专利名称：气压轴承及其生产方法
技术领域：
本发明涉及具有轴承衬套的气压轴承，该轴承衬套围绕用于容纳安装 的主体的空腔，并且在其壁中形成多个通道，压縮气体可以从外侧被应用 于这些通道，并且本发明还涉及生产这类气压轴承的方法。这类气压轴承
及生产其的方法可从EP 0 708 262 Al中得知。
背景技术：
气压轴承如何工作要基于穿过通道渗透入到轴承衬套与安装于其中的 主体之间的间隙内的压縮气体。所述间隙必须是狭窄的，以充分呈现对于 产生过压所必须的流阻。供给通道也必须是狭窄的， 一方面为了限制轴承 的压縮气体通过速率，另一方面，从而，如果由安装的主体产生的偏移局 部地导致主体与轴承衬套之间的间隙变窄，以及对应地在变窄区域中的气 体的压缩，压力增加将通过气体从供给通道流出间隙流回外侧而减少。
直径尤其在25 -nm范围及以下的足够狭窄的供给通道的生产存在明 显的技术难度。在介绍中引用的EP 0 708 262 Al公开了如何依靠激光束 钻孔这种通道。由于一些原因，那种方法是不令人满意的方法 一方面， 每个通道必须以消耗时间的方式单个地钻孔，使得生产昂贵；另一方面， 当实现通道长度与直径之间的较大比率对于防止湍流是所希望的时候，能 用激光被钻孔的层厚度受到这样的事实的限制，S卩，焦点的前面与后面的 激光束的直径发散越多，焦点越尖，以致如果钻孔深度太大，则较小的钻 孔直径不能被可控制地沿整个通道长度保持。如果钻孔深度太大，由激光 去除的材料被堆积在所钻的孔的侧壁上的趋势增加。足够薄以便能够在其 中用激光钻孔的削弱的区域于是必须提前在轴承衬套的壁上形成。然而， 所述区域实质上对轴承的负载能力及对变形的抵抗力产生负面影响。
发明内容
5本发明的目标在于公开一种气压轴承以及用于生产该气体轴承的方 法，其使得气压轴承的加工经济，尽管供给通道的横截面狭窄，但该气压 轴承对于变形仍具有很高抵抗力。
在具有轴承衬套的气压轴承的情况下实现所述目标，该轴承衬套围绕 用于容纳安装的主体的空腔，并且在该轴承衬套的壁中形成多个供给通道， 压縮气体可以从外部应用于这些通道， 一方面，通过将多个元件连接在一 起而组装轴承衬套，并且通过各相邻的元件的彼此面对的表面中的凹槽的 方式形成至少供给通道中的一些。可以在较长的，原则上是任何的长度上 通过最初以表面凹槽的形式实现通道而保持通道非常狭窄的横截面。元件 因此将能够具有相当大的壁厚，并且能够呈现相应的高空间稳定性。
为了从凹槽中制作出完成的通道，可以设置各邻近元件的彼此面对的 表面来彼此接触。
可替换的，密封垫圈，优选地为矩形横截面，还可以被插入到各彼此 面对的表面之间。这种类型的密封垫圈可以呈现一定程度的塑性变形性， 这种变形性使其在彼此相对的表面上的宽区域、低深度的不均匀度相等， 但在这样做的过程中，不会穿透到凹槽内，并且不会使得凹槽变得磨损或 狭窄。
优选地将元件沿轴承衬套的纵向方向一个跟着另一个地安置。
为了使得正确地组装元件变得更容易，可以设置彼此邻近的元件以形 状配合方式彼此接合。
对于属于元件中的一个，并且具有凹槽的前端面，尤其优选地被插入 到另一个元件中的凹进部内。
因此，可靠地向前端面上的凹槽供给压縮气体，它们方便地以完全弯 曲的方式横跨前端面以及沿中空圆柱形的一个元件的轴向范围的至少一部 分的该元件的横向表面延伸。
轴承衬套以简单方式被保持在管状壳体中，以确保单个的元件被保持 在一起。
轴承衬套的元件在数量上优选地为至少三个，因此将有至少两对元件 的彼此相对的表面，在这些表面上，可以形成通道。而且轴承衬套的元件 优选地为奇数，因此可以是一组或多组的三个邻近的元件。这类组中的中心元件优选地具有比另两个与之接触的元件的外部尺寸更小的外部尺寸， 因此将存在用于供给沟道的围绕中心元件的空间，其向在中心元件与邻近 那里的两个供给通道之间延伸的供给通道供给压縮气体。
为了从气压轴承的纵向端部向供给通道供给压縮气体，可以设置沿纵 向方向延伸，并且由轴承衬套的元件和由壳体界定的压缩气体供给沟道。 还可以可替换地设置通过壳体延伸的压縮气体供给线，其端部之一位于壳 体的端面上，并且其另一端处于该中心元件的高度。
凹槽可以以简单经济的方式通过变形而形成。那样能够使得所有设置 在两个彼此面对的表面之一上的所有凹槽以最小时间和最低成本以及使用 简单、长寿命的工具来生产。
进一步通过用于生产气压轴承的方法实现该目标，所述方法包括下列 步骤-
a) 提供多个可以被连接在一起，以形成围绕空腔的轴承衬套的元件；
b) 在元件中的至少一个的至少一个表面中生产凹槽，在连接情况下的 该表面面对邻近元件的表面；以及
c) 将元件连接在一起，以形成轴承衬套。
可以使彼此面对的表面直接彼此接触或可以在它们之间插入密封垫圈。
优选地通过模压来生产凹槽。 该方法的进一步的步骤可以将该元件放到管状壳体内。
本发明的进一步的特征与优势将参照附图，从以下示范实施例的描述
中体现出来，其中
图1示出了根据本发明的通过具有压縮气体轴承的压縮机的示意性轴 向截面；
图2示出了通过沿图1中由II-II确定的平面在图1中示出的压縮机 的截面；
图3示出了图1中示出的轴承衬套的元件的端侧面视图； 图4示出了通过图3中所示的元件的轴向截面；
7图5示出了与图1类似的，通过根据本发明的第二实施例的具有气压 轴承的压縮机的截面；
图6示出了沿由VI-VI确定的图5中的平面的截面； 图7示出了用于压縮机的驱动单元的示意图。
具体实施例方式
在图1示出了穿过压縮机的轴向截面，图2中示出径向截面，并且其 在本实施例中具体体现为具有壳体21的线性压縮机，该壳体21容纳了界 定出工作室22的中空圆柱形轴承衬套23。轴承衬套23通过将奇数个，在 本实施例中为5个，环形或中空圆柱形元件24， 25， 26， 27， 28连接在一 起而组装好，该环形或中空圆柱形元件沿轴向方向彼此跟随。在装置中的 两个外部元件24， 28和中心元件26每个均有在彼此相对的前端面29上的 环形凹进部，位于环形凹进部之间的元件25， 27的端部区域接合进该环形 凹进部。元件24至28均具有完全相同的内部直径，以使得它们的内表面 被齐平连接。元件25， 27各具有小于相邻元件24， 26， 28的外部直径的 外部直径，以使得轴承衬套23具有在其外表面上的两个周向的沟道30，每 个周向沟道在元件25， 27的高度处。
无游隙地径向保持元件24， 26， 28的外表面，以与管状壳体21的内 表面相接触，并且沿轴向方向以摩擦接合的方式(通过例如将壳体21收縮 到元件24， 26， 28上)将元件24， 26， 28的外表面固定在适当的位置处。 元件25， 27通过无游隙的接合依次在适当的位置处被固定到元件24， 26， 28的凹进部内。
正如在图3中可以看到的，将元件25， 27与多个径向定位的凹槽32 设置在它们的前端面29上，各凹槽32的内端部供给到工作室22内，并且 外端部过渡至凹槽33内，凹槽33轴向地延伸跨过元件25，或根据具体的 情况，元件27的外表面。凹槽32， 33的宽度与深度各至多是几十微米； 它们的长度可以是几毫米。当元件24至28已经被连接在一起时，轴向凹 槽33每个将从元件24， 26或28的凹进部延伸。沟道32， 33将与元件24， 26， 28的相对的前端面29—起，因此，形成供给通道，经由这些供给通道， 沟道30与工作室22相连通。活塞34以轴向可移动的方式被安置在工作室22中。活塞34的直径为 大约30mm，并且比元件24至28的内部直径小大约10至20 !xm，以使得 当活塞34相对于轴承衬套23被同心地安置时，宽度5至10 ix m的间隙35 将活塞34周向地与轴承衬套23的内表面分开。凹槽32中的一些供给到所 述间隙35内。
工作室22通过焊接在壳体21的圆周凸缘上的弹簧板36而被密封在端 面处。单向阀37， 38形成于弹簧板36中，其允许沿彼此相对的方向流动。 盖39安装在弹簧板36的侧面上，该侧面朝向远离工作室22的方向，两个 室40， 41凹进在该盖中。活塞34远离弹簧板36的运动将气体从室40中 吸出来，穿过阀38吸入工作室22。活塞34朝向弹簧板36的下一个运动将 气体压缩在工作室22中，并且最终通过阀38将其压到室41内。
钻孔的压縮气体供给线42， 43通过弹簧板36及管状壳体部分31，从 室41延伸至沟道30。室41中的过压将经由压縮气体供给线42， 43扩展到 沟道30内，以使得气体将通过凹槽33， 32流回到工作室22内，并且从而 形成气垫，该气垫引导活塞34而不与轴承衬套23接触。
显而易见的，可以容易地通过省略元件26， 27和将元件25直接插入 到元件28中的凹进部内而实现具有减少了长度或减少了数量的供给通道的 压縮机。通过插入额外的元件对26， 27以及产生分别供应合成沟道30的 压縮气体供给线而类似地提供具有更长长度和/或更大数量的供给通道的 压縮机。
图4示出了通过元件25， 27中的一个的放大的轴向截面。可以看出， 在所述截面中，横跨元件25， 27的外表面延伸的凹槽33的深度随着它们 与前端面29的距离而减小，从该前端面开始，凹槽的深度开始增加。凹槽 形状具有两个优势 一方面，其能够在模具(未示出)的辅助下，通过模 压而在连接工序中生产凹槽32， 33，该模具靠着元件25， 27的前端面29 而被挤压；另一方面，在凹槽32， 33之间过渡处的气流的不必要的突然的 偏斜将导致湍流，并且将通过它们在钝角处的汇合而消除压力的下降。
图5示出了通过气压轴承的第二实施例，与图1中所示的截面类似的 截面，该实施例通过两个彼此独立的可实现的特征而区别于图1中所示的 实施例。第一个特征是存在密封垫圈44，这些密封垫圈横截面为矩形，并且每个均位于元件24， 26， 28中的凹进部中，例如盖住接合元件25， 27 的前端面29。密封垫圈44是略微的可塑性变形的，以使得当未穿透到凹槽 32内并且使其横截面变窄时，它们仍然可以使元件的彼此相对的前端面之 间的宽区域、低幅度的不均匀度相等，并且由此防止压縮气体通过位于远 离凹槽32， 33的间隙，从沟道30中一个的到达工作室22。
第二个特征是形成轴承衬套23的元件24至28被容纳在开槽的圆柱形 衬套45中，依次相对于管状壳体部分31的内表面应用开槽的圆柱形衬套 45。因为衬套45中的槽46与弹簧板36中的通道47对准，并且通过例如 合成树脂塞48被牢固地密封于朝向远离弹簧板36的端部处，在轴承衬套 23的沟道30中的每一个均不必制作得可通过个别的钻孔40或(根据具体 的情况)41而接近的情况下，来自室41的压縮气体可以到达轴承衬套23 的所有沟道30，如图1所示。如果轴承衬套23已经由彼此跟随的大量元件 组装，则图5中所示的实施例因此将是尤其有利的。
图7示出了可以用作驱动活塞36的摆动运动的驱动单元的示意图。所 述单元包括两个具有成对彼此相对设置的三个臂3， 4， 5的E型轭1。臂3， 4， 5的彼此面对的端部各形成限定出气隙2的极靴7。分别围绕中心臂4 附着激励线圈8。电流可以通过控制电路被应用于两个激励线圈8，分别建 立两个激励线圈8中的电流方向，以使得中心臂4的彼此相对的极靴7形 成不同的磁极。外部臂3与5的极靴形成磁极，该磁极各与由邻近的中心 臂4形成的磁极不同。
在气隙2中，电枢10由两个弹簧11悬挂，例如在顶部与底部反向点 (或图7中所示的示意物中的右手与左手反向点)之间以换向方式可移动。 在顶部反向点处的电枢10的位置通过连续线示出，并且其在底部反向点处 的位置通过虚线示出。每个弹簧ll均为板簧，其从一片金属板冲压出来， 并且具有多个锯齿形臂12。弹簧11的臂12各作为彼此的镜像从电枢10 上的动作部分(action)的中心点至固定的框架(未示出)上的悬挂点13 延伸，轭l及压縮机被锚定到该固定的框架上。弹簧ll将由于该实施例而 难以沿电枢10的纵向方向以及沿与那里正交的任何方向变形，这样将沿电 枢10的纵向方向可逆地引导电枢10。
实质上为杆型的电枢10包括其中心区域中的四极永磁体14。然而，磁
10体14将在气隙2中被中心地定位，并且当弹簧11处于松弛位置时，在图1 中的其左手与右手极之间的最大磁感应强度将通过中心臂4而中心地延伸， 在松弛位置中，每个弹簧11的臂12实质上被定位在相同平面中，当电流 被应用于线圈8时，电枢10将根据电流方向而被向左或向右偏斜。
权利要求
1. 一种气压轴承，其具有轴承衬套(23)，该轴承衬套围绕用于容纳安装的主体(34)的空腔(22)，并且在该轴承衬套的壁中形成多个供给通道(32，33)，压缩气体可以从外部被应用于该供给通道，其特征在于，该轴承衬套(23)通过将多个元件(24，25，26，27，28)连接在一起而被组装，并且该供给通道(32，33)中的至少一些通过各邻近的元件(24，25，26，27，28)中的彼此面对的表面(29)中的至少一个中的凹槽(32)形成。
2. 根据权利要求l所述的气压轴承，其特征在于，该凹槽(32)被形 成于各邻近的元件(24， 25， 26， 27， 28)的彼此面对的表面(29)中。
3. 根据权利要求1或2所述的气压轴承，其特征在于，各邻近的元件 (24， 25， 26， 27， 28)的彼此面对的表面(29)彼此接触。
4. 根据权利要求1或2所述的气压轴承，其特征在于，密封垫圈(44) 被插入到各邻近的元件(24， 25, 26， 27， 28)的彼此面对的表面(29) 之间。
5. 根据前述权利要求之一所述的气压轴承，其特征在于，该元件(24， 25， 26， 27， 28)沿该轴承衬套(13)的纵向方向被一个跟着另一个地布 置。
6. 根据前述权利要求之一所述的气压轴承，其特征在于，该彼此邻近 的元件(24， 25; 25， 26;…；27， 28)以形状配合的方式彼此接合。
7. 根据权利要求6所述的气压轴承，其特征在于，属于该元件(25， 27)之一的并且具有该凹槽(32)的前端面(29)被插入到另一个元件(24， 26， 28)中的凹进部内。
8. 根据权利要求7所述的气压轴承，其特征在于，该凹槽(32, 33) 以弯曲形式横跨前端面(29)和中空圆柱形的一个元件(25， 27)的横向 表面延伸。
9. 根据前述权利要求之一所述的气压轴承，其特征在于，该轴承衬套 (23)被保持在管状壳体(21)中。
10. 根据权利要求9所述的气压轴承，其特征在于，该轴承衬套(23) 的元件(24， 25， 26， 27, 28)在数量上为至少三个，三个元件的组(24， 25， 26; 26， 27， 28)中的中心元件(25; 27)具有比其它两个与之接触 的元件(24， 26; 26， 28)小的外部尺寸。
11. 根据权利要求9或10所述的气压轴承，其特征在于，由该轴承衬 套(23)的元件(24， 25， 26， 27， 28)以及由该壳体(21)界定的至少 一个压缩气体供给沟道(46)沿纵向方向延伸。
12. 根据权利要求9至11之一所述的气压轴承，其特征在于，延伸通 过该壳体(21)的压縮气体供给线(42， 43)具有在该壳体(21)的前端 面上的一个端部，以及在该中心元件(25; 27)的高度处的另一端。
13. 根据前述权利要求之一所述的气压轴承，其特征在于，该凹槽(32， 33)通过变形形成。
14. 一种线性压縮机，其具有根据权利要求1至13之一所述的气压轴承。
15. —种用于生产气压轴承的方法，所述方法包括步骤a)提供多个元件(24， 25， 26， 27， 28)，其可以被连接在一起，以 形成围绕空腔(22)的轴承衬套(23);b) 在该元件(25; 27)中的至少一个的至少一个表面(29)中生产凹 槽(32， 33)，在连接情况下的该表面面对邻近元件(24; 26; 28)的表面； 以及c) 将该元件(24， 25， 26， 27， 28)连接在一起，以形成该轴承衬套 (23)。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，将该彼 此面对的表面(29)彼此接触。
17. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，将密封 垫圈(44)插到该彼此面对的表面(29)之间。
18. 根据权利要求15至17之一所述的方法，其特征在于，该凹槽(32， 33)被模压。
19. 根据权利要求15至18之一所述的方法，具有额外的步骤d)将 元件(24， 25， 26， 27， 28)放入到管状壳体(21)内。
全文摘要
本发明涉及气体推力轴承，该轴承包括轴承衬套(23)，其围绕用于接收安装的主体(34)的空腔(22)，并且该轴承衬套的壁设有多个供给通道(32，33)，这些通道可以接纳来自外部的压缩气体。该轴承衬套(23)由多个组合的元件(24，25，26，27，28)组成。至少一些供给通道(32，33)由各个相邻的元件(24，25，26，27，28)的相对表面(29)中的凹槽(32)形成。
文档编号F16C29/02GK101535667SQ200780041452
公开日2009年9月16日 申请日期2007年10月29日 优先权日2006年11月7日
发明者J-G·舒伯特, K·莱凯穆勒, M·贾基 申请人:Bsh博世和西门子家用器具有限公司