(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータ（２）、マルチステージラジアルターボ圧縮機（３）及び共通シャフト（１３）を備えるターボ圧縮機（１）であって、シャフト（１３）の一部は、電気モータ（２）のアーマチャ（２ｂ）として形成され、シャフト（１３）の更なる一部は、ラジアルターボ圧縮機（３）のロータ（３ｅ）として形成され、ロータ（３ｅ）は、圧縮機シャフトと、それに連結された圧縮機車輪状部材（３ｂ）を有し、複数の電磁ラジアル軸受（５）が、シャフト（１３）のジャーナル軸受のために、シャフト（１３）の長手軸方向に離れて配置され、唯一の電磁ラジアル軸受（５）が、電気モータのアーマチャ（２ｂ）と圧縮機車輪状部材（３ｂ）との間に配置され、電気モータ（２）、ラジアルターボ圧縮機（３）、シャフト（１３）及びラジアル軸受（５）は共通のハウジング中に配置され、ハウジングは外に対し気体密閉様式で密閉される上記ターボ圧縮機（１）において、
ハウジング（６）は、複数の部分的ハウジング（６ｅ、６ｆ、６ｇ）からなり、部分的ハウジングは固定されて連結され、電気モータ（２）は、一つの部分的ハウジング（６ｆ）に配置され、ラジアルターボ圧縮機（３）は、一つの部分的ハウジング（６ｅ、６ｇ）に配置され、電気モータ（２）のアーマチャ（２ｂ）とラジアルターボ圧縮機（３）のロータ（３ｅ）は連結可能で、連結部（４）を介し共通シャフト（１３）を形成し、連結部（４）は、電気モータ（２）のアーマチャ（２ｂ）と圧縮機車輪状部材（３ｂ）との間に配置され、少なくとも一つの部分的ハウジング（６ｅ、６ｆ、６ｇ）は閉鎖可能な開口部（２３ａ）を外壁に有し、閉鎖可能な開口部（２３ａ）は、同開口部（２３ａ）を通じて少なくとも一つの部分的ハウジング（６ｅ、６ｆ、６ｇ）の外側から連結部（４）に接近可能な領域に配置されていることを特徴とする上記ターボ圧縮機（１）。
【請求項２】
連結部（４）は、２つの部分的ハウジング（６ｅ、６ｆ、６ｇ）の連結点（６ｋ、６ｌ）の領域で軸方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項３】
ラジアル軸受（５）は共通のベース要素（６ｐ）上で支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項４】
電気モータ（２）、ラジアルターボ圧縮機（３）、シャフト（１３）及びラジアル軸受（５）が配置されている共通のハウジング（６）は、ラジアル軸受（５）が支持されるベース要素（６ｐ）を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項５】
ハウジングの内面の一部がベース要素（６ｐ）を形成することを特徴とする請求項３又は４に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項６】
電気モータ（２）のアーマチャ（２ｂ）とラジアルターボ圧縮機（３）のロータ（３ｅ）とが連結部（４）によって連結され、同連結部（４）により長手軸方向の全体にわたって均一の堅さを有する共通シャフト（１３）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項７】
マルチステージラジアルターボ圧縮機（３）は、電気モータ（２）のアーマチャ（２ｂ）の両側に配置され、各ターボ圧縮機（３）はロータ（３ｅ）を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項８】
共通のハウジング（６）は入口ライン（６ｃ）と出口ライン（６ｄ）を有し、それら入口ライン（６ｃ）及び出口ライン（６ｄ）は、外側からラジアルターボ圧縮機（３）内に開口し、流体を導く様式で、ハウジング（６）の外に配置された装置をラジアルターボ圧縮機（３）に連結させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項９】
電気モータ（２）の一端は、ラジアルターボ圧縮機（３）の第１ステージ（３ｃ、３ｄ）の入口に流体を導く様式で連結され、電気モータ（２）の他端は、前記ハウジング（６）の外側に設けられた連結ライン（１１）を介してラジアルターボ圧縮機（３）の第１ステージ（３ｃ、３ｄ）の入口に流体を導く様式で連結され、シール（１９）が電気モータ（２）の他端と次のステージの出口との間に介在されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項１０】
シール系（１９、２０）が、ラジアルターボ圧縮機（３）と電気モータ（２）との間に配置され、電気モータ（２）はその両側において前記ハウジング（６）の外側に設けられた連結ライン（１１）を介して互いに連結され、連結ライン（１１）の途中には冷却器（２２）が設けられ、電気モータ（２）の内部と連結ライン（１１）とを循環する冷却回路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項１１】
シャフト（１３）に作用する軸性軸受（７）は、シャフト（１３）の長手軸方向で、特に電気モータ（２）とラジアルターボ圧縮機（３）との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０に記載のターボ圧縮機（１）。
【請求項１２】
シャフト（１３）の位置の測定のためのセンサ（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）はシャフト（１３）に沿って配置され、センサ（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）にシグナル伝達様式で連結されている制御装置（１７）が備わり、電磁ラジアル軸受（５）は電磁コイル（５ｂ）を有し、電磁コイル（５ｂ）は、シグナル伝達様式で制御装置（１７）と連結されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のターボ圧縮機（１）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気モータ、マルチステージラジアルターボ圧縮機及び共通シャフトを備えるターボ圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラジアルターボ圧縮機と電気モータを有し、これらのユニットの各々は別のハウジングに配置され、電気モータのシャフトは、柔軟性シャフト部分を介しラジアルターボ圧縮機のシャフトに連結されているターボ圧縮機は公知である。
【０００３】
この公知のターボ圧縮機の不利な点は、以下の事実である。即ち、この公知のターボ圧縮機は、かなり大きい形状であり、複数のシールと軸受が必要で、そのためにターボ圧縮機の製造費が比較的高いという事実である。
【０００４】
西独国特許第３７２９４８６号明細書は、図１において、ターボ圧縮機を開示する。該ターボ圧縮機は、２個の２ステージラジアルターボ圧縮機と電気モータを有し、これらは、堅いシャフトに連結され、該シャフトは、磁気ラジアル軸受によって、３点でジャーナル軸受されている。この実施形態は以下の不利な点を有する。即ち、アッセムブリィは非常に複雑で困難であり、この配置は、多くとも２ステージラジアルターボ圧縮機のために適切であり、該ターボ圧縮機は、比較的高い消散損失を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、経済的により有利なターボ圧縮機を提案することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、特に以下のターボ圧縮機によって満たされる。即ち、電気モータ、マルチステージラジアルターボ圧縮機及び共通シャフトを備えるターボ圧縮機であって、シャフトの一部は、電気モータのアーマチャとして形成され、シャフトの更なる一部は、ラジアルターボ圧縮機のロータとして形成され、ロータは、圧縮機シャフトと、それに連結された圧縮機車輪状部材を有し、複数の電磁ラジアル軸受が、シャフトのジャーナル軸受のために、シャフトの長手軸方向に離れて配置され、唯一の電磁ラジアル軸受が、電気モータのアーマチャと圧縮機車輪状部材との間に配置され、電気モータ、ラジアルターボ圧縮機、シャフト及びラジアル軸受は共通のハウジング中に配置され、ハウジングは外に対し気体密閉様式で密閉される上記ターボ圧縮機において、
ハウジングは、複数の部分的ハウジングからなり、部分的ハウジングは固定されて連結され、電気モータは、一つの部分的ハウジングに配置され、ラジアルターボ圧縮機は、一つの部分的ハウジングに配置され、電気モータのアーマチャとラジアルターボ圧縮機のロータは連結可能で、連結部を介し共通シャフトを形成し、連結部は、電気モータのアーマチャと圧縮機車輪状部材との間に配置され、少なくとも一つの部分的ハウジングは閉鎖可能な開口部を外壁に有し、閉鎖可能な開口部は、同開口部を通じて少なくとも一つの部分的ハウジングの外側から連結部に接近可能な領域に配置されていることを特徴とする上記ターボ圧縮機。
【０００９】
図１は、公知のターボ圧縮機を示す。該ターボ圧縮機は、電気モータとラジアルターボ圧縮機を有し、電気モータは両端でジャーナル軸受され、ラジアルターボ圧縮機は両端でジャーナル軸受され、電気モータのシャフトは、柔軟性シャフト部分を介し、ラジアルターボ圧縮機のシャフトに連結されている。
【００１０】
本発明のターボ圧縮機の有利な点は、以下のことである。即ち、図１の代表的な実施形態と比較して、シャフト全体の完全なジャーナル軸受のために、３個のラジアル軸受、特に電磁ラジアル軸受として設計されたラジアル軸受で十分である（唯一のラジアル軸受が電気モータと圧縮機との間に配置される）。そのために、ターボ圧縮機は経済的に製造できる。
【００１１】
シャフト全体は、単一体の形状でありうる。有利な実施形態において、電気モータのシャフトと、ラジアルターボ圧縮機のシャフトは、連結部、特にできるだけ堅い連結部により連結される。非常に堅い連結部により、シャフトの長手軸方向における非常に均一な堅さのシャフト全体の設計が可能となる。そのために、シャフト全体、又はターボ圧縮機の回転可能部材全体は、コンパクトなシャフトのように振舞う。そのことは、ターボ圧縮機の安定な操作挙動に正の効果を有する。更に、このことにより、シャフト全体が、唯一の軸性軸受により、軸方向にジャーナル軸受されることが可能となる。図１の公知の実施形態において、別々の軸性軸受が、電気モータとラジアルターボ圧縮機のために必要である。
【００１２】
ラジアルターボ圧縮機が電気モータの一端にのみ配置されるときには、シャフトの長手軸方向に離れて配置された３個のラジアル軸受で、シャフト全体の完全なジャーナル軸受のために十分である。ラジアルターボ圧縮機が、電気モータの各端に配置されているときには、シャフトの長手軸方向に離れて配置された４個のラジアル軸受で、シャフト全体の完全なジャーナル軸受のために十分である。
【００１３】
電気モータとラジアルターボ圧縮機との間のラジアル軸受を無しで済ますことは、更に以下の有利な点をもつ。即ち、シャフト全体の長さが短くなり、それは、ロータ回転には有利であり、より軽いシャフトの形成を可能とし、更に、ターボ圧縮機のよりコンパクトな構築を可能とする。電磁ラジアル軸受は、水圧ラジアル軸受と比較してかなり低い軸受負荷を有するので、より短いシャフトとより軽い重量により得た、より有利なロータ回転行動は、電磁軸受によって、信頼性をもって、かつ撹乱なしにターボ圧縮機を操作するために決定的な重要をもつ。この面は、例えば６００×１０5Ｐａ（６００ｂａｒ）の高圧まで流体を圧縮するラジアルターボ圧縮機にとって特に重要である。というのは、この程度まで高度に圧縮された流体において、系全体のロータ回転行動が最適化されたときのみ、流れの撹乱は、比較的大きな半径方向と軸方向の力を引き起こし、半径方向と軸方向の力は電磁軸受によって捕らえられることができ、電磁軸受は限られた負荷能力のみを有するからである。
【００１４】
特に有利な実施形態において、モータとラジアルターボ圧縮機は、共通の密閉されたハウジング、特に圧力ハウジング内に配置され、圧縮される流体を導き入れ、導き出すために、流体を導く入口ラインと出口ラインは、ハウジングを通り、又はハウジングに付けられている。この配置は以下の決定的な利点を有する。即ち、外に対するシール、特に大気圧に対するシールは、シャフトでもはや必要ではない。このことは、費用の利点の他に、以下の更なる利点を与える。即ち、シール問題によって引き起こされるターボ圧縮機の廃棄の期間はもはや起らず、シャフトの全体の長さは更に減少されうる。それは、シャフトの全重量を減少させ、電磁軸受によって保たれるシャフトの安定性を増加させる。
【００１５】
外に対し密閉された圧力ハウジングを有するラジアルターボ圧縮機はまた、ラジアルターボ圧縮機の操作のために依然は不適切であった場所（例えば、高汚染物質含量の水もしくは環境、高程度の汚染、又は爆発の高危険性）で操作される、本発明によるモータ−圧縮機プラントを可能とする。
【００１６】
本発明のターボ圧縮機の更なる利点は、以下の点である。即ち、該ターボ圧縮機はまた、リモートコントロールによって非常に信頼性をもって操作されることができる。該ターボ圧縮機は、例えば、アーマチャをジャーナル軸受するために精巧な油系をもっていない。更に、シールは必要ないか、又は数少ないシールのみが必要である。そのために、ターボ圧縮機の操作のために専門家がその場所で必要である、又は比較的短い時間間隔で規則正しいチェックを必要とする部品を該ターボ圧縮機は有しない。ターボ圧縮機のスタート操作とストップ操作は、リモートコントロールによって行なうことができる。センサによって、ターボ圧縮機の状態を離れてモニターすることは可能である。適当な手段、例えば、終了は、無秩序が検出されたとき、自動的に開始されることができる。密閉された圧力ハウジングを有する実施形態のターボ圧縮機は以下の更なる利点を有する。即ち、外から作用する撹乱影響の危険性は非常に低い。
【００１７】
流体を高い最終圧力に圧縮するために、ターボ圧縮機に非常に高価な乾燥気体シールを与えることが以前は必要であった。これらの乾燥気体シールは、高価格に加えて、以下の更なる不利な点を有する。即ち、乾燥気体シールは、かなりのメインテナンスを必要とし、更に危険性のある部材を必要とする。ターボ圧縮機の廃棄の予想されない期間の大部分は、乾燥気体シールに対するダメージによって引き起こされると考えられる。
【００１８】
更なる有利な実施形態において、圧縮流体又はプロセス気体の一部は、モータとラジアル軸受の長手軸方向の気体冷却のために使用される。これは、共通の、密閉された圧力ハウジングの使用において特に有利である。吸引圧又は停止圧のために設計されているモータは、好ましくは、電気モータである。更なる有利な実施形態において、電気モータは、ラジアルターボ圧縮機とは別のそれ自身の冷却回路を有する。
【００１９】
本発明のターボ圧縮機の有利な実施形態において、ターボ圧縮機は、例えばプレートの形態の共通のベース要素をもち、その上に、幾つかの、好ましくは全てのラジアル軸受が支持される。共通のベース要素上のラジアル軸受の配置は以下の利点を有する。即ち、ラジアル軸受は互いに対し明確な位置に配向され、張力、圧縮、もしくは剪断力、又は温度の影響によって引き起こされるラジアル軸受の相互の移動は、最小に保たれることができる。ラジアル軸受の相互に正確に配置された配向は、最も変化する操作条件でも保証される。好ましくは、ラジアル軸受ばかりではなく、電気モータ、ラジアルターボ圧縮機などの他の要素もベース要素上に配置される。これは、製造プラントにおいて、少なからず本発明のターボ圧縮機のコンパクトな構築のために、最終の総モジュールとして、ターボ圧縮機の組立を可能とする。このモジュールは、非常に速く、適用の場所において操作することができる。というのは、ラジアルターボ圧縮機と電気モータを別々に正確にベースに固定し、そうすることにおいて、相互の位置を正確に設定することはもはや必要ではない。有利な実施形態において、ターボ圧縮機はハウジング内に配置され、ハウジングの一部、例えば、下に配置されるハウジングの内壁はまた、同時に共通のベース要素を形成する。
【００２０】
ターボ圧縮機の有利な実施形態において、ラジアルターボ圧縮機とモータは共通のハウジングに配置され、ハウジングは複数の部分的ハウジングからなり、部分的ハウジングは互いに連結されえ、又はハウジングは実質的に単一のハウジングからなる。好ましくは、駆動装置全体は、一つの部分的ハウジングに配置され、ラジアルターボ圧縮機全体は、更なる部分的ハウジングに配置され、好ましくは、これらの部分的ハウジングは直接的に中央に寄せられえ、相互にしっかりと連結されるように、これらの部分的ハウジングは相互にマッチするような形状である。好ましい実施形態において、ラジアルターボ圧縮機、モータ等を有するターボ圧縮機全体は、共通のハウジングによって実質的に移動なくして相互にジャーナル軸受されるように共通のハウジングは堅い形状であり、共通のハウジングは、例えば、外部支持無くしてチューブの形状であり、又はベース上の１個か２個だけの支持部材によって支持されることができる形状である。この配置は以下の利点を有する。即ち、軸受位置の不変の、及び／又は可変の移動の可能性は大いに防止され、そのために、部位での軸受の設定は省かれ、ターボ圧縮機の製造と操作は、より経済的に行なわれる。共通のハウジングにおいて、それにもかかわらず、個々のシャフトの僅かの混乱、又はモータもしくはラジアルターボ圧縮機の静止して配置されている部分の僅かの混乱が、共通のハウジングにおいて起るはずであるならば、電磁ラジアル軸受の使用のためによって、この逸脱を償う可能性もある。
【００２１】
図１から公知のターボ圧縮機は、自身のハウジングを有する分離したモータと、更に自身のハウジングを有するラジアルターボ圧縮機からなる。この公知の配置において、ハウジングの相互運動又は個々のシャフトの移動はかなりの問題であり、それは、各々のハウジングが個々にベースに固定されることによって引き起こされる。異なる熱膨張、又は個々のハウジングに作用する他の力により、それらの位置は変わる。共通のベース要素上、特に共通のハウジング中、モータとラジアルターボ圧縮機の、本発明の配置は、以下の利点を有する。即ち、ベース要素又はハウジングは、ジャーナル軸受のためのレファレンスを形成し、そのために、モータとラジアルターボ圧縮機の位置の相互の変動は大いに除外される。
【００２２】
複数の部分的ハウジングを有するターボ圧縮機は以下の利点を有する。
−完全なターボ圧縮機の組立は非常に単純である。
−別々に釣り合わせられ、重くされることができる一つの回転可能ユニットが、各部分的ハウジング内に配置される。
−中に位置する回転可能ユニットをもつ各部分的ハウジングはまた、異なる供給業者から得ることができる。特に、電気モータとラジアルターボ圧縮機は、異なる供給業者から得ることができる。
−ターボ圧縮機のメインテナンスはより簡単で、費用の点で好ましい。
【００２３】
請求項１の発明によれば、電気モータ、マルチステージラジアルターボ圧縮機及び共通シャフトを備えるターボ圧縮機であって、シャフトの一部は、電気モータのアーマチャとして形成され、シャフトの更なる一部は、ラジアルターボ圧縮機のロータとして形成され、ロータは、圧縮機シャフトと、それに連結された圧縮機車輪状部材を有し、複数の電磁ラジアル軸受が、シャフトのジャーナル軸受のために、シャフトの範囲の方向に離れて配置され、唯一の電磁ラジアル軸受が、電気モータのアーマチャと圧縮機車輪状部材との間に配置され、電気モータ、ラジアルターボ圧縮機、シャフト及びラジアル軸受は共通のハウジング中に配置され、ハウジングは外に対し気体密閉様式で密閉される上記ターボ圧縮機において、
ハウジングは、複数の部分的ハウジングからなり、部分的ハウジングは固定されて連結され、電気モータは、一つの部分的ハウジングに配置され、ラジアルターボ圧縮機は、一つの部分的ハウジングに配置され、電気モータのアーマチャとラジアルターボ圧縮機のロータは連結可能で、連結部を介し共通シャフトを形成し、連結部は、電気モータのアーマチャと圧縮機車輪状部材との間に配置され、少なくとも一つの部分的ハウジングは閉鎖可能な開口部を外壁に有し、閉鎖可能な開口部は、同開口部を通じて少なくとも一つの部分的ハウジングの外側から連結部に接近可能な領域に配置されている。
【００２４】
請求項２の発明によれば、連結部は、２つの部分的ハウジングの連結点の領域で軸方向に配置されている。
【００２５】
請求項３の発明によれば、ラジアル軸受は共通のベース要素上で支持されている。
請求項４の発明によれば、電気モータ、ラジアルターボ圧縮機、シャフト及びラジアル軸受が配置されている共通のハウジングは、ラジアル軸受が支持されるベース要素を備える。
【００２６】
請求項５の発明によれば、ハウジングの内面の一部がベース要素を形成する。
請求項６の発明によれば、電気モータのアーマチャとラジアルターボ圧縮機のロータとが連結部によって連結され、同連結部により長手軸方向の全体にわたって均一の堅さを有する共通シャフトが形成されている。
【００２７】
請求項７の発明によれば、マルチステージラジアルターボ圧縮機は、電気モータのアーマチャの両側に配置され、各ターボ圧縮機はロータを有する。
請求項８の発明によれば、共通のハウジングは入口ラインと出口ラインを有し、それら入口ライン及び出口ラインは、外側からラジアルターボ圧縮機内に開口し、流体を導く様式で、ハウジングの外に配置された装置をラジアルターボ圧縮機に連結させる。
【００２８】
請求項９の発明によれば、電気モータの一端は、ラジアルターボ圧縮機の第１ステージの入口に流体を導く様式で連結され、電気モータの他端は、前記ハウジングの外側に設けられた連結ラインを介してラジアルターボ圧縮機の第１ステージの入口に流体を導く様式で連結され、シールが電気モータの他端と次のステージの出口との間に介在される。
【００３０】
請求項１０の発明によれば、シール系が、ラジアルターボ圧縮機と電気モータとの間に配置され、電気モータはその両側において前記ハウジングの外側に設けられた連結ラインを介して互いに連結され、連結ラインの途中には冷却器が設けられ、電気モータの内部と連結ラインとを循環する冷却回路が形成されている冷却剤循環を有する。
請求項１１の発明によれば、シャフトに作用する軸性軸受は、シャフトの長手軸方向で、特に電気モータとラジアルターボ圧縮機との間に配置されている。
【００３１】
請求項１２の発明によれば、シャフトの位置の測定のためのセンサはシャフトに沿って配置され、センサにシグナル伝達様式で連結されている制御装置が備わり、電磁ラジアル軸受は電磁コイルを有し、電磁コイルは、シグナル伝達様式で制御装置と連結されている。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は公知のターボ圧縮機１の概略図を示す。該ターボ圧縮機は、シャフト３ａを有するラジアルターボ圧縮機３及びシャフト２ａを有する駆動電気モータ２を備える。ラジアルターボ圧縮機３のシャフト３ａは、２つのラジアル軸受５によって両端でジャーナル軸受されている。電気モータ２のシャフト２ａは同様に２つのラジアル軸受５によって両端でジャーナル軸受されている。２つのシャフト２ａ、３ａは連結部４によって連結されている。連結部４は、２つの連結部４ａと柔軟性中間部材４ｂを有し、電気モータ２は、シャフト２ａと連結部４を介しラジアルターボ圧縮機３のシャフト３ａを駆動する。
【００３４】
図２はターボ圧縮機１を示す。ターボ圧縮機１は密閉された圧力ハウジング６内に配置され、１つの入口ライン６ｃと出口ライン６ｄは各々圧力ハウジング６を通り、１つの入口ライン６ｃと出口ライン６ｄは、流体を導く様式で、ラジアルターボ圧縮機を、圧力ハウジングの外に配置されている装置に連結させるために備えられる。電気モータ２は、アーマチャ２ｂと固定子２ｃを備え、アーマチャ２ｂはモータシャフト２ａの一部であり、モータシャフト２ａは、両端で電磁ラジアル軸受５で半径方向でジャーナル軸受され、電磁ラジアル軸受５の各々は、支持デバイス５ａと電磁コイル５ｂを有する。モータシャフト２ａは、ラジアルターボ圧縮機３の方に軸性軸受７を有する。軸性軸受７は、モータシャフト２ａの一部を形成するディスク２ｄの一部と電磁コイル７ａを有する。モータシャフト２ａは、その末端部分で連結部４を介し、ラジアルターボ圧縮機３のロータ３ａに連結されている。ロータ３ａの反対端部分はラジアル軸受５においてジャーナル軸受されている。モータシャフト２ａとロータ３ａは共通シャフト１３を形成する。ロータ３ａの長手軸方向において、２つの回転翼３ｄが配置されている。回転翼３ｄは、第１圧縮機ステージ３ｃと第２圧縮機ステージ３ｄを形成する。ラジアルターボ圧縮機３のガイド翼３ｆは図示していない。圧縮される流体、好ましくは気体の形態の流体の主流は、入口開口部６ａと供給ライン６ｃを介し、第１圧縮機ステージ３ｃに入り、次いで、第２圧縮機ステージ３ｄに導かれ、次いで、出口ライン６ｄを介し、出口開口部６ｂに導かれる。主流の小分画は、連結ライン１１を介し、第１圧縮機ステージ３ｃの出口でわきへそらされ、冷却気体流９としてバイパスされ、フィルタ装置１０に行く。フィルタ装置１０は、冷却気体流９を汚染物質からきれいにし、精製冷却気体流９を、電磁ラジアル軸受５と電気モータ２に冷却剤として供給する。図示した代表的な実施形態では、冷却気体流９は、ラジアル軸受５に供給され、ハウジングの長手軸方向に流れ、次いで、電気モータ２に供給され、更なるラジアル軸受に供給される。好ましくは、冷却気体は、シャフト２ａと、それぞれの磁石５ｂ、２ｃの間に導かれる。冷却気体流９は、第１圧縮機ステージ３ｃの吸い込み側面に注ぎ、第１圧縮機ステージ３ｃによって圧縮され、主流８及び／又は冷却気体流９として前進する。連結ライン１１とフィルタ装置１０は、圧力ハウジング６内又は外を通過するように配置されることができる。図２に示す実施形態によるターボ圧縮機１は、以下の利点を有する。即ち、大気圧に対するモータシャフト２ａ又はロータ３ａそれぞれの密閉は必要ない。更に、モータ２と第１圧縮機ステージ３ｃとの間の密閉は必要ない。そのために、電磁モータ２は、吸引圧又は停止圧によって操作されることができるような形状でありうる。
【００３５】
ターボ圧縮機１は勿論、複数の回転翼３ｂを有しうる。複数の回転翼３ｂは、ローター３ａの長手軸方向において間隔を空けて配置される。例えば、合計４つ、６つ、８つ、又は１０の回転翼３ｂが配置される。達成できる圧縮機圧力は、主に上方に開いている。直列に連結された対応する数の回転翼３ｂにより、例えば、圧縮圧６００×１０5Ｐａ（６００ｂａｒ）を達成することができる。ターボ圧縮機１は、１個以上の更なるラジアルターボ圧縮機３及び／又は電気モータ２も備えうる。更なるラジアルターボ圧縮機３及び／又は電気モータ２は、ロータ２ｂ；３ａの長手軸方向に配置されている。全てのロータ３ａ；２ｂは共通のシャフトを形成する。この共通のシャフトは、ラジアル軸受、特に電磁ラジアル軸受によってジャーナル軸受されうる。好ましくは、１個のラジアル軸受５は、各々の１個のラジアルターボ圧縮機の間に配置される。好ましくは、全てのラジアルターボ圧縮機３は、唯一の共通の圧力ハウジング６内の電気モータ２（１個以上）と共に配置される。
【００３６】
電磁ラジアル軸受５、及びラジアル軸受５と連結されるシャフト２ａと３ａの部分は、電磁ラジアル軸受５の設計のための更なる部材を有する。該部材は専門家には自明であり、そのために図示しない。例えば、電気コイル、強磁性部材などである。同じことが電気モータ２に当てはまる。電気モータ２も同様に概略的にのみ示す。
【００３７】
図３は、２個のラジアルターボ圧縮機３を有するターボ圧縮機１の更なる代表的な実施形態の長手軸方向の断面図を示す。電気モータ２の各側面に、１個のそれぞれのラジアルターボ圧縮機３が配置され、そのロータ３ａは、連結部４を介しモータシャフト２ａに連結されている。ターボ圧縮機１の上半分のみが図示されている。図２の実施形態との本質的な差異のみ詳細に記載する。モータシャフト２ａと２個のロータ３ａを備えるシャフト全体は、４個の電磁ラジアル軸受５によってジャーナル軸受されている。４個の電磁ラジアル軸受５は、シャフト全体の長手軸方向に分散的に配置されている。左に配置されているラジアルターボ圧縮機３は、低圧部分として連結され、６個の回転翼３ｂを有する。右に配置されているラジアルターボ圧縮機３は、高圧部分として連結され、５個の回転翼３ｂを有する。同様にガイド翼３ｆを図示する。主流８は供給ライン６ｃを介し、低圧部分に入り、圧縮後、連結ライン１２を介し、高圧部分に供給される。主流８は、圧縮後、出口ライン６ｄを介し、高圧部分を去る。主流８の小部分は、第１圧縮機ステージ３ｃ後に、連結ライン１１中に、冷却気体流９として導かれる。該冷却気体流９は、フィルタ１０を通り流れた後、電気モータ２の右側に配置されている内部空間９ｃへ供給され、次いで、内部空間９ｂを介し、モータシャフト２ａの長手軸方向に流れ、第１圧縮機ステージ３ｃの吸引開口部へ流れる。ラジアルターボ圧縮機３に位置するプロセス気体の一部は、導かれ、電気モータ２の冷却のために使用される。
【００３８】
接触無しシール１９が、右側に配置されているラジアルターボ圧縮機３と電気モータ２との間でロータ３ａに配置され、電気モータ２の右側で内側圧力を対応して低く保つ。電気モータ２は、吸引圧又は停止圧で操作できるように設計されている。連結ライン１２及び／又は連結ライン１１、並びにフィルタ装置１０は、ハウジング６内で完全に延在するように配置されることができる。
【００３９】
ラジアルターボ圧縮機３はまた、例えば“背中あわせ”配置に配置されることができる。即ち、２個のラジアルターボ圧縮機３によるシャフトに作用する力は、反対方向に作用し、モータシャフト２ａの長手軸方向に作用する押し力を補償し、減少させる。
【００４０】
図３と図４の実施形態では、ハウジング６は、３個の部分的ハウジング６ｅ、６ｆ、６ｇからなる。部分的ハウジング６ｅ、６ｇは、ラジアルターボ圧縮機３の一部を形成し、部分的ハウジング６ｆは電気モータ２の一部を形成する。部分的ハウジング６ｅ、６ｆ、６ｇは、互いにしっかりと連結されることができるように、例えば、図３と図４に示すようなねじによってしっかりと連結されることができるように、相互にマッチした形状である。シールも、ハウジング６の内部空間を密閉するために、これらの連結部で配置されることができ、ハウジング６の内部空間と外界との間で流体を導く連結が、ライン６ｃ、６ｄ、１１、１２を介してのみ、又は対応するフランジを介してのみ存在する。外界との流体を導く連結は、ライン６ｃ、６ｄを介してのみ存在し、適当な場合、図３と図４に示すライン１１と１２の配置の結果として出口ライン６ｉを介し存在する。連結点は更に相互に適合されえ、隣接して配置された部分的ハウジングは、一緒に押される際、ターボ圧縮機１の長手軸に関し、自動的に相互に中心に集められ、連結されるような形状である。２個の部分的ハウジング６ｅ、６ｇは各々、外壁に開口部２３ａを有する。外壁は、カバー２３ｂによって気体密閉様式で閉鎖されることができる。図３において、部分的ハウジング６ｇに配置された開口部２３ａは、カバー２３ｂによって示される。ラジアルターボ圧縮機３は、それぞれの部分的ハウジング６ｅ、６ｇ中に製造され、電気モータ２は部分的ハウジング６ｆ中に製造されるように、好ましくは、ターボ圧縮機１は前製造される。このようにして前製造された部分的ハウジング６ｅ、６ｆ、６ｇは、使用の場所へ、組み立てられた状態へ輸送される。ターボ圧縮機１のアッセムブリィは以下のようである。部分的ハウジング６ｅ、６ｆ、６ｇが、フランジ６ｋ、６ｌを介し互いにしっかりと連結された後、シャフト３ａとロータ２ｂは、連結部４でしっかりと連結される。連結部４は、開口部２３ａを通り外側から接近できる。その後、開口部２３ａはしっかりと、カバー２３ｂで気体密閉様式で閉められる。連結部４で使用される締め手段（例えば、ボルトなど）は本質的に公知であり、詳細には示さない。
【００４１】
図４に示すターボ圧縮機１は、図３のターボ圧縮機と実質的に同じ設計である。図４に示すターボ圧縮機１は、ハウジングパート６ｅ内に、内部空間９ｂに流体を導く様式で連結された出口開口部６ｈと、出口開口部６ｈ後に配置された出口ライン６ｉを有する。出口ライン６ｉを通り、冷却気体流９と、主流９ａの小部分が出現し、例えば、該プラントには外部であるプロセス源に導かれる。この配置は、図３の代表的な実施形態とは対照的に以下の利点を有する。即ち、出口ライン６ｉに続く装置内の圧力は、ラジアルターボ圧縮機３内の圧力とは独立である。好ましくは、この圧力は、モータ冷却が、図３の実施形態におけるよりも低圧レベルで起るように選択される。このことは、以下の利点を有する。即ち、回転部分と静止部分との間で起るモータ２における消散損失が減少する。シール１９は、モータ２とラジアルターボ圧縮機３との間の各面で配置される。出口ライン６ｉは、例えば、圧縮機２４に供給されることができる。圧縮機２４は、主要流９、９ａを供給し、再び圧縮されて入口開口部６ａに流れる。出口ライン６ｉ中で、圧縮機によって産生された吸引圧力は、例えば５０×１０5Ｐａ（５０ｂａｒ）よりも小さくありうる。
【００４２】
更に、調節装置１７を図４に示す。調節装置１７は、少なくとも、電磁ラジアル軸受５とモータ２の制御に役立つ。ラジアル軸受５に対しシャフト全体１３又は部分的シャフト２ａそれぞれの位置を測定するセンサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが、ラジアル軸受５の領域に配置されている。センサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、電気ライン１６ｅ、１６ｆ、１６ｇ、１６ｈを介し、調節装置１７に連結されている。調節装置１７に連結されている電気ライン１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、ラジアル軸受５の磁気コイルを制御するために備わる。更に、調節装置１７を、図示していない電力電気回路を介し、電気モータ２の巻き線に連結する電気ライン１５ｅが備わる。
【００４３】
図５は、ハウジング６の長手軸方向の断面図である。２個の部分的ハウジング６ｅ、６ｆの連結部が示されている。第１の部分的ハウジング６ｅのフランジ６ｋは窪みをもつ。窪みは、第２の部分的ハウジング６ｆのフランジ６ｌがその中に収容されるような形状である。２個の部分的ハウジング６ｅ、６ｆの相互位置が、一緒に適合する間、フランジ６ｋ、６ｌによって相互に中央による。フランジ６ｋ、６ｌは、ナット６ｎを有する複数のねじ６ｍによって一緒にされる。複数のねじは、円周方向に分散的に配置される。グルーブが、フランジ６ｋ、６ｌの端面に備わる。グルーブは円周方向に延在する。グルーブにおいて、シール要素６０が配置され、内側空間を密閉する。内部空間は、外側に対し、２個の部分的ハウジング６ｅ、６ｆによって境されている。
【００４４】
図６は、概略的に示したハウジング６の長手軸方向の断面図を示す。ハウジング６は、フランジ６ｋ、６ｌ、及び入口ライン６ｃと出口ライン６ｄを有する３つの部分的ハウジング６ｅ、６ｆ、６ｇからなる。ハウジング６は、ベース１４上の２個の支持要素１８ａ、１８ｂを介し支持されている。ハウジング内で、堅い支持を形成する、特に支持表面を形成するベース要素６ｐが配置される。ベース要素６ｐは、ハウジング６の長手軸方向に延在する。ベース要素６ｐ上で、電気ラジアル軸受５が配置される。ベース要素６ｐの機能は、できるだけ安定で、好ましくはできるだけ温度非感受性のレファレンス平面を形成することである。その上に、少なくとも幾つかのラジアル軸受が配置される。ベース要素６ｐは、複数の実施形態の形状でありうる。例えば、固定された、堅いプレート、又は担体、又は格子の形状でありうる。電気モータ２又はラジアルターボ圧縮機３などの更なる部材も、ベース要素６ｐ上に固定されることができる。ベース要素６ｐの使用により、電磁ラジアル軸受５が非常に正確に相互に配置されることができ、特に互いに正確に整列することができる。ベース要素６ｐ上のラジアル軸受５の共通の配置は、以下の利点を有する。即ち、作用する張力、圧縮、もしくは剪断力、又は温度の影響により起るラジアル軸受の相互の移動は小さいままである。更に、この配置は、非常に速く操作できるように設定されることができる。図１の公知の配置において、２個の分離した装置、電気モータ２とラジアルターボ圧縮機３を別々に設定し、シャフト２ａ、３ａが整列して配置されるように、時間がかかる方法で非常に正確に電気モータ２とラジアルターボ圧縮機３を整列させることが必要であった。この努力にもかかわらず、電気モータ２及び／又はラジアルターボ圧縮機３、又はラジアル軸受５は相互に移動しえ、それは、例えば、作用力、又は土台の移動、又は温度の変化によって引き起こされうる。
【００４５】
電磁ラジアル軸受によって産生されることができる軸受力は、公知の水圧の軸受によって産生されることができる軸受力よりもかなり小さい。そのために、電磁ラジアル軸受の正確な相互の整列と、ラジアル軸受の相互の移動の防止は、極めて重要である。シャフトがラジアル軸受の幾何学的中心に保たれるように、電磁ラジアル軸受は通常操作される。ラジアル軸受の相互の移動は以下の結果となる。即ち、シャフトを幾何学的中心に保つために、ラジアル軸受はかなりの力を発揮しなければならない。電磁ラジアル軸受は比較的速く磁気飽和の状態に達するので、この状況のラジアル軸受は、シャフトを荷うために利用できる、より小さい負荷を提供する。この影響は、ターボ圧縮機の操作安全性を減少させる。電磁ラジアル軸受はもはや、極端な場合にシャフトを運ぶことができない。従って、電磁ラジアル軸受を使用するとき、電磁ラジアル軸受ができるだけ正確に整列するように配置され、ターボ圧縮機の操作の間、ラジアル軸受の相互の移動をできるだけ避けるように、電磁ラジアル軸受が配置されることが極めて重要である。従って、電磁ラジアル軸受が、共通のシャフト１３の長手軸方向でより大きな相互の距離を有するとき、上記のことはまた好ましい。図１の公知の実施形態において、中央の２個のラジアル軸受５は比較的小さな相互距離を有し、中央のこれらの２個のラジアル軸受５の相互移動の発生において、半径方向に互いに反対に作用する力を、ラジアル軸受は産生するという問題が起りえ、それは、軸受のために利用できるままである電磁ラジアル軸受の負荷は、より小さいか、又はもはや利用できなくさえあるという影響をもつ。
【００４６】
図７は、図４に記載の実施形態と比較して、分離して冷却された電気モータ２を有するターボ圧縮機１を示す。この実施形態において、乾燥気体シール１９と、その後にシール２０を有する二重シールを有する一つのシステムが、ラジアルターボ圧縮機３の圧力部分と電気モータ２との間で配置される。出口２１が２つのシール１９、２０の間に配置される。出口２１は、孔（気体燃焼無しの大気への排出）又はフレア（気体燃焼有りの大気への排出）の形状であり、出口２１は、ハウジング６を通り延在する。電気モータ２は、分離した冷却回路をもつ。分離した冷却回路は、シール１９、２０によってラジアルターボ圧縮機３から分離される。冷却回路は、連結ライン１１と冷却器２２を有する。電気モータ２を冷却する冷却気体流９は、長手軸方向に固定子２ｃとアーマチャ２ｂとの間を流れ、電気モータ２の一端（９ｂ）の近くへ導かれ、ハウジング６の外の連結ライン１１に導かれ、冷却器２２を通り、次の連結ライン１１を流れた後、電気モータ２の他端９ｃでハウジング６内に導かれる。冷却気体を駆動する装置などの、この回路の更なる部品は図示しない。供給ライン９ｄは、例えば、出口ライン２１を通り流出する冷却気体成分を補償するために、更なる冷却気体を供給する。窒素などの攻撃性ではない気体が冷却気体として適切である。図７に記載の配置は利点がある。例えば、電気モータ２を冷却するために、プロセス気体が低圧レベルで利用できないとき、あるいは、プロセス気体が攻撃性を有するか、例えば液体の気体不純物によって汚染されていて、シャフト２ａなどの電気モータ２の部品又は電気絶縁にダメージを与えうるときには、利点がある。電気モータ２の冷却剤循環は、大気圧又はわずかにそれ以上の圧力をもつように設計されうる。図７で示すように、冷却気体流９の少量がシール２０を介し出口２１に到達するように、冷却剤回路は設計されることができる。そのために、冷却気体流９は外来気体によって汚染されないことが保証される。図７に記載の代表的な実施形態において、プロセス気体８の小部分がシール１９を介し出口２１に流れる。いわゆるフレア又は孔を出口２１の後におくことができ、特に環境に対し、出口２１から出る気体を燃やさずに導き出す（孔）か、気体を燃やして導き出す（フレア）。
【００４７】
図７に記載の代表的な実施形態の利点は、冷却気体流９は低圧を有するということ、及び／又は好ましい気体、もしくは問題なく扱える気体、特に攻撃性を有しない気体を冷却気体として使用できるということである。
【００４８】
本発明のターボ圧縮機１の利点は、電気モータ２及びラジアルターボ圧縮機３は、対応するハウジング部品６ｅ、６ｆと一緒に前もって組み立てられることができ、ターボ圧縮機１は、建設場所に、ハウジング６として、又はユニットとして輸送されることができ、そこで建設されることができるということである。
【００４９】
図３、４、７でハウジング６の外に延在するライン１１、１２、及び関連部材２２は、更なる実施形態では、ハウジング６内に延在して配置されることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明により、経済的により有利なターボ圧縮機が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  公知のターボ圧縮機の配置の概略図。
【図２】  電気モータとラジアルターボ圧縮機を有するターボ圧縮機の長手軸方向の断面図。
【図３】  両端に配置されたラジアルターボ圧縮機を有するターボ圧縮機の長手軸方向の断面図。
【図４】  両端に配置されたラジアルターボ圧縮機を有する別のターボ圧縮機の長手軸方向の断面図。
【図５】  ２個の部分的ハウジングの連結部の長手軸方向の断面図。
【図６】  ３個の部分的ハウジングからなるハウジングの長手軸方向の概略断面図。
【図７】  別個の冷却系を有するターボ圧縮機の長手軸方向の断面図。
【符号の説明】
１…ターボ圧縮機、２…電気モータ、２ｂ…アーマチャ、３…ラジアルターボ圧縮機、３ｂ…圧縮機車輪状部材、３ｅ…ロータ、４…連結部、５…ラジアル軸受、６…ハウジング、６ｅ、６ｆ、６ｇ…部分的ハウジング、１３…シャフト。
【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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