JP6542041B2 - 流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のおいて書きに記載の流体機械に関する。

特許文献１から、ステータ側のハウジングと、当該ハウジング内に軸受されたロータ側のシャフトとを有する、圧縮機もしくはコンプレッサとして形成された流体機械が知られており、シャフトは流体機械のいわゆる動翼を担持する。それゆえロータ側のシャフトは、インペラシャフトとも呼ばれる。特許文献１からさらに知られているのは、ステータ側のハウジングとロータ側のシャフトとの間に形成された間隙は、少なくとも１つのシーリングブッシュを介して密閉されるということである。

様々な駆動状態によって、流体機械の部材に不均等な温度分布ができる。不均等な温度分布は、不均等な部材変形をもたらす。特に、密閉に使用される比較的薄壁のシーリングブッシュは、不均等な部材変形に対して特に繊細である。それで、シーリングブッシュは円周にわたって見て、ロータ側のシャフトへの距離が小さくなって部分的に崩壊しやすい。それから、駆動中にロータ側のシャフトとステータ側のシーリングブッシュとの間で接触が起こり、それによってそれぞれのシーリングブッシュが多大な摩耗にさらされるという危険性がある。

それゆえ、流体機械の部材に不均等な温度分布があっても、ロータとステータとが接触する危険性を減らすことのできる流体機械が必要である。

独国特許出願公開第１０２００８０１３４３３号明細書

以上のことから、本願発明の課題は、新式の流体機械を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の流体機械によって解決される。本発明に従えば、それぞれのシーリングブッシュは、それぞれ少なくとも１つの保持ボルトを介して、ハウジングに熱弾性的に芯出しされており、少なくとも１つのクリップを介して、詳細にはそれぞれのシーリングブッシュがハウジングに対して相対的に半径方向に可動であることが保証されるように、ハウジングに形状接続によって固定されている。

保持ボルトとクリップとを組み合わせることによって、それぞれのシーリングブッシュは、一方ではハウジングに熱弾性的に芯出しされ得、他方では、詳細にはそれぞれのシーリングブッシュがハウジングに対して相対的に半径方向に可動であることが保証されるように、ハウジングに形状接続固定され得る。それによって、それぞれのシーリングブッシュのいわゆる部分崩壊の危険性が軽減され得、その結果ロータとステータとが接触する危険性が軽減される。その際クリップを介してそれぞれの保持ブッシュをハウジングに形状接続固定することによって、それぞれのシーリングブッシュがハウジングに対して相対的に半径方向に可動であることを可能にし、それで特に、当該シーリングブッシュの温度による変形を顧慮し、その温度による変形を補償することができる。

好適には、ハウジングはハウジング上部分とハウジング下部分とに分割されており、ハウジングの分割領域にある分割継合領域に、それぞれのシーリングブッシュが、互いに向かい合う２つのクリップを介して形状接続によりハウジングに固定されている。流体機械のいわゆる分割継合領域において、互いに向かい合う２つの位置にクリップが配置されれば、それぞれのシーリングブッシュのいわゆる部分崩壊を回避するために、ひいてはロータとステータとが接触する危険性を軽減するために、特に有利である。

有利なさらなる一形態に従えば、それぞれのクリップは、第１突出部において形状接続によりハウジングの凹部に係合し、第２突出部において形状接続によりそれぞれの保持ボルトの凹部に係合し、第３突出部においてそれぞれのシーリングブッシュの凹部に係合しており、それぞれのシーリングブッシュがハウジングに対して相対的に半径方向に可動であることを保証するために、それぞれのシーリングブッシュの凹部の半径方向寸法は、第３突出部の半径方向寸法よりも大きい。それぞれのクリップのこの構成は単純であり、ハウジングにそれぞれのシーリングブッシュを効果的に形状接続固定することを可能にする。

有利なさらなる一形態に従えば、第１固定ネジは、それぞれのクリップとそれぞれの保持ボルトとを貫いて、ハウジングの中へ延伸する。好適には第２固定ネジは、もっぱらそれぞれのクリップを貫いて、ハウジングの中へ延伸する。固定ネジは、保持ボルトおよびそれぞれのクリップをハウジングに固定するのに特に好ましい。

本発明の好ましいさらなる形態は、従属請求項および以下の記述からもたらされる。本発明の実施例は、図に基づいてより詳細に説明されるが、これに限定されるものではない。図に示されるのは以下である。

本発明に係る流体機械の第１部分断面図である。 本発明に係る流体機械の置き換えられた第２部分断面図である。

本発明は、流体機械、特にタービン、もしくはいわゆるエキスパンダに関する。しかしながら本発明に係る流体機械は、圧縮機としても実施されていてよい。

本発明に係る流体機械は、ステータ側のハウジングと、当該ステータ側ハウジング内に軸受されたロータ側のシャフトとを備える。ロータ側のシャフトは、いわゆる動翼を担持し、それゆえ流体機械のロータ側のシャフトは、インペラシャフトとも呼ばれる。ロータ側のシャフトとステータ側のハウジングとの間に形成された間隙は、シール要素を介して密閉され、シール要素として典型的には、シーリングブッシュが用いられる。本件の発明は、そのようなシーリングブッシュを流体機械のステータ側のハウジングに特に有利に固定することに関するものであり、ロータとステータとが接触する危険性、つまりロータ側のシャフトがステータ側のハウジングに固定されたステータ側シーリングブッシュに入り込む危険性を回避するようにする。

図１と図２はそれぞれ、ハウジング１０と当該ハウジング１０に取り付けられたシーリングブッシュ１１の領域における流体機械の一部を示している。その際ハウジング１０とシーリングブッシュ１１は、ハウジング上部分１０ａとハウジング下部分１０ｂとシーリングブッシュ上部分１１ａとシーリングブッシュ下部分１１ｂとが形成されて、分離面１２に沿って分割されている。その際、図１と図２の部分図で示されたシーリングブッシュ１１は、同様に部分図で示されたハウジング１０に取り付けられており、しかも少なくとも１つの保持ボルト１６と少なくとも１つのクリップ１７を用いて取り付けられている。好適にはその際、ハウジング１０へのシーリングブッシュ１１の取付けは、分離面１２の領域において、ひいてはハウジング１０もしくはシーリングブッシュ１１の分離面１２にある、シーリングブッシュ１１の分割継合領域で、好適には直径上に互いに向かい合う２つの位置で行われ、これらの位置の各々で、それぞれ１つの保持ボルト１６とクリップ１７とが使用される。

シーリングブッシュ１１は、保持ボルト１６を介して、ハウジング１０に熱弾性的に芯出しされている。それぞれの保持ボルト１６の基体１８はその際に、ハウジング１０内の対応する凹部１９に受容され、シーリングブッシュ１１をハウジング１０に熱弾性的に芯出しするために、この基体１８に対して半径方向内側に向かって突き出ている突出部２０が、シーリングブッシュ１１内に突出する。

それぞれのクリップ１７は、詳細にはそれぞれのシーリングブッシュ１１がハウジング１０に対して相対的に半径方向に可動であることが保証されるように、シーリングブッシュ１１をハウジング１０に対する形状接続固定のために使われる。

その際、それぞれのクリップ１７は、複数の突出部、つまり、クリップ１７をハウジング１０の凹部２２に形状接続により係合するのに使われる第１突出部２１と、当該保持ボルト１６の凹部２４（それぞれの保持ボルト１６の基体１８に形成されている）にそれぞれのクリップ１７を形状接続により係合するのに使われる第２突出部２３と、シーリングブッシュ１１の凹部２６に係合する第３突出部２５と、を有しており、それぞれのシーリングブッシュ１１がハウジング１０に対して相対的に半径方向に可動であることを保証するために、この凹部２６の半径方向Ｒの寸法は、第３突出部２５の半径方向寸法よりも大きい。

その際に、突出部２１、２３、２５は、Ｅ字状の輪郭のクリップ１７を形成しつつ、半径方向に延伸する、それぞれのクリップ１７の基体１５の一側面で、それぞれのクリップ１７に対して突出しており、図１に従えば、それぞれのクリップ１７の突出部２１は、ハウジング１０のハウジング下部分１０ｂ内に形成されている凹部２２内に突出しており、それぞれのクリップ１７の突出部２５は、シーリングブッシュ１１のシーリングブッシュ下部分１１ｂ内に形成されている凹部２６内に突出している。

保持ボルト１６は、ハウジング１０のハウジング下部分１０ｂの凹部１９内に突出しており、クリップ１７の突出部２３は、保持ボルト１６の凹部２４に形状接続係合する。半径方向に延伸する、それぞれの保持クリップ１７の基体１５は、シーリングブッシュ上部分１１ａおよびハウジング上部分１０ａの凹部１３、１４に受容されている。

ハウジング１０へのクリップ１７の固定は、示された実施例においては、２つの固定ネジ２７、２８を介して行われる。その際に、第１固定ネジ２７は、それぞれのクリップ１７とそれぞれの保持ボルト１６とを貫いて、ハウジング１０つまりハウジング下部分１０ｂの中へ延伸している。第２固定ネジ２８は、クリップ１７のみを貫いて、ハウジング下部分１０ｂの中へ延伸している。第１固定ネジ２７は、クリップ１７の第２突出部２３も形成されている領域に位置している。第２固定ネジ２８は、第１突出部２１が形成されている、クリップ１７の領域で延伸している。

それゆえに本発明に係る流体機械１０では、ハウジング１０と図示されていないロータシャフトとの間の間隙を密閉するのに使われるシーリングブッシュ１１は、好適にはいわゆる分割継合領域とそれに従ってハウジング上部分１０ａとハウジング下部分１０ｂとの間の分離面１２の領域において、ロータシャフトで直径上に互いに向かい合う好適には少なくとも２つの位置に、それぞれ１つのクリップ１７とそれぞれ１つの保持ボルト１６とを介して取り付けられており、つまりそれぞれのシーリングブッシュ１１がハウジング１０に対して半径方向に可動であることを保証しつつ形状接続により取り付けられている。これによって、たとえば、一時的な駆動状態あるいは流体機械の部材に対する不均等な温度分布の結果として、それぞれのシーリングブッシュ１１がその円周にわたって不均等に変形しやすくなるということを防ぐことができる。ロータとステータとの接触は、そうした容易なやり方で回避できる。特に、それぞれのシーリングブッシュ１１のいわゆる部分的崩壊によって引き起こされる、ステータ側シーリングブッシュ１１へのロータ側シャフトの部分的入り込みを防ぐ。

もし分割継合領域において、直径上に互いに向かい合う２つの位置に、それぞれ１つのクリップ１７と保持ボルト１６とが使用されるならば、これらは、直径上に互いに向かい合う位置で同一に実施されている。

１０ ハウジング
１０ａ ハウジング上部分
１０ｂ ハウジング下部分
１１ シーリングブッシュ
１１ａ シーリングブッシュ上部分
１１ｂ シーリングブッシュ下部分
１２ 分割領域
１３ 凹部
１４ 凹部
１５ 基体
１６ 保持ボルト
１７ クリップ
１８ 基体
１９ 凹部
２０ 突出部
２１ 突出部
２２ 凹部
２３ 突出部
２４ 凹部
２５ 突出部
２６ 凹部
２７ 固定ネジ
２８ 固定ネジ

Claims (7)

1. ステータ側のハウジング（１０）と、該ハウジング（１０）内に軸受されたロータ側のシャフトと、前記ハウジング（１０）と前記シャフトとの間に形成された間隙を密閉するための少なくとも１つのシーリングブッシュ（１１）とを有する流体機械において、それぞれの前記シーリングブッシュ（１１）は、それぞれ少なくとも１つの保持ボルト（１６）を介して、前記ハウジング（１０）に熱弾性的に芯出しされており、それぞれ少なくとも１つのクリップ（１７）を介して、詳細にはそれぞれの前記シーリングブッシュ（１１）が前記ハウジング（１０）に対して相対的に半径方向に可動であることが保証されるように、前記ハウジング（１０）に形状接続固定されていることを特徴とする流体機械。
2. それぞれの前記クリップ（１７）は、第１突出部（２１）において形状接続により前記ハウジング（１０）の凹部（２２）に係合し、第２突出部（２３）において形状接続によりそれぞれの前記保持ボルト（１６）の凹部（２２）に係合し、第３突出部（２５）においてそれぞれの前記シーリングブッシュ（１１）の凹部（２６）に係合しており、それぞれの前記シーリングブッシュ（１１）が前記ハウジング（１０）に対して相対的に半径方向に可動であることを保証するために、それぞれの前記シーリングブッシュ（１１）の前記凹部（２６）の半径方向寸法は、前記第３突出部（２５）の半径方向寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
3. 前記突出部（２１、２３、２５）は、Ｅ字状の輪郭のクリップ（１７）を形成しつつ、半径方向に延伸する、それぞれの前記クリップ（１７）の基体（１５）の一側面で、前記クリップ（１７）に対して突き出ていることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
4. 前記ハウジング（１０）はハウジング上部分（１０ａ）とハウジング下部分（１０ｂ）とに分割されており、前記ハウジング（１０）の前記分割された領域（１２）にある分割継合領域に、それぞれの前記シーリングブッシュ（１１）が、互いに向かい合う２つのクリップ（１７）を介して前記ハウジング（１０）に形状接続固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の流体機械。
5. 前記クリップ（１７）は前記分割継合領域において、直径上に互いに向かい合うことを特徴とする請求項４に記載の流体機械。
6. 第１固定ネジ（２７）は、それぞれの前記クリップ（１７）とそれぞれの前記保持ボルト（１６）とを貫いて、前記ハウジング（１０）の中へ延伸することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の流体機械。
7. 第２固定ネジ（２８）は、もっぱらそれぞれの前記クリップ（１７）を貫いて、前記ハウジング（１０）の中へ延伸することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の流体機械。

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