JP4996421B2 - ターボ機械、冷却器と運送フレームを有する配列装置 - Google Patents

Description

この発明は、ターボ機械、冷却器と、ターボ機械や冷却器を収容する運送フレームを有する配列装置に関する。運送フレームはフレームセグメントを有し、冷却器が少なくとも一つのパイプ形状水平配置冷却要素を有する。フレームセグメントが冷却要素の長手方向において互いから一定距離に配置され、床面或いはベースフレームに配列を支持するために下面に接触点を有する。ターボ機械は種々のガス処理のために例えば圧縮器、膨張器、或いは組合せ圧伸器として構成される。ターボ機械の作業媒体の状態変化のために、極端な温度差が発生されて、配列装置の部品の異なる膨張を導き得る。冷却器には、特に大きな温度差が起きて、大きな熱変形を導き得る。

最初に記載された特性を有する配列装置はプラクテイスから知られており、ねじりに抵抗する極めてコンパクトな構成方法が共通運送フレームにターボ機械や冷却器を配列させることにより達成され得る。ターボ機械や任意に設けられた電気機械は典型的にフレームセグメントにて冷却器上に配置されている。冷却器の熱膨張によるターボ機械や任意に設けられた電気機械の不調整や材料応力を回避するために、公知の配列装置は一つのフレームセグメントのみにより例えば基礎或いは船舶デッキのベースフレーム或いは床面に取り付けられ、この間に他の接触点は少なくとも一つの冷却要素の熱変形の結果として、それぞれに床面或いはベースフレームに摺動できる。船舶移動による力が制限範囲に吸収され得て、これがフレームの変形を導き得ることが不利益である。この理由から、フレームが幾つかの接触点におけるベースと適切な場所に固定されなければならなく、再びフレームの熱変形が阻止される。これはベースとの固定点において大きな反動力を導き得て、フレーム或いは冷却器において材料疲労を導き得る。

米国第５２４３８１５号明細書（特許文献１）はガスタービン駆動機構と熱交換器を備える配列装置を記載する。二つのパイプの熱交換器は、配列装置の構成要件における熱或いは機械的に生じた応力が支持点を中心にパイプの相対移動できる支持遊びによって並びにパイプの移動可能に配置された支持体によって均衡されるような形式に端部に据え付けられる。熱交換器の運送フレームは米国第４４５８８６６号明細書（特許文献２）に記載され、熱交換器のパイプがフランジによって熱絶縁方法で運送フレームに据え付けられる。更に、軸方向及び半径方向或いはいずれか一方の方向においてパイプの熱で発生した膨張並びにパイプの限定された横路運動が可能である。
米国第５２４３８１５号明細書 米国第４４５８８６６号明細書

この背景により、それ故に、この発明の目的は、床面に適切な場所にしっかりに固定され得て、同時にこの結合部に起こるターボ機械の任意の材料過負荷或いは過剰な不調整なしに、冷却器を膨張できる最初に記載された特性を有する配列装置を提供することである。

この課題は、この発明によって、少なくとも一つの冷却要素が冷却要素の熱変形を適応する柔軟な部分によってフレームセグメントに取り付けられることで達成される。この発明によると、先行技術から知られた配列装置の場合において、冷却器の熱膨張が幾つかの支持点の摺動によってフレームに吸収されなく、しかしむしろ狙った方法で導入された弾性によってフレームに吸収される。この弾性はフレームの設計構造によって達成される。それで、柔軟な部分は変形可能な連結タブを有し、少なくとも一つの冷却要素が保持される。この連結部には、変形可能な連結部を備える柔軟な部分は、接触点とベースフレームと一緒に、少なくとも一つの冷却要素の熱変形が吸収され得る範囲にまで変形され得る。

互いから一定距離に配置された二つ以上のフレームセグメントの接触点は固定方法で、例えばねじ連結部及び溶接連結部によって床面或いはベースフレームと接続され得る。接触点と床面或いはベースフレームの間の摩擦値を増加させるために、接触点と関連した立ち面が粗面化されるか、或いは輪郭を描かれる。好ましくは、運送フレームによって、配列装置が床面或いはベースフレームに支承されるすべての接触点は、それぞれにねじ連結部、ボルト連結部、形状取付け連結部、或いは溶接によって床面或いはベースフレームに取り付けられる。

段階的冷却、或いは異なる処理ステージの冷却のために、互いに接して横たわる冷却器の二本のパイプ形状冷却要素がある。このパイプ形状冷却要素は好ましくは丸い横断面を有する。しかしながら、他の横断面も可能であり、必ずしも冷却器の長さにわたり一定である必要はない。冷却要素は制限なしに、狭部、着色部、パイプ連結部とフランジを有する。

ターボ機械は圧縮器、膨張器或いは少なくとも一つの圧縮ステージ及び一つの膨張ステージ又はそのいずれか一方を有する圧伸器として構成され得る。ターボ機械は好ましくは半径方向機械として構成される。代表的には、ターボ機械は直接に或いは歯車機構によって発電機或いは電動モータとして構成されて電気機械と接続され、その電気機械はターボ機械のために、それぞれに動力取出し或いは駆動手段として用いられる。この発明の好ましい実施例では、ターボ機械は第一フレームセグメントに配置され、電気機械は第二と第三フレームセグメントに配置されている。ターボ機械と電気機械は連結部によって互いに接続されている。少なくとも一つの冷却要素の熱変形がフレームセグメントの柔軟な部分によって吸収されるので、ターボ機械と電気機械の精密調整がいつも保証されている。

床面或いはベースフレームに配列装置を簡単に取付けできるために、少なくとも一つの取付け装置が例えばフレームセグメントを固定するネジタブ或いは溶接タブの形態では、好ましくはすべての接触点に設けられている。幾つかの接触点や好ましくはすべての接触点に配列装置を固定することによって、運送フレームが、地上の静止構造における地震中に、或いはガスタンカーの可動使用における船舶移動中に起こり得る明らかに大きな横方向力に抵抗できる。

本発明の他の目的や特徴は添付図面に関連して考慮された次の詳細な記載から明らかになる。しかしながら、図面は例示のみとして描かれてこの発明の限定の定義として描かれてはいない。

図面を詳細に参照すると、図１は、ターボ機械１、冷却器２と、フレームセグメント４によりターボ機械１や冷却器２を収容する運送フレーム３を備えるこの発明の配列装置を示す。冷却器２は互いに接して横たわる二つのパイプ形状冷却要素５から形成され、これら冷却要素は熱交換器として構成され、それらを通して冷媒が作動中に流れる。運送フレーム３は三つのフレームセグメント４を有し、それらフレームセグメントは水平に配置された冷却要素５の長手方向において互いから一定距離に配置されていて、下面のベースフレーム７或いは床面に配列装置を支持する接触点６を有する。フレームセグメント４は形状安定縦金属輪郭８を有し、その縦金属輪郭は上端において水平金属輪郭８’により接続されている。曲げ金属シート１７と変形可能な接続タブ１８から形成された柔軟な部分９はフレームセグメント４の前後側面に配置されている。冷却要素５は柔軟な部分９に取り付けられ、柔軟な部分は配列装置の作動中に冷却要素５の熱変形を供給できる。タブ１０は図の前面図における前に横たわるフレームセグメント４の接触点６に配置され、タブはベースフレーム７にねじ止めされ、溶接されるか、或いは幾つかの他の方法でベースフレームにしっかりと接続される。接触点６と床面或いはベースフレーム７の間の摩擦値を増加させるために、それぞれに、接触面が粗面化される。運送フレーム３は一定方法ですべての接触点でベースフレーム７と接続され得る。しかしながら、ベースフレーム７は義務づけられていない。フレームセグメント４は直接に、即ちベースフレーム７なしに、床面に設置できる。

ターボ機械１は第一フレームセグメント４に配置され、第二と第三フレームセグメント４に配置されている連結器１１を介して電気機械１２と接続されている。好ましくは、半径方向圧縮器、半径方向膨張器、或いは組合せ半径方向圧伸器として構成されるターボ機械１の構成に依存して、電気機械１２は発電機或いは電動モータとして構成され得る。

図２は、単に例として作業ガスを冷却する圧伸器として図１によるターボ機械１の可能な実施例を示す。圧伸器は四つのステージ１３，１３’，１３”，１３”’を有し、各ステージはロータ軸１５，歯車機構１６と連結器１１を介して電動モータとして構成された電気機械１２と接続された羽根車１４を有する。作業ガスは第一、第二と第三ステージ１３，１３’，１３”において大きく圧縮され、そしてかなり加熱された作業ガスは圧縮ステージ間に冷却器２のパイプ形状冷却要素５に冷却される。第三ステージ１３”において圧縮と次の冷却後に、かなり圧縮されたが、しかし比較的冷却された作業ガスは、膨張器として構成される第四ステージ１３”’に通過される。このとき、低温への冷却は膨張器の膨張に関連して行われる。

したがって、本発明の僅かな実施例が示され且つ記載されているけれども、多くの変更や修正がこの発明の精神や範囲から逸脱することなしに行われることが明白である。

図面では、同様な参照文字が幾つかの図にわたり同様な要素を示し、
この発明の一実施例によるターボ機械、冷却器と、ターボ機械や冷却器を収容する運送フレームを備える配列装置を示す。 図１に示されたターボ機械の断面図を示す。

符号の説明

１．．．．．ターボ機械
２．．．．．冷却器
３．．．．．運送フレーム
４．．．．．フレームセグメント
５．．．．．冷却要素
６．．．．．接触点
７．．．．．ベースフレーム
８．．．．．金属輪郭
９．．．．．柔軟な部分
１０．．．．タブ
１１．．．．連結器
１２．．．．電気機械
１３，１３’，１３”，１３”’．．．ステージ
１４．．．．羽根車
１５．．．．ロータ軸
１６．．．．歯車機構
１７．．．．金属シート
１８．．．．接続タブ

Claims (8)

1. ターボ機械（１）と、少なくとも一つのパイプ形状水平配置冷却要素（５）を有する冷却器（２）と、この冷却器（２）と冷却器上に配置されるターボ機械（１）を収容する運送フレーム（３）と、床面或いはベースフレーム（７）にフレームセグメント（４）を固定する取付け装置からなる配列装置であって、
   前記運送フレーム（３）が冷却要素（５）の長手方向において、それぞれがそれぞれ所定の距離を空けて配置されたフレームセグメント（４）を有し、前記フレームセグメント（４）が床面或いはベースフレーム（７）に配列装置を支持するために下面に少なくとも三つの接触点を有し、前記取付け装置が前記接触点に配置されている配列装置において、
   フレームセグメント（４）は縦金属輪郭（８）を有し、その縦金属輪郭は上端において水平金属輪郭（８’）により接続され、
   少なくとも一つの冷却要素（５）は、冷却要素（５）の熱変形に適応する柔軟な部分（９）によってフレームセグメント（４）に取り付けられ、
   そして、この柔軟な部分（９）は、金属シート（１７）と変形可能な接続タブ（１８）から形成されてフレームセグメント（４）の前後側面に配置され、
   前記少なくとも一つの冷却要素（５）が柔軟な部分（９）の変形可能なタブ（１８）に保持され、ターボ機械（１）がフレームセグメント（４）の一つに配置されていることを特徴とする配列装置。
2. 冷却器（２）が隣接して横たわる二つのパイプ形状冷却要素（５）を有することを特徴とする請求項１に記載の配列装置。
3. 少なくとも一つの冷却要素（５）は冷却剤が流通できる熱交換器として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の配列装置。
4. フレームセグメント（４）は接触点の領域においてねじ連結部或いは溶接連結部によってベースフレーム（７）或いは床面に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の配列装置。
5. 接触点（６）は床面或いはベースフレーム（７）の関連した粗面化部分と相互作用して増加した摩擦値を達成するように粗面化されることを特徴とする請求項１に記載の配列装置。
6. 運送フレーム（３）が発電機或いは電動モータとして構成された電気機械（１２）を収容し、前記電気機械がターボ機械（１）と機械的に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の配列装置。
7. ターボ機械（１）が羽根車ハウジングと少なくとも一つの羽根車を有し、第一フレームセグメント（４）に配置され、電気機械（１２）は第二と第三フレームセグメント（４）に配置されることを特徴とする請求項６に記載の配列装置。
8. ターボ機械（１）が少なくとも一つの圧縮ステージと一つの膨張ステージをもつ半径方向圧縮器、半径方向膨張器或いは組合せ圧伸器として構成されることを特徴とする請求項１に記載の配列装置。

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