JP2017537249A - 回転機械用の多点取付けシステム - Google Patents

Abstract

回転機械を支持するための取付けシステムを記述する。システムは、回転機械（３、５、７）を取り付けるための上側および下側を有するベースフレーム（９）を備える。主支持部材（１３）のセットは、三角形配置にしたがって配置され、取付け面を規定する３点取付け配置を形成する。その上、少なくとも一方向に可変剛性（Ｓ１、Ｓ２）を有する補助支持部材（１５）のセットが、設けられ、ベースフレーム（９）が過負荷を受けると剛性が大きくなるように構成されかつ配置され、したがって主支持部材（１３）上の負荷を減少させる。【選択図】図１

Description

本開示は、全体として、ガスタービンエンジン、電動機、発電機、ターボ圧縮機、等などの回転機械用の取付け装置およびシステムに関する。より詳細には、本開示は、石油およびガス産業において使用するためのこのような取付けシステムおよび装置に対する改善に関する。

特化した取付けシステムが、異なる技術分野において様々な機械装置用に開発されてきている。ガスタービン、大型の発電機、およびターボ圧縮機などの比較的大型で、大容積の機械に関して、具体的な機械デザインに適応させながら機械部品に対して堅固な支持および安定性を提供することができる取付けシステムを、しばしば開発しなければならないことがわかっている。取付け方法は、多くの場合に、特定の機械が動作することになる環境条件をさらに考慮しなければならない。

石油およびガス産業は、非常に大型の回転機械の特定の動作条件が、特別な取付けシステムを必要とするいくつかの例示的な状況を提供する。回転機械装置は、回転機械、例えば、発電機またはターボ圧縮機を含む負荷を駆動する、ガスタービンなどの原動機を典型的には含む。本明細書の文脈および別記の特許請求の範囲では、ターボ圧縮機という用語を、軸流圧縮機または遠心圧縮機などのダイナミック型圧縮機を指定するために使用する。

回転機械を、多くの場合ベースプレートまたはベースフレーム上に配置し、モジュール装置を形成する。一般に、今度はベースフレームを、海上プラットフォーム、または船舶のデッキ、またはいずれかの他の鉄骨構造などの支持構造上に取り付ける。

石油およびガス産業における大型の回転機械の典型的な用途は、天然ガス液化施設を含む。海底ガス田から取り出した天然ガスを、輸送目的で冷却して液化する。天然ガスを冷やして液化するための冷却プロセスでは、冷却剤を処理する。ガスタービンエンジンにより駆動されるターボ圧縮機を、冷却サイクルにおいて冷却剤を処理するために使用する。発電機を駆動するために、ガスタービンエンジンを、電気エネルギー生成目的でやはり使用する。大型の回転ターボ圧縮機を、ガス注入およびガスリフト用途のために油田およびガス田でやはり使用する。

この種類の回転機械用のベースプレートを、回転機械の負荷、ならびに回転機械の動作による大きな静的負荷および動的負荷に耐えるように設計しなければならない。動的負荷は、機械の正常動作に関係する動作負荷、ならびに偶発的負荷および環境負荷を含む。偶発的負荷は、回転機械の異常な動作条件に起因し、例えば、タービンの羽根損失により引き起こされるアンバランスのためである。環境負荷は、例えば、回転機械が据え付けられている船舶または海上プラットフォーム上の波の作用または風の作用によることがある。

別の方法では平坦な、一般に平面状の船舶デッキは、波の作用または他の振動および機械的ストレスの影響下でのねじれ運動および機械的ストレスを経験することがあり、ひいては、回転機械が上に取り付けられているベースプレートにねじれ運動を伝達することがある。

一方で陸上用途では、回転機械を通常は、地面に多点、ハイパースタティックシステム（やはり静的判定不能システムまたは静的不確定システムとも言う）により取り付け、ハイパースタティック取付けは、例えば、波の作用、等に起因する上に述べた運動のために、海上用途には適していない。

例えば、波の作用による船舶デッキのねじれは、ハイパースタティック、多点システムの取付け点を、元々の所期の取付け面から外れて実際に移動させることがある。これが、ひいてはベースフレームまたはベースプレート上に取り付けられた回転機械の列の回転シャフトの芯ずれを引き起こす。構成部品の芯ずれに対する許容範囲が小さな設備のケースでは、上記の状況は、致命的なことがある。

上記の問題を扱う試みにおいて、３点取付けシステムが開発されてきている。３点取り付けシステムは、回転機械が据え付けられる上側表面、および３個の支持部材が配置される下側表面を有するベースプレートまたはベースフレームを含む。支持部材は、ベースフレームを船舶のデッキ、または海上プラットフォーム、またはいずれかの他の支持構造に接続する。支持部材を、ベースプレートの中心線に、またはベースプレートの上に配置された回転機械のシャフト線に中心を合わせることができる二等辺三角形の頂点に設置する。

支持部材の目的は、例えば、ベースプレートと支持構造との間の等圧接続を与えることである。この目的のために、各支持部材は、すべての回転運動を可能にするが、１つの水平方向の、すなわちベースフレームに平行な一方向を除き、すべての並進運動を阻止するなどの制約を与える。各支持部材により残されたただ１つの自由度は、例えば、動作中のターボ機械により生成される熱による、デッキまたは他の支持構造に対するベースフレームの熱膨張を可能にする。この等圧接続は、回転機械のアライメントに悪影響を及ぼすはずのベースフレーム内にさらなるストレスを誘起せずに、ベースフレームと支持構造との間の何らかの変位に適応する。その上、３点等圧接続を使用することは、支持構造の全体的な剛性を変えないので、支持構造の設計を単純化する。

典型的には、ジンバル、すなわち、ピボットピンに取り付けられた球面継手、または防振マウントを、この種類の３点等圧取付け装置内の支持部材として使用することができる。

３点等圧接続システムには、しかしながらいくつかの欠点がある。特に、全体の静的負荷および動的負荷を３個の支持部材だけで支持しなければならないので、これらの支持部材の寸法は多くの場合大きい。過剰な負荷が、支持部材に偶発的に加わり、故障につながることがある。ベースフレームは、過剰なたわみを受けることがある、または平坦性が不十分なことがある。その上、ターボ機械列が据え付けられる船舶のデッキまたは海上プラットフォーム上の動的負荷および静的負荷は、３点に集中する。

負荷集中は、支持部材およびデッキが正常動作負荷ならびに緊急負荷または偶発的負荷に耐えるように寸法を決められることを必要とする。

これらの態様は、非常に大型の機械構成部品のケースでは特に重要になってくる。多点、ハイパースタティックシステムの欠点を回避するために、３点取付けシステムを使用することが必要になることで、使用することができる回転機械の寸法を制限する。

また、ベースプレート上に取り付けた回転機械を取り囲むパッケージが、ベースプレートにより支持されることがあり、システムの総重量の一部になる。このように、３点取付けシステムを使用することは、ベースプレートにより支持される重いパッケージのケースでは困難なことがある、またはパッケージの最大寸法および重量を制限することがある。

環境依存ストレス、すなわち、外部の環境要因により発生するストレスもやはり、取付けシステムに作用する。例えば、風の動きまたは波の動きにより発生する力は、取付けシステムに力を発生させるおそれがある。３点取付けシステムのケースでは、これらの付加的な負荷を、考慮しなければならない。

本開示は、上に記述した問題または欠点のうちの１つまたは複数を対象としている。

米国特許第３２８１１０１号明細書

いくつかの実施形態によれば、回転機械を支持するための取付けシステムが提供され、回転機械を取り付けるための上側、および下側を有するベースフレームを備える。システムは、三角形配置にしたがって配置され、取付け面を規定する３点取付け配置を形成する主支持部材のセットをさらに備えることができる。例えば、ジンバルまたは防振システムを、主支持部材として使用することができる。主支持部材は、３点取付けシステムを形成する。本明細書において開示した実施形態によれば、取付けシステムは、少なくとも一方向に可変剛性を有し、ベースフレームが過負荷を受けると剛性を大きくするように構成されかつ配置された補助支持部材のセットをさらに備える。補助支持部材は、したがって過剰変位が生じるケースでは主支持部材上の負荷を減少させる。

３点支持システムを形成する主支持部材を、したがって正常動作条件下で生じる負荷を支持するための大きさにすることができる。並外れのまたは異常な負荷を、反対に補助支持部材により取り上げる。補助支持部材は、可変剛性を有し、その結果、正常動作条件下では、補助支持部材の介在が必要ないときには、補助支持部材は、ベースフレームに限られた反力しか与えない。ベースフレームは、ほぼ主支持部材より支持されるだけであり、このように、ベースフレームが通常の等圧３点取付けシステムにより支持されているかのように振る舞い、３点支持システムの特徴を利用する。主支持部材が支持するようには設計されていない過剰な負荷が加わる場合には、補助支持部材が、作動するようになり、過剰な負荷に耐える際に主支持部材とともに作動する。

あたかも、正常動作条件下では３点取付けシステムのように振る舞い、過負荷条件下では多点（ハイパースタティック）システムのように振る舞う複合取付けシステムが、このように得られる。

さらなる態様によれば、支持構造に回転機械を支持するためのベースフレームを取り付ける方法を、本明細書において開示する。方法は、
ベースフレームの下面上に主支持部材のセットを配置するステップであって、主支持部材が３点等圧支持システムを形成する、主支持部材のセットを配置するステップと、
ベースフレームの下面上に補助支持部材のセットを配置するステップであって、補助支持部材が前負荷状態で固定され、前記補助支持部材が主支持部材よりも小さな剛性を有する、補助支持部材のセットを配置するステップと、
支持構造上にベースフレームを設置するステップであって、主支持部材が支持構造と接触し、前負荷を与えられた補助支持部材が支持構造から離される、設置するステップと、
補助支持部材と支持構造との間で接触する補助支持部材を挟み込むステップと、
補助支持部材を解放するステップと
を含む。

特徴および実施形態を、本明細書では下記に開示し、本明細書の不可欠な部分を形成する別記の特許請求の範囲にさらに記述する。上記の簡単な説明は、後に続く詳細な説明をより良く理解できるように、そして技術に対するこの寄与をより良く認識できるように、本発明の様々な実施形態の特徴を記述している。当然のことながら、本明細書において以降に説明されかつ別記の特許請求の範囲に記述される発明の他の特徴がある。この点で、発明のいくつかの実施形態を詳細に説明する前に、発明の様々な実施形態が構造の詳細にそして下記の説明に記述されるまたは図面に図示された構成部品の配置にこれらの応用が限定されないことが理解される。発明は、他の実施形態が可能であり、実践することができ、様々な方法で実施される。また、本明細書において利用される語法および用語法は説明の目的のためであり、限定するように見なされるべきではないことが理解されるべきである。

それはそうとして、本開示が基礎を置く概念を、本発明のいくつかの目的を実施するための他の構造、方法、および／またはシステムを設計するための基礎として容易に利用することができることを、当業者なら認識するであろう。したがって、このような等価な概念が本発明の趣旨および範囲から逸脱しない限り、特許請求の範囲がこのような等価な概念を含むと考えられることが重要である。

発明の開示した実施形態のより完全な認識およびその付随する利点の多くが、添付の図面に関連して考えると下記の詳細な説明を参照することによってより良く理解されるようになるので、発明の開示した実施形態のより完全な認識およびその付随する利点は、容易に得られるであろう。

上に取り付けられた関連する回転機械を有するベースフレームの側面図である。 機械を取り除いた状態およびその修正実施形態での、図１のベースフレームの模式的平面図である。 機械を取り除いた状態およびその修正実施形態での、図１のベースフレームの模式的平面図である。 開示にしたがった取付けシステムにおいて使用する防振マウントの例示的な実施形態の図である。 開示にしたがった取付けシステムにおいて使用する防振マウントの例示的な実施形態の図である。 本明細書において開示する取付けシステムで使用することができる球面継手またはジンバルの断面図である。 補助支持部材の例示的な実施形態の例示的な変位対負荷線図である。 補助支持部材の例示的な実施形態の模式図である。

例示的な実施形態の下記の詳細な説明は、添付の図面を参照している。異なる図面における同じ参照番号は、同じ要素または類似の要素を特定している。加えて、図面を、必ずしも正確な縮尺で描く必要がない。また、下記の詳細な説明は、発明を限定しない。代わりに、発明の範囲は、別記の特許請求の範囲によって規定される。

明細書全体を通して、「１つの実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「いくつかの実施形態（ｓｏｍｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」への参照は、実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造、または特性が開示した主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。このように、明細書全体を通して様々な場所で「１つの実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「いくつかの実施形態では（ｉｎ ｓｏｍｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」という句が現れることは、必ずしも同じ実施形態を参照する必要がない。さらに、特定の特徴、構造、または特性を、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。

図１は、海上プラットフォーム、船舶、等に据え付けることができるターボ機械システムの側面図を模式的に図示している。いくつかの実施形態では、全体として１と符号を付けられたターボ機械システムは、圧縮機部分３Ａおよびタービン部分３Ｂから構成されたガスタービンエンジン３を備えることができる。ガスタービンエンジン３は、負荷、例えば、ターボ圧縮機、ターボ圧縮機列、発電機、または任意の他の回転負荷を駆動することができる。図１の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン３の駆動シャフト４は、負荷７、例えば、ターボ圧縮機、例えばＬＮＧシステム冷却システムの遠心式ターボ圧縮機、すなわち天然ガスの液化用の被駆動シャフト６へギアボックス５を介して回転運動を伝達する。

他の実施形態では、２つ以上のターボ圧縮機を、同じ列内で直列に配置することができ、同じガスタービンエンジン３により駆動することができる。

いくつかの実施形態では、ギアボックス５を省くことができ、ガスタービンエンジンを負荷に直接つなげることができる。

さらなる回転機械を、必要に応じてスタータ、ヘルパ、または発電機として、そして回転機械列の動作条件で動作できるガスタービンエンジン３、例えば、可逆電気機械の高温端または冷温端へ駆動接続することができる。

回転機械を、ベースフレームまたはベースプレート９の上側表面９Ａ上に支持する。図１の例示的な模式図では、回転機械を、ベースフレーム９上に直接取り付ける。他の実施形態では、中間スキッドまたはフレームを、１つまたは複数の回転機械とベースフレーム９との間に配置することができる。

ベースフレーム９を、全体として１１で示した支持構造上に取り付けることができる。典型的には、支持構造１１を、船舶のデッキ、そうでなければ海上プラットフォームとすることができる。支持部材を含む取付け装置を、ベースフレーム９の下側表面９Ｂと支持構造１１との間に設ける。下記に非常に詳細に説明するように、例えば、波の作用による支持構造１１の湾曲変形がベースフレーム９上に取り付けられた回転機械の芯ずれを生じさせないように、取付け装置を、構成し、配置する。

図２Ａおよび図２Ｂを参照し、図１を参照し続けて、取付け装置は、主支持部材１３のセットを備える。有利なことに、主支持部材１３の数は３個であり、二等辺三角形Ｔの頂点に配置される。二等辺三角形Ｔを、順にベースフレーム９の中心線ＣＬ（図２Ａ）に対して実質的に中心に置くことができる。他の実施形態では、得策である場合には、例えば、ベースフレーム９上の負荷がベースフレームの中心線ＣＬに沿って中心に位置しないケースでは、二等辺三角形Ｔを、中心線ＣＬに対して横にシフトさせることができる。例えば、ガスタービンエンジン３および圧縮機７を、ベースプレート９の実際の中心線ＣＬに対して横にシフトさせることができる。二等辺三角形Ｔを、ベースフレーム９の中心線ＣＬよりは回転機械のシャフト線に中心を合わせることが、そのときには得策であり得る。

図１および図２に図示した例示的な実施形態では、二等辺三角形Ｔの頂点Ｖｘは、ガスタービンエンジン３の中心のほぼ下に置かれる。二等辺三角形Ｔの底辺Ｂは、圧縮機の回転軸を横切り、この回転軸に対してほぼ９０°で延在する圧縮機７の下に置かれる。この配置は、したがって、ベースフレーム９上に取り付けられた回転機械３、５、７のうちの重たいものの下に２個の主支持部材１３を設ける。

いくつかの実施形態では、各主支持部材１３を、防振マウントから構成することができる。図２Ｂは、３個の防振マウント１３を使用する実施形態を模式的に図示している。両矢印は、図示した３個の防振マウント１３のうちの２個により与えられる自由度を示している。第３の防振マウント１３は、固定であり、水平面内で少しの自由度も認めない。他の２つの防振マウント１３により許容される動きは、例えば、熱膨張および収縮に耐えるようにベースフレーム９に対する必要性を考慮している。

適した防振マウントの模式図が、図３および図４に示され、全体として１３Ｘと符号を付けられている。防振マウントは、通常、第１のプレート１３Ａ、第２のプレート１３Ｂ、およびこれらの間に挟まれた中間弾性層１３Ｃを備える。第１のプレート１３Ａおよび第２のプレート１３Ｂを、それぞれベースフレーム９および支持構造１１に押し付ける、または反対である。２つのプレート１３Ａ、１３Ｂを、詳細には示されていない適切な締め具を用いて一緒に保持する。弾性層１３Ｃを、振動を吸収することができる任意の知られている材料から製造することができる。例えば、燃えやすい環境で使用するときには、弾性層１３Ｃを、耐燃焼性材料、例えば、弾性ワイアメッシュで作ることができる。

上側プレート１３Ａおよび下側プレート１３Ｂは、実質的に堅固であり、例えば、鋼鉄を含め任意の知られている材料から形成することができる。防振マウントを、２つのプレート１３Ａ、１３Ｂ間で、したがってベースフレーム９と支持構造１１との間で、一方向に、ベースフレーム９に平行な相対的な動きを可能にするように、設計することができる。

他の実施形態では、各主支持部材１３を、いわゆるジンバルから構成することができ、ジンバルは、ベースフレーム９に平行な１つの水平方向に継手の並進移動を可能にし、他の方向での並進運動を防止するシャフト上に取り付けられた球面継手である。図１および図２Ａは、３個のジンバルを使用する実施形態を模式的に図示している。

図５は、ベースフレーム９用の主支持部材１３として適切に使用することができるジンバルの断面図を模式的に図示している。全体として１３Ｙと符号を付けられた図５のジンバルは、上部フランジ１３Ｄおよび底部フランジ１３Ｅを備える。フランジ１３Ｄおよび１３Ｅを、それぞれベースフレーム９におよび支持構造１１にボルト留めすることができる。上部フランジ１３Ｄを、上部突起１３Ｆに押し付け、底部フランジ１３Ｅを、１対の底部突起１３Ｇに押し付ける。球面継手１３Ｈを、上部突起１３Ｆ上に、および上部突起１３Ｆおよび底部突起１３Ｇを相互に接続するピン１３Ｉに取り付ける。上部突起１３Ｆおよびしたがって上部フランジ１３Ｄは、上部突起１３Ｆと底部突起１３Ｇとの間のギャップのおかげで、ピン１３Ｉの軸に平行に限られた範囲だけ底部突起１３Ｇおよび底部フランジ１３Ｅに対して動くことができる。

ジンバル１３Ｙは、したがってベースフレーム９と支持構造１１との間に制約を与え、これがすべての回転運動および矢印ｆ１３にしたがった１つだけの並進運動を可能にする。

３個の主支持部材１３を、ベースフレーム９と支持構造１１との間に取り付け、その結果、ベースフレーム９が支持構造１１に等圧的に接続され、例えば、熱膨張に起因する、支持構造１１に対するベースフレーム９の相対的な動きが、各主支持部材１３の運動能力により可能になる。図２では、各主支持部材１３により可能にされた動きを、それぞれ両矢印ｆ１３により表している。例えば、圧縮機７の下方に配置された２個の主支持部材１３は、中心線ＣＬおよびこれゆえターボ機械装置のシャフト線を横切る動きを可能にする。ガスタービンエンジン３の下に設置された主支持部材１３は、シャフト線およびしたがって中心線ＣＬに平行な方法の並進運動を可能にする。

いくつかの実施形態では、３個の主支持部材１３をが、ベースフレーム９上に取り付けた設備の正常動作中に生じることがある負荷に耐えるように設計する。正常動作を、例えば、回転機械のうちのいずれか１つの故障に起因する、および／または海上用途のケースでは機械の動作に関係しない異常な風または波の作用などの外部環境要因に起因する偶発的な負荷のない公称条件下での機械の動作と理解すべきである。

図１および図２を再び参照して、取付けシステムは、ベースフレーム９と支持構造１１との間に配置され、これらを相互に接続する補助支持部材１５のセットをさらに備える。図１および図２の例示的な実施形態では、６個の補助支持部材１５を設けている。他の実施形態では、例えは、２個と５個との間の６個よりも少ない補助支持部材を設けることができる、またはそうでなければ６個よりも多くの補助支持部材を予測することができる。

いくつかの実施形態では、補助支持部材１５を、ベースフレーム９の中心線ＣＬに対して、またはベースフレーム９上に取り付けられた回転機械のシャフト線に対して対称的に配置する。

各補助支持部材１５を、支持反力を与えるように設計し、支持反力は、実質的に垂直方向に、すなわちベースフレーム９に対して実質的に直交するように配向される。水平方向の反力を、無視することができる。有利なことに、正常動作条件下では、補助支持部材１５は、垂直方向の主支持部材１３の剛性よりも実質的に小さな垂直方向の剛性を有する。いくつかの実施形態では、各補助支持部材１５の剛性は、主支持部材１３の剛性よりも少なくとも約１桁小さなものである。

いくつかの実施形態によれば、各補助支持部材１５の剛性は、非線形であり、変形とともに大きくなる。図６は、適切な補助支持部材１５の考えられる力対変位線図を図示している。補助支持部材１５により生成される反力Ｆを、横軸にプロットした変位（Ｄ）の関数として縦軸にプロットしている。いくつかの実施形態では、各補助支持部材１５を、適切な前負荷状態で取り付けることができる。図６の線図に描いた例示的な状況では、補助支持部材１５は、変位Ｄ１に対応する前負荷Ｆｐを受ける。動作条件下では、補助支持部材１５により表された押し付けに対して加えられる負荷は、Ｄ１とＤ２との間の変位を生じさせる。この動作範囲では、補助支持部材１５は、線形に振る舞いを有することができ、小さな剛性を有する。小さな剛性を、図６では角Ｓ１により表している。

補助支持部材１５の変形Ｄ２を超えると、補助支持部材１５の剛性は、図６の曲線の急勾配により示したように大きくなる。図６の例示的な実施形態では、補助支持部材１５の力−変位特性曲線は、変位Ｄ２を超えるとより大きな剛性Ｓ２を有するさらに線形の振る舞いを示す。実際的な言葉では、補助支持部材１５が、Ｄ２を超える変位を受ける場合には、補助支持部材１５は、はるかに硬くなり、より強い反力を与えることを、これは意味している。

正常動作条件下では、補助支持部材１５の剛性は、主支持部材１３の剛性よりも実質的に小さいので、このような条件下では、支持システムは全体として、実質的に等圧的システムとして振る舞う、すなわち、ベースフレーム９を支持構造１１に接続している押し付け力は、主支持部材１３により大部分が与えられる。

例えば、風の作用もしくは波の作用などの異常な事象、またはベースフレーム９上に配置された回転機械のうちの１つもしくは複数の異常な動作状態のために、補助支持部材１５がＤ２を超える過剰な変位を受ける場合には、補助支持部材１５は、より硬くなり、より大きな反力を与え、主支持部材１３により与えられる反力に合算される。システムは、ハイパースタティック、すなわち、静的には不確定になるが、各支持部材１３、１５に加えられる負荷は、主支持部材１３だけが設けられたケースより小さくなる。補助支持部材をこのように、負荷を支持するように設計することができ、この負荷は、各支持部材が設計されなければならないはずの負荷よりも小さく、３点等圧支持システムよってのみ支持されるベースフレーム９である。

図６の線図は、補助支持部材１５の例示的な実施形態の力対変位特性曲線を図示している。図６の曲線は、補助支持部材１５の動作の３つの主な領域を示し、（Ｄ１よりも小さな変位値に対する）第１の領域は使用されない。動作の第２の領域および第３の領域は、曲線の線形の振る舞いにより特徴付けられるが、Ｄ２を超えるより剛性の大きな振る舞いをともなう。他の実施形態では、より複雑な非線形特性曲線を有する補助支持部材１５を提供することができる。重要なことは、変位が大きくなるにつれて補助支持部材１５の剛性が大きくなるということだけである。

図７は、適切な大きくなる剛性の振る舞いを有する補助支持部材１５の例示的な実施形態の模式図を図示している。この例示的な実施形態では、補助支持部材１５は、複数の弾性素子を備える。例えば、３個の弾性素子２１、２３、２５を設けることができる。図７の模式図では、弾性素子２１、２３、２５を、圧縮ばね、例えば、らせん圧縮ばねとして表している。他の実施形態では、皿ばねを使用することができる。さらなる実施形態では、異なるばね、例えば、らせんばねおよび皿ばねの組合せを設けることができる。

例として、図７では、ばね２１、２３、２５を、上部フランジ２７と底部フランジ２９との間に取り付けている。上部フランジ２７を、ベースフレーム９へ接続するように構成し、底部フランジ２９を、支持構造１１へ接続するように構成する、または反対である。接続は、ボルト、溶接、ねじ留め、またはいずれかの他の適切な方法によってもよい。図７では、２つのフランジ２７および２９を相互に接続するボルト３６を設けている。

ばね２１、２３、２５を、保護ハウジング３１、３３、３５に収容することができる。保護ハウジング３１、３３、３５を互いにはめ込むことができ、ばねの伸びおよび縮みを可能にする。ばね２３は、ボルト３６により前負荷を与えられることがある。初期変位Ｄ１は、前負荷状態下での変位であり、ボルト３６をねじで締付けることにより得られる。図６の線図の点Ｄ１の左の曲線の急峻な部分は、フランジ２９から遠くに配向されている負荷がフランジ２７に加えられるときに、補助支持部材１５の剛体挙動を表している。

図７に模式的に示したように、ばね２１、２３、２５は、異なる長さを有することができ、その結果、フランジ２７、２９の相互の位置に応じて、異なる数のばねが、圧縮状態または部分的な圧縮状態になる。図７の例示的な実施形態では、１つのばね２３は、残りのばね２１、２５よりも長い。図７の動作条件では、上部フランジ２７と底部フランジ２９との間の距離は、中央ばね２３が部分的に負荷を与えられ（圧縮され）、ところが残りのばね２１、２５は働いていない、すなわち、無負荷であるようなものである。ばね２１，２５の圧縮は、上部および底部フランジ２７、２９の変位Ｄ２〜Ｄ１に近づくことが実行された後で始まるだけである。一旦、この近づく動きが生じると、３個のばね２１、２３、２５は、並列に動作し、より大きな剛性を補助支持部材１５に分け与える。このように、ばねのさらなる変形が、上部および底部フランジ２７、２９間により強い反力を発生させる。

上に説明した支持システムは、限定なしに等圧３点支持システムの利点を提供する。特に、支持システムは、過大な寸法にした３点支持部材を設計することを必要とせずに重い回転機械を支持できるようになる。等圧３点支持システムを、実際に、正常動作条件下で生じる負荷を支持するように設計することができ、一方で、例えば、例外的なまたは偶発的な動作条件に起因し、支持システムが耐えることができなければならない過負荷を、主支持部材１３と補助支持部材１５との組合せにより支持する。

上に説明した支持システムは、やはり、特に容易に据え付けることを実現する。本明細書において説明したような支持システム１３、１５を使用して、支持構造１１上にベースフレーム９を据え付けるための方法は、下記のようであってもよい。

ベースフレーム９は、その下面上に主支持部材１３および補助支持部材１５を最初に備える。

補助支持部材１５には前負荷を与えることができ、その結果、ベースフレーム９を、３個の主支持部材１３だけにより形成される３点システムを使用して支持構造１１上に据え付けることができる。

補助支持部材１５に前負荷を与えることを、中央ばね２３が部分的に圧縮されるように上部および底部フランジ２７、２９を共通の距離のところに維持する、例えば、補助タイロッドまたは他の押し付け部材により得ることができる。

ベースフレーム９およびその上に取り付けられた回転機械を、このように、標準ベースフレームおよび通常の３点等圧支持システムを備えた関連設備とまったく同じ方法で、支持構造１１、例えば、船舶のデッキ上に組み立てることができる。

補助支持部材１５に前負荷を与えるので、補助支持部材の垂直な伸びは、補助支持部材１５と支持構造１１との間を接触させないようなものである。

一旦、ベースフレーム９が、主支持部材１３により形成される３点等圧システムを使用して支持構造１１上に正しく取り付けられると、補助支持部材１５を挟み込むことができ、このように、底部フランジ２９と支持構造１１との間を接触させる。一旦、すべての補助支持部材１５を正しく挟み込むと、押し付け部材を補助支持部材１５から取り外し、その結果、部分的に負荷をかけられたばねの弾性力が支持構造１１に加えられる。

本明細書において説明した主題の開示した実施形態が、図面に示されてきており、いくつかの例示的な実施形態に関連して特殊性および詳細とともに上に十分に説明されてきているとはいえ、多くの修正、変更、および省略が、本明細書において記述した新規な教示、原理、および概念、ならびに別記の特許請求の範囲に詳述した主題の利点から材料的に乖離せずに可能であることが当業者には明らかであろう。これゆえ、開示した技術革新の適正な範囲は、すべてのこのような修正、変更、および省略を包含するように別記の特許請求の範囲の最も広い解釈によってのみ決定されるべきである。加えて、いずれかのプロセスまたは方法ステップの順番またはシーケンスを、代替実施形態にしたがって変えるまたは並べ直すことができる。

１ ターボ機械システム
３ 回転機械、ガスタービンエンジン
３Ａ 圧縮機部分
３Ｂ タービン部分
４ 駆動シャフト
５ ギアボックス
６ 被駆動シャフト
７ 圧縮機
９ ベースフレーム
９Ａ 上側表面
９Ｂ 下側表面
１１ 支持構造
１３ 主支持部材
１３Ａ 上側プレート
１３Ｂ 下側プレート
１３Ｃ 弾性層
１３Ｄ 上部フランジ
１３Ｅ 底部フランジ
１３Ｆ 上部突起
１３Ｇ 底部突起
１３Ｈ 球面継手
１３Ｉ ピン
１３Ｙ ジンバル
１５ 補助支持部材
２１ 弾性素子、ばね
２３ 弾性素子、ばね
２５ 弾性素子、ばね
２７ 上部フランジ
２９ 底部フランジ
３１ 保護ハウジング
３３ 保護ハウジング
３５ 保護ハウジング
３６ ボルト
ＣＬ 中心線
Ｄ 変位
Ｆ 反力
Ｔ 二等辺三角形

Claims (14)

1. 回転機械を支持するための取付けシステムであって、
   前記回転機械（３、５、７）を取り付けるための上側および下側を有するベースフレーム（９）と、
   三角形配置にしたがって配置され、取付け面を規定する３点取付け配置を形成する主支持部材（１３）のセットと、
   少なくとも一方向に可変剛性（Ｓ１、Ｓ２）を有し、前記ベースフレーム（９）が過負荷を受けると剛性を大きくするように構成されかつ配置され、したがって前記主支持部材（１３）上の負荷を減少させる、補助支持部材（１５）のセットと
   を備える、取付けシステム。
2. 前記主支持部材（１３）および前記補助支持部材（１５）が、前記ベースフレーム（９）の前記下側に配置される、請求項１記載の取付けシステム。
3. 正常動作条件下で、前記補助支持部材（１５）が、前記主支持部材（１３）の剛性よりも少なくとも約１桁小さな剛性を有する、請求項１または２記載の取付けシステム。
4. 各補助支持部材（１５）は、弾性部材の圧縮が増加するにつれて大きくなる非線形剛性を有する弾性部材を含む、請求項１または２または３記載の取付けシステム。
5. 前記主支持部材（１３）のセットが、実質的に等圧取付け配置を形成する、請求項１乃至４のいずれか１項記載の取付けシステム。
6. 前記補助支持部材（１５）が、前記ベースフレーム（９）の中心線（ＣＬ）に対して、または前記ベースフレーム（９）上に配置された前記回転機械のシャフト線に対して対称的に配置される、請求項１乃至５のいずれか１項記載の取付けシステム。
7. 前記主支持部材（１３）が、二等辺三角形（Ｔ）の頂点のところに配置される、請求項１乃至６のいずれか１項記載の取付けシステム。
8. 前記補助支持部材（１５）が、前記二等辺三角形（Ｔ）の高さに対して対称的に配置される、請求項７記載の取付けシステム。
9. 各主支持部材（１３）が、少なくとも１つの球面継手を備える、請求項１乃至８のいずれか１項記載の取付けシステム。
10. 各主支持部材（１３）が、少なくとも１つの防振マウントを備える、請求項１乃至９のいずれか１項記載の取付けシステム。
11. 前記補助支持部材（１５）が、前記ベースフレーム（９）に実質的に直交する方向に反力を発生する弾性部材（２１、２３、２５）を備える、請求項１乃至１０のいずれか１項記載の取付けシステム。
12. 前記補助支持部材（１５）が、弾性的に前負荷を与えられる、請求項１乃至１１のいずれか１項記載の取付けシステム。
13. 少なくとも２個の補助支持部材（１５）、好ましくは少なくとも４個の補助支持部材（１５）を含む、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の取付けシステム。
14. 支持構造（１１）上に回転機械を支持するためのベースフレーム（９）を取り付ける方法であって、
    前記ベースフレーム（９）の下側に主支持部材（１３）のセットを配置するステップであり、前記主支持部材（１３）が、３点等圧支持システムを形成する、主支持部材（１３）のセットを配置するステップと、
    前記ベースフレーム（９）の前記下側に補助支持部材（１５）のセットを配置するステップであり、前記補助支持部材（１５）が前負荷状態で固定される、補助支持部材（１５）のセットを配置するステップと、
    支持構造（１１）上に前記ベースフレーム（９）を設置するステップであり、前記主支持部材（１３）が前記支持構造（１１）と接触し、前記前負荷を与えられた補助支持部材（１５）が、前記支持構造（１１）から離される、設置するステップと、
    前記補助支持部材（１５）と前記支持構造（１１）との間で接触する前記補助支持部材（１５）を挟み込むステップと、
    前記補助支持部材（１５）を解放するステップであり、前記解放した状態では、前記補助支持部材が前記主支持部材（１３）の剛性よりも小さな剛性を有する、解放するステップと
    を含む、方法。