本发明专利技术公开一种气体轴承（１００），该气体轴承（１００）具有在壳体（１０２）中的被加压的轴向延伸的腔室（１１０），壳体（１０２）具有形成在其中的轴孔（１０４），轴向腔室（１１０）经由被激光钻出的毛细管（１１８）与限定孔的轴承表面（１０８）流体连通。在轴承表面（１０８）的每个被激光钻出的毛细管的端部（１２２）被扩口，使得毛细管的最窄的部分设置在距轴承表面（１０８）较远的位置。这种形状通过确保压力限制必需发生在毛细管内而不是轴和轴承表面的间隙内能够确保轴承（１００）的载荷承载功能在轴偏心期间不失效。该轴承表面可以相对于轴朝向轴向和／或朝向径向。轴向腔室可以被轴向地加压，使得壳体的外圆周未被破坏并且因此能够用于其他目的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于两个配合部件之间的高速相对旋转的非自动(non-self-acting) 的气体轴承。
技术介绍
为了提供产生恢复力的能力以补偿非自动轴承中的非零轴偏心度，业已知道，需要例如利用多个喷嘴，限制从供给压力源到轴承表面的通道。每个喷嘴将供给压力限制到中间压力，该中间压力也取决于在喷嘴处的轴承间隙宽度(即，轴承表面和轴之间的距离)。轴承间隙宽度越小，中间压力越高。在同心状态下，由径向相反的喷嘴形成的中间压力由于对称而相等。但是，如果轴的轴线偏离孔的轴线 (即非零偏心度)，则在具有较小轴承间隙宽度的喷嘴处的中间压力将高于在具有较大轴承间隙宽度的喷嘴处的中间压力，因而产生用来修正失调(misalignment)的恢复力。如果到轴承表面的通道不被限制，轴仅仅经受供给压力；当存在非零偏心度时没有压力不平衡， 因此不产生恢复力。图1是轴颈气体轴承10的剖视图，其中提供喷嘴以限制气体供给源和轴承间隙之间的气体通道。气体轴承10包括轴承壳体12，壳体12具有形成在其中的用于接纳轴16的轴孔14。轴孔14的内侧壁是轴承表面18。通过轴承壳体12的径向通道20在轴承表面18 和加压气体供给源(未示出)之间提供流体相互作用。例如，如图1的箭头所示，压缩空气可以通过相应的开口 22被泵送到每个通道20中。喷嘴M作为孔塞在轴承表面18上的入口处插入每个通道中。每个喷嘴M是圆柱体，尺寸做成紧配合在通道20中。每个喷嘴对具有很小的通孔(例如，圆的空气出口)26， 该通孔提供从轴承表面18到通道20内部的流体连通。喷嘴M在通道20中的紧配合确保来自通道20的气体只能够经由通孔沈到达轴承表面。如图1中的喷嘴M的放大图所示，通孔沈包括位于靠近轴承表面设置的限制部分28。通孔沈包括逐渐变细的部分30、32，其中通孔的直径朝着限制部分28减小。每个喷嘴制造成单独的部件，例如，在径向安装在轴承壳体12中之前由成形钻或车削操作形成。但是，由于旋转机器的希望的操作速度增加，所以部件的尺寸，例如，轴的直径和轴承的间隙宽度，需要减小。这种尺寸减小导致需要非常小的喷嘴直径。当希望的喷嘴直径达到75 μ m或更小时(例如，50 μ m或更小)时，就接近了能够以商业方式有效地机械加工的限制。具体说，与将喷嘴制造作为单独部件有关的任何优点被由将喷嘴装配在轴承壳体中、找到用于喷嘴的合适的材料以及精加工轴承表面引起的问题所代替。鉴于这些问题，已经提出，径向取向的被激光钻出的盲孔可以用来代替用于高速轴承的(例如，用于相对旋转速度超过200!!^1)喷嘴孔塞。美国专利US 56453M公开了形成在轴承表面中的被激光钻出的微孔的例子。图2是轴颈气体轴承34的剖视图，其中提供被激光钻出的微孔以限制气体在气体供给源和轴承表面之间通过。给予与图1所示的轴承相同的部件相同的附图标记，并且不再描述。在这种设置中，每个通道10与一体的限制器(restriction) 36—起终止在轴承表面18。图2的放大的部分示出一体的限制器36包括具有平直的底部40的径向盲孔38，该平直的底部40具有被激光钻出的毛细管42，该毛细管42是用于在轴承表面18和径向盲孔 38之间提供流体连通的唯一手段。毛细管42通过从轴承壳体12的外面将高能光束(例如激光束)引导到盲孔38的平直的底部40上形成。图2示出被激光钻出的毛细管42具有喷嘴状的形状，即，逐渐变细，以在轴承表面18上提供最小的直径，如美国专利5645354所建议的。中间压力主要由被激光钻出的毛细管的直径确定。图2所示的结构可以帮助解决关于材料匹配、变形的问题并且使轴颈轴承的制造更加具有成本效益。US 2008/0256797公开从轴孔内侧用激光钻出毛细管。
技术实现思路
本专利技术在此讨论具有被激光钻出的毛细管的气体轴承的研制，具体目的在于使轴承能够以高转速(例如超过400000或500000rpm)工作。一般而言，本专利技术的一方面提出扩口在轴承表面的被激光钻出的毛细管的端部， 艮口，使得毛细管的最窄的部分设置在距轴承表面较远的位置。这种形状能够确保轴承的负荷承载功能在轴偏心期间不会失效，因为压力限制已经发生在喷嘴内而不是在轴承间隙内。因此，最窄的部分设置在形成于轴承表面中的凹穴(pocket)或凹腔的后面。如果毛细管的端部没有凹穴或凹腔，由于轴承配对件(例如轴)的高偏心度，压力限制可以发生在轴承间隙内，此时不产生克服这种扰动的恢复力。根据这方面，可以提供一种包括轴承壳体的气体轴承，该轴承壳体具有由径向朝内的轴承表面形成的轴孔，和通过用激光钻通轴承表面形成的多个径向延伸的毛细管，以在轴承表面和包含在轴承壳体中的可加压空间之间提供流体连通，其中，每个被激光钻出的毛细管包括在轴承表面处的气体出口，当该气体出口从轴承表面延伸离开时该气体出口朝内逐渐变细。换句话说，通过气体出口的气体流动路径的截面面积随着气体流动路径从轴承表面延伸离开减小。因此在轴承表面的气体出口的一部分可以类似于形成在轴承表面中的凹进的凹穴。毛细管可以径向延伸离开凹穴的基底。气体出口可以以线性的方式(例如形成圆锥形凹穴)或以曲线方式(例如形成球面凹穴)逐渐变细。下文公开了一种制造毛细管的方法。多个被激光钻出的毛细管可以围绕轴承表面的共用圆周设置。在轴承表面上可以有两个或更多个圆周系列(例如行)的毛细管。每个系列或行可以包括一个毛细管或围绕圆周以规则间隔设置在多个位置的多个毛细管。圆周系列可以是对称的，但是这不是必需的。所有毛细管的位置点可以在激光钻孔之前预先确定。在一种设置中，在每个点上设置一对毛细管。这对毛细管也可以沿着轴承表面沿着轴线设置成靠近在一起。这种设置能够有利于沿着轴承表面的均勻压力分布。 毛细管不必须仅仅沿着径向延伸，S卩，当它们从轴承表面延伸离开时可以轴向倾斜。可加压空间可以包括整个被包含在轴承壳体内的容积。例如，可加压空间可以包括沿着共用的通道相互流体连通的多个腔室，其中一个或更多个腔室具有从轴承壳体的外面延伸到该腔室的入口导管。气体供给源(例如，压缩空气等)可以经由入口导管连接于腔室，以对可加压空间提供压力。该入口导管可以在轴承壳体的轴向端离开轴承壳体。因此，轴承壳体的外圆周表面可以未被破坏，即，不具有形成在其中用于与轴承壳体内部连通的通道。这种设置的优点在于，外圆周表面自由地用作其他用途，例如，输送冷却剂或布线， 而不干扰轴承运行。这种设置可以表示本专利技术的另一方面。多个腔室可以包括在围绕轴孔的环上规则地设置的多个单个的轴向延伸孔。该轴向孔可以相同，例如，具有相同的直径和长度。例如，在孔的轴向端的环形通道可以执行共用通道的功能。轴向孔和/或环形通道可以被钻孔(例如机械地钻孔)到轴承壳体中。这种设置允许轴承壳体既可以制造成单件又具有未被破坏的外圆周表面。上面所讨论的构思也可以应用于气体止推轴承。因此轴承壳体可以包括(例如在其轴向端)朝向轴向的轴承表面，和通过激光钻通该朝向轴向的轴承表面形成的多个轴向延伸的毛细管，以在该朝向轴向的轴承表面和包含在轴承壳体内的可加压空间之间提供流体连通，其中每个被激光钻出的毛细管包括在朝向轴向的轴承表面处的气体出口，当该气体出口从轴承表面延伸离开时它向内逐渐变细。在这种设置中，气体轴承既作为轴颈轴承 (径向延伸的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种气体轴承，其包括：轴承壳体，所述轴承壳体具有由径向朝内的轴承表面限定的轴孔，和多个径向延伸的毛细管，所述多个径向延伸的毛细管通过用激光钻通所述轴承表面形成，以在所述轴承表面和被包含在所述轴承壳体中的可加压空间之间提供流体连通，其中，每个被激光钻出的毛细管包括在所述轴承表面处的气体出口，所述气体出口随着从所述轴承表面延伸离开而变窄。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·杜朋特，
申请(专利权)人：空气轴承有限公司，
类型：发明
国别省市：GB
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