CN114294328A - 一种具有止推功能的气浮式载荷换向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有止推功能的气浮式载荷换向装置，涉及微量天平校准技术领域，包括：定子，其上设有环形凹陷部，所述环形凹陷部的底面开设有若干气浮气孔，对称两侧面分别开设有若干止推气孔；转子，所述转子为环形，并嵌套在所述环形凹陷部内；送气装置，与所述气浮气孔和所述止推气孔远离所述转子的一端连通；本发明气浮气孔使转子内环与定子之间气浮接触，减小摩擦，提高校准精度；通过止推气孔使转子两侧面与定子之间气浮接触，减小摩擦，阻止转子产生轴向位移，进而全面阻止转子与定子的摩擦接触，进一步提高校准精度。

Description

一种具有止推功能的气浮式载荷换向装置

技术领域

本发明涉及微量天平校准技术领域，尤其是涉及一种具有止推功能的气浮式载荷换向装置。

背景技术

气浮式载荷换向装置是一种风洞微量天平校准时的加载装置，被逐渐应用在微量天平校准技术领域。气浮式载荷换向装置校准时，转子会因天平校准中的摆动等形变产生轴向位移，对校准精度造成不利的影响，因此需要一种具有防止转子轴向位移的气浮式载荷换向装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有止推功能的气浮式载荷换向装置，能够利用气浮结构减小转子摩擦的同时，防止转子产生轴向位移；

本发明提供一种具有止推功能的气浮式载荷换向装置，包括：

定子，其上设有环形凹陷部，所述环形凹陷部的底面开设有若干气浮气孔，对称两侧面分别开设有若干止推气孔；

转子，所述转子为环形，并嵌套在所述环形凹陷部内；

送气装置，与所述气浮气孔和所述止推气孔远离所述转子的一端连通。

进一步地，所述环形凹陷部位于所述定子沿轴线方向的两端面之间。

进一步地，所述定子内设有气浮腔和两个止推腔，所述气浮腔位于所述环形凹陷部的柱形底面内，两个所述止推腔分别位于所述环形凹陷部的对称两侧面与所述定子的对称两外侧面之间。

进一步地，所述气浮气孔远离所述转子的一端与所述气浮腔连通，对称两侧面的所述止推气孔远离所述转子的一端分别与两个所述止推腔连通。

进一步地，所述气浮腔的两端分别与两个所述止推腔连接，所述送气装置的出气口与所述气浮腔或所述止推腔连通。

进一步地，所述送气装置包括气源和气管，所述气源与所述气管的一端连接，所述气管的另一端密封插接在所述定子的侧壁上并与所述气浮腔或所述止推腔连通。

进一步地，所述转子的内环面的半径大于所述环形凹陷部底面的半径，所述转子的宽度小于所述环形凹陷部的宽度。

进一步地，所述定子的外侧包覆有外壳，所述定子与所述外壳间固定连接。

进一步地，所述转子的外环面上沿轴线方向间隔设有若干环形凹槽。

进一步地，所述定子和所述转子均为高硬度耐磨材料制成。

本发明的技术方案通过在定子环形凹陷部的底面设计气浮气孔，能够使转子内环与定子之间气浮接触，减小摩擦，提高校准精度；通过在环形凹陷部的对称两侧面设计止推气孔，能够使转子两侧面与定子之间气浮接触，减小摩擦，且气浮能够阻止转子产生轴向位移，进而全面阻止转子与定子的摩擦接触，进一步提高校准精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明图1的爆炸视图；

图3为本发明图1的剖面视图；

图4为本发明的定子的部分剖视图；

图5为本发明的使用状态示意图；

附图标记说明：

1-定子、101-环形凹陷部、102-气浮气孔、103-止推气孔、104-气浮腔、105-止推腔；

2-转子、201-环形凹槽；

3-送气装置、301-气源、302-气管；

4-外壳；

5-密闭无尘的恒温环境、6-天平加载头、7-砝码、8-钢丝；

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1-图4所示，本发明提供一种具有止推功能的气浮式载荷换向装置，包括：定子1，其上设有环形凹陷部101，环形凹陷部101的底面开设有若干气浮气孔102，对称两侧面分别开设有若干止推气孔103；转子2，转子2为环形，并嵌套在环形凹陷部101内；送气装置3，与气浮气孔102和止推气孔103远离转子2的一端连通。

具体的，转子2为圆环形，定子1两端部半径大而中部半径小，在中部形成一个环形凹陷部101，环形凹陷部101用于容纳转子2，转子2在环形凹陷部101内绕轴转动；在一般使用情况下，由于转子2的自身重力的影响，必然会导致转子2的内环面与环形凹陷部101的底面相接触，造成转子2转动时的滑动摩擦，从而影响精度，所以本发明中，气浮气孔102环绕环形凹陷部101的底面均匀设置，由送气装置3送出的低压气体持续从气浮气孔102中喷出，使环形凹陷部101的底面与转子2的内环面之间始终充斥低压气体，即为气浮连接，从而避免了转子2转动时的滑动摩擦，能够有效提高本装置应用于各场景的精度；另外，虽然环形凹陷部101的底面与转子2内环面之间的摩擦问题已经被解决，但是在本装置可能的应用场景中，还存在可能使转子2的两侧壁与环形凹陷部101的两侧壁相接触，从而产生摩擦的问题，这同样会造成前述的影响精度值的问题，所以本发明中，止推气孔103设置于环形凹陷部101的对称两侧面上，由送气装置3送出的低压气体持续从止推气孔103中喷出，使环形凹陷部101的侧面与转子2的侧面之间始终充斥低压气体，即为气浮连接，从而进一步避免了转子2转动时的滑动摩擦，进一步提高本装置用于各场景时的精度；送气装置3可以是气泵等其它能够提供具有压力气体的装置，其产生的气体压力能够浮起转子2使不会与环形凹陷部101接触即可。

需要特别说明的是，本装置中，环形凹陷部101的底面和对称两侧面仅是一种用于描述的语言，底面是用于为转子2提供径向限制的部位，侧面是用于为转子2提供轴线限制的部位，其他不能明确区分底面或侧面的环形凹陷部101也应当是本发明环形凹陷部101的具体实施方式之一，例如，环形凹陷部101为截面为圆弧形，则其无法明确区分底面和侧面，此时在本发明中，应当理解为圆弧底部为底面(用于限制转子2的径向位移)，圆弧两侧为侧面(用于限制转子2的轴向位移)；或截面为V字形的环形凹陷部101，应当理解为，V字形的底边拐角处为底面(用于限制转子2的径向位移)，而两斜面为侧面(用于限制转子2的轴向位移)，此种情况无法穷举，不再赘述。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上更进一步的技术方案，其他内容与实施例1相同，不再赘述。

如图2-图4所示，环形凹陷部101位于定子1沿轴线方向的两端面之间。具体的，定子1为旋转体零件，环形凹陷部101位于定子1沿轴线方向的中部。

如图3和图4所示，定子1内设有气浮腔104和两个止推腔105，气浮腔104位于环形凹陷部101的柱形底面内，两个止推腔105分别位于环形凹陷部101的对称两侧面与定子1的对称两外侧面之间；气浮气孔102远离转子2的一端与气浮腔104连通，对称两侧面的止推气孔103远离转子2的一端分别与两个止推腔105连通；气浮腔104的两端分别与两个止推腔105连接，送气装置3的出气口与气浮腔104或止推腔105连通。

具体的，在本实施例2中，为气浮气孔102和止推气孔103提供一种更优化的喷出气流的方式，气浮气孔102和止推气孔103不直接与送气装置3连通，而是通过气浮腔104和止推腔105；首先，前述已经提到，环形凹陷部101位于定子1沿轴线方向的中部，则定子1的两端各设有一段半径大于环形凹陷部101的端部，在其内分别制造成中空，即为止推腔105，使止推气孔103贯穿环形凹陷部101的侧壁与止推腔105连通；其次，环形凹陷部101的底面必然形成一个柱体(更具体为圆柱体)，连接前述的两个半径大于环形凹陷部101的端部，在该圆柱体内制造成中空，即为气浮腔104，使气浮气孔102贯穿环形凹陷部101的底面与气浮腔104连通，且气浮腔104的两端与止推腔105的两端连通；最后，则当送气装置3向气浮腔104或某一止推腔105内送入低压气体时，同时会将低压气体送入所有的气浮腔104或止推腔105内，然后低压气体再从相应的气浮气孔102或止推气孔103喷出，形成气浮连接。

如图3所示，送气装置3包括气源301和气管302，气源301与气管302的一端连接，气管302的另一端密封插接在定子1的侧壁上并与气浮腔104或止推腔105连通。具体的，在本实施例2中，送气装置3具体包括气源301和气管302，气源301用于提供低压气体，例如高精度气泵等，气管302用于输送气体，气管302贯穿定子1的某一壁并插入气浮腔104或止推腔105中，为所有的气浮腔104或止推腔105同步提供低压气体；气管302与定子1的连接处通过紫铜垫圈提供气密条件。

如图3所示，转子2的内环面的半径大于环形凹陷部101底面的半径，转子2的宽度小于环形凹陷部101的宽度。具体的，在本实施例2中，由于要使转子2与环形凹陷部101之间气浮连接，所以转子2嵌套在环形凹陷部101内时，需要与环形凹陷部101的各面间具有微小的间距。

如图1-图3所示，定子1的外侧包覆有外壳4，定子1与外壳4间固定连接。具体的，在本实施例2中，外壳4用于为定子1提供保护，并用于将整个装置固定在需要的位置，外壳4和定子1之间通过螺钉连接，气管302同时贯穿外壳4和定子1插入气浮腔104或止推腔105内；另外，需要特别说明的是，本实施例2中，定子两端的两个外壳分别半包覆在定子外，使气浮气孔和止推气孔喷出的低压气体可以从外壳中间逸出，避免本装置内部压力持续升高，发生爆炸危险。

如图1-图3所示，转子2的外环面上沿轴线方向间隔设有若干环形凹槽201。具体的，在本实施例2中，当本装置应用于微量天平的校准时，通过钢丝8搭接在转子2上实现转向功能，为了防止钢丝8产生摇摆、偏移等，在转子2的外环面上设置环形凹槽201用于容纳钢丝8，进一步提高测量精度；环形凹槽201的截面可以适配于钢丝8的截面形状。

定子1和转子2均为高硬度耐磨材料制成。具体的，在本实施例2中，考虑到一种情况，气浮气孔102和止推气孔103堵塞时，会导致气浮腔104和止推腔105内部压力持续升高，为了避免发生爆炸冲击的危险，定子1和转子2由9Cr18不锈钢制成，具有高硬度；考虑到另一种情况，在本装置未通气组装前的搬运、安装过程中，定子1和转子2容易接触、碰撞而产生磨损，这可能影响本装置的使用精度，并影响使用寿命，所以本实施例2中，定子1和转子2还具有高耐磨性。

本装置的使用过程：

如图5所示，天平校准工作在密闭无尘的恒温环境5下进行，校准所需砝码6通过钢丝8与天平加载头6相连，钢丝8放置在转子2上的环形凹槽201中，防止钢丝8位置滑移，气浮气孔102喷出气体为转子2提供浮力，防止转子2与环形凹陷部101底面摩擦接触，止推气孔103喷出气体为转子2提供止推力，防止转子2与环形凹陷部101侧面摩擦接触，气源301通过气管302向气浮腔104和止推腔105充入气体。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，包括：

定子，其上设有环形凹陷部，所述环形凹陷部的底面开设有若干气浮气孔，对称两侧面分别开设有若干止推气孔；

转子，所述转子为环形，并嵌套在所述环形凹陷部内；

送气装置，与所述气浮气孔和所述止推气孔远离所述转子的一端连通。

2.根据权利要求1所述的具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，所述环形凹陷部位于所述定子沿轴线方向的两端面之间。

3.根据权利要求2所述的具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，所述定子内设有气浮腔和两个止推腔，所述气浮腔位于所述环形凹陷部的柱形底面内，两个所述止推腔分别位于所述环形凹陷部的对称两侧面与所述定子的对称两外侧面之间。

4.根据权利要求3所述的具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，所述气浮气孔远离所述转子的一端与所述气浮腔连通，对称两侧面的所述止推气孔远离所述转子的一端分别与两个所述止推腔连通。

5.根据权利要求4所述的具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，所述气浮腔的两端分别与两个所述止推腔连接，所述送气装置的出气口与所述气浮腔或所述止推腔连通。

6.根据权利要求5所述的具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，所述送气装置包括气源和气管，所述气源与所述气管的一端连接，所述气管的另一端密封插接在所述定子的侧壁上并与所述气浮腔或所述止推腔连通。

7.根据权利要求1所述的具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，所述转子的内环面的半径大于所述环形凹陷部底面的半径，所述转子的宽度小于所述环形凹陷部的宽度。

8.根据权利要求1所述的具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，所述定子的外侧包覆有外壳，所述定子与所述外壳间固定连接。

9.根据权利要求1所述的具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，所述转子的外环面上沿轴线方向间隔设有若干环形凹槽。

10.根据权利要求1所述的具有止推功能的气浮式载荷换向装置，其特征在于，所述定子和所述转子均为高硬度耐磨材料制成。

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