特許 6872623 ターボマシンの駆動軸のためのベアリング装置、およびこのようなベアリング装置を備えたターボマシン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6872623

(24)【登録日】2021年4月21日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】ターボマシンの駆動軸のためのベアリング装置、およびこのようなベアリング装置を備えたターボマシン

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/12 20060101AFI20210510BHJP

   F04D 29/02 20060101ALI20210510BHJP

   F16C 17/02 20060101ALI20210510BHJP

   F16C 17/04 20060101ALI20210510BHJP

   F16C 33/24 20060101ALI20210510BHJP

   F04D 29/057 20060101ALI20210510BHJP

   F04D 17/10 20060101ALN20210510BHJP

【ＦＩ】

   F16C33/12 Z

   F04D29/02

   F16C17/02 Z

   F16C17/04 Z

   F16C33/24 Z

   F04D29/057 Z

   !F04D17/10

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-545297(P2019-545297)

(86)(22)【出願日】2018年3月8日

(65)【公表番号】特表2020-511615(P2020-511615A)

(43)【公表日】2020年4月16日

(86)【国際出願番号】EP2018055802

(87)【国際公開番号】WO2018162655

(87)【国際公開日】20180913

【審査請求日】2019年10月15日

(31)【優先権主張番号】1751908

(32)【優先日】2017年3月8日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(73)【特許権者】

【識別番号】320002407

【氏名又は名称】ダンフォス コマーシャル コンプレッサーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(74)【代理人】

【識別番号】100182626

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 剛

(72)【発明者】

【氏名】ボンヌフォワ，パトリス

(72)【発明者】

【氏名】マルティニャーゴ，クレマン

(72)【発明者】

【氏名】ロッソン，イヴ

(72)【発明者】

【氏名】ファンダスティーネ，スタン

【審査官】 中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０２６９７６４５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０７１１１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−２７７８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２７２３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３１９４６１６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ １７／００ −１７／２６

Ｆ１６Ｃ ３３／００ −３３／２８

Ｆ０４Ｄ ２９／０２

Ｆ０４Ｄ ２９／０５７

Ｆ０４Ｄ １７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ターボマシン（２）の駆動軸（４）のベアリング装置であって、駆動軸（４）を回転可能に支持するように構成されたラジアルガスベアリング（３２）を含み、前記ラジアルガスベアリング（３２）は、前記駆動軸（４）を取り囲むように構成されたラジアルベアリング面（３３）を有するガスベアリングスリーブ（３２．１）を含み、前記ガスベアリングスリーブ（３２．１）がモリブデンまたはモリブデン合金で形成され、
前記ラジアルベアリング面（３３）に対して実質的に垂直に延在し、前記駆動軸（４）のラジアルスラストベアリング部材（８）と協働するように構成されたアキシアルベアリング面（３４）をさらに含み、
前記ラジアルガスベアリング（３２）と前記ラジアルスラストベアリング部材（８）の間に配置され、環状ディスク形状を有する追加のアキシアルベアリングプレート（３９）をさらに含み、前記追加のアキシアルベアリングプレート（３９）は、前記アキシアルベアリング面（３４）を含み、前記アキシアルベアリング面（３４）と対向する当接面（４１）を有し、前記当接面（４１）が前記ラジアルガスベアリング（３２）に当接し、
環状ディスク形状を有し、第１の面（３７．１）と、アキシアルベアリングプレート（３７）の前記第１の面（３７．１）とは反対側の第２の面（３７．２）とを有する前記アキシアルベアリングプレート（３７）と、
前記アキシアルベアリングプレート（３７）の前記第１の面（３７．１）と前記アキシアルベアリング面（３４）との間にクランプされ、前記アキシアルベアリングプレート（３７）と前記アキシアルベアリング面（３４）との間の軸方向の距離を規定するスペーサリング（３８）と、を備えたことを特徴とするベアリング装置。

【請求項2】

前記アキシアルベアリングプレート（３７）は、モリブデンまたはモリブデン合金で形成される、請求項１記載のベアリング装置。

【請求項3】

前記ラジアルガスベアリング（３２）は、前記ラジアルガスベアリング（３２）から熱を放散するように構成された冷却部分（３５）を含む、請求項１または２に記載のベアリング装置。

【請求項4】

前記アキシアルベアリング面（３４）の少なくとも一部および／または前記ラジアルベアリング面（３３）の少なくとも一部に補強コーティングが設けられている、請求項１から３までのいずれか１項に記載のベアリング装置。

【請求項5】

前記ラジアルガスベアリング（３２）は、一体のラジアルガスベアリングである、請求項１から４までのいずれか１項に記載のベアリング装置。

【請求項6】

前記ラジアルガスベアリング（３２）は、前記駆動軸（４）を取り囲むように構成されたベアリング本体（３２．２）をさらに含み、前記ガスベアリングスリーブ（３２．１）は、前記ベアリング本体（３２．２）の径方向内側表面に固定される、請求項１から４までのいずれか１項に記載のベアリング装置。

【請求項7】

前記ラジアルガスベアリング（３２）は、軸方向にオフセットされた複数のガスベアリングスリーブ（３２．１）を含む、請求項１から４、または６のいずれか１項に記載のベアリング装置。

【請求項8】

ラジアルスラストベアリング部材（８）を有する駆動軸（４）と、請求項１から７までのいずれか１項に記載のベアリング装置と、を含む、ターボマシン（２）。

【請求項9】

前記駆動軸（４）が、前記ガスベアリングスリーブ（３２．１）によって取り囲まれたベアリング部分（７）を含み、前記ガスベアリングスリーブ（３２．１）が、前記駆動軸（４）の前記ベアリング部分（７）の外径よりも大きい内径を有し、前記ベアリング部分（７）および前記ガスベアリングスリーブ（３２．１）が、前記駆動軸（４）の回転中に環状のガス室を規定する、請求項８に記載のターボマシン（２）。

【請求項10】

前記駆動軸（４）は、モリブデンまたはモリブデン合金で形成されることを特徴とする、請求項８または９に記載のターボマシン（２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターボマシンの駆動軸、特に遠心ターボ圧縮機のベアリング装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

公知のように、遠心ターボ圧縮機は、
ケーシングと、
ケーシング内に回転可能に配置され、長手方向軸線に沿って延在し、ラジアルスラストベアリング部材を含む駆動軸と、
冷媒を圧縮するように構成され、それぞれが駆動軸に連結されるとともに背中合わせの構成で配置された第１および第２インペラを含む第１および第２の圧縮段と、
作動中の駆動軸の軸方向移動を制限するように構成されたアキシアルベアリング装置であって、
互いに平行で、それぞれが環状ディスク形状を有する第１のアキシアルベアリングプレートと第２のアキシアルベアリングプレートであって、第１のアキシアルベアリングプレートは、第２のアキシアルベアリングプレートに軸方向で面した第１の面と、第１のアキシアルベアリングプレートの第１の面とは反対側の第２の面を有するとともに、第２のアキシアルベアリングプレートは第１のアキシアルベアリングプレートに軸方向で面した第１の面と、第２のアキシアルベアリングプレートの第１の面とは反対側の第２の面を有する、第１のアキシアルベアリングプレートと第２のアキシアルベアリングプレートと、
第１および第２アキシアルベアリングプレートの径方向外側部分で第１および第２アキシアルベアリングプレートの第１の面間にクランプされ、第１および第２アキシアルベアリングプレート間の軸方向距離を規定し、第１および第２アキシアルベアリングプレートの径方向内側部分は、駆動軸のラジアルスラストベアリング部材を延長する空間を規定するスペーサリングと
を備えたアキシアルベアリング装置と、
駆動軸を回転可能に支持するように構成されたラジアルベアリング装置であって、駆動軸を取り囲むベアリングスリーブを含み、第２のアキシアルベアリングプレートの第２の面に当接するベアリングスリーブを含むラジアルベアリング装置と、
を含んでいてもよい。

【0003】

このようなターボ圧縮機の製造は、特に、駆動軸、第１および第２のアキシアルベアリングプレート、およびベアリングスリーブの製造に炭化タングステンのような硬質材料を使用するため、高価であり、時間がかかる。実際、このような硬質材料は高価であり、その高い表面硬度のために機械加工することは困難である。

【0004】

さらに、このような遠心ターボ圧縮機のアキシアルベアリング装置およびラジアルベアリング装置は、それぞれ、ガスアキシアルベアリング装置およびガスラジアルベアリング装置とすることができる。ガスベアリングは、ベアリング焼付きを回避するために十分な隙間を必要とする一方、安定のためには特に、隙間を非常に小さくする必要がある。

【0005】

したがって、ガスベアリング装置を設けるには、駆動軸と第１および第２のアキシアルベアリングプレートとの間の垂直性を確保し、ひいては、駆動軸、そしてターボ圧縮機に適切な信頼性および安定性を確保するために、ベアリングスリーブと第１および第２のアキシアルベアリングプレートを制作するのに、特に前記部品の寸法および表面仕上げに関しては、非常に高いレベルの機械加工精度を必要とする。さらに、上述の垂直性を確保するために、ベアリングスリーブと第１および第２のアキシアルベアリングプレートを再加工するための再加工工程を必要とすることもある。

【0006】

したがって、ガスベアリング装置を設けることにより、ターボ圧縮機の製造コストをさらに増大させることになる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、ターボマシンの駆動軸用の改良されたベアリング装置を提供することであり、このベアリング装置は、従来の遠心ターボ圧縮機で遭遇する欠点を少なくとも部分的に克服することができる。

【0008】

本発明の他の目的は、丈夫で、信頼性が高く、製造および組立てが容易なベアリング装置を提供することであり、このベアリング装置は、製造コストを低減することができる。

【0009】

本発明によれば、このようなベアリング装置は、駆動軸を回転可能に支持するように構成されたラジアルガスベアリングを含み、ラジアルガスベアリングは、駆動軸を取り囲むように構成されたラジアルベアリング面を有するガスベアリングスリーブを含み、ガスベアリングスリーブはモリブデンまたはモリブデン合金で形成されることを特徴とする。

【0010】

モリブデンは、以前に使用された硬質材料よりも機械加工が容易であり、ガスベアリングスリーブ、したがってベアリング装置を機械加工するために必要とする予防策および専門知識が少なくて済む。

【0011】

したがって、本発明によるベアリング装置は、従来のベアリング装置よりも、より信頼性が高く、製造が簡単で、製造コストが低い。

【0012】

さらにモリブデンの主な利点は、ガスベアリング（非常に緊密で一貫した作動間隙を必要とする）の高い信頼性を保証するための重要な基準である低い熱膨張係数を有し、ターボ圧縮機の作動中の焼き付きのいかなる危険性をも回避できるということである。また、モリブデンの高い熱伝導率は、駆動軸の回転中にベアリング内で生成される熱を排気することを可能にするので、ガスベアリングスリーブにとって適切な材料となる。

【0013】

モリブデンはまた、高速でシステムに対するより高い安定性を可能にする比（ヤング率／Ｒｈｏ）によって規定される高いロータ動的周波数を有するという利点を有する。さらに、モリブデンは高い弾性率を有する。

【0014】

モリブデンはまた、本技術で現在使用されている材料であるセラミックまたは炭化タングステンよりも、より耐久性のある材料（より良好な破壊強度を有する）である。

【0015】

ベアリング装置はまた、単独でまたは組み合わせて、以下の特徴の１つまたは複数を含んでいても良い。

【0016】

本発明の一実施形態によれば、ベアリング装置は、ラジアルベアリング面に対して実質的に垂直に延在し、駆動軸のラジアルスラストベアリング部材と協働するように構成されたアキシアルベアリング面をさらに含む。

【0017】

本発明の一実施形態によれば、ガスベアリングスリーブはチタン−ジルコニウム−モリブデン合金で形成される。

【0018】

本発明の一実施形態によれば、ガスベアリングスリーブを形成するモリブデンまたはモリブデン合金は、５００ＨＶ未満のビッカース硬度を有する。

【0019】

本発明の一実施形態によれば、ベアリング装置はさらに、
環状ディスク形状を有し、第１の面と、アキシアルベアリングプレートの第１の面とは反対側の第２の面とを有するアキシアルベアリングプレートと、
アキシアルベアリングプレートの第１の面とアキシアルベアリング表面との間の、有利にはアキシアルベアリングプレートとアキシアルベアリング面の径方向外側部分においてクランプされ、アキシアルベアリングプレートとアキシアルベアリング面との間の軸方向の距離を規定するスペーサリングとを含む。

【0020】

本発明の一実施形態によれば、ガスベアリングスリーブは、アキシアルベアリング面を含む。ガスベアリングスリーブのこのような構成、特にラジアルベアリング面およびアキシアルベアリング面を含むことにより、ベアリング装置が簡易に製造できるようになるとともに、それを製造するために必要な加工精度のレベルが軽減し、一方、モリブデンは炭化タングステンのような従来使用された硬質材料よりも安価であるので、製造コストが実質的に低減される。

【0021】

本発明の別の実施形態によれば、ベアリング装置は、環状ディスク形状を有する追加のアキシアルベアリングプレートをさらに含み、追加のアキシアルベアリングプレートは、アキシアルベアリング面を含み、アキシアルベアリング面と反対側の当接面を有し、ラジアルガスベアリング、例えば、ガスベアリングスリーブに当接する。

【0022】

本発明の一実施形態によれば、アキシアルベアリングプレートはモリブデンまたはモリブデン合金で形成される。

【0023】

本発明の一実施形態によれば、追加のアキシアルベアリングプレートはモリブデンまたはモリブデン合金で形成される。

【0024】

本発明の一実施形態によれば、ラジアルガスベアリングは、ラジアルガスベアリングから熱を放散するように構成された冷却部分を含む。ガスベアリングスリーブは、冷却部分を含んでいてもよい。

【0025】

本発明の一実施形態によれば、冷却部分は、複数の環状冷却リブを含む。

【0026】

本発明の一実施形態によれば、環状冷却リブは、ガスベアリングスリーブの外面上に設けられる。

【0027】

本発明の一実施形態によれば、ガスベアリングスリーブの外面は、全体的に円筒形である。

【0028】

本発明の実施形態によれば、補強コーティングは、アキシアルベアリング面の少なくとも一部上および／またはラジアルベアリング面の少なくとも一部上に設けられる。

【0029】

本発明の一実施形態によれば、補強コーティングは、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）補強コーティングである。

【0030】

本発明の一実施形態によれば、ラジアルガスベアリングは、一体のラジアルガスベアリングである。

【0031】

本発明の別の実施形態によれば、ラジアルガスベアリングは、駆動軸を取り囲むように構成されたベアリング本体をさらに含み、ガスベアリングスリーブは、ベアリング本体の径方向内側表面に固定される。

【0032】

本発明の一実施形態によれば、ベアリング本体は、冷却部分を含む。

【0033】

本発明の一実施形態によれば、追加のアキシアルベアリングプレートの当接面は、ベアリング本体に当接する。

【0034】

本発明の一実施形態によれば、ラジアルガスベアリングは、軸方向にオフセットされた複数のガスベアリングスリーブ、例えば２つのガスベアリングスリーブを含む。有利なことに、ガスベアリングスリーブは、ベアリング本体の径方向内面に固定されており、ベアリング本体の軸方向の長さに沿って広がっている。

【0035】

本発明の別の実施形態によれば、ラジアルガスベアリングは、ベアリング本体の径方向内面に固定され、ベアリング本体の軸方向の長さに沿って延在する、１つのガスベアリングスリーブのみを含んでいてもよい。

【0036】

本発明は、また、ラジアルスラストベアリング部材を有する駆動軸と、本発明によるベアリング装置とを含むターボマシンに関する。

【0037】

本発明の一実施形態によれば、ターボマシンは、ターボ圧縮機であり、例えば、二段ターボ圧縮機である。

【0038】

本発明の一実施形態によれば、駆動軸は、ガスベアリングスリーブによって取り囲まれたベアリング部を含み、ガスベアリングスリーブは、駆動軸のベアリング部の外径よりも大きい内径を有し、ベアリング部およびガスベアリングスリーブは、駆動軸が回転するときに環状のガスチャンバを規定する。

【0039】

本発明の一実施形態によれば、駆動軸のラジアルスラストベアリング部材は、アキシアルベアリングプレートの径方向内側部分とアキシアルベアリング面との間、および例えばアキシアルベアリングプレートの径方向内側部分とガスベアリングスリーブとの間、またはアキシアルベアリングプレートの径方向内側部分と追加のアキシアルベアリングプレートとの間の空間内まで延在する。

【0040】

本発明の一実施形態によれば、ラジアルスラストベアリング部材は、アキシアルベアリング面に当接する。

【0041】

本発明の一実施形態によれば、駆動軸は、モリブデンまたはモリブデン合金で形成される。

【0042】

本発明の一実施形態によれば、ラジアルスラストベアリング部材は、環状ディスク形状を有し、第１の軸方向面と第１の軸方向面の反対側の第２の軸方向面とを含み、アキシアルベアリング面は、ラジアルスラストベアリング部材の第２の軸方向面と協働するように構成され、アキシアルベアリングプレートは、ラジアルスラストベアリング部材の第１の軸方向面と協働するように構成される。

【0043】

本発明の一実施形態によれば、ターボマシンは、回転軸線を中心に駆動軸を回転駆動するように構成された電気モータをさらに含み、電気モータは、ステータおよびロータを含み、ロータは、駆動軸の駆動部に接続される。

【0044】

本発明の一実施形態によれば、駆動部分は、ロータが受容される軸方向の孔を有する。例えば、軸方向の孔は、駆動部の端面に形成されている。

【0045】

本発明の一実施形態によれば、アキシアルベアリングプレートおよびガスベアリングスリーブは、作動中の駆動軸の軸方向移動を制限するように構成されている。

【0046】

本発明の別の実施形態によれば、アキシアルベアリングプレートおよび追加のアキシアルベアリングプレートは、作動中の駆動軸の軸方向移動を制限するように構成される。

【0047】

本発明の一実施形態によれば、アキシアルベアリングプレート、スペーサリングおよびアキシアルベアリング面は、アキシアルベアリング、特にアキシアルガスベアリングを形成する。

【0048】

本発明の一実施形態によれば、ターボマシンは、冷媒を圧縮するように構成された第１および第２の圧縮段をさらに含む。有利なことに、第１および第２の圧縮段はそれぞれ、第１および第２のインペラを含み、第１および第２のインペラのそれぞれは、前側および後側を有し、第１および第２のインペラは、駆動軸に接続され、背中合わせの構成で配置される。

【0049】

これらおよび他の利点は、本発明に係るターボマシンの実施形態を、限定しない例として表す添付図面を参照して以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0050】

本発明の１つの実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付図面を併せて読むと理解しやすいが、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではない。

【図1】本発明の第１の実施形態によるターボマシンの縦断面図である。

【図2】図１のターボマシンの部分縦断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係るターボマシンの部分縦断面図である。

【図4】本発明の第３の実施形態に係るターボマシンの部分縦断面図である。

【図5】本発明の第４の実施形態に係るターボマシンの部分縦断面図である。

【図6】本発明の第５の実施形態に係るターボマシンの部分縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0051】

図１〜図３は、本発明の第１の実施形態によるターボマシン２、特に２段遠心ターボ圧縮機を示す。

【0052】

ターボマシン２は、ケーシング３と、ケーシング３内に回転可能に配置され、長手方向軸線Ａに沿って延びる駆動軸４とを含む。駆動軸４は、インペラ部５と、インペラ部５と対向する駆動部６と、インペラ部５と駆動部６との間に配置されたベアリング部７とを備えている。

【0053】

駆動軸４はさらに、径方向のフランジ部分とも呼ばれるラジアルスラストベアリング部材８を含み、このラジアルスラストベアリング部材は、平坦なディスク形状を有し、ベアリング部７に対して径方向外方に延びる。ラジアルスラストベアリング部材８は、ベアリング部７の外径よりも大きい外径を有し、第１の軸方向面８．１と、第１の軸方向面８．１と対向する第２の軸方向面８．２とを有している。ラジアルスラストベアリング部材８は、ベアリング部７と一体的に形成されていてもよいし、ベアリング部７に固定されていてもよい。

【0054】

ターボマシン２は、冷媒を圧縮するように構成された第１の圧縮段９と第２の圧縮段１１とをさらに含む。第１の圧縮段９は、流体入口１２および流体出口１３を含み、第２の圧縮段１１は、流体入口１４および流体出口１５を含み、第１の圧縮段９の流体出口１３は、第２の圧縮段１１の流体入口１４に流体接続される。

【0055】

第１および第２圧縮段９、１１はそれぞれ、駆動軸４のインペラ部５に連結され、駆動軸４と同軸に延びる第１インペラ１６および第２インペラ１７を含む。

【0056】

図２によりよく示されているように、第１および第２のインペラ１６、１７のそれぞれが、駆動軸４の回転中に第１および第２の圧縮段９、１１のそれぞれの１つに入る冷媒を加速するように構成された複数の翼板２１、２２を備えた前側１８、１９を含み、加速された冷媒を、第１および第２のインペラ１６、１７のそれぞれ１つの径方向外側縁部に配置されたディフューザに供給する。第１および第２のインペラ１６、１７のそれぞれはまた、駆動軸４に対して実質的に垂直に延在する後側２３、２４を含む。

【0057】

有利なことに、第１および第２のインペラ１６、１７は背中合わせの構成で配置され、第１および第２の圧縮段９、１１の流入口１２、１４における流体の流れ方向は互いに反対である。

【0058】

図示の実施形態によると、第２のインペラ１７は、第１のインペラ１７とは異なるとともに分離されており、特に、ターボマシン２の組み立て中の第１と第２のインペラ１６、１７の後側２３、２４との間の軸方向距離の調整を可能にする。しかしながら、本発明の別の実施形態によれば、第１および第２のインペラ１６、１７は、駆動軸４のインペラ部５に固定された一体のインペラ部材に設けられていてもよい。

【0059】

ターボマシン２は、第１と第２のインペラ１６、１７との間に設けられた段間シール装置２５をさらに有している。段間シール装置２５は、駆動軸４に対して実質的に垂直に延在する一体型シール部材を含み、第１および第２のインペラ１６、１７の後側２３、２４間に形成された径方向環状溝２６内に少なくとも部分的に配置されていてもよい。

【0060】

ターボマシン２はまた、長手方向軸線Ａを中心として駆動軸４を回転駆動するように構成された電気モータ２７を含む。電気モータ２７は、ステータ２８とロータ２９とを含む。図示の実施形態によれば、ロータ２９は、駆動軸４の駆動部６に接続されており、特に駆動部６に設けられた軸方向の孔３１内に受容されている。有利なことに、軸方向の孔３１は、駆動部６の端面に形成されている。

【0061】

ターボマシン２は、駆動軸４を回転可能に支持し、作動中の駆動軸４の軸方向移動を制限するように構成されたベアリング装置をさらに含む。

【0062】

ベアリング装置は、特に、駆動軸４を回転可能に支持するように構成され、駆動軸４のベアリング部７に沿って延在するガスベアリングスリーブ３２．１を含むラジアルガスベアリング３２を含む。ガスベアリングスリーブ３２．１は、有利にはモリブデンまたはモリブデン合金で、例えばチタン−ジルコニウム−モリブデン合金で形成される。本発明の第１の実施形態によれば、ガスベアリングスリーブ３２．１は一体型ガスベアリングスリーブである。

【0063】

ガスベアリングスリーブ３２．１は、駆動軸４のベアリング部７を取り囲むラジアルベアリング面３３を含む。有利なことに、ガスベアリングスリーブ３２．１は、駆動軸４のベアリング部７の外径よりも大きい内径を有し、これにより、駆動軸４が回転するときにベアリング部７とガスベアリングスリーブ３２．１とが環状のガスチャンバを規定する。

【0064】

ガスベアリングスリーブ３２．１はさらに、径方向ベアリング面３３に対して実質的に垂直に延びる軸方向ベアリング面３４を含み、駆動軸４のラジアルスラストベアリング部材８の第２の軸方向面８．２と協働するように構成されている。特に、ラジアルスラストベアリング部材８の第２の軸方向面８．２は、ガスベアリングスリーブ３２．１のアキシアルベアリング面３４に当接している。有利なことに、アキシアルベアリング面３４は、電気モータ２７とは反対側のガスベアリングスリーブ３２．１の軸方向端面に配置されている。

【0065】

ガスベアリングスリーブ３２．１はまた、ガスベアリングスリーブ３２．１から熱を放出するように構成された冷却部分３５を含む。本発明の一実施形態によれば、冷却部分３５は、ガスベアリングスリーブ３２．１の外面に設けられた複数の環状冷却リブ３６を含む。

【0066】

本発明の一実施形態によれば、ＤＬＣ補強コーティングなどの補強コーティングを、アキシアルベアリング面３４の少なくとも一部上および／またはラジアルベアリング面３３の少なくとも一部上に設けることにより、ガスベアリングスリーブ３２．１を形成する材料の面硬度を増大させ、したがってベアリング装置の信頼性を向上させることができる。

【0067】

さらに、ベアリング装置は、環状ディスク形状を有し、駆動軸４の長手方向軸線Ａに対して実質的に垂直に延在するアキシアルベアリングプレート３７を含む。アキシアルベアリングプレート３７は、アキシアルベアリング面３４と軸方向で面した第１の面３７．１と、第１の面３７．１とは反対側の第２の面３７．２とを有している。アキシアルベアリングプレート３７は、モリブデンまたはモリブデン合金で形成することができる。

【0068】

アキシアルベアリングプレート３７およびガスベアリングスリーブ３２．１の径方向内側部分は、駆動軸４のラジアルスラストベアリング部材８を延在する空間を規定する。特に、アキシアルベアリングプレート３７の第１の面３７．１は、ラジアルスラストベアリング部材８の第１の軸方向面８．１と協働するように構成されている。本発明の一実施形態によれば、駆動軸４のラジアルスラストベアリング部材８とアキシアルベアリングプレート３７の第１の面３７．１との間、およびアキシアルベアリング面３４の間に軸方向間隙が設けられている。このような軸方向間隙は、例えば、１０μｍの範囲内である。

【0069】

ベアリング装置はさらに、駆動軸４のラジアルスラストベアリング部材８を取り囲み、アキシアルベアリングプレート３７の第１の面３７．１とガスベアリングスリーブ３２．１のアキシアルベアリング面３４との間で、アキシアルベアリングプレート３７およびガスベアリングスリーブ３２．１の径方向外側部分にクランプされるスペーサリング３８を含む。スペーサリング３８は、アキシアルベアリングプレート３７とアキシアルベアリング面３４との間の軸方向距離を規定しており、前記軸方向距離は、ラジアルスラストベアリング部材８の幅よりも僅かに大きい。

【0070】

図４は、本発明の第３の実施形態によるターボマシン２を示し、このターボマシンは、特に、環状ディスク形状を有する追加のアキシアルベアリングプレート３９をさらに含み、追加のアキシアルベアリングプレート３９は、アキシアルベアリング面３４を含み、アキシアルベアリング面３４と対向する当接面４１を有し、ガスベアリングスリーブ３２．１に当接する点で図３に示された実施形態とは異なる。有利なことに、追加のアキシアルベアリングプレート３９は、モリブデンまたはモリブデン合金で形成されている。

【0071】

第３の実施形態によれば、スペーサリング３８は、アキシアルベアリングプレート３７の第１の面３７．１と追加のアキシアルベアリングプレート３９のアキシアルベアリング面３４との間で、アキシアルベアリングプレート３７の径方向外側部分および追加のアキシアルベアリングプレート３９の径方向外側部分にクランプされる。

【0072】

図５は、本発明の第４の実施形態によるターボマシン２を示し、このターボマシンは、特に、ラジアルガスベアリング３２が、駆動軸４を取り囲むように構成されたベアリング本体３２．２と、複数、例えば２本の、ベアリング本体の軸方向長さに沿って配置され、ベアリング本体３２．２の径方向内面に固定されたガスベアリングスリーブ３２．１を含んでいる点で図４に示された第３の実施形態とは異なる。ガスベアリングスリーブ３２．１は、例えば、ベアリング本体３２．２に圧入されてもよい。

【0073】

本発明の前記実施形態によれば、ベアリング本体３２．２は、冷却部分３５を含み、追加のアキシアルベアリングプレート３９の当接面４１は、ベアリング本体３２．２に当接する。

【0074】

図６は、本発明の第５実施形態によるターボマシン２を示し、このターボマシンは、特にラジアルガスベアリング３２が、ベアリング本体３２．２の径方向内面に固定され、ベアリング本体３２．２の軸方向全長に実質的に沿って延在するただ１つのガスベアリングスリーブ３２．２を有している点で図５に示された第４実施形態とは異なる。

【0075】

もちろん、本発明は、非限定的な例として上述した実施形態に限定されるものではなく、その実施形態を含むものである。

【符号の説明】

【0076】

２ ターボマシン
４ 駆動軸
７ ベアリング部分
８ ラジアルスラストベアリング部材
３２ ラジアルガスベアリング
３２．１ ガスベアリングスリーブ
３２．２ ベアリング本体
３３ ラジアルベアリング面
３４ アキシアルベアリング面
３５ 冷却部分
３７ アキシアルベアリングプレート
３７．１ 第１の面
３７．２ 第２の面
３８ スペーサリング
３９ アキシアルベアリングプレート
４１ 当接面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】