JP4558958B2 - ターボ圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジング（１）、およびこのハウジング（１）内に軸受された少なくとも１つのローター軸（４）を備え、このローター軸が一つの自由な軸端部、および他方の軸端部に接続されたタービン羽根車（６）を有する様式のターボ圧縮機に関する。このローター軸は、ハウジング内において、例えば液圧の軸受部あるいは磁気軸受部内に軸受されており、且つ特にほぼ中央で駆動されており、その際、高周波駆動装置あるいは他の駆動モータが使用可能である。この圧縮機は、またギヤー付きターボ圧縮機としても形成されており、このギヤー付きターボ圧縮機の伝動装置ハウジング内に、駆動歯車を有する駆動軸、および少なくとも１つの、自由に運動するように軸受されたタービン羽根車を有し駆動歯車によって駆動されるローター軸が、軸受されている。
【０００２】
【従来の技術】
タービン羽根車における軸線方向の差圧の結果として、軸方向摺動がローター軸上に形成し、公知の構成の範囲においてこの軸方向摺動は、液圧のスラスト軸受によって吸収されている（例えば、ヨーロッパ特許公開０ ００８ ６１６号明細書）。この実施方法において、この液圧のスラスト軸受は、しばしば軸方向ピボットセグメントスラスト軸受（Axial-Kippsegmentdrucklager）として形成される。ターボ圧縮機の起動の際、打ち勝つべきスラスト軸受の始動トルクは、著しい。従って、先ず第１に静止の大きな摩擦力に、打ち勝たねばならない。増大する周速によって、混合摩擦の領域において液体摩擦の割合が増大し、且つこの摩擦力は、最小の値に至るまで下降する。更なる回転数増大によって、この摩擦力は液体の摩擦力の領域において再び上昇し、従って定格回転数において著しい摩擦損失も生じ、これら摩擦損失は、熱へと変換され且つ冷却によって放出されねばならない。液圧をスラスト軸受に供給するために、循環装置を有する費用のかかる油圧システムが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の根底をなす課題は、冒頭に記載した構造のターボ圧縮機を、起動の際および定格回転数の際に可能な限り僅かな損失によって引き起こされる、有効な軸方向摺動補償が保証されるように十分に形成することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明に従い、タービン羽根車と反対側のローター軸の自由端部が、ハウジングに接続された圧力室内へと突出し、且つ圧力下にある液体によって、端面側に付勢されており、このローター軸の自由な軸端部に作用するこの液体の圧縮力が、タービン羽根車上に作用する軸方向摺動力を補償する、ことによって解決される。このタービン羽根車上に作用する予圧、および圧力室において自由な軸端部で調節される液体圧力は、制御技術および調整技術の手段によって適当な方法で、常にタービン羽根車上に作用する軸線方向の力の完全な補償が保証されるように、互いに適合される。液体を圧縮するためのターボ圧縮機が、高い予圧によって使用される場合、ハウジングに支持される、例えば流体静力学上の滑り軸受の様式のスラスト軸受も、その場合にもはや必要ではない。流体静力学上の滑り軸受の省略によって、この伝動装置構造あるいはローターハウジングの構造は、簡略化する。
【０００５】
特に、駆動されるローター軸部分の両側のローター軸の軸方向案内のために軸方向摺動制限部として駆動手段と共に協動作用する押圧カムが、このローター軸上に設けられている。ギヤー付きターボ圧縮機の場合、この押圧カムは、ローター軸に結合されたピニオンの両側に設けられており、且つ有利には滑りリングを備えており、これら滑りリングが軸方向摺動制限部として、このピニオンと噛み合う駆動歯車の環状フランジと共に協動作用する。この配設は、可能である。
何故ならば、大きな軸方向力は、伝達する必要が無いからである。
【０００６】
これら軸貫通案内部は、ローター軸の両方の端部に封隙作用を必要とする。特に、この軸貫通案内部は、ローター軸の自由端部に、圧力室を封隙作用するための少なくとも１つの滑りリングパッキンあるいは類似のパッキンを有する封隙装置を備えている。特に適当には、封隙装置は、２つの相前後して設けられた滑りリングパッキンあるいは類似のパッキンを有しており、その際これらパッキンの間の空間は、封鎖媒体によって付勢可能である。適当な封隙装置は、軸貫通案内部の封隙作用のために、前方においてタービン羽根車に所属する軸端部にも好適である。特に、これらタービン羽根車のための軸貫通案内部、およびこの圧力室のための軸貫通案内部が、同一の封隙装置を備え、これによって補充交換部品の軸受保持部は、簡略化する。
【０００７】
特に、このローター軸は、ラジアル滑り軸受に軸受されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、実施例を図示した１つの図を参照して本発明を詳しく説明する。この図において図示されたターボ圧縮機は、ギヤー付きターボ圧縮機の構造様式における１段式のラジアル圧縮機である。このターボ圧縮機の基本的な構造には、ハウジング１、駆動歯車３を有する駆動軸２、ピニオン５を有するローター軸４、および自由に運動するように軸受された、ローター軸４の軸端部に接続されているタービン羽根車６が所属している。これら駆動軸２およびローター軸４は、ハウジング１内において、ラジアル滑り軸受７に軸受されている。この駆動歯車３は、ピニオン５と噛み合っている。
【０００９】
タービン羽根車６と反対側のローター軸４の自由端部が、ハウジング１に接続された圧力室８内へと突出し、且つ圧力下にある液体によって、端面側に付勢されている。ローター軸４の自由な軸端部に作用する、この液体の圧縮力が、タービン羽根車６の軸線方向の差圧によって、ローター軸４上に作用する軸方向摺動力を補償する。圧力室８において調節される液体圧力は、制御技術および調整技術の手段によって、ローター軸４上の両方の軸端部に作用する軸線方向の力が相互に相殺するように、タービン羽根車６に存在する予圧力に適合される。
【００１０】
ローター軸４の軸方向案内のために、ピニオン５の両側に押圧カム、特に滑りリング９が設けられており、これら滑りリング９は、軸方向摺動制限部として駆動歯車３の環状フランジと共に協動作用する。
【００１１】
ローター軸４の後方端部の軸貫通案内部は、パッキンを備えている。実施例において、封隙装置１０は、２つの相前後して設けられた滑りリングパッキンから成り、この場合これら滑りリングパッキンの間の空間は、封鎖媒体によって付勢可能である。同一にあるいは類似して形成された封隙装置１０は、タービン羽根車６に対する軸貫通案内部のためにも設けられている。ローター軸４の両方の軸端部に封隙装置１０を同一に実施する場合、補充交換部品の軸受保持部は、簡略化する。
【００１２】
本発明による装置は、有効な軸方向摺動補償を、ターボ圧縮機の起動の際および定格回転数の到達の際にも可能にする。特にこの装置は、１段式のギヤー付きターボ圧縮機のために適している。更にこの装置は、多数の、それぞれただ１つのタービン羽根車を担持するローター軸を有するギヤー付きターボ圧縮機のために使用可能である。このタービン羽根車６に高い予圧力が残っている場合、この本発明による装置は、使用可能である。圧縮されるべき液体の高い予圧の場合、スタートの際に、打ち勝つべきローター軸４のスタートトルクあるいは始動トルクは、小さい。このローター軸が、定格回転数に到達した場合、更にこの本発明による構成は、比較的にわずかなエネルギー損失によって特徴付けられる。結果として、性能の比較的低い駆動モーターが、使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるターボ圧縮機を概略に示した断面図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ 駆動軸
３ 駆動歯車
４ ローター軸
５ ピニオン
６ タービン羽根車
７ ラジアル滑り軸受
８ 圧力室
９ 滑りリング
１０ 封隙装置

Claims (7)

1. ハウジング（１）、およびこのハウジング（１）内に軸受された少なくとも１つのローター軸（４）を備え、このローター軸が一つの自由な軸端部、およびこのローター軸（４）の他方の端部に接続されたタービン羽根車（６）を有する様式のターボ圧縮機において、
   タービン羽根車（６）と反対側のローター軸（４）の自由端部が、ハウジング（１）に接続された圧力室（８）内へと突出し、且つ圧力下にある液体によって端面側に付勢されており、このローター軸（４）の自由な軸端部に作用するこの液体の圧縮力が、タービン羽根車（６）上に作用する軸方向摺動力を補償することを特徴とするターボ圧縮機。
2. 駆動されるローター軸部分の両側のローター軸（４）上に、軸方向摺動制限部として駆動手段と共に協動作用する押圧カムが、設けられていることを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
3. 押圧カムは、ローター軸に結合されたピニオンの両側に設けられており、且つ滑りリングを備えており、これら滑りリングが軸方向摺動制限部として、このピニオンと噛み合う駆動歯車の環状フランジと共に協動作用することを特徴とする請求項２に記載のターボ圧縮機。
4. 軸貫通案内部は、ローター軸（４）の後方の端部に、圧力室（８）を封隙作用するための少なくとも１つの滑りリングパッキンあるいは類似のパッキンを有する封隙装置（１０）を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のターボ圧縮機。
5. 封隙装置（１０）は、２つの相前後して設けられた滑りリングパッキンあるいは類似のパッキンを有しており、その際これらパッキンの間の空間は、封鎖媒体によって付勢可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のターボ圧縮機。
6. タービン羽根車（６）のための軸貫通案内部、および圧力室（８）のための軸貫通案内部が、同一の封隙装置（１０）を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のターボ圧縮機。
7. ローター軸（４）は、ラジアル滑り軸受（７）に軸受されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のターボ圧縮機。

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