(57)【要約】【課題】  熱的に負荷を受ける運転において軸軸受間の高い整列精度を保証することができるようなターボ機械を提供し、電気ロータは、容易にアプローチ可能にする。【解決手段】  軸（１）及び羽根車（２）から成るターボロータ（３）と、電気ロータ（５）を有する電気機械（４）とを有するターボ機械であって、羽根車（２）が、軸（１）の一端に可動に配設されており、また電気ロータ（５）が、ターボロータ（３）の軸（１）と結合されているターボ機械において、電気ロータ（５）が、軸（１）の他端において同様に可動に配設されており、軸（１）が、軸受ケース（７）内の軸軸受（６）において軸受されており、この軸受ケースが、軸軸受（６）を熱的に電気機械（４）から分離する。【選択図】        図１ 
2004278538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸（１）及び羽根車（２）から成るターボロータ（３）と、電気ロータ（５）を有する電気機械（４）とを有するターボ機械であって、羽根車（２）が、軸（１）の一端に可動に配設されており、また電気ロータ（５）が、ターボロータ（３）の軸（１）と結合されているターボ機械において、
電気ロータ（５）が、軸（１）の他端において同様に可動に配設されていること、軸（１）が、軸受ケース（７）内の軸軸受（６）において軸受されており、この軸受ケースが、軸軸受（６）を熱的に電気機械（４）から分離することを特徴とするターボ機械。
【請求項２】
羽根車（２）が、コンプレッサ段のためのコンプレッサインペラとして、また電気ロータ（５）が、電動モータの出力部分として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボ機械。
【請求項３】
羽根車（２）が、膨張段のためのタービンホイールとして、また電気ロータ（５）が、ジェネレータの駆動部分として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボ機械。
【請求項４】
軸受ケース（７）が、断熱部を備えているターボロータ（３）の軸（１）のための軸貫通部（１０）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のターボ機械。
【請求項５】
軸軸受（６）が、高精度転がり軸受又は狭い許容差にされた気体軸受として形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ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、軸及び羽根車から成るターボロータと、電気ロータを有する電気機械とを有するターボ機械であって、羽根車が、軸の一端に可動に配設されており、また電気ロータが、ターボロータの軸と結合されているターボ機械に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
冒頭で述べた特徴を有する実務上公知のターボ機械の場合、軸が、電気ロータの両側で軸受されている。このようにターボロータを形成することは、軸受収容孔の必要な製造の正確さに対する高度な要求を提起する。これは、特に高速で回転する高精度転がり軸受を使用する場合に重要であり、これらの高精度転がり軸受は、互いに極端に狭い許容差にされた軸受の整列精度を要求する。この整列精度は、更に、関与する全ての部分を最も正確に製造する場合でも、運転中にしばしば逆方向の温度遅延によって再び駄目にされる。この場合、温度遅延は、結果として、一方では、高速回転する電機機械における部分的に著しい熱の発生から、他方では、高温の場合に例えばターボコンプレッサとしても、また低温、特に極低温の場合には例えば液体空気タービンとしても、ターボ機械をしばしば使用することから生じる。更に、電気ロータへのアプローチが、大きな分解費用を生じさせることが不利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の基本にある課題は、熱的に負荷を受ける運転において軸軸受間の高い整列精度を保証することができるように、冒頭で述べた特徴を有するターボ機械を形成することである。更に、電気ロータは、容易にアプローチ可能であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、この課題は、電気ロータが、軸の他端において同様に可動に配設されていること、軸が、軸受ケース内の軸軸受において軸受されており、この軸受ケースが、軸軸受を熱的に電気機械から分離することによって解決される。この場合、軸軸受及び軸受ケースは、包含されたユニットを構成する。従って、ケースの軸受収容孔は、唯一の固定部内に製造可能である。これは、非常に高い精度を、同時に僅かな費用でもって可能にする。従って、ターボロータは、高い回転精度及び僅かな軸受摩擦によって際立っている。電気機械から軸軸受を本発明により熱的に分離することによって、軸受における熱を条件とする応力及び幾何学形状の変化が低減される。この場合、本発明による軸受ケースは、電気機械のロータとステータとの間の空隙内での部分的にかなりの熱の発生に対する有効な保護を実現する。しかしながらまた、本発明による配設は、例えば液化設備内でターボ機械を運転する場合に存在する、非常に低い温度が生じる場合でも、特に極低温でも有利である。全体的に、共通の軸受ケース内に軸軸受をカプセル化することによって、ターボロータの回転精度は、更に高められ、軸受摩擦は、更に低められる。更に、電気ロータは、ロータの端面から容易にアプローチ可能であり、軸軸受の部分を分解する必要はない。これは、例えば、簡単なロータの着脱を可能にする。
【０００５】
羽根車は、コンプレッサ段のためのコンプレッサインペラとして、また電気ロータは、電動モータの出力部分として形成することができる。しかしながらまた、これに対して選択的に、羽根車は、膨張段のためのタービンホイールとして、また電気ロータが、ジェネレータの駆動部分として形成されていることも可能である。
【０００６】
特に、軸受ケースは、軸軸受の熱からの保護を尚更に高めるために、断熱部を備えているターボロータの軸のための軸貫通部を備える。付加的に、軸受ケースと羽根車もしくはロータとの間の軸部分は、保護作用を尚更に強化するために、付加的な絶縁リングを備えることができる。特に、軸軸受は、高精度転がり軸受又は狭い許容差にされた気体軸受として形成されている。これは、正確で同時に安価な軸受部を可能にする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、熱的に負荷を受ける運転において軸軸受間の高い整列精度を保証することができるようなターボ機械が得られ、電気ロータは、容易にアプローチ可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下で、本発明を、一実施例だけを図示した図面を基にして詳細に説明する。
【０００９】
図１に図示されたターボ機械は、軸１及び羽根車２から成るターボロータ３と、部分的にしか図示されてない電気ロータ５を有する電気機械４とを備える。羽根車２は、軸１の一端に可動に配設されている。電気ロータ５は、ターボロータ３の軸１と結合されており、軸１の他端において同様に可動に配設されている。軸１は、軸受ケース７内の軸軸受６において軸受けされており、この軸受ケースは、軸軸受６を熱的に電気機械４から分離し、特に絶縁部８を備えている。軸軸受６は、軸受ケース７と共に包含されたユニットを構成する。従って、軸受ケース７の軸受収容面は、唯一の固定部内に製造可能である。これは、高い製造精度を、同時に僅かな費用でもって可能にする。軸軸受６の非常に高い整列精度を互いに保証することができる。従って、ターボロータ３は、高い回転精度及び僅かな軸受摩擦によって際立っている。共通の軸受ケース７による電気機械４からの軸軸受６の本発明による熱的な分離は、軸軸受６における熱を条件とする応力及び幾何学形状の変化を低減する。この場合、熱的な分離は、電気機械４のロータ５とステータ９との間の空隙内でのかなりの熱の発生に対する有効な保護を実現する。熱的な分離は、付加的に低温、特に極低温に対する有効な保護を保証する。全体的に、熱的な分離によって、ターボロータ３の回転精度が更に高められ、軸受摩擦は更に低められる。加えて、電気ロータ５を可動に配設することは、ターボロータ３の端面からの容易なアプローチ性を可能にし、軸受部の部分を分解する必要がなく、従って、組立て及び整備の作業は、容易に実施可能である。
【００１０】
この実施例では、羽根車２が、液体空気タービンのためのタービンホイールとして、また電気ロータ５が、ジェネレータの駆動部分として形成されている。コンプレッサ段のためのコンプレッサインペラとしての羽根車２の形成及び電動モータの出力部分としての電気ロータ５の形成は、同様に可能である。
【００１１】
軸受ケース７は、断熱部を備えているターボロータ３の軸１のための軸貫通部１０を備える。この実施例では、軸受ケース７を包囲し、かつ半径方向に軸貫通部１０にまで延在する絶縁部８が設けられている。付加的に、軸受ケース７と羽根車２もしくはロータ５との間の軸部分は、絶縁リングを備えていてもよい。
【００１２】
軸軸受６は、高精度転がり軸受として形成されている。これは、正確で同時に安価な軸受部を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】概略的に本発明によるターボ機械の部分切取り図を示す。
【符号の説明】
【００１４】
１      軸
２      羽根車
３      ターボロータ
４      電気機械
５      電気ロータ
６      軸軸受
７      軸受ケース
８      絶縁部
９      ステータ
１０    軸貫通部
【図１】
2004278538.tif 000003