JP2002031137A - 多房性の流体静力学的流体ベアリングおよびその製造方法 - Google Patents
多房性の流体静力学的流体ベアリングおよびその製造方法Info
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Abstract
流体に関するロケットエンジンのターボポンプにおける
多房性の流体静力学的流体ベアリングの提供。 【解決手段】 加圧下で流体を導入するためのオリフィ
ス(7)を有する円筒形のステーター(4)を含んで成る流体
静力学的流体ベアリングであって、ステーターが、その
内側表面に、流体を導入するためのオリフィス(7)と協
同するオリフィス(8)を含む金属板(2)と、前記オリフィ
ス(7,8)の周囲に配置されるセル(5)を含む自己潤滑性複
合材料(3)の層とから成る組み立て品で構成されるリン
グ(6)を有することを特徴とする流体静力学的流体ベア
リング。
Description
支持するための、特に流体を加圧するためのロケットエ
ンジンのターボポンプにおける多房性の流体静力学的流
体ベアリングの分野に関する。
特に高負荷が必要とされるか、または高速、または優れ
た精度、または長期の寿命が要求される多数の産業上用
途において広範に使用されている。それにもかかわら
ず、それは、ロケットエンジンのターボポンプでは、未
だ比較的少ししか使用されていない。
るローター42を受ける環状のベアリングステーター41を
含んで成る、従来使用されている流体静力学的ベアリン
グ40の構造を示している。ターボポンプが運転中のと
き、ローター42は、加圧下、オリフィス44を通じてベア
リングステーター41のセル43に導入される流体の薄い層
によって浮揚して保持される。セル43は、ステーター41
の材料に直接、機械加工される。ステーターの内側表面
は円筒形であることから、前記セルを機械加工するのは
確かに困難である。機械加工は、ステーターの直径が小
さい場合、特に困難である。
ための流体を加圧するための予備タンクは、ポンプ駆動
装置を傷つけることがあるシャフトとベアリングの接触
を避けるように過渡的な段階において使用され得る。前
記予備装置は、重航空機全体としてのポンプ装置を製造
するのには寄与するが、故障の危険を増やす。例えば、
ロケットエンジンのターボポンプにおいて、流体をベア
リングのステーターに導入するのに用いられる圧力は、
通常、ポンプの出口から直接取り出される。その結果、
前記ポンプの操作中に生じる過渡的な段階の一部(開
始、停止…)において、ポンプ出口から抜かれるベアリ
ングへの流体圧の供給は、ローターが確実に浮揚するに
は、未だまたはもはや十分なレベルではない。
険を減らすために、ステーターの内側表面を特定の表面
処理に付すか、または薄い潤滑層をその上に配置するこ
とがある。不運にも、ベアリングの内側表面の前記処理
には、特に、一般には50μm未満である前記コーティ
ング層の厚さやその均一性に関して、様々な困難が存す
る。
ングを傷つけずに、多数の過渡的な段階に順応すること
ができない。
改善し、かつシャフトとベアリングが接触する場合に故
障の危険を最小限にすると同時に、より便利な方法で製
造できる多房性の流体静力学的流体ベアリングを提供す
ることを目的とする。
のオリフィスを有する円筒形のステーターを含んで成る
流体静力学的流体ベアリングによって達成される。前記
ベアリングは、ステーターが、流体を導入するためにオ
リフィスと協同する、オリフィスを含む金属板と、オリ
フィスの周囲に配置されるセルを含む自己潤滑性複合材
料の層とから成る組み立て品で構成されるリングをその
内側表面に有することを特徴とする。
アリングは、その内側表面に、シャフトとベアリングが
接触する場合に、シャフトまたはベアリングへの回復で
きない損傷の危険を繰り返すことなくその中に大量の磨
耗量に順応できる複合材料の層の厚さを含み、また圧力
を供給する補助的手段を用いずに、過渡的な段階を通り
ぬけることも可能にする。
保持される開環である。
m以上2mm未満である。
する、流体静力学的流体ベアリングの製造方法も提供す
る。自己潤滑性複合材料の層を平坦な金属板の表面上に
組み立てる工程;金属板と複合材料を含んで成る組み立
て品を、ステーターの内側表面の造成に対応する寸法に
切断する工程;前記組み立て品の複合材料の層の厚さ内
にセルを機械加工する工程;前記組み立て品を曲げて、
割りリングを形成する工程;前記組み立て品を割りリン
グの形態でステーターの内側表面に挿入する工程;およ
びオステーターの厚さを貫通し、かつ挿入された組み立
て品のセルを貫通するオリフィスを機械加工する工程。
る本発明の方法は、自己潤滑性複合材料の厚い層を形成
できかつセルを機械加工するのをより容易にする平坦な
金属構造物から、回転式シャフトを受容するためのステ
ーターの内部を作成することを可能にする。
上2mm未満である。
を干渉嵌め合いとして挿入する工程は、プレスを用い
て、またはステーターを熱膨張することによって、また
は環状組み立て品を熱収縮することによって、あるいは
実際には前記2つまたは3つの技術の組み合わせによっ
て行なわれる。
法は、複合材料内に、ステーターの内側表面を再穿孔す
る最終工程も含む。
定的な実施例として挙げられる本発明の特定の態様につ
いての以降の説明から、添付の図面を参照することによ
り明白である。
力学的流体ベアリングを表す。本発明のベアリングは、
ステーター4の内側に加圧により低位置に保持された割
りリング6を内側表面に有する円筒形の固体ステーター4
を含んで成る。前記リング6は、ステーター4の内側表面
と接触している金属板2によって構成される第1厚さ
と、ベアリングの内側表面を表し、回転式シャフト(図
示せず)を支持して浮揚させるための自己潤滑性複合材
料3の層から形成される第2厚さを有する。複合材料3の
層は、ベアリングの内側表面に規則正しい間隔でセル5
を有する。各セル5は、ステーター4と金属板2の厚さを
貫通するオリフィス7を含んでいる。オリフィス7は、流
体静力学的ベアリングに固有の回転式シャフトを浮揚さ
せる機構を提供するために、ベアリングのセル5に加圧
下で流体を供給することができる。
内側表面のセル間に、1mm程度の厚さの複合材料を包
含する。この厚さは、ベアリングステーターの内側表面
の特定の処理によって先行技術で得られる潤滑性フィル
ムコーティングの厚さに比べると大きな値である。すな
わち、有効な潤滑性複合材料の重要な量のために、本発
明のベアリングは、最終的な再穿孔工程、またはライン
上での塗装または穿孔のようなベアリングの再アライメ
ント工程のような、多数の適合する操作に順応できる。
合材料の重要な厚さのために、ターボポンプ(特に、低
温ターボポンプ)を開始または停止する過渡的な段階
は、シャフトとベアリングの接触に対する高まった許容
量に起因して、容易に成され、そして前記ベアリング
は、前記接触を考慮したその耐久性により、故障にも耐
え得る。
造方法は、製造工程中の、本発明のベアリングの構成要
素の種々の外観を表す図1〜3を参照して説明される。
の製造工程を表している。これらの工程は、最初に、自
己潤滑性複合材料3の層が上に形成された平坦な金属板2
から組み立て品1を作成する工程を含む。次いで、この
方法で形成される組み立て品1は、ベアリングステータ
ー4(図3)の内側表面の造成に対応する寸法に切断さ
れ、本発明の製造方法の終点では、ベアリングステータ
ー4の中に挿入される。その後、セル5は、複合材料3の
層の厚さのみを貫通して、ミリングまたはその他の技術
によって機械加工される。
接機械加工され、その後、薄い潤滑性コーティングが配
される先行技術の流体静力学的流体ベアリングとは違っ
て、本発明は、組み立て品1に、それが平坦な間に3つ
の工程を行うことを提案する。このことは、自己潤滑性
複合材料の層全体に亙る厚さと均一性の点で、より精密
な制御を達成することができる。本発明の方法は、溶液
が表面処置を引き起こすかまたは薄いコーティングを沈
積させるのとは異なる方法で、約1mmまでの大きな厚
さの自己潤滑性複合材料の均一な層をベアリングステー
ターの内部に組み込むことを可能にする。加えて、組み
立て品1は、本発明のベアリングを製造する早期の工程
中、平坦な形状であることから、特に、小さな直径の
(直径45mm未満)開口部を有するベアリングにおけ
るセルの機械加工がより容易である。というのも、この
操作が平坦な板に行なわれるからである。
ら、図2に示すように開口した割りリング6の形状に加
工するように曲げることにある、成形品の成形工程後の
組み立て品1を示す。成形品が図2に示すような開口し
た割りリングの形状である場合、金属板2で構成される
外側と、セル5を含む複合材料3の層によって表される内
側表面を有する形状は、実質上円筒形である。
グステーターの最終的な構造を表している。本発明のベ
アリングを形成するこの最終工程では、固体ステーター
4は、その内側表面に、曲げた前記組み立て品1で構成さ
れる割りリング6を受容するので、金属板2で形成される
リング6の外側表面は、ステーターの内側表面に対して
圧迫されるようになる。残りの寸法がベアリングステー
ター4の直径よりも大きな割りリング6は、プレスを用い
て、またはステーターを熱膨張することによって、また
は割りリング6を熱収縮させることにより、あるいは前
記の2つまたは3つの技術の組み合わせによって、ステ
ーター中に挿入される。
テーターの内側表面を構成し、ステーターは、その後、
重要な厚さでかつセルを包含する自己潤滑性コーティン
グを有する。セル5への供給を可能にして、流体静力学
的ベアリングに固有の補正現象を確実に生じさせ得るオ
リフィス7は、複合材料3の層のセル5に展開するよう
に、ベアリングステーター4と割りリング6を貫通して穿
孔することにより機械加工される。
法は、2つのベアリングが対を成すように、またはそれ
らを整列させるように、複合材料3の層において、ステ
ーター4の内側表面を再穿孔する最終操作も包含し得
る。
て品を表す概略図である。
略された概略的な透視図である。
ベアリングの省略された概略的な透視図である。
視図である。
…セル、6…割りリング、7…オリフィス、40…従来の流
体静力学的ベアリング、41…ステーター、42…ロータ
ー、43…セル、44…オリフィス
Claims (12)
- 【請求項1】 加圧下で流体を導入するためのオリフィ
ス(7)を有する円筒形のステーター(4)を含んで成る流体
静力学的流体ベアリングであって、ステーターが、その
内側表面に、流体を導入するためのオリフィス(7)と協
同するオリフィス(8)を含む金属板(2)と、前記オリフィ
ス(7,8)の周囲に配置されるセル(5)を含む自己潤滑性複
合材料(3)の層とから成る組み立て品で構成されるリン
グ(6)を有することを特徴とする流体静力学的流体ベア
リング。 - 【請求項2】 リング(6)が、ステーター(4)の内部に圧
縮して保持される開口したリングである請求項1記載の
ベアリング。 - 【請求項3】 複合材料の層の厚さが50μm以上であ
る請求項1または2記載のベアリング。 - 【請求項4】 複合材料の層の厚さが50μm〜2mm
の範囲にある請求項1または2記載のベアリング。 - 【請求項5】 a)自己潤滑性複合材料(3)の層を平坦な
金属板(2)上に組み立てる工程、 b)金属板と複合材料を含んで成る組み立て品(1)を、ス
テーター(4)の内側表面の造成に対応する寸法に切断す
る工程、 c)組み立て品の複合材料(3)の層の厚さ中にセル(5)を機
械加工する工程、 d)組み立て品(1)を曲げて、割りリング(6)を形成する工
程、 e) 割りリングの形状の組み立て品をステーター(4)の内
側表面に挿入する工程、および f)挿入した組み立て品のステーターの厚さを貫通しかつ
セル(5)を貫通して、オリフィス(7)を機械加工する工程
を含む、流体静力学的流体ベアリングの製造方法。 - 【請求項6】 複合材料の層の厚さが50μm以上であ
る請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 複合材料の層の厚さが50μm〜2mm
の範囲にある請求項5記載の方法。 - 【請求項8】 組み立て品が干渉嵌め合いとして挿入さ
れる工程e)が、プレスを用いて行なわれる請求項5〜7
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項9】 組み立て品が干渉嵌め合いとして挿入さ
れる工程e)が、ステーター(4)を熱膨張することによっ
て行なわれる請求項5〜7のいずれか記載の方法。 - 【請求項10】 組み立て品が干渉嵌め合いとして挿入
される工程e)が、環上の組み立て品(6)を熱収縮させる
ことによって行なわれる請求項5〜7のいずれか記載の
方法。 - 【請求項11】 工程e)が、以下の作用(プレスするこ
と、ステーターを熱膨張させること、および組み立て品
を熱収縮すること)の組み合わせによって行なわれる請
求項5〜7のいずれか記載の方法。 - 【請求項12】 複合材料(3)中のステーター(4)の内側
表面を再穿孔する最終工程を更に含む請求項5〜11の
いずれか記載の方法。
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