CN100494711C - 用于以流体填充流体动压轴承的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于以流体填充流体动压轴承的系统和方法。本发明的流体填充系统包括：流体储槽，用于将流体存储于其中；真空容器，用于将流体动压轴承容纳于其中；流体分配器，用于将流体储槽连接至真空容器并将流体滴入流体动压轴承的微隙中；泵，连接到流体储槽和真空容器，用于分别将空气从流体储槽和真空容器排到外部；以及氮储槽，用于分别控制流体储槽和真空容器中的压力，其中，使用氮来对流体储槽加压，以使流体储槽中的压力变得高于真空容器中的压力，从而使流体移向真空容器并使流体滴入容纳于真空容器中的流体动压轴承中。流体填充系统还包括超声波发生器，用于将超声波施加至流体储槽，从而从流体中去除气泡。

Description

用于以流体填充流体动压轴承的系统和方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2006年3月16日提交的题为“用于将流体填充到流体动压轴承中的系统和方法”的第10-2006-0024362号韩国专利申请的权益，其全部内容结合于本申请中作为参考。

技术领域

本发明大体上涉及一种用于以流体填充流体动压轴承的系统和方法，更具体地涉及一种可以用于以流体填充流体动压轴承而无需使用泵送单元的用于以流体填充流体动压轴承的系统和方法。

背景技术

通常，流体动压轴承是在硬盘驱动器和CD-驱动器的电机中所使用的设备。流体动压轴承包括轴和支撑轴的套管，其中，在轴和套管之间限定微隙并且微隙填充有诸如油的粘性流体，从而在轴和套管的相对转动期间，由于流体引起的在微隙中形成的动压力使得轴能够自由转动。

在以流体填充流体动压轴承的过程中，必需防止在轴和套管之间的微隙中形成气泡。然而，在以流体填充轴承的过程中，防止在微隙中形成气泡是非常困难的，并且需要复杂的工序。

在题为“流体动压轴承的制造方法以及使用该流体动压轴承的电机”的第2005-114051号日本专利公开中披露了一种传统的流体填充方法，附图的图4中图解示出了该方法。

如图4所示，传统的以油来填充流体动压轴承10的系统包括油槽210、气泡去除装置H和S、真空容器220、和针形阀230。

油槽210存储将用于填充流体动压轴承10的油。油槽210通过具有阀B1的管连接至真空泵P1，并且通过管212连接至位于真空容器220中的针形阀230。

真空泵P1将空气从油槽210的内部排到大气中，直到油槽210中的压力降到预定的真空能级P1。

气泡去除装置H和S从存储在油槽210中的油中去除气泡，并包括加热单元H和搅拌单元S。

加热单元H位于油槽210的下方，用于将油加热到预定温度，从而从油中去除气泡。搅拌单元S安装在油槽210中，以使单元S浸没在油槽210内的油中。搅拌单元S搅拌油槽210中的油，从而从油中去除气泡。

真空容器220将流体动压轴承10容纳于其中，通过具有阀B2的管连接至真空泵P2，并且通过具有阀B3的另一个管与大气相通。

真空泵P2将空气从真空容器220的内部排出，直到真空容器220中的压力降到预定的真空能级P2。在以上的陈述中，将真空容器220中的压力降低，以使真空能级P2低于油槽210的真空能级P1。更详细地说，油槽210中的压力高于真空容器220中的压力。

阀B3打开管，以将大气空气供应给真空容器220，因而，真空容器220中的压力变得与大气压力相等。

将油滴到流体动压轴承10上的针形阀230通过管212连接至油槽210。针形阀230的出口喷嘴位于流体动压轴承10的锥形密封部8周围的位置处，因而，很容易将流体滴到流体动压轴承10上。

如本文中以下的描述，具有上述结构的传统的以油来填充流体动压轴承10的系统在以油填充流体动压轴承10的同时，还从油中去除气泡。

首先，传统的油填充系统从存储在油槽210中的油中去除气泡。加热单元H对在大气压力下存储在油槽210中的油进行加热，然后通过转动的搅拌单元S对大气压力下的存储在油槽中的油进行搅拌，从而从油中去除气泡。与此同时，通过真空泵P1将油槽210中的压力降到预定的真空能级P1并维持在真空能级P1。

此后，使流体动压轴承10容纳于真空容器220中，并且通过真空泵P2将真空容器220中的压力降到预定的真空能级P2。在以上的陈述中，以气泡的形式去除残留在流体动压轴承10的轴和套管之间的锥形密封部8中的空气。使锥形密封部8的内部维持在真空能级P2。

此后，油由于真空能级P1和P2(P1>P2)之间的差而滴到流体动压轴承10的锥形密封部8上。

在滴油之后，打开阀B3以将大气空气引入到真空容器220中，从而使真空容器220的内部压力逐渐返回到大气压力。在以上的陈述中，通过流入真空容器220中的大气空气来对油加压，然后将油推到锥形密封部8的所有角落，以填充整个锥形密封部8。

然而，传统的油填充系统和方法的问题在于，为了将油滴到流体动压轴承10上，必须仔细控制并维持油槽210和真空容器220的各个真空能级，降低这些真空能级来形成几乎完全真空，以便能够精确控制油槽210和真空容器220之间的压力差。

此外，为了从存储在油槽210中的油中去除气泡，传统的系统和方法需要诸如加热单元H和搅拌单元S的额外设备，从而使系统的结构变得复杂。

发明内容

因此，鉴于现有技术中存在的以上问题，本发明的目的在于提供一种用于以流体填充流体动压轴承的系统和方法，以在将流体滴到流体动压轴承上时，能够轻易控制流体储槽和真空容器之间的压力差。

本发明的另一个目的在于提供一种用于以流体填充流体动压轴承的系统和方法，其中，为了从流体中去除气泡，使用了一种能够振动和加热流体的振动发生装置，从而简化了流体填充系统的结构并且提供了简单的流体填充工艺。

为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于以流体填充流体动压轴承的系统，其包括：用于将填充材料存储于其中的存储装置；用于将使用填充材料填充的物体容纳于其中的容纳装置，其中，该容纳装置连接至存储装置，以使填充材料能够移动；用于将空气分别从存储装置和容纳装置排到外部的压力控制装置；以及用于分别控制存储装置和容纳装置中的压力的装置，其中，对存储装置加压，以使存储装置中的压力变得高于容纳装置中的压力，从而使得填充材料移向容纳于容纳装置中的物体并滴入该物体中。

在该系统，压力控制装置可以将氮供应到存储装置和容纳装置中，从而控制存储装置和容纳装置中的压力。

该系统还可以包括用于对存储装置施加振动从而从填充材料中去除气泡的装置。

根据实施例，本发明提供了一种用于以流体填充流体动压轴承的系统，其包括：流体储槽，用于将流体存储于其中；真空容器，用于将流体动压轴承容纳于其中；流体分配器，用于将流体储槽连接至真空容器，并且将流体滴入流体动压轴承的微隙中；泵，连接至流体储槽和真空容器，并且分别将空气从流体储槽和真空容器排到外部；以及氮储槽，用于分别控制流体储槽和真空容器中的压力，其中，使用氮对流体储槽加压，以使流体储槽中的压力变得高于在真空容器中的压力，从而使流体移向真空容器并滴入容纳于真空容器中的流体动压轴承中。

该系统还可以包括超声波发生器，用于对流体储槽施加超声波，从而从流体中去除气泡。

在该系统中，泵可以通过相应的排气管连接至流体储槽和真空容器，其中，在每个排气管上都设置有调整阀来打开或关闭排气管。

在该系统中，氮储槽可以通过相应的氮供应管连接至流体储槽和真空容器，其中，在每个氮供应管上都设置有调整阀来打开或关闭氮供应管。

在该系统中，可以通过从氮储槽供应的氮来对滴入流体动压轴承中的流体加压，从而使流体装入流体动压轴承的微隙中。

在另一个方面中，本发明提供了一种用于以流体填充流体动压轴承的方法，其包括以下步骤：(A)使用泵将空气从流体储槽中排出；(B)将流体动压轴承放入真空容器中，并使用泵将空气从真空容器中排出；(C)将氮供应到流体储槽中，以使流体储槽中的压力变得高于在真空容器中的压力；(D)使用流体储槽中的高压力来使流体从流体储槽移向流体动压轴承，并且将流体滴到流体动压轴承上；以及(E)将氮供应到真空容器中，从而对滴入的流体加压并以流体填充流体动压轴承。

在该方法中，可以在步骤(A)排出空气时振动流体，以使气泡从流体中排出。

在该方法中，在步骤(D)滴到流体动压轴承上的流体的一部分可以由于毛细管作用而渗透入流体动压轴承的微隙，同时，当在步骤(E)中通过氮对流体加压时，滴入流体的剩余部分可以渗透入微隙。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它的目的、特征、和优点将变得更易于理解，附图中：

图1是示出了根据本发明的优选实施例的用于以流体填充流体动压轴承的系统的示意图；

图2是使用图1的流体填充系统的用于以流体填充流体动压轴承的方法的流程图；

图3A到图3E是示出了根据图2流程图的用于以流体填充流体动压轴承的方法的示意图；以及

图4是示出了传统的流体填充系统的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更加详细地描述本发明的优选实施例。在可以的情况下，贯穿附图和描述使用相同的参考数字来表示相同或相似的部件。

下文中，将参考图1详细描述根据本发明实施例的流体填充系统100。为了易于描述，在附图中仅详细示出了流体动压轴承10的轴11和套管12，而没有详细示出轴承10的其他元件，但是在附图中图解示出了其他元件。此外，非常夸大地示出了轴11和套管12之间的微隙13，这与其实际的形状和尺寸有所不同。

如图1所示，流体填充系统100包括流体储槽110、超声波发生器120、真空容器130、流体分配器140和氮储槽150。

流体储槽110将要装入流体动压轴承10中的流体111存储于其中，其中，在预定部分(优选地，在流体储槽110的上部)中形成流体入口(未示出)，从而将流体供应到流体储槽110中。

此外，流体储槽110连接至用于将空气从槽110中排出的泵160和用于将氮供应给流体储槽110的氮储槽150。泵160通过排气管112密封连接至流体储槽110，其中，在排气管112上安装有调整阀113来打开和关闭管112。

流体储槽110还连接至用于将流体动压轴承10容纳于其中的真空容器130。在以上的陈述中，真空容器130通过连接至流体分配器140的流体供应管114密封连接至流体储槽110。

超声波发生器120将具有预定频率的超声波施加至流体储槽110，从而将气泡从流体储槽110内部的流体111中去除。在以上陈述中，超声波发生器120将由电子电路产生的超声波信号施加至超声振子(诸如，压电陶瓷)，从而产生振动并产生超声波。

当将由超声波发生器120产生的超声波传输至流体111时，流体111的温度增加，因而，在流体111中重复形成空泡并且从流体111中重复消除空泡。由于上述的在流体111中的空泡的形成和消除，所以流体111发生振动，从而消除了其中的气泡。

真空容器130将流体动压轴承10容纳于其中，以使用流体111填充轴承10。在预定部分(优选地，在真空容器130的上部)中限定开口(未示出)，从而使工作人员能够将轴承10放入容器130中或者将其从中取出。

此外，用于将空气从真空容器130排出的泵160和用于存储氮并将氮供应到容器130的氮储槽150连接至真空容器130的相应部分。泵160通过排气管131密封连接至真空容器130，其中，在排气管131上安装有调整阀133来打开和关闭管131。

用于将流体111滴入流体动压轴承10的微隙13中的流体分配器140连接至流体供应管114的一端。流体分配器140的出口喷嘴位于流体动压轴承10的轴11和套管12之间的微隙13周围的位置处，从而能够轻易地将流体滴入微隙13中。

控制流体储槽110和真空容器130中的压力的氮储槽150通过相应的氮供应管152和153连接至流体储槽110和真空容器130。氮储槽150将压力高于大气压力的氮151存储于其中，并且通过打开安装在氮供应管152和153上的相应的调整阀154和155来将氮151供应给流体储槽110和真空容器130。

以下将参考图2和图3A到图3E详细描述在从流体中去除气泡的同时使用流体填充系统100用于以流体填充流体动压轴承的方法。

如图2的流程图中所述，本发明的流体填充方法包括六个步骤。

更详细地描述，根据本发明的流体填充方法包括：第一步骤S110，将流体供应到流体储槽中并将空气从流体储槽中排出；第二步骤S120，将流体动压轴承置入真空容器中，并将空气从真空容器中排出；第三步骤S130，将氮供应到流体储槽中；第四步骤S140，将流体滴入流体动压轴承的微隙中；第五步骤S150，将氮供应到真空容器中，从而在压力下以滴入的流体来填充微隙；以及第六步骤S160，从真空容器中取出填充有流体的流体动压轴承。

首先，在步骤S110中，如图3A所示，在安装到排气管112上的调整阀113以及安装到氮供应管152上的调整阀154都关闭的状态下，通过流体入口(未示出)将流体111供应到流体储槽110中。

然后，操作超声波发生器120，以从流体111中去除气泡，与此同时，打开调整阀113并且操作泵160，以将空气从流体储槽110排到大气中。

在步骤S120中，如图3B所示，在安装到排气管131上的调整阀133和安装到氮供应管153上的调整阀155都关闭的情况下，通过开口(未示出)将流体动压轴承10置于真空容器130中。

然后，打开调整阀131并操作泵160，以将空气从真空容器130排到大气中。

在步骤S130中，如图3C所示，打开安装到氮储槽150的氮供应管152上的调整阀154，从而通过氮供应管152将氮151供应到流体储槽110中。

在本发明中，使用氮来对流体储槽110加压，以能够轻易控制流体储槽110和真空容器130之间的压力差。为了对流体储槽110加压，使用不会渗透入流体111的氮151。因而，在流体111中不会形成任何气泡。

在步骤S140中，如图3D所示，使用流体分配器140将流体滴入流体动压轴承10的轴11和套管12之间的微隙13中。在以上的陈述中，由于流体储槽110和真空容器130之间的压力差，所以流体滴入了微隙13中。

为了使预定量的流体111能够均匀地滴入环形微隙13中，转动流体动压轴承10。滴入到微隙13中的一些流体111由于毛细管作用而渗透入微隙13，而剩余的流体留在滴入状态而不渗透。

然后，在步骤S150中，如图3E所示，打开安装到连接至氮储槽150的氮供应管153上的调整阀155，以通过氮供应管153将氮151供应给真空容器130。在以上的陈述中，对装入微隙13中的流体111进行加压，以使整个微隙13能够完全填充有流体111。在本发明中，为了对装入微隙13中的流体111加压，使用不会渗透入流体111的氮151。因而，在装入隙13中的流体111中不会形成任何气泡。

在步骤S160中，使用适当的设备(未示出)将已完全填充有流体的流体动压轴承10从真空容器130中取出。

通过以上描述显而易见，根据本发明的用于以流体填充流体动压轴承的系统和方法具有以下优点：使用氮来对流体储槽加压，从而使得流体储槽中的压力变得高于真空容器中的压力并使得流体流向真空容器并滴到真空容器中的流体动压轴承上。因而，本发明能够很容易控制流体储槽和真空容器之间的压力差。

此外，与传统技术不同，本发明的流体填充系统和方法使用了能够振动和加热流体以从流体中去除气泡的超声波发生器，因而，本发明简化了系统的结构并且使得流体填充工艺简单了。

虽然为了说明的目的描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应当了解，在不背离所附权利要求公开的本发明的范围和精神的前提下可以进行各种修改、增加、和替换。

Claims (11)

1.一种用于以流体填充流体动压轴承的系统，包括：

用于将流体存储于其中的存储装置；

用于将使用所述流体填充的流体动压轴承容纳于其中的容纳装置，所述容纳装置连接至所述存储装置，以使所述流体能够移动；

用于将空气分别从所述存储装置和所述容纳装置排到外部的装置；以及

用于分别控制所述存储装置和所述容纳装置中的压力的压力控制装置，

其中，对所述存储装置加压，以使所述存储装置中的压力变得高于所述容纳装置中的压力，从而使所述流体移向容纳于所述容纳装置中的所述流体动压轴承并滴入所述流体动压轴承中。

2.根据权利要求1所述的用于以流体填充流体动压轴承的系统，其中，所述压力控制装置将氮供应到所述存储装置和所述容纳装置中，从而控制在所述存储装置和所述容纳装置中的压力。

3.根据权利要求2所述的用于以流体填充流体动压轴承的系统，还包括：

用于对所述存储装置施加振动以从所述流体中去除气泡的装置。

4.一种用于以流体填充流体动压轴承的系统，包括：

流体储槽，用于将流体存储于其中；

真空容器，用于将流体动压轴承容纳于其中；

流体分配器，用于将所述流体储槽连接至所述真空容器，以及将所述流体滴入所述流体动压轴承的微隙中；

泵，连接至所述流体储槽和所述真空容器，用于分别将空气从所述流体储槽和所述真空容器排到外部；以及

氮储槽，用于分别控制在所述流体储槽和所述真空容器中的压力，

其中，使用氮来对所述流体储槽加压，以使所述流体储槽中的所述压力变得高于所述真空容器中的所述压力，从而使所述流体移向所述真空容器并滴入容纳于所述真空容器中的所述流体动压轴承中。

5.根据权利要求4所述的用于以流体填充流体动压轴承的系统，还包括：

超声波发生器，用于对所述流体储槽施加超声波，从而从所述流体中去除气泡。

6.根据权利要求4所述的用于以流体填充流体动压轴承的系统，其中，所述泵通过相应的排气管连接至所述流体储槽和所述真空容器，在所述排气管中的每个上都设置有调整阀来打开或关闭所述排气管。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的用于以流体填充流体动压轴承的系统，其中，所述氮储槽通过相应的氮供应管连接至所述流体储槽和所述真空容器，在所述氮供应管的每个上都设置有调整阀来打开或关闭所述氮供应管。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的用于以流体填充流体动压轴承的系统，其中，通过由所述氮储槽供应的所述氮来对滴入所述流体动压轴承中的所述流体加压，并将所述流体装入所述流体动压轴承的所述微隙中。

9.一种用于以流体填充流体动压轴承的方法，包括以下步骤：

(A)使用泵将空气从流体储槽中排出；

(B)将流体动压轴承置于真空容器中并使用所述泵将空气从所述真空容器中排出；

(C)将氮供应到所述流体储槽中，以使所述流体储槽中的所述压力变得高于所述真空容器中的所述压力；

(D)使用所述流体储槽中的所述高压力，将所述流体从所述流体储槽移向所述流体动压轴承，并将所述流体滴到所述流体动压轴承上；以及

(E)将氮供应到所述真空容器中，从而对所滴入的所述流体加压并使用所述流体来填充所述流体动压轴承。

10.根据权利要求9所述的用于以流体填充流体动压轴承的方法，其中，当在所述步骤(A)排出所述空气时振动所述流体，以将气泡从所述流体中排出。

11.根据权利要求10所述的用于以流体填充流体动压轴承的方法，其中，在所述步骤(D)滴到所述流体动压轴承上的所述流体的一部分由于毛细管作用而渗透入所述流体动压轴承的微隙，而当在所述步骤(E)中通过所述氮来对所述流体加压时，所滴入的所述流体的剩余部分渗透入所述微隙。

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