JP2016145636A

JP2016145636A - 伝動ターボ機械

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Publication number: JP2016145636A
Application number: JP2015205349A
Authority: JP
Inventors: アンヤ・クリスティーナ・ドバット; Christina Dobat Anja; オーレ・ハンゼン; Ole Hansen; ハンス−オットー・イェスケ; Jeske Hans-Otto; マルクス・レーナー; Roehner Markus
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2016-08-12
Also published as: ITUB20159301A1; CZ2015686A3; KR20160097116A; GB2536774A; DE102015001418A1; CH710739A2; CN105863743A; FR3032479A1; CH710739B1; FR3032479B1; US20160230771A1; GB201601246D0; NL2015325B1; CN114458395A

Abstract

【課題】効率的な伝動ターボ機械を提供する。
【解決手段】伝動機１１、駆動ユニット１２及び第１出力ユニット１３及び第２出力ユニット１４を持つターボ機械１０。伝動機１１は大歯車軸１８を持つ大歯車及びこれと噛み合う軸を持つ複数の歯車を有する。駆動ユニットは第１クラッチ２９を経て第１小歯車軸２２に連結され、第１出力ユニットが圧縮機として構成され、駆動ユニットからの駆動力にて第1プロセスガスが圧縮され、第１出力ユニットは第２クラッチ３０を経て第１小歯車軸２２に連結され、第１出力ユニットが第１クラッチ、第２クラッチが閉じている場合、直接的に伝動機の歯車比は変わらずに駆動ユニットに接続し、出力ユニット１４が圧縮機として構成され、駆動ユニットからの駆動力にて第1プロセスガス又はさらなるプロセスガスが圧縮され、第２出力ユニットは伝動機の小歯車軸２４に接続される。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は伝動ターボ機械に関する。

特許文献１より知られる伝動ターボ機械は、伝動機、駆動ユニット、及び複数の出力ユニットを備えており、伝動ターボ機械のこれらの構成部分は一つの機械列に組み込まれている。この伝動機は、大歯車軸を持つ中央大歯車を有しており、小歯車軸上に取り付けられた複数の小歯車がこの大歯車に噛み合っている。駆動ユニットは望ましくは蒸気タービンである。出力ユニットは望ましくは圧縮機、つまり主圧縮機及び複数の歯車圧縮機である。特許文献１によると駆動ユニットは第１クラッチを介して伝動機の第1小歯車軸に連結されており、これに対して主圧縮機として構成された出力ユニットは第２クラッチを介して伝動機の第２小歯車軸に連結されており、そのため、駆動ユニット及び、主圧縮機として構成された第１出力ユニットは伝動機（回転数低減型負荷伝動機）の変速段を介して互いに作用接続されている。従来技術で知られるそのような機械列の最適な設計は特許文献１によるとほぼ、駆動ユニット及び出力ユニットが最適な動作範囲で運転され、主に負荷伝動機における変速比により回転数に関する適合が行われることにより行われる。

欧州特許第２１２８４４８号明細書

より効率的で、そのためより少ない損失で運転できる伝動ターボ機械が求められている。また、そのような伝動ターボ機械を、より低い取り付け高さで、より寸法の小さい建物内に配置できるよう、そのような伝動ターボ機械の取付に必要な空間を減少させることも求められている。

上述のことを鑑みて本発明の課題は、新規の伝動ターボ機械を提供することである。この課題は、請求項１に記載の伝動ターボ機械により解決される。本発明の伝動ターボ機械は、伝動機、駆動ユニット、及び複数の出力ユニットを有しており、これらは一つの機械列に組み込まれている。伝動機は、大歯車軸を有する中央大歯車、及び、この大歯車に噛み合う、それぞれ小歯車軸を持つ少なくとも二つの小歯車を有している。駆動ユニットは望ましくは、中で蒸気の圧力が緩和されることにより機械的な駆動力を提供する蒸気タービンとして構成することができ、駆動ユニットは第１クラッチを介して伝動機の一方のサイドで伝動機の第１小歯車軸に連結されている。第１出力ユニットは主圧縮機として構成されており、この中では、駆動ユニットから提供された機械的駆動力を利用して第１プロセスガスが圧縮され、第１駆動ユニットは、反対側の伝動機サイドにおいて第２クラッチを介して伝動機の第１小歯車軸に連結されており、その際、第１出力ユニットは、第１クラッチが閉じていて、かつ第２クラッチも閉じている場合には、伝動機の歯車比が同じままで（つまり、変速段なしで）直接的に駆動ユニットに作用接続する。少なくとも一つの第２出力ユニットは歯車圧縮機として構成されており、駆動ユニットにより提供された機械的な駆動力を利用して第１プロセスガス、又は少なくとも一つのさらなるプロセスガスが圧縮され、第２出力ユニットは、伝動機のさらなる小歯車軸に耐トルク的に接続されている。

望ましくは蒸気タービンとして構成された駆動ユニットが、主圧縮機として構成された第１出力ユニットに、伝動ターボ機械の伝動機の変速段なしに直接的に連結されている伝動ターボ機械は、従来技術より知られる機械列の場合より、より高い効率及びより低い損失で運転できる。

伝動ターボ機械、駆動ユニット及び出力ユニットを備える機械列の新しいコンセプトを考慮する中で、従来の配置原理ではそれぞれの適用ケースについて、機械列全体にとって特にコスト及び設置スペースに関して最適性が達成されないことが明らかになった。

とりわけ伝動機の構成の研究により、駆動ユニットと出力ユニットとの間の負荷伝動機をなくすことにより、伝動機の伝動損失ならびにコストを有意に低減でき、それが機械列の全体効率に大きく影響することが明らかになった。

コストを最小化し、圧縮性能を保持し、全体効率も少なくとも同じに保持する、という目標から出発したところ、予想外なことに、全体プロセスに合わせて特に設計された駆動ユニットは、前記の目標達成のために必ずしも必要ではないということが明らかになり、そのため、駆動ユニットの選択において、回転数が最適化された動作範囲への依存度を下げることができる。

第１発展形によると、主圧縮機が遠心圧縮機として構成されており（望ましくは少なくとも２段）、前の圧縮段の下流ではあるが最終の圧縮段の下流ではないところに、通常は中間冷却器が設けられていて、圧縮する第１プロセスガスの体積及び温度が下げられる。主圧縮機を、遠心圧縮機の圧縮機段の後ろ又は圧縮機段の間で中間冷却を行う遠心圧縮機として構成することは、一方では伝動ターボ機械の効率の向上にとって、他方では伝動ターボ機械に必要な設置スペースの低減にとって好適である。

第２の好適な発展形によると主圧縮機は、少なくとも一つの半径方向終段を持つ軸流圧縮機として構成されており、下流方向において軸流段の後ろで、半径方向の終段に入る前に中間冷却が設けられている。

任意的に、２つの半径方向終段を持つ軸流圧縮機も可能であり、この場合は２つの遠心段の間に中間冷却を設けることも可能である。

さらなる好適な発展形によると、蒸気タービンとして構成された駆動ユニットは軸方向の排蒸気ハウジングを有しており、蒸気タービンとして構成された駆動ユニットのコンデンサは、蒸気タービンの長軸方向において、蒸気タービンを支える土台テーブルの隣で望ましくは別個の支持部の上に設置される。この構成により、コンデンサを土台テーブルの下に設置する必要がなくなる。コンデンサはむしろ土台テーブルの隣で別個の支持部の上に配置される。このことはとりわけ、必要な設置スペースの低減にとって長所となり、それは、それにより土台テーブルの高さを例えばおよそ１２ｍまでからおよそ４mまでに下げ、それにより伝動ターボ機械全体の設置高さを下げることができる。それによりさらに、機械土台をより薄くもしくはより軽量に実施することが可能となる。

さらなる好適な発展形によると伝動ターボ機械は、２つ又は３つ又は４つ又は５つ又は６つ又は７つ又は８つの、歯車圧縮機として構成された、第２の出力ユニットを有しており、伝動ターボ機械が２つの歯車圧縮機を有している場合には、これらは第２小歯車軸に耐トルク的に接続されており、伝動ターボ機械が３つ又は４つの歯車圧縮機を有する場合には、これらはさらなる小歯車軸に耐トルク的に接続されており、伝動ターボ機械が５つ又は６つの歯車圧縮機を有する場合には、これらはまたさらなる小歯車軸に耐トルク的に接続されており、伝動ターボ機械が７つ又は８つの歯車圧縮機を有する場合には、これらはまたさらなる小歯車軸に耐トルク的に接続されている。歯車圧縮機の数を適切に選択することにより、さらに効率を高めることができる。

本発明の望ましい発展形は、従属請求項及び以下の説明から理解される。本発明の実施例を図を用いて説明するが、これに限定されるわけではない。

本発明の第１の伝動ターボ機械のブロック図である。図１ａに図示された伝動ターボ機械の伝動機の図式化された斜視図である。本発明の第２の伝動ターボ機械のブロック図である。図２ａに図示された伝動ターボ機械の伝動機の図式化された斜視図である。本発明の第３の伝動ターボ機械のブロック図である。図３ａに図示された伝動ターボ機械の伝動機の図式化された斜視図である。本発明の第４の伝動ターボ機械のブロック図である。図４ａに図示された伝動ターボ機械の伝動機の図式化された斜視図である。本発明の第５の伝動ターボ機械のブロック図である。図５ａに図示された伝動ターボ機械の伝動機の図式化された斜視図である。本発明の第６の伝動ターボ機械のブロック図である。図６ａに図示された伝動ターボ機械の伝動機の図式化された斜視図である。本発明の第７の伝動ターボ機械のブロック図である。図７ａに図示された伝動ターボ機械の伝動機の図式化された斜視図である。本発明の第８の伝動ターボ機械のブロック図である。図８ａに図示された伝動ターボ機械の伝動機の図式化された斜視図である。

本発明は伝動ターボ機械に関する。

図３ａ及び図３ｂには、本発明の伝動ターボ機械１０の望ましい実施例が図示されている。伝動ターボ機械１０は、組み込まれた伝動機１１、駆動ユニット１２、複数の出力ユニット１３、１４、１５、１６を有しており、伝動機１１、駆動ユニット１２、及び複数の出力ユニット１３、１４、１５、１６は一つの機械列に組み込まれている。

伝動ターボ機械１０の伝動機１１は大歯車１７を有しており、大歯車１７は大歯車軸１８に配置されていて、大歯車軸１８を介して伝動機１１の伝動機ハウジング１９に回転可能に取り付けられている。伝動機１１の大歯車１７の周囲には複数の小歯車２１、２３、２５が噛み合い、これら小歯車は小歯車軸２２、２４、２６に固定されていて、小歯車軸２２、２４、２６を介してやはり伝動機ハウジング１９に回転可能に取り付けられている。

図３ａ及び図３ｂの実施例においては、そのように小歯車軸２２、２４、２６に取り付けられた全部で３つの小歯車２１、２３、２５が、大歯車１７の周囲において大歯車１７に噛み合っている。

駆動ユニット１２は蒸気タービンとして構成されており、蒸気タービン内では蒸気の圧力を緩和させて機械的な駆動力を提供する。駆動ユニット１２は、伝動機１１の第１小歯車軸２２に、つまり、伝動機１１もしくは伝動機ハウジング１９の第１サイド２７において連結されており、蒸気タービンとして構成された駆動ユニット１２は第１クラッチ２９を介して第１小歯車軸２２に連結されている。

複数の出力ユニット１３、１４、１５、１６には、主圧縮機として構成された第１出力ユニット１３ならびに、歯車圧縮機として構成された複数の第２出力ユニット１４、１５、１６が含まれる。主圧縮機もしくは第１出力ユニット１３は少なくとも２段で構成されており、主圧縮機内では駆動ユニット１２により提供された機械的な駆動力を利用することにより第１プロセスガスの圧縮が行われる。

第１出力ユニット１３もしくは主圧縮機も伝動機１１の第１小歯車軸２２に連結されており、つまり、伝動機１１もしくは伝動機ハウジング１９の第１サイド２７の反対側に位置する、第２サイド２８において連結されている。このとき主圧縮機として構成された第１出力ユニット１３は、第２クラッチ３０を介して第１小歯車軸２２につながっており、第１小歯車軸２２には第１クラッチ２９を介して駆動ユニット１２も連結されている。

特に第１クラッチ２９及び第２クラッチ３０の両方が閉じている場合、駆動ユニット１２と主圧縮機として構成された第１出力ユニット１３とは、歯車比が同じままで、伝動機１１の変速段の中間接続なしで直接的に、互いに作用接続しており、これらは同じ回転数で回転する。

図３ａの伝動ターボ機械１０は駆動ユニット１２及び主圧縮機として構成された第１出力ユニット１３に加えて、歯車圧縮機として構成された、３つの第２出力ユニット１４、１５、１６を有している。歯車圧縮機として構成された第２出力ユニット１４、１５、１６内では、駆動ユニット１２により提供された機械的な駆動力を利用して第１プロセスガス及び／又は一つの又は複数のさらなるプロセスガスが圧縮されるか、又は引き続き圧縮され、第２出力ユニット１４、１５、１６は伝動機１１のさらなる小歯車軸２４、２６に耐トルク的に接続されている。

図３ａ及び図３ｂの実施例においては、さらなる３つの第２出力ユニット１４、１５、１６が、さらなる２つの小歯車軸２４及び２６に耐トルク的に接続されており、つまり、２つの歯車圧縮機１４及び１５が、伝動機１１もしくは伝動機ハウジング１９の互いに反対側のサイド２７及び２８において伝動機１１の第２小歯車軸２４に耐トルク的に接続されており、また、歯車圧縮機１６は、望ましくは、歯車圧縮機１４及び主圧縮機１３も設けられている伝動機ハウジング１９のサイド２８において、伝動機１１の第３小歯車軸２６に耐トルク的に接続されている。

機械列の総出力のうち、少なくとも５０%が主圧縮機に、その残り（５０%未満）が歯車圧縮機に割り当てられており、そのため、とりわけ主圧縮機及び駆動ユニット１２は、回転数を最適にした設計にすることが、機械列の効率の向上にとって大きな意味があることが明らかである。

図３ａ及び図３ｂの実施例において第１小歯車軸２２は大歯車１７のおよそ６時の位置に位置していて、小歯車２１を介してこの位置で大歯車１７に噛み合う。小歯車２３を持つ第２小歯車軸２４は大歯車１７のおよそ３時の位置で、また、小歯車２５を持つ第３小歯車軸２６ははおよそ９時の位置に位置しており、これら小歯車２３、２５はこの位置で大歯車１７に噛み合う。

図３ａに図示されたように伝動機１１の大歯車軸１８には、クラッチ３２を介して、任意的な発電機３１又は代替的にモータを連結することができる。

すでに述べたように、主圧縮機として構成された第１出力ユニット１３は、複数の圧縮機段を持つ多段構成とすることができる。

前の圧縮機段１３ａの下流に中間冷却器１３ｂが位置しており、それによりすでに圧縮された第１プロセスガスが冷却され、それにより第１プロセスガスの体積と温度を下げる。それによりとりわけ歯車圧縮機１４、１５又は１６の領域における第１プロセスガスのさらなる圧縮に関して、伝動ターボ機械の効率を改善することができる。

望ましくは、各歯車圧縮機１４、１５、１６の下流にも、それぞれ圧縮されたプロセスガスを冷却するために中間冷却器（図示されず）を配置することが可能である。

伝動機１１は、歯車圧縮機１４、１５、１６、蒸気タービンとして構成された駆動ユニット１２ならびに主圧縮機として構成された第１出力ユニット１３と共に、望ましくは機械土台の共通の土台テーブル２０上に取り付けられている。

蒸気タービンもしくは駆動ユニット１２の領域には、軸方向の排蒸気ハウジング３３が設けられており、それにより、圧力が緩和された媒体は蒸気タービン１２から軸方向に出ていく。

蒸気タービン１２の下流に位置するコンデンサ３４はこのとき望ましくは、蒸気タービン１２の長手方向軸の方向において、蒸気タービン１２を支持する機械土台の土台テーブル１２の隣に、望ましくは別個の支持部３５の上に配置されている。

そのため、図３ａ及び図３ｂに図示された伝動ターボ機械１０は、組み込まれた伝動機１１、蒸気タービンとして構成された駆動ユニット１２、主圧縮機として構成された第１出力ユニット１３ならびに、歯車圧縮機として構成された少なくとも３つの第２出力ユニット１４、１５、１６を有している。本発明によると蒸気タービン１２及び少なくとも２段の主圧縮機１３は、対応するクラッチ２９、３０を介して、伝動機１１の同じ小歯車軸２２に連結されており、そのため、両方のクラッチ２９及び３０が連結されている場合は、蒸気タービン１２と主圧縮機１３とは、伝動機１１の伝動機変速を行わずに、歯車比は同じままで直接的に作用接続しており、同じ回転数で運転される。歯車圧縮機１４、１５、１６は通常、機械列以外においてその他のプロセスステップが完了した後、主圧縮機１３内で圧縮されたプロセスガスのさらなる圧縮及び／又は少なくとも一つのさらなるプロセスガスの圧縮を行う。第１小歯車軸２２に取り付けられた小歯車２１は、伝動ターボ機械１０の出力の全てもしくは蒸気タービン１２の駆動力の全てを伝達する必要がある。蒸気タービン１２は軸方向の排流ハウジングもしくは排蒸気ハウジング３３を有しており、コンデンサ３４は土台テーブル２０の隣で別個の支持部３５上に配置されている。

主圧縮機１３は望ましくは少なくとも２段であり、望ましくは遠心圧縮機として実施されている。このとき２段の遠心圧縮機内では、前の段の後ろに中間冷却器が組み込まれている。歯車圧縮機１４、１５、１６内では主圧縮機１３内で圧縮されたプロセスガス及び／又は少なくとも一つのさらなるプロセスガスが圧縮される、もしくはさらに圧縮される。各歯車圧縮機１４、１５、１６の下流には望ましくはさらなる中間冷却器を配置することができる。

伝動ターボ機械１０の駆動は望ましくは、蒸気タービンとして構成された駆動ユニット１２を介して行われ、駆動ユニット１２は伝動機１１のハウジング１９を通って、主圧縮機１３を直接的に、同じ回転数で駆動する。歯車圧縮機１４、１５、１６も同様に蒸気タービン１２もしくは駆動ユニットにより駆動されるが、回転数は異なり、しかも、伝動機１１の具体的な変速比に応じた、それぞれの歯車圧縮機にとって最適な回転数で駆動される。

本発明の伝動ターボ機械１０のさらなる実施例は図１ａ、図１ｂ及び図２ａ、図２ｂ及び図４ａ、図４ｂ及び図５ａ、図５ｂ及び図６ａ、図６ｂ及び図７ａ、図７ｂ及び図８ａ、図８ｂに図示されており、以下に、本発明のさらなる伝動ターボ機械１０が図３ａ、図３ｂの伝動ターボ機械１０と異なる点について詳述する。

図１ａ、図１ｂの伝動ターボ機械１０では、歯車圧縮機１４は一つのみであり、これが小歯車軸２４に耐トルク的に接続されている。

図２ａ、図２ｂの伝動ターボ機械１０では、合わせて２つの歯車圧縮機１４、１５があり、これらは小歯車軸２４に耐トルク的に接続されている。これら２つの歯車圧縮機１４及び１５は、伝動機ハウジング１９の異なるサイドにおいて、伝動機１１の第２小歯車軸２４に耐トルク的に接続されている。

図４ａ、図４ｂの伝動ターボ機械１０においては合わせて４つの歯車圧縮機１４、１５、１６、３６があり、これらは、２つの小歯車軸２４及び２６に耐トルク的に接続されている。２つの歯車圧縮機１４及び１５は、伝動機ハウジング１０の異なるサイドにおいて第２小歯車軸２４に、２つの歯車圧縮機１６、３６は、伝動機ハウジング１０の異なるサイドにおいて伝動機１１の第３小歯車軸２６に耐トルク的に接続されている。

図５ａ及び図５ｂならびに図６ａ及び図６ｂの実施例では、伝動ターボ機械１０の伝動機１１はそれぞれ第４小歯車軸３９を有しており、この第４小歯車軸３９には、図５ａ、図５ｂの実施例においては第５歯車圧縮機３７が、図６ａ、図６ｂの実施例においては追加的に第６歯車圧縮機４０が耐トルク的に接続されている。このとき第４小歯車軸３９は、第４小歯車軸３９に取り付けられた小歯車３８と共に大歯車１７のおよそ１２時の位置に配置されており、第４小歯車軸３９に取り付けられた小歯車３８はこの位置で、大歯車１７の周囲で大歯車１７に噛み合う。

図７ａ、図７ｂ及び図８ａ、図８ｂには、伝動ターボ機械１０のさらなる２つの実施例が図示されており、図７ａ、図７ｂ及び図８ａ、図８ｂにはそれぞれ第５小歯車軸４３が設けられいる。図７ａ、図７ｂの実施例においてはこの第５小歯車軸４３には第７歯車圧縮機４１が耐トルク的に接続されており、図８ａ、図８ｂにおいては第５小歯車軸４３には第７歯車圧縮機４１に追加的に第８歯車圧縮機４４が耐トルク的に接続されている。図７ｂ、図７ｂからわかるように、これらの実施形態においては第４小歯車軸３９は、大歯車１７のおよそ１時の位置に、第５小歯車軸４３はおよそ１１時の位置に配置されており、対応する小歯車３８、４２はこれらの位置で、大歯車１７の周囲で大歯車１７に噛み合う。

先述の変型実施例とは関係なく、第１小歯車軸（２２）が大歯車のおよそ６時の位置又はおよそ９時の位置又はおよそ１１時の位置又はおよそ１２時の位置又はおよそ１時の位置又はおよそ３時の位置において、小歯車を介して大歯車に噛み合うこと、及び、少なくとも一つのさらなる小歯車軸（２４、２６、３９、４３）が大歯車少なくとも一つの空いている位置においてそれぞれの小歯車を介して大歯車に噛み合うことが可能である。

また、先述の変型実施例に任意的に、それぞれ小歯車軸（２２、２４、２６、３９、４３）と大歯車（１７）との間に、中間歯車軸を持つ、それぞれ少なくとも一つの、図示されない中間歯車が配置されていて、耐トルク的に小歯車軸（２２、２４、２６、３９、４３）ならびに大歯車（１７）に接続されることが可能である。

特に伝動ターボ機械（図示されず）の利用分野においては、少なくとも一つの第２出力ユニット（１４、１５、１６、３６、３７、４０、４１、４４）の代わりに、少なくとも一つのさらなる駆動ユニット（１４’、１５’、１６’、３６’、３７’、４０’、４１’、４４’）が、小歯車軸（２４、２６、３９、４３）の一つに耐トルク的に接続されることも可能である。さらなる駆動ユニットとは、膨張機、モータ、又は、ガスタービン又は蒸気タービンとすることができる。

また、伝動ターボ機械の起動のために、発電機／モータ（３１）はまず駆動ユニットとして機能し、起動後にモータ／発電機（３１）は発電機モードにおいて出力ユニットとして機能することもできる。

特別な状況においては、駆動ユニットがガスタービン、膨張機、又はモータとして実施されることも可能である。

１０伝動ターボ機械
１１伝動機
１２駆動ユニット／蒸気タービン
１３第１出力ユニット／主圧縮機
１３ａ主圧縮機段
１３ｂ中間冷却器
１４第２出力ユニット／歯車圧縮機
１４’ 第２出力ユニットの代わりのさらなる駆動ユニット
１５第２出力ユニット／歯車圧縮機
１５’ 第２出力ユニットの代わりのさらなる駆動ユニット
１６第２出力ユニット／歯車圧縮機
１６’ 第２出力ユニットの代わりのさらなる駆動ユニット
１７大歯車
１８大歯車軸
１９伝動機ハウジング
２０土台テーブル
２１第１小歯車
２２第１小歯車軸
２３第２小歯車
２４第２小歯車軸
２５第３小歯車
２６第３小歯車軸
２７サイド
２８サイド
２９クラッチ
３０クラッチ
３１発電機／モータ
３２クラッチ
３３排流ハウジング
３４コンデンサ
３５支持部
３６第２出力ユニット／歯車圧縮機
３６’ 第２出力ユニットの代わりのさらなる駆動ユニット
３７第２出力ユニット／歯車圧縮機
３７’ 第２出力ユニットの代わりのさらなる駆動ユニット
３８第４小歯車
３９第４小歯車軸
４０第２出力ユニット／歯車圧縮機
４０’ 第２出力ユニットの代わりのさらなる駆動ユニット
４１第２出力ユニット／歯車圧縮機
４１’ 第２出力ユニットの代わりのさらなる駆動ユニット
４２第５小歯車
４３第５小歯車軸
４４第２出力ユニット／歯車圧縮機
４４’ 第２出力ユニットの代わりのさらなる駆動ユニット

Claims

伝動ターボ機械（１０）であって、伝動機（１１）、少なくとも一つの駆動ユニット（１２）、及び少なくとも２つの出力ユニット（１３、１４、１５、１６、３６、３７、４０、４１、４４）を有し、これらが一つの機械列に組み込まれている伝動ターボ機械において、
前記伝動機（１１）が、大歯車軸（１８）を持つ中央大歯車（１７）、及び、前記大歯車（１７）に噛み合い、少なくとも２つの小歯車軸（２２、２４、２６、３９、４３）を持つ少なくとも２つの小歯車（２１、２３、２５、３８、４２）を有しており、
前記伝動ターボ機械（１０）が駆動ユニット（１２）を有しており、該駆動ユニット（１２）が、第１クラッチ（２９）を介して前記伝動機（１１）の一方のサイドにおいて前記伝動機（１１）の第１小歯車軸（２２）に連結されており、
第１出力ユニット（１３）が主圧縮機として構成されており、その中では、前記駆動ユニット（１２）により提供された機械的な駆動力を利用して第１プロセスガスが圧縮され、前記第１出力ユニット（１３）は、第２クラッチ（３０）を介して、前記伝動機（１１）の反対側のサイドにおいて、前記伝動機（１１）の前記第１小歯車軸（２２）に連結されており、その際、前記第１出力ユニット（１３）は第１クラッチ（２９）が閉じていて、第２クラッチ（３０）が閉じている場合に、前記伝動機（１１）の歯車比は同じままで、前記駆動ユニット（１２）に直接的に作用接続し、
少なくとも一つの第２出力ユニット（１４、１５、１６、３６、３７、４０、４１、４４）が歯車圧縮機として構成されており、その中では、前記駆動ユニット（１２）により提供された機械的な駆動力を利用して、前記第１プロセスガス又はさらなるプロセスガスが圧縮されるか、もしくは引き続き圧縮され、前記少なくとも一つの第２出力ユニット（１４、１５、１６、３６、３７、４０、４１、４４）は、前記伝動機（１１）の少なくとも一つのさらなる小歯車軸（２４、２６、３９、４３）に耐トルク的に接続されている、
ことを特徴とする、伝動ターボ機械。
前記駆動ユニット（１２）が、機械的な駆動力を提供するために、中で蒸気の圧力が緩和される蒸気タービンとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の伝動ターボ機械。
蒸気タービンとして構成された前記駆動ユニット（１２）が、軸方向の排蒸気ハウジング（３３）を有することを特徴とする、請求項２に記載の伝動ターボ機械。
蒸気タービンとして構成された前記駆動ユニット（１２）のコンデンサ（３４）が、前記蒸気タービンの長手方向軸の方向において、前記蒸気タービンを支持する土台テーブル（２０）の隣に位置していることを特徴とする、請求項２又は３に記載の伝動ターボ機械。
前記コンデンサ（３４）が、前記蒸気タービンを支持する前記土台テーブル（２０）の隣で、別個の支持部（３５）の上に位置していることを特徴とする、請求項４に記載の伝動ターボ機械。
前記主圧縮機（１３）が多段であることを特徴とする、請求項１に記載の伝動ターボ機械。
前記主圧縮機（１３）が遠心圧縮機として構成されていることを特徴とする、請求項１又は６に記載の伝動ターボ機械。
圧縮された第２プロセスガスの体積と温度を下げるために、前記主圧縮機（１３）の前圧縮機段（１３ａ）の下流に中間冷却器（１３ｂ）が位置していることを特徴とする、請求項７に記載の伝動ターボ機械。
前記主圧縮機（１３）が、少なくとも一つの半径方向の終段を持つ軸流圧縮機として構成されていることを特徴とする、請求項１又は６に記載の伝動ターボ機械。
圧縮された第１プロセスガスの体積と温度を下げるために、下流方向において前記主圧縮機（１３）の軸方向段（１３ａ）の後、かつ、前記半径方向終段の前に中間冷却器（１３ｂ）が配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の伝動ターボ機械。
前記第１小歯車軸（２２）は、前記大歯車のおよそ６時の位置又はおよそ９時の位置又はおよそ１１時の位置又はおよそ１２時の位置又はおよそ１時の位置又はおよそ３時の位置において、前記小歯車を介して前記大歯車に噛み合っており、前記少なくとも一つのさらなる小歯車軸（２４、２６、３９、４３）は、前記大歯車の少なくとも一つの空いた位置においてそれぞれの小歯車を介して前記大歯車に噛み合っていることを特徴とする、請求項１に記載の伝動ターボ機械。
２つの第２出力ユニット（１４、１５）が歯車圧縮機として構成されており、これら２つの歯車圧縮機（１４、１５）は、前記伝動機（１１）の互いに反対側のサイドにおいて、前記伝動機（１１）の第２小歯車軸（２４）に耐トルク的に接続されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
３つの第２出力ユニット（１４、１５、１６）が歯車圧縮機として構成されており、２つの歯車圧縮機（１４、１５）は、前記伝動機（１１）の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機（１１）の第２小歯車軸（２４）に耐トルク的に接続されており、第３の歯車圧縮機（１６）は前記伝動機（１１）の第３小歯車軸（２６）に耐トルク的に接続されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
４つの第２出力ユニット（１４、１５、１６、３６）が歯車圧縮機として構成されており、２つの歯車圧縮機は、前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第２小歯車軸（２４）に、さらなる２つの歯車圧縮機は、前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第３小歯車軸（２６）に耐トルク的に接続されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
５つの第２出力ユニット（１４、１５、１６、３６、３７）が歯車圧縮機として構成されており、２つの歯車圧縮機は、前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第２小歯車軸（２４）に、及び、さらなる２つの歯車圧縮機は、前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第３小歯車軸（２６）に耐トルク的に接続され、また、第５の歯車圧縮機は前記伝動機の第４小歯車軸（３９）に耐トルク的に接続されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
６つの第２出力ユニット（１４、１５、１６、３６、３７、４０）が歯車圧縮機として構成されており、２つの歯車圧縮機は、前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第２小歯車軸（２４）に、さらなる２つの歯車圧縮機は、前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第３小歯車軸（２６）に、さらなる２つの歯車圧縮機は、前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第４小歯車軸（３９）に耐トルク的に接続されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
７つの第２出力ユニット（１４、１５、１６、３６、３７、４０、４１）が歯車圧縮機として構成されており、２つの歯車圧縮機はサイド前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第２小歯車軸（２４）に、さらなる２つの歯車圧縮機は、前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第３小歯車軸（２６）に耐トルク的に接続されており、さらなる２つの歯車圧縮機は、前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第４小歯車軸（３９）に耐トルク的に接続されており、第７の歯車圧縮機は前記伝動機の第５小歯車軸（４３）に耐トルク的に接続されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
８つの第２出力ユニット（１４、１５、１６、３６、３７、４０、４１、４４）が歯車圧縮機として構成されており、２つの歯車圧縮機が前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第２小歯車軸（２４）に、さらなる２つの歯車圧縮機は前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第３小歯車軸（２６）に、さらなる２つの歯車圧縮機は前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第４小歯車軸（３９）に耐トルク的に接続されており、さらなる２つの歯車圧縮機は前記伝動機の互いに反対側のサイドにおいて前記伝動機の第５小歯車軸（４３）に耐トルク的に接続されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
少なくとも一つの前記出力ユニット（１４、１５、１６、３６、３７、４０、４１、４４）の代わりに、少なくとも一つのさらなる駆動ユニット（１４’、１５’、１６’、３６’、３７’、４０’、４１’、４４’）が、前記小歯車軸（２４、２６、３９、４３）の一つに耐トルク的に接続されていることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
前記さらなる駆動ユニット（１４’、１５’、１６’、３６’、３７’、４０’、４１’、４４’）が膨張機、モータ、又は、ガスタービン又は蒸気タービンであることを特徴とする、請求項１９に記載の伝動ターボ機械。
クラッチ（３２）を介して前記大歯車（１７）の前記大歯車軸（１８）に連結された発電機／モータ（３１）を特徴とする、請求項１から２０のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
前記発電機／モータ（３１）が、前記伝動ターボ機械の起動のためにまず駆動ユニットとして機能し、起動後の運転中には前記発電機／モータ（３１）が発電機モードにおいて出力ユニットとして機能することを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
前記機械列の総出力の少なくとも５０%が前記主圧縮機に割り当てられていることを特徴とする、請求項１から２２のいずれか一項に記載の伝動ターボ機械。
それぞれ前記小歯車軸（２２、２４、２６、３９、４３）と前記大歯車（１７）との間に、中間歯車軸を持つ少なくとも一つの中間歯車がそれぞれ配置されていて、前記小歯車軸（２２、２４、２６、３９、４３）ならびに前記大歯車（１７）に耐トルク的に接続されていることを特徴とする、請求項１又は請求項１１に記載の伝動ターボ機械。