CN220151781U - 一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型给出了一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，包括空气弹簧隔振机构、三线倒摆阻尼机构、调节支撑机构、支撑底座，空气弹簧隔振机构包括主气室、副气室、环形弹性膜片，三线倒摆阻尼机构包括筒状安装座、倒摆钢丝绳、倒摆底座，筒状安装座的外侧壁构成主气室封闭的内侧壁，三根倒摆钢丝绳沿着筒状安装座的圆周方向等间距设置在筒状安装座内，调节支撑机构设置在倒摆底座上。该隔振装置能够有效隔离高、中、低各个频段的环境微振动干扰，提升防微振实验室的隔振水平，保证各类超精密仪器设备工作在最优环境，同时，利用三线倒摆阻尼机构有助于加速水平振动能量衰减，降低谐振峰值。

Description

一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置

技术领域

本实用新型涉及精密仪器隔振技术领域，具体地说是一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置。

背景技术

随着科研环境对精密度与测量精度要求的不断提高，环境中的低频振动干扰成为制约超精密光学、原子分子实验、量子实验、半导体实验与测量仪器精度和研究效果提高的重要因素之一。为精密科研实验配置空气弹簧隔振装置逐渐成为科研环境抑制环境振动的首要手段，但是对于目前市场空气弹簧隔振装置仍存在以下几点问题：

目前，市场上的空气弹簧隔振装置的垂直固有频率高，无法抑制环境中低频振动的干扰，现有空气弹簧隔振装置可以实现中高频(5Hz以上)抑制效果，但对于实现低频（1Hz）振动抑制需要在原有基础上加建隔振地基，这样不仅增加科研费用成本，而且局限性太强，实用性不高，因此，在实际使用中，空气弹簧隔振器一般难以隔振垂直1Hz的振动。

目前，空气弹簧隔振器的***水平方向阻尼小，导致冲击干扰下稳定时间长，谐振峰值高，空气弹簧隔振器是在柔性膜中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现弹簧支撑的一种非接触式弹簧，不存在水平方向机械摩擦，柔性膜的结构阻尼作为空气弹簧隔振器的垂直阻尼来源，导致冲击扰动激励下，振动能量衰减慢，***稳定调整时间长，谐振峰值高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，该隔振装置能够有效隔离高、中、低各个频段的环境微振动干扰，提升防微振实验室的隔振水平，保证各类超精密仪器设备工作在最优环境，同时，利用三线倒摆阻尼机构有助于加速水平振动能量衰减，降低谐振峰值。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，包括空气弹簧隔振机构、三线倒摆阻尼机构、调节支撑机构、支撑底座，所述空气弹簧隔振机构包括主气室、副气室、环形弹性膜片，所述主气室和副气室上下分布，且主气室的底部通过若干层流阻尼件实现与所述副气室的贯通，在所述副气室的侧壁上设置一与外界贯通的气动接头，所述环形弹性膜片用于实现所述主气室的上部的密封，所述三线倒摆阻尼机构包括筒状安装座、倒摆钢丝绳、倒摆底座，所述筒状安装座的外侧壁构成所述主气室封闭的内侧壁，三根所述倒摆钢丝绳沿着所述筒状安装座的圆周方向等间距设置在所述筒状安装座内，且三根所述倒摆钢丝绳呈倒锥形分布，所述倒摆钢丝绳的上部与所述筒状安装座的上部固定连接，所述倒摆钢丝绳的下部与所述倒摆底座卡置连接，所述调节支撑机构设置在所述倒摆底座上，且调节支撑机构用于实现被隔振部件的支撑，所述支撑底座用于实现副气室的支撑，在所述支撑底座下部设置一高频隔振橡胶垫。

优选地，所述调节支撑机构包括支撑管、调节螺纹杆、支撑盘，所述支撑管底部与所述倒摆底座固定连接，所述调节螺纹杆的下部螺纹套置在所述支撑管的上部内，所述支撑盘采用螺钉固定设置在所述调节螺纹杆的上部。

进一步地，在所述筒状安装座内填充有阻尼脂。

进一步地，所述层流阻尼件的数量为N，2≤N≤10。

进一步地，所述层流阻尼件包括环形橡胶圈，在所述环形橡胶圈内设置一气流阻尼板，在所述气流阻尼板上设置有若干阻尼孔。

进一步地，所述阻尼孔包括上竖直段、中水平段和下竖直段，所述上竖直段、中水平段和下竖直段依次贯通连接。

优选地，所述副气室的体积为主气室体积的S倍，1≤S≤3。

优选地，所述环形弹性膜片由橡胶材料与尼龙帘线或涤纶帘线硫化而成。

本实用新型的有益效果是：在本实用新型中，主气室和副气室通过若干层流阻尼件实现上下气流贯通，可降低空气弹簧隔振机构的刚度值及固有频率，另一方面采用层流阻尼件的方式实现了垂直小阻尼效果，有效隔离超精密仪器设备所处环境中全频带的微振动干扰；利用气流阻尼孔的折线状分布，在气流通过时，可有效加速振动能量衰减，缩短***稳定时间；在本实用新型中，采用嵌套同轴三线倒摆阻尼结构的限位方式提高了空气弹簧隔振机构浮起高度对负刚度值的影响，同时三线倒摆阻尼结构实现了水平方向隔振效果以及快速衰减振动能量、缩短***稳定时间；支撑底座的底部设置的高频橡胶隔振垫作为高频衰减措施，可以有效避免高频冲击扰动激励下对实验环境影响的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的部分优选实施例，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为本实用新型的整体结构剖视图；

图2为本实用新型的整体结构示意图；

图3为环形弹性膜片的整体结构示意图；

图4为层流阻尼件的纵向剖视图；

图5为图1中A处放大图；

图6为图4中B处放大图；

图中：11主气室、12副气室、13环形弹性膜片、14上壳体、15下壳体、151气动接头、16环形限位环、17环形压板、18层流阻尼件、181环形橡胶圈、182气流阻尼板、1821上竖直段、1822中水平段、1823下竖直段、21筒状安装座、22倒摆钢丝绳、23倒摆底座、31支撑管、32调节螺纹杆、33支撑盘、34上环形限位环、35下环形限位环、4支撑底座、41环形板、5高频隔振橡胶。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图1-6，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似变形，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型提供了一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置（如图1所示），包括空气弹簧隔振机构、三线倒摆阻尼机构、调节支撑机构、支撑底座4，所述空气弹簧隔振机构包括主气室11、副气室12、环形弹性膜片13，所述主气室11和副气室12上下分布，且主气室11的底部通过若干层流阻尼件18实现与所述副气室12的贯通，在实际应用中，主气室11和副气室12主要借助两个壳体构成，具体的，包括上壳体14和下壳体15，上壳体14和下壳体15可均由不导磁或铝合金、钛合金或奥氏体不锈钢材料加工而成，在本具体实施例中，上壳体14和下壳体15均由铝合金材料加工而成，上壳体14和下壳体15上下密封连接后，则构成一个完成的副气室12，主气室11内部呈筒状结构，筒状结构的底部实现主气室11和副气室12的隔离，若干层流阻尼件18则分布在筒状结构的底部，在实际应用中，可在主气室11的筒状结构的底部设置有四个层流孔，四个层流孔沿着直径为40mm的圆周线进行等间距分布，同理，将层流阻尼件的数量N（2≤N≤10）的数值设置4，在每一个所述层流孔内均设置一所述层流阻尼件，主气室11和副气室12之间的气流在进行上下贯通流动时，通过层流阻尼件18的阻尼作用，可提高气流流动阻尼效果，从而可加速振动能量衰减，继而利于缩短***稳定时间，在所述副气室12的侧壁上设置一与外界贯通的气动接头151，在实际应用中，利用气动接头151实现向主气室11和副气室12内注入高压气体，所述环形弹性膜片13用于实现所述主气室11的上部的密封，当主气室11内冲入高压气体后，环形弹性膜片13在高压气体的推动作用下，实现浮动升高，所述三线倒摆阻尼机构包括筒状安装座21、倒摆钢丝绳22、倒摆底座23，筒状安装座21的加工材料可为不导磁或铝合金、钛合金或奥氏体不锈钢，在本具体实施例中，利用铝合金材料实现筒状安装座21的加工制造；所述筒状安装座21的外侧壁构成所述主气室11封闭的内侧壁，即筒状安装座21设置在上壳体14内部的筒状结构内，利用上壳体14上设置的一环形限位板16实现环形弹性膜片13的外端与上壳体14上平面的压实密封，环形限位板16在起到压实密封的作用下，还在环形弹性膜片13膨胀过程中，起到上浮限位作用，环形弹性膜片13的上浮被限位，则提高隔振安全性，进一步地，为提高环形弹性膜片13的使用安全性，在此，使得环形弹性膜片13由橡胶材料与尼龙帘线或涤纶帘线硫化而成；利用筒状安装座21上部设置的一环形压板17实现环形弹性膜片13内端与筒状安装座21上平面的压实密封，这样上壳体14的筒状结构的内侧壁、环形弹性膜片的内侧壁及筒状安装座21的外侧壁相应部分则构成主气室14，同时，环形弹性膜片13实现对主气室11上部的密封，当主气室11内注入高压气体后，则环形弹性膜片13被顶起，继而则带动筒状安装座21的上移，三根所述倒摆钢丝绳22沿着所述筒状安装座21的圆周方向等间距设置在所述筒状安装座21内，且三根所述倒摆钢丝绳22呈倒锥形分布，所述倒摆钢丝绳22的上部与所述筒状安装座21的上部固定连接，所述倒摆钢丝绳22的下部与所述倒摆底座23卡置连接，所述调节支撑机构设置在所述倒摆底座23上，且调节支撑机构用于实现被隔振部件的支撑，当调节支撑机构负载后，则压力通过倒摆钢丝绳22传递到筒状安装座21上，因筒状安装座21是通过充压浮动的环形弹性膜片13实现支撑，继而最终实现负载是通过环形弹性膜片13的支撑，因环形弹性膜片13是利用高压空气实现撑起的，继而则实现负载的空气支撑，继而在垂直方向上实现有效隔振，在实际应用中，环形弹性膜片13的工作压力为0.4MPa，浮起高度为10mm；三根倒摆钢丝绳22组成倒摆结构，具有较好的水平隔振效果，从而实现对负载的水平有效隔振，为提高三根倒摆钢丝绳22的水平隔振效果，在此，在所述筒状安装座21内填充有适量的阻尼脂，阻尼脂对倒摆钢丝绳22的摆动具有阻尼作用，从而提高隔振效果；所述支撑底座4用于实现副气室12的支撑，在本具体实施例中，支撑底座4呈管状结构，在支撑底座4的内部上侧设置一环形板41，下壳体15底部采用螺钉连接方式与所述环形板41固定连接，在所述支撑底座4下部设置一高频隔振橡胶垫5，利用高频隔振橡胶垫5的隔振性能，可以有效避免高频冲击扰动激励下对实验环境影响的现象，在本具体实施例中，可将高频隔振橡胶垫5的厚度设置为16mm。

在上述实施例的基础上，调节支撑机构的具体实施方式为：所述调节支撑机构包括支撑管31、调节螺纹杆32、支撑盘33，所述支撑管31底部与所述倒摆底座23固定连接，所述调节螺纹杆32的下部螺纹套置在所述支撑管31的上部内，所述支撑盘33采用螺钉固定设置在所述调节螺纹杆32的上部。在实际应用中，实验台支撑面板放置在支撑盘33上，支撑盘33上的负载通过调节螺纹杆32、倒摆底座23、倒摆钢丝绳22和筒状安装座21的依次传递最终作用在环形弹性模片13上，为提高调节支撑机构的使用安全性，在此，在支撑管31的上部设置一上环形限位环34，且上环形限位环34位于所述环形限位板16的上方，在所述支撑管31的下部设置一下环形限位环35，且下环形限位环35位于所述环形压板17的下方，利用上环形限位环34和下环形限位环35的阻挡作用，实现支撑管31在一定范围内的上下自由活动。

在上述实施例的基础上，层流阻尼件18的具体实施方式为：层流阻尼件18包括环形橡胶圈181，在所述环形橡胶圈181内设置一气流阻尼板182，在所述气流阻尼板182上设置有若干阻尼孔，阻尼孔的作用主要是使得空气在其内流通时，增加空气流通的阻尼，继而加快振动的加速消除，在本具体实施例中，阻尼孔包括阻尼孔包括上竖直段1821、中水平段1822和下竖直段1823，所述上竖直段1821、中水平段1822和下竖直段1823依次贯通连接，即副气室12内的气流可通过阻尼孔进入到主气室11内，同理，主气室11内的气流可通过阻尼孔进入到副气室12内，气流在阻尼孔内流动时，需要经过两次流动方向的转换，从而增大了阻尼孔对空气流动的阻尼效果。

在实际应用中，副气室12的体积为主气室11体积的S倍，1≤S≤3，在本具体实施例中，可将S的数值设置为3，从而使得副气室12的体积为主气室11体积的3倍，副气室12的体积比主气室11的体积大，利于整体降低空气弹簧隔振机构的刚性，从而提高隔振效果。

本实用新型中，“上”、“下”均是为了方便描述位置关系而采用的相对位置，因此不能作为绝对位置理解为对保护范围的限制。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

以上所述结合附图对本实用新型的优选实施方式和实施例作了详述，但是本实用新型并不局限于上述实施方式和实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，其特征是，包括空气弹簧隔振机构、三线倒摆阻尼机构、调节支撑机构、支撑底座，所述空气弹簧隔振机构包括主气室、副气室、环形弹性膜片，所述主气室和副气室上下分布，且主气室的底部通过若干层流阻尼件实现与所述副气室的贯通，在所述副气室的侧壁上设置一与外界贯通的气动接头，所述环形弹性膜片用于实现所述主气室的上部的密封，所述三线倒摆阻尼机构包括筒状安装座、倒摆钢丝绳、倒摆底座，所述筒状安装座的外侧壁构成所述主气室封闭的内侧壁，三根所述倒摆钢丝绳沿着所述筒状安装座的圆周方向等间距设置在所述筒状安装座内，且三根所述倒摆钢丝绳呈倒锥形分布，所述倒摆钢丝绳的上部与所述筒状安装座的上部固定连接，所述倒摆钢丝绳的下部与所述倒摆底座连接，所述调节支撑机构设置在所述倒摆底座上，且调节支撑机构用于实现被隔振部件的支撑，所述支撑底座用于实现副气室的支撑，在所述支撑底座下部设置一高频隔振橡胶垫。

2.根据权利要求1所述的一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，其特征是，所述调节支撑机构包括支撑管、调节螺纹杆、支撑盘，所述支撑管底部与所述倒摆底座固定连接，所述调节螺纹杆的下部螺纹套置在所述支撑管的上部内，所述支撑盘采用螺钉固定设置在所述调节螺纹杆的上部。

3.根据权利要求2所述的一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，其特征是，在所述筒状安装座内填充有阻尼脂。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，其特征是，所述层流阻尼件的数量为N，2≤N≤10。

5.根据权利要求4所述的一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，其特征是，所述层流阻尼件包括环形橡胶圈，在所述环形橡胶圈内设置一气流阻尼板，在所述气流阻尼板上设置有若干阻尼孔。

6.根据权利要求5所述的一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，其特征是，所述阻尼孔包括上竖直段、中水平段和下竖直段，所述上竖直段、中水平段和下竖直段依次贯通连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，其特征是，所述副气室的体积为主气室体积的S倍，1≤S≤3。

8.根据权利要求1所述的一种基于三线倒摆阻尼结构超低频隔振装置，其特征是，所述环形弹性膜片由橡胶材料与尼龙帘线或涤纶帘线硫化而成。