(57)【要約】  レオメータは、気体軸受内で回転可能に支承されているシャフトを有する。気体軸受は、シャフトに装着された第１の軸受体（ロータ）と軸受隙間を形成する間隔を伴って第１の軸受体（ロータ）を取り囲む第２の軸受体（ステータ）とを有する。第２の軸受体（ステータ）は、少なくとも部分的に気体透過材料からなり、かつ軸受隙間において気体クッションが形成されるように気体により貫流されており、その気体クッションによって、第１の軸受体（ロータ）及びシャフトは、接触せずに支承されている。その際、第１の軸受体（ロータ）が少なくともその第２の軸受体（ステータ）に対向する領域において気体透過材料からなり、その気体透過材料内に気体が入り込み、その気体の動圧又は背圧の結果として第１の軸受体の表面近傍の気体層、好適には発生する気体層が形成することが提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体軸受（１０）内で回転可能に支承されているシャフト（１１）を備えるレオメータであって、
前記気体軸受（１０）は、前記シャフト（１１）に装着された第１の軸受体（ロータ）（１２）と、軸受隙間（１８）を形成する空間を伴って前記第１の軸受体（ロータ）（１２）を取り囲む第２の軸受体（ステータ）（１３）と、を備え、
前記第２の軸受体（ステータ）（１３）は、少なくとも部分的に気体透過材料からなり、前記軸受隙間（１８）に気体クッション（Ｐ）が形成されるように気体が気体透過材料を貫流し、この気体クッションによって、前記第１の軸受体（ロータ）（１２）及び前記シャフト（１１）は接触せずに支承され、
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、少なくとも前記第２の軸受体（ステータ）（１３）に対向する領域が気体透過材料からなり、この気体透過材料を気体が通って気体の動圧又は背圧の結果としてその表面近傍に気体層（Ｓ）が形成される、レオメータ。
【請求項２】
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、完全に又は少なくともほぼ完全に気体透過材料からなる、請求項１に記載のレオメータ。
【請求項３】
前記気体透過材料は、焼結材料又はグラファイト材料又はセラミックである、請求項１又は２に記載のレオメータ。
【請求項４】
半径方向平面で測定された軸方向端部領域における前記軸受隙間（１８）の断面積は、軸方向中間領域における対応する断面積と同一である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレオメータ。
【請求項５】
前記シャフト（１１）は、少なくとも部分的に軸流路（１５）を備える中空シャフトとして形成され、
前記軸流路（１５）は、前記第１の軸受体（ロータ）（１２）を貫通する少なくとも１つの接続流路（１６）を介して前記軸受隙間（１８）と接続されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレオメータ。
【請求項６】
前記軸流路（１５）内及び／又は流れ方向で前記軸流路（１５）の下流に少なくとも１つの調整可能なスロットル（１９）が配置されている、請求項５に記載のレオメータ。
【請求項７】
前記第２の軸受体（ステータ）（１３）内に少なくとも１つの供給流路（１４）が形成されており、供給気体（Ｇ）は、前記供給流路（１４）を通って前記第２の軸受体（ステータ）（１３）内部でその全周にわたって分配可能である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレオメータ。
【請求項８】
前記供給流路（１４）は、少なくとも２つの供給流路分岐（１４ａ、１４ｂ）を含み、前記少なくとも２つの供給流路分岐（１４ａ、１４ｂ）は、流量が互いに独立し、それぞれ固有の気体供給（Ｇ1、Ｇ2）を有する、請求項７に記載のレオメータ。
【請求項９】
前記供給流路分岐（１４ａ、１４ｂ）は、前記第２の軸受体（ステータ）（１３）の軸方向で互いに離間されている、請求項８に記載のレオメータ。
【請求項１０】
前記供給流路分岐（１４ａ、１４ｂ）のうちの少なくとも１つにスロットル（２７ａ、２７ｂ）が配置されている、請求項７〜９のいずれか一項に記載のレオメータ。
【請求項１１】
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、前記軸受隙間（１８）に対向する表面上に少なくとも１つの周囲溝（２５）を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のレオメータ。
【請求項１２】
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、球台の形状の又は球台に類似する形状を有する、少なくとも１つの球面本体部位（２１、２２）を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のレオメータ。
【請求項１３】
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、球台の形状の又は球台に類似する形状を有する、２つの球面本体部位（２１、２２）を有し、前記球面本体部位は、それらのより小さな平坦な表面で互いに対向するか又は互いに隣接するように軸方向で並列して配置されている、請求項１２に記載のレオメータ。
【請求項１４】
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、直円錐台の形状の少なくとも１つの本体部位（２３、２４）を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のレオメータ。
【請求項１５】
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、直円錐台の形状の２つの本体部位（２３、２４）を有し、前記本体部位は、それらのより小さな平坦な表面で互いに対向するか又は互いに隣接するように軸方向で並列して配置されている、請求項１４に記載のレオメータ。
【請求項１６】
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、前記シャフト（１１）を取り囲み且つ管状の多孔質スリーブの形状を有する、少なくとも１つの本体部位を有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のレオメータ。
【請求項１７】
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、少なくとも１つの球面本体部位（２１、２２）、及び／又は、直円錐台の形状の少なくとも１つの本体部位（２３、２４）、及び／又は、管状のスリーブの形状の少なくとも１つの本体部位を含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のレオメータ。
【請求項１８】
前記第１の軸受体（ロータ）（１２）は、前記軸受隙間（１８）の外側に存在する表面領域で少なくとも部分的にカバー（２０）を使用して覆われている及び／又は密封されている、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のレオメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体軸受内で回転可能に支承されているシャフトを備えるレオメータであって、気体軸受は、シャフトに装着された第１の軸受体（ロータ）と軸受隙間を形成する間隔を伴って第１の軸受体（ロータ）を取り囲む第２の軸受体（ステータ）とを有し、第２の軸受体（ステータ）は、少なくとも部分的に気体透過材料からなり、かつ軸受隙間において気体クッションが形成されるように気体により貫流されており、気体クッションによって、第１の軸受体（ロータ）及びシャフトは、接触せずに支承されている、レオメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
気体静力学軸受又は空気軸受としても公知の対応する気体軸受がレオメータにおいてよく利用されているのは、気体軸受は、非常に小さいトルク及びねじれの場合に微細構造解析の信頼できる実施を可能にするからである。
【０００３】
気体静力学軸受は、気体潤滑又は空気潤滑軸受の種類に属する。媒体気体又は空気は、外部からステータを通して軸受隙間へと圧縮されるため、軸受隙間内に気体クッションが形成する。気体クッション並びに気体クッションから生じる気体圧力及び気流は、２つの軸受体「ステータ」及び「ロータ」が気体流又は空気流によって分離されていることをもたらす。このようにして、ほとんど摩擦がない作動が実現できる。
【０００４】
特許文献１から、上記種類の気体軸受を備えるレオメータが公知であり、そのレオメータでは、ステータは、多数の穿孔が設けられており、その穿孔は、均一な空気排出をステータから軸受隙間に向けて到達させるために空気をステータ内部で分配することに役立つ。その際、ステータは、気体透過材料からなるため、軸受隙間に通じる非常に多数の微小ノズルが形成されている。
【０００５】
特許文献１によるとシャフトに対して半径方向に延在するリングとして形成されているシャフトに装着されたロータ用に、通常は金属の気体不透過性材料が使用されており、ロータを可能な限り理想的な平面性で、すなわち、可能な限り全く粗さを持たずに形成するという構造的要求がこのとき生じるのは、表面の非平面又は粗い部位はいずれも、軸受隙間に流入する空気と相互作用して外乱トルクをもたらし、それによってロータの作動及びロータによるシャフトの作動並びにそれによりレオメータの測定精度にも不利に影響するためである。
【０００６】
外乱トルク又は付着効果を回避するために、ロータの軸受隙間と境界をなす表面は、損傷、擦り傷又は幾何学的偏位を有してはならない。これらを達成するために、非常に多大な加工の手間が非常に正確に作動する加工機械を使用して必要となり、そのためステータの製造は、非常に高コストである。
【０００７】
表面品質を向上させるためにロータに機械的表面加工後に追加の表面被覆を施すことが試みられている。追加の被覆工程は、より高い製造コストをもたらし、不正確な被覆の場合、ロータでの幾何学的偏位及び表面欠陥となるリスクが生じるため、ロータは、使用不可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第１０２４７７８３Ｂ４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、容易な手法で製造可能であり、かつ軸受隙間での正確な気体流を確実にもたらす上記種類の気体軸受を備えるレオメータを実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本課題は、本発明により特許請求の範囲第１項の特徴を有する気体軸受を備えるレオメータによって解決される。その際、第１の軸受体（ロータ）が少なくともその第２の軸受体（ステータ）に対向する領域において気体透過材料からなり、その気体透過材料内に気体が入り込み、その気体の動圧又は背圧の結果として第１の軸受体の表面近傍の気体層、好ましくは発生する気体層が形成することが提供される。第１の軸受体（ロータ）が完全にかつ少なくともほぼ完全に気体透過材料からなるように特に設けられており、その気体透過材料は、例えば、焼結材料、特に焼結炭素、又はグラファイト材料、特に人工グラファイト、又はセラミックであってもよい。
【００１１】
したがって、第１の軸受体（ロータ）は、少なくとも軸受隙間と境界をなす表面において開放気孔率を有し、第２の軸受体（ステータ）を通して供給された空気は、第１の軸受体（ロータ）の開放細孔内に入り込む。その際、第１の軸受体（ロータ）の表面に気体の動圧の結果として又は背圧の結果として表面近傍に発生する気体層が形成するため、流入している気体は、もはや第１の軸受体（ロータ）へと入り込めず、この気体層で軸受隙間に沿って偏向される。気体層の形成に基づいて、第１の軸受体（ロータ）は、直接の気体流入を受けず、シャフト及び第１の軸受体（ロータ）の回転時に発生する空気抵抗は、金属材料製の従来のロータの場合よりも実質的に小さい。
【００１２】
第２の軸受体（ステータ）は、同様に多孔質材料からなり、したがって、並行して配置されている多数の非常に微小なノズルを有している。これらのノズルを通って、気体は、設定された気体圧力に基づいて持続的かつ全面的にその範囲にわたって分配されて軸受隙間に流れ込む。この流れ込む気体は、第２の軸受体（ステータ）の外周壁で流動気体クッションを形成し、それによって、軸受隙間に生じる気体流は、第２の軸受体（ステータ）の表面に接触できないのは、第２の軸受体（ステータ）の表面での気体圧力が気体流における圧力よりも高いからである。
【００１３】
第１の軸受体（ロータ）は、互いに対向する側で同様に多孔質材料からなり、かつ多数の微小なノズルを有するが、取り囲まれた構成によってそのノズルを完全には貫流できないため、最初に、第２の軸受体（ステータ）から流出する気体は、第１の軸受体（ロータ）のノズルを充填することとなり、気体の逆流時に上記動圧が生じるため、流入する気体は、第１の軸受体（ロータ）の多孔質構造内にもはや入り込むことができず、動圧に基づいて軸受隙間に沿って偏向される。
【００１４】
好適には、第１の軸受体（ロータ）及び第２の軸受体（ステータ）用に同一の気体透過材料が使用される。少なくとも熱膨張挙動に関して、これらの２つの材料は、同一でなければならないか、又は利用される材料の熱膨張係数は、最大で±１５％まで互いに異なる場合もあるかのいずれかである。
【００１５】
本発明の可能な実施形態では、特に第１の軸受体（ロータ）用の焼結材料として、チップブレークしかつ自己潤滑する特性を有する静圧圧縮グラファイトを利用するように設けることができる。これらの２つの材料特性によって、様々な製造プロセス（超精密回転加工、ラップ仕上げ又は較正）を介する経済的実施が可能である。チップブレーク特性は、開放細孔率（８体積％〜１６体積％）及び２μｍ〜１２μｍの範囲の平均粒子サイズに関して定義される。
【００１６】
本発明の可能な実施形態では、軸受隙間のその軸方向端部領域で半径方向平面で測定された断面積が、その軸方向中間領域での対応する断面積と同一であるように設けることができる。その際、軸受隙間は、気体貫流が軸受隙間の軸方向端部領域で軸方向中間領域での気体貫流と同一であるように幾何学的に寸法設定されている。好適には、流速もまた軸受隙間の排気口断面において又は軸受隙間の軸方向端部領域において同一である。
【００１７】
本発明の発展形態では、シャフトが少なくとも部分的に軸流路を備える中空シャフトとして形成されているように、かつ軸流路が第１の軸受体（ロータ）を貫通する少なくとも１つの接続流路を介して軸受隙間と接続されているように設けることができる。
【００１８】
本発明では、用語「軸方向」は、レオメータの通常垂直方向に整列されたシャフトの長手方向軸を常に指す。それに対応して、用語「半径方向」は、シャフトの長手方向軸に対して垂直に延びる方向を意味する。
【００１９】
接続流路を通って、所定の気体量は、規定の手法でシャフトの軸流路に流れ込むことができ、次いで軸流路に沿ってシャフトから外側に流れ出す。このようにして、排気の排出は、好適には軸受隙間の中間領域から可能である。
【００２０】
気体軸受の軸受特性の良好な調整可能性は、本発明の発展形態において、軸流路内及び／又は流れ方向でこれらの後方に少なくとも１つの調整可能なスロットルが配置されているように設けられているときに達成できる。スロットルを使用して、軸受隙間における流れ状態は、操作容易性、可能な限り最小の離脱トルクを顧慮して、剛性、荷重負担性能及び減衰に関して調整かつ変更できる。
【００２１】
同時に、排気は、軸受隙間から熱を排出するため及び気体軸受から離れて配置されたシャフトの駆動部位を冷却するために利用できるため、過熱の結果としての気体軸受の精密ではない動作特性は、弱められている。
【００２２】
材料の多孔質に加えて、第２の軸受体（ステータ）に少なくとも１つの供給流路及び特に複数の供給流路が形成され、供給流路を通して供給された気体が第２の軸受体（ステータ）内部で可能な限り均一かつ特にその範囲にわたって分配可能であるように設けることができる。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態では、１つ又は複数の供給流路が、互いに独立した流量の少なくとも２つの供給流路分岐を含み、その供給流路分岐がそれぞれ固有の気体供給を有するように設けられている。特に、供給流路分岐のそれぞれに供給されたガス量と対応する気体圧力とは、互いに無関係に調整できる。このようにして、一方の供給流路分岐に割り当てられた第２の軸受体（ステータ）の区分における流れ状態は、他方の供給流路分岐に割り当てられた第２の軸受体（ステータ）の区分に対して変化かつ適合できる。このようにして、材料の非同一性及び多孔質の第２の軸受体（ステータ）における製造公差並びに第２の軸受体（ステータ）における領域ごとに異なる流れ状態は、均一化できる。
【００２４】
本発明の発展形態では、供給流路分岐が第２の軸受体（ステータ）の軸方向で互いに離間されているように設けることができる。これは、２つの供給流路分岐の異なる制御（異なるガス量及び／又は異なる流速）によって第１の軸受体（ロータ）の軸方向調整及びそれにより第２の軸受体（ステータ）に対するシャフトの軸方向調整が達成できるという更なる利点をもたらす。
【００２５】
本発明の発展形態では、調整デバイスを設けることができ、この調整デバイスは、センサによりシャフトの軸方向位置並びに第１の軸受体（ロータ）の軸方向位置を検出し、供給流路分岐を作動させることによりシャフトを所定の軸方向位置に自動的に維持する。
【００２６】
供給流路分岐内部の所望の気体量及び流速の調整は、供給流路分岐の上流の対応する制御弁又はスロットルを介して達成できる。その際、供給流路分岐のうちの少なくとも１つに、好適にはすべての供給流路分岐に対応するスロットルが配置されているように設けることができる。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態では、第１の軸受体（ロータ）がその軸受隙間に対向する表面上に少なくとも１つの周囲溝を有するように設けられている。第１の軸受体（ロータ）の表面に施された溝が接続流路を通る気体排出と相互作用することによって、動圧の結果として形成する気体層の形状及びサイズに影響を及ぼすことができ、それにより軸受の剛性及び傾斜安定性の向上が達成できる。
【００２８】
基本的には、様々な幾何学的形状が第１の軸受体（ロータ）を形成するために可能である。本発明の実施形態では、第１の軸受体（ロータ）が少なくとも１つの球面本体部位を球台又は球台に類似する形状で有するように設けることができる。特に、第１の軸受体（ロータ）は、球台の形状又は球台に類似する形状の２つの球面本体部位からなり、その球面本体部位は、それらのより小さな平坦な表面で互いに対向するか又は互いに隣接するように軸方向で並列して配置されている。その際、本体部位は、直接重なり合って配置することもできるか、又はそれに対して２つの本体部位間に少なくとも１つのディスタンスピースを配置することも可能であるかのいずれかである。
【００２９】
あるいは、第１の軸受体（ロータ）は、少なくとも１つの本体部位を直円錐台の形状で有してもよい。好適には、第１の軸受体（ロータ）は、２つの本体部位を直円錐台の形状で有し、その本体部位は、それらのより小さな平坦な表面で互いに対向するか又は互いに隣接するように軸方向で並列して配置されている。その際、本体部位は、直接重なり合って配置することもできるか、又はそれに対して２つの本体部位間に少なくとも１つのディスタンスピースを配置することも可能であるかのいずれかである。
【００３０】
したがって上記実施形態では、第１の軸受体（ロータ）は、二重半球シェル若しくは二重球台シェルの形状又は二重円錐若しくは二重円錐台の形状のいずれかを有する。
【００３１】
本発明の代替実施形態では、第１の軸受体（ロータ）が少なくとも１つの本体部位を、シャフトを取り囲む管状の多孔質スリーブの形状で有するように設けることができる。
【００３２】
第１の軸受体（ロータ）は、上記ジオメトリの組み合わせからもまた形成できるため、第１の軸受体は、少なくとも１つの球面本体部位及び／又は直円錐台の形状の少なくとも１つの本体部位及び／又は管状の、好適には円筒形スリーブの形状の少なくとも１つの本体部位を含む。
【００３３】
軸受隙間の外側にある第１の軸受体（ロータ）の表面領域、すなわち例えば、軸方向を向いている表面領域は、第２の軸受体（ステータ）を通して供給された気体が流入しない。軸受隙間の外側にある第１の軸受体（ロータ）の表面領域での過剰の気体量が第１の軸受体から流出することを防止するために、好適には、この表面領域が少なくとも部分的に又は完全に被覆を有するように設けることができる。被覆は、気体不透過性であってもよいか、又は規定の気体透過性を有していてもよい。被覆を用いて、軸受隙間と境界をなす表面で第１の軸受体（ロータ）に流入する気体が第１の軸受体（ロータ）内部に溜められ、かつ未確定の手法では流出しないことが達成できるため、第１の軸受体（ロータ）の表面での正確に画定された気体層は、軸受隙間の領域に形成できる。
【００３４】
本発明の更なる利点及び特徴は、図面を参照する実施例の以下の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】レオメータのシャフトの本発明による気体軸受を貫く概略垂直断面図である。
【図２】発生する気体流及び表面近傍の気体層の拡大図である。
【図３】図１に記載の実施形態の第１の変形形態の図である。
【図４】図１に記載の実施形態の第２の変形形態の図である。
【図５】図４に記載の実施形態の第１の発展形態の図である。
【図６】図４に記載の実施形態の第２の発展形態の図である。
【図７】図４に記載の実施形態の第３の発展形態の図である。
【図８】軸受隙間の拡大図である。
【図９】更なる実施例によるレオメータのシャフトの本発明による気体軸受を貫く概略垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、レオメータの実質的に垂直に整列されたシャフト１１の気体軸受１０を貫く概略垂直断面図を示す。シャフトは、図１で両矢印Ａによって明示されているように、回転駆動される。シャフト上に、シャフト１１と固定して接続され、２つの球面本体部位２１、２２をそれぞれ球台の形状で有する第１の軸受体（ロータ１２）が存在し、本体部位２１、２２は、それらのより小さな平坦な表面で互いに隣接するようにシャフト１１の軸方向で並列して配置されている。
【００３７】
シャフト１１は、中空シャフトとして形成され、シャフト１１の長手方向に延びる軸流路１５を有し、その軸流路は、シャフト１１の外周壁に形成された半径方向穿孔１７を介してシャフト１１に対して実質的に半径方向に延在する接続流路１６と接続されている。接続流路１６は、２つの球面本体部位２１、２２間の接触面の領域で直線状に延在する。
【００３８】
シャフト１１は、好適には金属材料からなり、第１の軸受体１２（ロータ）は、気体透過材料、特に焼結材料、グラファイト材料又はセラミックからなる。
【００３９】
第１の軸受体（ロータ）１２は、間隔を置いて１つの第２の軸受体（ステータ）１３によって取り囲まれており、第１の軸受体（ロータ）１２の外表面と第２の軸受体（ステータ）１３の内表面との間に軸受隙間１８が形成されている。
【００４０】
第２の軸受体（ステータ）１３もまた上記種類の気体透過材料からなる。加えて第２の軸受体（ステータ）１３の内部に、吸気開口部２６と流体的に接続している供給流路１４が形成されている。気体（矢印Ｇ）は、吸気開口部２６を通って供給流路１４に導入され、供給流路を横切って第２の軸受体（ステータ）１３の周囲全体にわたって分配される。その場で生じる気体圧力及び第２の軸受体（ステータ）１３の気体透過性又は多孔性に基づいて、供給された気体は、図２で矢印Ｂによって図示されるように、第２の軸受体（ステータ）１３の第１の軸受体（ロータ）１２に対向する表面で多数の微小ノズルで均一にその周囲にわたって分配されて流出する。第２の軸受体（ステータ）１３から流出する空気は、軸受隙間１８の対向する側で第１の軸受体（ロータ）１２の多孔質表面に流入する。しかしその際、気体の背圧が生じ、第１の軸受体（ロータ）１２の軸受隙間１８と境界をなす表面全体にわたって、図２で示されるある静的な又はスタティックな気体層Ｓが形成される。
【００４１】
第２の軸受体（ステータ）１３から流出する更なる気体は、気体層Ｓを貫通することができず、そのため軸受隙間１８に沿って、図２に記載の上向きに軸受隙間１８の軸方向流出口まで流れるか、又は図２に記載の下向きに２つの球面本体部位間の移行領域まで流れ、次いで接続流路１６に流入し、半径方向穿孔１７を通ってシャフト１１の軸流路１５内を流れ、軸流路を通って運び出されるかのいずれかである。
【００４２】
図３は、図１に記載の実施形態の第１の変形形態を示す。図３に示した気体軸受１０は、第１の軸受体（ロータ１２）がここではそれぞれ直円錐台の形状の２つの本体部位から構成されているという点でのみ、図１に図示した気体軸受と異なり、円錐台は、それらのより小さな平坦な表面で互いに隣接するようにシャフト１１の軸方向に並列して配置されている。このようにして、軸受隙間１８は、二方向に湾曲された経路の代わりにここでは、２つの円錐台２３、２４の接触面の領域で互いに入り込んで移行する２つの直線的区分を有する。
【００４３】
図４は、図１に記載の気体軸受１０の更なる変形形態を示し、第２の軸受体（ステータ１３）内部の供給流路１４がここでは互いに流量目的で完全に独立するように形成された２つの供給流路分岐１４ａ及び１４ｂに分配されており、供給流路分岐が第２の軸受体（ステータ１３）の軸方向で互いに離間され、かつ気体流Ｇ1又はＧ2用にそれぞれ吸気開口部２６ａ、２６ｂを有するという点で、図１に記載の気体軸受と異なる。吸気開口部２６ａ、２６ｂの上流に、それぞれスロットル２７ａ、２７ｂが対応する気体導管内に配置されている。したがって、供給流路分岐１４ａ及び１４ｂに、異なる気体圧力及び異なる流速を有する異なるガス量を供給できる。これは、軸受隙間１８の軸方向に離間された表面領域に気体が異なる条件下で流出することをもたらし、このことは、第１の軸受体（ロータ１２）の所望の軸方向の位置調整及びそれによるシャフト１１の軸方向の位置調整をもたらすことができる。
【００４４】
図５は、図４に記載の気体軸受１０の発展形態を示し、シャフト１１が図５に記載のシャフトでは下方端部が密封され、したがって、接続流路１６及び半径方向穿孔１７を通ってシャフト１１の軸流路１５に流入する気体が図５に従ってのみ軸方向で上方に向かってシャフトから流出できるという点で、図４に記載の気体軸受と異なる。シャフト１１の上方領域又はシャフト１１の下流では、気体導管内にスロットル１９が配置されており、そのスロットルは、軸流路１５内及びそれにより軸受隙間１８内でもまた気流状態及び圧力状態を調整かつ変更するために役立つ。
【００４５】
図６は、図４に記載の気体軸受１０の第２の発展形態を示し、軸受隙間１８の外側にあり、第１の軸受体（ロータ）１２の軸方向を向いている表面が被覆２０を使用して被覆し、好適には気密的に密封されているという点で、実質的に図４に記載の気体軸受と異なる。被覆部位又は皮膜のいずれかであってもよい被覆２０は、代替的に気体透過性であってもよいが、被覆２０の材料の気体透過性は、第１の軸受体（ロータ）１２の材料の気体透過性よりも低い。
【００４６】
図７は、図４に記載の気体軸受１０の別の発展形態を示し、２つの球面本体部位２１及び２２の接触面の領域で延びる接続流路１６に加えて、接続流路２６に対して平行に距離を置いて延び、それぞれ半径方向穿孔２９を介してシャフト１１の内部に形成された軸流路１５と接続している更なる半径方向接続流路２８が形成されている点で、実質的に図４に記載の気体軸受と異なる。加えて、第１の軸受体（ロータ１２）の軸受隙間１８に対向する外側の表面上に、気体誘導の働きをする完全に取り囲んでいる溝２５が形成されている。
【００４７】
図８は、第１の軸受体（ロータ）１２と第２の軸受体（ステータ）１３との間に形成された軸受隙間１８を拡大図で示す。この図から、軸受隙間１８の断面の半径方向幅が、接続流路１６が分岐するその軸方向中間領域から始まって、気体流が軸受隙間１８から流出するその軸方向端部領域まで連続的に減少していることが明らかである。同時に中心軸からの距離、すなわち半径が増加するため、減少は、周囲方向で見て相殺されている。その際、軸受隙間１８は、気体貫流が軸方向の流出断面及び接続流路１６への流入断面で同一であるように幾何学的に寸法設定されている。この実施形態によって、高い傾斜安定性及び荷重負担性能が達成される。
【００４８】
図９は、レオメータの気体軸受の変形構成を示す。この場合、シャフト１１は、部分的に第１の軸受体（ロータ）１２により取り囲まれ、かつ第１の軸受体（ロータ）１２と接続されている。第１の軸受体は、上記種類の気体透過材料からなり、かつ実質的に管状に形成されている。第１の軸受体は、第１の軸受体（ロータ）１２の外側をシャフト１１の内部の軸流路１５と接続する複数の半径方向の接続流路１６を有する。更に、シャフト１１の軸方向で離間された複数の周囲溝２５が第１の軸受体（ロータ）１２の外表面上に設けられている。
【００４９】
外側にある第２の軸受体（ステータ）１３は、上記種類の気体吸気開口部２６を備える好適には金属製のステータハウジング３０を有する。ステータハウジング３０のシャフト１１に対向する側には、軸受隙間１８を形成して第１の軸受体（ロータ）１２を取り囲みかつ気体透過材料からなる実質的に管状のステータユニット３１が配置されている。ステータユニット３１のシャフト１１とは反対側には、通過開口部２６を介して気体を充填できるステータチャンバ３２が形成されている。ステータチャンバ３２内に存在する気体は、その場で生じる気体圧力によって軸受体（ロータ）１２の範囲全体にわたって分配され、ステータユニット３１を通って流れ、したがって、軸受隙間１８内にシャフト１１を支承する気体流を形成する。
【００５０】
上記では、レオメータの気体軸受の様々な構成の実施形態を説明した。本発明の基本概念が実現されている限り、個々の各実施例の個々の各特徴を別の実施例でも適用すること、すなわち、個々の特徴を自由に組み合わせることが本発明により可能であることに留意されたい。説明された実施例に限定することは、本発明では提示されておらず、また意図されていない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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