座上的微型活塞式气泵、接口单元(5)以及连通微型活塞式气泵与接口单元(5)的气体连接管路(4)，所述底座为上述任一所述的减振支撑底座(1)。
上述微型气体造压装置中，所述微型活塞式气泵包括：
缸体活塞单元(3)，包括缸体(31)和位于缸体内的活塞组件(32)；和
传动驱动单元(2)，包括电机(21)、同步带减速机构(22)和曲柄滑块机构，同步带减速机构(22)配合曲柄滑块机构将电机(21)输出的旋转运动转化为驱动活塞组件(32)在缸体(31)内往复运动的直线运动；
电机(21)和缸体(31)安装在减振支撑底座(1)的上支撑板(11)上，且电机(21)位于缸体(31)的一侧形成稳定的三角结构。
上述微型气体造压装置中，所述缸体活塞单元(3)还包括分别设置缸体(31)两端且外露的高压单向阀组(33)和低压单向阀组(34)，低压单向阀组(34)中的单向阀与缸体(31)设有的一级缸体(311)连通，高压单向阀组(33)中的单向阀与缸体(31)设有的二级缸体(312)相连通。
上述微型气体造压装置中，所述接口单元(5)设置在减振支撑底座(1)的下支撑板(12)上，连接微型活塞式气泵的高压出气口与接口单元(5)中的气体输出接口(52)的气体连接管路(4)为高压弹性管路(42)，该管路是由弯制成螺旋弹簧状的细不锈钢管制成。
上述微型气体造压装置中，所述电机(21)的顶部设有一连接电路板(24)，该连接电路板上引出一电连接线(25)，电连接线(25)一端卡入连接电路板(24)的沟槽中固定，另一端连接至一控制电路板，电机(21)的控制端和驱动接口通过该连接电路板(24)和电连接线(25)接入控制电路板。
本发明由于采取以上设计，具有如下特点：本发明装置将减振支撑底座与微型活塞式气泵集成在一起，形成自带减振结构的微型气体造压装置，该装置在避免振动对外部系统影响的条件下实现气体压力的输出，结构简单，体积小，重量轻；活塞式气泵的缸体活塞单元与传动驱动单元并列设置，形成三角形稳定结构，相比传统的直线结构振动均衡，工作稳定；将多个低压单向阀和多个高压单向阀分别组合成一个整体，分别安装缸体两端且外露，便于活塞组件的维护和更换；通过布置在减振支撑底座周边的弹性支撑件配合布置其中部的中央吸振器，实现上支撑板的振动上限位置和下限位置的限位，吸收垂向和水平各个方向上的振动，减少缸体振动对外部结构的影响；采用双螺旋反向弹簧结构的弹性支撑件，保证了受力的平衡，该弹簧结构水平方向表现为螺旋弹簧，承受压缩变形，垂直方向表现为扭簧受力方式，可通过调整弹簧线径和圈数来调整该弹簧不同方向的弹性系数，以适应不同的振动源，配合调整多个弹簧的位置分布，可以实现该弹性支撑件不同方向隔振性能的匹配。
附图说明
图1为本发明微型气体造压装置的立体结构示意图一；
图2为本发明微型气体造压装置的立体结构示意图二；
图3为缸体活塞单元的一个具体实施例的结构示意图；
图4为减振支撑底座的局部结构剖切图；
图5为弹性支撑件的一个实施例的结构示意图；
图6为弹性阻尼元件的一个实施例的结构示意图。
主要标号：
01-微型气体造压装置；
1-减振支撑底座，11-上支撑板，12-下支撑板，13-中央吸振器，131-限位套，132-限位柱，133-弹性阻尼元件；14-弹性支撑件，141-双螺旋弹簧，142-接口，143-圆弧状凹槽，144-弯折部；
2-传动驱动单元，21-电机，22-同步带减速机构,221-主动轮，222-从动轮，223-同步带；23-偏心轴，24-连接电路板，25-电连接线；
3-缸体活塞单元，31-缸体，311-一级缸体，312-二级缸体,313-缸体座；32-活塞组件，321-一级活塞，322-二级活塞，323-活塞杆；33-高压单向阀组合，34-低压单向阀组合，35-连接销轴，36-连杆，37-过渡管路；
4-连接管路，41-低压弹性管路，42-高压弹性管路；
5-接口单元，51-气体输入接口，52-气体输出接口。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图，对本发明减振支撑底座及集成该底座的微型气体造压装置进行详细描述。
图1和图2示出了本发明微型气体造压装置的结构。如图1和图2所示，本发明微型气体造压装置01包括减振支撑底座1、安装在减振支撑底座1上的微型活塞式气泵、接口单元5以及连通微型活塞式气泵与接口单元5的气体连接管路4，该装置将减振支撑底座1与微型活塞式气泵集成在一起，形成自带减振结构的微型气体造压装置，该装置在避免振动对外部系统影响的条件下实现气体压力的输出，其中：
微型活塞式气泵包括缸体活塞单元3和传动驱动单元2，缸体活塞单元3包括缸体31和位于缸体内的活塞组件32，传动驱动单元2用于驱动活塞组件32在缸体31内往复运动以产生高压气体，包括电机21、同步带减速机构22和偏心轴23，一个实施例中(参见图1至图3)，同步带减速机构22包括主动轮221、从动轮222和连接主动轮和从动轮的同步带223，电机21的输出轴固定在主动轮221上，主动轮221和从动轮222的表面优选带有齿形结构，以增大与同步带223的传动力。偏心轴23固定在从动轮222上，随从动轮一起旋转。偏心轴23上部通过连杆36和固定在活塞杆323上的连接销轴35连接，构成曲柄滑块机构。偏心轴23旋转带动连杆36摆动从而转化为活塞杆323的往复直线运动。
一个实施例中，电机21的顶部设有一连接电路板24，从该连接电路板24上引出一电连接线25，电连接线25一端卡入连接电路板24的沟槽中固定，另一端连接至一控制电路板，电机21的控制端和驱动接口通过该连接电路板24和电连接线25接入控制电路板，用于控制电机21的运行，从而实现控制微型活塞式气泵的运行。连接电路板24引出电连接线25的结构，避免在使用过程中，电连接线25在与电机21连接点处发生反复折弯，提高系统可靠性。其中，电机21可以为直流电机或者减速电机，本实施例不做限定。
一个实施例中，参见图3，缸体31包括一级缸体311、二级缸体312以及用于支撑连接一级缸体和二级缸体的缸体座313，活塞组件32包括一级活塞321、二级活塞322以及连接一级活塞和二级活塞的活塞杆323，一级活塞321位于一级缸体311内，二级活塞322位于二级缸体312内，连接销轴35固定该活塞杆323上，并插入连杆36中。
进一步的，缸体活塞单元3还包括分别设置缸体31两端的高压单向阀组33和低压单向阀组34。一个实施例中，高压单向阀组33设置在二级缸体312端，二级缸体312设有与二级缸体内部相连通的高压进气口和高压出气口，低压单向阀组34设置在一级缸体311端，一级缸体311设有与一级缸体内部相连通的低压进气口和低压出气口；连接管路4包括低压弹性管路41和高压弹性管路42，接口单元5包括气体输入接口51和气体输出接口52，二级缸体312的高压出气口通过高压弹性管路42与气体输出接口52连通，高压单向阀组33中的单向阀串接在该高压弹性管路42上(例如，高压弹性管路42为弯制成螺旋弹簧状的细不锈钢管，弹簧状结构保证其有充分的弹性隔绝微型活塞式气泵产生的振动)；一级缸体311的低压进气口通过低压弹性管路41与气体输入接口51连通，低压单向阀组34中的单向阀串接在该低压弹性管路41上(例如，低压弹性管路41为橡胶软管)；一级缸体311的低压出气口通过设置在缸体座313上的过渡管路37与二级缸体212的高压进气口相连通，低压单向阀组34中的单向阀和高压单向阀组33中的单向阀分别串接在该过渡管路37上，以控制气体流向。
相比于传统的分离式高、低压单向阀的安装方式，本发明将多个低压单向阀和多个高压单向阀分别组合成一个整体，即低压单向阀组34和高压单向阀组33，需要更换活塞组件31时，只需拆下对应端的阀组即可露出活塞组件，而无需一个一个的拆卸单向阀和相应的固定结构，便于活塞组件的维护和更换。
参见图1和图4，减振支撑底座1用于支撑固定上述微型活塞式气泵，作为本发明装置的连接安装机构与其他系统进行安装，同时用作减振、吸振和限位部件，减少该装置工作过程中产生振动对其他系统的影响。该实施例中，减振支撑底座1包括上支撑板11、下支撑板12、连接上支撑板和下支撑板周边的弹性支撑件14以及安装在上支撑板和下支撑板之间的中央吸振器13，多个弹性支撑件14按特定角度呈间距布置，实现不同振动方向的刚度匹配，例如，三个弹性支撑件14成三角形布置，形成稳定的三角结构；中央吸振器13布置在上支撑板11扭转振动的中心，吸收垂直和水平直线运动带来的振动。
中央吸振器13的一个实施例如图4所示，包括限位套131、限位柱132和弹性阻尼元件133，限位套131为中空的套筒结构，其上端开口处的筒壁向内延伸形成内缩的收口，该收口顶部形成上台阶，该收口的下部形成下台阶，其底部向外延伸外台阶，该外台阶底部与下支撑板12紧贴固定(例如通过螺钉固定)，优选的，限位套131下部嵌入下支撑板12设有的凹槽内，凹槽中部设有通孔；限位柱132为倒置的T形结构，包括水平板和垂向柱，垂向柱上套装有弹性阻尼元件133，垂向柱上部设置有螺纹，与上支撑板11螺纹连接，垂向柱的下部伸入限位套131内且水平板的直径大于限位套131上部收口的直径，使得弹性阻尼元件133限定在上支撑板11和限位柱132的水平板之间，限位套131上部收口处的上台阶和下台阶分别限定了上支撑板11的下限位置和上限位置。优选的，弹性阻尼元件133为中空的圆柱形结构，优选为橡胶柱，橡胶柱套装在限位柱132的垂向柱上，限位套131的上部收口周向边缘与橡胶柱中部设置有的梅花槽相嵌套(参见图6)，以增加橡胶柱的柔韧性和稳定性。优选的，限位柱132的垂向柱上部还设有圆形限位台阶，该限位台阶与弹性阻尼元件133的内孔配合，以限定限位柱132的螺纹行程以及防止过载时弹性阻尼元件133挤出限位套收口。
参见图5，弹性支撑件14为双螺旋反向弹簧结构，主要起支撑、隔振作用，该结构中，双螺旋弹簧141下部相连，上部分离形成接口142，该对称结构保证受力平衡。该弹簧结构的特点是，水平方向表现为螺旋弹簧，承受压缩变形，垂直方向表现为扭簧受力方式。可通过调整弹簧线径和圈数来调整该弹簧不同方向的弹性系数，以适应不同的振动源，配合调整多个弹簧的位置分布，可以实现该弹性支撑件14不同方向隔振性能的匹配。一个实施例中，双螺旋弹簧上部分离形成接口142，接口处的端部设有弯折部144，实现固定的同时，防止装反；下部相连部分形成圆弧状凹槽143，以便安装定位，例如，安装时，双螺旋弹簧上部接口处的弯折部144插入上支撑板11对应孔位中，螺钉穿过一压板、接口142部分或圆弧状凹槽143部分将弹性支撑件14固定在上支撑板11和下支撑板12的周向。
一个实施例中，缸体活塞单元3和传动驱动单元2均安装在减振支撑底座1的上支撑板11上，传动驱动单元2的电机21的输出轴穿过上支撑板11连接至位于上支撑板11与下支撑板12之间的主动轮221，主动轮221下方对应的下支撑板12位置设置有通孔；缸体活塞单元3的缸体座313固定在上支撑板11上，从动轮222安装在上支撑板11上，与偏心轴23固定在一起，同时旋转。偏心轴23通过连杆36与固定在活塞杆333上的连接销轴35连接。从动轮222对应的下支撑板12位置同样设有通孔；下支撑板12上设置通孔的目的，既能防止本发明装置工作振动时主动轮221、从动轮222与下支撑板12产生干涉，又能减轻整个装置的重量，实现装置的轻量化。
电机21位于缸体31和缸体底座313的一侧，形成三角形结构，此三角形结构相比传统的直线结构振动平稳，工作比较稳定，并且此结构中，缸体31两端的高压单向阀组33和低压单向阀组34外露，需要维护或更换活塞组件32时，只需拆下对应端的阀组，便可露出对应的活塞，便于维护或更换活塞组件。
一个实施例中，参见图1，接口单元5固定在减振支撑底座1的下支撑板12上。二级缸体312输出的气体压力高(可以短时间内将空气从大气压压缩至7.5MPa)，需要连接高压出气口与气体输出接口52的管路能够承受较高的压力，传统采用钢管作为高压管路，本发明结构中，将安装在上支撑板11上的二级缸体312的高压出气口通过刚性连接(钢管)连接至位于下支撑板12上的气体输出接口，必然限制减振支撑底座1的减振效果，因此，本发明通过高压弹性管路42连通高压出气口与气体输出接口52，既能承受高压气体的压力，又能防止对减振支撑底座1的减振效果产生影响。
一个实施例中，接口单元5中气体输入接口和气体输出接口均采用插接式接口，气体输入接口外接气源，可以是空气或装有低压气体的气罐；气体输出接口可连接配气模块。
本发明微型气体造压装置工作时，电机21通过同步带减速机构22带动偏心轴23转动，进而将旋转运动转化为活塞组件32的水平往复运动，实现气体增压；本发明装置工作时产生振动，通过布置在减振支撑底座1周边的弹性支撑件14配合布置其中部的中央吸振器13，实现固定有缸体活塞单元3和传动驱动单元2的上支撑板11的振动上限位置和下限位置的限位，吸收垂向和水平各个方向上的振动，减少缸体振动对外部结构的影响。
显然，本发明构思并不限于上述实施例，上述实施例只是为了便于理解本发明构思而提供的本发明构思的示例，通过非创造性劳动对本发明结构的改动或部件替换仍属于本发明构思范围。
本发明采用以上技术方案，具有以下特点：
(1)本发明装置将减振支撑底座1与微型活塞式气泵集成在一起，形成自带减振结构的微型气体造压装置，该装置在避免振动对外部系统影响的条件下实现气体压力的输出，结构简单，体积小，重量轻；
(2)通过将缸体活塞单元3与传动驱动单元2并列设置，形成三角形稳定结构，相比传统的直线结构振动均衡，工作稳定；并且本发明将多个低压单向阀和多个高压单向阀分别组合成一个整体，即低压单向阀组34和高压单向阀组33，缸体31两端的高压单向阀组33和低压单向阀组34外露，便于活塞组件32的维护和更换；
(3)通过布置在减振支撑底座1周边的弹性支撑件14配合布置其中部的中央吸振器13，实现固定有缸体活塞单元3和传动驱动单元2的上支撑板11的振动上限位置和下限位置的限位，吸收垂向和水平各个方向上的振动，减少缸体振动对外部结构的影响；
(4)采用双螺旋反向弹簧结构的弹性支撑件14，保证了受力的平衡，该弹簧结构水平方向表现为螺旋弹簧，承受压缩变形，垂直方向表现为扭簧受力方式。可通过调整弹簧线径和圈数来调整该弹簧不同方向的弹性系数，以适应不同的振动源，配合调整多个弹簧的位置分布，可以实现该弹性支撑件14不同方向隔振性能的匹配；
(5)中央吸振器13通过限位套131与套装有弹性阻尼元件133的限位柱132的配合，实现对减振支撑底座1的上支撑板11的上、下限位置的限位，结构简单，安装方便。
本领域技术人员应当理解，这些实施例或实施方式仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。

Claims (10)

1.一种减振支撑底座，其特征在于，包括上支撑板(11)、下支撑板(12)以及连接上支撑板和下支撑板周边的多个弹性支撑件(14)和安装在上支撑板和下支撑板之间的中央吸振器(13)，多个弹性支撑件(14)在上支撑板和下支撑板的周向呈间距布置，中央吸振器(13)布置在上支撑板(11)的中部，以限定上支撑板振动的上限位置和下限位置。
2.根据权利要求1所述的减振支撑底座，其特征在于，所述中央吸振器(13)包括：
限位套(131)，为中空的套筒结构，其上端开口处的筒壁向内延伸形成内缩的收口，其底部向外延伸形成外台阶，该外台阶底部与下支撑板(12)紧贴固定；
限位柱(132)，为倒置的T形结构，包括水平板和垂向柱，垂向柱的上部固定在上支撑板(11)上，垂向柱的下部伸入限位套(131)内且水平板的直径大于限位套(131)上部收口的直径；和
弹性阻尼元件(133)，套装于限位柱(132)的垂向柱上，且限定在上支撑板(11)和限位柱(132的水平板之间。
3.根据权利要求2所述的减振支撑底座，其特征在于，所述弹性阻尼元件(133)为中空的橡胶柱，橡胶柱套装在限位柱(132)的垂向柱上，限位套(131)的上部收口周向边缘与橡胶柱中部设置有的梅花槽相嵌套。
4.根据权利要求2或3所述的减振支撑底座，其特征在于，所述限位柱(132)的垂向柱的上部与上支撑板(11)螺纹连接，垂向柱的上部还设有圆形限位台阶，该限位台阶与弹性阻尼元件(133)的内孔配合。
5.根据权利要求1至4任一项所述的减振支撑底座，其特征在于，所述弹性支撑件(14)为双螺旋反向弹簧结构，包括反向设置的双螺旋弹簧(141)，双螺旋弹簧(141)下部相连，相连部分形成圆弧状凹槽(143)，上部分离形成接口(142)，接口处的端部设有弯折部(144)。
6.一种微型气体造压装置，包括底座、安装在底座上的微型活塞式气泵、接口单元(5)以及连通微型活塞式气泵与接口单元(5)的气体连接管路(4)，其特征在于，所述底座为权利要求1至4任一项所述的减振支撑底座(1)。
7.根据权利要求6所述的微型气体造压装置，其特征在于，所述微型活塞式气泵包括：
缸体活塞单元(3)，包括缸体(31)和位于缸体内的活塞组件(32)；和
传动驱动单元(2)，包括电机(21)、同步带减速机构(22)和曲柄滑块机构，同步带减速机构(22)配合曲柄滑块机构将电机(21)输出的旋转运动转化为驱动活塞组件(32)在缸体(31)内往复运动的直线运动；
电机(21)和缸体(31)安装在减振支撑底座(1)的上支撑板(11)上，且电机(21)位于缸体(31)的一侧形成稳定的三角结构。
8.根据权利要求7所述的微型气体造压装置，其特征在于，所述缸体活塞单元(3)还包括分别设置缸体(31)两端且外露的高压单向阀组(33)和低压单向阀组(34)，低压单向阀组(34)中的单向阀与缸体(31)设有的一级缸体(311)连通，高压单向阀组(33)中的单向阀与缸体(31)设有的二级缸体(312)相连通。
9.根据权利要求6至8任一项所述的微型气体造压装置，其特征在于，所述接口单元(5)设置在减振支撑底座(1)的下支撑板(12)上，连接微型活塞式气泵的高压出气口与接口单元(5)中的气体输出接口(52)的气体连接管路(4)为高压弹性管路(42)，该管路是由弯制成螺旋弹簧状的细不锈钢管制成。
10.根据权利要求7至9任一项所述的微型气体造压装置，其特征在于，所述电机(21)的顶部设有一连接电路板(24)，该连接电路板上引出一电连接线(25)，电连接线(25)一端卡入连接电路板(24)的沟槽中固定，另一端连接至一控制电路板，电机(21)的控制端和驱动接口通过该连接电路板(24)和电连接线(25)接入控制电路板。
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