[发明专利]具有气体轴承的流变计

说明书

一种流变计，具有可旋转地支承在气体轴承中的轴体。所述气体轴承具有安装在所述轴体上的第1轴承体(转子)和第2轴承体(定子)，所述第2轴承体以形成轴承间隙的方式间隔地包围所述第1轴承体(转子)。所述第2轴承体(定子)至少分段地由透气材料构成且以某种方式被气体流过，使得在所述轴承间隙中形成气垫，所述第1轴承体(转子)和所述轴体被所述气垫非接触式地支承。根据本发明，所述第1轴承体(转子)至少在其朝向所述第2轴承体(定子)的区域内同样由透气材料构成，所述气体渗透进所述材料且由于所述气体的动压或倒流形成其靠近表面的气层，优选形成静止的气层。

技术领域

本发明涉及一种具有轴体的流变计，所述轴体可旋转地支承在气体轴承中，其中所述气体轴承具有安装在所述轴体上的第1轴承体(转子)和第2轴承体(定子)，所述第2轴承体以形成轴承间隙的方式间隔地包围所述第1轴承体(转子)，其中所述第2轴承体(定子)至少分段地由透气材料构成且以某种方式被气体流过，使得在所述轴承间隙中形成气垫，所述第1轴承体(转子)和所述轴体被所述气垫非接触式地支承。

背景技术

通常在流变计中应用同样作为空气静力轴承或空气轴承而已知的相应气体轴承，因其能够在极小的转矩和变形情况下可靠地实施微结构分析。

空气静力轴承属于气体或空气润滑式轴承的类别。通过定子将介质气体或空气从外部压入轴承间隙，从而在轴承间隙中形成气垫。气垫以及由此产生的气压和流体使得“定子”和“转子”这两个轴承体被气流或空气流隔开。以这种方式就能实现近似无摩擦的运动。

由DE 102 47 783 B4已知一种具有前述类型的气体轴承的流变计，其中定子配设有数个钻孔，这些钻孔用于使得空气分布在定子内部，以便实现从定子朝轴承间隙的均匀空气排出。定子由透气材料构成，从而形成大量与轴承间隙连通的微型喷嘴。

通常将不透气的金属材料应用于安装在轴体上的转子，此转子根据DE 102 47783 B4构建为相对轴体径向延伸的圆盘，其中在结构方面要求将转子以尽可能最佳的平面度构建，也就是尽可能不具有任何粗糙度，因为表面上的每个不平整的或粗糙的位置均会与在轴承间隙中流动的空气共同作用而产生扰动力矩，从而对转子以及轴体的运动产生不利影响，进而对流变计的测量精度产生不利影响。

为防止产生扰动力矩或附着效应，转子的对轴承间隙进行限制的表面不允许具有任何损伤、刮伤或几何偏差。为了实现这一点，在使用极为精密的加工机器的情况下需要极高的加工费用，从而大幅提高定子的制造成本。

为了改善表面品质，曾经尝试在对转子进行机械的表面加工后为其配设附加的表面涂层。这个附加的涂布过程会提高制造成本且存在如下危险：在涂布不良的情况下会导致在转子上产生几何偏差或表面缺陷，导致转子无法使用。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有前述类型的气体轴承的流变计，所述流变计易于制造且确保所述轴承间隙中的精确气流。

本发明用以达成上述目的的解决方案为一种具有权利要求1的特征的具有气体轴承的流变计。根据本发明，所述第1轴承体(转子)至少在其朝向所述第2轴承体(定子)的区域内由透气材料构成，所述气体渗透进所述材料且由于所述气体的动压或倒流形成靠近表面的气层，优选形成静止的气层。所述第1轴承体(转子)特别是完全且至少近似完全由透气材料构成，所述材料例如可以指烧结材料特别是烧结碳，或指石墨材料特别是人造石墨，或指陶瓷。

有鉴于此，所述第1轴承体(转子)至少在对所述轴承间隙进行限制的表面中具有开口孔隙度，其中穿过所述第2轴承体(定子)所输送的所述空气渗透进所述第1轴承体(转子)的开口孔隙。其中，在第1轴承体(转子)的表面上基于气体的动压或倒流形成靠近表面的静止气层，使得后续流动的气体无法再渗透进第1轴承体(转子)且在这个气层上沿轴承间隙偏转。第1轴承体(转子)因气层的形成而不会经受直接的气体涌入，并且在轴体和第1轴承体(转子)旋转时产生的空气阻力与采用由金属材料构成的传统转子相比时小得多。