(57)【要約】  本発明は、ハウジング（ＣＡＳ）内に少なくとも部分的に配置されておりかつ回転軸（Ｘ）に沿って延在しているロータ（Ｒ）を含む、ターボ機械、詳細にはターボ圧縮機（ＴＣＯ）に関する。該ターボ機械は、ロータ（Ｒ）がラジアル軸受点（ＲＢＰ）上に径方向に取り付けられている少なくとも１つのラジアル軸受（ＲＢ）を有し、前記ラジアル軸受（ＲＢ）は油潤滑式滑り軸受として設計されている。ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の軸方向領域内に、ロータ（Ｒ）は、ロータ（Ｒ）のラジアル軸受点（ＲＢＰ）の直径の外側２０％の領域内に円周方向（ＣＤＲ）に環状に配置されておりかつラジアル軸受点（ＲＢＰ）の領域内のロータ（Ｒ）の径方向内側コア領域（ＣＯＲ）とラジアル軸受点（ＲＢＰ）の領域内のロータ（Ｒ）の径方向外側領域との間で断熱している中空室（ＣＡＶ）を有する。ターボ機械が可能な限り滑らかに動作することを確実にするために、ロータ（Ｒ）の第１のシャフト端部（ＲＮ１）が、ラジアル軸受点（ＲＢＰ）を越える突起部（ＯＶＨ）により、ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の軸中心から突出しており、ロータ（Ｒ）の全長（ＴＬＥ）で割った、突起部（ＯＶＨ）の第１の割合（ＱＬＯ）がＱＬＯ＝ＯＶＨ／ＴＬＥ＞０．１５である。
2019535952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械、
特に、ターボ圧縮機（ＴＣＯ）であって、
ケーシング（ＣＡＳ）内に少なくとも部分的に配置されておりかつ回転軸（Ｘ）に沿って延在しているロータ（Ｒ）を含み、
前記ターボ機械は、前記ロータ（Ｒ）がラジアル軸受点（ＲＢＰ）で径方向に取り付けられている少なくとも１つのラジアル軸受（ＲＢ）を有し、
前記ラジアル軸受（ＲＢ）は、油潤滑式滑り軸受として設計されており、
前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の軸方向領域において、前記ロータ（Ｒ）は、空洞部（ＣＡＶ）を有し、前記空洞部（ＣＡＶ）は、前記ロータ（Ｒ）の前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の直径の外側２０％の領域内に、円周方向（ＣＤＲ）に環状に配置されておりかつ前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の領域内の前記ロータ（Ｒ）の径方向内側コア領域（ＣＯＲ）と前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の領域内の前記ロータ（Ｒ）の径方向外側領域との間に断熱をもたらす、ターボ機械において、
前記ロータ（Ｒ）の第１のシャフト端部（ＲＮ１）が、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）を越える突出部（ＯＶＨ）によって、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の軸中心から突出しており、前記ロータ（Ｒ）の全長（ＴＬＥ）に対する前記突出部（ＯＶＨ）の第１の割合（ＱＬＯ）がＱＬＯ＝ＯＶＨ／ＴＬＥ＞０．１５であることを特徴とする、ターボ機械。
【請求項２】
前記ロータ（Ｒ）の前記突出部（ＯＶＨ）の軸方向範囲が突出部質量（ＯＶＭ）を有し、完全なロータ（Ｒ）は、総質量（ＴＭＳ）を有し、前記総質量（ＴＭＳ）に対する前記突出部質量（ＯＶＭ）の第２の割合（ＱＯＴ）がＱＯＴ＝ＯＶＭ／ＴＭＳ＞０．０６である、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項３】
前記ラジアル軸受（ＲＢ）は、静的軸受圧力（ＳＢＰ）がＳＢＰ＞６ｂａｒであるように構成されている、請求項１または２に記載のターボ機械。
【請求項４】
前記ロータ（Ｒ）は、ＥＸＴ＜０．１の偏心（ＥＸＴ）を有する、請求項１から３の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項５】
前記ターボ機械は、公称動作状態では、前記ロータ（Ｒ）の最外円周（ＣＭＸ）におけるＲＳＰ＞６０ｍ／ｓの円周速度（ＲＳＰ）となるよう構成されている、請求項１から４の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項６】
前記ラジアル軸受（ＲＢ）は等エントロピーマウントとして構成されている、請求項１から５の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項７】
突出している第１のシャフト端部（ＲＮ１）は、継ぎ手（ＣＰ）を有し、前記継ぎ手（ＣＰ）の質量は、前記ロータ（Ｒ）の総質量（ＴＭＳ）の少なくとも２％である、請求項１から６の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項８】
前記突出部質量（ＯＶＭ）の重量負荷が、前記ラジアル軸受（ＲＢ）の軸受荷重（ＢＬＯ）の少なくとも１２％である、請求項１から７の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項９】
前記突出部は重心を有し、前記突出部の前記重心は、前記ラジアル軸受（ＲＢ）の軸中心点よりも前記ロータ（Ｒ）の軸方向端部に近接して置かれている、請求項１から８の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項１０】
前記ロータ（Ｒ）は、公称動作において、公称回転速度（ＮＮ）で、前記ラジアル軸受（ＲＢ）上で１°の曲がりの前記突出部の不均衡な遠心力が、前記ラジアル軸受（ＲＢ）の静的軸受圧力の少なくとも６０％になるように構成されている、請求項１から９の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項１１】
前記空洞部（ＣＡＶ）の径方向高さ（ＲＨＴ）が、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）において、ロータ直径（ＲＤＭ）の１０％未満であり、好ましくは５％未満である、請求項１から１０の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシング内に少なくとも部分的に配置されておりかつ回転軸に沿って延在しているロータを含む、ターボ機械、詳細にはターボ圧縮機に関し、該ターボ機械は、ロータがラジアル軸受点で径方向に取り付けられる少なくとも１つのラジアル軸受を有し、該ラジアル軸受は油潤滑式滑り軸受として設計されており、ロータは、ラジアル軸受点の軸方向領域内の、ロータのラジアル軸受点の直径の外側２０％の領域内に円周方向に環状に配置されておりかつラジアル軸受点の領域内のロータの径方向内側コア領域とラジアル軸受点の領域内のロータの径方向外側領域との間に断熱をもたらす空洞部を有する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１が、断熱空洞部がラジアル軸受の領域内に設けられている、ターボ機械用のロータシャフトを開示している。
【０００３】
モートン効果（Ｍｏｒｔｅｎ  ｅｆｆｅｃｔ）を回避するそのような方策が全てのターボ機械において等しく有用であるとは限らないことが分かっている。本方策に関連するラジアル軸受領域内での直径の増大は、同程度までの、シャフト強度に関する確実な改善を達成することなく、ロータの動態を不必要に変更する。該装置に必要とされる製造のさらなる複雑さおよびより広い設置空間も望ましくない。しかし、ある場合には、機械の滑らかな動作を改善するために、さもなければ不可能である動作状態を達成するために、またはやはり損傷を回避するために、本方策の可能性は非常に十分にある。原則的に、機械の滑らかな動作はまた、例えば軸封における遊びの必要性に、かつしたがってそれらの封止能に影響を及ぼすので、ここでもまた、効率性の改善が達成され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第９８３４４８（Ｂ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、そのような方策が有益である場合に、軸受点にそのような断熱を備えた、ターボ圧縮機の対応するロータを提供するという目的に対峙している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本目的を達成するために、従属請求項の特徴部分の付加的特徴を備えた、最初に定義されているタイプの装置が提案されている。戻り引用（back-references）を有する請求項は、本発明の有利な改良点を含む。
【０００７】
「radial（径（方向）の）」、「axial（軸（方向）の）」、「tangential（接線の）」または「circumferential（円周（方向）の）」などの用語が各々、特別の定めがない限り、ロータの軸を指す。また、本発明によるラジアル軸受は、複合ラジアルスラスト軸受（combined radial and thrust bearing）として構成されていてもよく、いずれにしても、静的径方向耐力および動的径方向耐力をサポートするのに役立つ。
【０００８】
本発明によれば、ロータの第１のシャフト端部が、ラジアル軸受点を越える突出部により、ラジアル軸受点の軸中心から突出しているので、ロータの全長に対する突出部の第１の比率がＱＬＯ＝ＯＶＨ／ＴＬＥ＞０．１５であり、突出部ＯＶＨがロータの全長ＴＬＥより大きくないため、該比率ＱＬＯは、当然、常に１未満である。この範囲まで、これは単独の開区間でないが、１の上方境界により、少なくとも論理的にかつ技術的に範囲を定められている区間である。実際には、適切な改良の意味では、０．５＞ＱＬＯ＝ＯＶＨ／ＴＬＥ＞０．１５を仮定することが有益である。
【０００９】
本発明により用いられている用語「ロータのコア領域」は、断熱のために、本発明による空洞部から径方向内側に置かれている領域を指す。ここで、該コア領域は、静的力および動的力を吸収するために不可欠である、ラジアル軸受点の領域内のロータの一部である。ラジアル軸受点の領域内の空洞部は、ロータ横断面を弱化するので、不可欠な強度特性はコア領域により決定される。
【００１０】
空洞部の好適な、可能性のある実施形態が、ラジアル軸受点の領域内でスリーブがロータに適用されることにあり、前記スリーブの径方向内面が、外側に向かって径方向に空洞部を画定している。このスリーブは、径方向内面上に陥凹部を有していてもよいか、またはラジアル軸受点の領域内のロータ上の対応する陥凹部により位置決めされていてもよく、その結果、空洞部はスリーブの領域内へ径方向に延在しており、かつ／またはロータのコア領域を径方向に空乏化させる。
【００１１】
本発明の明白な教示が、ラジアル軸受点を越える突出部により、ロータの第１のシャフト端部がラジアル軸受点の軸中心から突出している場合、ラジアル軸受点の領域において、ターボ機械にそのような断熱を備えることが特に有利であるという発見に基づいており、ロータの全長に対するこの軸方向突出部の第１の比率が０．１５より大きい。この式は、ロータの主な質量がラジアル軸受点の一方の側に配置されており、突出部が、ラジアル軸受点の軸方向に他方の側でラジアル軸受点を越えて突出している、と仮定している。ロータの、より大きな質量割合が置かれている側に、また、第２のラジアル軸受点または第２のラジアル軸受が特定の軸受間隔で設けられている。突出部に対する全長の長さ比に関する上記の状態は、ある方程式：
ＱＬＯ＝ＯＶＨ／ＴＬＥ＞０．１５
で表され得る。
ここで、
ＱＬＯ：第１の比率
ＯＶＨ：突出部（長さの単位、例えばｍｍ）
ＴＬＥ：全長（長さの単位、例えばｍｍ）
である。
【００１２】
本発明の有利な改良が、ロータの突出部の軸方向範囲が突出部質量を有すること、および完全なロータが総質量を有することを実現し、総質量に対する突出部質量の比率が＞０．０６である。この状態は方程式において、以下の通り表され得る：
ＱＯＴ＝ＯＶＭ／ＴＭＳ＞０．０６
ここで、
ＱＯＴ：第２の比率
ＯＶＭ：突出部質量（ｋｇ）
ＴＭＳ：総質量（ｋｇ）
である。
【００１３】
本発明のさらなる有利な改良が、静的軸受圧力が６ｂａｒより大きいように、ラジアル軸受が構成されていることを実現する。そのような装置はモートン効果を形成する特別な傾向を有することが分かっている。
【００１４】
ロータとラジアル軸受との配置が少なくとも０．１の相対的な偏心を有する場合、画定された断熱をターボ機械に備えることは特に適切である。
【００１５】
ここで、用語「相対的な偏心」は、ロータとラジアル軸受の滑り軸受面との間の径方向の遊びに標準化されている、ラジアル軸受の径方向中心軸と軸受点におけるロータ軸との間の距離を意味する。図４において相関は明白であり、以下により詳細に説明されている。
相対的な偏心ｅｃｂ＝ｅ／Ｃｂ（寸法表記なし）
ここで、
ＲＡＪ＝軸受におけるロータの半径（軸方向範囲の平均）
ＲＡＢ＝滑動面に対する軸受の半径（軸方向範囲の平均）
Ｃｂ＝ロータと軸受との間の径方向の遊び＝ＲＡＢ−ＲＡＪ
ｈ＝遊びが測定される円周位置の関数としての、径方向の遊び
ｈｍｉｎ＝ＭＯＦＴ：最小の油膜の遊び
ｅ＝偏心：軸受の径方向中心とロータの径方向中心との間の径方向距離
ｅｃｂ＝ｅ／Ｃｂ＝相対的な偏心：ゼロの場合、ロータは軸受内で中心に置かれており、ｅｃｂが値１に達した場合、ロータの重心がロータ軸に対して偏心しておりかつその結果として不均衡を形成するように、ロータは軸受に接触している。
【００１６】
さらなる有利な改良が、軸受ジャーナル（ラジアル軸受の領域内のシャフトまたはロータの部分）の最外円周における、＞６０ｍ／ｓの円周速度での公称動作状態のために、ターボ機械が構成されていることを実現する。ここで、該公称動作状態は、殆どの時間、動作がそれらを用いて起こる機械動作パラメータの存在を意味する。
【００１７】
特に適切には、ラジアル軸受は等エントロピーマウント（isentropic mounting）として構成されている。
【００１８】
本発明は、突出している第１のシャフト端部が継ぎ手を有する場合、特に有利に使用され、該継ぎ手の質量はロータの総質量の少なくとも２％である。そのような装置では、モートン効果に対抗する方策が極めて有益である。
【００１９】
本発明は、突出部質量の重量負荷がラジアル軸受の軸受荷重の少なくとも１２％である場合に使用されることが特に好ましい。さらに、本発明の使用は、突出部が、ラジアル軸受の軸中心点よりも、ロータの軸端部に近接して置かれている重心を有する場合、特に適切である。
【００２０】
さらに、本発明の使用は、公称回転速度で、ラジアル軸受上で１°の曲がりの突出部の不均衡な遠心力がラジアル軸受内の静的耐力の少なくとも６０％になるように、ロータが公称動作のために構成されている場合、特に有益である。
【００２１】
本発明の有利な改良が、空洞部の径方向高さが、ラジアル軸受点で、ロータ直径の１０％未満、好ましくは５％未満であることを実現する。
【００２２】
本発明は、図面を参照して、特定の例示的実施形態に関連して、以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるターボ圧縮機の高度に単純化された図である。
【図２】本発明による空洞部の長手方向断面図である。
【図３】ロータのラジアル軸受の領域内に１％の曲がりを有する、本発明によるターボ機械の図である。
【図４】ラジアル軸受点における幾何学的相関関係の軸断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明によるターボ機械すなわちターボ圧縮機ＴＣＯの図を示す。該長手方向断面は、ロータＲ、および該ロータＲを部分的に取り囲んでいるケーシングＣＡＳと共に、簡単な線画として、非常に簡単化されて示されている。本例におけるロータＲは、３つの回転羽根車、すなわち第１の羽根車ＩＭＰ１、第２の羽根車ＩＭＰ２および第３の羽根車ＩＭＰ３を担持している。
【００２５】
本明細書では、用語「ｒｉｇｈｔ（右側）」および「ｌｅｆｔ（左側）」は、もっぱら図面に関連して用いられている。実際、配置は反転されてもよく、その結果、「左側」は単に一方の側を指し、「右側」が該配置の他方のまたは第２の側を指す。
【００２６】
ロータＲはロータ軸Ｘに沿って延在しており、２つのラジアル軸受ＲＢにより、径方向に取り付けられている。左側に配置されているラジアル軸受ＲＢは固定された軸受として構成されており、したがって、さらに詳細に図示されていない、接続されたスラスト軸受を有する。このラジアル軸受は、第１のシャフト端部ＲＮ１とロータＲの残部との間で、ロータＲを取り付けている。右側に配置されているラジアル軸受ＲＢは、このラジアル軸受点により、ロータを、第２のシャフト端部ＲＮ２とロータＲの残部とに分割している。左側ラジアル軸受ＲＢのラジアル軸受点ＲＢＰは、第１の羽根車ＩＭＰ１の右側に配置されており、その結果、該第１の羽根車ＩＭＰ１は突出部を形成しており、したがって、ロータＲの突出部ＯＶＨの一部として構成されている。継ぎ手ＣＰが、他の回転機械、例えば駆動部、に連結するために、第１のシャフト端部ＲＮ１の端部に配置されている。あるいは、また、（ここではオプションとして示されている）継ぎ手ＣＰ’が第２のシャフト端部ＲＮ２に設けられていてもよい。ロータＲは全長ＴＬＥを有し、突出部ＯＶＨは突出部長さＯＶＬを有する。さらに、該突出部ＯＶＨは、ロータＲの総質量ＴＭＳに対する特定の比率である突出部質量ＯＶＭを有する。例として、軸受荷重ＢＬＯが左側ラジアル軸受ＲＢ上に示されており、静的軸受圧力ＳＢＰが該軸受荷重ＢＬＯに起因する。また、図は、やはり図式的に、第１のシャフト端部ＲＮ１に、ロータＲの最外円周ＣＭＸを示し、そこで、円周方向ＣＤＲの最大円周速度ＲＳＰが公称動作において達成される。
【００２７】
図２は、図１の左側ラジアル軸受ＲＢのラジアル軸受点ＲＢＰにおける断熱空洞部の構成の詳細を示す。ここで、空洞部ＣＡＶは、ラジアル軸受点ＲＢＰの領域内で第１のシャフト端部ＲＮ１上へ焼き嵌められているスリーブＳＬＶにより形成されている。径方向高さＲＨＴを有する径方向陥凹部が、軸方向にスリーブＳＬＶの径方向内側上にある、スリーブＳＬＶの２つの焼き嵌め座部間に配置されている。ロータＲはラジアル軸受点ＲＢＰの領域内にロータ直径ＲＤＭを有し、空洞部の径方向高さＲＨＴは、ロータ直径ＲＤＭの１０％未満、好ましくは５％未満である。このようにして、所望の断熱効果が達成される。
【００２８】
図３は、ラジアル軸受点ＲＢＰの領域内の、角度αでの第１のシャフト端部ＲＮ１の曲がりを図示しており、その結果、（全ロータＲの重心ＭＳＰおよびロータ軸Ｘからの重心ＭＳＰの偏心ＥＸＴと異なって）突出部ＯＶＨの重心ＭＳＰＯＶは偏心ＥＳＴ２により偏心して移行する。第１のシャフト端部ＲＮ１の偏心の結果として、結果として生じる不均衡の理由で、遠心力ＣＦＦが生成される。
【００２９】
図１から図３までにおいて、ロータＲの第１のシャフト端部ＲＮ１は、ラジアル軸受点ＲＢＰを越える突出部ＯＶＨにより、ラジアル軸受点ＲＢＰの軸中心から突出しており、ロータＲの全長ＴＬＥに対する突出部ＯＶＨの第１の比率ＱＬＯがＱＬＯ＝ＯＶＨ／ＴＬＥ＞０．１５である。
【００３０】
ロータＲの突出部ＯＶＨの軸方向範囲が突出部質量ＯＶＭを有し、完全なロータＲは総質量ＴＭＳを有し、総質量ＴＭＳに対する突出部質量ＯＶＭの第２の比率ＱＯＴがＱＯＴ＝ＯＶＭ／ＴＭＳ＞０．０６である。
【００３１】
ラジアル軸受ＲＢは、静的軸受圧力ＳＢＰが＞６ｂａｒであるように構成されている。
【００３２】
ターボ機械は、ロータＲの最外円周ＣＭＸにおいてＲＳＰ＞６０ｍ／ｓの円周速度ＲＳＰを有する公称動作状態のために構成されている。ラジアル軸受ＲＢは、等エントロピーマウントとして構成されている。突出している第１のシャフト端部ＲＮ１は継ぎ手ＣＰを有し、該継ぎ手ＣＰの質量はロータＲの総質量ＴＭＳの少なくとも２％である。
【００３３】
突出部質量ＯＶＭの重量負荷は、ラジアル軸受ＲＢの軸受荷重ＢＬＯの少なくとも１２％である。
【００３４】
突出部は重心を有し、突出部の該重心は、ラジアル軸受ＲＢの軸中心点よりも、ロータＲの軸端部に近接している。
【００３５】
公称回転速度ＮＮで、ラジアル軸受ＲＢ内で１°の曲がりの突出部の不均衡遠心力がラジアル軸受ＲＢ内の静的軸受圧力の少なくとも６０％になるように、ロータＲは公称動作のために設計されている。
【００３６】
図２では、空洞部ＣＡＶの径方向高さＲＨＴが、ラジアル軸受点ＲＢＰにおいて、ロータ直径ＲＤＭの１０％未満、好ましくは５％未満である。
【００３７】
軸受ＲＢは、ＥＸＴ＜０．１の相対的な偏心ＥＸＴを有する。
【００３８】
図４は、左側スラスト軸受ＲＢの領域内のロータＲまたはロータＲのシャフトの軸断面図を示す。図４では、ロータＲは、固定ラジアル軸受ＲＢに対抗する回転ＲＯＴ状態で示されている。ロータＲはロータ軸Ｘの方向に軸方向に延在している。ラジアル軸受ＲＢは径方向中心点Ｘ’を有する。図４の図は、軸方向のラジアル軸受ＲＢの長さに亘って平均された幾何学的パラメータを示す具体的な軸断面を示す。滑り面の内面に関して、ラジアル軸受ＲＢはラジアル軸受半径ＲＡＢを有する。ロータＲは半径ＲＡＪを有する。ロータの半径ＲＡＪは軸受の半径ＲＡＢより小さい。回転ＲＯＴの理由で、ロータＲはラジアル軸受ＲＢ内の特定の半径位置に位置決めされている。この径方向位置では、ラジアル軸受ＲＢの回転軸Ｘおよび径方向中心点Ｘ’は軸ＬＯＣの軸上にある。軸ＬＯＣの軸の延長部内で、この動作状態において、ロータＲの表面とラジアル軸受ＲＢの滑り面との間に最小の半径方向の遊びが存在する。ここでは、該最小の半径方向の遊びＨＭＩＮはＭＯＦＴとも指定される。一般に、ロータＲの表面とラジアル軸受ＲＢの滑り面との間の径方向の遊びは、（ここでは角度として示されている）円周位置ＡＡＧの関数により、Ｈで指定されている。ロータ軸Ｘとラジアル軸受ＲＢの径方向中心Ｘ’との間の距離は偏心Ｅである。このことから、理論上の径方向の遊び（軸受の半径ＲＡＢとロータの半径ＲＡＪとの間の差）との組合せにおいて、相対的な偏心が決定される。
【符号の説明】
【００３９】
ＡＡＧ  円周位置
ＢＬＯ  軸受荷重
ＣＡＳ  ケーシング
ＣＡＶ  空洞部
Ｃｂ  ロータと軸受との間の径方向の遊び
ＣＤＲ  円周方向
ＣＦＦ  遠心力
ＣＭＸ  （ロータの）最外円周
ＣＯＲ  （ロータの）径方向内側コア領域
ＣＰ、ＣＰ’  継ぎ手
ｅ、Ｅ  偏心
ｅｃｂ  ｅ／Ｃｂ、相対的な偏心
ＥＸＴ  （ロータ軸からの全ロータの重心の）偏心
ＥＳＴ２  （ロータ軸からの突出部の重心の）偏心
ｈ  遊びが測定される円周位置の関数としての径方向の遊び
Ｈ  ロータの表面とラジアル軸受の滑り面との間の径方向の遊び
ｈｍｉｎ、ＨＭＩＮ、ＭＯＦＴ  最小の油膜の遊び、最小の半径方向の遊び
ＩＭＰ１  第１の羽根車
ＩＭＰ２  第２の羽根車
ＩＭＰ３  第３の羽根車
ＬＯＣ  軸
ＭＳＰ  （全ロータの）重心
ＭＳＰＯＶ  （突出部の）重心
ＮＮ  公称回転速度
ＯＶＨ  突出部
ＯＶＬ  突出部長さ
ＯＶＭ  突出部質量
ＱＬＯ  第１の比率
ＱＯＴ  第２の比率
Ｒ  ロータ
ＲＡＢ  軸受の半径、ラジアル軸受半径
ＲＡＪ  ロータの半径
ＲＢ  ラジアル軸受、スラスト軸受
ＲＢＰ  ラジアル軸受点
ＲＤＭ  ロータ直径
ＲＨＴ  （空洞部の）径方向高さ
ＲＮ１  第１のシャフト端部
ＲＮ２  第２のシャフト端部
ＲＯＴ  回転
ＲＳＰ  円周速度
ＳＢＰ  静的軸受圧力
ＳＬＶ  スリーブ
ＴＣＯ  ターボ圧縮機
ＴＬＥ  （ロータの）全長
ＴＭＳ  （ロータの）総質量
Ｘ  ロータ軸、回転軸
Ｘ’  径方向中心点
α  角度
【図１】
2019535952.tif 000003
【図２】
2019535952.tif 000004
【図３】
2019535952.tif 000005
【図４】
2019535952.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月8日(2018.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械、
特に、ターボ圧縮機（ＴＣＯ）であって、
ケーシング（ＣＡＳ）内に少なくとも部分的に配置されておりかつ回転軸（Ｘ）に沿って延在しているロータ（Ｒ）を含み、
前記ターボ機械は、前記ロータ（Ｒ）がラジアル軸受点（ＲＢＰ）で径方向に取り付けられている少なくとも１つのラジアル軸受（ＲＢ）を有し、
前記ラジアル軸受（ＲＢ）は、油潤滑式滑り軸受として設計されており、
前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の軸方向領域において、前記ロータ（Ｒ）は、空洞部（ＣＡＶ）を有し、前記空洞部（ＣＡＶ）は、前記ロータ（Ｒ）の前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の直径の外側２０％の領域内に、円周方向（ＣＤＲ）に環状に配置されておりかつ前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の領域内の前記ロータ（Ｒ）の径方向内側コア領域（ＣＯＲ）と前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の領域内の前記ロータ（Ｒ）の径方向外側領域との間に断熱をもたらす、ターボ機械において、
前記ロータ（Ｒ）の第１のシャフト端部（ＲＮ１）が、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）を越える突出部（ＯＶＨ）によって、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の軸中心から突出しており、前記ロータ（Ｒ）の全長（ＴＬＥ）に対する前記突出部（ＯＶＨ）の第１の割合（ＱＬＯ）がＱＬＯ＝ＯＶＨ／ＴＬＥ＞０．１５であり、
前記空洞部（ＣＡＶ）の径方向高さ（ＲＨＴ）が、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）において、ロータ直径（ＲＤＭ）の１０％未満であることを特徴とする、
ターボ機械。
【請求項２】
前記ロータ（Ｒ）の前記突出部（ＯＶＨ）の軸方向範囲が突出部質量（ＯＶＭ）を有し、完全なロータ（Ｒ）は、総質量（ＴＭＳ）を有し、前記総質量（ＴＭＳ）に対する前記突出部質量（ＯＶＭ）の第２の割合（ＱＯＴ）がＱＯＴ＝ＯＶＭ／ＴＭＳ＞０．０６である、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項３】
前記ラジアル軸受（ＲＢ）は、静的軸受圧力（ＳＢＰ）がＳＢＰ＞６ｂａｒであるように構成されている、請求項１または２に記載のターボ機械。
【請求項４】
前記ロータ（Ｒ）はＥＸＴ＜０．１の偏心（ＥＸＴ）を有する、請求項１から３の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項５】
前記ターボ機械は、公称動作状態では、前記ロータ（Ｒ）の最外円周（ＣＭＸ）におけるＲＳＰ＞６０ｍ／ｓの円周速度（ＲＳＰ）となるよう構成されている、請求項１から４の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項６】
前記ラジアル軸受（ＲＢ）は等エントロピーマウントとして構成されている、請求項１から５の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項７】
突出している第１のシャフト端部（ＲＮ１）は、継ぎ手（ＣＰ）を有し、前記継ぎ手（ＣＰ）の質量は、前記ロータ（Ｒ）の総質量（ＴＭＳ）の少なくとも２％である、請求項１から６の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項８】
前記突出部質量（ＯＶＭ）の重量負荷が、前記ラジアル軸受（ＲＢ）の軸受荷重（ＢＬＯ）の少なくとも１２％である、請求項１から７の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項９】
前記突出部は重心を有し、前記突出部の前記重心は、前記ラジアル軸受（ＲＢ）の軸中心点よりも前記ロータ（Ｒ）の軸方向端部に近接して置かれている、請求項１から８の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項１０】
前記ロータ（Ｒ）は、公称動作において、公称回転速度（ＮＮ）で、前記ラジアル軸受（ＲＢ）上で１°の曲がりの前記突出部の不均衡な遠心力が、前記ラジアル軸受（ＲＢ）の静的軸受圧力の少なくとも６０％になるように構成されている、請求項１から９の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項１１】
前記空洞部（ＣＡＶ）の径方向高さ（ＲＨＴ）が、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）において、ロータ直径（ＲＤＭ）の５％未満である、請求項１から１０の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月11日(2019.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械であって、
ケーシング（ＣＡＳ）内に少なくとも部分的に配置されておりかつ回転軸（Ｘ）に沿って延在しているロータ（Ｒ）を含み、
前記ターボ機械は、前記ロータ（Ｒ）がラジアル軸受点（ＲＢＰ）で径方向に取り付けられている少なくとも１つのラジアル軸受（ＲＢ）を有し、
前記ラジアル軸受（ＲＢ）は、油潤滑式滑り軸受として設計されており、
前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の軸方向領域において、前記ロータ（Ｒ）は、空洞部（ＣＡＶ）を有し、前記空洞部（ＣＡＶ）は、前記ロータ（Ｒ）の前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の直径の外側２０％の領域内に、円周方向（ＣＤＲ）に環状に配置されておりかつ前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の領域内の前記ロータ（Ｒ）の径方向内側コア領域（ＣＯＲ）と前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の領域内の前記ロータ（Ｒ）の径方向外側領域との間に断熱をもたらす、ターボ機械において、
前記ロータ（Ｒ）の第１のシャフト端部（ＲＮ１）が、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）を越える突出部（ＯＶＨ）によって、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）の軸中心から突出しており、前記ロータ（Ｒ）の全長（ＴＬＥ）に対する前記突出部（ＯＶＨ）の第１の割合（ＱＬＯ）がＱＬＯ＝ＯＶＨ／ＴＬＥ＞０．１５であり、
前記空洞部（ＣＡＶ）の径方向高さ（ＲＨＴ）が、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）において、ロータ直径（ＲＤＭ）の１０％未満であることを特徴とする、
ターボ機械。
【請求項２】
前記ロータ（Ｒ）の前記突出部（ＯＶＨ）の軸方向範囲が突出部質量（ＯＶＭ）を有し、完全なロータ（Ｒ）は、総質量（ＴＭＳ）を有し、前記総質量（ＴＭＳ）に対する前記突出部質量（ＯＶＭ）の第２の割合（ＱＯＴ）がＱＯＴ＝ＯＶＭ／ＴＭＳ＞０．０６である、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項３】
前記ラジアル軸受（ＲＢ）は、静的軸受圧力（ＳＢＰ）がＳＢＰ＞６ｂａｒであるように構成されている、請求項１または２に記載のターボ機械。
【請求項４】
前記ロータ（Ｒ）はＥＸＴ＜０．１の偏心（ＥＸＴ）を有する、請求項１から３の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項５】
前記ターボ機械は、公称動作状態では、前記ロータ（Ｒ）の最外円周（ＣＭＸ）におけるＲＳＰ＞６０ｍ／ｓの円周速度（ＲＳＰ）となるよう構成されている、請求項１から４の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項６】
前記ラジアル軸受（ＲＢ）は等エントロピーマウントとして構成されている、請求項１から５の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項７】
突出している第１のシャフト端部（ＲＮ１）は、継ぎ手（ＣＰ）を有し、前記継ぎ手（ＣＰ）の質量は、前記ロータ（Ｒ）の総質量（ＴＭＳ）の少なくとも２％である、請求項１から６の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項８】
前記突出部質量（ＯＶＭ）の重量負荷が、前記ラジアル軸受（ＲＢ）の軸受荷重（ＢＬＯ）の少なくとも１２％である、請求項２、または請求項２を引用する請求項３から７の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項９】
前記突出部は重心を有し、前記突出部の前記重心は、前記ラジアル軸受（ＲＢ）の軸中心点よりも前記ロータ（Ｒ）の軸方向端部に近接して置かれている、請求項１から８の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項１０】
前記ロータ（Ｒ）は、公称動作において、公称回転速度（ＮＮ）で、前記ラジアル軸受（ＲＢ）上で１°の曲がりの前記突出部の不均衡な遠心力が、前記ラジアル軸受（ＲＢ）の静的軸受圧力の少なくとも６０％になるように構成されている、請求項１から９の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【請求項１１】
前記空洞部（ＣＡＶ）の径方向高さ（ＲＨＴ）が、前記ラジアル軸受点（ＲＢＰ）において、ロータ直径（ＲＤＭ）の５％未満である、請求項１から１０の少なくとも一項に記載のターボ機械。
【国際調査報告】
2019535952.tif 000007
2019535952.tif 000008
2019535952.tif 000009
2019535952.tif 000010
2019535952.tif 000011
2019535952.tif 000012