气体轴承及其制造方法

专利名称：气体轴承及其制造方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。

发明内容
本发明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，本发明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发明的另一方面。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 (径向延伸的毛细管)又作为止推轴承(轴向延伸的毛细管)。该气体轴承或者可以只是轴颈轴承或者可以只是止推轴承。因此，本发明的这方面也可以表示为包括轴承壳体的气体轴承，该轴承壳体具有终止于朝向轴向方向的轴承表面处的轴孔和多个，该多个轴向延伸的毛细管通过用激光钻通该轴承表面形成，以在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轴承表面的气体出口，当该气体出口从轴承表面延伸离开时，它向内逐渐变细。在这种情况下，每个气体出口可以是连接每个毛细管的轴承表面上的环形通道的一部分。该通道可以是与轴孔同心的逐渐变细的环形槽。本发明的这方面也可以表示为制造气体轴承的方法，该气体轴承包括具有由径向朝内的轴承表面形成的轴孔的壳体，该方法包括从轴孔内引导激光束入射在轴承表面，以钻出径向延伸通过该轴承表面到包含在轴承壳体内的可加压空间中的毛细管；以及在钻出毛细管期间聚焦激光束以在轴承表面处形成到毛细管的向内逐渐变细的气体出口。激光束可以是用于使轴承壳体的材料气化的任何合适的高能光束。在一个实施例中，利用Nd:YAG 激光器。激光束可以是脉冲的，以提供气化所需要的能量。脉冲频率可以是OHz (常数)或以上，例如，20kHz或以上。脉冲持续时间可以很短，例如，约10ns，其在钻孔期间能够使材料更有效率地排出。该方法还可以包括光学地操纵来自激光束发生器的输出光束，例如，利用反射棱镜或纯反射镜，将其从轴孔里面引导到轴承表面上。光学操作可以包括定向激光束以便它基本垂直地或以限定的角度到达轴承表面。反射镜或反射棱镜可以设置在轴孔中，以将沿着轴孔的轴线传输的激光束偏转成入射轴承表面的径向激光束。而且，光学操作可以通过光学器件(例如，透镜)提供，光学器件设置成在激光束入射在轴承表面上之前聚焦激光束，例如，收窄或偏转激光束。光学器件(可以是棱镜或曲面反射镜)可以设置成使恒定截面的光束变成变化截面的光束。光学单元可以朝着聚焦点聚焦激光束，在聚焦点变化截面的光束其截面最小。为了形成向内逐渐变细的气体出口，光学单元可以设置成使得聚焦点位于轴承表面里面，即，从轴承表面径向偏离轴孔。聚焦点可以在激光束到达可加压空间之前设置在轴承壳体中。如果在毛细管打开之后激光束继续工作，这可以防止激光束影响可加压空间的远壁。可替换地，气体出口的开口和毛细管可以制造成类似分开的台阶。例如，气体出口之外的毛细管可以是直的或向内或向外逐渐变细的。因此，对于毛细管和气体出口，光学单元可以设置成采用不同的聚焦结构。该方法可以包括绕轴孔轴线相对于激光束转动轴承壳体，因而可以用激光钻出预定的多个径向延伸的毛细管而不需要调节激光束或光学单元。

该方法也可以用于制造轴向延伸到朝向轴向的轴承表面中的毛细管。正如上面所提到的，本发明的另一方面总的涉及具有未被破坏的外圆周表面的轴承壳体。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多个径向延伸的毛细管，该多个径向延伸的毛细管通过用激光钻通轴承表面形成，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，并具有形成在轴承壳体的轴向端的气体输送通道，以在可加压空间和气体供给源之间提供流体连通，其中轴承壳体包括从可加压空间径向向外设置的未被破坏的圆周层。正如上面关于图1和图2所讨论的，轴颈气体轴承的常规结构需要径向通路 (access)，用于从轴承壳体的外圆周表面机械钻孔。用于此的径向孔也用来供给加压气体到轴承表面。因此，常规轴颈气体轴承壳体的外圆周表面被用来供给加压气体到轴承表面的径向孔的端部破坏。该方面是建立在如下的发现上如果机械钻孔不再需要通过轴承壳体的外圆周表面的通路，那么用于供给加压气体到轴承表面的装置可以重新构造。例如，常规的气体轴承的径向孔可以用包含在轴承壳体中的可加压空间(例如从轴承壳体的轴向面机械钻孔形成)替代。例如，如上所述，可加压空间可以是围绕轴孔形成的多个单独的轴向延伸的孔。轴承壳体的未被破坏的圆周表面层可以紧邻可加压空间。它可以是可加压空间形成在其中的同一件材料的一部分。未被破坏的圆周层的主要用途可以是冷却系统的一部分，例如，在靠近轴承表面和可加压空间的附近输送冷却剂(例如，水)，以便于有效冷却它们。有效冷却在轴承中是很重要的，特别是当旋转速度增加时，因为摩擦功率损失与转动频率的平方成正比。未被破坏的圆周层可以用于其他目的，例如，输送电线等。上面描述的各方面的特征可以组合。


下面参考附图描述本发明的示例，其中图1是具有单独安装的径向喷嘴并且在上面被描述的常规轴颈气体轴承的示意剖视图；图2是具有被激光钻出的径向毛细管并且在上面被描述的常规轴颈气体轴承的示意剖视图；图3是本发明第一实施例的轴颈气体轴承的示意剖视图4是本发明第二实施例的轴颈气体轴承的剖视图；图5是图4所示的轴颈气体轴承的平面图；图6是本发明第三实施例的气体轴承的示意剖视图；图7是示出制造根据本发明实施例的气体轴承的方法的示意剖视图。
具体实施例方式图3示出作为本发明实施例的轴颈气体轴承100的示意剖视图。该气体轴承100 包括具有轴孔104的轴承壳体102，该轴孔104被形成为(例如机械钻孔)穿过该轴承壳体102。轴106通过沿着轴承壳体102的轴线被接纳在轴孔104中来与轴承壳体102配合。 形成轴孔104的轴承表面108的直径大于轴106的直径，因此在两者之间形成间隙。轴承壳体102包含多个轴向延伸的腔室110。如图3所示，每个腔室110具有形成在轴承壳体102的轴向端114的开口 112。开口 112可以设置成如箭头116所示接纳来自气体供给源的加压气体。因此轴向延伸的腔室110包括包含在轴承壳体102中的可加压空间。多个被激光钻出的毛细管118在轴承表面108和轴向延伸的腔室110之间提供流体连通。在这个实施例中，多个被激光钻出的毛细管118设置在两个圆周系列中。每个系列包括围绕轴承表面108的圆周规则地间隔的多对毛细管。每对毛细管将轴承表面108连接于相应的轴向延伸的腔室110。在这个实施例中，每个轴向延伸的腔室110通过来自每个圆周系列的一对毛细管连接于轴承表面。这种设置的优点是沿着轴承表面108在轴向上提供平衡的压力分布。如图3的放大部分所示，一对被激光钻出的毛细管118中的每一个与另一个在轴向上沿着轴承表面108分开。每个毛细管118包括在轴承表面108和轴向延伸的腔室110 之间延伸的孔120和在轴承表面108处向内逐渐变细的气体出口 122。在这个实施例中气体出口 122由线性地倾斜的壁IM形成，壁IM形成圆锥形的凹穴。其他实施例可以包括具有远离轴承表面108逐渐变细的截面面积的任何类型的开口。毛细管118在轴承表面108 中的开口的直径大于它与气体出口 122会合处的孔120的直径。超过其与气体出口 122的接合处的孔120的形状对于轴承的作用不是关键的。在图3中，孔120被示为直的(不变的直径)。在其他实施例中，它可以是向内或向外逐渐变细的。在使用中通过被激光钻出的毛细管的限制的通道意味着中间压力(即，腔室110 中的气体的压力和孔外面的大气压力之间的压力)由轴经受。中间压力设置成足够高以使该轴在旋转期间在轴孔内悬浮，即，防止轴承表面和轴之间的接触。通过提供当它从轴承表面延伸到每个被激光钻出的毛细管中时向内逐渐变细的凹穴，本发明能够确保即便对于大的偏心度，压力限制也会发生在毛细管中而不发生在轴承间隙中。如果在气体出口上没有向内逐渐变细的凹穴，对于大偏心度，下降至中间压力的压降会沿着最大轴承间隙减小的方向发生在轴承间隙中(即，毛细管的外侧)，因为此处将会是截面面积最小处。结果将是不能承受载荷，导致偏心。毛细管截面的开口能够确保节流发生在毛细管内。而且，通过在轴承壳体102中提供轴向延伸的腔室110，轴承壳体的外圆周表面 128是未被破坏的，即，在外圆周表面128和轴向延伸的腔室110之间存在被自由使用的圆周层，例如用于冷却剂等。图4和图5分别示出作为本发明实施例的轴颈气体轴承的更详细地表示的剖视图和俯视图。在这个实施例中，气体轴承130包括具有轴孔134的轴承壳体132，轴孔134以类似于图3的方式被形成通过该轴承壳体132。轴孔由径向朝内的轴承表面138形成。在这个实施例中，可加压空间由多个机械地钻孔的轴向延伸的孔140形成。这些孔被机械地钻孔到轴承壳体132的轴向端面中。在所示的实施例中，它们从图4所示的顶表面被向下钻孔。图5示出轴向孔140形成围绕轴孔134并且与轴孔134同心的环形的环状，环形通道142围绕轴向孔140的顶部机械加工，以在它们之间提供共用的流体分布。此后，轴向孔例如用密封剂136封闭，以在轴承壳体132内形成可加压空间。加压气体供给导管144被机械加工在轴承壳体132的相对的轴向端中，以将一个轴向孔140连接于加压气体源，该加压气体源能够被连接以对形成在轴承壳体132的轴向端148中的凹腔146加压。在可替换的实施例中，共用的凹腔146被直接加压。来自导管144的加压气体能够经由共用的环形通道142流向所有的轴向孔140。因此，轴向孔140可以被加压到彼此相同的程度。多个径向延伸的毛细管被激光钻孔在轴承表面138中，以在轴承表面138和由轴向孔140形成的可加压空间之间提供流体连通。类似于图3所示的实施例，图4所示的多个被激光钻出的毛细管150设置成两个圆周系列，每个系列包括围绕轴承表面138的圆周以规则的间隔间隔开的多对毛细管。每对被激光钻出的毛细管的位置在进行钻孔之前确定。 在这个实施例中，毛细管选择在轴承表面138和每个轴向孔140之间的轴承壳体的壁最薄的位置。这能够有利于高效能的制造。在另一个实施例中，可以确定每个轴向平面需要12 个轴向孔和M个被激光钻出的毛细管。这种设置可以使每对毛细管之间的圆周距离最小。提供气体排出出口 152以将轴承表面连接于外部环境，以在轴孔的里面和轴向孔 140的里面之间形成必要的压力梯度。如图4所示，加压气体供给导管144通过打径向孔和相交的轴向孔，然后在轴承壳体132的外圆周表面用塞子156塞住径向孔的一部分形成。这以与图3所示轴承相同的方式确保轴承壳体132的外圆周表面是未被破坏的。但是，这也可以通过从凹腔146直接形成加压气体供给导管到一个轴向孔中来实现，例如，经由沿对角线延伸的通道等。因此轴承壳体132的外圆周表面158可以自由用于冷却剂系统中，例如，接纳水冷却套管等。图5示出图4所示的气体轴承130的俯视图。在图5中的直线A-A是沿着它截取图4所示的剖视图的直线。在图5中还能够看到的是多个轴向延伸通过轴承壳体132的通孔154，例如，用于接纳连接相邻轴承壳体的螺钉。轴承壳体132还包括围绕一个轴向端的凸缘160。该向外伸出的凸缘160具有形成在其中的多个螺栓孔162，用于将轴承壳体固定在位。图6是既用作轴颈轴承又用作止推轴承的气体轴承164的示意剖视图。该气体轴承164包括具有轴孔的轴承壳体166，该轴孔由形成在轴承壳体中的径向朝内的轴承表面 172形成。轴168被接纳在轴孔167中。在这个实施例中，轴具有设置成靠近轴承壳体166 的底轴向端的止推转子(runner) 170，在这个实施例中，止推转子170轴向地面向轴承表面 190 (止推轴承)。类似于关于图4和图5所讨论的实施例，轴承壳体166具有形成在其中的多个轴向孔174。如上所述，轴向孔174围绕轴孔167以环形系列的方式设置。环形通道176设置在轴向孔174的轴向端，以在它们之间提供共用的流体连通连接。环形通道176之上的元件可以是在机械加工环形通道176之后密封在壳体上的顶板的一部分。加压气体供给导管 180连接在一个轴向孔174和设置在轴承壳体166的轴向端184的凹腔182之间，以接纳来自合适的气体供给源的加压气体。多个径向延伸的毛细管178激光钻孔在轴承表面172 中，以在轴承表面172和轴向孔174之间提供流体连接。在这个实施例中除了只有一个圆周系列之外，毛细管的构造是如同上面所描述的。为了提供止推轴承的功能，多个轴向延伸的毛细管186激光钻孔在朝向轴向的轴承表面190中，以在轴承表面190和轴向孔174之间提供流体连通。如图6中的放大部分所示，轴向延伸的毛细管186在轴承表面190也提供向内逐渐变细的气体出口，即便在大偏心度的情况下也确保毛细管的压力限制功能。因此，每个轴向延伸的毛细管186包括孔188 和开口 192。开口 192具有开口 194，该开口 194确保在轴承表面190处的毛细管186的直径大于在其与开口 192的接合处的孔188的直径。在这个实施例中，开口 192可以是类似于上面所讨论的圆锥形的凹穴，或可以是形成在朝向轴向的轴承表面的环形槽的一部分。图7示出用于制造上面所述的具有被激光钻出的毛细管的气体轴承的设备的示意图。这个示例利用图3所示的轴承壳体102图示说明，但是可以应用于其他实施例。为了形成径向延伸的毛细管，在光束生成设备200(例如，Nd:YAG激光器等)中生成高能光束(例如激光束)。来自设备200的输出光束204，例如利用合适的光学器件引导到轴孔104，在轴孔104中它入射在轴承表面108上。光束可以是脉冲的，以便提供足以气化轴承壳体102的材料的能量，以在轴承表面108和包含在轴承壳体102内的轴向延伸的腔室119之间形成毛细管。在图7所示的实施例中，输出光束204，例如，沿着基本平行于轴孔的轴线的方向被引导到轴孔104中。例如反射镜等的光学器件202设置在轴孔104中，以使输出光束偏转到轴承表面108上。例如，光学器件202可以设置成偏转输出光束204，使得光束基本沿着垂直于该表面的方向入射在轴承表面108上。在其他实施例中，输出光束不需要被偏转并且可以以一定角度入射在轴承表面上。例如，成角度的光束可以从轴承壳体外面朝着轴承表面引导，使得光束倾斜穿过轴孔的直径。为了对每个毛细管形成逐渐变细的气体出口，光学器件202可以设置成聚焦输出光束204，即，使输出光束204从轴孔104到设置在轴承表面108之外的聚焦点206变窄。 当光学器件呈这种结构时可以形成毛细管和逐渐变细的凹穴两者。可替换地，光学器件可以采用用于形成互连接轴承表面108和轴向延伸的腔室110的毛细管的孔的第一结构，和用于形成该凹穴或开口的第二结构。类似的方法可以用于在轴向面对的轴承表面中形成轴向延伸的毛细管。在这种情况下，连至气体出口的逐渐变细到毛细管可以通过在轴向面对的表面中激光钻孔环形凹槽来形成。
权利要求
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。
2.根据权利要求1所述的气体轴承，其中所述气体出口是形成在所述轴承表面中的圆锥形的或球形的凹穴，其中所述毛细管从所述凹穴的基底径向延伸离开。
3.根据权利要求1或2所述的气体轴承，其中被激光钻出的多个所述毛细管设置在所述轴承表面上的两个或更多个毛细管圆周系列中。
4.根据权利要求3所述的气体轴承，其中每个圆周系列包括围绕所述圆周以规则的间隔设置的形成在预定位置处的预定数目的毛细管。
5.根据任一前述权利要求所述的气体轴承，其中所述可加压空间包括沿着共用的通道彼此流体连通的多个腔室，其中一个或更多个所述腔室具有从所述轴承壳体外侧延伸到所述腔室的入口导管。
6.根据权利要求5所述的气体轴承，其中所述入口导管在所述轴承壳体的轴向端离开所述轴承壳体。
7.根据权利要求5或6所述的气体轴承，其中所述多个腔室包括在围绕所述轴孔的环上规则地设置的多个单独轴向延伸的孔。
8.根据任一前述权利要求所述的气体轴承，其中所述轴承壳体包括例如在轴承壳体的轴向端处朝向轴向的轴承表面和多个轴向延伸的毛细管，该多个轴向延伸的毛细管通过用激光钻通所述朝向轴向的轴承表面，以在所述朝向轴向的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朝向轴向的轴承表面处的气体出口，所述气体出口随着延伸离开该轴承表面逐渐变细。
9.一种气体轴承，其包括 轴承壳体，所述轴承壳体具有终止在沿着朝向轴向方向的轴承表面处的轴孔，和多个轴向延伸的毛细管，该多个轴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，所述气体出口随着延伸离开所述轴承表面变窄。
10.一种气体轴承，其包括 轴承壳体，所述轴承壳体具有轴承表面，和多个毛细管，所述多个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的气体出口，所述气体出口随着延伸离开所述轴承表面变窄。
11.一种制造气体轴承的方法，所述气体轴承包括轴承壳体，该轴承壳体具有由径向朝内的轴承表面限定的轴孔，所述方法包括从所述轴孔内引导激光束入射在所述轴承表面上，以钻出穿过所述轴承表面到包含在所述轴承壳体中的可加压空间中的径向延伸的毛细管；和在钻出所述毛细管期间，光学地操纵所述激光束，以在所述轴承表面的所述毛细管的端部形成气体出口，其中所述气体出口随着延伸离开所述轴承表面变窄。
12.—种气体轴承，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，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，和气体输送通道，所述气体输送通道形成在所述轴承壳体的轴向端部中，以在所述可加压空间和气体供给源之间提供流体连通，其中，所述轴承壳体包括从所述可加压空间径向向外设置的未被破坏的圆周层。
全文摘要
本发明公开一种气体轴承(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。
文档编号F16C32/06GK102292560SQ201080005622
公开日2011年12月21日 申请日期2010年1月26日 优先权日2009年1月26日
发明者R·杜朋特 申请人:R·杜朋特, 空气轴承有限公司