【発明の詳細な説明】
軸線方向の振動を減衰させる装置
本発明は、ハウジング内で回転可能とされ、また外部から誘発された軸線方向
の位置の乱れに応答して復元力を与えるように作用する制御装置によって軸線方
向の所定位置に保持される回転シャフトの軸線方向振動を減衰する装置に関する
。このように軸線方向位置の制御装置を有するシャフトは、これ以外にないとい
うわけではないが磁気軸受装置によく見うけられており、磁気軸受装置において
回転シャフトは前記制御装置によって所望位置からの変位の関数として制御され
る電磁場内に半径方向および軸線方向の両方向に関して懸架されている。
このような磁気軸受の特性は、非常に小さい懸架間隙で高速回転するシャフト
および付属品を静止部品から離隔していることである。電磁石または制御回路の
故障、または位置を復元させるための制御回路の不能化を容認するために、バッ
クアップ軸受装置が使用されており、これらのバックアップ軸受装置は意図して
配置されたカラーなどのシャフト面が静止側の軸受材料に接触して滑動するのを
許容するようにして、電磁石部材の保護と、回転エネルギーの放散すなわちシャ
フトの制動機能との両方を果すようになされている。
さらに、軸受面から熱を奪うようにその軸受面を横断して冷却ガスが流れるよ
うにすることも周知であり、このガスはそのシャフトが部品として含まれる機械
に関連したプロセスガスのためのシール機能も果すことができる。
電磁式軸受およびそれらの制御装置は、シャフトをあらゆる実際的な強さの連
続した作用力に対抗して懸架するように寸法を定められ、付勢されるのであるが
、それらはシャフトに作用する力の周期的な振動、すなわちシャフトの振動往復
運動（vibrational reciprocation）を扱うには不十分である。何故なら、制御
装置の帯域幅が限られているからである。
外部から加えられるか内部から発生する力が、特に軸線方向のシャフト位置の
往復運動を引き起すような装置においては、軸線方向における磁気的な軸受が磁
気軸受そのものには故障を生じないが酷使（overwhelmed）され、バックアップ
軸受装置は必要もなく作動されて磁気軸受の全体としての寿命および効率に損害
を与えることが見出されている。
外的に誘発された力のためにシャフト（または等価の回転体で、以下にこれを
含めることを意図して「シャフト」という用語が使われる）に生じた軸線方向の
往復運動を減衰することの必要性は、制御された磁気軸受に懸架されたシャフト
に限られることはないのであり、したがって前述した概論に留意して、本発明の
目的は、このようなシャフトのための軸線方向押圧力を減衰する簡単な構造の装
置を提供することである。
本発明の目的は、シャフトの軸受装置に関連させてガスを使用した押圧力の減
衰装置を提供することでもある。
本発明のさらに他の目的は、軸受機能を果すために既存の構造に最小限の修正
を加え、また最小限の部品を追加することで補完できる軸線方向の減衰装置を提
供することである。
本発明によれば、ハウジング内で回転できる回転シャフトの軸線方向の振動を
減衰させる装置は、回転シャフトに対して固定され、シャフトの軸線に沿って向
っている少なくとも一つの半径方向に延在するスラスト面と、ハウジング内に画
成された減衰チャンバ手段であって、スラスト面に向かって開放され、シャフト
のまわりを少なくとも部分的に延在している少なくとも一つの減衰チャンバを含
む減衰チャンバ手段と、少なくとも一つの高圧ガス供給源と、前記減衰チャンバ
の各々に開口しているガスダクト手段と、スラスト面に対して軸線方向に作用す
る正圧を減衰チャンバ手段に与えるように作動するガス流量制御手段であって、
各減衰チャンバに関して、ハウジングに向う方向および離れる方向のスラスト面
の往復運動に応答可能なガス流量コントローラを含み、スラスト面の往復運動と
同じ振動数で、また予め定められた振動数範囲内の減衰チャンバに対するスラス
ト面位置の変動に対して位相を進めた状態で、ダクト手段を経て減衰チャンバに
供給されるガスの供給量、したがって減衰チャンバ内の圧力を調節して、これに
よりスラスト面に作用する軸線方向の押圧力に相応の変動を発生させて、前記シ
ャフトの軸線方向の往復運動を減衰させるようになされたガス流量制御装置とを
含んで構成される。
本発明は以下に添付図面を参照して説明される。図面において、
第１図は、ハウジングおよびその中に収容されて電磁式スラスト軸受およびバ
ックアップ軸受装置によって軸線方向に支持されたシャフトの一部分を通る断面
立面図であって、本発明による軸線方向の減衰装置の第１の形態を含み、スラス
ト面変位フィードバック手段および第１形態のガス流量コントローラを含んでな
るガス流量制御手段を含んでいる断面立面図であり、
第２図は、第１図に類似であるが、第２のガス流量コントローラを使用した本
発明による軸線方向の減衰装置の第２の形態を示す断面立面図であり、
第３（ａ）図は、第１図の装置の多段構造を含む第３の形態の対をなすガスコ
ントローラの概略回路図であり、
第３（ｂ）図は、第２図の装置の多段構造を含む第４の形態の対をなすガスコ
ントローラの概略回路図であり、
第４図は、スラスト面変位フィードバック手段の第２の形態を示す第１図のシ
ャフトおよび減衰チャンバ構造の一部分を通る断面立面図であり、
第５図は、第１図のシャフトおよび減衰チャンバ構造の一部分を通る断面立面
図であって、一対の反対側に配置された減衰チャンバの各々に関し、直接に作用
するガスコントローラを組入れたガス制御手段の代替形態を示す概略図であり、
第６図は、本発明による減衰装置の減衰チャンバおよびダクト手段を含む軸線
方向磁気軸受および軸線方向ガス軸受の組合わされた軸受を通る断面立面図であ
る。
第１図を参照すれば、回転シャフト１１が電磁式軸受手段によってハウジング
１２内に支持（suspend）されており、その軸受の一部が１３で示されている。
シャフトを支持する電磁式軸受手段が故障することを容認するために、バックア
ップ軸受装置が備えられており、これは全体を符号１５で示されている。
バックアップ軸受装置は、シャフト自体の一部分１７に対して半径方向のバッ
クアップを行うために、シャフトのまわりに延在する乾いた滑動軸受材料（dryr
unning bearing material）で作られたシリンダブロック１６と、シャフトに固
定されているカラー２０の面１９Aおよび１９Bに対して軸線方向のバックアップ
を行うために同様に乾いた滑動軸受材料で作られた平坦な環状ブロック１８A
および１８Bを含む。
環状間隙２１がシャフトとハウジングとの間に形成されており、供給源２２は
この間隙２１を通して冷却ガスを供給し、その冷却ガスをカラー２０と軸受材料
１８Aおよび１８Bとの接触面を横断してシャフト部分１７と軸受材料１６との間
を流れるようにする。この構造では、軸線方向のバックアップ軸受１８A、１９A
および１８B、１９Bは軸線に沿う両方向において過大変位を生じないようにシャ
フトを支持する。バックアップ軸受装置は反対両方向へ過大な軸線方向変位を生
じないようにシャフトを支持することができるように、シャフトに沿って軸線方
向に間隔を隔てられている。
本発明によれば、軸線方向の押圧力を減衰させる装置が全体を符号２５で示さ
れている。
この装置は、カラー２０の面１９Aおよび１９Bで形成される半径方向に延在し
たスラスト面を含み、これらの面はシャフトに沿う方向で向き合っており、また
全体を符号３３で示された減衰チャンバ手段は減衰チャンバ３４，３５を含んで
おり、各々の減衰チャンバ３４，３５は環状チャンバとされてシャフトのまわり
を完全に取り囲んでいる。減衰チャンバ手段すなわちこの各々のチャンバは、カ
ラー２０のスラスト面１９Aまたは１９Bへ向かって開口している。
この装置はさらに、各々の減衰チャンバに開口しているダクト３８および３９
形態のガスダクト手段３７と、ガス供給源４０と、全体を符号４１で示されるガ
ス流量制御手段とを含む。
ガス流量制御手段は、２つの減衰チャンバに個々に関係されたガス流量コント
ローラ４２A，４２Bを含む。ガス流量コントローラ４２Aについてみれば、ガス
供給源４０に連結された入力ポート４３Aと、ガスダクト３８に連結された出力
ポート４４Aと、制御入力ポート４５Aおよび制御出力ポート４６Aとを含む。コ
ントローラは自己出力式流体装置４７Aを含んでおり、制御入力ポート４５Aおよ
び４６Aはガス圧力に応答して入力ポート４３Aおよび出力ポート４４Aの間のガ
ス流量を１を超える利得係数を示す流量および圧力で制御するポートである。
コントローラ４２Bはコントローラ４２Aと同じ形状であり、コントローラ
４２Aのものと同じ部品は添字「Ｂ」を付して示されている。
ガス流量制御手段は全体を符号５０で示されたシャフト変位フィードバック手
段も含んでおり、このシャフト変位フィードバック手段は、減衰チャンバ３４ま
たは３５の各々に対して検出チャンバ手段のガス圧力と関係するフィードバック
信号を与える手段を含んでいて、検出チャンバ手段はそれぞれの減衰チャンバか
ら半径方向に変位された少なくとも一つの圧力検出チャンバを含む。減衰チャン
バ３４および関連するコントローラ４２Aに関しては、フィードバック手段は圧
力検出チャンバ５１と、該チャンバ５１および制御入力ポート４５Aの間を延在
するフィードバックダクト５２とを含む。さらに、検出チャンバ手段は減衰チャ
ンバ３５から半径方向に変位された別の検出チャンバ５３と、チャンバ５３およ
びコントローラ４７Aの制御入力ポート４６Aの間を延在するフィードバックダク
ト５４とを含む。
コントローラ４２Bに関しては、シャフト変位フィードバック手段は検出チャ
ンバ５３と、チャンバ５３および制御入力ポート４５Bの間を延在するフィード
バックダクト５４と、さらに検出チャンバ５１と、この検出チャンバ５１および
制御入力ポート４６Bの間を延在するフィードバックダクト５２とを含む。
コントローラ４２Aを含むときの減衰装置の作動を考えると、軸線１１のまわ
りを回転するシャフト１０がシャフト軸線に沿って振動を始めて、カラー２０が
把持（clamping）チャンバに向う方向および離れる方向に往復運動をはじめると
、検出チャンバ５１内の圧力はシャフトスラスト面とチャンバの距離によって変
調され、またシャフト振動と同期して限られた値を上下する。検出チャンバ５１
のこの圧力変動はフィードバックダクト５２によって制御入力ポート４５Aに伝
達される。他方の検出チャンバ５３は、制御入力ポート４６Aにおいてコントロ
ーラ４２Aにダクト５４を介して伝達された検出チャンバ５１の場合とは１８０
°位相の異なる圧力変調を示して、同様にカラーの往復運動に応答する。
コントローラ４２Aは、検出チャンバ５１の圧力上昇および検出チャンバ５３
の圧力低下を示すばあいにそれらの圧力の一方または両方によってガス伝達に関
する切換えが行われて、ダクト３８を通して減衰チャンバ３４へガスを供給する
ようになされるのであり、これによりその圧力をさらに上昇させて、減衰チャン
バ３５へ向けてシャフトを駆動する傾向のある半径方向の力をシャフトに作用さ
せるようにする。
短時間の経過後、シャフトの往復運動は検出チャンバ５３内の圧力を上昇させ
るとともに検出チャンバ５１内の圧力を低下させる傾向を示すので、シャフト変
位フィードバック手段は圧力上昇をコントローラの制御入力ポート４６Aへ戻し
て減衰チャンバ５１に対するガス供給を抑制し、漏れによってその内部圧力が低
下するようにさせる。
振動シャフトの乱れが始まって、振動周波数での検出チャンバの圧力変動が発
生し、またコントローラ４２Aが作動されるならば、減衰チャンバ３４に対する
ガス供給はその振動と同じ振動数でオンオフ切換えされ、周期的に上昇される減
衰チャンバ３４内の圧力によって軸線方向の周期的な押圧力をカラー２０のスラ
スト面１９Aに作用させるようにすることが認識されよう。さらに、各々の減衰
チャンバに対する高圧ガスの周期的な供給は、チャンバからの漏れにも拘らずに
その内部圧力が周囲の圧力より高い状態のままであるのを保証するような流量で
行うことができる。
コントローラ４２Aに関係する減衰チャンバ３４にシャフトが接近するのに先
行して検出チャンバ５１内の圧力上昇を検出することにより、接近するシャフト
よりも予め定められた値だけ先行した位相で減衰チャンバ３４内に圧力上昇を与
えるために、したがってシャフトの振動を減衰するために、そのコントローラの
応答性、ガス流量および供給圧力を定めることができる。
減衰程度は供給されるガスの圧力によるだけでなく、位相の進み程度にも依存
することが認識されよう。制御手段および圧力検出手段の感度、およびその応答
時間によっては、１３５°〜０°の位相の進み（先行）を達成できる。
特定の振動周波数で減衰を行い、他の周波数でも有効となるためには、ガス供
給量、ガス流量制御手段のトリガー閾値（一つまたは複数）およびガス供給源４
０の圧力のいずれかまたは全てを選択して、カラー位置に対して約９０°の位相
の進みを定めることが好ましい。
このような振動は、コントローラ４２Aによりチャンバ３４に供給されるガス
供給量を変化させることで相殺されて減衰されるので、ガス流量コントローラ
４２Bはその制御入力に逆に供給される同じフィードバック信号によってコント
ローラ４２Aに伴う位相から切換えられ、シャフトが接近するより先行してチャ
ンバ３５にガスを供給し、これにより振動減衰作用に等価的または付加的に寄与
するようになされることが理解されよう。
能動的で自己出力式のガス流量コントローラ４２Aおよび４２Bは、制御入力で
検出された圧力変化に応答して、二つのコントローラの間の切換え、すなわちフ
リップフロップ式の流れの切換え作用に調和する高いスルーレート（slew rates
）でガスの流れを変化させることのできる比例流量装置で構成できる。
コントローラ装置４７Bをトリガーして伝達状態にするのと同じ圧力フィード
バック信号によって制御装置４７Aからの流れを停止させ、またこの逆を行うこ
とが好ましいにも拘らずに、流体の流れは、制御入力ポート４６Aおよび４６Bを
他方の装置の出力ポート、すなわちコントローラの４４Aおよび４４Bに連結する
ことで他方の装置の流量が増大し始めた後でのみ停止できることが認識されよう
。
したがって、第１図に示した形態においては、同じチャンバ圧力信号に両方が
応答することで相対する減衰チャンバと関係される流量コントローラ４２Aおよ
び４２Bは一体となって作動して、一方の減衰チャンバから他方の減衰チャンバ
へと交互に流れを切換えるようにする。
第１図に示された装置に全体的に類似する代替形態の減衰装置は、同じ形態の
カラー変位フィードバック手段を含むガス流量制御手段を有するが、対抗する減
衰チャンバの対と関連されるガス流量コントローラの対は第２図に符号６０で示
されるように異なる形態を有している。チャンバ３４および３５は流体論理フリ
ップフロップ６１を含む共通した自己出力式ガス流れ切換え装置の形態をしたガ
ス流量コントローラを組合わされており、このフリップフロップ６１は、ガス供
給源４０に連結された入力ポート６２と、減衰チャンバダクト３８および３９に
それぞれ連結された二つの出力ポート６３および６４とを有している。このフリ
ップフロップはまた二つのトリガーポート６５および６６を有し、これらのポー
トはシャフト変位フィードバック手段５０からの圧力に関する信号を受取るため
に構成された制御入力を形成して、それぞれダクト５２および５４により検出チ
ャンバ５１および５３に連結されている。作動において、ダクト５２および５４
により検出され伝達された周期的なチャンバ圧力は、交互に切換え装置を通して
ガスを導き、これにより上述と同様に減衰チャンバ３４および３５の間でガスの
流れが切換えられる、すなわち減衰チャンバ２２および２３へ交互に送られるよ
うになされる。このような流体装置の作動において、状態の切換えは一方の制御
入力ポートが排気されることを必要とする。一方の制御入力に高い圧力が生じ、
他方の制御入力ポートは排気するのに十分なほど低い圧力にならない場合は、点
線６５’および６６’で示される別の排気路が使用できる。
周期的に押圧されて減衰チャンバの圧力が増大して生じた軸線方向の押圧力は
、それ自体が振動源とならずに振動減衰力を構成するために振動発生力より小さ
くなされるのであり、このためにガス供給源２７が供給するガスの圧力および（
または）流量は別のシャフト振動振幅の測定装置にしたがって別個に制御（図示
せず）できることは認識されよう。しかしながら、回転質量の大きなターボ機械
のシャフトの高回転速度と調和し得る振動速度でこのようなシャフトの振動が発
生するならば、減衰させるためにシャフトに作用する十分大きな軸線方向の阻止
力（retarding force）を発生させるために、スラストカラーの振動速度にした
がってチャンバ圧力の変化に対する素早い応答性と十分大きな流量および（また
は）圧力のガス供給とを組合わせることが必要とされることは認識されよう。
現在入手できるあらゆるこのような自己出力式流体装置の利得は実際のところ
制限があるので、各コントローラは単段流体装置の出力を増強する手段を備える
か、および（または）多段または並列連結を含むか、マスター装置および従動装
置のような流体装置を含むことが必要となる。
上述の形態のガス流量コントローラのいずれかにより得られる調節されたガス
流量で不十分ならば、このような各々のガス流量コントローラは、第１（ｂ）図
に６７Aおよび６７Bで仮想線で示されるか、第２図に６８および６９で示される
ように、関連する減衰チャンバと並べて流量インダクタを有することができる。
第１図を参照すれば、チャンバ３６およびコントローラ装置４７Aと関連され
たダクト手段３８と並べて、それ自体は周知の流量インダクタ６７Aは、制御出
力ポート４４Aを経てチャンバダクト手段３８に連結されたインダクタ出力ポー
ト６７A1と、ガス供給源４０’に連結されたインダクタ主入力ポート６７A2と、
好ましいが不可欠ではないガス供給源４０と、装置４７Aから調節されたガス流
量を受入れるためのインダクタ制御入力ポート６７A3とを有している。この流量
インダクタは、周知のようにインダクタ入力ポートにおいてガス流量を組合せ、
インダクタ制御入力ポートでの調節にしたがって調節された増強されたガス流量
をインダクタ出力ポートに与える。
第２図から、対応する流量インダクタ６８および６９が流れ切換えフリップフ
ロップ６１のそれぞれの出力ポート６３および６４と関連されることが分る。
減衰チャンバ手段に対する調節されたガス供給を増強するためにこのような流
量インダクタなどを使用する代りに、またはそれに追加して、各々の能動的なガ
ス流量コントローラ４２A，４２Bおよび６０などのは多段構造を構成することが
でき、すなわち直列または段階的に連結された複数の流量制御装置を含むことが
でき、これにはマスター装置および１または恐らくそれ以上の従動装置が含まれ
て、減衰チャンバに対するガスの調節した供給を増強するようになされる。
第３（ａ）図を参照すれば、この図は減衰チャンバ３４および３５に関連し、
対をなすコントローラ４２Aおよび４２Bに対応した対をなすコントローラの第３
実施形態７０をほぼ概略的に示している。再び述べるが、関連する第１図に示さ
れ説明された部品に対応する部品の多くは、同じ符号を付されている。ガス流量
コントローラは４２’Aおよび４２’Bとして識別される。ガス流量コントローラ
４２’Aは前述した流体装置４７Aを含み、この流体装置は１つのマスター装置お
よび少なくとも一つの同じ形態の従動装置７１Aを備えており、各々の装置は入
力ポート、出力ポートおよび制御ポートを有している。マスター装置は上述した
ようにその入力ポートおよび制御ポートがコントローラのポート４３A，４４Aお
よび４５に連結される。従動装置７１Aはその入力ポートがコントローラの入力
ポート４３Aに（または可能なように４０''として仮想して示された別の供給源
に直接に）連結され、また出力ポートはコントローラの出力ポート４４Aに連結
される。マスター装置の出力ポート４７’Aは上述装置７１Aの制御入力ポート７
２Aに連結される。コントローラ４２’Bは添字「Ｂ」で識別されるマスター装置
および従動装置の両方を有する。マスター装置４７Bの出力ポ
ート４７’Bは従動装置７１Bの制御入力ポート７２Bに連結され、また従動装置
７１Aの制御入力ポート７３Aに連結される。同様にマスター装置４７Aの出力ポ
ート４７''Aは従動装置７１Bの制御入力ポート７３Bに連結される。作動は、各
々の能動的なコントローラの全体的な利得が増大されたことを除いて、実質的に
コントローラ４２Aおよび４２Bに関して説明したのと同じであることが認識され
よう。
別のコントローラを第２図に示した流体フリップフロップ６１のような単一の
流れ切換え装置に含めることができるように、多段コントローラはマスター装置
および従動装置を含み、従動装置は同様に第３（ｂ）図に示された第４形態８０
で示されるように組合わされることもまた認識される。コントローラはマスター
フリップフロップ６１および従動フリップフロップ８１を含み、従動フリップフ
ロップは供給源４０（またはこの代りに４０''）に連結された入力ポート８２と
、二つの出力ポート８３および８４とを含み、これらの出力ポート８３および８
４はコントローラの出力ポート６３および６４に連結されており、従動装置の制
御入力ポート８５，８６に連結されている制御フリップフロップ６１の出力ポー
トに流体が交互に供給されることで切換えられることで、流体を減衰チャンバ３
４および３５に交互に供給する。
図示したように配置された圧力検出チャンバによって得られるよりも位相の進
みが大きいならば、検出チャンバと制御入力ポートとの連結が交換されて、さら
に１８０°の位相の進みを与えることができ、また遅延手段（図示せず）と組合
わせて所望の小さな位相の進みを得ることができる。
また、望まれるならば、ガス圧力の検出チャンバを減衰チャンバに組入れて、
これにより内部圧力を結果的に低下させ、そのまたは他の圧力検出チャンバを次
の軸線方向振動サイクルにおいて機能できるようにするために供給量が減少され
るのを保証するように、ガス流量制御手段が調整機能を組入れることができるよ
うになされ得る。
上述した実施例は全てがカラーのスラスト面変位フィードバック手段５０を使
用しており、この手段はカラーのスラスト面の接近または離反によって変化され
る検出チャンバ内の圧力を検出し、能動的なガス流量コントローラを制御するよ
うになす。第４図は、第１図と同様な断面立面図の一部分を示しているが、第２
図に関して説明したコントローラ６１で類型化した一対のガスコントローラと関
連された５０’で全体的に示されるカラーのスラスト面変位フィードバック手段
の第２実施形態をガス流量制御手段が含んでいる。このカラーのスラスト面変位
フィードバック手段５０’は、流れ切換え装置６１と関連された各々の減衰チャ
ンバ３４および３５と、制御入力ポート６５，６６および供給源４０（代替例で
は供給源４０'''）の間を好ましくは流量調整オリフィス、恐らくは遮断オリフ
ィス９２A，９２Bを経てそれぞれ延在する制御ダクト９１A，９１Bとを含んでい
る。漏れノズル９３Aが減衰チャンバ３４に隣接してハウジング内に配置されて
、カラー２０の前記スラスト面１９Bに向かって開口されており、したがってノ
ズルはスラスト面がノズルから離れることで流量が決るようになされている。
漏れダクト９４Aはノズル９３Aと制御ダクト９２Aとの間を延在しており、し
たがって制御ダクト内の、また制御フリップフロップの制御入力ポートに供給さ
れるガスの圧力は、ノズルを通る漏れ量が上述のように様々であることから、ノ
ズルに対するシャフト変位量の関数となる。対応する漏れノズル９３Bおよび漏
れダクト９４Bは、制御ダクト９２Bおよび制御入力ポート６６をノズル９３Aと
逆位相で制御し、それ以外は上述したように作動する。
本発明による、およびシャフトを実質的に取巻くように構成された減衰チャン
バを組入れたガス式減衰装置は、供給源４０から供給されたガスの連続的な漏洩
によってガスシールとして作用し、また他のいずれの形態のガスシールとも独立
して作用することが認識されよう。
最も簡単な形態において、この軸線方向減衰装置は各スラスト面に対して連続
した環状の減衰チャンバを含むが、この減衰チャンバは個々に円周方向に限られ
た範囲で延在する一連の断続したチャンバを、あるいは全体として含むことがで
きる。
同様にガス圧力検出チャンバ５１および５３は１つの円周方向に限られたチャ
ンバ、またはシャフト軸線のまわりに配置された複数のこのようなチャンバを含
むことができる。
この分野で周知のように、コントローラ４７Aおよび４７B、従動コントロー
ラ７１Aおよび７１B、およびフリップフロップ６１および８１、同様に適当とさ
れるならば流量インダクタ６７A，６７Bまたは６８および６９、に好適な流体装
置は、可動部材のない状態で構成され、それ故に上述の実施例から、そのような
可動部材がなく外的な制御装置もない流体流動部材を使用してガスを交互に流す
ことで、軸線方向のシャフト振動を制御する能動的な減衰装置を提供でき、また
このためにガス流量制御装置はそのハウジング内に減衰チャンバおよびダクトを
構成されるということが認識されよう。さらに、流れ増強インダクタまたは従動
装置が配置されて、供給源４０が与えるよりは低圧力であるが、恐らく大気圧よ
りも高いのであれば閉じたハウジング内の大気からのガスを使用して流量の格段
に大きいガス（供給源は４０’または４０''）を供給できるようになされる。
各種のガス流量コントローラに関して説明した作動形態に変更を加えることが
できる。上述したように、４２Aおよび４２Bのような対をなす独立したコントロ
ーラは、共に双安定（bistable）の状態で、フリップフロップ６１に対応する流
れ切換えモードで作動され、各々の制御された出力ポートからのガス流れは信号
により抑制されて交互にコントローラから流される。このような両方の装置は、
供給源４０（または代替源）から送られた制御された圧力の１つの制御入力を得
ることで単安定モードで交互に作動され、シャフトのカラー変位フィードバック
手段からの圧力フィードバック信号でオーバーライド制御されないかぎりコント
ローラ装置を特定の流量状態にするデフォルト状態にあることが認識されよう。
この代りに、このような装置は不安定モードで作動され、正常なシャフト軸線の
振動速度に対して予め定められた振動数で自動的に切換えが行われ、位相に関し
ては同期され、適当なシャフト変位フィードバック手段により適当に進められる
ことができる。
流体論理フリップフロップ６１は、例えばその制御入カポートを互いに連結さ
れて振動装置を形成するようにされ、その振動数は相互連結ラインの長さおよび
（または）体積で定められるのであり、このような影響係数はシャフト振動運動
を定める何らかの変換器によって制御される（恐らく磁気拘束部材）ようになさ
れる。
シャフト位置フィードバック手段は、シャフトに取付けられたカラーが検出チ
ャンバまたはノズルに向う方向および離れる方向に移動するときの圧力変化を検
出する代りに、シャフトまたはカラーのハウジングに対する、および（または）
ハウジングの他のいずれかの部分に対する位置を他の検出手段により決定するこ
とができ、恐らく能動的に制御される軸受装置に関係付けられるのであり、また
能動的なコントローラ装置の直接または間接の制御に適した形態の信号を与える
。
ハウジング内に組入れられることができるならば自己出力式装置の使用が好ま
しいのであるが、ガス流量の制御は自己出力式流体装置以外の能動的なガス流量
コントローラ、例えば外部電源を必要とする通常のバルブによって達成できるの
であり、このような状況のもとでは、フィードバック制御信号は前述したように
監視され、および（または）上述した双安定、単安定および同期された不安定な
作動に適合されたチャンバ圧力およびガス漏れによる以外の方法で与えられる。
ハウジングに容易に一体化できるガス流量コントローラを使用するばあい、本
発明は上述した形式の利得係数を有して、制御入力ポートに制御信号を与える軸
線方向位置フィードバック手段により調節される能動的コントローラを使用した
ガス流量制御手段に制限されることはない。このガス流量制御手段は、第５図に
示されるガス制御手段の直接作用形態を含み得る。
第５図を参照すれば、さらに他の装置１００の概略図が示されている。ハウジ
ング、シャフト、シャフトに取付けられて反対両側にスラスト面を有するカラー
、減衰チャンバ、供給源および供給ダクトは実質的に第１図に示されたのと同じ
であり、同一符号が付されている。全体を符号１０１で示されたガス流量制御手
段は、各減衰チャンバに対して直接作用するガス流量コントローラを含む。チャ
ンバ３４については、コントローラ１０２は減衰チャンバ３４のダクト手段３８
とガス供給源４０との間を、恐らく流量制御／遮断オリフィス１０４を経て延在
する制御ダクト１０３を含み、ガスを直接に、また連続して減衰チャンバヘ供給
する。漏れノズル１０５が減衰チャンバ３４の近くで、また対面するシャフトカ
ラーのスラスト面１９Aに向かって開口されて、ハウジング１２に配置されてい
る。漏れダクト１０６はノズル１０５および制御ダクト１０３の間を延在し、こ
れにより制御ダクトの圧力、したがって減衰チャンバに対するガス供給がノズル
からの漏洩によるノズルに対するスラスト面の変位すなわちシャフトの変位の関
数と
して変化される。したがって、スラスト面がノズルおよび減衰チャンバに接近す
るとき、減衰チャンバからのガス漏れは抵抗を受けて減衰チャンバ内の圧力が高
まり、本明細書で説明した減衰作用を与える。
対応するコントローラ１１０は減衰チャンバ３５と関係されている。
以下に説明するように、この減衰装置はシャフトを取囲むチャンバの構造、お
よび、シャフトおよびそれに取付けられたカラーからほんの小さな間隙を隔てた
チャンバ壁が形成する拘束部を通してガスが一定して漏れるようになされたこと
によって、ガスシールとしても作用できる。
この減衰装置は半径方向に延在したスラスト面である回転面とハウジングとの
間の境界面の範囲に境界された減衰チャンバを含み、このチャンバにガスが供給
されて大気圧よりも高い圧力に維持されるようになされ、このチャンバはスラス
ト面１８A，１９Aまたは１８B，１９Bで形成されるバックアップ軸受装置の他に
軸線方向のスラスト軸受の部材と組合わされる。例えば、第６図の断面立面図に
示されたように、減衰装置は軸線方向のスラスト軸受またはガス式軸受またはそ
れらの組合せとして構成されることができる。
軸線方向の磁気式軸受１２０はカラー２０で形成される電機子を含み、この電
機子はシャフトおよび少なくとも一つの環状電磁ステータ１２２とともに回転さ
れる。このステータは電磁コイル手段１２３および一対の半径方向に間隔を隔て
た磁極１２４，１２５を有し、この磁極は半径方向に延在した電機子のスラスト
面１９Aに向けられている。環状減衰チャンバ１３０は磁極片と並んで、好まし
くは磁極の間で半径方向に配置され、またダクト１３１により前述したようにガ
ス流量制御手段にダクト１３１で連結されている。
チャンバ１３０は軸線方向のガス式軸受の圧力チャンバを含み、これは高い圧
力に維持されてローター／電機子２０に軸線方向の押圧力を与え、ガス軸受の圧
力チャンバはしたがって減衰装置の減衰チャンバと共通とされる。
このような軸線方向ガス軸受は勿論磁極軸受とは別個に構成でき、一方または
両方の形式の軸受は第１図に示され且つそれを参照して説明されたバックアップ
軸受装置１８A，１９Aを含むことができる。
上述した全ての実施例は、反対両方向にスラスト面（１９Aおよび１９B）を
有してそれをハウジングの直ぐ近くに配置させた半径方向に延在するカラーを有
し、各々がそれに減衰チャンバおよびガス流量制御手段を関係付けたシャフトに
関係してきた。このような反対両側のスラスト面がシャフトの反対両側へ向けら
れてスラスト面として応用できるようになされた共通して使用された実施例と並
んで、減衰チャンバおよびスラスト面位置フィードバック手段は同様にそのスラ
スト面の配置にしたがって分離でき、したがってガス流量制御装置は構成される
形態に応じて両方の位置に連結されるか、分離されることが認識されよう。
望まれるならば、また特に１つのスラスト面のばあいには、１つの減衰チャン
バが備えられ、振動を含む軸線方向の往復運動の一部に減衰力を加えるようにな
される。
各々の圧力検出チャンバまたはノズルにとっては、減衰チャンバに関連したス
ラスト面に向かって開口してその影響を受けるようになされることが好ましいが
、フィードバックはいずれかの半径方向に延在してシャフトとともに同じ速度か
別の速度で軸線方向へ移動する面と関連され、恐らく減衰チャンバが作用するス
ラスト面から離れて位置されることができることは認識されよう。
一つのスラスト面がいずれか一つのシャフト位置に使用されるばあい、軸線方
向の押圧力の減衰装置自体は、例えば２つの異なる直径のシャフト部分の間の一
つのショルダによってスラスト面を与えられることができることは認識されよう
。
有効な位相の進みが達成される帯域幅の中央振動数を変化させるために、他の
変形が可能である。例えば、少なくとも一つの壁がねじまたはプッシュロッドを
調整して所定位置に調節できるようにすることで減衰チャンバの寸法が変化され
、または調整ねじまたはプッシュロッドに対応する回転ねじまたはスタブを回転
することでチャンバ体積が変化される。
本発明による減衰装置は減衰目的にのみ使用することができ、例えばガスシー
ルまたは軸受のような他の装置との組合わせから分離されて使用でき、その機能
を果すために、減衰チャンバおよび他のチャンバを含み且つシャフトが延在され
るハウジングを備え、特に一緒にハウジングを使用するようになされる構造であ
ることが理解されよう。
他の変形例は発明の範囲から逸脱せずに上述した実施例からなし得る。
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【要約の続き】
る。流量切換えは他の形式の検出、例えばシャフトに面
するノズルからの漏れを検出することにより行える。こ
の装置はガスシールと組合わされ、またはガスシールと
して構成され、または軸受装置の一部とされる。