KR101613333B1 - 가스 베어링 및 그 제조 방법 - Google Patents

가스 베어링 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101613333B1
KR101613333B1 KR1020117019769A KR20117019769A KR101613333B1 KR 101613333 B1 KR101613333 B1 KR 101613333B1 KR 1020117019769 A KR1020117019769 A KR 1020117019769A KR 20117019769 A KR20117019769 A KR 20117019769A KR 101613333 B1 KR101613333 B1 KR 101613333B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bearing
gas
bearing surface
capillary
bearing housing
Prior art date
Application number
KR1020117019769A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110123749A (ko
Inventor
랄프 듀폰트
Original Assignee
에어 베어링스 리미티드
랄프 듀폰트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에어 베어링스 리미티드, 랄프 듀폰트 filed Critical 에어 베어링스 리미티드
Publication of KR20110123749A publication Critical patent/KR20110123749A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101613333B1 publication Critical patent/KR101613333B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
    • F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
    • F16C32/0622—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings via nozzles, restrictors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1005—Construction relative to lubrication with gas, e.g. air, as lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/60—Shaping by removing material, e.g. machining
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
    • F16C32/0685—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for radial load only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
    • F16C32/0696—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for both radial and axial load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

가스 베어링(100)은 내부에 샤프트 보어(104)를 갖는 하우징(102)에 축방향으로 연장되는 가압 챔버(110)를 포함하고, 상기 챔버(110)는 레이저-드릴링 가공되는 모세관(118)을 규정하는 베어링 표면(108)과 유체 연통된다. 베어링 표면(108)에서 각각의 레이저-드릴링 가공되는 모세관(118)의 단부(122)가 벌어져서, 모세관의 가장 좁은 부분이 베어링 표면(108)으로부터 멀리 위치하게 된다. 이러한 형태로 인해, 압력 한정이 모세관 내에서 발생하여야 하고 샤프트와 베어링 표면 사이의 갭에서는 발생하지 않아야 함을 보장함으로써, 갭 베어링(100)의 하중 운반 기능이 샤프트 편심 상황 중에서도 고장나지 않음을 보장할 수 있다. 베어링 표면은 샤프트에 대해 축방향 및/또는 반경방향으로 면할 수 있다. 챔버는 축방향으로 가압되어, 하우징의 외측 원주가 단절되지 않고, 따라서 타 용도로 사용될 수 있다.

Description

가스 베어링 및 그 제조 방법{GAS BEARING AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 2개의 정합 구성요소 사이에 고속 상대 회전하기 위한 비-자체 작용(non-self acting) 가스 베어링에 관한 것이다.
비-자체-작용 베어링에서 0이 아닌 샤프트 편심성을 보상하도록 복원력을 발생시키는 기능을 제공하기 위해, 예를 들어, 복수의 제트(jet)를 이용하여, 공급 압력으로부터 베어링 표면까지의 경로를 제한할 필요가 있다는 것이 알려져 있다.
각각의 제트는 공급 압력을, 제트에서의 베어링 갭 폭(즉, 베어링 표면과 샤프트 간의 거리)에 또한 좌우되는 중간 압력으로 제한한다. 베어링 갭 폭이 작을수록 중간 압력이 크다. 동심 조건 하에서, 대각선으로 대향되는 제트에 의해 생성되는 중간 압력은 대칭에 의해 동일하다. 그러나, 샤프트의 축이 보어(bore)의 축으로부터 변위된 경우(즉, 0이 아닌 편심성을 갖는 경우), 작은 베어링 갭 폭을 갖는 제트에서의 중간 압력이 큰 베어링 갭 폭을 갖는 제트에서의 중간 압력보다 높을 것이며, 따라서, 오정렬을 교정하도록 작용하는 복원력을 야기할 것이다. 베어링 표면에 대한 경로가 제한되지 않을 경우, 샤프트는 공급 압력만을 받을 것이고, 0이 아닌 편심성이 존재할 때 어떤 압력 불균형도 발생하지 않고 따라서 어떤 복원력도 발생하지 않는다.
도 1은 가스 공급원과 베어링 갭 사이에서 가스 경로를 제한하도록 제트들이 제공되는 저널 가스 베어링(10)의 단면도다. 가스 베어링(10)은 샤프트(16)를 수용하기 위해 내부에 형성되는 샤프트 보어(14)를 갖는 베어링 하우징(12)을 포함한다. 샤프트 보어(14)의 내벽은 베어링 표면(18)이다. 베어링 하우징(12)을 통한 반경방향 경로(20)는 베어링 표면(18)과 가압 가스 공급원(도시되지 않음) 사이에서 유체 상호작용을 제공한다. 예를 들어, 도 1에 화살표로 표시되는 바와 같이, 압축 공기가 각자의 개구부(22)를 통해 각각의 경로(20) 내로 펌핑될 수 있다.
제트(24)가 베어링 표면(18) 상의 유입구에서 각각의 경로 내로 플러그로 삽입된다. 각각의 제트(24)는 경로(20) 내로 밀착식으로 끼워맞춰지는 크기를 갖는 원통형 블록이다. 각각의 제트(24)는 베어링 표면(18)으로부터 경로(20)의 내부로 유체 연통을 제공하는 좁은 관통 구멍(예를 들어, 둥근 에어 가스-유출구)(26)을 갖는다. 경로(20) 내 제트(24)의 밀착 끼워맞춤은 경로(20)로부터의 가스가 관통 구멍(26)을 통해 베어링 표면에만 도달할 수 있음을 보장한다.
도 1의 제트(24)의 확대도에 도시되는 바와 같이, 관통 구멍(26)은 베어링 표면을 향해 배치되는 잘록한 부분(constricted portion)(28)을 포함한다. 관통 구멍(26)은 테이퍼링부(tapering section: '가늘어지는 부분'을 의미함)를 포함하며, 테이퍼링부에서는 관통 구멍의 직경이 상기 잘록한 부분(28)을 향해 감소한다.
각각의 제트는 베어링 하우징(12)에 반경방향으로 장착되기 전에 성형 드릴링 가공에 의해, 또는, 회전 작동에 의해 형성되는, 별도의 부분으로 구성된다.
그러나, 회전 기계의 요망 작동 속도가 증가함에 따라, 구성요소의 크기, 예를 들어, 샤프트 직경 및 베어링 갭 폭이 감소할 필요가 있다. 이러한 크기 감소는 매우 작은 제트 직경을 필요로한다. 요망 제트 직경이 75㎛, 또는 그 미만으로 감소함에 따라(예를 들어, 50㎛, 또는 그 미만), 상업적으로 효과적으로 기계가공가능한 제트 직경의 임계치에 접근한다. 특히, 별도의 구성요소로 제트를 제조함과 관련된 임의의 장점이, 베어링 하우징에 제트를 조립할 때, 제트용으로 적절한 물질을 찾을 때, 그리고 베어링 표면을 마감할 때, 나타나는 문제점으로 발전하게 된다.
이러한 문제점에 비추어볼 때, (예를 들어, 200m/s를 넘는 상대적 회전 속도의 경우) 고속 베어링용 제트 플러그 대신에, 반경방향으로 배향되는 레이저-드릴링 가공된 블라인드 구멍을 사용하는 방식이 제시되고 있다. 미국특허공보 제5,645,354호는 베어링 표면에 형성되는 레이저-드릴링 가공된 마이크로-구멍의 예를 개시한다.
도 2는 가스 공급원과 베어링 표면 사이의 가스 경로를 제한하도록 레이저-드릴링 가공된 마이크로-구멍들이 제공되는 저널 가스 베어링(34)의 단면도다. 도 1에 도시되는 베어링과 공통되는 구성요소는 동일한 도면 부호로 제시되며, 다시 설명하지 않는다.
본 배열에 있어서, 각각의 경로(20)는 일체형 한정부(36)를 갖는 베어링 표면(18)에서 종료된다. 도 2의 확대도에서는 일체형 한정부(36)가 평탄한 하부(40)를 갖는 반경방향 블라인드 구멍(38)을 포함하고, 레이저-드릴링 가공된 모세관(42)이 베어링 표면(18)과 반경방향 블라인드 구멍(38) 사이에 유체 연통을 제공하는 유일한 수단이다. 모세관(42)은 베어링 하우징(12) 외부로부터 블라인드 구멍(38)의 평탄한 하부(40)로 고에너지 빔(예를 들어, 레이저 빔)을 방향설정함으로써 형성된다. 도 2는 미국특허공보 제5,645,354호에서 제안한 바와 같이, 베어링 표면(18)에서 최소 직경을 제공하도록 가늘어지는, 노즐 형태를 갖는 레이저-드릴링 가공된 모세관(42)을 도시한다.
중간 압력은 주로 레이저-드릴링 가공된 모세관의 직경에 의해 결정된다.
도 2에 도시되는 배열은 물질 정합, 변형에 관한 문제점의 해결을 도울 수 있고, 저널 베어링 생산의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
미국특허출원공보 제2008/0256797호는 샤프트 보어 내부로부터 모세관을 레이저-드릴링 가공하는 기법을 개시한다.
본 발명은 예를 들어, 베어링을 400,000 또는 500,000 rpm을 넘는, 높은 회전 속도로 작동시키도록, 레이저-드릴링 가공된 모세관을 갖는 가스 베어링의 개발에 대해 검토한 것이다.
일반적으로 말하자면, 본 발명의 일 형태는 베어링 표면에서 레이저-드릴링 가공된 모세관의 단부를 벌어지게 하여, 모세관의 가장 좁은 부분이 베어링 표면으로부터 멀리 형성되게 한다. 이러한 형태는, 압력 한정이 제트 내에서 일어나야 하고 베어링 갭에서는 일어나지 않아야 하기 때문에, 샤프트 편심 상황 중 베어링의 하중 전달 기능이 고장나지 않음을 보장할 수 있다. 따라서, 가장 좁은 부분은 베어링 표면에 형성되는 포켓이나 공동에서 멀리 형성된다. 모세관의 단부에 포켓이나 공동이 없을 경우, 베어링 카운터부(예를 들어, 샤프트)에 고도의 편심 경향이 발생하는 경우 베어링 갭 내에서 압력 한정이 나타날 수 있고, 이러한 분포에 대해 어떤 복원력도 발생할 수 없다. 본 형태에 따르면, 베어링 하우징을 포함하는 가스 베어링이 제공될 수 있고, 상기 베어링 하우징은, 반경방향 내향으로 면하는 베어링 표면에 의해 규정되는 샤프트 보어와, 상기 베어링 하우징 내에 구성된 가압가능한 공간과 상기 베어링 표면 사이에 유체 연통을 제공하도록 상기 베어링 표면을 통해 레이저-드릴링 가공되는, 복수의 반경방향으로 연장되는 모세관을 포함하며, 각각의 레이저-드릴링 가공된 모세관은 상기 베어링 표면으로부터 연장됨에 따라 내향으로 좁아지는 가스-유출구를 베어링 표면에 포함한다. 다시 말해서, 가스-유출구를 통한 가스 흐름 경로는, 베어링 표면으로부터 멀어지는 방향으로 가스 흐름 경로가 연장됨에 따라 감소하는 단면적을 갖는다. 따라서, 베어링 표면에서의 가스-유출구의 일부분은 베어링 표면에 형성되는 오목한 포켓을 닮을 수 있다. 모세관은 포켓의 베이스로부터 반경방향으로 먼 방향으로 연장될 수 있다. 가스-유출구는 (예를 들어, 원추형 포켓을 형성하도록) 선형으로 가늘어질 수도 있고, (예를 들어, 구형 포켓을 형성하도록) 곡선형으로 가늘어질 수도 있다. 모세관 제조 방법이 아래에 개시된다.
레이저-드릴링 가공된 복수의 모세관이 베어링 표면의 공통 원주 주위로 배치될 수 있다. 베어링 표면 상에 2개 이상의 원주방향 모세관 군(circumferential series of capillaries)(예를 들어, 열(row))이 존재할 수 있다. 각각의 군 또는 열은 원주 주위로 규칙적 간격으로 배치된 복수의 지점에 있는 복수의 모세관 또는 하나의 모세관을 포함할 수 있다. 이러한 원주방향 모세관 군들은 대칭일 수 있으나, 이러한 사항이 본질적인 것은 아니다. 모든 모세관들에 대한 지점들의 위치는 레이저-드릴링 가공 이전에 결정될 수 있다. 일 구성에서, 한 쌍의 모세관이 각각의 지점에 위치한다. 이러한 모세관 쌍은 베어링 표면을 따라 축방향 라인을 따라 함께 밀접하게 위치할 수 있다. 이러한 구성은 베어링 표면을 따라 균등한 압력 프로파일을 촉진시킬 수 있다.
모세관이 반경방향으로만 연장될 필요가 없다(즉, 베어링 표면으로부터 먼 방향으로 연장됨에 따라 축방향으로 경사질 수 있다).
가압가능한 공간은 베어링 하우징 내에 완전히 수용되는 볼륨을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가압가능한 공간은 가압가능한 공간은 공통 채널을 따라 서로 유체 연통되는 복수의 챔버를 포함할 수 있고, 챔버들 중 하나 이상은 베어링 하우징의 외부로부터 연장되는 유입 도관을 갖는다. 예를 들어, 압축 공기, 등과 같은 가스 공급원이 유입 도관을 통해 챔버에 연결되어, 가압 공간에 압력을 제공한다. 유입 도관은 축방향 단부에서 베어링 하우징을 빠져나갈 수 있다. 그 결과, 베어링 하우징의 외측 원주 표면이 단절되지 않을 수 있다(즉, 베어링 하우징의 내부와 연통하기 위해 내부에 형성되는 경로가 없을 수 있다). 이러한 구성의 장점은, 베어링 작동과 간섭하지 않으면서, 냉매 운반이나 배선과 같은 타 용도로 외측 원주 표면을 자유롭게 한다는 점이다. 이러한 구성은 본 발명의 다른 형태를 나타낼 수 있다.
복수의 챔버는 샤프트 보어 주위의 링 상에서 규칙적으로 배열되는, 복수의 별도의 축방향으로 연장되는 보어를 포함할 수 있다. 축방향 보어는 동일할 수 있다(예를 들어, 동일 직경 및 길이를 가질 수 있다). 예를 들어, 보어의 축방향 단부에 위치하는, 환형 채널은 공통 채널의 기능을 수행할 수 있다. 축방향 보어 및/또는 환형 채널은 베어링 하우징 내로 드릴링 가공될 수 있다(예를 들어, 기계적으로 드릴링 가공될 수 있다). 이러한 구성은 베어링 하우징을 일체형으로 만들 수 있게 하고 비단절(unbroken) 외측 원주 표면을 가질 수 있게 한다.
상술한 개념은 가스 스러스트 베어링에도 적용할 수 있다. 따라서, 베어링 하우징은, 예를 들어, 축방향 단부에서의, 축방향으로 면하는 베어링 표면과, 축방향으로 면하는 베어링 표면을 통해 레이저-드릴링 가공되는 복수의 축방향으로 연장되는 모세관을 포함할 수 있어서, 베어링 하우징 내에 구성되는 가압가능한 공간과 축방향으로 면하는 베어링 표면 사이에 유체 연통을 제공할 수 있으며, 각각의 레이저-드릴링 가공된 모세관은 베어링 표면으로부터 먼 방향으로 연장될 때 내향으로 가늘어지는 가스-유출구를 축방향으로 면하는 베어링 표면에 포함한다. 이 구성에서, 가스 베어링은 저널 베어링(반경방향으로 연장되는 모세관)과 스러스트 베어링(축방향으로 연장되는 모세관)의 기능을 모두 수행한다. 가스 베어링은 저널 베어링으로만 기능할 수도 있고, 스러스트 베어링으로만 기능할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 본 형태는, 베어링 하우징을 포함하는 가스 베어링으로 표현될 수도 있으며, 상기 베어링 하우징은, 축방향으로 면하는 베어링 표면에서 종료되는 샤프트 보어와, 상기 베어링 표면을 통해 레이저-드릴링 가공되는 복수의 축방향으로 연장되는 모세관으로서, 상기 베어링 하우징 내에 구성되는 가압가능한 공간과 상기 베어링 표면 사이에 유체 연통을 제공하는, 상기 모세관을 포함하며, 각각의 레이저-드릴링 가공된 모세관은 상기 베어링 표면으로부터 먼 방향으로 연장됨에 따라 내향으로 가늘어지는 가스-유출구를 베어링 표면에 포함한다. 이러한 경우에, 각각의 가스-유출구는 각각의 모세관을 연결하는 베어링 표면 상의 환형 채널의 일부분일 수 있다. 채널은 샤프트 보어와 동심을 이루는, 가늘어지는 환형 그루브일 수 있다.
본 발명의 본 형태는, 반경방향 내향으로 면하는 베어링 표면에 의해 규정되는 샤프트 보어를 갖는 베어링 하우징을 포함하는 가스 베어링을 제조하는 방법으로 또한 표현될 수 있으며, 상기 방법은, 상기 베어링 표면을 통해, 상기 베어링 하우징 내에 구성된 가압가능한 공간 내로, 반경방향으로 연장되는 모세관을 드릴링 가공하도록 샤프트 보어 내로부터 베어링 표면 상에 입사하도록 레이저 빔을 방향설정하는 단계와, 상기 모세관의 드릴링 가공 중 베어링 표면에서 모세관에 대한, 내향으로 가늘어지는 가스-유출구를 형성하도록 레이저 빔을 포커싱하는 단계를 포함한다. 레이저 빔은 베어링 하우징의 물질을 증기화시키기 위한 임의의 적절한 고에너지빔일 수 있다. 일 실시예에서, Nd/YAG 레이저가 사용된다. 레이저 빔은 증기화를 위해 요구되는 에너지를 전달하도록 펄스 형태일 수 있다. 펄스 주파수는 0Hz (일정) 또는 그 이상일 수 있다(예를 들어, 20 kHz 또는 그 이상일 수 있다). 펄스 지속시간(pulse duration)은 짧을 수 있고(예를 들어, 약 10ns), 이는 드릴링 가공 중 물질이 더욱 효율적으로 분출될 수 있게 한다.
이 방법은 예를 들어, 미러링 프리즘 또는 순수 미러를 이용하여, 샤프트 내로부터 베어링 표면으로 레이저 빔을 방향설정하도록, 레이저 빔 발생기로부터 출력 빔을 광학적으로 조작하는 단계를 포함할 수 있다. 광학적 조작은 레이저 빔을 배향시키는 단계를 포함할 수 있어서, 충격시 베어링 표면에 대해 실질적으로 수직이거나 또는 베어링 표면에 대해 소정 각도를 이루도록 레이저 빔을 배향시킬 수 있다. 반사 미러 또는 굴절 프리즘을 샤프트 보어 내로 삽입하여, 샤프트 보어의 축방향을 따라 진행하는 레이저 빔을, 베어링 표면에 입사되는 반경방향 레이저 빔으로 편향시킬 수 있다.
레이저 빔이 베어링 표면에 입사되기 전에 레이저 빔을 포커싱(예를 들어, 수렴, 또는 편향)하도록 배열되는 광학적 장치(예를 들어, 렌즈)에 의해 추가적인 광학적 조작이 제공될 수 있다. 광학 장치(프리즘이거나 곡면형 미러일 수 있음)가 일정 단면의 빔을 가변 단면의 빔으로 변환시키도록 배열될 수 있다. 이러한 광학 유닛은 가변 단면의 빔이 가장 폭좁게 나타나는 초점을 향해 레이저 빔을 포커싱할 수 있다. 내향으로 가늘어지는 가스-유출구를 생성하기 위해, 광학 유닛은 베어링 하우징 내부에 초점이 놓이도록(즉, 초점이 샤프트 보어로부터 반경방향으로 먼 방향으로 베어링 표면으로부터 변위하도록) 배열될 수 있다. 초점은 레이저 빔이 가압가능한 공간에 도달하기 전에 베어링 하우징에 위치할 수 있다. 이에 따라, 레이저 빔은, 모세관이 열린 후 작동하기 시작할 경우, 가압가능한 공간의 먼 벽에 영향을 미치지 못하게 된다.
대안으로서, 모세관 및 가스-유출구의 개구부는 별도의 단계로 제조될 수 있다. 예를 들어, 가스-유출구 너머의 모세관이 직선형일 수도 있고, 내향으로 또는 외향으로 가늘어질 수 있다. 따라서 광학 유닛은 모세관 및 가스-유출구에 대해 서로 다른 포커스 구조를 채택하도록 배열될 수 있다.
이 방법은 샤프트 보어 축 주위로 레이저 빔에 대해 베어링 하우징을 회전시키는 단계를 포함할 수 있고, 이에 따라, 반경방향으로 연장되는 지정 개수의 복수의 모세관이, 레이저 빔 또는 광학 유닛의 조정을 필요로하지 않으면서, 레이저-드릴링 가공될 수 있다.
이 방법은 축방향으로 면하는 베어링 표면 내로 축방향으로 연장되는 모세관을 제조하는데도 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 형태는 일반적으로, 비단절 외측 원주 표면을 갖는 베어링 하우징에 관련된다. 본 형태에 따르면, 베어링 하우징을 포함하는 가스 베어링이 제공될 수 있고, 상기 베어링 하우징은, 반경방향 내향으로 면하는 베어링 표면에 의해 규정되는 샤프트 보어와, 상기 베어링 표면을 통해 레이저-드릴링 가공되는, 복수의 반경방향으로 연장되는 모세관으로서, 상기 베어링 하우징 내에 구성된 가압가능한 공간과 상기 베어링 표면 사이에 유체 연통을 제공하는, 상기 모세관과, 상기 가압가능한 공간과 가스 공급원 사이에 유체 연통을 제공하도록 상기 베어링 하우징의 축방향 단부에 형성되는 가스 공급 경로를 포함하며, 상기 베어링 하우징은 가압가능한 공간으로부터 반경방향 외측에 배치된 비단절 원주층을 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 종래의 저널 가스 베어링 구조는 베어링 하우징의 외측 원주 표면으로부터 기계적 드릴링 가공을 위해 반경방향 접근을 요구하였다. 이를 위해 사용되는 반경방향 보어는 베어링 표면에 가압 가스를 공급하는데도 사용되었다. 따라서, 종래의 저널 가스 베어링 하우징의 외측 원주 표면은 베어링 표면에 가압 가스를 공급하는데 사용되는 반경방향 보어의 단부에 의해 단절된다.
본 형태는, 기계적 드릴링 가공이 베어링 하우징의 외측 원주 표면을 통한 접근을 더 이상 요구하지 않을 경우, 베어링 표면에 가압 가스를 공급하기 위한 수단이 재구성될 수 있음을 파악함으로써 구성된다. 예를 들어, 종래의 가스 베어링의 반경방향 보어는, 베어링 하우징의 축방향 면으로부터 형성되는(예를 들어, 기계적으로 드릴링 가공되는) 베어링 하우징 내에 구성된 가압가능한 공간으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 가압가능한 공간은 상술한 바와 같이 샤프트 보어 주위로 형성되는 축방향으로 연장되는 복수의 별도의 보어일 수 있다.
베어링 하우징의 비단절 원주층은 가압 공간에 바로 인접하여 배치될 수 있다. 이는 가압가능한 공간이 형성되는 동일 조각의 물질의 일부분일 수 있다.
비단절 원주층의 주 용도는 냉각 시스템의 일부분으로서, 예를 들어, 가압가능한 공간과 베어링 표면에 밀접한 위치에서 냉매(예를 들어, 물)를 운반하여, 효율적인 냉각을 촉진시키는 것이다. 효율적인 냉각은 베어링에 있어 중요하며, 특히, 마찰력 손실이 회전 주파수의 제곱에 비례하기 때문에, 회전 속도가 증가함에 따라, 중요하다.
비단절 원주층은 타 용도로, 예를 들어, 배선, 등을 운반하는데, 사용될 수도 있다.
상술한 형태의 특징들이 조합될 수 있다.
본 발명의 예들이 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 1은 위에서 설명한, 별도로 장착되는 반경방향 제트를 갖는 종래의 저널 가스 베어링의 개략적 단면도,
도 2는 위에서 설명한, 레이저-드릴링 가공된 반경방향 모세관을 갖는 종래의 저널 가스 베어링의 개략적 단면도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 저널 가스 베어링의 개략적 단면도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 저널 가스 베어링의 개략적 단면도,
도 5는 도 4에 도시되는 저널 가스 베어링의 평면도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 가스 베어링의 개략적 단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 베어링을 제조하는 방법을 설명하는 개략적 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저널 가스 베어링(100)의 개략적 단면도다. 가스 베어링(100)은 내부에 형성되는(예를 들어 기계적으로 드릴링 가공되는) 샤프트 보어(104)를 갖는 베어링 하우징(102)을 포함한다. 샤프트(106)는 샤프트 보어(104) 내에서 그 축을 따라 수용됨으로써 베어링 하우징(102)과 정합한다. 샤프트 보어(104)를 규정하는 베어링 표면(108)의 직경은 샤프트(106)의 직경보다 커서, 베어링 표면(108)과 샤프트(106) 사이에 환형 갭이 형성된다.
베어링 하우징(102)은 축방향으로 연장되는 복수의 챔버(110)를 포함한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 각각의 챔버(110)는 베어링 하우징(102)의 축방향 단부(114)에 형성되는 개구부(112)를 갖는다. 개구부(112)는 화살표(116)로 표시되는 가스 공급원으로부터 가압 가스를 수용하도록 배열될 수 있다. 따라서, 축방향- 연장 챔버(110)는 베어링 하우징(102) 내에 포함되는 가압가능한 공간을 포함한다.
복수의 레이저-드릴링 가공된 모세관(118)은 베어링 표면(108)과 축방향-연장 챔버(110) 사이에 유체 연통을 제공한다. 본 실시예에서, 복수의 레이저-드릴링 가공된 모세관(118)이 2개의 원주방향 모세관 군으로 배열된다. 각각의 원주방향 모세관 군은 베어링 표면(108)의 원주 주위로 규칙적으로 이격되는 복수의 모세관 쌍을 포함한다. 각각의 모세관 쌍은 베어링 표면(108)을 각자의 축방향-연장 챔버(110)에 연결한다. 본 실시예에서, 각각의 축방향-연장 챔버(110)는 각각의 원주방향 모세관 군으로부터 한 쌍의 모세관에 의해 베어링 표면에 연결된다. 이러한 배열은 베어링 표면(108)을 따라 축방향으로 균형잡힌 압력 프로파일을 제공하는 장점을 가질 수 있다.
도 3의 확대도에 도시되는 바와 같이, 레이저-드릴링 가공된 모세관 쌍(118)의 각각의 부재는 축방향으로 베어링 표면(108)을 따라 서로로부터 분리된다. 각각의 모세관은 베어링 표면(108)과 축방향-연장 챔버(110) 사이에서 연장되는 보어(120)와, 베어링 표면(108)에서 내향으로 가늘어지는 가스-유출구(122)를 포함한다. 본 실시예에서, 가스-유출구(122)는 원추형 포켓을 형성하는 선형 경사벽(124)에 의해 규정된다. 다른 실시예들은, 베어링 표면(108)으로부터 멀어지면서 감소하는 단면적을 갖는 임의의 종류의 개구부를 포함할 수 있다. 베어링 표면(108) 내로의 모세관(118)의 개구부의 직경은 가스-유출구(122)와 만나는 보어(120)의 직경보다 크다. 가스-유출구(122)와의 정션(junction)(126) 이후의 보어(120)의 형태는 베어링의 기능에 있어 중요하지 않을 수 있다. 도 3에서, 보어(120)는 직선형(일정 직경)인 것으로 도시된다. 다른 실시예에서, 보어가 내측으로 가늘어질 수도 있고 외측으로 가늘어질 수도 있다.
레이저-드릴링 가공된 모세관을 통한 수축된 경로는 샤프트가 (챔버(110) 내 가스의 압력과 보어 외부의 대기의 압력 사이의 압력인) 중간 압력을 받는다는 것을 의미한다. 중간 압력은 회전 중 샤프트 보어 내에서 샤프트를 부동시킬 수 있도록(즉, 베어링 표면과 샤프트 사이의 접촉을 방지하도록) 충분히 높게 구성된다.
베어링 표면으로부터 각각의 레이저-드릴링 가공된 모세관 내로 연장됨에 따라 내향으로 가늘어지는 포켓, 즉, 가스-유출구(122)를 제공함으로써, 본 발명은 모세관에 압력 한정이 나타나고 고도의 편심성의 경우에도 베어링 갭에는 압력 한정이 나타나지 않음을 보장할 수 있다. 가스-유출구 상에 내향으로 가늘어지는 포켓이 없을 경우, 중간 압력으로의 압력 강하가, 베어링 갭 감소가 가장 큰 방향으로 베어링 갭의 고도의 편심성에 대해 발생할 수 있다. 이에 따라, 편심성을 야기하는 하중을 싣는데 실패할 수 있다. 모세관 단면의 개구부는 모세관 내에서 스로틀링이 발생함을 보장할 수 있다.
더욱이, 베어링 하우징(102) 내에 축방향-연장 챔버(110)를 제공함으로써, 베어링 하우징의 외측 원주 표면(128)이 단절되지 않는다(즉, 축방향-연장 챔버(110)와 외측 원주 표면(128) 사이에서, 예를 들어, 냉매, 등을 위해 사용될, 원주층이 존재한다).
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저널 가스 베어링을 더욱 상세하게 나타내는 단면도 및 평면도다. 본 실시예에서, 가스 베어링(130)은 도 3과 유사한 방식으로 관통형으로 형성되는 샤프트 보어(134)를 갖는 베어링 하우징(132)을 포함한다. 샤프트 보어는 반경방향 내향으로 면하는 베어링 표면(138)에 의해 규정된다. 본 실시예에서, 기계적으로 드릴링 가공된 복수의 축방향-연장 보어(140)에 의해, 가압가능한 공간이 형성된다. 이러한 보어는 베어링 하우징(132)의 축방향 단부면 내로 기계적으로 드릴링 가공된다. 도시되는 실시예에서, 도 4에 도시되는 바와 같이 보어는 상부 표면으로부터 하향으로 드릴링 가공된다. 도 5는 축방향 보어(140)가 샤프트 보어(134) 주위로 동심으로 환형 링을 형성함을 도시한다. 축방향 보어(140)의 상부 주위로 환형 채널(142)이 기계가공되어, 둘 사이에 공통 유체 분포를 제공한다. 이후, 축방향 보어가, 예를 들어, 실란트(136)를 이용하여, 닫혀서, 베어링 하우징(132) 내에 가압가능한 공간을 형성한다. 가압된 가스 공급 도관(144)이 베어링 하우징(132)의 대향된 축방향 단부 내로 기계가공되어, 축방향 보어(140)들 중 하나를, 베어링 하우징(132)의 축방향 단부(148)에 형성되는 공동(146)을 가압하도록 연결될 수 있는 가압 가스 공급원에 연결시킨다. 대안의 실시예에서, 공통 공동(146)이 직접 가압된다. 도관(144)으로부터의 가압 가스는 공통 환형 채널(142)을 통해 모든 축방향 보어(140)로 유동할 수 있다. 결과적으로, 축방향 보어(140)들은 서로 동일한 정도로 가압될 수 있다.
반경방향으로 연장되는 복수의 모세관이 베어링 표면(138) 내로 레이저-드릴링 가공되어, 축방향 보어(140)에 의해 형성되는 가압가능한 공간과 베어링 표면(138) 사이에 유체 연통을 제공할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예와 마찬가지로, 도 4에 도시되는 레이저-드릴링 가공된 복수의 모세관(150)은 2개의 원주방향 모세관 군으로 배열되며, 각각의 원주방향 모세관 군은 베어링 표면(138)의 원주 주위로 규칙적 간격으로 이격되는 복수의 모세관 쌍을 포함한다. 레이저-드릴링 가공된 각각의 모세관 쌍의 위치는 드릴링 가공 작업을 시작하기 전에 규정된다. 본 실시예에서, 베어링 표면(138)과 각각의 축방향 보어(140) 사이의 베어링 하우징의 벽이 가장 얇은 위치에 모세관이 배치되도록 모세관이 선택된다. 이는 에너지-효율적인 제조를 촉진시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 축방향 평면 당 12개의 축방향 구멍 및 24개의 레이저-드릴링 가공된 모세관이 필요하다고 결정될 수 있다. 이러한 배열은 각각의 모세관 쌍 사이에서 원주 거리를 최소화시킬 수 있다.
외부 환경에 베어링 표면(138)을 연결하기 위해 가스 배출 유출구(152)가 제공되어, 축방향 보어(140)의 내부와 샤프트 보어의 내부 사이에 필요한 압력 구배를 생성할 수 있다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 가압된 가스 공급 도관(144)이, 반경방향 보어와 교차형 축방향 보어를 드릴링 가공함으로써, 그리고, 베어링 하우징(132)의 외측 원주 표면에서 반경방향 보어의 일부분을 스타퍼(stopper)(156)로 메움으로써, 제조된다. 이에 따라, 베어링 하우징(132)의 외측 원주 표면이, 도 3에 도시되는 베어링과 동일한 방식으로, 단절되지 않음을 보장할 수 있다.
그러나, 이는 공동(146)으로부터 예를 들어, 대각선 방향으로 연장되는 채널, 등을 통해, 축방향 보어들 중 하나 내로 직접 가압 가스 공급 도관을 형성함으로써 달성될 수도 있다. 따라서, 베어링 하우징(132)의 외측 원주 표면(158)이, 예를 들어, 수냉식 재킷, 등을 수용하기 위해, 냉각 시스템에 사용할 수 있도록 자유로울 수 있다.
도 5는 도 4에 도시되는 가스 베어링(130)의 평면도를 도시한다. 도 5의 선 A-A를 따라 자르면 도 4에 도시되는 단면이 나타난다. 도 5에는, 예를 들어, 인접한 베어링 하우징들을 연결하도록 나사를 수용하기 위해, 베어링 하우징(132)을 통해 축방향으로 연장되는 복수의 관통 구멍(154)이 또한 도시된다. 베어링 하우징(132)은 축방향 일 단부 주위로 플랜지(160)를 또한 포함한다. 외향으로 돌출하는 플랜지(160)는 베어링 하우징을 제 위치에 고정하기 위해 내부에 형성되는 복수의 볼트 구멍(162)을 갖는다.
도 6은 저널 베어링 및 스러스트 베어링으로 모두 기능하는 가스 베어링(164)의 개략적 단면도다. 가스 베어링(164)은 내부에 형성되는, 반경방향 내향으로 면하는 베어링 표면에 의해 규정되는 샤프트 보어를 갖는 베어링 하우징(166)을 포함한다. 샤프트(168)가 샤프트 보어(167) 내에 수용된다. 본 실시예에서, 샤프트는, 본 실시예에서, 축방향으로 면하는 베어링 표면(190)에 해당하는 베어링 하우징(166)의 축방향 하부 단부에 인접하여 위치하는 스러스트 러너(170)를 갖는다(스러스트 베어링).
도 4 및 도 5와 관련하여 설명되는 실시예와 마찬가지로, 베어링 하우징(166)은 내부에 형성되는 복수의 축방향 보어(174)를 갖는다. 상술한 바와 같이, 축방향 보어(174)는 샤프트 보어(167) 주위로 하나의 환형 군 형태로 배열된다. 축방향 보어(174)의 축방향 단부에 환형 채널(176)이 제공되어, 이들 간에 공통 유체 연통 링크를 제공할 수 있다. 환형 채널(176) 위의 요소는 환형 채널(176)이 기계가공된 후 하우징 상에 밀봉되는 상부판의 일부분일 수 있다. 가압 가스 공급 도관(180)이 베어링 하우징(166)의 축방향 단부(184)에 배열되는 공동(182)과 축방향 보어(174)들 중 하나 사이에 연결되어, 적절한 가스 공급원으로부터 가압 가스를 수용할 수 있다. 반경방향으로 연장되는 복수의 모세관(178)이 베어링 표면(172) 내로 레이저-드릴링 가공되어, 베어링 표면(172)과 축방향 보어(174) 사이에 유체 연통을 제공할 수 있다. 모세관의 구조는 본 실시예에서 단 하나의 원주방향 모세관 군이 존재함을 제외하곤 상술한 바와 같다.
스러스트 베어링 기능을 제공하기 위해, 복수의 축방향-연장 모세관(186)이 축방향으로 면하는 베어링 표면(190) 내로 레이저-드릴링 가공되어, 베어링 표면(190)과 축방향 보어(174) 사이에 유체 연통을 제공한다. 도 6의 확대도에 도시되는 바와 같이, 축방향-연장 모세관(186)에는 베어링 표면(190)에서 내향으로 가늘어지는 가스-유출구가 또한 제공되어, 고도의 편심 상태에서도 모세관의 압력 한정 기능을 보장할 수 있다. 따라서, 각각의 축방향-연장 모세관(186)은 보어(188) 및 개구부(192)를 포함한다. 개구부(192)는 베어링 표면(190)에서의 모세관(186)의 직경이 개구부(192)와의 정션에서의 보어(188)의 직경보다 크도록 형성된다. 본 실시예에서, 개구부(192)는 상술한 사항과 유사하게 원추형 포켓일 수도 있고, 축방향으로 면하는 베어링 표면에 형성되는 환형 그루브의 일부분일 수도 있다.
도 7은 상술한 레이저-드릴링 가공된 모세관을 갖는 가스 베어링을 제조하기 위한 장치의 개략도를 도시한다. 본 예는 도 3에 도시되는 베어링 하우징(102)을 이용하여 도시되지만, 다른 실시예에도 적용가능하다.
반경방향으로 연장되는 모세관을 형성하기 위해, 빔 발생 장치(200)(예를 들어, Nd:YAG 레이저, 등)에서 고에너지 빔(예를 들어, 레이저 빔)이 발생된다. 장치(200)로부터의 출력 빔(204)은 예를 들어, 적절한 광학 장치를 이용하여, 샤프트 보어(104) 내로 방향설정되어, 베어링 표면(108) 상에 입사된다. 빔을 펄스형으로 제공하여, 베어링 하우징(102)의 물질을 증기화시키기에 충분한 에너지를 전달함으로써, 베어링 하우징(102) 내에 있는 축방향-연장 챔버(119)와 베어링 표면(108) 사이에 모세관을 형성할 수 있다.
도 7에 도시되는 실시예에서, 출력 빔(204)은, 예를 들어, 보어의 축에 실질적으로 평행한 방향을 따라, 샤프트 보어(104) 내로 방향설정된다. 광학 장치(202)(예를 들어, 미러, 등)가 샤프트 보어(104)에 배치되어, 출력 빔(204)을 베어링 표면(108) 상으로 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 광학 장치(202)는, 베어링 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 출력 빔(204)이 베어링 표면(108) 상에 입사되도록 출력 빔(204)을 편향시키도록 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 출력 빔은 편향될 필요가 없고, 베어링 표면에 소정 각도로 입사될 수 있다. 예를 들어, 베어링 하우징 외부로부터 베어링 표면을 향해 경사 빔이 방향설정되어, 빔이 샤프트 보어의 직경 사이를 가로질러 기울어질 수 있다.
각각의 모세관에 대해 가늘어지는 가스-유출구를 형성하기 위해, 광학 장치(202)는 샤프트 보어(104)로부터 베어링 표면(108) 너머로 위치하는 초점(206)에 출력 빔을 포커싱하도록(즉, 수렴시키도록) 배열될 수 있다. 모세관 및 가늘어지는 포켓 모두는 광학 장치가 이러한 구조에 있을 때 형성될 수 있다. 대안으로서, 광학 장치는 베어링 표면(108)을 축방향-연장 챔버(110)와 상호연결시키는 모세관의 보어를 형성하기 위한 제 1 구조와, 포켓 또는 개구부를 형성하기 위한 제 2 구조를 채택할 수 있다.
유사한 방법을 이용하여, 축방향으로 면하는 베어링 표면에 축방향-연장 모세관을 형성할 수 있다. 이러한 경우에, 축방향으로 면하는 표면에 환형 그루브를 레이저-드릴링 가공함으로써, 모세관을 향해 가늘어지는 가스-유출구가 형성될 수 있다.

Claims (13)

  1. 일체형 베어링 하우징을 포함하는 가스 베어링에 있어서,
    상기 일체형 베어링 하우징은,
    반경방향 내향으로 면하는 베어링 표면(radially inward facing bearing surface)에 의해 규정되는 샤프트 보어와,
    상기 베어링 하우징 내에 구성되고 상기 베어링 하우징에 의해 반경방향으로 둘러싸인 가압가능한 공간과 상기 베어링 표면 사이에 유체 연통을 제공하도록, 상기 베어링 표면을 통해 상기 베어링 하우징 내로 반경방향으로 연장되는, 상기 베어링 표면을 통한 레이저-드릴링 가공의 결과로 형성된 복수의 모세관을 포함하고,
    각각의 레이저-드릴링 가공된 모세관은 상기 베어링 표면으로부터 멀리 연장됨에 따라 좁아지는 가스-유출구를 상기 베어링 표면에 포함하며,
    상기 복수의 레이저-드릴링 가공된 모세관을 통과하며 각 모세관의 가스-유출구를 빠져나와 상기 베어링 표면으로부터 멀어지는 가스 유동을 제공하도록, 가압 가스 공급원이 상기 가압가능한 공간과 유체 연통되는
    가스 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 가스-유출구는 상기 베어링 표면에 형성되는 오목한 포켓을 포함하는
    가스 베어링.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오목한 포켓은 상기 베어링 표면에 형성되는 원추형 또는 구형 포켓이고, 상기 모세관은 상기 포켓의 베이스로부터 반경방향으로 멀리 연장되는
    가스 베어링.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 레이저-드릴링 가공된 모세관은 상기 베어링 표면 상에 2개 이상의 원주방향 모세관 군(circumferential series of capillaries)으로 위치하는
    가스 베어링.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각각의 원주방향 모세관 군은 원주 주위에 규칙적인 간격으로 배치된 지정(predetermined) 위치에 형성되는 지정 개수의 모세관을 포함하는
    가스 베어링.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압가능한 공간은 공통 채널을 따라 서로 유체 연통하는 복수의 챔버를 포함하고, 상기 챔버 중 하나 이상은 상기 베어링 하우징의 외부로부터 연장되는 유입 도관을 갖는
    가스 베어링.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유입 도관은 상기 베어링 하우징의 축방향 단부에서 상기 베어링 하우징을 빠져나가는
    가스 베어링.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 챔버는, 상기 샤프트 보어 주위로 링 상에 규칙적으로 배열되는 복수의 개별 축방향 연장 보어(separate axially extending bores)를 포함하는
    가스 베어링.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체형 베어링 하우징은 축방향으로 면하는 베어링 표면(axially facing bearing surface)과, 상기 베어링 하우징 내에 구성된 가압가능한 공간과 상기 축방향으로 면하는 베어링 표면 사이에 유체 연통을 제공하도록, 상기 축방향으로 면하는 베어링 표면을 통해 상기 베어링 하우징 내로 축방향으로 연장되는 복수의 레이저-드릴링 가공된 모세관을 포함하며,
    각각의 레이저-드릴링 가공된 모세관은 상기 축방향으로 면하는 베어링 표면으로부터 멀리 연장됨에 따라 좁아지는 가스-유출구를 상기 축방향으로 면하는 베어링 표면에 포함하는
    가스 베어링.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압가능한 공간과 가스 공급원 사이에 유체 연통을 제공하도록 상기 일체형 베어링 하우징의 축방향 단부에 형성되는 가스 공급 통로(gas feed passage)를 더 포함하며,
    상기 일체형 베어링 하우징은 가압가능한 공간으로부터 반경방향 외측에 배치된 비단절 원주층(unbroken circumferential layer)을 포함하는
    가스 베어링.
  11. 삭제
  12. 반경방향 내향으로 면하는 베어링 표면에 의해 규정되는 샤프트 보어를 갖는 일체형 베어링 하우징을 포함하는 가스 베어링을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 베어링 하우징 내에 구성되고 상기 베어링 하우징에 의해 반경방향으로 둘러싸인 가압가능한 공간 내로, 상기 베어링 표면을 통해 반경방향 연장 모세관(radially extending capillary)을 드릴링 가공하기 위해, 상기 샤프트 보어 내로부터 상기 베어링 표면 상에 입사하도록 레이저 빔을 방향설정하는 단계와,
    상기 모세관의 드릴링 가공 중 상기 베어링 표면에서 모세관의 단부에 가스-유출구를 형성하도록 레이저 빔을 광학적으로 조작하는 단계를 포함하며,
    상기 가스-유출구는 상기 베어링 표면으로부터 멀리 연장됨에 따라 좁아지는
    가스 베어링 제조 방법.
  13. 삭제
KR1020117019769A 2009-01-26 2010-01-26 가스 베어링 및 그 제조 방법 KR101613333B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0901250A GB2467168B (en) 2009-01-26 2009-01-26 Gas bearing and method of manufacturing the same
GB0901250.1 2009-01-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110123749A KR20110123749A (ko) 2011-11-15
KR101613333B1 true KR101613333B1 (ko) 2016-04-18

Family

ID=40469094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117019769A KR101613333B1 (ko) 2009-01-26 2010-01-26 가스 베어링 및 그 제조 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8882353B2 (ko)
EP (1) EP2382399B1 (ko)
JP (1) JP5562353B2 (ko)
KR (1) KR101613333B1 (ko)
CN (1) CN102292560B (ko)
GB (1) GB2467168B (ko)
TW (1) TWI507618B (ko)
WO (1) WO2010084332A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2467168B (en) 2009-01-26 2011-03-16 Air Bearings Ltd Gas bearing and method of manufacturing the same
KR102234726B1 (ko) * 2014-06-24 2021-04-02 엘지전자 주식회사 리니어 압축기
US10247017B2 (en) * 2016-06-29 2019-04-02 General Electric Company System and method for gas bearing support of turbine
US9995175B2 (en) * 2016-06-29 2018-06-12 General Electric Company System and method for gas bearing support of turbine
WO2018057717A1 (en) * 2016-09-24 2018-03-29 Radiant Physics Inc. Pressurized gas bearings for rotating machinery
CN106640971B (zh) * 2017-03-09 2019-06-28 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种静压气体止推轴承
US11913495B2 (en) 2018-11-20 2024-02-27 Siemens Energy, Inc. Bearing and/or seal assembly including permeable body with features engineered to form a desired distribution pattern for a pressurized gas conveyed therethrough
EP4006367B1 (en) 2020-11-27 2024-05-22 European Space Agency Gas bearing system
CN112828485B (zh) * 2020-12-31 2023-03-24 南昌航空大学 一种用于止推顶箔微激光点焊的装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3104039B2 (ja) * 1991-12-24 2000-10-30 三菱レイヨン株式会社 防汚性塗料組成物
JP2007285386A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Ntn Corp 空気軸受スピンドルおよび空気軸受スピンドルの制御方法
JP2008527275A (ja) * 2005-01-13 2008-07-24 リンド ファイナンス アンド ディベラップメント アクチボラゲット 気体軸受（レーザー）

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6439773B1 (en) * 1909-11-09 2002-08-27 Ntn Corporation Externally pressurized gas bearing spindle assembly
US3013845A (en) * 1959-06-26 1961-12-19 Escher Wyss Ag Supplying supporting gas to a gas pressure bearing
US3472565A (en) * 1967-09-05 1969-10-14 Harold E G Arneson Externally pressurized bearing structure
JPS4833296B1 (ko) * 1970-01-21 1973-10-13
FR2087434A5 (ko) * 1970-05-20 1971-12-31 Cit Alcatel
BE790969A (fr) * 1971-11-16 1973-05-07 Cit Alcatel Pivot pour pompes moleculaires rotatives
EP0206029B1 (de) * 1985-06-10 1989-10-11 INTERATOM Gesellschaft mit beschränkter Haftung Gasstatische Lagerung
JPS63297734A (ja) * 1987-05-29 1988-12-05 Canon Inc タ−ボ過給機
US6744010B1 (en) * 1991-08-22 2004-06-01 United Technologies Corporation Laser drilled holes for film cooling
DE4403340A1 (de) 1994-02-03 1995-08-10 Heinzl Joachim Verfahren zum Herstellen zumindest einer Mikrodüse eines aerostatischen Lagers
DE4436156C1 (de) * 1994-10-10 1996-03-21 Heinzl Joachim Aerostatisches Lager und Verfahren zur Herstellung eines aerostatischen Lagers
DE19621773A1 (de) * 1995-05-31 1996-12-05 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Außendruckluftlagerspindel
DE19528623A1 (de) 1995-08-04 1997-02-06 Fritz Stahlecker Axiallagerung für einen Schaft eines OE-Spinnrotors
US5653479A (en) * 1996-02-02 1997-08-05 Vlsi Technology, Inc. Vacuum seal for a ball junction
JP3860253B2 (ja) * 1996-04-30 2006-12-20 黒田精工株式会社 静圧気体軸受
US5872875A (en) 1997-12-11 1999-02-16 Cooper Cameron Corporation Hydrodynamic shaft bearing with concentric outer hydrostatic bearing
CN1117217C (zh) * 1998-03-13 2003-08-06 株式会社日立制作所 离心压缩机以及其所用的轴封装置
DE19915983A1 (de) * 1999-04-09 2000-10-12 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vakuumpumpe mit Gaslagerung
US6468057B1 (en) * 1999-09-13 2002-10-22 Douglas S. Beck Free piston pump
US6491435B1 (en) * 2000-07-24 2002-12-10 Moore Epitaxial, Inc. Linear robot
DE10062603B4 (de) 2000-12-12 2011-05-19 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Aerostatisches Lager
DE10062106B4 (de) * 2000-12-13 2011-01-13 Rieter Ingolstadt Gmbh Offenend-Spinnvorrichtung mit einem aerostatischen Axiallager
DE10106204A1 (de) 2001-02-10 2002-08-14 Rieter Ingolstadt Spinnerei Offenend-Spinnvorrichtung mit einem aerostatischen Radiallager für einen Spinnrotor
GB2373319B (en) * 2001-03-12 2005-03-30 Rolls Royce Plc Combustion apparatus
US7059607B2 (en) * 2001-07-25 2006-06-13 Nsk Ltd. Positioning apparatus
JP3779186B2 (ja) 2001-08-30 2006-05-24 株式会社千葉精密 静圧気体軸受
JP2005528873A (ja) * 2002-06-03 2005-09-22 シーゲイト テクノロジー エルエルシー 回転軸円錐流体動圧軸受
WO2004055400A1 (en) * 2002-12-18 2004-07-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. A gas bearing system
DE502004003752D1 (de) * 2004-01-29 2007-06-21 Pfeiffer Vacuum Gmbh Gasreibungspumpe
JP3104039U (ja) * 2004-03-16 2004-09-02 濱名鐵工株式会社 空気軸受
US20080151213A1 (en) 2004-10-18 2008-06-26 Dai Arai Bearing Device, Stage Device, and Exposure Apparatus
DE102005053801A1 (de) 2005-11-09 2007-05-10 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Gaslager
GB0612979D0 (en) 2006-06-30 2006-08-09 Renishaw Plc Gas bearing fabrication method
DE102006048718A1 (de) * 2006-10-16 2008-04-17 Robert Bosch Gmbh Injektor mit lasergebohrtem Filter
GB0621699D0 (en) * 2006-10-31 2006-12-06 Gsi Group Ltd Aerostatic bearing spindles
GB2467168B (en) 2009-01-26 2011-03-16 Air Bearings Ltd Gas bearing and method of manufacturing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3104039B2 (ja) * 1991-12-24 2000-10-30 三菱レイヨン株式会社 防汚性塗料組成物
JP2008527275A (ja) * 2005-01-13 2008-07-24 リンド ファイナンス アンド ディベラップメント アクチボラゲット 気体軸受（レーザー）
JP2007285386A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Ntn Corp 空気軸受スピンドルおよび空気軸受スピンドルの制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB0901250D0 (en) 2009-03-11
US8882353B2 (en) 2014-11-11
JP5562353B2 (ja) 2014-07-30
US20120020596A1 (en) 2012-01-26
TWI507618B (zh) 2015-11-11
WO2010084332A1 (en) 2010-07-29
EP2382399A1 (en) 2011-11-02
EP2382399B1 (en) 2016-04-27
JP2012515887A (ja) 2012-07-12
GB2467168B (en) 2011-03-16
TW201037182A (en) 2010-10-16
CN102292560B (zh) 2015-11-25
KR20110123749A (ko) 2011-11-15
GB2467168A (en) 2010-07-28
CN102292560A (zh) 2011-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101613333B1 (ko) 가스 베어링 및 그 제조 방법
US4502274A (en) Lubricating and cooling system for intershaft bearing of turbojet
US5547094A (en) Method for producing atomizing nozzle assemblies
US8714075B2 (en) Aerostatic bearing and method for production thereof
JP5568082B2 (ja) 改良されたミスト発生装置および方法
US20100284638A1 (en) Gas bearing spindle
US8038385B2 (en) Spindle device with rotor jetting driving fluid
WO1999031399A1 (fr) Roulement a rouleaux pour unite de palier
TWI675149B (zh) 螺旋壓縮機
US8611390B2 (en) Gas laser having radial and axial gas bearings
KR20080022523A (ko) 증기 터빈 노즐 박스 및 제조 방법
US6600132B2 (en) Method and apparatus to generate orifice disk entry geometry
CN114929425A (zh) 用于激光加工设备的喷嘴和具有该喷嘴的激光加工设备
JP4045291B2 (ja) 転がり軸受装置
JP6395710B2 (ja) 回転駆動可能な切削工具
EP3300833B1 (en) Device for generating a jet of liquid
JP2018079512A (ja) レーザー加工装置
CN116727899B (zh) 一种用于激光深小孔加工的装置及激光旋切加工排尘方法
JP2008025848A (ja) 転がり軸受装置
WO2021038453A1 (fr) Dispositif d'usinage laser
JP6318428B2 (ja) レーザー加工装置
JPH106103A (ja) 工作機械のスピンドル構造
CN111727101A (zh) 气体供应装置以及具有该气体供应装置的激光加工头
JP2006002657A (ja) 燃料噴射弁

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190403

Year of fee payment: 4