[實(shí)用新型]用于材料制備與性能測試的懸臂式離心超重力實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020476816.2
• 申請(qǐng)日: 2020-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN213091381U
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋華;張澤;陳云敏;林偉岸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/18
• 分類號(hào): G01N3/18;G01N3/02;B04B7/00;B04B5/10;G01N1/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種用于材料制備與性能測試的懸臂式離心超重力實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括離心主機(jī)(1)、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)(2)、實(shí)驗(yàn)腔(3)和升降系統(tǒng)(4)和上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)(2)和上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)安裝在實(shí)驗(yàn)腔(3)內(nèi)，實(shí)驗(yàn)腔(3)底部安裝在裝置底座上，離心主機(jī)(1)安裝在實(shí)驗(yàn)腔(3)上方的升降系統(tǒng)(4)上并與上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)上端連接，上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)下端和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)(2)驅(qū)動(dòng)連接，升降系統(tǒng)(4)安裝在裝置底座上且位于實(shí)驗(yàn)腔(3)上方，升降系統(tǒng)(4)和實(shí)驗(yàn)腔(3)的腔蓋連接；所述的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)(2)中，掛杯臂(2-1)、掛杯(2-2)之間的掛銷(2-3)外套裝有軸用彈性擋圈(2-4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于材料制備與性能測試的懸臂式離心超重力實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的實(shí)驗(yàn)腔(3)包括實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)、保護(hù)殼(3-2)、實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)、立式肘夾(3-4)和支座(3-6)；實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)底部通過支座(3-6)固定安裝在裝置底座上，實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)頂部開口并設(shè)有實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)；實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)周圍的實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)頂面沿圓周均布固定安裝有三個(gè)立式肘夾(3-4)，實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)通過立式肘夾(3-4)與實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)固定，立式肘夾(3-4)具體為卡扣式連接鎖緊結(jié)構(gòu)；實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)和實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)接觸面之間用O型橡膠圈(3-5)密封，實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)側(cè)壁開設(shè)有真空接口(3-9)，真空接口(3-9)與外部的地面真空系統(tǒng)或充氣系統(tǒng)相連；實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)內(nèi)周圍設(shè)有三層保護(hù)殼(3-2)；

所述的升降系統(tǒng)(4)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4-1)、聯(lián)軸器(4-2)、絲杠導(dǎo)軌(4-3)、支架(4-4)、螺母塊(4-5)、豎直導(dǎo)軌(4-6)；升降支架(4-4)安裝在實(shí)驗(yàn)腔(3)側(cè)方的裝置底座上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4-1)固定在升降支架(4-4)頂部，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4-1)輸出軸朝下經(jīng)聯(lián)軸器(4-2)和絲杠導(dǎo)軌(4-3)傳動(dòng)連接，絲杠導(dǎo)軌(4-3)豎直布置，絲杠導(dǎo)軌(4-3)上通過螺紋安裝有螺母塊(4-5)，螺母塊(4-5)同時(shí)軸向活動(dòng)套裝于絲杠導(dǎo)軌(4-3)旁平行布置的豎直導(dǎo)軌(4-6)上，形成絲杠螺母副；驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4-1)工作帶動(dòng)絲杠導(dǎo)軌(4-3)旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)螺母塊(4-5)沿豎直導(dǎo)軌(4-6)導(dǎo)向上下升降移動(dòng)；

所述的離心主機(jī)(1)包括離心電機(jī)(1-1)、上軸承支架(1-3)、轉(zhuǎn)速傳感器(1-4)、位移傳感器(1-5)和電機(jī)支座(1-7)；電機(jī)支座(1-7)固定于升降系統(tǒng)(4)的螺母塊側(cè)面，離心電機(jī)(1-1)固定安裝在電機(jī)支座(1-7)上，電機(jī)支座(1-7)底部固定連接于實(shí)驗(yàn)腔(3)的實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)，離心電機(jī)(1-1) 側(cè)旁安裝有上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)，上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)支撐安裝于上軸承支架(1-3)上，上軸承支架(1-3)固定連接電機(jī)支座(1-7)，離心電機(jī)(1-1)的輸出軸朝下經(jīng)帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)連接，帶動(dòng)上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)內(nèi)頂面在上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)側(cè)方旁固定裝有轉(zhuǎn)速傳感器(1-4)，上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)下部固定連接有位移傳感器(1-5)，上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)下端和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)(2)連接；

所述的上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)包括滑環(huán)(51)、滑環(huán)軸(52)、主軸(59)、小帶輪(510)、磁流體密封結(jié)構(gòu)(511)、密封法蘭(513)、連接法蘭(515)和脹緊套(516)；主軸(59)上部從上到下依次套設(shè)有滑環(huán)軸(52)和軸環(huán)部；滑環(huán)軸(52)下端和主軸(59)上端同軸固接，滑環(huán)軸(52)外套裝有滑環(huán)(51)；所述滑環(huán)軸(52)下方的主軸(59)局部設(shè)置有環(huán)形外凸緣作為軸環(huán)部，軸環(huán)部的外周面設(shè)置為傾斜向下的外圓錐面，小帶輪(510)的內(nèi)周面設(shè)置為傾斜向下的內(nèi)圓錐面，小帶輪(510)通過內(nèi)外圓錐面同軸套裝于主軸(59)的軸環(huán)部上，小帶輪(510)經(jīng)皮帶和離心電機(jī)(1-1)的輸出軸同步連接傳動(dòng)，滑環(huán)軸(52)和軸環(huán)部之間的主軸(59)通過軸承套裝于離心主機(jī)(1)的上軸承支架(1-3)的通孔中；主軸(59)中部從上到下依次套裝有磁流體密封結(jié)構(gòu)(511)和密封法蘭(513)；磁流體密封結(jié)構(gòu)(511)包括軸承蓋(511-2)、深溝球軸承(511-3)、殼體(511-4)和O型圈(511-7)；殼體(511-4)套裝在主軸(59)外，殼體(511-4)和主軸(59)中部之間具有徑向間隙形成游動(dòng)腔(511-5)；游動(dòng)腔內(nèi)部的上側(cè)和下側(cè)均安裝有深溝球軸承(511-3)，使得殼體(511-4)和主軸(59)之間通過深溝球軸承(511-3)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，游動(dòng)腔(511-5)上端口處的殼體(511-4)開口并安裝有軸承蓋(511-2)，軸承蓋(511-2)套裝于主軸(59)外并軸向?qū)ι顪锨蜉S承(511-3)限位；殼體(511-4)的下端處封閉形成封閉端，殼體(511-4)下端封閉端和主軸(59)之間密封連接；殼體(511-4)的下端部設(shè)有外凸緣，外凸緣開設(shè)連接孔(511-6)，螺栓穿過連接孔(511-6)連接到實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)頂面，從而將殼體(511-4)的下端部固定連接到實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)頂面，且殼體(511-4)的下端面開設(shè)有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽中安裝O型圈(511-7)，通過O型圈(511-7)使得殼體(511-4)的下端面和實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)頂面密封配合；密封法蘭(513)位于實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)內(nèi)且固定在實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)底面，在頂部內(nèi)圈周面開設(shè)有環(huán)形缺口槽，環(huán)形缺口槽中安裝有油封(513-1)，油封(513-1)上側(cè)設(shè)有孔用彈性擋圈(513-2)，孔用彈性擋圈(513-2)嵌裝在密封法蘭(513)環(huán)形缺口槽內(nèi)周面所開設(shè)的環(huán)形擋圈槽中；密封法蘭(513)頂面設(shè)有環(huán)形臺(tái)階，環(huán)形臺(tái)階表面開設(shè)有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽中安裝密封圈(513-3)，通過密封圈(513-3)使得密封法蘭(513)頂面和實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)底面密封配合；主軸(59)下端經(jīng)脹緊套(516)和連接法蘭(515)同軸固接，連接法蘭(515)下端連接離心超重力裝置的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；

所述的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)(2)包括掛杯臂(2-1)、掛杯(2-2)和掛銷(2-3)；上驅(qū)式主軸復(fù)合體(5)主軸(59)下端穿過實(shí)驗(yàn)腔蓋(3-3)的中心通孔伸入到實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)內(nèi)，掛杯臂(2-1)頂面中心和主軸(59)底端的密封法蘭(513)同軸固接，掛杯臂(2-1)的兩端對(duì)稱鉸接安裝有掛杯(2-2)，掛杯(2-2)均通過掛銷(2-3)鉸接安裝于掛杯臂(2-1)的末端；掛杯臂(2-1)底面中心可旋轉(zhuǎn)活動(dòng)地承托在中心支承軸(1-6)頂端，支承軸(1-6)底端豎直固定于實(shí)驗(yàn)腔體(3-1)底部中心。