液体分配方法

专利名称：液体分配方法
技术领域：
本发明涉及液体分配方法，由此在低压环境下将预定量的液体注入到机械和其它装置的特定区域中。具体地说，本发明涉及将润滑液体分配到用在信号记录/再现装置例如硬盘驱动器中的动压轴承装置中的方法。
背景技术：
为了将少量液体定量注入到目标位置中，目前已经采用了微型分配器。最简单的微型分配器由小直径喷嘴和用于将液体送入到该喷嘴中的机构构成。构成工业用的微型分配器的组成部件包括喷嘴部分、向液体施加输送压力的机构、用于控制液体流出的阀机构以及控制一系列分配器动作的机构。
虽然如此，但是当处于真空状态下时，利用微型分配器来精确地使预定量润滑液体流进组成部件或机械装置中并不是一件简单的事情。其困难之处在于，与在大气压下进行分配的情况不同，在减压环境下，尽管切断了阀门以停止注入，但是流动不会马上停止。不会马上停止的原因是，与其中当阀门切断时液体在大气压的作用下停止进一步流出的处于大气压的情况相反，在减压环境下，约束力减弱，从而使液体在惯性作用下继续流出。除了使作用在流出液体上的背压减弱之外，减压环境还加快了液体的流出速度，从而该液体有力地冲击注入目标主体，因此液体产生飞溅，从而带来这样的问题，如注入体积不足并且液体粘附在不期望有液体附着的区域上。
为了消除这些麻烦，需要足够缓慢地分配润滑油。这个要求延长了单次分配循环所需要的时间，因此降低了生产率。
因此，目前还没有一种能够精确地注入预定量液体而不会污染环境，并且由此生产率较高的注入方法。

发明内容
在作为本申请主体的本发明的注入方法中，采用具有恒定内径的圆柱形毛细管作为喷嘴，并且将喷嘴的输送压力和可选尺寸选择为遵照以下数值表达式。
2σa>ρ(PLa28η)2-Pa]]>表达式1ρ(PLa28η)2-Pa>0]]>表达式2从圆柱形毛细管中流出的液体由于在管子的顶端部分中的表面张力而受到制动。表达式1给出制动力超过液体的动量的条件。当满足表达式1时，从毛细管顶端流出的液体将处于那些条件下，并且丧失了其在顶端处的速度，这使液体停止过度冲击目标位置并且四处飞溅。而且，因为液体流出在给毛细管供应液体停止的同时停止，从而便于控制液体流出体积并且使该流出体积的精度较高。当不满足表达式1时，尽管已经停止液体供应，但是留在毛细管内的液体仍然由于惯性继续流动，这不利于控制流出体积。
虽然本发明以圆柱形毛细管的顶端部分和注入过程的对象处于减压环境中为前提，但是其中的压力不为零。注入作业在大约100Pa或在更低的压力环境下进行。因此，如果对于这个压力而言润滑液体的流出速度足够慢，则可以只通过该压力使流出停止。但是，这些条件相当于这种情况，即注入速度如此缓慢以致于降低了生产率。
表达式2为从这方面给予表达式1的右边下限的关系式。该限制为大于零。换句话说，表达式2给出了这样的条件，在这些条件下如果不存在任何由于表面张力而导致的制动，则该液体将以比液体流出能被停止的速度更快的速度供应。
在本发明的分配方法中，为了让液体只是流出预定时间，可以采用一阀机构。因为用来切断流道的阀机构的部分位于圆柱形毛细管的基部附近，所以在从阀机构切断部分到毛细管顶端的间隔中没有任何浪费的空间。因此在注入过程中液体流出的开始/切断更加可靠地响应于由阀机构进行的开/关操作。而且，因为没有任何浪费的空间，所以沿着从阀机构到达毛细管顶端的路线没有任何存在有气泡的区域。这个特征还有助于可靠地控制注入操作。
在本发明的注入方法中，可以通过向液体施加大气压来进行注入作业。大气压为能够廉价地从中得到相对稳定的压力的压力源的这个事实使得能够进行高精度的液体注入作业，同时降低了设备成本。
在本发明的注入方法中，可以采用对注入速度的响应速度相当快的阀机构。这样做更加能够降低伴随着注入开始/切断出现的注入体积误差。
在本发明的注入方法中，将润滑液体注入到动压轴承装置中。因为本发明因此能够在减压环境下进行高精度的注入过程，所以可以有效地进行将润滑液体分配到动压轴承装置中。
本领域普通技术人员从下面的详细说明并且结合附图将更加了解本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点。


图1为涉及本发明的润滑液体注入设备的示意图；图2(A)和图2(B)为分配装置和液体容器的示意图；图3(A)和图3(B)为分配装置的关键部分的放大图；图4(A)和图4(B)为用于说明润滑液体注入设备如何操作的示意图；图5为动压轴承装置的密封部分的放大图；图6为动压轴承装置密封部分的第二视图；图7为用于说明检测空气侵入的过程的示意图；图8为用于说明润滑液体脱气过程的示意图；图9为用于说明将润滑液体以滴入方式供给到液体容器中的过程的示意图；和图10(A)和图10(B)为装配有液体动压轴承的主轴马达的视图。
图11为圆柱形毛细管的顶端的放大图。
具体实施方案(1)润滑液体注入设备(1-1)装置概述参照图1，显示出用于实施根据本发明的润滑液体注入方法的润滑液体注入设备1。该润滑液体注入设备1包括真空腔室2、分配器3、润滑液体容器4以及用于将这些部件的内部抽空的抽真空装置和导气机构R以及它们的连接供应管线。
在该实施方式中，采用一般的旋转泵P作为抽真空装置。导气机构R将周围空气导入到供应管线中，该导气机构包括流量控制阀W和用于防止灰尘侵入到该机构中的过滤器F。为了进一步确保防止灰尘的侵入，调节流量控制阀W，从而使得空气流入速度不会过分增长。附图标记GB1和GB2表示潘宁真空计(Penning gauge)，它们能够监测真空腔室2和液体容器4的内压。
分配器3包括阀机构30(在图3中示出)和安装在该阀机构的顶端中的圆柱形毛细管32。分配器3通过供应管道42与液体容器4的底部连接。动压轴承装置5设置在真空腔室2的内部，并且被分配有通过毛细管32的顶端供应的润滑液体。
真空腔室2具有带盖的圆柱形形式的玻璃构造，它沿着底面端部开口；因此，可以从外面观察该腔室内的状态。如图1中所示，该腔室沿着其底面的开口端部分由基座21切断。通过未示出的由橡胶制成的O形环来使这个封闭不透气。真空腔室2通过通风阀V和W与旋转泵P和导气机构R连接。
图2示出了液体容器4和分配器3。如图2A中所示，在容器4的上部中留有空闲空间45，并且通过抽空该空间，可以降低溶解在润滑液体中的气体浓度。与所述操作相关的是与容器4的这个区域连接的管道42b，通过该管道来降低/升高空闲空间45的压力。在抽真空期间，操作一搅拌机构以促使溶解在润滑液体中的气体浓度降低。该搅拌机构包括装配有磁铁的杆44和同样装配有磁铁的搅拌器43，其中转动杆44以使搅拌器43在液体容器4内部转动。液体容器4内部通过输送管道42与分配器3连接，又通过安装在分配器3的顶端中的毛细管32与外部连接。
为了将润滑液体分配到动压轴承装置中，伴随着将润滑液体送入到该分配器3中必须有足够大的稳定的喷射压力。否则，尤其在大规模生产轴承装置的情况下，液体分配体积将随着每次分配操作而变化，这不能确保一致的产品质量。
为此，在图2A的情况中，通过在大气压下将空气引入到空闲空间45中以向润滑液体施加喷射压力。同时，图2B中所表示的是一种不同的方法，其中通过将铅锤48放置到装配到缸体46中的柱塞47上来向存储在缸体46内的润滑液体施加喷射压力。图2B方法的一个优点在于，可以在不使润滑液体暴露于空气的情况下向它施加压力。但是，因为润滑液体一旦已经被送入到液体容器4中就不能再脱气，所以必须提前调节该液体以充分降低溶解在液体中的气体浓度。选择这两种方法中的哪一种最好由技术人员考虑其它因素来确定。
(1-2)阀机构如稍后将描述，在该润滑液体注入设备1中，通过使液体容器4的内部处于减压状态以便使润滑液体脱气，使得毛细管32顶端处于暴露在大气压的状况中。在这些情况下，外部气体试图进入，从而朝着液体容器4前进。相反，当注入设备1分配润滑液体时，一方面，毛细管32的顶端处于减压下；另一方面，使空闲空间45处于大气压下，从而向润滑液体施加分配压力。在这些情况下，润滑液体试图流出，从而朝着外面前进。在任一种情况下，必须利用阀机构使流动停止。因此，在选择用于该分配器3的阀机构中所想到的是，阀必须不仅在内压处于较高状态中时而且还要在外压也处于较高状态中时不会出现泄漏。可以采用具有图3中所示结构的阀机构30作为这种阀。
现在将参照图3进行说明，该图为显示分配器3的关键特征的剖视图。从安装在分配器3的顶端中的圆柱形毛细管32的端部，将液体分配到动压轴承装置中。入口34通过输送管道42与液体容器4连接，通过该入口来供应受到输送压力的润滑液体。在形成于阀座部分(valve basepart)31中的供应孔35中，容纳有塞杆33，其在驱动机构38的作用下被来回挤压。当该塞杆33通过驱动机构38在图中被向下挤压时，它将封闭孔37关闭，从而形成切断部分(图3A)。相反，当该杆在图中被向上拉时，封闭孔37打开，从而允许润滑液体通过(图3B)。驱动机构38可以为只简单地具有使塞杆33来回移动的能力的装置，并且例如可以由弹簧和电磁铁构成。因此，仅仅通过电接通/切断的切换来高速驱动该塞杆33。
在如此构成的阀机构30中，由塞杆33和封闭孔37形成的封闭，其位置非常靠近毛细管32的基部端(喷嘴)；而且，在该封闭部位的前面没有任何可滞留气泡等的多余空腔。从该封闭部位向前延伸的在分配器30中的润滑液体流道几乎专门由在圆柱形毛细管32内部中的空腔构成。
(2)注入过程(2-1)注入方法首先使真空腔室2上升进入如图4A所示的其打开状态，并且将动压轴承装置5设置在基座21顶上的预定位置处。为了提高将轴承装置设置到适当位置处的精度，可以采用专门的夹具或可精确移动的工作台(precision-movable stage)。
在该状态中，真空腔室2的内部处于大气压下，而在液体容器4中的空闲空间45被连续抽真空，其中将该空间抽空至10Pa的压力(第一压力)。同时，通过使装有磁铁的杆44转动，而使插入到液体容器4中的搅拌器43转动，因此搅拌润滑液体。通过分配器3来保持在液体容器4和真空腔室2之间的气密性。通过使润滑液体暴露在压力为10Pa的大气中，继续抽真空和搅拌。在这些情况下，可以认为溶解在润滑液体中的气体浓度处于与压力为10Pa的大气的浓度大致相等。
接下来，使真空腔室2下降以使其开口端侧关闭并抵靠在基座21上，并且对内部进行抽真空。分配器3和液体容器4与真空腔室2一起下降，从而移动到一较低位置。因此，毛细管32的顶端被设置到形成在动压轴承装置5的轴承间隙的开口部分中的密封部分53(图5)中。同时，由于液体容器4已经向下移动，所以杆44的相对位置的变化使得其磁力不起作用，因此搅拌器43停止转动，从而中止了搅拌作用。
然后，调节真空腔室2的抽空程度(压力调节步骤)，从而使该真空腔室2的内压将达到稍高于第一压力的压力(第二压力)。
之后，为了向该润滑液体施加输送压力，将周围空气导入该空闲空间45中，从而使之升高到大气压。周围空气可有利地用作用来提供恒定压力的最便于得到的来源。不过，并不一定要使该空间45到达大气压，而是根据要求使用适当的装置自由地选择低于大气压或高于大气压。
接着，将阀机构30打开预定时间，以输送动压轴承装置5将要容纳的适当量的润滑液体。这时，虽然在液体容器4内部中的润滑液体已经暴露于处在大气压下的空气，但是因为搅拌已经停止，所以尤其是从液体容器4的下部抽出的润滑液体将处于与第一压力大致相等的状态中。
喷射出的润滑液体从毛细管32的顶端流出。在那个位置处，从毛细管32的顶端流出的润滑液体将不会起泡，这是因为真空腔室2的内压已经到达大于第一压力的30Pa(第二压力)。因此，可以省去将由于起泡而溅射并且变得附着在动压轴承装置上的润滑液体擦去的过程。另外，消除了由于起泡而导致的损失，这降低了分配体积误差，从而使得分配体积更加精确。
应该注意，在压力调节步骤之前，必要时可以暂时将真空腔室2的内部抽真空至低于第二压力的压力(第五压力)。例如，可以将腔室内部抽真空至与第一压力相同的10Pa水平。这样使得能够更加彻底地将轴承抽空。但是，在液体分配之前，必须将腔室加压至高于第一压力的压力(第二压力)以防止液体发泡。
(2-2)密封部分的状态图5显示出动压轴承装置5的密封部分53附近在分配有液体之后的放大图。
密封部分53形成在位于轴51和套筒52之间的、在图中用附图标记54表示的轴承间隙的开口端中。将圆柱形毛细管32的顶端移动到密封件53附近，到达正好尚未接触其壁面的位置处，在该状态下分配润滑液体。轴51构成了轴承装置旋转部件，并且套筒52构成了轴承装置固定部件。通过使密封部分53形成在轴承间隙的开口部分中，它包围该旋转部件。
由于润滑液体对密封部分壁面的亲和力，所以已经分配的润滑液体分散在整个密封部分周围，但是不会到达轴承间隙54的深处。在该阶段，图5中用附图标记6表示的润滑液体不必填充整个密封部分，但是必须占据间隙的密封区域的整个回路。而且，通过已经事先被抽真空至30Pa的轴承装置环境，该轴承间隙将被抽真空至接近该压力的压力，因此润滑液体将处于这样的状态下，其中由于其对壁面的亲和力，所以它易于进入到轴承间隙的深处。图5的右手侧示意性地显示出紧接着液体分配后的状态。紧接着分配之后，润滑液体6聚集在轴承装置的开口部分中，但是由于其对壁面的亲和力，所以该液体立刻转变成在该图左手侧示出的状态。在该图的左手侧，润滑液体已经部分滑入到轴承间隙54的深处，从而相应地降低了在密封部分53的润滑液体的液面。
根据该密封部分53的结构以及该轴承将要容纳的润滑液体量，在一些情况中，在一次操作中不能分配所需的润滑液体量。在这些情况中，可以将该液体分配工作分成两个或多个循环。在第一循环液体分配工作之后，通过估计润滑液体分散在整个密封部分53周围并且其液面充分下降的时间来进行第二和随后的液体分配操作。
在完成液体分配操作之后，重新给真空腔室2内部加压(第三压力)。重新加压使得在润滑液体6内部/外部之间产生压力差，从而迫使润滑液体6进入到轴承间隙54的深处并且完成该润滑液体分配工作。虽然最简单的是重新加压至大气压，但是重新加压至低于大气压的压力不会妨碍分配过程，只要该压力足以迫使润滑液体一直进入到轴承间隙中。另外，一旦已经迫使润滑液体进入到该间隙中并且已经确保了在密封部分53中的足够空间，则可以再次将真空腔室2抽空，并且再次进行液体分配过程。
现在参照图6，该图与图5类似，为轴承装置密封部分的放大图，在该情况中，在动压轴承装置5’中，套筒的上端面具有斜面60。在该斜面和轴表面上形成有不透液薄膜。在其中动压轴承装置如此构成的实施方式中，所分配的润滑液体填充在斜面上(该图的右半部)，并且随后在毛细管作用下一直渗透到轴承间隙中(该图的左半部)。具有斜面60的益处不仅在于可以一次分配大量的润滑液体，而且还在于润滑液体不会留在套筒上端表面上。
(2-3)侵入气体检测然后，使其上已经完成了分配过程的动压轴承装置5进行用于检测是否存在气体侵入的过程。虽然本发明的轴承装置注入方法的可靠性非常高，但是仍然会出现错误分配。因此，要进行检测以排除这种废品。
图7为用来解释该过程的示意图。使经过分配过程的轴承装置5处于大气压下。至于该过程所涉及的压力环境，只要该压力大于后面所述的第四压力，则原则上就可以进行检测，但是最好是非常容易实现的大气压。
将动压轴承装置5设置在装配有抽空机构的真空箱91内，并且用适当的夹具紧固。在那种情况下，测量出在已经施加大气压的状态中的润滑液体的高度(level)。使用激光位移传感器93来进行该测量，该传感器的光束穿过在真空箱91上的玻璃盖92。
接下来操作真空泵P和排气阀，以将真空箱91的内压降至1000Pa，这是第四压力。在该状态中，再次测量液面高度，并且将其与在降低压力之前的液面高度进行比较。如果在这个第二次测量时液面升高的量超过预定值，则将该装置作为废品排除；否则就认为该装置为合格品。
当通过空运来运输该动压轴承装置时，飞机将在同温层下部区域中飞行，同温层的最大高度接近海拔14km。在那个高度处，大气压处于140hPa级，这明显大于1000Pa(10hPa)。因此，如果动压轴承装置已经经过了在1000Pa下的减压测试，则即使该装置在丝毫没有加压的货舱中输送的情况下，也可以认为出现液体泄漏的可能性非常小。
(2-4)预先对润滑液体进行脱气处理并且将其送入到注入设备中事先对送入到润滑液体注入设备1中的润滑液体进行专门的脱气处理，这缩短了在液体容器4内进行脱气处理所需的时间。在本发明的注入方法中，可以一开始在单独的真空腔室中更可靠地将因为液体容器4的内部反复暴露于空气而没有充分脱气的润滑液体脱气。
图8显示出用于这些目的的脱气装置的结构。真空箱9放置在磁性搅拌器驱动机构8的顶部，并且在位于该箱子9内部的润滑液体容器7中容纳有润滑液体6。
通过真空泵P将真空箱9内部抽真空至低于第一压力的压力。优选地抽真空至10Pa或更小，以继续进一步将该箱子抽空。在那种状态中继续长时间搅拌，从而降低溶解气体直到其程度与该压力环境相称。
除了该预先脱气处理之外，可以设计用来在将润滑液体送入到液体容器4中时产生脱气效果的装置。图9显示出将润滑液体滴入地供给到液体容器4中的方法。
具体地，将润滑液体送入漏斗100中，并且通过微流阀101将该液体一滴滴地滴入到液体容器4中。将液体容器4内部抽空至10Pa左右。由于这些液滴的单位体积的表面积较大，所以脱气迅速地进行。并且由于这些液滴在它们撞击液体容器的内表面和液面时受到冲击，所以进一步促进了脱气。
将未示出的加热器安装在真空箱9和液体容器4上，以便用于进行预脱气处理。通过加热器将润滑液体加热至60度来使之脱气。因为一般来说气体在液体中的溶解度随着液体温度升高而下降，所以脱气迅速进行。
(3)最佳注入参数的选择(3-1)推导公式1&2
公式1导出这样的条件，在这些条件下在圆柱形毛细管的顶部中润滑液体的表面张力和在管子顶端处的周围压力超过液体的动量。下面将对在那个推导中的步骤进行说明。
假设毛细管孔的半径为a(m)，毛细管的长度为L(m)，在毛细管端部之间的压力为P(Pa)，润滑液体粘性系数为η(Pa·s)，润滑液体密度为ρ(kg/m3)，润滑液体表面张力为σ(N/m)，并且在毛细管的顶端部分处的环境压力为Pm(Pa)。然后如图11所示，将其中润滑液体将要从毛细管的开口端流出的时刻概念化。
在那个状态中，如图所示一样，表面张力作用在毛细管口和已经从口中伸出的润滑液之间。在其中润滑液体具有的动量完全被该表面张力和环境压力抵消的情况下，该润滑液体不会从开口端冲出，而是被俘获在毛细管口中。为了实现精确的液体分配操作，必须在流体失去其动量的情况下将它提供给轴承间隙开口部分。这种条件可以这样获得，即通过计算出由于表面张力和环境压力而导致作用在每单位体积的流出润滑液体上的冲量并且找出动量不会超过这个冲量的条件。
从图11中可以看出，在其中润滑液体开始从毛细管的开口端流出的时刻，润滑液体的表面与管子的纵向轴线大致平行地延伸，并且邻接着开口端的边缘。这意味着，使流出润滑液体制动所需要的力将为液体中的表面张力乘以毛细管的开口端的周长的数值。因此，如下计算出所设想的条件。
沿着毛细管顶端口作用的表面张力2πaσ 表达式3；在时间增量Δt期间作用在润滑液体上的冲量2πaσΔt 表达式4；在时间增量Δt期间流出的润滑液体的动量mu=πa2uΔtρu=πa2ρ(PLa28η)2Δt]]>表达式5(其中u为在毛细管内流动的润滑液体的速度)；并且由于液体表面张力和环境压力导致的冲量必须超过流体动量
(2πaσ+πa2Pm)Δt>πa2ρ(PLa28η)2Δt]]>表达式6。
将上面的关系简化得出表达式1。要理解的是，直接从表达式1中得出作为表达式1满足表面张力σ为零的条件的表达式2。将表达式6对L求解得出L>a5P2ρ64η2(2σ+Pma)]]>表达式7利用表达式7便于限定圆柱形毛细管的合适长度的下限，如在下面表1中所给出的一样。同样，上限为a4P2ρ64η2Pm>L]]>表达式8应该指出的是，可以使用韦伯数来书写表达式1，这是作用在液体界面上的惯量与界面表面张力的比例2>We-Pmaσ]]>表达式9其中We=ρau2σ]]>表达式10(3-2)注入工作的结果在改变表面张力和粘性系数的情况下，进行液体分配工作以评估出各个尺寸的圆柱形毛细管。表1中给出了工作参数。所采用的毛细管为由美国的EFD公司制造的产品，并且由不锈钢制成。在表中的“规格”栏中的“27G”、“30G”和“32G”为制造商在其产品上所使用的针对针孔的规格。因为每个孔都有尺寸公差因此带来内径变化，所以对于在表中的内径数值而言，内径因产品而不同，显示出由制造商给出的上限和下限。
所采用的润滑液体为多元醇酯类，并且在条件A至G中在20℃下进行测试，并且在H至J中在40℃下进行测试。条件H至J的不同之处还在于，改变了粘度和表面张力以使液体强烈地受到温度影响，并且不同之处还在于在液体分配工作期间的真空腔室内压设定为30Pa。在所有条件A至J中，对来自相互不同的五个制造批次的圆柱形毛细管进行试验。
表1

表2

表2给出了从表达式1的左边、表达式2的左边(它等于表达式1的右边)以及表达式7和8得出的毛细管长度的上限和下限，并且还给出了如何给实际分配工作评级。在“分配工作评级”栏中，“差”表示润滑液体不能稳定地分配。对于条件J，“部分差”表示由于在该制造批次的一些毛细管中出现的分配体积波动，所以液体不能稳定地分配。
与毛细管内径存在波动这个事实对应，该波动用来表示表达式1的左边和表达式2的左边的数值。在其中表达式2左边的数值范围完全落入在表达式1左边的数值范围之下的情况下，分配工作结果是令人满意的。另一方面，在这些数值部分重叠的情况下，分配工作结果部分差或者差。
在“长度上限”栏中，输入了在对变量作出公差时的最小值；同样，在“长度下限”栏中，输入了在对变量作出公差时的最大值。当圆柱形毛细管的实际长度超过下限值时，分配工作结果是令人满意的。但是对于条件H，毛细管长度大于上限。这表示选择的毛细管过长。虽然在这种条件下可以进行液体分配工作，但为了提高生产率，应该采用更短的管长。
应该理解的是，对于其中出现令人满意的结果的A、C、D、E、F、G和I条件而言，通过阻断阀门来使润滑液体停止流出。对于证实较差的条件，在停止流出的时刻方面存在不一致性。
另外，上面的说明假设圆柱形毛细管的顶端其横截面(与管子长度方向垂直)为圆形，但是即使其横截面为椭圆形，相同的参数-毛细管孔的半径a、毛细管长度L、在毛细管端部之间的压力P、润滑液体粘性系数η、润滑液体密度ρ、润滑液体表面张力σ以及在毛细管顶端部分处的环境压力Pm将受到控制。但是除了这些参数之外，椭圆的长轴或者毛细管顶端相对于长度方向范围切出的角度θ也具有影响。
如果θ较小，则认为能够适用与在表达式1大致相同的关系。较大数值的θ不能使用基础计算来找到与表达式1类似的关系式。并且表面张力的方向相对于润滑液体运动的方向倾斜的相当大的角度增加了润滑液体在毛细管顶端中运动的复杂性。然而，即使在这些情况中，润滑液体的动量和由于液体表面张力导致的冲量之间的关系决定了在润滑液体中出现的现象，因此表达式1证实为用于判断的有效准则。
在前面说明的用于实施本发明的最佳模式不限于在这里所给出的内容。例如，对于其中分配有润滑液体的动压轴承装置，已经描述了轴旋转类型，但是本发明在应用于轴固定类型的动压轴承装置时效果不会变化。
本发明同样适用于这些场合中，其中采用具有更高粘性系数的润滑液体以及具有更大或更小表面张力的液体。同理，所述液体不限于润滑剂；通过在减压环境中在注入工作中使用任意液体都可获得本发明的效果。
权利要求
1.一种注入方法，用于在减压环境下使用圆柱形毛细管形式的喷嘴使预定量液体流入到作为目标的部件中，该注入方法包括压力调节步骤，使目标部件和毛细管顶端部分处于减压环境中；以及注入步骤，通过用于输送液体的压力向圆柱形毛细管提供已经施加了比在减压环境下的压力更高的压力的液体，并且仅在一预定时间内使液体从毛细管朝着目标部件的顶端流出；其中在SI系统单元中，假设字母a为毛细管孔的半径，L为毛细管的长度，η为液体粘性系数，σ为液体表面张力，ρ为液体密度，P为液体输送压力，并且Pa为减压环境的压力，则满足以下公式2σa>ρ(PLa28η)2-Pa.]]>
2.如权利要求1所述的注入方法，其特征在于，还满足以下公式ρ(PLa28η)2-Pa>0.]]>
3.如权利要求1所述的注入方法，其特征在于在所述注入步骤中，从液体供应机构将液体提供给圆柱形毛细管；在所述液体供应机构和圆柱形毛细管之间插设一阀机构；该阀机构在圆柱形毛细管的基底部分附近具有一切断部分；并且该切断部分用于阻断以及随后打开贯穿阀机构和圆柱形毛细管的液体流道。
4.如权利要求2所述的注入方法，其特征在于在所述注入步骤中，从液体供应机构将液体提供给圆柱形毛细管；在所述液体供应机构和圆柱形毛细管之间插入一阀机构；该阀机构在圆柱形毛细管的基底部分附近具有一切断部分；并且该切断部分用于阻断以及随后打开贯穿阀机构和圆柱形毛细管的液体流道。
5.如权利要求3所述的注入方法，其特征在于，利用大气压作为向液体施加输送压力的压力源。
6.如权利要求4所述的注入方法，其特征在于，利用大气压作为向液体施加输送压力的压力源。
7.如权利要求3所述的注入方法，其特征在于在阀机构从断开流道切换至打开流道所需的时间内或者在阀机构从打开流道切换至断开流道所需的时间内从圆柱形毛细管中流出的液体量与意欲注入到目标部件中的液体注入量相比小得可以忽略不计；并且在所述注入步骤中，通过调节阀机构打开的时间长度来控制注入量。
8.如权利要求4所述的注入方法，其特征在于在阀机构从断开流道切换至打开流道所需的时间内或者在阀机构从打开流道切换至断开流道所需的时间内从圆柱形毛细管中流出的液体量与注入到目标部件中的目标液体注入量相比小得可以忽略不计；并且在所述注入步骤中，通过调节阀机构打开的时间长度来控制注入量。
9.如权利要求5所述的注入方法，其特征在于在阀机构从断开流道切换至打开流道所需的时间内或者在阀机构从打开流道切换至断开流道所需的时间内从圆柱形毛细管中流出的液体量与注入到目标部件中的目标液体注入量相比小得可以忽略不计；并且在所述注入步骤中，通过调节阀机构打开的时间长度来控制注入量。
10.如权利要求6所述的注入方法，其特征在于在阀机构从断开流道切换至打开流道所需的时间内或者在阀机构从打开流道切换至断开流道所需的时间内从圆柱形毛细管中流出的液体量与注入到目标部件中的目标液体注入量相比小得可以忽略不计；并且在所述注入步骤中，通过调节阀机构打开的时间长度来控制注入量。
11.如权利要求1所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
12.如权利要求2所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
13.如权利要求3所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
14.如权利要求4所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
15.如权利要求5所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
16.如权利要求6所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
17.如权利要求7所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
18.如权利要求8所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
19.如权利要求9所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
20.如权利要求10所述的注入方法，其特征在于所述目标部件为动压轴承装置中的轴承装置开口部分，该动压轴承装置具有旋转部件和支撑着该旋转部件的固定部件，使旋转部件相对于固定部件转动，在旋转部件和固定部件之间保持一轴承间隙，并且在轴承间隙的一个端部中形成有至少一个所述开口部分，并且该开口部分包围着旋转部件并且面对着周围外部大气；并且所述液体为所述动压轴承装置所保存的润滑液体。
全文摘要
在减压环境中，证实难以随意使从喷嘴顶端流出的液体停止或者以不会产生溅射的能量大小分配液体。为了解决这些困难，如此选择包括喷嘴孔以及液体的表面张力、粘性和其上的输送压力在内的参数，以使液体从喷嘴顶端流出时作用在其上的表面张力大于液体的动量。通过在这些条件下分配液体，从而可以可靠地控制液体流出，并且实现迅速的注入作业。
文档编号G01F11/00GK1661249SQ20051005249
公开日2005年8月31日 申请日期2005年2月23日 优先权日2004年2月23日
发明者见须勋, 内山雅昭, 吉田达也, 一之濑威 申请人:日本电产株式会社