(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向外壁（２１４）を備える軸受ハウジング（２０２）と、
前記軸受ハウジング（２０２）内に装着された複数の軸受パッド（２３０、７０２）であって、ガス透過性多孔質媒体およびガス送出穴（２３４）の配列の少なくとも１つを備える、複数の軸受パッド（２３０、７０２）と、
前記軸受パッド（２３０、７０２）と前記径方向外壁（２１４）の間に径方向に間置された複数の軸受パッド支持組立体（２０６）であって、各々の前記軸受パッド支持組立体（２０６）は、
ばね組立体（２４６）と、
密閉してシールされた流体充填式減衰装置（２４８）を含む減衰装置組立体（２４８）と、
を備える、複数の軸受パッド支持組立体（２０６）と、
を備え、
前記密閉してシールされた流体充填式減衰装置（２４８）が、
空洞（２２０）および抵抗流路（２６８）が中に画定された本体を備えるシールされた減衰装置ハウジング（２５６）であって、前記空洞（２２０）および抵抗流路（２６８）は、粘性流体で充填される、減衰装置ハウジング（２５６）と、
前記空洞（２２０）内に配設され、減衰装置ばね（２８４、２８６）によって前記減衰装置ハウジング（２５６）に結合されるプランジャ（２６０）であって、前記空洞（２２０）を第１の制御容積部（２７８）と第２の制御容積部（２８０）に分離し、前記抵抗流路（２６８）は、前記第１と第２の制御容積部（２７８、２８０）間に流体連通をもたらし、前記減衰装置ばね（２８４、２８６）が、前記抵抗流路（２６８）を少なくとも部分的に画定する、プランジャ（２６０）と、
前記プランジャ（２６０）に結合された負荷移送部材（２６２）であって、前記軸受パッド（２３０、７０２）上に付与された機械的負荷（１２６）を前記プランジャ（２６０）に送るように構成された負荷移送部材（２６２）と、
を備える、
ジャーナル軸受組立体（２００）。
【請求項２】
前記ばね組立体（２４６）の少なくとも１つが、前記軸受ハウジング（２０２）と一体的に形成された２つのばね（２５０、２５２）を備え、前記ばね（２５０、２５２）は、「Ｓ字」形状断面を有する、請求項１に記載の軸受組立体（２００）。
【請求項３】
前記軸受ハウジング（２０２）が、前記軸受パッド（２３０、７０２）を受け入れるように適合された径方向内壁（２１２）を備え、それにより、前記径方向内壁（２１２）は、前記軸受パッド（２３０、７０２）と前記減衰装置組立体（２４８）の間に間置され、前記径方向内壁（２１２）は、機械的負荷（１２６）を、前記軸受パッド（２３０、７０２）から前記軸受パッド支持組立体（２０６）に送るように構成される、請求項１または２に記載の軸受組立体（２００）。
【請求項４】
前記軸受ハウジング（２０２）が、前記径方向外壁（２１４）から前記径方向内壁（２１２）に向かって延びる複数のガス送出ポート（２２２）を備え、各々の前記ガス送出ポート（２２２）は、軸受パッド（２３０、７０２）と流体連通する、請求項３にに記載の軸受組立体（２００）。
【請求項５】
前記軸受パッド（２３０、７０２）の少なくとも１つが、炭素グラファイトから製作される、請求項１から４のいずれかに記載の軸受組立体（２００）。
【請求項６】
前記複数の軸受パッド（２３０、７０２）が、回転可能なシャフト（１２２）を支持するように構成された環状内側軸受表面（２１０）を画定する、請求項１から５のいずれかに記載の軸受組立体（２００）。
【請求項７】
ターボ機械（１００）であって、
プロセス室（１０８、１１６）を画定するケーシングと、
前記プロセス室（１０８、１１６）内に位置決めされた回転可能なシャフト（１２２）を備えるロータ組立体（１２０）と、
前記シャフト（１２２）を支持するジャーナル軸受組立体（２００）であって、
軸受ハウジング（２０２）と、
前記軸受ハウジング（２０２）内に装着された複数の軸受パッド（２３０、７０２）であって、ガス透過性多孔質媒体およびガス送出穴（２３４）の配列の少なくとも１つを備える、複数の軸受パッド（２３０、７０２）と、
前記軸受パッド（２３０、７０２）と前記軸受ハウジング（２０２）の間に径方向に間置された複数の軸受パッド支持組立体（２０６）であって、前記軸受パッド支持組立体（２０６）の少なくとも１つが、密閉してシールされた流体充填式減衰装置組立体（２４８）を備え、前記軸受組立体（２００）は、前記シャフト（１２２）と前記軸受パッド（２３０、７０２）の間に潤滑をもたらすために、前記プロセス室（１０８、１１６）からプロセスガスを受け取り、前記プロセスガスを前記軸受パッド（２３０、７０２）に送るように構成される、複数の軸受パッド支持組立体（２０６）と
を備える、ジャーナル軸受組立体（２００）と、
を備え、
前記密閉してシールされた流体充填式減衰装置（２４８）が、
空洞（２２０）および抵抗流路（２６８）が中に画定された本体を備えるシールされた減衰装置ハウジング（２５６）であって、前記空洞（２２０）および抵抗流路（２６８）は、粘性流体で充填される、減衰装置ハウジング（２５６）と、
前記空洞（２２０）内に配設され、減衰装置ばね（２８４、２８６）によって前記減衰装置ハウジング（２５６）に結合されるプランジャ（２６０）であって、前記空洞（２２０）を第１の制御容積部（２７８）と第２の制御容積部（２８０）に分離し、前記抵抗流路（２６８）は、前記第１と第２の制御容積部（２７８、２８０）間に流体連通をもたらし、前記減衰装置ばね（２８４、２８６）が、前記抵抗流路（２６８）を少なくとも部分的に画定する、プランジャ（２６０）と、
前記プランジャ（２６０）に結合された負荷部材であって、前記軸受パッド（２３０）上に付与された機械的負荷（１２６）を前記プランジャ（２６０）に送るように構成された負荷部材と、
を備える、
ターボ機械（１００）。
【請求項８】
前記ターボ機械（１００）が、油無しで潤滑されるターボ機械である、請求項７に記載のターボ機械（１００）。
【請求項９】
前記プロセスガスが、圧縮された空気と燃焼ガスの少なくとも１つを含む、請求項７または８に記載のターボ機械。
【請求項１０】
前記シャフト（１２２）が、少なくとも約５０パウンドの質量を有する、請求項７から９のいずれかに記載のターボ機械（１００）。
【請求項１１】
前記軸受パッド支持組立体（２０６）の各々が、
ばね組立体（２４６）と、
減衰装置組立体（２４８）と
を備える、請求項７から１０のいずれかに記載のターボ機械（１００）。
【請求項１２】
前記ばね組立体（２４６）の少なくとも１つが、前記軸受ハウジング（２０２）と一体的に形成された２つのばね（２５０、２５２）を備え、前記ばね（２５０、２５２）は、「Ｓ字」形状断面を有する、請求項１１に記載のターボ機械（１００）。
【請求項１３】
請求項１から６のいずれかに記載のジャーナル軸受組立体（２００）を組み立てる方法であって、
径方向内壁（２１２）および径方向外壁（２１４）を含む軸受ハウジング（２０２）を提供することと、
ガス透過性多孔質媒体およびガス送出穴（２３４）の配列の少なくとも１つを含む複数の軸受パッド（２３０、７０２）を提供することと、
複数の軸受パッド（２３０、７０２）を軸受ハウジング（２０２）の径方向内壁（２１２）に沿って結合させることと、
各々がばね組立体（２４６）および減衰装置組立体（２４８）を含む複数の軸受パッド支持組立体（２０６）を提供することと、
前記減衰装置組立体（２４８）を前記軸受ハウジング（２０２）内に結合させることと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記複数の軸受パッド支持組立体（２０６）を提供することが、少なくとも１つの密閉してシールされた流体充填式減衰装置（２４８）を提供することを含み、前記方法は、さらに、前記軸受パッド（２３０）に付与された機械的負荷（１２６）が、密閉してシールされた流体充填式減衰装置（２４８）に移送されるように、前記密閉してシールされた流体充填式減衰装置（２４８）を軸受パッド（２３０、７０２）に結合させることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記軸受パッド（２３０）を加圧されたガス源と流体連通させて結合させることをさらに含む、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
複数の軸受パッド（２３０、７０２）を提供することが、炭素グラファイトから製作された少なくとも１つの軸受パッド（２３０、７０２）を提供することを含む、請求項１３から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
複数の軸受パッド支持組立体（２０６）を提供することが、軸受ハウジング（２０２）と一体的に形成された２つのばね（２５０、２５２）を提供することを含み、前記ばね（２５０、２５２）は「Ｓ字」形状断面を有する、請求項１３から１６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般に、軸受組立体に関し、より詳細には、柔軟に装着されたガス拡散軸受パッドを有するジャーナル軸受組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一部の知られているターボ機械は、シャフトを含むロータ組立体と、圧縮機インペラと、タービンと、カップリングと、シーリングパックと、所与の作動条件下での最適な作動に必要とされる他の要素とを含む。これらのロータ組立体は、重力によって一定の静的力を生成する質量を有し、また、作動中、ロータ組立体内の不均衡によって動的力も生成する。他の静的力は、ギア付きターボ機械から生成され得る。そのようなターボ機械は、ロータ組立体の回転を可能にしながら、これらの力に耐え、これを支持するための軸受を含む。
【０００３】
少なくとも一部の知られているターボ機械は、油潤滑される軸受を使用して、ロータ組立体の回転を可能にしながらロータ組立体を支持する。そのような油潤滑される軸受は、特に、高性能のターボ機械、すなわち、５００キロワット（ＫＷ）を超えるエネルギーを生み出すことができるターボ機械において使用されており、この場合、ロータ組立体の質量および不均衡負荷は、軸受のかなりの静的負荷担持容量に加えて、かなりの振動減衰を必要とする。
【０００４】
しかし、海中圧縮システム、高腐食性の作用流体環境、極低温環境、および高温用途などの特定のターボ機械用途では、油無しで潤滑される軸受を使用することが望ましい。そのような用途では、少なくとも一部の知られているターボ機械は、油潤滑される軸受の代わりに磁気軸受システムを使用する。しかし、そのような磁気軸受システムは、相対的にコストがかかり、作動のための補助的電子システムを必要とし、作動および設定において極めて複雑である。
【０００５】
その結果、少なくとも一部の知られている回転機械は、油無しで潤滑される軸受が望まれる場合、磁気軸受の代わりにガス軸受を使用する。しかし、そのような回転機械のサイズは、そのような回転機械においてロータ組立体の重量を支持し、回転機械の動的負荷に耐えるガス軸受の能力によって限定される。ガス軸受上で作動する最大の知られている市販の回転機械は、２００ｋＷの動力容量を備えたマイクロタービン発生器である。そのようなマイクロタービン発生器は、フォイル軸受を含み、このフォイル軸受は、ロータ組立体の回転によって軸受とロータ組立体のシャフトの間に薄いガスフィルムを生成する。しかし、薄いガスフィルムを使用する流体力学的効果は、通常、重い負荷を支持するのに十分な圧力を生成しないため、そのようなフォイル軸受は、使用において小規模の回転機械に限定される。さらに、そのようなフォイル軸受は、より高い動力出力機械において使用される、より大きい主要部を有するロータ組立体に対応するのに十分な減衰能力を有していない。
【０００６】
さらに、ガス軸受は、そのような大規模ターボ機械の作動中に受ける動的負荷に耐えるために必要とされる減衰能力により、大規模な油を使用しないターボ機械用途における使用に容易に適合可能ではない。そうではなく、大規模ターボ機械の動的負荷要求を満たすために、少なくとも一部の知られている回転機械は、スクイーズフィルム減衰装置を含む。少なくとも一部の知られているスクイーズフィルム減衰装置は、ロータ振動に応答して動的圧力およびフィルム力を生成する潤滑剤（通常は油）の小さい空隙によって分離された、静的ジャーナルおよび円筒状ハウジングを含む。そのようなスクイーズフィルム減衰装置は、通常、供給ポートおよび出口プレナムを含む潤滑剤流れ回路、または一部の場合では、潤滑剤が軸受組立体から漏出することを防止するためのシーリング組立体を必要とする。しかし、そのようなスクイーズフィルム減衰装置は、潤滑剤流れ回路およびシーリング組立体の使用にも関わらず、漏出し易い。さらに、そのような潤滑剤流れ回路は、通常、潤滑剤の送出および除去を制御するための複雑な軸受潤滑システムを必要とする。その結果、開放式流れ潤滑回路を有するスクイーズフィルム減衰装置は、実際には、ガス潤滑される軸受システム内に組み込むことができず、またはこれと組み合わせて使用することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／３０４３１３号明細書
【発明の概要】
【０００８】
１つの態様では、ジャーナル軸受組立体が提供される。軸受組立体は、軸受ハウジングと、複数の軸受パッドと、複数の軸受パッド支持組立体とを含む。軸受ハウジングは、径方向外壁を含む。複数の軸受パッドは、軸受ハウジング内に装着され、ガス透過性多孔質媒体およびガス送出穴の配列の少なくとも１つを含む。複数の軸受パッド支持組立体は、軸受パッドと径方向外壁の間に径方向に間置される。軸受パッド支持組立体の各々は、ばね組立体および減衰装置組立体を含む。
【０００９】
別の態様では、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、ケーシングと、ロータ組立体と、ジャーナル軸受組立体とを含む。ケーシングは、プロセス室を画定する。ロータ組立体は、この室内に配置された回転可能なシャフトを含む。ジャーナル軸受組立体は、シャフトを支持し、また、軸受ハウジングと、軸受ハウジング内に装着された複数の軸受パッドと、軸受パッドと軸受ハウジングの間に径方向に間置された複数の軸受パッド支持組立体とを含む。複数の軸受パッドは、ガス透過性多孔質媒体およびガス送出穴の配列の少なくとも１つを含む。軸受パッド支持組立体の少なくとも１つは、密閉してシールされた流体充填式減衰装置組立体を含む。軸受組立体は、シャフトと軸受パッドの間に潤滑をもたらすために、プロセス室からプロセスガスを受け入れ、プロセスガスを軸受パッドに送るように構成される。
【００１０】
さらに別の態様では、ジャーナル軸受組立体を組み立てる方法が提供される。方法は、径方向内壁および径方向外壁を含む軸受ハウジングを提供することと、ガス透過性多孔質媒体およびガス送出穴の配列の少なくとも１つを含む複数の軸受パッドを提供することと、複数の軸受パッドを軸受ハウジングの径方向内壁に沿って結合させることと、複数の軸受パッド支持組立体を提供することであって、軸受パッド支持組立体の各々は、ばね組立体および減衰装置組立体を含む、提供することと、減衰装置組立体を軸受ハウジング内に結合させることとを含む。
【００１１】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明が添付の図を参照して読み取られたときにより良好に理解され、図中、同じ記号は、全図にわたって同じ部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】回転機械の概略図である。
【図２】図１に示すターボ機械の例示的なジャーナル軸受組立体の部分的分解図である。
【図３】図２に示す、ジャーナル軸受組立体の例示的な軸受ハウジングの斜視図である。
【図４】図３に示す軸受ハウジングの軸方向図である。
【図５】図４に示す線「５−５」に沿って切り取られた、図３に示す軸受ハウジングの部分断面図である。
【図６】図２に示す軸受組立体の例示的な軸受パッド組立体の斜視図である。
【図７】図２に示す軸受組立体との使用に適した代替の軸受パッド組立体の斜視図である。
【図８】組み立てられた構成の、図２に示す軸受組立体の軸方向図である。
【図９】図８に示す軸受組立体の概略図である。
【図１０】明確にするために減衰装置組立体が省略されている、図８に示す軸受組立体の断面図である。
【図１１】図２および８に示す軸受組立体の例示的な減衰装置組立体の分解図である。
【図１２】組み立てられた構成で示す、図１１に示す減衰装置組立体の断面図である。
【図１３】図１２に示す「１３−１３」に沿って切り取られた、図１２に示す減衰組立体の断面図である。
【図１４】代替の減衰装置組立体の斜視図である。
【図１５】図１４に示す減衰装置組立体の断面図である。
【図１６】軸受組立体を組み立てる例示的な方法の流れ図である。
【図１７】図１６の継続図である。
【図１８】密閉してシールされた減衰装置組立体を組み立てる例示的な方法の流れ図である。
【図１９】図１８の継続図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
別途示さない限り、本明細書において提供する図は、本開示の実施形態の特徴を示すようにされている。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を備える幅広いシステムに適用可能であると考えられる。したがって、図は、本明細書において開示する実施形態の実践に必要とされる、当業者によって知られている従来の特徴をすべて含むようにはされていない。
【００１４】
以下の明細書および特許請求の範囲では、いくつかの用語に参照がなされ、これらは、以下の意味を有すると定義されるものとする。
【００１５】
単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、および「前記（ｔｈｅ）」は、別途その内容が明確に指示しない限り、複数形の参照も含む。
【００１６】
明細書および特許請求の範囲を通じて本明細書において使用する近似の言葉は、これが関連するその基本的機能の変更を結果として生じさせることなく許容範囲内で変動し得るあらゆる定量的表現を修飾するために適用され得る。それにしたがって、「約」および「ほぼ」などの１つの用語または複数の用語によって修飾された値は、明示されたその正確な値に限定されるものではない。少なくとも一部の場合、近似の言葉は、値を測定するための計器の正確性に対応することができる。ここでならびに本明細書および特許請求の範囲を通じて、範囲限定は組み合わされおよび／または交換されてよく、そのような範囲は、特定され、内容または言葉が別途指示しない限り、ここに含まれる副範囲すべてを含む。
【００１７】
さらに、本明細書において説明する主題の１つの「実施」または１つの「実施形態」は、列挙された特徴をこれもまた組み込む追加の実施の存在を排除するものとして解釈されることは意図されない。
【００１８】
本明細書において説明するシステムおよび方法は、大規模の油無しで潤滑されるターボ機械における使用に適したジャーナル軸受組立体を提供する。本明細書において説明する実施形態は、油無しで潤滑されるターボ機械内でロータ組立体を支持するために使用されるジャーナル軸受組立体の回転抵抗を低減し、そのようなジャーナル軸受組立体の摩耗耐性を高め、そのようなジャーナル軸受組立体の減衰能力を高め、そのようなジャーナル軸受組立体の静的負荷容量を高めることを容易にする。より詳細には、本明細書において説明するシステムおよび方法は、多孔質軸受パッドと、ガス送出穴の配列が中に画定された軸受パッドとを、軸方向に位置合わせされた減衰装置組立体およびばね組立体と組み合わせて利用する。したがって、本明細書において説明するジャーナル軸受組立体は、剛性ガスフィルムを使用してターボ機械のロータ組立体を支持し、柔軟に装着された軸受パッドを使用してターボ機械の作動中、軸受組立体が受ける動的負荷に耐える。さらに、本明細書において説明するシステムおよび方法は、油無しで潤滑される軸受組立体およびターボ機械、ならびに油を使用しない他の作動環境における使用に適した減衰装置組立体を提供する。本明細書において説明する実施形態は、流体ベースの減衰組立体を油を使用しない環境に組み込み、そのような減衰組立体の減衰能力を、油ベーススクィーズフィルム減衰装置の減衰能力に近いレベルまで高めることを容易にする。より詳細には、本明細書において説明するシステムおよび方法は、閉流れ回路を有する密閉してシールされた流体充填式減衰装置ハウジングを、一体的に形成されたばねと組み合わせて利用する。したがって、本明細書において説明する減衰装置組立体は、大規模ターボ機械における使用に適した減衰能力を有するが、複雑な流れ回路またはシーリング組立体は必要としない。
【００１９】
図１は、回転機械、すなわちターボ機械１００、より詳細には油無しで潤滑されるタービンエンジンの概略図である。例示的な実施形態では、タービンエンジンは、ガスタービンエンジンである。あるいは、ターボ機械１００は、限定的ではないが、蒸気タービンエンジン、遠心圧縮機、およびターボチャージャを含む、任意の他のタービンエンジンおよび／またはターボ機械である。例示的な実施形態では、ターボ機械１００は、空気吸気セクション１０２と、吸気セクション１０２から下流側にこれと流体連通して結合された圧縮機セクション１０４とを含む。圧縮機セクション１０４は、圧縮機室１０８を画定する圧縮機ケーシング１０６内に封入される。コンバスタセクション１１０が、圧縮機セクション１０４から下流側にこれと流体連通して結合され、タービンセクション１１２は、コンバスタセクション１１０から下流側にこれと流体連通して結合される。タービンセクション１１２は、タービン室１１６を画定するタービンケーシング１１４内に封入される。排気セクション１１８が、タービンセクション１１２から下流側に設けられる。さらに、例示的な実施形態では、タービンセクション１１２は、ドライブシャフト１２２を含むロータ組立体１２０を介して圧縮機セクション１０４に結合される。ドライブシャフト１２２は、圧縮機ケーシング１０６およびタービンケーシング１１４内に配置されたジャーナル軸受組立体２００によって回転式に支持される。
【００２０】
例示的な実施形態では、コンバスタセクション１１０は、複数のコンバスタ組立体、すなわち圧縮機セクション１０４と流体連通して各々結合されたコンバスタ１２４を含む。さらに、例示的な実施形態では、タービンセクション１１２および圧縮機セクション１０４は、ドライブシャフト１２２を介して負荷１２６に回転可能に結合される。たとえば、負荷１２６は、限定的ではないが、発電機および／または機械ドライブ用途、たとえばポンプを含むことができる。あるいは、ターボ機械１００は、航空機エンジンでよい。
【００２１】
また、例示的な実施形態では、圧縮機セクション１０４は、少なくとも１つの圧縮機ブレード組立体１２８と、少なくとも１つの隣接する固定羽根組立体１３０とを含む。圧縮機ブレード組立体１２８および隣接する固定羽根組立体１３０の各々の組み合わせは、圧縮機段１３２を画定する。また、各々の圧縮機ブレード組立体１２８は、複数の圧縮機ブレード（図１には図示せず）を含み、各々の固定羽根組立体１３０は、複数の圧縮機羽根（図１には図示せず）を含む。さらに、各々の圧縮機ブレード組立体１２８は、ドライブシャフト１２２に取り外し可能に結合され、各々の固定羽根組立体１３０は、圧縮機ケーシング１０６に取り外し可能に結合され、これによって支持される。
【００２２】
さらに、例示的な実施形態では、タービンセクション１１２は、少なくとも１つのタービンブレード組立体１３４および少なくとも１つの隣接する固定ノズル組立体１３６を含む。タービンブレード組立体１３４および隣接する固定ノズル組立体１３６の各々の組み合わせは、タービン段１３８を画定する。また、各々のタービンブレード組立体１３４は、ドライブシャフト１２２に取り外し可能に結合され、各々の固定ノズル組立体１３６は、タービンケーシング１１４に取り外し可能に結合され、これによって支持される。
【００２３】
作動においては、空気吸気セクション１０２は、空気１５０を圧縮機セクション１０４に向けて供給する。圧縮機セクション１０４は、入口空気１５０をより高い圧力および温度に圧縮し、その後圧縮された空気１５２をコンバスタセクション１１０に向けて排出する。圧縮された空気１５２は、燃料ノズル組立体（図示せず）に供給され、燃料（図示せず）と混合され、各々のコンバスタ１２４内で燃焼されて燃焼ガス１５４を生成し、燃焼ガス１５４は、下流側にタービンセクション１１２に向かって供給される。コンバスタ１２４内に生成された燃焼ガス１５４は、下流側にタービンセクション１１２に向かって供給される。タービンブレード組立体１３４と衝突した後、熱エネルギーは、ロータ組立体１２０を駆動させるために使用される機械的回転エネルギーに変換される。タービンセクション１１２は、圧縮機セクション１０４および／または負荷１２６をドライブシャフト１２２を介して駆動させ、排気ガス１５６は、排気セクション１１８を通って大気に排出される。ジャーナル軸受組立体２００は、ロータ組立体１２０の回転を容易にし、ターボ機械１００の作動中、軸受組立体２００に付与された振動エネルギーを減衰する。軸受組立体２００は、圧縮機ケーシング１０６およびタービンケーシング１１４内に配置されるものとして説明され示されるが、軸受組立体２００は、それだけに限定されないが、シャフト１２２の中央または中間領域、または従来の油潤滑される軸受組立体の使用がかなりの設計的困難を呈する、シャフト１２２に沿った他の場所を含む、シャフト１２２の任意の所望の場所に配置され得る。さらに、軸受組立体２００は、従来の油潤滑される軸受組立体と組み合わせて使用され得る。たとえば、１つの実施形態では、従来の油潤滑される軸受組立体は、シャフト１２２の端部に配置されてよく、１つまたは複数の軸受組立体２００は、シャフト１２２の中央または中間領域に沿って配置されてよい。
【００２４】
図２は、図１のターボ機械における使用に適した例示的なジャーナル軸受組立体の部分的分解図である。ジャーナル軸受組立体２００は、軸受ハウジング２０２と、複数の軸受パッド組立体２０４と、複数の軸受パッド支持組立体２０６とを含む。軸受パッド組立体２０４は、ジャーナル軸受組立体２００の中央線２０８の周りに対称的に配置され、（図１に示す）回転可能なシャフト１２２を支持するように構成された環状内側軸受表面２１０を画定する。軸受パッド支持組立体２０６は、これも同様に、中央線２０８の周りに対称的に配置され、対応する軸受パッド組立体２０４から外方向に径方向に配設される。以下で説明するように、軸受パッド支持組立体２０６は、軸受パッド組立体２０４用の可撓性装着支持体を提供し、それにより、軸受組立体２００は、大規模ターボ機械の作動中に生成された振動エネルギーを適切に減衰させるのに十分な減衰能力を依然として有しながら、（大規模ターボ機械において使用されるロータ組立体などの）比較的大きい静的負荷を支持することができる。たとえば、ジャーナル軸受組立体２００は、少なくとも約５０パウンド、さらに少なくとも約１００パウンドの質量を有する、ロータ組立体１２０などのロータ組立体との使用に適している。さらに、軸受組立体２００は、油無しで潤滑される軸受組立体であり、以下でより詳細に説明する減衰装置組立体２４８を除いて、油を使用しない軸受組立体である。
【００２５】
図３は、軸受ハウジング２０２の斜視図であり、図４は、軸受ハウジング２０２の軸方向図である。図２〜４を参照すれば、軸受ハウジング２０２は、略環状の形状を有し、径方向内壁２１２および径方向外壁２１４を含む。径方向内壁２１２は、内部空洞２１６を画定し、ターボ機械１００が組み立てられた構成にあるとき、シャフト１２２は内部空洞２１６内に受け入れられる。軸受パッド組立体２０４は、軸受ハウジング２０２内に径方向内壁２１２に隣接して固定され、それにより、シャフト１２２は、ターボ機械１００が組み立てられた構成にあるとき、軸受パッド組立体２０４によって支持される。軸受パッド支持組立体２０６は、径方向内壁２１２と径方向外壁２１４の間に間置され、より詳細には、各々の軸受パッド支持組立体２０６は、軸受パッド組立体２０４に径方向に位置合わせされて、シャフト１２２と軸受組立体２００の間に高められた振動減衰をもたらす。軸受パッド組立体２０４および（以下でより詳細に説明する）軸受パッド支持組立体２０６の構造および構成は、（大規模ターボ機械に使用されるシャフトの重量などの）大きい静的負荷を支持し、大規模ターボ機械における使用に適した減衰をもたらすのに適した剛性をもたらし、それにもかかわらず軸受組立体２００とシャフト１２２の間に油無しの潤滑をもたらす。
【００２６】
軸受ハウジング２０２は、軸受パッド組立体２０４および軸受パッド支持組立体２０６を収容するように構成される。より詳細には、軸受ハウジング２０２は、軸受パッド組立体２０４を軸受ハウジング２０２内に固定するように構成された軸受パッドレール２１８と、軸受パッド支持組立体２０６の少なくとも一部分を受け入れるように各々が適合された複数の空洞２２０とを含む。
【００２７】
図５は、図４に示す線「５−５」に沿って切り取られた軸受ハウジング２０２の部分断面図である。軸受ハウジング２０２は、径方向外壁２１４内に画定されたガス入口２２４から、径方向内壁２１２内に画定されたガス出口２２６まで延びる複数のガス送出ポート２２２（大まかには貫通穴）を含む。ガス送出ポート２２２は、加圧されたガス２２８（図２に示す）を内部空洞２１６、より具体的には軸受パッド組立体２０４に送出するために加圧されたガス源と流体連通する。例示的な実施形態では、ガス送出ポート２２２は、圧縮機室１０８およびタービン室１１６（大まかには処理室）の少なくとも１つと流体連通しており、シャフト１２２と軸受組立体２００の間に潤滑をもたらすために、処理室１０８および１１６の少なくとも１つからプロセスガスを受け取り、ガスを軸受パッド組立体２０４に送出するように適合される。軸受パッド組立体２０４に送出されたプロセスガス２２８は、それだけに限定されないが、圧縮された空気１５２および燃焼ガス１５４を含むことができる。代替の実施形態では、ガス送出ポート２２２は、プロセスガス以外のガスを軸受パッド組立体２０４に送出するために補助ガス供給装置（図示せず）と流体連通して結合されてよい。
【００２８】
例示的な実施形態では、軸受ハウジング２０２は、ステンレス鋼から製作されるが、軸受ハウジング２０２は、軸受組立体２００が本明細書において説明するように機能することを可能にする、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）およびチタンベース合金などの任意の適切な材料から製作されてよい。
【００２９】
図６は、図２に示す軸受パッド組立体２０４の斜視図である。軸受パッド組立体２０４は、潤滑シャフト１２２を支持しおよび／または潤滑するための均等に分散された圧力場をもたらすために、ガス入口２２４からガス２２８を受け取り、軸受パッド組立体２０４にわたってガス２２８を分散および／または拡散させるように適合される。例示的な実施形態では、軸受パッド組立体２０４は、軸受パッド保持装置２３２に脱着可能に連結された軸受パッド２３０を含むモジュラー組立体である。
【００３０】
軸受パッド２３０は、シャフト１２２の円形断面および／または軸受ハウジング２０２の環状形状にほぼ対応する弓状形状を有する。軸受パッド２３０は、多孔質媒体から製作され、したがって、ガス入口２２４から受け取られたガス２２８を内部空洞２１６に送り拡散するように適合される。軸受パッド２３０が製作され得る適切な多孔質媒体は、炭素グラファイトなどの多孔質炭素、焼結された多孔質セラミックス、およびＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）およびステンレス鋼などの焼結された多孔質金属を含む。軸受パッド２３０は、ガス送出ポート２２２を通って受け取られたガス２２８が、ターボ機械１００の作動中シャフト１２２を支持しおよび／または潤滑するのに十分な圧力を内部空洞２１６内に生成することを可能にするのに十分な高さのガス透過性を有する。さらに、軸受パッド２３０は、ターボ機械１００の作動中、軸受パッド２３０とシャフト１２２の間に作り出された薄いガスフィルム内の不安定性を防止するのに十分な低さの多孔度を有する。例示的な実施形態では、軸受パッド２３０は、多孔質炭素グラファイトから製作され、したがって、軸受パッド２３０が製作され得る他の知られている材料と比較して、より優れた摩耗耐性および潤滑特性を有する。
【００３１】
例示的な実施形態では、軸受パッド２３０はまた、軸受パッド２３０の径方向内側表面２３６から軸受パッド２３０の径方向外側表面２３８に延びる別個のマイクロサイズ設定されたガス送出穴２３４の配列も含む。穴２３４は、ガス送出ポート２２２と流体連通しており、ターボ機械１００の作動中シャフト１２２を支持しおよび／または潤滑するために、軸受パッド２３０の径方向内側表面２３６にわたってガス２２８をさらに拡散および／または分散させ、均等な圧力場をもたらすように構成される。穴２３４は、径方向内側表面２３６から径方向外側表面２３８までほぼ径方向に延びるが、代替の実施形態では、穴２３４は、ほぼ径方向以外の方向に延びることができる。例示的な実施形態では、穴２３４は、約２ミル（約５０マイクロメートル）から約１００ミル（約２，５４０マイクロメートル）の間の範囲、より詳細には、約５ミル（約１２７マイクロメートル）から約２０ミル（約５０８マイクロメートル）の間の範囲の直径を有する。しかし、穴２３４は、軸受組立体２００が本明細書において説明するように機能することを可能にする任意の適切な直径を有することができる。また、例示的な実施形態では、穴２３４は、正方形配列で配置されるが、穴２３４は、軸受組立体２００が本明細書において説明するように機能することを可能にする任意の適切な配列、パターンまたは構成で配列されてよい。
【００３２】
軸受パッド保持装置２３２は、軸受パッド２３０を受け入れ、取り外し可能に軸受パッド組立体２０４内に固定するための空洞２４０と、空洞２４０から軸受パッド保持装置２３２の径方向外壁２４２まで延びるガス送出ポート（図示せず）とを含む。軸受パッド保持装置２３２内のガス送出ポートは、対応するガス送出ポート２２２と位置合わせされて、軸受ハウジング２０２の径方向外壁２１４から軸受パッド２３０までのガス２２８の流体連通をもたらす。さらに、軸受パッド保持装置２３２内のガス送出ポートは、軸受パッド保持装置２３２内の空洞２４０とほぼ同じ、またはこれより小さいサイズになり得る。軸受パッド保持装置２３２はまた、リップ２４４も含み、リップ２４４は、軸受パッドレール２１８（図２〜４に示す）によって摺動可能に受け取られ、それによって軸受パッド組立体２０４を軸受組立体２００内に固定するように適合される。軸受パッド保持装置２３２は、軸受パッド２３０を他の軸受パッドと交換することを可能にし、それにより、異なる特性（たとえば、限定的ではないが、ガス透過性および多孔度）を有する軸受パッドが、具体的な作動状態および／または具体的なターボ機械に基づいて選択され得る。
【００３３】
図７は、（図２に示す）軸受組立体２００との使用に適した代替の軸受パッド組立体７００の斜視図である。軸受パッド組立体７００は、軸受パッドレール２１８によって直接的に受け入れられるように適合された軸受パッド７０２を含む。より詳細には、軸受パッド７０２は、軸受パッドレール２１８によって摺動可能に受け入れられるように適合されたリップ７０４を含む。したがって、軸受パッド保持装置２３２（図６に示す）は、軸受パッド組立体７００から省かれる。例示的な実施形態では、軸受パッド７０２は、多孔質媒体から製作され、穴２３４（図６に示す）を含まない。さらに代替の実施形態では、軸受パッド２３０および７０２は、穴２３４を含むことができ、無孔質媒体から製作されてよく、それにより、穴２３４は、ガス２２８を軸受パッド２３０および７０２を通して内部空洞２１６に送り拡散する実質的に唯一の源となる。
【００３４】
軸受パッド２３０および７０２は、軸受組立体２００が本明細書において説明するように機能することを可能にする任意の適切な方法によって製作され得る。１つの特定の実施形態では、軸受パッド２３０および７０２は、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶解（ＥＢＭ）、または選択的熱焼結（ＳＨＳ）などの（高速試作、高速製造、および３Ｄ印刷としても知られる）付加製造プロセスを用いて製作される。付加製造プロセスを用いて軸受パッド２３０および７０２を製作することは、軸受パッド２３０および７０２の多孔度およびガス透過性ならびに穴２３４のサイズの正確な制御を可能にする。
【００３５】
さらに、代替の実施形態では、軸受パッド２３０および７０２は、たとえば、付加製造プロセスまたは放電加工（ＥＤＭ）プロセスを用いて、軸受ハウジング２０２内に一体的に形成され得る。
【００３６】
図２を再度参照すれば、例示的な実施形態は、中央線２０８の周りに対称的に配置された４つの軸受パッド組立体２０４を含む。代替の実施形態は、軸受組立体が本明細書において説明するように機能することを可能にする、任意の適切な数の軸受パッド組立体２０４を含み得ることが留意される。
【００３７】
図８は、組み立てられた構成の、図２に示す軸受組立体２００の軸方向図である。例示的な実施形態は、４つの軸受パッド組立体２０４に対応する４つの軸受パッド支持組立体２０６を含む。あるいは、ジャーナル軸受組立体２００は、軸受組立体２００が本明細書において説明するように機能することを可能にする、任意の適切な数の軸受パッド支持組立体２０６を含むことができる。
【００３８】
各々の軸受パッド支持組立体２０６は、軸受パッド組立体２０４と径方向に位置合わせされ、それにより、シャフト１２２によって軸受パッド組立体２０４上に付与された負荷は、対応する軸受パッド支持組立体２０６に送られる。各々の軸受パッド支持組立体２０６は、ばね組立体２４６と、ばね組立体２４６と軸方向に位置合わせされた減衰装置組立体２４８とを含む。ばね組立体２４６は、（大規模ターボ機械において使用されるシャフトの重量などの）大きい静的負荷を支持するのに十分な剛性をもたらすように構成され、一方で減衰装置組立体２４８は、ターボ機械１００の作動中、シャフト１２２によって軸受組立体２００に送られた振動負荷を減衰させるのに十分な減衰をもたらすように構成される。
【００３９】
図９は、図８に示す軸受組立体２００の概略図である。図９は、ばね組立体２４６および減衰装置組立体２４８によってそれぞれ提供される剛性要素および減衰要素を示す。
【００４０】
図１０は、明確にするために（図２および８に示す）減衰装置組立体２４８が省略されている、図８に示す軸受組立体２００の断面図である。図１０に示すように、各々のばね組立体２４６は、シャフト１２２によって軸受組立体２００に送られた負荷に応答して、線形弾性をもたらすように適合された「Ｓ字」形状の断面を有するばね２５０および２５２の対を含む。ばね２５０および２５２は、それによって軸受パッド支持組立体２０６に対する剛性要素を提供する。例示的な実施形態では、ばね２５０および２５２は、放電加工（ＥＤＭ）プロセスを用いて軸受ハウジング２０２内に一体的に形成されるが、ばね２５０および２５２は、軸受組立体２００が本明細書において説明するように機能することを可能にする任意の適切なプロセスを用いて形成されてよい。
【００４１】
ばね２５０および２５２は、径方向外壁２１４と径方向内壁２１２の間を延び、直接的または間接的に径方向内壁２１２に結合され、それにより、軸受パッド組立体２０４上に付与された負荷は、ばね２５０および２５２に送られる。ばね２５０および２５２は、ばね２５０と２５２の間の径方向内壁２１２の周りを円周方向に延びるブリッジ２５４によって互いに連結される。ブリッジ２５４は、シャフト１２２によって軸受パッド組立体２０４上に付与された負荷をばね２５０と２５２の間に分散させるように構成される。
【００４２】
例示的な実施形態では、各々のばね組立体２４６は、２つのばね２５０および２５２を含むが、ばね組立体２４６は、ばね組立体２４６が本明細書において説明するように機能することを可能にする、任意の適切な数のばねを含んでよい。これもまた例示的な実施形態では、ばね組立体２４６は、軸受ハウジング２０２内に一体的に形成されるが、ばね組立体２４６は、軸受ハウジング２０２とは別個に製作されてよく、軸受ハウジング２０２内に受け入れられるように適合されてよい。
【００４３】
図８を再度参照すれば、各々の軸受パッド支持組立体２０６は、対応するばね組立体２４６の両側に軸方向に位置合わせされた２つの減衰装置組立体２４８を含む。２つの軸方向に位置合わせされた減衰装置組立体の１つのみが、図８において見ることができる。各々の減衰装置組立体２４８は、全体的に弓状に成形され、空洞２２０内に受け入れられるように適合される（図２〜４に示す）。減衰装置組立体２４８は、径方向内壁２１２と径方向外壁２１４の間に径方向に間置され、径方向内壁２１２に結合され、それにより、軸受パッド組立体２０４上に付与された負荷は、対応する減衰装置組立体２４８に送られる。
【００４４】
図１１は、図２および８に示す軸受組立体２００との使用に適した減衰装置組立体２４８の分解図である。例示的な実施形態では、減衰装置組立体２４８は、密閉してシールされた流体充填式減衰装置である。より詳細には、各々の減衰装置組立体２４８は、非圧縮性の粘性流体２５８が中に配設された、シールされた減衰装置ハウジング２５６と、プランジャ２６０と、軸受パッド組立体２０４上に付与された負荷を減衰装置組立体２４８、詳細にはプランジャ２６０に送るように構成されたロッド２６２（大まかには、負荷移送部材）とを含む。
【００４５】
減衰装置ハウジング２５６は、空洞２６６が中に画定され、抵抗流路２６８が中に少なくとも部分的に画定された（図１２〜１３に最適に見られる）本体２６４と、本体２６４と共に密閉シールを形成するために本体２６４の対向する端壁２７４および２７６に固定されるように適合されたシーリング壁２７０および２７２とを含む。プランジャ２６０は、空洞２６６内に配設され、空洞２６６を第１の制御容積部２７８と第２の制御容積部２８０（図１２および１３に最適に見られる）に分離し、その間を、プランジャ２６０が負荷かけされ、および負荷除去されたとき、流体２５８が移送される。例示的な実施形態では、プランジャ２６０は、本体２６４内に一体的に形成される。プランジャ２６０は、減衰装置ハウジング２５６から外方向に、かつ対応する軸受パッド組立体２０４に向かって径方向に内方向に突出するロッド２６２の第１の端部２８２に結合される。空洞２６６の占有されていない容積部および抵抗流路２６８は、流体２５８でほぼ充填され、それにより、プランジャ２６０が負荷かけされ負荷解除されたとき、流体２５８は、抵抗流路２６８を通って押し出され、それによって減衰装置組立体２４８上に付与された振動エネルギーを熱に変換し、熱は、その後、伝導および／またはコンベンションによって分散される。
【００４６】
図１２は、組み立てられた構成で示す、図１１に示す減衰装置組立体２４８の断面図である。プランジャ２６０は、各々が「Ｓ字」形状の断面を有する、２つの一体的に形成された減衰装置ばね２８４および２８６（大まかには復元力部材）によって減衰装置ハウジング２５６に結合される。減衰装置ばね２８４および２８６は、矢印２８８によって示される、第１または径方向に相対的に低い剛性と、径方向２８８に対して垂直の、（図１１に示す）矢印２９０によって示される、第２のまたは軸方向に相対的に高い剛性とを有するように構成される。減衰装置ばね２８４および２８６は、それによって、径方向２８８のプランジャ２６０の変位を可能にするが、軸方向２９０のプランジャの移動は制限する。
【００４７】
図１３は、図１２に示す線「１３−１３」に沿って切り取られた減衰装置組立体２４８の断面図である。抵抗流路２６８が、シーリング壁２７０および２７２と、プランジャ２６０の間に部分的に画定される。抵抗流路２６８は、こうして、プランジャ２６０の周りに連続ループを形成する。減衰装置ばね２８４および２８６は、空洞２６６内のプランジャ２６０の位置合わせを維持すること、より詳細には、シーリング壁２７０および２７２とプランジャ２６０の間の距離を維持することを容易にする。その結果、抵抗流路２６８は、プランジャ２６０とシーリング壁２７０および２７２との間の相対的に小さい断面領域を有することができ、それによって減衰装置組立体２４８の減衰効果性を増大させる。さらに、減衰装置ばね２８４および２８６は、プランジャ２６０が負荷かけされ負荷解除されたときに復元力を提供することによってプランジャ２６０が所定位置に係止されることを防止する。さらに、減衰装置ばね２８４および２８６は、減衰装置ハウジング２５６と一体的に形成されるため、減衰装置ばね２８４および２８６は、抵抗流路２６８を少なくとも部分的に画定し、したがって減衰装置組立体２４８のコンパクトな構造を容易にする。
【００４８】
本体２６４は、第１のまたは径方向外壁２９２と、第１の壁２９２の反対側の第２のまたは径方向内壁２９４とを含む。プランジャ２６０は、第１の壁２９２とほぼ平行な第１または径方向外側表面２９６と、第２の壁２９４とほぼ平行な第２または径方向内側表面２９８とを含む。第１の制御容積部２７８は、第１の壁２９２と第１の表面２９６の間の横方向距離で測定した、有効高さ３００を有する。第２の制御容積部２８０は、これも同様に、第２の壁２９４と第２の表面２９８の間の横方向距離で測定した、有効高さ３０２を有する。例示的な実施形態では、第１および第２の制御容積部２７８および２８０の有効高さ３００および３０２は、プランジャ２６０の負荷かけおよび負荷解除が、流体２５８、第１の壁２９２、第１の表面２９６、第２の壁２９４、および第２の表面２９８間にスクイーズフィルム効果を作り出すように寸法設定され、それによって減衰装置組立体２４８の減衰効果性を増大させる。より詳細には、例示的な実施形態では、第１の制御容積部２７８および第２の制御容積部２８０各々は、約２ミル（０．００２インチまたは約５０マイクロメートル）から約１５０ミル（０．１５０インチまたは約３８１０マイクロメートル）の間、より詳細には約１５ミル（０．０１５インチまたは約３８１マイクロメートル）から約３０ミル（０．０３０インチまたは約７６２マイクロメートル）の間の範囲の有効高さを有する。
【００４９】
例示的な実施形態では、流体２５８は、油ベース流体である。しかし、任意の適切な非圧縮性流体が、軸受組立体２００および／または減衰装置組立体２４８が使用される用途および作動環境に応じて、流体２５８として使用されてよい。たとえば、高温用途では、流体２５８は、ガリウム、インジウム、またはガリウムおよび／またはインジウムベース合金などの液体金属（大まかには金属流体）でよい。
【００５０】
例示的な実施形態では、シーリング壁２７０および２７２は、締結具（図示せず）を用いて本体２６４に固定されたプレートである。あるいは、シーリング壁２７０および２７２は、減衰装置組立体２４８が本明細書において説明するように機能することを可能にする任意の適した構成を有する。たとえば、シーリング壁２７０および２７２は、本体２６４と一体的に形成されてよく、またはシーリング壁２７０および２７２は、任意の適切な溶接技術を使用して本体２６４に溶接されてシーリング壁２７０および２７２と本体２６４との間に密閉シールを形成することができる。
【００５１】
再度図１２を参照すれば、ロッド２６２は、軸受パッド組立体２０４上に付与された負荷をプランジャ２６０に送るように構成される。より詳細には、第１の端部２８２の反対側のロッド２６２の第２の端部３０４は、減衰装置支柱３０６に結合される。軸受組立体２００が組み立てられた構成（図３に示す）にあるとき、減衰装置支柱３０６は、減衰装置組立体２４８と、軸受パッド組立体２０４の間に間置され、それにより、軸受パッド組立体２０４上に付与された負荷は、減衰装置支柱３０６に移送され、減衰装置支柱３０６は、次いで、負荷をロッド２６２を介してプランジャ２６０に移送する。減衰装置支柱３０６は、軸受パッド組立体２０４と相補的に成形され、したがって弓状に成形される。減衰装置支柱３０６は、軸受ハウジング２０２の径方向内壁２１２から径方向に外方向に突出する、減衰装置組立体レール３０８（図２および４に示す）内に摺動可能に受け入れられるように適合される。
【００５２】
減衰装置組立体２４８は、さらに、ロッド２６２を取り囲み、減衰装置ハウジング２５６上に可撓性シールを形成する環状ダイアフラム３１０を含む。ダイアフラム３１０は、減衰装置ハウジング２５６上に密閉シールを維持しながら、ロッド２６２の径方向２８８の移動を可能にするように構成される。ダイアフラム３１０は、環状フランジ３１２によって本体２６４に固定される。例示的な実施形態では、ダイアフラム３１０は、ロッド２６２上に一体的に形成され、チタンから製作される。代替の実施形態では、ダイアフラムは、減衰装置組立体２４８が本明細書において説明するように機能することを可能にする任意の適切な材料から製作されてよい。１つの代替の実施形態では、ダイアフラム３１０は、ゴムから形成され、加硫によってロッド２６２に取り付けられる。
【００５３】
本開示の減衰装置組立体は、ターボ機械における使用のための軸受組立体を参照して説明されたが、本開示の減衰装置組立体は、軸受組立体およびターボ機械以外の多様な用途における使用に適する。それにしたがって、本開示の減衰装置組立体は、減衰組立体が本明細書において説明するように機能することを可能にする任意の適切なサイズ、形状、および構成を有することができる。
【００５４】
たとえば、図１４は、代替の減衰装置組立体１４００の斜視図であり、図１５は、例示のために部分１４０２が切断されている、図１４に示す減衰装置組立体１４００の断面図である。減衰装置組立体１４００は、減衰装置組立体２４８に類似するが、減衰装置組立体１４００が、略矩形形状を有し、減衰装置組立体１４００の減衰装置ばね１４０４および１４０６が、減衰装置組立体２４８の減衰装置ばね２８４および２８６とは異なる構成を有することが異なる。
【００５５】
図１６は、軸受組立体２００（図２に示す）などの、軸受組立体を組み立てる例示的な方法１６００の流れ図である。図１７は、図１６の継続である。
【００５６】
例示的な方法では、径方向内壁および径方向外壁を含む軸受ハウジング（図２に示す）２０２が、提供される（１６０２）。ガス透過性多孔質媒体およびガス送出穴の配列の少なくとも１つを含む、（図６および７に示す）複数の軸受パッド２３０および／または７０２が、提供される（１６０４）。一部の実施形態では、炭素グラファイトから製作された軸受パッドが、軸受パッド２３０および／または７０２の１つとして提供され得る（１６０６）。複数の軸受パッド２３０および／または７０２は、軸受ハウジング２０２の径方向内壁に沿って結合される（１６０８）。一部の実施形態では、軸受パッド２３０および／または７０２は、加圧されたガス源と流体連通して結合され得る（１６１０）。（図２に示す）複数の軸受パッド支持組立体２０６が、提供される（１６１２）。各々の軸受パッド支持組立体２０６は、ばね組立体２４６および減衰装置組立体２４８（図８に示す）を含む。一部の実施形態では、軸受ハウジング２０２と一体的に形成された（図１０に示す）２つのばね２５０および２５２が、ばね組立体２４６の一部として提供され得る（１６１４）。ばね２５０および２５２は、「Ｓ」形状の断面を有することができる。減衰装置組立体２４８が、軸受ハウジング２０２内に結合される（１６１６）。一部の実施形態では、密閉してシールされた流体充填式減衰装置２４８が、軸受パッド支持組立体２０６の一部として提供され得る（１６１８）。密閉してシールされた流体充填式減衰装置２４８は、軸受パッド２３０および／または７０２に結合されてよく（１６２０）、それにより、軸受パッド２３０および／または７０２上に付与された機械的負荷は、密閉してシールされた流体充填式減衰装置２４８に送られる。
【００５７】
図１８は、減衰装置組立体２４８（図１１〜１２に示す）などの密閉してシールされた減衰装置組立体を組み立てる例示的な方法１８００の流れ図である。図１９は、図１８の継続である。
【００５８】
例示的な方法では、空洞２６６および抵抗流路２６８（図１３に示す）が中に画定された本体２６４を含む減衰装置ハウジング２５６（図１１に示す）が、提供される（１８０２）。本体２６４は、その中に一体的に形成された複数のばね２８４および２８６（図１２に示す）を含む。プランジャ２６０（図１１に示す）が、空洞２６６内に提供され（１８０４）、それにより、プランジャ２６０は、空洞２６６を（図１３に示す）第１の制御容積部２７８と第２の制御容積部２８０に分離し、抵抗流路２６８は、第１の制御容積部２７８と第２の制御容積部２８０の間に流体連通をもたらす。プランジャ２６０は、ばね２８４および２８６に取り付けられ、それにより、ばね２８４および２８６は、復元力をプランジャ２６０にもたらす。一部の実施形態では、プランジャ２６０を空洞２６６内に提供することは、減衰装置ハウジング２５６の本体２６４内にプランジャ２６０を一体的に形成すること（１８０６）を含むことができる。空洞２６６および抵抗流路２６８は、粘性流体２５８で充填される（１８０８）。一部の実施態では、空洞２６６および抵抗流路２６８を粘性流体２５８で充填することは、空洞２６６および抵抗流路２６８を金属流体および油ベース流体の少なくとも１つで充填すること（１８１０）を含むことができる。（図１１に示す）負荷移送部材２６２が、プランジャ２６０に結合され（１８１２）、それにより、負荷移送部材２６２は、機械的負荷をプランジャ２６０に送るように構成される。方法１８００は、さらに、減衰装置ハウジング２５６を密閉してシールすること（１８１４）を含むことができる。一部の実施形態では、減衰装置ハウジング２５６を密閉してシールすること（１８１４）は、抵抗流路２６８が、プランジャ２６０と端壁２７０の間に少なくとも部分的に画定されるように、端壁２７０（図１１に示す）を減衰装置ハウジング２５６の本体に取り付けること（１８１６）を含むことができる。
【００５９】
上記で説明するシステムおよび方法は、大規模の油無しで潤滑されるターボ機械における使用に適したジャーナル軸受組立体を提供する。本明細書において説明する実施形態は、油無しで潤滑されるターボ機械内でロータ組立体を支持するために使用されるジャーナル軸受組立体の回転抵抗を低減し、そのようなジャーナル軸受組立体の摩耗耐性を高め、そのようなジャーナル軸受組立体の減衰能力を高め、そのようなジャーナル軸受組立体の静的負荷容量を高めることを容易にする。より詳細には、本明細書において説明するシステムおよび方法は、多孔質軸受パッドと、ガス送出穴の配列が中に画定された軸受パッドとを、軸方向に位置合わせされた減衰装置組立体およびばね組立体と組み合わせて利用する。したがって、本明細書において説明するジャーナル軸受組立体は、剛性ガスフィルムを使用してターボ機械のロータ組立体を支持し、柔軟に装着された軸受パッドを使用してターボ機械の作動中、軸受組立体が受ける動的負荷に耐える。さらに、本明細書において説明するシステムおよび方法は、油無しで潤滑される軸受組立体およびターボ機械、ならびに油を使用しない他の作動環境における使用に適した減衰装置組立体を提供する。本明細書において説明する実施形態は、流体ベースの減衰組立体を油を使用しない環境に組み込み、そのような減衰組立体の減衰能力を、油ベーススクィーズフィルム減衰装置の減衰能力に近いレベルまで高めることを容易にする。より詳細には、本明細書において説明するシステムおよび方法は、閉流れ回路を有する密閉してシールされた流体充填式減衰装置ハウジングを、一体的に形成されたばねと組み合わせて利用する。したがって、本明細書において説明する減衰装置組立体は、大規模ターボ機械における使用に適した減衰能力を有するが、複雑な流れ回路またはシーリング組立体は必要としない。
【００６０】
本明細書において説明するシステムおよび方法の例示的な技術的効果は、（ａ）油無しで潤滑されるターボ機械内でロータ組立体を支持するために使用されるジャーナル軸受組立体の回転抵抗を低減すること、（ｂ）そのようなジャーナル軸受組立体の摩耗耐性を高めること、（ｃ）そのようなジャーナル軸受組立体の減衰能力を高めること、および（ｅ）油を使用しない環境における使用に適した減衰組立体の減衰能力を増大させることの少なくとも１つを含む。
【００６１】
本発明のさまざまな態様の特有の特徴は、一部の図には示され、他の図では示されないが、これは便宜上のためのみである。本発明の原理によれば、図の任意の特徴は、任意の他の図の任意の特徴と組み合わせて参照されおよび／または特許請求され得る。
【００６２】
この記述した明細書は、例を使用して、最適な形態を含んで本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムを作成し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んで、当業者が本発明を実践することも可能にする。本発明の特許範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想定する他の例を含むことができる。そのような他の例は、これらが、特許請求の範囲の文字通りの言葉とは異ならない構造的要素を有する場合、またはこれらが、特許請求の範囲の文字通りの言葉との相違がわずかである等価の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内に入るよう意図される。
【符号の説明】
【００６３】
１００  ターボ機械
１０２  吸気セクション
１０４  圧縮機セクション
１０６  圧縮機ケーシング
１０８  圧縮機室
１１０  コンバスタセクション
１１２  タービンセクション
１１４  タービンケーシング
１１６  タービン室
１１８  排気セクション
１２０  ロータ組立体
１２２  シャフト
１２４  コンバスタ
１２６  負荷
１２８  圧縮機ブレード組立体
１３０  固定羽根組立体
１３２  圧縮機段
１３４  タービンブレード組立体
１３６  固定ノズル組立体
１３８  タービン段
１５０  空気
１５２  圧縮された空気
１５４  燃焼ガス
１５６  排気ガス
２００  ジャーナル軸受組立体
２０２  軸受ハウジング
２０４  軸受パッド組立体
２０６  軸受パッド支持組立体
２０８  軸受組立体の中央線
２１０  内側軸受表面
２１２  径方向内壁
２１４  径方向外壁
２１６  内部空洞
２１８  軸受パッドレール
２２０  空洞
２２２  ガス送出ポート
２２４  ガス入口
２２６  ガス出口
２２８  ガス
２３０  軸受パッド
２３２  軸受パッド保持装置
２３４  ガス送出穴
２３６  径方向内側表面
２３８  径方向外側表面
２４０  空洞
２４２  径方向外壁
２４４  リップ
２４６  ばね組立体
２４８  減衰装置組立体、流体充填式減衰装置
２５０  ばね
２５２  ばね
２５４  ブリッジ
２５６  減衰装置ハウジング
２５８  流体
２６０  プランジャ
２６２  ロッド、負荷移送部材
２６４  本体
２６６  空洞
２６８  抵抗流路
２７０  シーリング壁
２７２  シーリング壁
２７４  端壁
２７６  端壁
２７８  第１の制御容積部
２８０  第２の制御容積部
２８２  第１の端部
２８４  減衰装置ばね
２８６  減衰装置ばね
２８８  径方向、矢印
２９０  軸方向、矢印
２９２  第１の壁
２９４  第２の壁
２９６  第１の表面
２９８  第２の表面
３００  有効高さ
３０２  有効高さ
３０４  第２の端部
３０６  減衰装置支柱
３０８  減衰装置組立体レール
３１０  ダイアフラム
３１２  フランジ
７００  代替の軸受パッド組立体
７０２  軸受パッド
７０４  リップ
１４００  減衰装置組立体
１４０２  部分
１４０４  減衰装置ばね
１４０６  減衰装置ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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