CN106351866A - 涡轮机 - Google Patents

Abstract

本公开的涡轮机具备旋转轴、叶轮、第一轴承以及第一供给路径。旋转轴包括第一锥形部和第一圆柱状部。第一轴承具有：第一锥形支承面，其包括第一锥形孔形成面，且将第一锥形部支承为能够旋转；第一圆柱状部支承面，其将第一圆柱状部支承为能够旋转。第一供给路径向形成于第一圆柱状部与第一圆柱状部支承面之间的间隙开口。第一锥形孔形成面相对于第一轴承的轴线方向的倾斜角度大于第一锥形部的外周面相对于旋转轴的轴线方向的倾斜角度。

Description

涡轮机

技术领域

本公开涉及涡轮机。

背景技术

以往，涡轮机分别单独地具备支承与在叶轮的两面产生的压差相伴的轴向载荷(推力载荷)的推力轴承和支承半径方向载荷(径向载荷)的径向轴承。另外，涡轮机也有时具备支承推力载荷和径向载荷的角接触球轴承。另外，作为旋转轴的轴承，已知有锥形状的轴承。

如图11所示，在专利文献1中记载有具备旋转轴501、轴承部件503、轴承部件504、空气轴承506、空气轴承507、流路508以及流路509的空气轴承装置500。空气轴承506形成于旋转轴501与轴承部件503之间。空气轴承507形成于旋转轴501与轴承部件504之间。在轴承部件503中设置有流路508，在轴承部件504中设置有流路509。可从流路508向空气轴承506供给加压空气。另外，可从流路509向空气轴承507供给加压空气。空气轴承506和空气轴承507形成为锥形状，空气轴承506的大径侧和空气轴承507的大径侧彼此相对。

在轴承部件503的轴承面上设置有压力传感器515。压力传感器515检测空气轴承506内的压力P，来自压力传感器515的输出信号p被传递到运算部516。运算部516将压力P换算成轴承间隙C或将压力P直接用作控制用的信号。利用进给马达514使轴承部件503在图5中向右方或左方移动，使轴承间隙C的值变化，以使输出信号p成为预先设定的值。由此，轴承间隙C被保持为最佳的值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭58-196319号公报

发明内容

发明要解决的问题

从提高涡轮机的效率的观点考虑，使用了专利文献1所记载的空气轴承装置的涡轮机具有改良的余地。于是，本公开提供具有高效率的涡轮机。

用于解决问题的手段

本公开提供一种涡轮机，该涡轮机具备：旋转轴；叶轮；支承所述旋转轴的第一轴承；以及用于向所述旋转轴与所述第一轴承之间供给润滑液的第一供给路径，

所述叶轮以该叶轮的工作流体吸入侧的面朝向所述第一轴承的方式固定于所述旋转轴，

所述旋转轴包括：第一锥形部，其具有在该旋转轴的轴线方向上朝向所述叶轮扩大的直径；和第一圆柱状部，其与所述第一锥形部的大径端相邻，

所述第一轴承具有：第一锥形支承面，其包括第一锥形孔形成面，该第一锥形孔形成面形成沿着该第一轴承的轴线方向从该第一轴承的特定的位置朝向所述第一锥形部的小径端延伸的锥形孔，所述第一锥形支承面经由所述润滑液将所述第一锥形部支承为能够旋转；和第一圆柱状部支承面，其经由所述润滑液将所述第一圆柱状部支承为能够旋转，

所述第一供给路径向形成于所述第一圆柱状部与所述第一圆柱状部支承面之间的间隙开口，

所述第一锥形孔形成面相对于所述第一轴承的轴线方向的倾斜角度大于所述第一锥形部的外周面相对于所述旋转轴的轴线方向的倾斜角度。

发明的效果

上述的涡轮机具有高效率。

附图说明

图1是表示第1实施方式的涡轮机的剖视图。

图2是放大地表示图1所示的涡轮机的一部分的剖视图

图3是表示图2所示的涡轮机的轴承内部的润滑液的压力分布的图。

图4是表示图2所示的涡轮机的轴承中的推力支承力的大小与间隙的宽度t1之间的关系的图。

图5是放大地表示变形例的涡轮机的一部分的剖视图。

图6是表示图5所示的涡轮机的轴承内部的润滑液的压力分布的图。

图7是表示图5所示的涡轮机的轴承中的推力支承力的大小与间隙的宽度t1之间的关系的图。

图8是放大地表示另一变形例的涡轮机的一部分的剖视图。

图9是表示第2实施方式的涡轮机的图。

图10是放大地表示图9所示的涡轮机的一部分的剖视图。

图11是表示以往的空气轴承装置的剖视图。

具体实施方式

在专利文献1所记载的空气轴承装置500中，利用形成为锥形状的空气轴承506和空气轴承507，可支承旋转轴501的推力载荷。利用在空气轴承506和空气轴承507产生的推力支承力来支承旋转轴501的推力载荷。为了增加推力支承力的最大值，考虑使旋转轴501的锥形部的大径端的直径增加、且使旋转轴501的轴线方向上的旋转轴501的锥形部的投影面积增加。但是，在该情况下，有可能使得轴承损失增加，涡轮机的效率降低。

本公开的第1技术方案提供一种涡轮机，该涡轮机具备：旋转轴；叶轮；支承所述旋转轴的第一轴承；以及用于向所述旋转轴与所述第一轴承之间供给润滑液的第一供给路径，

所述叶轮以该叶轮的工作流体吸入侧的面朝向所述第一轴承的方式固定于所述旋转轴，

所述旋转轴包括：第一锥形部，其具有在该旋转轴的轴线方向上朝向所述叶轮扩大的直径；和第一圆柱状部，其与所述第一锥形部的大径端相邻，

所述第一轴承具有：第一锥形支承面，其包括第一锥形孔形成面，该第一锥形孔形成面形成沿着该第一轴承的轴线方向从该第一轴承的特定的位置朝向所述第一锥形部的小径端延伸的锥形孔，所述第一锥形支承面经由所述润滑液将所述第一锥形部支承为能够旋转；和第一圆柱状部支承面，其经由所述润滑液将所述第一圆柱状部支承为能够旋转，

所述第一供给路径向形成于所述第一圆柱状部与所述第一圆柱状部支承面之间的间隙开口，

所述第一锥形孔形成面相对于所述第一轴承的轴线方向的倾斜角度大于所述第一锥形部的外周面相对于所述旋转轴的轴线方向的倾斜角度。

根据第1技术方案，第一锥形部的小径端附近处的第一锥形部的外周面与第一锥形支承面之间的间隙的宽度小于第一锥形部的大径端附近处的第一锥形部的外周面与第一锥形支承面之间的间隙的宽度。由此，在第一锥形部的小径端附近，对第一轴承的内部的润滑液的流动的阻力增加，因此，在第一锥形部的小径端附近，润滑液的压力的变化量增加。另一方面，第一轴承的内部的、从被供给润滑液的位置到排出润滑液的位置的区间中的润滑液的压力的变化量恒定，因此，在第一锥形部的大径端附近，润滑液的压力的变化量小。因此，第一锥形部与第一锥形支承面之间的间隙中的润滑液的平均压力高，第一轴承的推力支承力的最大值高。而且，能够不使第一锥形部的大径端的直径增加地提高第一轴承的推力支承力的最大值。因此，轴承损失受到抑制，从而涡轮机具有高效率。

本公开的第2技术方案，在第1技术方案的基础上，提供一种涡轮机，所述旋转轴的外周面和所述第一轴承的内周面，在与所述第一锥形部的大径端相邻的位置形成有扩张空间，所述扩张空间在所述第一轴承的半径方向上具有比所述第一圆柱状部的外周面与所述第一圆柱状部支承面之间的间隙的宽度大的宽度。根据第2技术方案，在与第一锥形部的大径端相邻的位置形成扩张空间，由此第一轴承的推力支承力的最大值更高。另外，即使在第一锥形部的小径端与第一锥形支承面之间的间隙的宽度比较大的情况下，第一轴承的推力支承力也容易提高。

本公开的第3技术方案，在第2技术方案的基础上，提供一种涡轮机，所述扩张空间由所述第一轴承的如下内周面和所述第一锥形部的外周面形成，所述内周面是在所述旋转轴的轴线方向上的所述第一圆柱状部支承面与所述第一锥形孔形成面之间从所述第一锥形孔形成面向所述第一轴承的半径方向外侧延伸的内周面。根据第3技术方案，即使不对旋转轴实施特别的加工，也能够形成扩张空间。

本公开的第4技术方案，在第2技术方案的基础上，提供一种涡轮机，所述扩张空间由所述第一锥形孔形成面和所述旋转轴的从所述第一圆柱状部向所述旋转轴的半径方向内侧延伸的外周面形成。根据第4技术方案，即使不对第一轴承实施特别的加工，也能够形成扩张空间。

本公开的第5技术方案，在第1技术方案～第4技术方案中任1个技术方案的基础上，提供一种涡轮机，

还具备：支承所述旋转轴的第二轴承；和用于向所述旋转轴与所述第二轴承之间供给润滑液的第二供给路径，

所述旋转轴还包括：第二锥形部，其在沿着该旋转轴的轴线方向从所述叶轮观察时位于与所述第一锥形部相反的一侧，且具有在该旋转轴的轴线方向上朝向所述叶轮扩大的直径；和第二圆柱状部，其与所述第二锥形部的大径端相邻，

所述第二轴承具有：第二锥形支承面，其包括第二锥形孔形成面，该第二锥形孔形成面形成沿着该第二轴承的轴线方向从该第二轴承的特定的位置朝向所述第二锥形部的小径端延伸的锥形孔，所述第二锥形支承面经由所述润滑液将所述第二锥形部支承为能够旋转；和第二圆柱状部支承面，其经由所述润滑液将所述第二圆柱状部支承为能够旋转，

所述第二供给路径向形成于所述第二圆柱状部与所述第二圆柱状部支承面之间的间隙开口，

所述第二锥形孔形成面相对于所述第二轴承的轴线方向的倾斜角度大于所述第二锥形部的外周面相对于所述旋转轴的轴线方向的倾斜角度。

根据第5技术方案，基于与第一轴承同样的理由，第二轴承的推力支承力的最大值高。并且，能够不使第二锥形部的大径端的直径增加地提高第二轴承的推力支承力的最大值。因此，轴承损失受到抑制，从而涡轮机具有高效率。

以下，参照附图说明本公开的实施方式。此外，以下的说明涉及本发明的一例，本发明不限定于此。

＜第1实施方式>

如图1和图2所示，涡轮机100a具备旋转轴1、叶轮8、第一轴承2a以及第一供给路径15a。叶轮8以叶轮8的工作流体的吸入侧的面朝向第一轴承2a的方式固定于旋转轴1。叶轮8是用于压缩工作流体或使工作流体膨胀的部件。旋转轴1包括第一锥形部11a和第一圆柱状部12a。第一锥形部11a具有在旋转轴1的轴线方向上朝向叶轮8扩大的直径。第一圆柱状部12a与第一锥形部11a的大径端b1相邻。例如，第一圆柱状部12a在旋转轴1的轴线方向上具有恒定的直径。第一轴承2a具有第一锥形支承面21a和第一圆柱状部支承面22a。第一锥形支承面21a包括第一锥形孔形成面25a，经由润滑液将第一锥形部11a支承为能够旋转。第一锥形孔形成面25a形成从第一轴承2a的特定的位置朝向第一锥形部11a的小径端a1延伸的锥形孔。例如，可以是，如图2所示，第一轴承2a的特定的位置与第一锥形部11a的大径端b1相邻，第一锥形支承面21a整体形成第一锥形孔形成面25a。第一供给路径15a向形成于第一圆柱状部12a与第一圆柱状部支承面22a之间的间隙(第一圆柱状部间隙73a)开口。第一锥形孔形成面25a相对于第一轴承2a的轴线方向的倾斜角度大于第一锥形部11a的外周面相对于旋转轴1的轴线方向的倾斜角度。因此，如图2所示，第一锥形部11a的小径端a1处的第一锥形部11a的外周面与第一锥形支承面21a之间的间隙的宽度t1小于第一锥形部11a的大径端b1处的第一锥形部11a的外周面与第一锥形支承面21a之间的间隙的宽度t2。此外，在本说明书中，第一锥形部11a的外周面与第一锥形支承面21a之间的间隙的宽度是指与第一锥形部11a的外周面垂直的方向上的宽度。

涡轮机100a例如是涡轮压缩机。涡轮机100a例如还具备第二轴承3、定子4、转子5、壳体60、壳体62、壳体64、支柱61、以及润滑液箱90a。第二轴承3配置于在旋转轴1的轴线方向上在从第一轴承2a观察时与叶轮8相反的一侧。第二轴承3经由润滑液而在半径方向上将旋转轴1支承为能够旋转。第二轴承3收纳于壳体64的内部。例如，第二轴承3安装于壳体64的内周面。转子5在旋转轴1的轴线方向上在叶轮8与第二轴承3之间固定于旋转轴1。第二轴承3经由润滑液而在旋转轴1的半径方向上将旋转轴1支承为能够旋转。定子4配置成围绕转子5。例如，定子4安装于壳体62的内周面。由定子4和转子5形成电动机。通过向定子4供给电力，从而定子4产生旋转磁场。由此，由转子5、旋转轴1以及叶轮8形成的旋转体高速旋转。

叶轮8收纳于壳体60的内部。由壳体60的内周面形成工作流体的流路。叶轮8具有朝向前方的前表面81。第一轴承2a在叶轮8的前方由多个支柱61支承，多个支柱61固定于壳体60的内周面。多个支柱61在第一轴承2a的周向上彼此分开地配置，在相邻的支柱61彼此之间形成有工作流体的流路。在壳体60的内部，在叶轮8的半径方向外侧形成有排出流路71。

在叶轮8旋转时，工作流体从叶轮8的前方朝向前表面81流动，工作流体被吸入叶轮8。因此，叶轮8的前表面81相当于叶轮8的工作流体的吸入侧的面。工作流体被旋转着的叶轮8加速、且被加压，经过排出流路71被向涡轮机100a的外部排出。叶轮8的前表面81受到工作流体的吸入压力，叶轮8的与前表面81相反的一侧的面受到与工作流体的排出压力大致相等的压力。因此，在旋转轴1的轴线方向上，在叶轮8的两个面产生压力差，由于该压力差，对包括转子5、旋转轴1以及叶轮8的旋转体中向图1中的左方产生推力载荷。另外，由于旋转体的重量和旋转体的不平衡力，在旋转体产生径向载荷。

如图2所示，从叶轮8观察，润滑液箱90a在旋转轴1的轴线方向上在与第一轴承2a相反的一侧与第一轴承2a相邻地配置。由润滑液箱90a形成储存空间91a。在储存空间91a储存待向第一轴承2a供给的润滑液。第一供给路径15a例如形成于旋转轴1的内部，沿着旋转轴1的半径方向延伸到第一圆柱状部12a的外周面。在该情况下，在旋转轴1的内部例如形成有润滑液供给孔13a。润滑液供给孔13a从旋转轴1的端部沿着旋转轴1的轴线方向延伸。第一供给路径15a从润滑液供给孔13a沿着旋转轴1的半径方向延伸。润滑液供给孔13a的内部的空间与储存空间91a连通。因此，储存空间91a与第一供给路径15a利用润滑液供给孔13a连通起来。

在旋转轴1旋转时，由于与旋转轴1的旋转相伴的的离心泵效果，储存于储存空间91a的润滑液通过润滑液供给孔13a和第一供给路径15a而被供给到第一轴承2a与旋转轴1之间的空间。由此，能够向第一轴承2a与旋转轴1之间的空间供给充分的量的润滑液。图2中的箭头示意性地示出润滑液的流动。此外，第一供给路径15a也可以形成于第一轴承2a。在该情况下，期望的是，第一供给路径15a与用于流通具有在第一轴承2a的外部被加压而得到的比较高的压力的润滑液的路径相连。

经过第一供给路径15a被引导到第一圆柱状部间隙73a的润滑液由于与旋转轴1的旋转相伴的离心泵效果而在第一圆柱状部12a的外周面中的第一供给路径15a的开口附近具有比较高的压力PH。润滑液的一部分在第一圆柱状部间隙73a以及形成于第一锥形部11a与第一锥形支承面21a之间的间隙(第一锥形部间隙72a)流动并向储存空间91a流出。储存空间91a中的润滑液具有比较低的压力PL。润滑液的压力在润滑液从第一供给路径15a经过第一圆柱状部间隙73a和第一锥形部间隙72a流出到储存空间91a为止的期间内因第一圆柱状部间隙73a和第一锥形部间隙72a的流路阻力而从PH降低成PL。此时，由于第一锥形部间隙72a中的润滑液所具有的压力，从而向图2的右方产生推力支承力。由此，能够支承包括转子5、旋转轴1以及叶轮8的旋转体的推力载荷。另外，由于第一圆柱状部间隙73a和第一锥形部间隙72a中的润滑液所具有的压力产生径向支承力，从而第一轴承2a能够支承作用于旋转体的径向载荷。

若旋转轴1因作用于旋转体的推力载荷而向图1中的左方移动，第一锥形部间隙72a变窄，则第一锥形部间隙72a的流路阻力增加。另一方面，第一圆柱状部间隙73a的宽度几乎不变化，第一圆柱状部间隙73a的流路阻力也几乎不变化。在润滑液从第一供给路径15a的开口经过第一圆柱状部间隙73a和第一锥形部间隙72a流出到储存空间91a的期间中的润滑液的压力的变化量PH-PL恒定。另外，第一圆柱状部间隙73a和第一锥形部间隙72a各自的润滑液的压力降低量与第一圆柱状部间隙73a和第一锥形部间隙72a各自的流路阻力的大小成正比。因此，若旋转轴1因作用于旋转体的推力载荷而向图1中的左方移动，则第一圆柱状部间隙73a中的润滑液的压力降低量减少，第一锥形部间隙72a中的润滑液的压力降低量增加。因此，因第一锥形部间隙72a中的润滑液所具有的压力而产生的推力支承力增加。不过，若第一锥形部11a和第一锥形支承面21a靠近到接触的程度，则由于第一锥形部11a和第一锥形支承面21a之间的摩擦力而使得轴承损失骤增，导致涡轮机100a的效率降低。因此，在第一锥形部11a和第一锥形支承面21a即将接触之前在第一轴承2a产生的推力支承力被定义为能够由第一轴承2a产生的推力支承力的最大值。

如图2所示，在旋转轴1的轴线方向(X轴方向)上将旋转轴1的如下位置定义为如以那样。

X1：第一锥形部11a的小径端(a1)

X2：旋转轴1的轴线方向上的第一锥形部11a的中央(c1)

X3：第一锥形部11a的大径端(b1)

X4：第一供给路径15a的开口

第一圆柱状部间隙73a和第一锥形部间隙72a中的旋转轴1的轴线方向上的润滑液的压力分布如图3所示那样。在图3中，涡轮机100a中的润滑液的压力分布用实线示出。另外，在假定第一锥形部间隙72a的宽度在整个第一锥形部间隙72a中恒定为t1时的润滑液的压力分布用单点划线示出。在涡轮机100a中，t1＜t2，因此，与第一锥形部间隙72a的宽度在整个第一锥形部间隙72a中恒定为t1的情况相比较，具有如下特征。即，第一锥形部间隙72a的大径端侧的区间(从X2到X3的区间)中的流路截面积充分大于第一锥形部间隙72a的小径端侧的区间(从X1到X2的区间)中的流路截面积。因此，第一锥形部间隙72a的大径端侧的区间的流路阻力小。在润滑液从第一供给路径15a的开口经过第一圆柱状部间隙73a和第一锥形部间隙72a流出到储存空间91a的期间中的润滑液的压力的变化量PH-PL恒定。另外，第一锥形部间隙72a的大径端侧的区间和第一锥形部间隙72a的小径端侧的区间各自的润滑液的压力降低量与各区间中的流路阻力的大小成正比例地确定。因此，如图3所示，涡轮机100a的X2处的润滑液的压力从压力P1增加到P2，所述压力P1是第一锥形部间隙72a的宽度在整个第一锥形部间隙72a中恒定为t1的情况下的压力。其结果，整个第一锥形部间隙72a中的润滑液的平均压力升高，能够产生比第一锥形部间隙72a的宽度在整个第一锥形部间隙72a中恒定为t1的情况大的推力支承力。该效果利用了第一锥形部间隙72a的小径端侧的区间的流路阻力因t1变小而增大的现象，在t1小的情况下可获得该效果。

如图4所示，若间隙的宽度t1变小，则第一轴承2a的推力支承力连续地增加，直到间隙的宽度t1变得相当小。在图4中，涡轮机100a中的第一轴承2a的推力支承力与间隙的宽度t1之间的关系由实线示出。另一方面，在图4中，在假定第一锥形部间隙72a的宽度在整个第一锥形部间隙72a中恒定为t1时的第一轴承2a的推力支承力与间隙的宽度t1之间的关系由单点划线示出。如图4所示，在第一锥形部间隙72a的宽度在整个第一锥形部间隙72a中恒定为t1的情况下，即使间隙的宽度t1变得小于预定的值，推力支承力也几乎不再增加。其原因在于，在第一锥形部间隙72a的宽度在整个第一锥形部间隙72a中恒定为t1的情况下，由于间隙的宽度t1小于预定的值，所以第一锥形部间隙72a的大径端侧的区间的流路阻力变大。与此相对，根据涡轮机100a中的第一轴承2a，即使间隙的宽度t1小于预定的值，也可抑制第一锥形部间隙72a的大径端侧的区间的流路阻力变得过大。因此，如图4所示，即使间隙的宽度t1小于预定的值，也能够增加推力支承力。这样一来，能够不使第一锥形部11a的大径端b1的直径增加地提高第一轴承2a的推力支承力的最大值。由此，可减少在第一锥形部间隙72a中产生的由润滑液的粘性引起的损失，涡轮机100a具有高效率。

(变形例)

涡轮机100a能够出于各种观点考虑进行变更。例如，在涡轮机100a中，叶轮8也可以是使工作流体膨胀的部件。在该情况下，可通过叶轮8利用工作流体的动能来获得旋转动力。另外，在该情况下，期望的是，旋转轴1与发电机连结。由此，能够将通过叶轮8获得的旋转动力转换成电能。

如图5所示，例如，也可以是，在涡轮机100a中，旋转轴1的外周面和第一轴承2a的内周面在与第一锥形部11a的大径端b1相邻的位置形成有扩张空间E。扩张空间E在第一轴承2a的半径方向上具有比第一圆柱状部12a的外周面与第一圆柱状部支承面22a之间的间隙的宽度大的宽度。

如图5所示，扩张空间E例如由第一轴承2a的内周面24a和第一锥形部11a的外周面形成，该内周面24a是在旋转轴1的轴线方向上的第一圆柱状部支承面22a与第一锥形孔形成面25a之间从第一锥形孔形成面25a向第一轴承2a的半径方向外侧延伸的内周面。由此，即使不对旋转轴1施加特别的加工，也能够形成扩张空间E。此外，在该情况下，第一锥形支承面21a除了包括第一锥形孔形成面25a之外还包括内周面24a。

扩张空间E例如沿着旋转轴1的周向形成为环状。根据情况，扩张空间E也可以不沿着旋转轴1的周向形成为环状。

如图5所示，在旋转轴1的轴线方向(X轴方向)上旋转轴1的如下位置定义为如下那样。

X1：第一锥形部11a的小径端(a1)

Xm：形成扩张空间E的第一轴承2a的内周面24a和第一锥形孔形成面25a的分界

X3：第一锥形部11a的大径端(b1)

X4：第一供给路径15a的开口

在图6中，在如图5所示那样形成有扩张空间E的情况下的、第一锥形部间隙72a中的润滑液的压力分布用实线示出。另外，在图6中，在如图2所示那样没有在第一锥形部间隙72a形成扩张空间E的情况下的、第一锥形部间隙72a中的润滑液的压力分布用单点划线示出。如图6所示，润滑液在扩张空间E中淤塞，因此，扩张空间E中的润滑液的压力成为PH。由此，与没有在第一锥形部间隙72a形成扩张空间E的情况相比，整个第一锥形部间隙72a中的润滑液的平均压力更高。因此，在第一轴承2a产生的推力支承力增加。

扩张空间E中的流路阻力小于没有在第一锥形部间隙72a形成扩张空间E的情况下的第一锥形部间隙72a中的流路阻力，因此，即使在间隙的宽度t1大于预定值的情况下，润滑液也在扩张空间E中以压力PH淤塞。因此，如图7所示，若形成有扩张空间E，则即使在间隙的宽度t1比较大的情况下，也能够增加推力支承力。因此，即使在作用于包括转子5、旋转轴1以及叶轮8的旋转体的推力载荷比较小的情况下，在第一轴承2a产生的推力支承力也高。其结果，第一锥形部间隙72a中的第一锥形部11a的外周面与第一锥形支承面21a的间隙的宽度变得比较大，因此，可减少在第一锥形部间隙72a中因润滑液的粘性而产生的损失，涡轮机100a具有高效率。此外，在图7中，如图5所示那样形成有扩张空间E的情况下的、第一轴承2a的推力支承力与间隙的宽度t1之间的关系由实线示出。另外，在图7中，在假定第一锥形部间隙72a的宽度在整个第一锥形部间隙72a中恒定为t1时的第一轴承2a的推力支承力与间隙的宽度t1之间的关系由单点划线示出。

如图8所示，也可以是，扩张空间E例如由第一锥形孔形成面25a和从第一圆柱状部11a向旋转轴1的半径方向内侧延伸的旋转轴1的外周面26a形成。在该情况下，与没有在第一锥形部间隙72a形成扩张空间E的情况相比，也能够提高整个第一锥形部间隙72a中的润滑液的平均压力。另外，即使不对第一轴承2a实施特别的加工，也能够形成扩张空间E。

＜第2实施方式>

接着，说明第2实施方式的涡轮机100b。除了特别说明的情况之外，涡轮机100b具有与涡轮机100a相同的结构。对与涡轮机100a的构成要素相同或对应的涡轮机100b的构成要素标注相同附图标记，省略详细的说明。关于第1实施方式的说明，只要在技术上不矛盾，也适用于第2实施方式。

如图9和图10所示，涡轮机100b除了具备旋转轴1、叶轮8、第一轴承2a以及第一供给路径15a之外，还具备第二轴承2b和第二供给路径15b。第二轴承2b支承旋转轴1。第二供给路径15b是用于向旋转轴1与第二轴承2b之间供给润滑液的路径。旋转轴1还包括第二锥形部11b和第二圆柱状部12b。第二锥形部11b在沿着旋转轴1的轴线方向从叶轮8观察时位于与第一锥形部11a相反的一侧，且具有在旋转轴1的轴线方向上朝向叶轮8扩大的直径。第二圆柱状部12b与第二锥形部11b的大径端b2相邻。例如，第二圆柱状部12b具有在旋转轴1的轴线方向上恒定的直径。第二轴承2b具有第二锥形支承面21b和第二圆柱状部支承面22b。第二锥形支承面21b包括第二锥形孔形成面25b，且经由润滑液将第二锥形部11b支承为能够旋转。第二锥形孔形成面25b形成从第二轴承2b的特定的位置朝向第二锥形部11b的小径端a2延伸的锥形孔。例如，如图10所示，也可以是，第二轴承2b的特定的位置与第二锥形部11b的大径端b2相邻，整个第二锥形支承面21b形成第二锥形孔形成面25b。第二供给路径15b向形成于第二圆柱状部12b与第二圆柱状部支承面22b之间的间隙(第二圆柱状部间隙73b)开口。第二锥形孔形成面25b相对于第二轴承2b的轴线方向的倾斜角度大于第二锥形部11b的外周面相对于旋转轴1的轴线方向的倾斜角度。因此，如图10所示，第二锥形部11b的小径端a2处的第二锥形部11b的外周面与第二锥形支承面21b之间的间隙的宽度t3小于第二锥形部11b的大径端b2处的第二锥形部11b的外周面与第二锥形支承面21b之间的间隙的宽度t4。此外，第二锥形部11b的外周面与第二锥形支承面21b之间的间隙的宽度是指与第二锥形部11b的外周面垂直的方向上的宽度。

在涡轮机100b通常运转着的情况下，与涡轮机100a同样，在包括旋转轴1、转子5以及叶轮8的旋转体上向图9的左方产生推力载荷。但是，根据涡轮机100b的运转条件，有可能向图9的右方对旋转体产生推力载荷。在该情况下，根据涡轮机100b，通过形成于第二锥形部11b与第二锥形支承面21b之间的间隙(第二锥形部间隙72b)中的润滑液所具有的压力而产生推力支承力。由此，向图9的右方作用于旋转体的推力载荷被第二轴承2b支承。另外，基于与针对第一轴承2a的说明同样的理由，整个第二锥形部间隙72b中的润滑液的平均压力提高。其结果，能够产生比第二锥形部间隙72b的宽度在整个第二锥形部间隙72b中恒定为t3的情况大的推力支承力。

涡轮机100b例如具备润滑液箱90b。润滑液箱90b在旋转轴1的轴线方向上在从第二轴承2b观察时与叶轮8相反的一侧与第二轴承2b相邻地配置。由润滑液箱90b形成储存空间91b。在储存空间91b中储存有待向第二轴承2b供给的润滑液。第二供给路径15b例如形成于旋转轴1的内部，沿着旋转轴1的半径方向延伸到第二圆柱状部12b的外周面。在该情况下，在旋转轴1的内部例如形成有润滑液供给孔13b。润滑液供给孔13b从旋转轴1的端部沿着旋转轴1的轴线方向延伸。第二供给路径15b从润滑液供给孔13b沿着旋转轴1的半径方向延伸。润滑液供给孔13b的内部的空间与储存空间91b连通。因此，利用润滑液供给孔13b将储存空间91b和第二供给路径15b连通。

在旋转轴1旋转时，由于与旋转轴1的旋转相伴的离心泵效果，储存到储存空间91b的润滑液通过润滑液供给孔13b和第二供给路径15b而向第二轴承2b与旋转轴1之间的空间供给。由此，能够向第二轴承2b与旋转轴1之间的空间供给充分的量的润滑液。图10中的箭头示意性地示出了润滑液的流动。此外，第二供给路径15b也可以形成于第二轴承2b。在该情况下，期望的是，第二供给路径15b与用于流通具有在第二轴承2b的外部被加压而得到的比较高的压力的润滑液的路径相连。

产业上的可利用性

本公开的涡轮机对于利用于涡轮冷冻机和商务用空调等用的空调的空调产品的冷冻循环装置的压缩机是有用的。

附图标记说明

1 旋转轴

2a 第一轴承

2b 第二轴承

8 叶轮

11a 第一锥形部

11b 第二锥形部

12a 第一圆柱状部

12b 第二圆柱状部

15a 第一供给路径

15b 第二供给路径

21a 第一锥形支承面

21b 第二锥形支承面

22a 第一圆柱状部支承面

22b 第二圆柱状部支承面

25a 第一锥形孔形成面

25b 第二锥形孔形成面

100a、100b 涡轮机

E 扩张空间

Claims (5)

1.一种涡轮机，其中，具备：旋转轴；叶轮；支承所述旋转轴的第一轴承；以及用于向所述旋转轴与所述第一轴承之间供给润滑液的第一供给路径，

所述叶轮以该叶轮的工作流体吸入侧的面朝向所述第一轴承的方式固定于所述旋转轴，

所述旋转轴包括：第一锥形部，其具有在该旋转轴的轴线方向上朝向所述叶轮扩大的直径；和第一圆柱状部，其与所述第一锥形部的大径端相邻，

所述第一轴承具有：第一锥形支承面，其包括第一锥形孔形成面，该第一锥形孔形成面形成沿着该第一轴承的轴线方向从该第一轴承的特定位置朝向所述第一锥形部的小径端延伸的锥形孔，所述第一锥形支承面经由所述润滑液将所述第一锥形部支承为能够旋转；和第一圆柱状部支承面，其经由所述润滑液将所述第一圆柱状部支承为能够旋转，

所述第一供给路径向形成于所述第一圆柱状部与所述第一圆柱状部支承面之间的间隙开口，

所述第一锥形孔形成面相对于所述第一轴承的轴线方向的倾斜角度大于所述第一锥形部的外周面相对于所述旋转轴的轴线方向的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，

所述旋转轴的外周面和所述第一轴承的内周面，在与所述第一锥形部的大径端相邻的位置形成有扩张空间，所述扩张空间在所述第一轴承的半径方向上具有比所述第一圆柱状部的外周面与所述第一圆柱状部支承面之间的间隙的宽度大的宽度。

3.根据权利要求2所述的涡轮机，

所述扩张空间由所述第一轴承的如下内周面和所述第一锥形部的外周面形成，所述内周面是在所述旋转轴的轴线方向上的所述第一圆柱状部支承面与所述第一锥形孔形成面之间从所述第一锥形孔形成面向所述第一轴承的半径方向外侧延伸的内周面。

4.根据权利要求2所述的涡轮机，

所述扩张空间由所述第一锥形孔形成面和所述旋转轴的从所述第一圆柱状部向所述旋转轴的半径方向内侧延伸的外周面形成。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的涡轮机，

还具备：支承所述旋转轴的第二轴承；和用于向所述旋转轴与所述第二轴承之间供给润滑液的第二供给路径，

所述旋转轴还包括：第二锥形部，其在沿着该旋转轴的轴线方向从所述叶轮观察时位于与所述第一锥形部相反的一侧，且具有在该旋转轴的轴线方向上朝向所述叶轮扩大的直径；和第二圆柱状部，其与所述第二锥形部的大径端相邻，

所述第二轴承具有：第二锥形支承面，其包括第二锥形孔形成面，该第二锥形孔形成面形成沿着该第二轴承的轴线方向从该第二轴承的特定位置朝向所述第二锥形部的小径端延伸的锥形孔，所述第二锥形支承面经由所述润滑液将所述第二锥形部支承为能够旋转；和第二圆柱状部支承面，其经由所述润滑液将所述第二圆柱状部支承为能够旋转，

所述第二供给路径向形成于所述第二圆柱状部与所述第二圆柱状部支承面之间的间隙开口，

所述第二锥形孔形成面相对于所述第二轴承的轴线方向的倾斜角度大于所述第二锥形部的外周面相对于所述旋转轴的轴线方向的倾斜角度。