(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉シールされたダンパーアセンブリ（２４８）において、前記ダンパーアセンブリは、
キャビティ（２６６）及び抵抗流路（２６８）が画定されて成る本体（２６４）を備えるシールされたダンパーハウジング（２５６）であって、前記キャビティ（２６６）及び前記抵抗流路（２６８）が粘性流体（２５８）で満たされ、前記本体（２６４）がそれに一体形成される複数のスプリング（２８４、２８６）を備える、シールされたダンパーハウジング（２５６）と、
前記キャビティ（２６６）内に配置されるとともに、前記キャビティ（２６６）を第１の制御容積（２７８）と第２の制御容積（２８０）とに分離するプランジャ（２６０）であって、前記抵抗流路（２６８）が前記第１及び第２の制御容積（２７８、２８０）間に流体連通をもたらし、前記プランジャ（２６０）は、前記スプリング（２８４、２８６）が復元力を前記プランジャ（２６０）に与えるように前記複数のスプリング（２８４、２８６）によって前記ダンパーハウジング（２５６）に結合される、プランジャ（２６０）と、
前記プランジャ（２６０）に結合されるとともに、前記ダンパーハウジング（２５６）から突出する荷重伝達部材（２６２）であって、前記荷重伝達部材（２６２）が機械的な荷重を前記プランジャ（２６０）に伝えるように構成される、荷重伝達部材（２６２）と、
を備える、密閉シールされたダンパーアセンブリ（２４８）。
【請求項２】
前記抵抗流路（２６８）が前記複数のスプリング（２８４、２８６）によって少なくとも部分的に画定される請求項１記載のダンパーアセンブリ（２４８）。
【請求項３】
前記スプリング（２８４、２８６）が「Ｓ」形状の断面を有する請求項１記載のダンパーアセンブリ（２４８）。
【請求項４】
前記流体（２５８）が油性流体を備える請求項１記載のダンパーアセンブリ（２４８）。
【請求項５】
油を使用しない軸受アセンブリを更に備える請求項４記載のダンパーアセンブリ（２４８）。
【請求項６】
前記プランジャ（２６０）が前記本体（２６４）内に一体形成される請求項１記載のダンパーアセンブリ（２４８）。
【請求項７】
前記流体（２５８）が非圧縮性流体を備える請求項１記載のダンパーアセンブリ（２４８）。
【請求項８】
前記ダンパーハウジング（２５６）は、前記本体（２６４）と共に密閉シールを形成する両側の端壁（２７４、２７６）を更に備え、前記端壁（２７４、２７６）が前記抵抗流路（２６８）を少なくとも部分的に画定する請求項１記載のダンパーアセンブリ（２４８）。
【請求項９】
前記ダンパーアセンブリ（２４８）が弓形に形成される請求項１記載のダンパーアセンブリ（２４８）。
【請求項１０】
径方向内側壁（２１２）を有する軸受ハウジング（２０２）と、
前記径方向内側壁（２１２）に結合される軸受パッド（２３０）と、
密閉シールされたダンパーアセンブリ（２４８）であって、前記軸受パッド（２３０）に対して与えられる機械的な荷重が前記ダンパーアセンブリ（２４８）に伝えられるように前記軸受パッド（２３０）に結合される密閉シールされたダンパーアセンブリ（２４８）と、
を備え、
前記ダンパーアセンブリ（２４８）は、
キャビティ（２６６）及び抵抗流路（２６８）が画定されて成る本体（２６４）を備えるシールされたダンパーハウジング（２５６）であって、前記キャビティ（２６６）及び前記抵抗流路（２６８）が粘性流体（２５８）で満たされる、シールされたダンパーハウジング（２５６）と、
前記キャビティ（２６６）内に配置されるとともに、前記キャビティ（２６６）を第１の制御容積（２７８）と第２の制御容積（２８０）とに分離するプランジャ（２６０）であって、前記抵抗流路（２６８）が前記第１及び第２の制御容積（２７８、２８０）間に流体連通をもたらす、プランジャ（２６０）と、
前記本体（２６４）及び前記プランジャ（２６０）に結合される少なくとも１つの復元力部材（２８４、２８６）であって、前記復元力部材（２８４、２８６）が復元力を前記プランジャ（２６０）に与えるように構成される、少なくとも１つの復元力部材（２８４、２８６）と、
を備えるジャーナル軸受アセンブリ（２００）。
【請求項１１】
前記軸受アセンブリ（２００）が油以外で潤滑される軸受アセンブリである請求項１０記載の軸受アセンブリ（２００）。
【請求項１２】
前記流体（２５８）が油性流体を備える請求項１１記載の軸受アセンブリ（２００）。
【請求項１３】
前記復元力部材（２８４、２８６）が前記本体（２６４）内に一体形成される請求項１０記載の軸受アセンブリ（２００）。
【請求項１４】
前記流体（２５８）が非圧縮性流体を備える請求項１０記載の軸受アセンブリ（２００）。
【請求項１５】
前記抵抗流路（２６８）が前記復元力部材（２８４、２８６）によって少なくとも部分的に画定される請求項１０記載の軸受アセンブリ（２００）。
【請求項１６】
密閉シールされたダンパーアセンブリ（２４８）を組み立てる方法において、前記方法は、
キャビティ（２６６）及び抵抗流路（２６８）が内部に画定されて成る本体（２６４）を備えるダンパーハウジング（２５６）を用意するステップであって、前記本体（２６４）がそれに一体形成される複数のスプリング（２８４、２８６）を備える、ステップと、
プランジャ（２６０）がキャビティ（２６６）を第１の制御容積（２７８）と第２の制御容積（２８０）とに分離するとともに抵抗流路（２６８）が第１の制御容積（２７８）と第２の制御容積（２８０）との間に流体連通をもたらすようにプランジャ（２６０）をキャビティ（２６６）内に用意するステップであって、前記プランジャ（２６０）は、複数のスプリング（２８４、２８６）に対し、前記スプリング（２８４、２８６）が復元力をプランジャ（２６０）に与えるように取り付けられる、ステップと、
前記キャビティ（２６６）及び前記抵抗流路（２６８）を粘性流体（２５８）で満たすステップと、
荷重伝達部材（２６２）が機械的な荷重を前記プランジャ（２６０）に伝えるべく構成されるように荷重伝達部材（２６２）を前記プランジャ（２６０）に結合するステップと、
を備える方法。
【請求項１７】
前記ダンパーハウジング（２５６）を密閉シールするステップを更に備える請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記ダンパーハウジング（２５６）を密閉シールする前記ステップは、前記抵抗流路（２６８）が前記プランジャ（２６０）と少なくとも１つの端壁（２７４、２７６）との間に少なくとも部分的に画定されるように端壁（２７４、２７６）を前記ダンパーハウジング（２５６）の前記本体（２６４）に取り付けるステップを備える請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
プランジャ（２６０）をキャビティ（２６６）内に用意する前記ステップは、前記プランジャ（２６０）を前記ダンパーアセンブリ（２４８）の前記本体（２６４）内に一体形成するステップを備える請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記キャビティ（２６６）及び前記抵抗流路（２６８）を粘性流体（２５８）で満たす前記ステップは、前記キャビティ（２６６）及び前記抵抗流路（２６８）を金属流体及び油性流体のうちの少なくとも一方で満たすステップを備える請求項１６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、一般に軸受アセンブリに関し、特に、柔軟に取り付けられるガス拡散軸受パッドを有するジャーナル軸受アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも幾つかの公知のターボ機械はロータアセンブリを含み、ロータアセンブリは、シャフトと、圧縮機インペラと、タービンと、カップリングと、シールパックと、所定の動作条件下での最適な動作のために必要とされる他の要素とを含む。これらのロータアセンブリは、重力に起因する一定の静的な力を発生させる質量を有するとともに、動作中のロータアセンブリの不安定さに起因する動的な力を発生させる。他の静的な力は、ギア付きターボ機械から発生され得る。そのようなターボ機械は、ロータアセンブリの回転を許容しつつこれらの力に耐えてこれらの力を支持するために軸受を含む。
【０００３】
少なくとも幾つかの公知のターボ機械は、油潤滑される軸受を使用して、ロータアセンブリの回転を許容しつつロータアセンブリを支持する。そのような油潤滑される軸受は、特に、高性能ターボ機械、すなわち、５００キロワット（ｋＷ）よりも大きいエネルギーを生み出すことができるターボ機械で使用され、この場合、ロータアセンブリの質量及び不安定荷重は、軸受のかなりの静荷重支持能力に加えて、かなりの制振を必要とする。
【０００４】
しかしながら、海中圧縮システム、非常に腐食性の作用流体環境、極低温環境、及び、高温用途など、特定のターボ機械用途では、油以外で潤滑される軸受を使用することが望ましい。そのような用途において、少なくとも幾つかの公知のターボ機械は、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。しかしながら、そのような磁気軸受システムは、比較的高価であり、動作のために補助的なエレクトロニクスシステムを必要とするとともに、動作及びセットアップが非常に複雑である。
【０００５】
結果として、少なくとも幾つかの公知の回転機械は、磁気軸受の代わりにガス軸受を使用し、その場合、油以外で潤滑される軸受が望まれる。しかしながら、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けるロータアセンブリの重量を支持できるとともに回転機械の動荷重に耐えることができるガス軸受の能力によって制限される。ガス軸受で動作する最も大きい公知の市販される回転機械は、２００ｋＷのパワー能力を有するマイクロタービン発電機である。そのようなマイクロタービン発電機は、ロータアセンブリの回転によって軸受とロータアセンブリのシャフトとの間に薄いガス膜をもたらすフォイル軸受を含む。しかしながら、そのようなフォイル軸受は、薄いガス膜を使用する流体力学的効果が一般に更に重い荷重を支えるのに十分な圧力を発生させないため、使用が小スケールの回転機械に制限される。また、そのようなフォイル軸受は、出力が更に高い機械で使用される更に大きい質量を有するロータアセンブリを受け入れるのに十分な制振能力を有さない。
【０００６】
加えて、ガス軸受は、フルスケールの油を使用しないターボ機械用途で使用できるように容易に適合されない。これは、そのようなフルスケールのターボ機械の動作中に受けられる動荷重に耐えるために必要とされる制振能力に起因する。むしろ、フルスケールターボ機械の動荷重要件を満たすために、少なくとも幾つかの公知の回転機械はスクイーズ膜ダンパーを含む。少なくとも幾つかの公知のスクイーズ膜ダンパーは、ロータ振動に応じて動的な圧力と膜力とを発生させる潤滑剤（一般に油）の小さい隙間により分離される円筒状ハウジング及び固定ジャーナルを含む。そのようなスクイーズ膜ダンパーは一般に潤滑剤流れ回路を必要とし、この潤滑剤流れ回路は、供給ポート及び出口プレナムを含む、或いは、ある場合には、潤滑剤が軸受アセンブリから漏れるのを防止するシールアセンブリを含む。しかしながら、そのようなスクイーズ膜ダンパーは、潤滑剤流れ回路及びシールアセンブリの使用にもかかわらず漏れ易い。また、そのような潤滑剤流れ回路は、一般に、潤滑剤の供給及び排出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。結果として、オープンフロー潤滑回路を有するスクイーズ膜ダンパーは、実質的に、ガス潤滑される軸受システムに組み込むことができず或いはガス潤滑される軸受システムと組み合わせて使用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第９５／０５５４７号
【発明の概要】
【０００８】
１つの態様では、密閉シールされたダンパーアセンブリが提供される。密閉シールされたダンパーアセンブリは、シールされたダンパーハウジングと、プランジャと、プランジャに結合される荷重伝達部材とを含む。シールされたダンパーハウジングは、キャビティ及び抵抗流路が画定されて成る本体を含む。キャビティ及び抵抗流路は粘性流体で満たされる。本体はそれに一体形成される複数のスプリングを含む。プランジャは、キャビティ内に配置されるとともに、キャビティを第１の制御容積と第２の制御容積とに分離する。抵抗流路は、第１及び第２の制御容積間に流体連通をもたらす。プランジャは、スプリングが復元力をプランジャに与えるように複数のスプリングによってダンパーハウジングに結合される、荷重伝達部材は、機械的な荷重をプランジャに伝えるように構成される。
【０００９】
他の態様では、ジャーナル軸受アセンブリが提供される。ジャーナル軸受アセンブリは、径方向内側壁を有する軸受ハウジングと、径方向内側壁に結合される軸受パッドと、密閉シールされたダンパーアセンブリであって、軸受パッドに対して与えられる機械的な荷重がダンパーアセンブリに伝えられるように軸受パッドに結合される密閉シールされたダンパーアセンブリとを含む。ダンパーアセンブリは、シールされたダンパーハウジングと、プランジャと、少なくとも１つの復元力部材とを含む。ダンパーハウジングは、キャビティ及び抵抗流路が画定されて成る本体を含む。キャビティ及び抵抗流路は粘性流体で満たされる。プランジャは、キャビティ内に配置されるとともに、キャビティを第１の制御容積と第２の制御容積とに分離する。抵抗流路は、第１及び第２の制御容積間に流体連通をもたらす。復元力部材は、本体及びプランジャに結合されるとともに、復元力をプランジャに与えるように構成される。
【００１０】
更なる他の態様では、密閉シールされたダンパーアセンブリを組み立てる方法が提供される。方法は、キャビティ及び抵抗流路が内部に画定されて成る本体を含むダンパーハウジングを用意するステップであって、本体がそれに一体形成される複数のスプリングを含む、ステップと、プランジャがキャビティを第１の制御容積と第２の制御容積とに分離するとともに抵抗流路が第１の制御容積と第２の制御容積との間に流体連通をもたらすようにプランジャをキャビティ内に用意するステップと、キャビティ及び抵抗流路を粘性流体で満たすステップと、荷重伝達部材が機械的な荷重をプランジャに伝えるべく構成されるように荷重伝達部材をプランジャに結合するステップとを含む。プランジャは、複数のスプリングに対し、スプリングが復元力をプランジャに与えるように取り付けられる。
【００１１】
本開示のこれら及び他の特徴、態様、並びに、利点は、図面の全体にわたって同様の文字が同様の部分を表わす添付図面と関連して以下の詳細な説明が読まれるときに更に良く理解されるようになる。
【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に示されるターボ機械の例示的なジャーナル軸受アセンブリの部分分解図である。
【図３】図２に示されるジャーナル軸受アセンブリ例示的軸受ハウジングの斜視図である。
【図４】図３に示される軸受ハウジングの軸方向図である。
【図５】図４に示される線“５−５”に沿ってとられた図３に示される軸受ハウジングの部分断面図である。
【図６】図２に示される軸受アセンブリの例示的な軸受パッドアセンブリの斜視図である。
【図７】図２に示される軸受アセンブリと共に用いるのに適した別の軸受パッドアセンブリの斜視図である。
【図８】組み立て形態における図２に示される軸受アセンブリの軸方向図である。
【図９】図８に示される軸受アセンブリの概略図である。
【図１０】明確にするためにダンパーアセンブリが省かれた図８に示される軸受アセンブリの断面図である。
【図１１】図２及び図８に示される軸受アセンブリの例示的なダンパーアセンブリの分解図である。
【図１２】組み立て形態で示される図１１に示されるダンパーアセンブリの断面図である。
【図１３】図１２に示される線“１３−１３”に沿ってとられた図１２に示されるダンパーアセンブリの断面図である。
【図１４】別のダンパーアセンブリの斜視図である。
【図１５】図１４に示されるダンパーアセンブリの断面図である。
【図１６】軸受アセンブリを組み立てる例示的な方法のフローチャートである。
【図１７】図１６の続きである。
【図１８】密閉シールされたダンパーアセンブリを組み立てる例示的な方法のフローチャートである。
【図１９】図１８の続きである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
別段に示唆されなければ、ここで与えられる図面は、開示の実施形態の特徴を示すように意図される。これらの特徴は、開示の１つ以上の実施形態を備える多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、図面は、本明細書中に開示される実施形態の実施のために必要とされるべき当業者により知られる全ての従来の特徴を含むように意図されない。
【００１４】
以下の明細書及び特許請求の範囲においては、多くの用語について言及されるが、これらの用語は以下の意味を有するように規定されるものとする。
【００１５】
文脈が別段に明確に述べなければ、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」は、複数の参照を含む。
【００１６】
明細書及び特許請求の範囲の全体にわたってここで使用される近似する言語は、それが関連する基本的な機能の変化をもたらすことなく許容範囲で変化し得る任意の定量的表現を修飾するために適用されてもよい。したがって、「約」及び「ほぼ」などの１つ又は複数の用語により修飾される値は、明記される正確な値に限定されない。少なくとも幾つかの場合、近似する言語は、値を測定するための機器の精度に対応してもよい。ここでは、及び、明細書及び特許請求の範囲の全体にわたって、範囲限定が組み合わされ及び／又は置き換えられてもよく、そのような範囲は、特定されるとともに、文脈又は言語が別段に示唆しなければ、そのような範囲内に含まれる部分範囲の全てを含む。
【００１７】
また、本明細書中に記載される主題の１つの「実施」又は１つの「実施形態」への言及は、挙げられた特徴も組み入れる更なる実施の存在を排除するように解釈されるべく意図されない。
【００１８】
本明細書中に記載されるシステム及び方法は、フルスケールの油以外で潤滑されるターボ機械で用いるのに適したジャーナル軸受アセンブリを提供する。本明細書中に記載される実施形態は、油以外で潤滑されるターボ機械におけるロータアセンブリを支持するために使用されるジャーナル軸受アセンブリの回転抵抗を減らすことを容易にし、それにより、そのようなジャーナル軸受アセンブリの耐摩耗性を高めて、そのようなジャーナル軸受アセンブリの制振能力を高めるとともに、そのようなジャーナル軸受アセンブリの静荷重容量を高める。より具体的には、本明細書中に記載されるシステム及び方法は、多孔質軸受パッドとガス供給穴の配列が画定されて成る軸受パッドとを、軸方向に位置合わせされたダンパーアセンブリ及びスプリングアセンブリと組み合わせて利用する。したがって、本明細書中に記載されるジャーナル軸受アセンブリは、ターボ機械のロータアセンブリを支持するために剛性が高いガス膜を使用するとともに、ターボ機械の動作中に軸受アセンブリにより受けられる動荷重に耐えるために柔軟に取り付けられる軸受パッドを使用する。また、本明細書中に記載されるシステム及び方法は、油以外で潤滑される軸受アセンブリ及びターボ機械で用いる、並びに、油を使用しない動作環境で用いるのに適したダンパーアセンブリを提供する。本明細書中に記載される実施形態は、流体ベースの制振アセンブリを油を使用しない環境に組み入れることを容易にするとともに、油性のスクイーズ膜ダンパーの制振能力に近づくレベルまでそのような制振アセンブリの制振能力を高めることを容易にする。より具体的には、本明細書中に記載されるシステム及び方法は、閉じられた流れ回路を有する密閉シールされた流体充填ダンパーハウジングを、一体形成されたスプリングと組み合わせて利用する。したがって、本明細書中に記載されるダンパーアセンブリは、フルスケールのターボ機械で用いるのに適した制振能力を有するが、複雑な流れ回路又はシールアセンブリを要しない。
【００１９】
図１は、回転機械、すなわち、ターボ機械１００、より具体的には、油以外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、タービンエンジンがガスタービンエンジンである。或いは、ターボ機械１００は、蒸気タービンエンジン、遠心圧縮機、及び、ターボチャージャーを制限なく含む任意の他のタービンエンジン及び／又はターボ機械である。例示的な実施形態において、ターボ機械１００は、空気取り入れセクション１０２と、取り入れセクションよりも下流側に結合されて取り入れセクションと流体連通する圧縮機セクション１０４とを含む。圧縮機セクション１０４は、圧縮機チャンバ１０８を画定する圧縮機ケーシング１０６内に収容される。燃焼器セクション１１０が圧縮機セクション１０４よりも下流側に結合されて圧縮機セクション１０４と流体連通し、また、タービンセクション１１２が燃焼器セクション１１０よりも下流側に結合されて燃焼器セクション１１０と流体連通する。タービンセクション１１２は、タービンチャンバ１１６を画定するタービンケーシング１１４内に収容される。排気セクション１１８がタービンセクション１１２よりも下流側に設けられる。また、例示的な実施形態において、タービンセクション１１２は、駆動シャフト１２２を含むロータアセンブリ１２０を介して圧縮機セクション１０４に結合される。駆動シャフト１２２は、圧縮機ケーシング１０６内及びタービンケーシング１１４内に位置されるジャーナル軸受アセンブリ２００によって回転可能に支持される。
【００２０】
例示的な実施形態において、燃焼器セクション１１０は、複数の燃焼器アセンブリ、すなわち、それぞれが圧縮機セクション１０４と流体連通状態で結合される燃焼器１２４を含む。また、例示的な実施形態において、タービンセクション１１２及び圧縮機セクション１０４は、駆動シャフト１２２を介して負荷１２６に回転可能に結合される。例えば、負荷１２６は、発電機及び／又は機械的な駆動アプリケーション、例えばポンプを制限なく含んでもよい。或いは、ターボ機械１００が航空機エンジンであってもよい。
【００２１】
また、例示的な実施形態において、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アセンブリ１２８と、少なくとも１つの隣接する固定ベーンアセンブリ１３０とを含む。圧縮機ブレードアセンブリ１２８と隣接する固定ベーンアセンブリ１３０とのそれぞれの組み合わせは、圧縮機ステージ１３２を画定する。また、各圧縮機ブレードアセンブリ１２８は複数の圧縮機ブレード（図１には示されない）を含み、また、各固定ベーンアセンブリ１３０は複数の圧縮機ベーン（図１には示されない）を含む。更に、各圧縮機ブレードアセンブリ１２８は駆動シャフト１２２に対して取り外し可能に結合され、また、各固定ベーンアセンブリ１３０は、圧縮機ケーシング１０６に取り外し可能に結合されるとともに、圧縮機ケーシング１０６によって支持される。
【００２２】
更に、例示的な実施形態において、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アセンブリ１３４と、少なくとも１つの隣接する固定ノズルアセンブリ１３６とを含む。タービンブレードアセンブリ１３４と隣接する固定ノズルアセンブリ１３６とのそれぞれの組み合わせは、タービンステージ１３８を画定する。また、各タービンブレードアセンブリ１３４は駆動シャフト１２２に対して取り外し可能に結合され、また、各固定ノズルアセンブリ１３６は、タービンケーシング１１４に取り外し可能に結合されるとともに、タービンケーシング１１４によって支持される。
【００２３】
動作時、空気取り入れセクション１０２が空気１５０を圧縮機セクション１０４へと導く。圧縮機セクション１０４は、流入空気１５０をより高い圧力及び温度まで圧縮し、その後、圧縮空気１５２を燃焼器セクション１１０へ向けて排出する。圧縮空気１５２は、燃料ノズルアセンブリ（図示せず）へ導かれて、燃料（図示せず）と混合されるとともに、各燃焼器１２４内で燃焼されて、タービンセクション１１２へ向けて下流側に導かれる燃焼ガス１５４を発生させる。燃焼器１２４内で発生される燃焼ガス１５４は、タービンセクション１１２へ向けて下流側に導かれる。タービンブレードアセンブリ１３４に衝突した後、熱エネルギーは、ロータアセンブリ１２０を駆動させるために使用される機械的な回転エネルギーへと変換される。タービンセクション１１２は、駆動シャフト１２２を介して圧縮機セクション１０４及び／又は負荷１２６を駆動させ、また、排ガス１５６が排気セクション１１８を介して環境大気へと排出される。ジャーナル軸受アセンブリ２００は、ロータアセンブリ１２０の回転を容易にするとともに、ターボ機械１００の動作中に軸受アセンブリ２００へ与えられる振動エネルギーを抑制する。軸受アセンブリ２００が圧縮機ケーシング１０６内及びタービンケーシング１１４内に位置されるように記載されて図示されるが、軸受アセンブリ２００はシャフト１２２に沿う任意の所望の場所に位置されてもよく、そのような場所としては、シャフト１２２の中心領域又は中間範囲領域、或いは、従来の油以外で潤滑される軸受アセンブリの使用がかなりの設計課題を与えるシャフト１２２に沿う他の場所が挙げられるが、これらに限定されない。また、軸受アセンブリ２００は、従来の油潤滑される軸受アセンブリと組み合わせて使用されてもよい。例えば、１つの実施形態では、従来の油潤滑される軸受アセンブリがシャフト１２２の端部に位置されてもよく、また、１つ以上の軸受アセンブリ２００がシャフト１２２の中心領域又は中間範囲領域に位置されてもよい。
【００２４】
図２は、図１のターボ機械で用いるのに適した例示的なジャーナル軸受アセンブリの部分分解図である。ジャーナル軸受アセンブリ２００は、軸受ハウジング２０２、複数の軸受パッドアセンブリ２０４、及び、複数の軸受パッド支持アセンブリ２０６を含む。軸受パッドアセンブリ２０４は、ジャーナル軸受アセンブリ２００の中心線２０８の周りに対称的に配置されるとともに、回転可能なシャフト１２２（図１に示される）を支持するように構成される環状の内側軸受面２１０を画定する。軸受パッド支持アセンブリ２０６も同様に中心線２０８の周りに対称的に配置され、これらの軸受パッド支持アセンブリ２０６は、対応する軸受パッドアセンブリ２０４よりも径方向外側に配置される。以下で説明するように、軸受パッド支持アセンブリ２０６は、軸受アセンブリ２００がフルスケールのターボ機械の動作中に発生される振動エネルギーを適切に抑制するのに十分な制振能力を依然として有しつつ比較的大きな静荷重（例えば、フルスケールのターボ機械で使用されるロータアセンブリなど）を支持できるように軸受パッドアセンブリ２０４のための柔軟な装着支持を行なう。例えば、ジャーナル軸受アセンブリ２００は、ロータアセンブリ、例えば少なくとも約５０ポンド、更には少なくとも約１００ポンドの質量を有するロータアセンブリ１２０などと共に使用するのに適している。また、軸受アセンブリ２００は、油以外で潤滑される軸受アセンブリであるとともに、以下で更に詳しく説明されるダンパーアセンブリ２４８を除いて油を使用ない軸受アセンブリである。
【００２５】
図３は軸受ハウジング２０２の斜視図であり、また、図４は軸受ハウジング２０２の軸方向図である。図２−図４を参照すると、軸受ハウジング２０２は、略環状の形状を有するとともに、径方向内側壁２１２及び径方向外側壁２１４を含む。径方向内側壁２１２は内部キャビティ２１６を画定し、ターボ機械１００が組み立て形態にあるときに内部キャビティ２１６内にシャフト１２２が受けられる。軸受パッドアセンブリ２０４は、ターボ機械１００が組み立て形態にあるときにシャフト１２２が軸受パッドアセンブリ２０４によって支持されるように径方向内側壁２１２に隣接して軸受ハウジング２０２内に固定される。軸受パッド支持アセンブリ２０６は径方向内側壁２１２と径方向外側壁２１４との間に介挿され、特に、各軸受パッド支持アセンブリ２０６は、シャフト１２２と軸受アセンブリ２００との間の制振を高めるために軸受パッドアセンブリ２０４と径方向で位置合わせされる。軸受パッドアセンブリ２０４及び軸受パッド支持アセンブリ２０６の構成及び形態（以下で更に詳しく説明する）は、大きな静荷重（例えば、フルスケールのターボ機械で使用されるシャフトの重量など）を支持するのに適した剛性を与えるとともに、フルスケールのターボ機械で用いるのに適した制振をもたらすが、軸受アセンブリ２００とシャフト１２２との間で油以外の潤滑を行なう。
【００２６】
軸受ハウジング２０２は、軸受パッドアセンブリ２０４及び軸受パッド支持アセンブリ２０６を収容するように構成される。より具体的には、軸受ハウジング２０２は、軸受パッドアセンブリ２０４を軸受ハウジング２０２内に固定するように構成される軸受パッドレール２１８と、それぞれが軸受パッド支持アセンブリ２０６の少なくとも一部を受けるようになっている複数のキャビティ２２０とを含む。
【００２７】
図５は、図４に示される線“５−５”に沿ってと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、径方向外側壁２１４に画定されるガス入口２２４から径方向内側壁２１２に画定されるガス出口２２６まで延びる複数のガス供給ポート２２２（広義に、貫通穴）を含む。ガス供給ポート２２２は、加圧ガス２２８（図２に示される）を内部キャビティ２１６へ、特に軸受パッドアセンブリ２０４へ供給するための加圧ガス源と流体連通している。例示的な実施形態において、ガス供給ポート２２２は、圧縮機チャンバ１０８及びタービンチャンバ１１６（広義に、処理チャンバ）のうちの少なくとも一方と流体連通するとともに、シャフト１２２と軸受アセンブリ２００との間で潤滑を行なうべく処理チャンバ１０８、１１６のうちの少なくとも一方からプロセスガスを受けてこのガスを軸受パッドアセンブリ２０４へ供給するようになっている。軸受パッドアセンブリ２０４へ供給されるプロセスガス２２８は、圧縮空気１５２及び燃焼ガス１５４を含んでもよいが、これらに限定されない。別の実施形態において、ガス供給ポート２２２は、プロセスガス以外のガスを軸受パッドアセンブリ２０４へ供給するための補助ガス供給源（図示せず）と流体連通状態で結合されてもよい。
【００２８】
例示的な実施形態では、軸受ハウジング２０２がステンレス鋼から作製されるが、軸受ハウジング２０２は、軸受アセンブリ２００が本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適した材料、例えばインコネル（登録商標）及びチタン系合金などから作製されてもよい。
【００２９】
図６は、図２に示される軸受パッドアセンブリ２０４の斜視図である。軸受パッドアセンブリ２０４は、シャフト１２２を支持する及び／又は潤滑するための均一に分配された圧力場を与えるためにガス入口２２４からガス２２８を受けてガス２２８を軸受パッドアセンブリ２０４全体にわたって分散させる及び／又は拡散させるようになっている。例示的な実施形態において、軸受パッドアセンブリ２０４は、軸受パッドリテーナ２３２に取り外し可能に接続される軸受パッド２３０を含むモジュールアセンブリである。
【００３０】
軸受パッド２３０は、シャフト１２２の円形断面及び／又は軸受ハウジング２０２の環状の形状にほぼ対応する弓形の形状を有する。軸受パッド２３０は、多孔質媒体から作製され、したがって、ガス入口２２４から受けられるガス２２８を内部キャビティ２１６へ伝えて拡散させるようになっている。軸受パッド２３０を作製することができる適した多孔質媒体としては、カーボングラファイトなどの多孔質カーボン、焼結多孔質セラミック、及び、インコネル（登録商標）やステンレス鋼などの焼結多孔質金属が挙げられる。軸受パッド２３０は、ターボ機械１００の動作中にシャフト１２２を支持する及び／又は潤滑するべくガス供給ポート２２２を通じて受けられるガス２２８が内部キャビティ２１６内に十分な圧力をもたらすことができるようにするために十分に高いガス透過性を有する。また、軸受パッド２３０は、ターボ機械１００の動作中に軸受パッド２３０とシャフト１２２との間に生成される薄いガス膜における不安定性を防ぐべく十分に低い多孔性を有する。例示的な実施形態において、軸受パッド２３０は、多孔質カーボングラファイトから作製され、したがって、軸受パッド２３０を作製できる他の公知の材料と比べて優れた耐摩耗性及び潤滑特性を有する。
【００３１】
例示的な実施形態において、軸受パッド２３０は、軸受パッド２３０の径方向内側面２３６から軸受パッド２３０の径方向外側面２３８まで延びる別個のミクロサイズのガス供給穴２３４の配列も含む。穴２３４は、ガス供給ポート２２２と流体連通するとともに、軸受パッド２３０の径方向内側面２３６全体にわたってガス２２８を更に拡散させる及び／又は分散させて、ターボ機械１００の動作中にシャフト１２２を支持する及び／又は潤滑するべく均一な圧力場を与えるように構成される。穴２３４は径方向内側面２３６から径方向外側面２３８まで略径方向に延びるが、別の実施形態では、穴２３４が略径方向以外の方向に延びてもよい。例示型的な実施形態において、穴２３４は、約２ミル（約５０マイクロメートル）〜約１００ミル（約２５４０マイクロメートル）、より具体的には約５ミル（約１２７マイクロメートル）〜約２０ミル（約５０８マイクロメートル）の範囲内の直径を有する。しかしながら、穴２３４は、軸受アセンブリ２００が本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適した直径を有してもよい。また、例示的な実施形態では、穴２３４が正方形の配列を成して配置されるが、穴２３４は、軸受アセンブリ２００が本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適した配列、パターン、又は、形態で配置されてもよい。
【００３２】
軸受パッドリテーナ２３２は、軸受パッド２３０を軸受パッドアセンブリ２０４内で受けて取り外し可能に固定するためのキャビティ２４０と、キャビティ２４０から軸受パッドリテーナ２３２の径方向外側壁２４２まで延びるガス供給ポート（図示せず）とを含む。軸受パッドリテーナ２３２のガス供給ポートは、軸受ハウジング２０２の径方向外側壁２１４から軸受パッド２３０までのガス２２８のための流通をもたらすために対応するガス供給ポート２２２と位置合わせされる。また、軸受パッドリテーナ２３２におけるガス供給ポートは、軸受パッドリテーナ２３２におけるキャビティ２４０とほぼ同じサイズ或いはキャビティ２４０よりも小さいサイズであってもよい。また、軸受パッドリテーナ２３２は、軸受パッドレール２１８（図２−図４に示される）によってスライド可能に受けられ、それにより、軸受パッドアセンブリ２０４を軸受アセンブリ２００内に固定するようになっているリップ２４４も含む。軸受パッドリテーナ２３２は、軸受パッド２３０を他の軸受パッドと交換できるようにし、それにより、特定の動作条件及び／又は特定のターボ機械に基づいて異なる特性（制限なく、ガス透過性及び多孔性）を有する軸受パッドが選択されてもよい。
【００３３】
図７は、軸受アセンブリ２００（図２に示される）と共に用いるのに適した別の軸受パッドアセンブリ７００の斜視図である。軸受パッドアセンブリ７００は、軸受パッドレール２１８により直接に受けられるようになっている軸受パッド７０２を含む。より具体的には、軸受パッド７０２は、軸受パッドレール２１８によりスライド可能に受けられるようになっているリップ７０４を含む。したがって、軸受パッドリテーナ２３２（図６に示される）は軸受パッドアセンブリ７００から省かれる。例示的な実施形態において、軸受パッド７０２は、多孔質媒体から作製されるとともに、穴２３４（図６に示される）を含まない。更なる別の実施形態において、軸受パッド２３０、７０２は、穴２３４を含んでもよく、また、穴２３４が軸受パッド２３０、７０２を通じて内部キャビティ２１６へとガス２２８を伝達して拡散する実質的に唯一の供給源となるように非多孔質媒体から作製されてもよい。
【００３４】
軸受パッド２３０、７０２は、軸受アセンブリ２００が本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適した方法により作製されてもよい。１つの特定の実施形態において、軸受パッド２３０、７０２は、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、又は、選択的加熱焼結（ＳＨＳ）などの付加製造プロセス（急速プロトタイピング、急速製造、及び、３Ｄ印刷としても知られる）を使用して作製される。付加製造プロセスを使用する軸受パッド２３０、７０２の作製は、軸受パッド２３０、７０２の多孔性及びガス透過性、並びに、穴２３４のサイズの正確な制御を可能にする。
【００３５】
また、別の実施形態において、軸受パッド２３０、７０２は、例えば付加製造プロセス又は放電機械加工（ＥＤＭ）プロセスを使用して軸受ハウジング２０２内に一体形成されてもよい。
【００３６】
図２を再び参照すると、例示的な実施形態は、中心線２０８の周りに対称的に位置される４つの軸受パッドアセンブリ２０４を含む。なお、別の実施形態は、軸受アセンブリが本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適した数の軸受パッドアセンブリ２０４を含んでもよい。
【００３７】
図８は、組み立て形態における図２に示される軸受アセンブリ２００の軸方向図である。例示的な実施形態は、４つの軸受パッドアセンブリ２０４に対応する４つの軸受パッド支持アセンブリ２０６を含む。或いは、ジャーナル軸受アセンブリ２００は、軸受アセンブリ２００が本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適した数の軸受パッド支持アセンブリ２０６を含んでもよい。
【００３８】
各軸受パッド支持アセンブリ２０６は、シャフト１２２により軸受パッドアセンブリ２０４に対して与えられる荷重が対応する軸受パッド支持アセンブリ２０６へ伝えられるように軸受パッドアセンブリ２０４と径方向で位置合わせされる。各軸受パッド支持アセンブリ２０６は、スプリングアセンブリ２４６と、スプリングアセンブリ２４６と軸方向で位置合わせされるダンパーアセンブリ２４８とを含む。スプリングアセンブリ２４６は、大きな静荷重（例えば、フルサイズのターボ機械で使用されるシャフトの重量など）を支持するのに十分な剛性を与えるように構成され、一方、ダンパーアセンブリ２４８は、ターボ機械１００の動作中にシャフト１２２により軸受アセンブリ２００へ伝えられる振動荷重を抑制するのに十分な制振を行なうように構成される。
【００３９】
図９は、図８に示される軸受アセンブリ２００の概略図である。図９は、スプリングアセンブリ２４６及びダンパーアセンブリ２４８によりそれぞれ与えられる剛性要素及び制振要素を示す。
【００４０】
図１０は、明確にするためにダンパーアセンブリ２４８（図２及び図８に示される）が省かれた図８に示される軸受アセンブリ２００の断面図である。図１０に示されるように、各スプリングアセンブリ２４６は、シャフト１２２により軸受アセンブリ２００に伝えられる荷重に対して直線的な弾性応答を与えるようになっている「Ｓ」形状断面を有する一対のスプリング２５０、２５２を含む。それにより、スプリング２５０、２５２は、軸受パッド支持アセンブリ２０６に対して剛性要素を与える。例示的な実施形態では、スプリング２５０、２５２が放電機械加工（ＥＤＭ）プロセスを使用して軸受ハウジング２０２内に一体形成されるが、スプリング２５０、２５２は、軸受アセンブリ２００が本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適したプロセスを使用して形成されてもよい。
【００４１】
スプリング２５０、２５２は、軸受パッドアセンブリ２０４に対して与えられる荷重がスプリング２５０、２５２に伝えられるように、径方向外側壁２１４と径方向内側壁２１２との間で延びるとともに、径方向内側壁２１２に対して直接的に或いは間接的に結合される。スプリング２５０、２５２は、スプリング２５０、２５２間で径方向内側壁２１２の周方向にわたって延びるブリッジ２５４によって互いに接続される。ブリッジ２５４は、シャフト１２２により軸受パッドアセンブリ２０４に対して与えられる荷重をスプリング２５０、２５２間で分配するように構成される。
【００４２】
例示的な実施形態では、各スプリングアセンブリ２４６が２つのスプリング２５０、２５２を含むが、スプリングアセンブリ２４６は、スプリングアセンブリ２４６が本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適した数のスプリングを含んでもよい。また、例示的な実施形態では、スプリングアセンブリ２４６が軸受ハウジング２０２内に一体形成されるが、スプリングアセンブリ２４６は、軸受ハウジング２０２とは別個に作製されて、軸受ハウジング２０２内に受けられるようになっていてもよい。
【００４３】
図８を再び参照すると、各軸受パッド支持アセンブリ２０６は、対応するスプリングアセンブリ２４６の両側で軸方向に位置合わせされる２つのダンパーアセンブリ２４８を含む。２つの軸方向に位置合わせされるダンパーアセンブリのうちの一方だけが図８に見える。各ダンパーアセンブリ２４８は、略弓形に形成されるとともに、キャビティ２２０（図２−図４に示される）内に受けられるようになっている。ダンパーアセンブリ２４８は、径方向内側壁２１２と径方向外側壁２１４との間に径方向で介挿されるとともに、軸受パッドアセンブリ２０４に対して与えられる荷重が対応するダンパーアセンブリ２４８に伝えられるように径方向内側壁２１２に結合される。
【００４４】
図１１は、図２及び図８に示される軸受アセンブリ２００と共に使用するのに適したダンパーアセンブリ２４８の分解図である。例示的な実施形態では、ダンパーアセンブリ２４８が密閉シールされた流体充填ダンパーである。より具体的には、各ダンパーアセンブリ２４８は、非圧縮性の粘性流体２５８が内部に配置される密閉ダンパーハウジング２５６と、プランジャ２６０と、軸受パッドアセンブリ２０４に対して与えられる荷重をダンパーアセンブリ２４８に、特にプランジャ２６０に伝えるように構成されるロッド２６２（広義に、荷重伝達部材）とを含む。
【００４５】
ダンパーハウジング２５６は、キャビティ２６６が内部に画定されるとともに抵抗流路２６８（図１２及び図１３に最も良く見える）が内部に少なくとも部分的に画定されて成る本体２６４と、本体２６４と共に密閉シールを形成するべく本体２６４の両側の端壁２７４、２７６に固定されるようになっているシール壁２７０、２７２とを含む。プランジャ２６０は、キャビティ２６６内に配置されるとともに、キャビティ２６６を第１の制御容積２７８と第２の制御容積２８０とに分離し（図１２及び図１３に最も良く見える）、プランジャ２６０に荷重が加えられ且つプランジャ２６０の荷重が除去されるときに第１及び第２の制御容積間で流体２５８が伝えられる。例示的な実施形態では、プランジャ２６０が本体２６４内に一体形成される。プランジャ２６０は、ダンパーハウジング２５６から外側に突出するとともに対応する軸受パッドアセンブリ２０４へ向けて径方向内側に突出するロッド２６２の第１の端部２８２に結合される。キャビティ２６６及び抵抗流路２６８の占められていない容積は流体２５８でほぼ満たされ、それにより、プランジャ２６０に荷重が加えられ且つプランジャ２６０の荷重が除去されるときに、流体２５８が抵抗流路２６８を通じて押し進められ、それにより、ダンパーアセンブリ２４８に対して与えられる振動エネルギーが、その後に伝導及び／又は対流により散逸される熱へと変換される。
【００４６】
図１２は、組み立て形態における図１１に示されるダンパーアセンブリ２４８の断面図である。プランジャ２６０は、２つの一体形成されるダンパースプリング２８４、２８６（広義に、復元力部材）によってダンパーハウジング２５６に結合され、各ダンパースプリングは「Ｓ」形状の断面を有する。ダンパースプリング２８４、２８６は、ダンパースプリング２８４、２８６が矢印２８８により示される第１の方向又は径方向で比較的低い剛性を有するとともに径方向２８８に対して垂直な矢印２９０（図１１に示される）により示される第２の方向又は軸方向で比較的高い剛性を有するように構成される。それにより、ダンパースプリング２８４、２８６は、径方向２８８でプランジャ２６０の移動を許容するが、軸方向２９０でプランジャの移動に抵抗する。
【００４７】
図１３は、図１２に示される線“１３−１３”に沿ってとられたダンパーアセンブリ２４８の断面図である。抵抗流路２６８は、シール壁２７０、２７２とプランジャ２６０との間で部分的に画定される。したがって、抵抗流路２６８は、プランジャ２６０の周りに連続ループを形成する。ダンパースプリング２８４、２８６は、キャビティ２６６内でのプランジャ２６０の位置合わせを維持すること、より具体的にはシール壁２７０、２７２とプランジャ２６０との間の距離を維持することを容易にする。結果として、抵抗流路２６８は、プランジャ２６０とシール壁２７０、２７２との間に比較的小さい断面積を有することができ、それにより、ダンパーアセンブリ２４８の制振効果が高められる。また、ダンパースプリング２８４、２８６は、プランジャ２６０に荷重が加えられ且つプランジャ２６０の荷重が除去されるときに復元力をプランジャ２６０に与えることによってプランジャ２６０が所定位置でロックされるようになることを防止する。また、ダンパースプリング２８４、２８６がダンパーハウジング２５６と一体に形成されるため、ダンパースプリング２８４、２８６は、少なくとも部分的に抵抗流路２６８を画定し、それにより、ダンパーアセンブリ２４８のコンパクトな構成を容易にする。
【００４８】
本体２６４は、第１の壁又は径方向外側壁２９２と、第１の壁２９２とは反対側の第２の壁又は径方向内側壁２９４とを含む。プランジャ２６０は、第１の壁２９２と略平行な第１の面又は径方向外側面２９６と、第２の壁２９４と略平行な第２の面又は径方向内側面２９８とを含む。第１の制御容積２７８は、第１の壁２９２と第１の面２９６との間の横方向距離として測定される有効高さ３００を有する。第２の制御容積２８０も同様に、第２の壁２９４と第２の面２９８との間の横方向距離として測定される有効高さ３０２を有する。例示的な実施形態において、第１及び第２の制御容積２７８、２８０の有効高さ３００、３０２は、プランジャ２６０の荷重付加及び荷重除去が流体２５８、第１の壁２９２、第１の面２９６、第２の壁２９４、及び、第２の面２９８の間にスクイーズ膜効果を生成するように寸法付けられ、それにより、ダンパーアセンブリ２４８の制振効果が高められる。より具体的には、例示的な実施形態において、第１の制御容積２７８及び第２の制御容積２８０はそれぞれ、約２ミル（０．００２インチ又は約５０マイクロメートル）〜約１５０ミル（０．１５０インチ又は約３８１０マイクロメートル）、より具体的には約１５ミル（０．０１５インチ又は約３８１マイクロメートル）〜約３０ミル（０．０３０インチ又は約７６２マイクロメートル）の範囲内の有効高さを有する。
【００４９】
例示的な実施形態では、流体２５８が油性流体である。しかしながら、軸受アセンブリ２００及び／又はダンパーアセンブリ２４８が使用される用途及び動作環境に応じて任意の適した非圧縮性流体が流体２５８として使用されてもよい。例えば、高温用途において、流体２５８は、ガリウム、インジウム、又は、ガリウム系合金及び／又はインジウム系合金などの液体金属（広義に、金属流体）であってもよい。
【００５０】
例示的な実施形態において、シール壁２７０、２７２は、締結具（図示せず）を使用して本体２６４に固定されるプレートである。或いは、シール壁２７０、２７２は、ダンパーアセンブリ２４８が本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適した形態を有する。例えば、シール壁２７０、２７２が本体２６４と一体に形成されてもよく、或いは、シール壁２７０、２７２は、シール壁２７０、２７２と本体２６４との間に密閉シールを形成するために任意の適した溶接技術を使用して本体２６４に溶接されてもよい。
【００５１】
図１２を再び参照すると、ロッド２６２は、軸受パッドアセンブリ２０４に対して与えられる荷重をプランジャ２６０に伝えるように構成される。より具体的には、第１の端部２８２とは反対側のロッド２６２の第２の端部３０４がダンパー支柱３０６に結合される。軸受アセンブリ２００が組み立て形態（図３に示される）にあるときには、ダンパー支柱３０６がダンパーアセンブリ２４８と軸受パッドアセンブリ２０４との間に介挿され、それにより、軸受パッドアセンブリ２０４に対して与えられる荷重がダンパー支柱３０６に伝えられ、ダンパー支柱３０６がその荷重をロッド２６２を介してプランジャ２６０に伝える。ダンパー支柱３０６は、軸受パッドアセンブリ２０４に対して相補的に形成され、したがって、弓形に形成される。ダンパー支柱３０６は、軸受ハウジング２０２の径方向内側壁２１２から径方向外側に突出するダンパーアセンブリレール３０８（図２及び図４に示される）内にスライド可能に受けられるようになっている。
【００５２】
ダンパーアセンブリ２４８は、ロッド２６２を取り囲んで柔軟なシールをダンパーハウジング２５６に形成する環状ダイヤフラム３１０を更に含む。ダイヤフラム３１０は、ダンパーハウジング２５６で密閉シールを維持しつつロッド２６２の径方向２８８の移動を許容するように構成される。ダイヤフラム３１０は、環状フランジ３１２によって本体２６４に固定される。例示的な実施形態において、ダイヤフラム３１０は、ロッド２６２に一体形成されるとともに、チタンから作製される。別の実施形態において、ダイヤフラムは、ダンパーアセンブリ２４８が本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適した材料から形成されてもよい。１つの別の実施形態において、ダイヤフラム３１０は、ゴムから作製されるとともに、加硫によってロッド２６２に取り付けられる。
【００５３】
本開示のダンパーアセンブリは、ターボ機械で用いる軸受アセンブリに関連して説明されるが、本開示のダンパーアセンブリは、軸受アセンブリ及びターボ機械以外の様々な用途での使用に適している。したがって、本開示のダンパーアセンブリは、ダンパーアセンブリが本明細書中に記載されるように機能できるようにする任意の適したサイズ、形状、及び、形態を有してもよい。
【００５４】
例えば、図１４は、別のダンパーアセンブリ１４００の斜視図であり、また、図１５は、例示のために一部１４０２が切り取られた図１４に示されるダンパーアセンブリ１４００の断面図である。ダンパーアセンブリ１４００は、ダンパーアセンブリ１４００が略長方形の形状を有するとともに、ダンパーアセンブリ２４８のダンパースプリング１４０４、１４０６がダンパーアセンブリ２４８のダンパースプリング２８４、２８６とは異なる形態を有することを除いてダンパーアセンブリ２４８と同様である。
【００５５】
図１６は、軸受アセンブリ２００（図２に示される）などの軸受アセンブリを組み立てる例示的な方法１６００のフローチャートである。図１７は図１６の続きである。
【００５６】
例示的な方法では、径方向内側壁と径方向外側壁とを含む軸受ハウジング２０２（図２に示される）が用意される（１６０２）。ガスを透過できる多孔質媒体及びガス供給穴の配列のうちの少なくとも一方を含む複数の軸受パッド２３０及び／又は７０２（図６及び図７に示される）が用意される（１６０４）。幾つかの実施形態では、カーボングラファイトから作製される軸受パッドが軸受パッド２３０及び／又は７０２のうちの一方として用意されてもよい（１６０６）。複数の軸受パッド２３０及び／又は７０２が軸受ハウジング２０２の径方向内側壁に沿って結合される（１６０８）。幾つかの実施形態では、軸受パッド２３０及び／又は７０２が加圧ガス源と流体連通状態で結合されてもよい（１６１０）。複数の軸受パッド支持アセンブリ２０６（図２に示される）が用意される（１６１２）。各軸受パッド支持アセンブリ２０６はスプリングアセンブリ２４６及びダンパーアセンブリ２４８（図８に示される）を含む。幾つかの実施形態では、軸受ハウジング２０２と一体形成される２つのスプリング２５０、２５２（図１０に示される）がスプリングアセンブリ２４６の一部として用意されてもよい（１６１４）。スプリング２５０、２５２が「Ｓ」形状断面を有してもよい。ダンパーアセンブリ２４８が軸受ハウジング２０２内に結合される（１６１６）。幾つかの実施形態では、密閉シールされた流体充填ダンパー２４８が軸受パッド支持アセンブリ２０６の一部として用意されてもよい（１６１８）。密閉シールされた流体充填ダンパー２４８は、軸受パッド２３０及び／又は７０２に対して与えられる機械的な荷重が密閉シールされた流体充填ダンパー２４８に伝えられるように軸受パッド２３０及び／又は７０２に結合されてもよい（１６２０）。
【００５７】
図１８は、ダンパーアセンブリ２４８（図１１及び図１２に示される）などの密閉シールされたダンパーアセンブリを組み立てる例示的な方法１８００のフローチャートである。図１９は図１８の続きである。
【００５８】
例示的な方法では、キャビティ２６６及び抵抗流路２６８（図１３に示される）が内部に画定されて成る本体２６４を含むダンパーハウジング２５６（図１１に示される）が用意される（１８０２）。本体２６４は、それに一体形成される複数のスプリング２８４、２８６（図１２に示される）を含む。プランジャ２６０がキャビティ２６６を第１の制御容積２７８及び第２の制御容積２８０（図１３に示される）に分離するとともに抵抗流路２６８が第１の制御容積２７８と第２の制御容積２８０との間に流体連通をもたらすようにプランジャ２６０（図１１に示される）がキャビティ２６６内に用意される（１８０４）。プランジャ２６０は、スプリング２８４、２８６が復元力をプランジャ２６０に与えるようにスプリング２８４、２８６に取り付けられる。幾つかの実施形態において、プランジャ２６０をキャビティ２６６内に用意することは、プランジャ２６０をダンパーハウジング２５６の本体２６４内に一体形成する（１８０６）ことを含んでもよい。キャビティ２６６及び抵抗流路２６８は粘性流体２５８で満たされる（１８０８）。幾つかの実施形態において、キャビティ２６６及び抵抗流路２６８を粘性流体２５８で満たすことは、キャビティ２６６及び抵抗流路２６８を金属流体及び油性流体のうちの少なくとも一方で満たす（１８１０）ことを含んでもよい。荷重伝達部材２６２が機械的な荷重をプランジャ２６０に伝えるべく構成されるように、荷重伝達部材２６２（図１１に示される）がプランジャ２６０に結合される（１８１２）。方法１８００は、ダンパーハウジング２５６を密閉シールする（１８１４）ことを更に含む。幾つかの実施形態において、ダンパーハウジング２５６を密閉シールする（１８１４）ことは、抵抗流路２６８がプランジャ２６０と端壁２７０と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に示される）をダンパーハウジング２５６の本体に取り付ける（１８１６）ことを含んでもよい。
【００５９】
前述のシステム及び方法は、フルスケールの油以外で潤滑されるターボ機械で用いるのに適したジャーナル軸受アセンブリを提供する。本明細書中に記載される実施形態は、油以外で潤滑されるターボ機械内のロータアセンブリを支持するために使用されるジャーナル軸受アセンブリの回転抵抗を減らすことを容易にし、それにより、そのようなジャーナル軸受アセンブリの耐摩耗性を高めて、そのようなジャーナル軸受アセンブリの制振能力を高めるとともに、そのようなジャーナル軸受アセンブリの静荷重容量を高める。より具体的には、本明細書中に記載されるシステム及び方法は、多孔質軸受パッドとガス供給穴の配列が画定されて成る軸受パッドとを、軸方向に位置合わせされたダンパーアセンブリ及びスプリングアセンブリと組み合わせて利用する。したがって、本明細書中に記載されるジャーナル軸受アセンブリは、ターボ機械のロータアセンブリを支持するために剛性が高いガス膜を使用するとともに、ターボ機械の動作中に軸受アセンブリにより受けられる動荷重に耐えるために柔軟に取り付けられる軸受パッドを使用する。また、本明細書中に記載されるシステム及び方法は、油以外で潤滑される軸受アセンブリ及びターボ機械で用いる、並びに、油を使用しない他の動作環境で用いるのに適したダンパーアセンブリを提供する。本明細書中に記載される実施形態は、流体ベースの制振アセンブリを油を使用しない環境に組み入れることを容易にするとともに、油性のスクイーズ膜ダンパーの制振能力に近づくレベルまでそのような制振アセンブリの制振能力を高めることを容易にする。より具体的には、本明細書中に記載されるシステム及び方法は、閉じられた流れ回路を有する密閉シールされた流体充填ダンパーハウジングを、一体形成されたスプリングと組み合わせて利用する。したがって、本明細書中に記載されるダンパーアセンブリは、フルスケールのターボ機械で用いるのに適した制振能力を有するが、複雑な流れ回路又はシールアセンブリを要しない。
【００６０】
本明細書中に記載されるシステム及び方法の例示的な技術的効果は、（ａ）油以外で潤滑されるターボ機械内のロータアセンブリを支持するために使用されるジャーナル軸受アセンブリの回転抵抗を減らす、（ｂ）そのようなジャーナル軸受アセンブリの耐摩耗性を高める、（ｃ）そのようなジャーナル軸受アセンブリの制振能力を高める、（ｄ）そのようなジャーナル軸受アセンブリの静荷重容量を高める、（ｅ）油を使用しない環境で用いるのに適したダンパーアセンブリの制振能力を高める、のうちの少なくとも１つを含む。
【００６１】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴が幾つかの図面に示されて他の特徴が図面に示されないが、これは単に便宜のためにすぎない。本発明の原理にしたがって、図面の任意の特徴が、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照され及び／又は特許請求の範囲に記載されてもよい。
【００６２】
この書かれた説明は、実施例を使用して、最良の態様を含む発明を開示するとともに、任意の装置又はシステムを形成して使用すること、及び、任意の組み入れられた方法を実行することを含めて、任意の当業者が発明を実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、また、当業者が想起する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求項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には、或いは、それらが特許請求項の文字通りの言葉と実質的に異ならない等価な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲内に入るべく意図される。
【符号の説明】
【００６３】
１００  ターボ機械
１０２  空気取り入れセクション
１０４  圧縮機セクション
１０６  圧縮機ケーシング
１０８  圧縮機チャンバ
１１０  燃焼器セクション
１１２  タービンセクション
１１４  タービンケーシング
１１６  タービンチャンバ
１１８  排気セクション
１２０  ロータアセンブリ
１２４  燃焼器
１２２  駆動シャフト
１２８  圧縮機ブレードアセンブリ
１３０  固定ベーンアセンブリ
１３４  タービンブレードアセンブリ
１３６  固定ノズルアセンブリ
１３８  タービンステージ
１５０  空気
１５２  圧縮空気
１５４  燃焼ガス
１５６  排ガス
２００  ジャーナル軸受アセンブリ
２０２  軸受ハウジング
２０４  軸受パッドアセンブリ
２０６  軸受パッド支持アセンブリ
２０８  中心線
２１０  内側軸受面
２１２  径方向内側壁
２１４  径方向外側壁
２１６  内部キャビティ
２１８  軸受パッドレール
２２０  キャビティ
２２２  ガス供給ポート
２２４  ガス入口
２２６  ガス出口
２２８  加圧ガス
２３０  軸受パッド
２３２  軸受パッドリテーナ
２３４  ガス供給穴
２３６  径方向内側面
２３８  径方向外側面
２４０  キャビティ
２４６  スプリングアセンブリ
２４８  ダンパーアセンブリ
２５０、２５２  スプリング
２５６  ダンパーハウジング
２５８  粘性流体
２６０  プランジャ
２６２  ロッド
２６４  本体
２６６  キャビティ
２６８  抵抗流路
２７０、２７２  シール壁
２７４、２７６  端壁
２７８  第１の制御容積
２８０  第２の制御容積
２８４、２８６  ダンパースプリング
２９２  第１の壁又は径方向外側壁
２９４  第２の壁又は径方向内側壁
２９６  第１の面又は径方向外側面
２９８  第２の面又は径方向内側面
３００、３０２  有効高さ
３０６  ダンパー支柱
３０８  ダンパーアセンブリレール
３１０  環状ダイヤフラム
３１２  環状フランジ
７００  軸受パッドアセンブリ
７０２  軸受パッド
７０４  リップ
１４００  ダンパーアセンブリ
１４０４、１４０６  ダンパースプリング
【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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