JP2014530984A - 極低温液体膨張タービン - Google Patents
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Abstract
Description
タービンは極低温の温度で作動しているとしても、機械は典型的には雰囲気温度又はそれより上で作動する軸方向配置の構成要素、具体的にはタービンホイールが取り付けられている回転シャフトを支持するための単数又は複数の軸受、を有している。理論上、熱力学的に最も効率のよい極低温液体膨張タービンは半径方向流体流入を採用しているタービン類である。但し実用上は、フラッシュの結果として、又は極低温の温度にある部品とより高い温度にある部品の間の軸受の速やかで適切な封止を実現し損ねた結果として、望ましからざる熱の流れ又は第2気相の形成の様な影響が出る傾向があり、膨張タービンの代替形態又はジュールトムソン弁が半径方向吸込液体膨張タービンの代わりに選定される事態を招いている。
タービンホイールは、極低温液体がその膨張中にフラッシュするのを許容するように適合されていてもよい。
当該第1出口は、典型的には、ガスの流通が制限されるように第1ラビリンスシールを通っている。
乾性ガス封止手段は、典型的には、乾性ガスシールであり、例えば単一型乾性ガスシール又はタンデム型乾性ガスシールである。
典型的には5バールから10バールの範囲の圧力がガス室中に維持されている。
極低温液体が天然ガスである場合は、マイナス100℃からマイナス150℃の範囲の温度が、典型的に、ガス室中に維持されている。温度は、室の作動圧力で室中の流体が完全にガス状になる最小値又は当該最小値より僅かに上になるように調整されていてもよい。
これより、本発明による極低温液体膨張タービンを、一例として、添付図面を参照しながら説明してゆく。
膨張タービンのシャフト8には、タンデム型乾性ガスシール30とオイル軸受20及び22の間の位置に更なるガスシール54が提供されている。更なるガスシール54は、乾性ガスシール30が失陥した場合に、極低温の温度で作動するタービン部分へのオイル蒸気の漏出を最小限に抑えることを意図したものである。更なるガスシールは、一対の軸方向に配置されているカーボンリング56及び58を備えている。リング56と58の間の半径方向空間は、典型的には約大気温度(例えば20℃)の窒素を外部供給源(図示せず)と連通しているシール担持体の通路60を介して送給される。少なくとも窒素の一部はガスシール54から通路48を介して抜かれるようになっていてもよい。
4 出口フランジ
6 タービンホイール
8 回転シャフト
10 連結部
12 半径方向入口
14 タービンの前方回転面
16 囲い板
18 拡散部
21 ガスシールが配置されている領域
23 オイル軸受が配置されている領域
24 オイル注入部通路
26 軸受担持体
28 ハウジング
30 タンデム型乾性ガスシール
33、48、50、60 通路
32、34 静止リング
36、38 乾性ガスシール
40、42 回転リング
46 シール担持体ユニット
52 ラビリンスシール
54 ガスシール
56、58 カーボンリング
70 半径方向熱的バリア部材
72 ボルト
74 ハウジング
76 室
78 内部通路
80 スリーブ
82 ラビリンスシール
300 ブレード
302 溝
Claims (21)
- 極低温液体膨張タービンであって、回転シャフトに取り付けられているタービンホイールと、当該膨張タービン中に膨張させる極低温液体のための少なくとも1つの半径方向入口と、前記回転シャフトのための少なくとも1つの軸受と、前記回転シャフトに沿った前記タービンホイールと前記軸受の間の位置の乾性ガス封止手段と、を有する極低温液体膨張タービンにおいて、前記タービンホイールと前記乾性ガス封止手段の間に熱的バリア部材が設けられ、前記熱的バリア部材の前記乾性ガス封止手段側にガス室が設けられ、前記ガス室への極低温ガスのための入口が設けられている、ことを特徴とする極低温液体膨張タービン。
- 前記乾性ガス封止手段は、前記極低温ガスのための入口に加え、乾性非極低温ガスのための入口を有している、請求項1に記載の極低温液体タービン。
- 前記タービンホイールは、前記極低温液体がその膨張中にフラッシュするのを許容するように適合されている、請求項1又は2に記載の極抵抗液体タービン。
- 前記タービンホイールはスカラップ状をしている、請求項3に記載の極低温液体タービン。
- 前記ガス室は、前記タービンホイールへの極低温ガスのための第1出口を有している、上記請求項の何れか1項に記載の極低温液体タービン。
- 前記第1出口は、第1ラビリンスシールを通っている、請求項5に記載の極低温液体タービン。
- 前記ガス室は、第2ラビリンスシールを介して前記乾性ガス封止手段と連通する、極低温ガスのための第2出口を有している、上記請求項の何れか1項に記載の極低温液体タービン。
- 前記乾性ガス封止手段は、乾性ガスシールである、上記請求項の何れか1項に記載の極低温液体タービン。
- 前記乾性ガス封止手段は、タンデム型乾性ガスシールである、請求項8に記載の極低温液体タービン。
- 前記乾性ガス封止手段は、単一型乾性ガスシールである、請求項8に記載の極低温液体タービン。
- フレア又は外部雰囲気又はガス回収手段と連通する、前記乾性ガス封止手段からの第1脱気孔が設けられている、上記請求項の何れか1項に記載の極低温液体タービン。
- 外部雰囲気と連通する、前記乾性ガス封止手段からの第2脱気孔が設けられている、請求項11に記載の極低温液体タービン。
- 前記軸受はオイル軸受であり、前記乾性ガス封止手段は、複数の軸方向に離間されたカーボンリングを備える更なるシャフト封止手段によってオイル蒸気から防護されている、上記請求項の何れか1項に記載の極低温液体タービン。
- 前記軸受はオイル軸受又はガス軸受である、上記請求項の何れか1項に記載の極低温液体タービン。
- 前記カーボンリング間の空間は乾性非極低温ガスの供給源と連通している、請求項13に記載の極低温液体タービン。
- 発電機又は制動手段へ連結されているものとしての、上記請求項の何れか1項に記載の極低温液体タービン。
- 上記請求項の何れか1項に記載の極低温液体タービンを動作させる方法において、前記極低温液体の一部を気化させて前記極低温ガスを形成している、方法。
- 5バールから10バールの範囲の圧力が前記ガス室中に維持されている、請求項17に記載の方法。
- 前記極低温ガスの温度は、前記ガス室中に単一の気相を維持するように調整されている、請求項18に記載の方法。
- 前記極低温液体は、天然ガス、液体窒素、又は液体空気である、請求項17から19の何れか1項に記載の方法。
- 前記極低温ガスの少なくとも90%が前記タービンホイールへと前記ガス室を出てゆく、請求項17から20の何れか1項に記載の方法。
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