JPH10502145A - シャフト軸受システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ターボエキスパンダはロータリコンプレッサに、双方を接続するロータシャフトによって連結される。軸受ハウジングはハウジング内でシャフトの変位と力学を制御する磁気のラジアルとスラストの軸受を含む。制御通路が上記コンプレッサの入口から上記コンプレッサロータの背部のガス空隙へ延びている。この通路はバルブによって制御され、次に能動的磁気スラスト軸受の作用を増大するために磁気軸受制御器によって制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 シャフト軸受システム 発明の背景 本発明の分野はターボ機の軸受システムである。 ターボエキスパンダ(turboexpander)は、典型的には、半径方向の入口と軸方 向の出口とを有するハウジングの中に取け付けらた半径方向流入タービンロータ を含む。このタービンロータはロータに固定されたシャフトを介して軸受内に回 転可能に取り付けられる。このようなターボエキスパンダは様々な異なるガス流 と共に使用されることができ、これらガス流は、空気分離、天然ガスの処理や搬 送、膨張プロセスの圧力降下エネルギの回収、または関連するプロセスからの排 熱の熱エネルギ回収のようなものに使用される。 空気分離への適用に対しては、ターボエキスパンダは、設計条件で高効率を実 現するためにエキスパンダの低温部の絶縁を最適にするように設計されている。 高圧力の適用においては、これらの機械は臨界点を越える膨張が可能である。低 圧力および中間圧力の適用では、ターボエキスパンダからのエネルギは、リサイ クルコンプレッサの最終段階として使用され得る。コンプレッサは、ターボエキ スパンダから仕事を引き出すか、或いは単にターボエキスパンダからエネルギを 消散する手段として、このターボエキスパンダと組み合わせられ得る。 ターボエキスパンダおよび他のこのような流体処理ターボ機において、この装 置のロータを横切っての差圧は、組み合わせられたシャフト上のスラスト荷重に なり得る。ロータの圧力勾配や形状に依存して、入出力間の差圧やロータ速度の ようなものによって変化する軸方向のスラスト荷重が発達する。スラスト荷重を 調整または適応させるための２つの機構が、スラスト軸受潤滑剤の測定とバラン スに対して1975年7月22日に発行された米国特許第3,895,689号と、シャフト取付 装置と方法に対して1983年5月31日に発行された米国特許第4,385,768号に示され おり、これらの開示は参照としてここに編入されている。両装置ではシャフトの 軸方向の位置が検知される。制御通路が装置の低圧力の位置から高圧力の位置に 延在する。この通路は、センサによって検知されたときシャフト位置に感応する バルブによって制御される。ロータの背部の高圧に選択的に出口を与えることに よって、ロータを横切っての差圧に起因したスラスト荷重は変化され得る。両例 では、スラスト軸受はスラスト制御システムと共に使用される。従来の軸受が示 されている。 ターボ機でロータシャフトを支持するのに使用され得る軸受の２つの主要なタ イプは、磁気軸受と油膜軸受である。磁気軸受は油膜軸受以上の優れた性能を与 える。磁気軸受は低抗力損失と高剛性と振れ制動および中位の負荷容量を持つ。 さらに、油膜軸受と違って、磁気軸受は潤滑を必要とせず、したがって、磁気軸 受はプロセスを汚染する危険がある油、バブル、ポンプ、フィルタ、クーラー等 を排除する。 ２つのタイプの磁気軸受が有り、それらは能動的磁気軸受と受動的磁気軸受で ある。受動的磁気軸受は本来、振れ制動特性が不足し、それ自体では、コンプレ ッサやタービンやポンプやモータや他の回転装置のような流体産業装置における 適用は適当ではない。 能動的磁気軸受は、電磁コイルによって囲まれた強磁性のロータシャフトによ って、また位置検知と制御エレクトロニクスによって特徴付けられる。シャフト アセンブリはロータシャフト上の適当な位置にある能動的磁気ラジアル軸受によ って支持される。磁気ラジアル軸受は連続的に制御された磁界を用いてロータシ ャフトを空中浮揚させる。中央に集められた能動的磁気スラスト軸受が、ロータ シャフトの軸方向位置を制御するために典型的に使用される。能動的磁気スラス ト軸受システムは、ロータシャフト上に配置されたスラストディスクと共に、ハ ウジングに固定された対向する電磁コイルを典型的に含む。シャフトを軸方向に 再センタリングする機構としてディスクを反発するために、１つの軸受またはも う一方の軸受が制御器によって作動されてもよい。 シールと同様に反摩擦軸受が、磁気軸受に電圧が印加されないとき、ロータシ ャフトを支持するためにロータシャフトの各端部に取り付けられてもよい。これ は、ロータシャフトとラジアル磁気軸受のステータとの間のなんらかの接触を回 避す る。これら補助すなわち「バックアップ」の軸受は乾式潤滑され、通常の運転中 にはそれら軸受は負荷されない。 軸方向のスラスト(推力)の変動を補うためにロータシャフトの軸方向の位置を 検知する従来の方法は、非接触プローブを使用する。各プローブは、プローブと シャフト上のカラーのような不連続部との間の検知されるギャップのサイズに比 例する出力電圧を生じる。専用の制御ループを使用して、ロータシャフトの均衡 のとれた軸方向の位置を維持するために、能動的磁気軸受はプローブ出力電圧に したがってスラスト軸受磁界を調整する。ロータシャフトの軸方向の位置が変化 する時、空気ギャップの検知されるサイズが変化し、プローブはそれに応じてプ ローブの出力電圧を変える。 能動的磁気軸受のための電気制御システムは、電磁シャフト位置センサまたは プローブからの信号に応答して電磁コイルへの電流を合わせることによってロー タシャフトの位置を制御する。エレクトロニクスが電磁コイルに電位を印加する とき、ロータシャフトとコイルの間の引力によってロータシャフトが浮遊し、軸 方向に配置される。センサの示度は、軸受製造者に専用の制御ループを使用して 結合され、能動的磁気軸受はプローブの出力電圧に従ってスラスト軸受磁界を調 整することができる。これは、ロータシャフト表面の楕円または三角の変形に関 係なく、ロータシャフトのバランスされた軸方向の位置を維持する。このように して、センサの示度は回転信号調波を自動的にキャンセルするために使用され得 る。 また、エレクトロニクスは、特定の回転動力学へ適用するために能動的磁気軸 受の剛性と振れ制動を調整するのに使用されてもよい。電子制御は機械的な装置 で可能な振れ制動より一層有効な振れ制動を与える。制御システムにおける剛性 への電子的な適応は、第１の曲げ臨界速度が通常の操作範囲を越えて安全に設置 される。高振れ制動因子はロータシャフトが臨界速度を安全に通過できるように 確立され得る。 運転中、高速のターボ機はプロセスの圧力と流れの変動を受ける。ターボ機で 経験されるメンテナンスの問題の多くは、スラスト軸受に発生する。これは、主 としてスラスト荷重における広範な変動の結果である。軸方向のスラストにおけ るプロセスが誘発する変動は、一般にターボエキスパンダにおいてスラスト過荷 重を引き起こし、特にコンプレッサが負荷されたターボエキスパンダにおいて引 き起こし得る。設計から外れた運転と予期できない一時的なプロセス条件は、ま た過荷重を引き起こし得る。これら過荷重はターボ機の内部を損傷するかもしれ ず、或る場合には、主要な故障を引き起こし得る。半径方向かつ複動のスラスト 軸受を備える能動的磁気軸受は、位置センサまたはプローブを用いてロータシャ フトの軸方向の位置を監視する。スラストカの不均衡が生じたならば、２つのス ラスト軸受の１つに働く磁力が調整されて、軸方向の均衡のとれた位置にロータ を維持する。このような能動的磁気スラスト軸受、例えば、フランスのＳ２Ｍ( Ｓociete de Mecanique Magnetique)によって製造されたものは、多くのターボ 機への適用に対して従来の油軸受システムに代わる有利なものを提供する。 多くの利点が磁気軸受に付随する。磁界にシャフトを浮遊させることによって 、摩耗して頻繁な注意を要する摩擦面が事実上存在しない。プロセスの汚染とい う固有の危険がある潤滑は、潤滑支援装置と共に必要とされない。また、非常に 高速な回転速度が、摩擦表面の消滅によって達成され得る。最小の摩擦で、エネ ルギの損失も最小化される。また、温度によって影響される潤滑剤を軸受が使用 しないので、広範な様々な温度が使用され得る。このような軸受を制御するため に利用できるエレクトロニクスは、正確な制御、微小なシステム変化、調整可能 な剛性と振れ制動が可能となり、かつ、自動シャットダウンに使用され得る信頼 性ある制御信号が可能となる。また、このような軸受の固有な性質は、シャフト が幾何学的軸よりむしろ慣性軸の回りを回転させて、不均衡と装置の振動の問題 を実質的に減少する。 ターボ機において能動的磁気軸受を用いることの利点にも拘わらず、損害を与 えるスラスト過負荷の可能性が残る。例えば、設計から外れた運転または予知で きない一時的なプロセスの状態は過負荷の引き金になり得る。ロータシャフトの 軸方向の位置調整は、典型的には過剰な軸方向のスラスト変動を補うこと、すな わち、その変動に十分に素早く反応することができない。このような能動的磁気 軸受におけるスラスト軸受のスラスト荷重容量は、当然、物理的かつ機械的に制 限される。過剰なスラスト力からターボ機を防護するために、これら能動的磁気 軸受に、スラスト荷重が過剰になると、装置をシャトダウンする警報器を備える 。 発明の概要 本発明はターボ機に付随して使用される軸受システムに向けられている。付随 するコンプレッサまたはエキスパンダあるいは双方を横切って存在する差圧が、 能動的磁気軸受システムにおいてスラスト軸受制御を増大するのに使用される。 本発明の第１の独立した観点において、能動的磁気軸受はロータシャフトに回 転式の取付けを提供する。またシャフトに組合わせられたコンプレッサは、ロー タの高圧力の背部側から延びる制御された通路を含んで、軸方向のスラスト荷重 の調整のために制御可能に圧力を抜く。 本発明のもう１つの別の独立した観点では、能動的磁気軸受はロータシャフト に回転式の取付けを提供する。またシャフトに組合わせられたエキスパンダは、 ロータの背部側からエキスパンダの出口に延在する制御された通路を含んで、エ キスパンダ側ロータを横切る圧力を制御可能にバランスし、軸方向のスラスト荷 重を調整する。 したがって、能動的磁気軸受を用いているターボ機において、ロータシャフト の改善された軸方向の制御のために改善された軸受システムを提供することが、 本発明の目的である。他の目的および利点は以後に現れる。 図面の簡単な説明 図１は、遠心コンプレッサと組み合わせられたターボエキスパンダと、補助的 スラスト制御システムを含んでいる上記コンプレッサ付き能動的磁気軸受システ ムの概略図である。 図２は、遠心コンプレッサと組み合わせられたターボエキスパンダと、補助的 スラスト制御システムを含んでいる上記エキスパンダ付き能動的磁気軸受システ ムの概略図である。 好ましい実施例の詳細な説明 図１と図２には、略１０で示された遠心エキスパンダ・コンプレッサが、軸受 ハウジング１４を通って延在するロータシャフト１２によって結合されて、図示 されている。 この装置１０の一端に略１６で示されたターボエキスパンダがある。このター ボエキスパンダは、半径方向の入口２０と軸方向の出口２２を有するターボエキ スパンダハウジング１８を含む。小さいユニットにおいては、入口と出口の双方 が軸方向であってもよい。バルブ要素２４はタービンに半径方向の流れを条件付 ける。ロータ２６は上記装置内に回転可能に取り付けるためにロータシャフト１ ２に固定される。 上記装置１０のもう１つの端部には、略２８で示されるコンプレッサが、ハウ ジング３０と軸方向の入口３２と半径方向の出口３４と共に配置される。コンプ レッサロータ３６はハウジング３０内に配置され、また、上記装置内に回転する ように取付けるためロータシャフト１２に固定される。 軸受ハウジング１４は、ロータシャフト１２用の取付けを提供する。各端部に はラジアル軸受３８と４０があって、ロータシャフト１２を取付ける。これら軸 受は従来の能動的磁気設計でよい。また、従来のシールが、軸受ハウジング１４ への流れを最小にするように、ラジアル軸受３８と４０に配置される。従来の能 動的磁気スラスト軸受４２と４４が、ロータシャフト１２の回りの軸受ハウジン グ１４の中に配置される。スラスト軸受４２と４４の各々は、各スラスト軸受４ ２と４４の磁界を活動させるために配置された電磁コイル４６を含む。荷重スラ ストディスク４８と５０がロータシャフト１２上に固定される。電圧が加えられ たとき、ロータシャフト１２の適当な軸方向の配置をもたらすように、各スラス ト軸受４２と４４は、それぞれの荷重スラストディスク４８と５０を反発するこ とができる。 荷重スラストディスク４８と５０にプローブ５２と５４とが組み合わせられる 。これらプローブ５２と５４は一緒に取り付けられて、駆動センサ５２と荷重セ ンサ５４とを提供する。プローブ５２と５４は、それらが上記シャフトに沿った 軸方向の変位を認めることができるように、荷重スラストディスク４８と５０を ロータシャフト１２上の不連続部として用いる。上記プローブ５２と５４は、実 際 に接触することよりもむしろ近接探知を行うために上記ディスク４８と５０から 変位されている。この能動的磁気スラスト軸受の配置は、プローブ５２と５４を 含んで、従来のものである。また、従来から制御器５６がプローブ５２と５４と 共に使用されて軸方向の変位を決定し、かつ、従来の能動的磁気スラスト軸受４ ２と４４の一方または他方上のコイル４６を作動させることによって応答する。 プローブ５２と５４は、上記シャフト１２が適当な軸方向の位置にある状態で は、線５８と６０を介して制御器５６に同じ信号を与える。シャフト１２が軸方 向に移動するとき、一方のプローブは他のプローブよりもより強い信号を与え、 電磁コイル４６の１つに是正電圧を印加し始める。当然、軸方向の動きが反対方 向になると、反対の応答を始める。 運転中、圧縮されたガスが上記装置１０のターボエキスパンダの入口２０に供 給される。これは回転力を上記シャフト１２に発生させ、この回転力がコンプレ ッサロータ３６を駆動するのに使用される。次にコンプレッサロータ３６がコン プレッサ内に軸方向にガスを引き、出口３４を通して半径方向にガスを排出する 。ターボエキスパンダ１６とコンプレッサ２８の両方において、ラジアルポート に付随する高圧力はロータ２６と３６の各々の背部にあるガス空隙６２と６４に 、それぞれ通じることができる。ターボエキスパンダ１６内への流れは、それが 他のプロセスのステップやシステムから通常由来しているので、典型的には変化 しやすく、予測不可能である。一方、コンプレッサ２８はそれ自体圧力源である 。したがって、ガス空隙６４に蓄積され得る圧力は、典型的には一定の装置では 回転速度と共に一層安定する。 空隙６２と６４のいずれかにおいて、圧力の増加は、その各自の空隙から各ロ ータに対して増加された力荷重を生じさせ得る。当然、これはシャフト１２を軸 方向に変位させる。十分に不利な条件の下で、従来の能動的磁気スラスト軸受４ ２と４４は、この荷重を処理することができないかもしれない。このような状況 の下では、通例の応答はシステムをシャットダウンさせることである。この必要 な操作は全体の操業に対して混乱を引き起こし、有害である。従来の能動的磁気 スラスト軸受４２と４４は、形状や利用できる空間などのために不運にもその容 量が制限される。 特に図１に参照して、第１の好ましい実施例はここに説明される。能動的磁気 スラスト軸受４２と４４を増大させるために、コンプレッサの低圧力領域から高 圧力領域に延在する制御通路６６が使用されてもよい。図１の好ましい実施例に おいて、低圧力領域はコンプレッサ２８の軸方向の入口３２によって定義される 。高圧力領域は、コンプレッサロータ３６とコンプレッサハウジング３０との間 のガス空隙６４を使用する。制御バルブ６８は制御通路６６に配置され、ドライ ブ７０に結合され、次にこのドライブ７０は制御器５６によって制御される。制 御器５６は上記シャフト１２の軸方向の位置を調整するためにガスを通気するの に使用される。図１に示すようにシャフトが右に移動するとき、付加的なガスは 通気される。シャフト１２が中央を越えて左に移動するとき、ガスが少なく通気 されるか又は全く通気されない。制御器５６は、プローブ信号の間の均等配置よ り大きな配置または少ない配置上で再び作動する。この簡単で安価な付加された 制御は、シャットダウンや損傷条件を回避するために磁気スラスト軸受の作用を 補助することができる。 特に、図２に参照して、第２の好ましい実施例が説明される。図２において、 図１でも示された要素と特徴は同様の数字によって参照される。第２の好ましい 実施例では、能動的磁気スラスト軸受４２と４４を増大させるために、上記エキ スパンダ内の低圧力領域から高圧力領域に延在する制御通路７２が使用されても よい。図２の好ましい実施例では、低圧力領域はターボエキスパンダ１６の軸方 向の出口２２によって定義される。高圧力領域はターボエキスパンダロータ２６ とターボエキスパンダハウジング１８との間に存在するガス空隙６２を使用する 。制御バルブ６８は制御通路７２に配置され、ドライブ７０に結合される。次に 、このドライブ７０は制御器５６によって制御される。制御器５６はシャフト１ ２の軸方向の位置を調整するためにガスを通気させるのに使用される。図２に示 すようにシャフトが左に移動する時、付加的なガスが通気される。シャフト１２ が中央を越えて右に移動するとき、ガスは少なくまたは全く通気されない。制御 器５６はプローブ信号の間の均等配置より大きな配置または少ない配置上で再び 作 動する。この簡単で安価な付加された制御は、シャットダウンや損傷条件を回避 するために磁気スラスト軸受の作用を補助することができる。 上述の好ましい実施例で説明された補助的なスラスト均衡システムは、全スラ ストの不均衡に対して使用されない。好ましい実施例で使用される能動的磁気ス ラスト軸受では、スラスト荷重と磁気軸受電流との間には準直線関係がある。ス ラスト軸受電流がその最大値の２０％以下であるとき、補助的スラスト均衡シス テムは不活動のままであり、能動的磁気軸受は従来の能動的磁気軸受のように挙 動する。しかしながら、スラスト軸受電流がその最大値の２０％を越えるとき、 瞬間補助スラスト均衡システムは活動的になる。この２０％バイアスはハンティ ング（振動）を防止するのに役立つ。 このように、ターボエキスパンダコンプレッサのための改善された軸受システ ムが開示される。この発明の実施例と適用は示され説明されたが、この発明の概 念から離脱することなく多くの修正が可能であることはこの技術の精通した人々 には明らかであろう。例えば、補助的スラスト均衡システムは同時にコンプレッ サとエキスパンダの側における流れに影響を与える。したがって、本発明は添え られた請求の範囲の精神において以外、制限されるべきものではない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年９月１３日 【補正内容】 請求の範囲 １． ターボ機ハウジングと、 上記ターボ機ハウジングへの入口と、 上記ターボ機ハウジングからの出口と、 上記ターボ機ハウジング内のターボ機ロータと、 コンプレッサハウジングと、 上記コンプレッサハウジングへの入口と、 上記コンプレッサハウジングからの出口と、 上記コンプレッサハウジング内のコンプレッサロータと、 上記ターボ機ロータと上記コンプレッサロータとを取り付けているシャフトと 、 上記ターボ機ロータと上記コンプレッサロータとの間の上記シャフトの回りに 配置された能動的磁気スラスト軸受と、 上記コンプレッサの入口における低圧領域から上記コンプレッサハウジングと 上記コンプレッサロータの背部との間の高圧領域に延在する制御通路と、 上記制御通路における制御バルブと、 上記制御バルブに結合されると共に、上記ターボ機シャフトの軸方向の位置に 応答して上記制御バルブを調節する制御器とを備えていることを特徴とするター ボ機。 ２． ターボエキスパンダハウジングと、 上記ターボエキスパンダハウジングへの入口と、 上記ターボエキスパンダハウジングからの出口と、 上記ターボエキスパンダハウジング内のターボエキスパンダロータと、 コンプレッサハウジングと、 上記コンプレッサハウジングへの入口と、 上記コンプレッサハウジングからの出口と、 上記コンプレッサハウジング内のコンプレッサロータと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとを取り付けている シャフトと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとの間の上記シャフ トの回りに配置された能動的磁気スラスト軸受と、 上記コンプレッサの入口における低圧領域から上記コンプレッサハウジングと 上記コンプレッサロータの背部との間の高圧領域に延在する制御通路と、 上記制御通路における制御バルブと、 上記制御バルブに結合されると共に、上記ターボエキスパンダシャフトの軸方 向の位置に応答して上記制御バルブを調節する制御器とを備えていることを特徴 とするターボエキスパンダ。 ３． ターボエキスパンダハウジングと、 上記ターボエキスパンダハウジングへの入口と、 上記ターボエキスパンダハウジングからの出口と、 上記ターボエキスパンダハウジング内のターボエキスパンダロータと、 コンプレッサハウジングと、 上記コンプレッサハウジングへの入口と、 上記コンプレッサハウジングからの出口と、 上記コンプレッサハウジング内のコンプレッサロータと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとを取り付けている シャフトと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとの間の上記シャフ トの回りに配置された能動的磁気スラスト軸受とを備えて、上記スラスト軸受に よって発生された推力を制御するスラスト軸受電流が最大値を持ち、 上記コンプレッサの入口における低圧領域から上記コンプレッサハウジングと 上記コンプレッサロータの背部との間の高圧領域に延在する制御通路と、 上記制御通路における制御バルブと、 上記制御バルブに結合されると共に、上記ターボエキスパンダシャフトの軸方 向の位置に応答して上記制御バルブを調節する制御器とを備え、上記制御器は上 記スラスト軸受電流が上記スラスト軸受電流の上記最大値の２０％を越えるとき 上記制御バルブを調節するだけであることを特徴とするターボエキスパンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ターボエキスパンダハウジングと、 上記ターボエキスパンダハウジングへの半径方向の入口と、 上記ターボエキスパンダハウジングからの軸方向の出口と、 上記ターボエキスパンダハウジング内のターボエキスパンダロータと、 コンプレッサハウジングと、 上記コンプレッサハウジングへの軸方向の入口と、 上記コンプレッサハウジングからの半径方向の出口と、 上記コンプレッサハウジング内のコンプレッサロータと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとを取り付けている シャフトと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとの間の上記シャフ トの回りに配置された能動的磁気スラスト軸受と、 上記シャフトの軸方向の変位を測定するための上記シャフト上の不連続部と、 上記能動的磁気スラスト軸受に対して軸方向に上記不連続部の位置を突き止め るための上記不連続部に隣接する近接センサと、 上記軸方向の入口における低圧領域から上記コンプレッサハウジングと上記コ ンプレッサロータの背部との間の高圧領域に延在する制御通路と、 上記制御通路における制御バルブと、 上記近接センサと上記制御バルブとに結合されると共に、上記近接センサによ って検知された上記ターボエキスパンダシャフトの軸方向の位置に応答して上記 制御バルブを調節する制御器とを備えていることを特徴とするターボエキスパン ダ。 ２． シャフトと、 上記シャフトの回りに配置された能動的磁気スラスト軸受と、 ハウジングと入口と出口とロータを有し上記ロータは上記シャフト上に取り付 けられているエキスパンダと、 上記シャフトの軸方向の変位を測定するための上記シャフト上の不連続部と、 上記能動的磁気スラスト軸受に対して軸方向に上記不連続部の位置を突き止め るための上記不連続部に隣接する近接センサと、 上記出口における低圧領域から上記ハウジングと上記ロータの背部との間の高 圧領域に延在する制御通路と、 上記制御通路における制御バルブと、 上記近接センサと上記能動的磁気スラスト軸受と上記制御バルブとに結合され ると共に、上記近接センサによって検知された上記シャフトの軸方向の位置に応 答して上記能動的磁気スラスト軸受と上記制御バルブを調節する制御器と、 軸方向のスラスト荷重を発生し上記シャフトに取り付けられ上記エキスパンダ から軸方向に変位された回転機械とを備えていることを特徴とするターボエキス パンダ。 ３． ターボエキスパンダハウジングと、 上記ターボエキスパンダハウジングへの半径方向の入口と、 上記ターボエキスパンダハウジングからの軸方向の出口と、 上記ターボエキスパンダハウジング内のターボエキスパンダロータと、 コンプレッサハウジングと、 上記コンプレッサハウジングへの軸方向の入口と、 上記コンプレッサハウジングからの半径方向の出口と、 上記コンプレッサハウジング内のコンプレッサロータと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとを取り付けている シャフトと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとの間の上記シャフ トの回りに配置された能動的磁気スラスト軸受と、 上記シャフトの軸方向の変位を測定するための上記シャフト上の不連続部と、 上記能動的磁気スラスト軸受に対して軸方向に上記不連続部の位置を突き止め るための上記不連続部に隣接する近接センサと、 上記軸方向の出口における低圧領域から上記ターボエキスパンダハウジングと 上記ターボエキスパンダロータの背部との間の高圧領域に延在する制御通路と、 上記制御通路における制御バルブと、 上記近接センサと上記制御バルブとに結合されると共に、上記近接センサによ って検知された上記ターボエキスパンダシャフトの軸方向の位置に応答して上記 制御バルブを調節する制御器とを備えていることを特徴とするターボエキスパン ダ。 ４． ターボエキスパンダハウジングと、 上記ターボエキスパンダハウジングへの入口と、 上記ターボエキスパンダハウジングからの出口と、 上記ターボエキスパンダハウジング内のターボエキスパンダロータと、 コンプレッサハウジングと、 上記コンプレッサハウジングへの入口と、 上記コンプレッサハウジングからの出口と、 上記コンプレッサハウジング内のコンプレッサロータと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとを取り付けている シャフトと、 上記ターボエキスパンダロータと上記コンプレッサロータとの間の上記シャフ トの回りに配置された能動的磁気スラスト軸受とを備え、上記スラスト軸受によ って発生された推力を制御するスラスト軸受電流が最大値を持ち、 上記シャフトの軸方向の変位を測定するための上記シャフト上の不連続部と、 上記能動的磁気スラスト軸受に対して軸方向に上記不連続部の位置を突き止め るための上記不連続部に隣接する近接センサと、 上記コンプレッサの入口における低圧領域から上記コンプレッサハウジングと 上記コンプレッサロータの背部との間の高圧領域に延在する制御通路と、 上記制御通路における制御バルブと、 上記近接センサと上記制御バルブとに結合されると共に、上記近接センサによ って検知された上記ターボエキスパンダシャフトの軸方向の位置に応答して上記 制御バルブを調節する制御器とを備え、上記制御器は上記スラスト軸受電流が上 記スラスト軸受電流の上記最大値の２０％を越えるとき上記制御バルブを調節す るだけであることを特徴とするターボエキスパンダ。 ５． 上記回転機械が回転流体取扱い装置であることを特徴とする請求項２に記 載のターボエキスパンダ。 ６． 上記回転流体取扱い装置がコンプレッサであることを特徴とする請求項５ に記載のターボエキスパンダ。 ７． ハウジングと、 上記ハウジング内に回転可能に取り付けられると共に、ターボ機ロータとこの ターボ機ロータと共に回転するように固定されたコンプレッサロータとを含んで いるシャフトアセンブリと、 上記ターボ機ロータにともに連通する上記ハウジングへのターボ機への入口と ターボ機からの出口と、 上記コンプレッサロータにともに連通するハウジングへのコンプレッサへの入 口とコンプレッサからの出口と、 上記ハウジングに取り付けられる能動的磁気スラスト軸受とを備え、上記シャ フトアセンブリは回転可能に上記能動的磁気スラスト軸受に受取り付けられ、 上記ハウジング内で軸方向に上記シャフトアセンブリの位置を突き止めるため の上記シャフトアセンブリに隣接する近接センサと、 上記ハウジング内で上記コンプレッサ出口と連通する高圧領域から低圧領域に 延在する制御通路と、 上記制御通路における制御バルブと、 上記近接センサと上記制御バルブとに結合されると共に、上記シャフトアセン ブリの軸方向の位置に応答する制御器とを備えていることを特徴とするターボ機 。 ８． 上記制御器が上記能動的磁気スラスト軸受と結合されていることを特徴と する請求項７に記載のターボ機。 ９． 上記高圧領域は上記コンプレッサロータの背部と上記ハウジングとの間で あることを特徴とする請求項７に記載のターボ機。 １０． 上記低圧領域は上記コンプレッサの入口であることを特徴とする請求項 ９に記載のターボ機。 １１． 上記コンプレッサロータの背部は上記ターボ機ロータの背部に面してい ることを特徴とする請求項７に記載のターボ機。