JPH07119432B2 - 潤滑油脱水方法及びその手段 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、大型蒸気タービン発電機の潤滑油から蒸気凝
縮物（ステイームコンデンセート）の粒子集合（コアレ
ッセンス）による除去に関する。

＜従来の技術＞ 大型発電所の蒸気タービンは効果的に潤滑されることが
必要不可欠である。タービンの運転中、タービンを駆動
するのに用いられる蒸気のうちのある量は、タービン用
潤滑油と接触する前又は後のいずれかにおいて凝縮す
る。新しいタービンを初めて作動させた場合、潤滑油と
混合した状態となるコンデンセートの量は、ほとんどの
装置において通常は比較的少ない。しかしながら、ター
ビンが古くなるにつれて、摩耗により、蒸気を潤滑油か
ら分離しているシールの効果が徐々に低下する。しかし
この摩耗は、タービンの運転効率に不利な影響を与える
ほどのものではない。効率に影響が及ぼされないかぎ
り、摩耗したシールを交換する費用は正当化されない。
さらに、実際的かつ許容できる限界内の許容誤差の変動
は、新しい装置においてさえ、潤滑油内への蒸気の漏れ
の率に著しい影響を与える可能性があり、事実与えてい
る。その上、最も効果的なシールを有する新しい装置で
さえ、一定の使用期間の後、許容できないほどの量のコ
ンデンセートを潤滑油内に蓄積させる。このコンデンセ
ートの蓄積は、困難でかつ費用のかかる問題を生み出
す。過去における１つの方法は、単に油を交換すること
であった。関与する油の量は数千ガロンにも及ぶため、
これはきわめて費用が高くつくことになる。さらに、か
かる油の廃棄処理にも莫大な費用がかかる。油からこの
コンデンセートを分離させるための方法もいくつか開発
された。しかしながらこれらの方法は緩慢で扱かいにく
く、発電所で使用するように適合させることができな
い。

従って、今日使用されているより一般的な方法の１つ
は、使用済の油を新らしいコンデンセートを含まない油
と交換することである。使用済の油はタンク内に入れら
れ、遠くの中央処理施設まで送られ、ここで再利用可能
となるようにコンデンセート及び蓄積された何らかの粒
状物質の両方を取除き浄化される。ここでも、この方法
は単に油を交換してそれを廃棄処理する方法ほどは高価
でないにせよ、費用のかかる、労働力を必要とするやっ
かいな作業ではある。

現場にて潤滑油の処理を提供しょうとして、遠心分離器
及び真空脱水機が用いられてきた。

しかし、これらのユニットは不適当な能力しかもたず、
しかも最高でもかろうじて効率の良い仕事ができるにす
ぎないということがわかった。本発明は、初めて発電所
で潤滑油を処理し、水汚染物質の潜入速度よりもはるか
に大きい速度で潤滑システム内に内蔵された連続的閉回
路手段としてシステムにそれを戻すことができるように
するものである。

タービンから出る潤滑油は、遊離水、油エマルジョン内
の水及び溶解水という３つの形の水を含んでいる。溶解
水はタービン装置にとって問題ではなく、従って本発明
は、これをとり扱うものではない。本発明は、重力分離
により遊離水の全てを除去する。本発明は、油及び水エ
マルジョンからの水の除去に向けられている。水の除去
は、これまで、主要なタービン発電施設の油使用速度と
適合する方法及び速度で行なわれたことがなかった。油
及び水のエマルジョンからの水の除去はずいぶん以前か
ら知られていたが、このプロセスの実施速度はきわめて
緩慢であったため、蒸気タービン発電所の問題を処理す
る上で実践的な価値は全くないものであった。例えば、
既知の方法は、全面的に実践不能なほど設備に大きいの
でないかぎり大型蒸気タービンの所要油量を処理するこ
とができず、たとえ設備が大きい場合でも本発明によっ
て達成される脱水レベルに達することはできなかった。
問題のもう１つのパラメータは温度である。このような
ユニットは油温度が120F゜であり粘度が低い場合に作動
するとしても、粒子集合（コアレッセンス）プロセスは
粘度が100ssuを超えた時点で停止するということがわか
った。

従って、粒子集合を用いた先行技術のユニットは、受諾
できないほど低い流量能力を有していたばかりでなく、
いくつかの正常な作用温度及び粘度で完全に作動不能で
あった。いかなる水分離システムを用いようと、それは
200ssu以上の粘度をもつ油を処理することができなくて
はならない、ということはずいぶん以前から認識されて
いた。

＜課題を解決するための手段＞ 油がまず最初に遊離水の一部及び連行された粒子物質を
除去するためろ過され、次に、最終的かつ完全な遊離水
及び乳化水の除去のため粒子集合ユニット内を通過させ
られ、そして最後に連行された粒子物質の完全な除去の
ためポリシングフィルタ内を通過させられて潤滑油タン
クへと戻されるような、統合型の潤滑油処理ユニットが
提供されている。このユニットは、油が使用されるにつ
れて、すなわち油が圧力下でタービン軸受を通ってポン
プ送りされタンクまで戻されるにつれて、潤滑油を連続
的に処理する。第１のフィルタ内では、粒子物質が除去
される。又、遊離水の大部分が油から分離される。換言
すると、これは予備条件調整ユニットとして役立つ。こ
のユニットからの油は次に粒子集合ユニットへと通過
し、ここで残っている遊離水、水及び油エマルジョン
は、粒子集合を開始するためのきわめて微細なすきまを
提供する第１の材料を含む一連の材料の中にエマルジョ
ンを含む油を通過させ、次に、遊離された水が油の流れ
から分離装置のフィルター部材によって又は重力によっ
て分離されうるほど充分に大きい滴を徐々に形成するま
で、一連の異なる材料の中に外側へと粒子集合により遊
離された水を含む油を通過させることによって、分離さ
せる。同時に、通過量は著しく減少するものの、粒子集
合をひきおこす材料は、最高約350ssuの粘度をもつ油を
処理することができる。

本発明は、これまで不可能と考えられていた大量の油の
処理が可能であるばかりでなく、油からはるかに高い割
合の水を除去することもできる。この発明は、乳化水と
遊離水の割合が３対１で5000ppm又は0.5パーセントの水
濃度を含み最高100ssuの粘度をもつ潤滑油を１分間に10
0ガロンの速度で処理しエマルジョン中の水の濃度をシ
ステム中への１回の通過で25ppm未満にまで減少させる
ことができるということが実証された。

＜実施例＞ ここで第１図及び第２図を参照すると、図面符号10は、
タービンからの油が脱水システム内に入るときに通る第
１のフィルターユニット即ち予備調整ユニットを示して
いる。このユニット10内では、油は粒子物質を除去すべ
くフィルター内を通過する。このフィルタは、15ミクロ
ン以上の粒子物質を全て除去するように設計されてい
る。きわめて微細な物質の一部分はシステムを通過して
最終ポリシングフィルターにより除去されうる。予備調
整ユニット10では、遊離水の一部は、油がフィルターを
通過する前に油から分離される。

油は、フィルターを通過した後、粒子集合ユニット30ま
でパイプ11を通して移送される。油は、粒子集合ユニッ
ト30を通りその油及び水エマルジョン含有量がほぼ追い
出された後、パイプ79を通して最終的なユニットつまり
ポリシングユニット96へと移行する。

予備調整ユニット10（第１図）は、室間のシールを提供
する隔壁により分離された上部室と下部室を含んでい
る。フィルター部材は、上部室12内にある（第４図）。
油は上部室12へと管接続口15を通して入り、フイルター
部材16を通って隔壁17の下側の下部室に進む（第４
図）。ろ過された油は下部室からパイプ11を通して放出
する（第１図及び第４図）。

複数のフイルター部材16が使用され、各々のフイルター
部材16は、ひだ付きのろ紙媒体19を収納するジャケット
18を含んでいる（第４図）。約21/2インチの間隔をおい
て、第８図に示されているようなくぼみ61が外側層のひ
だの中に形成されている。この外側層では、隣接するひ
だの壁は円周方向に移動させられ、互いに突合わさっ
て、内部圧力により互いに対し折りたたまれないように
ひだを支持する補強材を形成している。このくぼみの使
用は、圧力を増大させ、例えばフェノール樹脂による材
料の処理にもかかわらずフィルタ材料を弱くしうるよう
な過度の量の水が油に含まれている場合に、重要なこと
である。これは特に、油の粘度と含水量の両方が高い場
合の始動において言えることである。フィルター部材16
の内側には、有孔金属管21がある。油はフイルター部材
16を通って流れ、管21内に排出され、下部室内へと下降
し、ここからパイプ11を通して粒子集合ユニット即ち凝
結器30へと放出される（第１図）。パイプ25内の差圧に
より、連続的な遊離水放出手段が提供される（第１
図）。取入れ口にあるじゃま板は、入ってくる油がフィ
ルターにぶつかりその機能を混乱させないようにしてい
る。

ひだ付きろ紙媒体19は、波形深さが約0.018インチで1/2
インチの水に等しい差圧で、１分、１平方フィートあた
り約14立方フィートの下Frazier気流定格を有する紙ベ
ースの材料である。このろ紙媒体19は、広範囲にわたり
変化する動作圧力及び温度の下で潤滑油が存在する中で
安定したものでなくてはならない。

粒子集合ユニット30（第５図）も又、ユニット30の底部
近くに水平隔壁31を有し粒子集合室32と、区画間のシー
ルを形成する垂直隔壁35により分離された入口区画33と
出口区画34に分けられた下部室を作り上げているような
閉鎖容器である。タービン油は、予備調整ユニット10を
通過した後、入口パイプ11と入口区画33を通って粒子集
合ユニット30内に入る。

入口区画33内の油は、スタンドパイプ36を通して複数の
コアレッサカラム38内に放出される。第３図をみるとわ
かるように、このユニット30には10本のコアレッサカラ
ム38があり、その各々が同じ要領で入口区画33と連絡し
ている。これらのカラム38は同一である。

従って、以下の１本のカラム38についての説明は、全て
のカラム38の説明と考えられるべきものであ。

スタンドパイプ36は、コアレッサカラム38の受け座を提
供するフランジ39でとり囲まれている。フランジ39は、
スタンドパイプ36の上端から間隔をとって置かれスタブ
部分を提供しており、この部分の上にコアレッサカラム
38が支持され位置づけ及び安定化されている。ガスケッ
ト40はコアレッサカラム38の端部とフランジ39の間に備
わっている。コアレッサカラム38とフランジ38の間の継
手の密封は、以下に説明するようにコアレッサカラム38
をとり囲む油の組織体内に入ってきた油が漏れないよう
にするために、きわめて重要である。カラーの口には、
クロスバー41についており、コアレッサカラム38のアン
カーボルト42を固定するためのネジ付きボスを中心部に
与えている。

各々のコアレッサカラム38のユニットは、機械的に接続
された一対の積重ねたコアレッサカラムユニット即ち凝
結器43で構成されたものとして例示されている。ユニッ
トにより大きな流出容量をもたせることが必要である場
合には、恐らくハウジングの直径を拡大しより数多くの
コアレッサカラム38をつけ加える方がさらに満足のいく
ことであるにせよ、３本以上のコアレッサカラムユニッ
ト43といったより長いカラムを可能にするような容器を
備えつけることが可能であるということがわかる。又、
長さが２倍の単一ユニットの部材を１つ用いて各々のコ
アレッサカラムユニット43を製作することも可能である
ことがわかるだろう。

２つのコアレッサカラムユニット43が結合される場合に
は、その端部間の放射方向（ラジアル）フランジの通路
を有するようなコネクタカラー即ち環状エンドキャップ
46が備えつけられる。コネクタカラー46は、カラムの部
材をフランジと心合せし安定化させて、ガスケット40用
の受け座を提供する。カラムの頂部は、ガスケット40上
にぴったりはまる直径のプレートと部材内に入れ子式に
なったカラーセクションを有するキャップ44により閉じ
られ、密封される。このキャップ44は、アンカーボルト
42の端部上にネジ込まれるナットによって固定されてい
る。

各々のコアレッサカラムの各端部には、環状エンドキャ
ップ46が備わっており、その周囲は部材の端部上にぴっ
たりはまるようにフランジ47がついている（第10図）。
エンドキャップ46に46は、内側に曲げられたフランジ49
にとり囲まれた中央開口部48がついている。

エンドプレートは、入側及び外側のシェルにそしてこれ
らのシェルの間の材料に対して、少なくとも300F゜もの
高さの温度範囲内で潤滑油及び水が存在する中で安定し
ている接着剤の層50により固定又は接着されている。

これについては、後でより詳細に説明する。

コアレッサカラムユニット43の全ての層との油密シール
を有する接着結合について次に記述することがきわめて
大切である。たとえひじようにわずかなものであれ結合
の欠陥があった場合には、粒子集合現像が停止する結果
となることがわかった。接着剤は、油が、粒子の集合を
構成する層のいずれかを迂回するのを防ぐような障壁を
形成しなくてはならない。

コアレッサカラムユニット即ち凝結器43は全て同一で、
各々円筒形をしており（第７図）、水及び油エマルジョ
ンを含む油が導入される中央室55を有する（第７図及び
第10図）。この中央室55は、ひだつきフイルターアセン
ブリ56にとり囲まれている。このフイルターアセンブリ
56は、互いに表面接触してぴったりはまり込んでいるフ
イルター材料の層３層から成る（第11図）。内側層57は
ファイバグラス又はセルロース繊維材料である。

中間層58は、水1/2インチに等しい差圧で１平方フィー
ト、一分あたり約４立方フィートのFrazier気流定格を
有する平均厚み15ミルの全ファイバグラス繊維媒体であ
る。

外部層59は、水1/2インチに等しい差圧で１平方フィー
ト、一分あたり約65立方フィートのFrazier気流定格を
有する紙である。

この紙は全てセルロース繊維製である。この紙はフェノ
ール樹脂及びシリコンで処理されている。ここでも３つ
の層全てに用いられる材料は、潤滑油の含水量及びコア
レッサの動作温度及び圧力において潤滑油が存在する中
で安定していなくてはならない。

フィルタを形成する紙の層の端部が突き合わされる継ぎ
目は、少なくとも300F゜まで安定でその強度を保持し、
天然及び合成の潤滑油と水の両方により影響されないよ
うな接着剤で形成された結合60により密封される（第11
図）、継ぎ目の故障は粒子集合現象を終結させるため、
この結果は、１平方インチあたり60ポンド以上の放射方
向外側に作用する圧力の下でさえ、フィルタの端部が継
ぎ合わされている継ぎ目を積極的に密封するのに充分な
強度をもっていなければならない。

フィルターアセンブリ56の外側層59の頂部すなわち冠部
は、各々約0.2インチの幅をもつポリアミド樹脂の軸方
向に間隔どりされた複数のバンド即ちリング65により相
互接続されている（第７図及び第10図）。これらのリン
グ65は、テンション部材である。第10図においては、コ
アレッサを構成するコンポーネントの各々は、図面を読
みとりやすくする目的のため、縮尺は一定していない。

リング65は、軸方向に約３インチ間隔をおいて置かれて
いる。リング65は、異常に高い含水量を有する油の処理
中個々のひだが変形して互いに対し折り畳むことがない
ようにする安定化装置として役立つ。リング65は、管66
の内側表面に対しぴったりはまる。この管66は、有孔の
電気亜鉛メッキされた鋼製部材である。この管66は、最
低75psi好ましくは100psiの高い内部差圧に耐えること
のできる構造部材でなくてはならない。同時に、これは
100ssuの粘度をもつ油及び乳化水がコアレッサ１本につ
き１分あたり10ガロンの流量でそれを通過させうるもの
でなくてはならない。この種の内部圧力に耐えるために
は、円筒形に成形された後に管66の端部を結合させるた
め溶接継ぎ目を用いることが必要である。管66はリング
65のまわりに密封してはまり込み、特に低温のとき或い
はそれが高い含水量をもつ100F゜以上といった高温のと
きでさえ（というのも、コアレッサを通しての動きに対
する耐性は含水量と共に急激に増加するからである）油
が及ぼす半径方向に作用する圧力に耐えるのに必要な強
さを提供する。

各コアレッサを通過する水及び油エマルジョンを含んだ
油の分画の初期分離は、油が管66に達する前に開始され
るが、この時点では水の大部分がエマルジョン状態にと
どまっており、分離されたものはひじょうに微細な滴状
であるため、油から効果的に分離することができない。
すでに分離した水を粒子集合させ残っているエマルジョ
ンを破断するため、複数のファイバグラス層が管66の外
部周囲を包込んでいる。

これらの層70のうちの内側のものは、表面密度が0.021
ポンド／平方フィートで固着剤含有量が重量百分率で15
％の、２分の１インチの初期又は未圧縮厚みを有する、
ファイバグラスのマットである。中間層72及び外側層73
は各々、表面密度が0.025ポンド／平方フィートで固着
剤含有量が重量百分率で17.5％の、２分の１インチの初
期又は未圧縮厚みを有するファイバグラスのマットであ
る。グラスフィラメントはきわめて細かく、その公称直
径は0.0004インチである。

ファイバグラスの三つの層（70、72及び73）は、そのも
との厚みの10分の１までファイバグラスを圧縮するのに
充分なテンションの下で塗布される塩化ポリビニルがコ
ーティングされているスクリーン75により外側が包み込
まれている。この結果、最も内側の層内に約３ミクロの
極めて小さいすきまが数多く詰め込まれた粒子集合（コ
ァレッセンス）ゾーンが得られる。これは、エマルジョ
ンの残りの部分の破断に導く条件である。ファイバグラ
スの外側層内のすきまは、10ミクロもの大きいものであ
る可能性がある。圧縮された繊維が形成するすきまのサ
イズは微細なものであるため、ファイバグラスを通して
放射方向外側に向かってすきまサイズの増大がひき起こ
され、個々の滴が互いに接触し合いこうして組合され
る、即ち粒子が集合するにつれて水滴のサイズの増大が
促がされる。ファイバグラスの圧縮された層の合計厚み
がわずか0.150インチであっても、結果として得られる
開口部の格子構造物は、油のエマルジョン分画のほぼ完
全な分離に有効である。こうして形成された水滴は、た
とえきわめて微細なものであっても、それらが通過して
いるマトリクス上にフィルムとしてではなくむしろ個々
の組織体としてとどまる。さらに、グラスファイバの細
かさは、グラスファイバの接触する表面が非湿潤性のも
のであるために水の粒子集合による滴形成及び凝集（粒
子集合ゾーンの飽和）を誘発するもう１つの要因であ
る。コアレッサを通して追し出されている油の量のた
め、粒子集合により作り出された水滴は、スクリーン75
の開口部を通ってファイバグラスから未圧縮グラスファ
イバの周囲をとり囲むマット76内へと運ばれることにな
る。このマットは、厚みが約0.27インチで、約9.5グラ
ム／平方フィートの表面密度及び重量百分率で約10％の
樹脂含有量を有する。マット76内では、水滴がさらに粒
子集合し、外側カバー77の内部表面へと搬送される。こ
の外側カバー77は、適当なシリコンコーティングを塗布
して湿潤化不能にされた編み綿繊維の伸縮性のある管で
ある。外側カバー77は、単にそれを輸送するのではなく
むしろ油を通って下降するようなサイズ及び重量の水滴
を作り出す時点まで、粒子の集合プロセスを完了する働
きをする。その結果、水は粒子集合室32の底部で集ま
り、ここで水は油から分離して１つの組織体を形成し、
フロート弁101の作動のため接続口100を通して放出され
る（第５図）。

同様に粒子集合室32内に位置づけされているのは、９本
の分離装置80（第５図）である。これら各々の分離装置
80は、隔壁31を通り出口区画34内に延びる放出用のスタ
ンドパイプ81の上端部にとりつけられている。放出用の
スタンドパイプ81は、それが比較的長く、隔壁31よりか
なり上の分離装置80の底部及びコアレッサのカラムの下
端部を支持して各分離装置80を粒子集合室32の下端部で
集水ゾーンより上に保つことを除いて、コアレッサスタ
ンドパイプ36と同じである。コアレッサスタンドパイプ
36と同様に、各放出用のスタンドパイプ81は、上記の各
分離装置80のための受け座及びサポートを提供するため
その上端部に隣接するラジアルフランジ82をもってい
る。出口区画34からパイプ79を通って分離装置ユニット
96まで油は放出される。

分離装置80は各々、両端にガスケット40をもち、第５図
に示されているコアレッサスタンドパイプ36と同じ方法
でコネクタカラー46により結合されている同じ９本の分
離装置83から成る。各分離装置83の頂部も又、コアレッ
サのために用いられる相応するボルトと同じ要領で放出
用スタンドパイプ81に締めつけられているアンカーボル
ト78により固定されたキヤップ44で閉じられる。各分離
装置83は全て同じである。従って、１本のカラムを説明
するだけでそれら全てに充分である。各分離装置80の要
素はコアレッサカラムよりも大きい流量能力を有してい
るため、９本のカラムは、10基のコアレッサの出力を処
理するのに適した能力を提供する。

各分離装置83は、中央管84を形成するものと外側ジャケ
ット89を形成するものという１対の放射方向に間隔どり
された円筒部材を有する。管84及びジャケット89は、多
大な流体抵抗無くシェルを通じて油を通過させるのに充
分な流量能力を集合的に有する孔を伴う亜鉛メッキされ
た鋼材といった適当な材料の有孔シートである。シェル
の間の環状空間は、ひだ付きフィルターエレメント90に
より占有されている。これらのフィルターを通る流れは
外側から内側への流れである。この媒体は、水1/2イン
チの差圧で65CFM/SFのFrazier気流量をもつ公称直径20
ミルの紙である。この紙は、紙をその最終的形状にひだ
付けした後養成されるフェノール系／シリコン樹脂で処
理されている。この樹脂は、重量百分率で最終製品の約
25％を構成する。外側ジャケットは100メッシュのテフ
ロンコーティングのほどこされたステンレス鋼スクリー
ン材料である。

テフロンは、ポリテトラフルオロエチレンのデュポン社
の商標である。テフロンコーティングは表面の湿潤化を
防ぐため、スクリーンを通しての水の動きに抵抗し、水
を強制的に滴状にとどまらせ、油から出て容器の底部ま
で落とし次に放出する。

分離装置83の各端部には、コアレッサ内で使用されるも
のと同じ設計のエンドプレートが備わっている。従っ
て、第10図に示されている構造は、この構造を例示する
ものとしてみなすことができる。

コアレッサカラムと分離装置83の両方の要素は第５図に
示されているタイプのカラーで結びつけられた形で説明
されてきたが、きわめて満足のいく変形態様が第６図に
示されている。この配置においてガスケット44は突合せ
状態に置かれており、アルミニウムなどの適当な材料の
管92が突合わさった要素の開口部内にはめ込まれてお
り、両端部は、ガスケットによる液密シールの形成を行
なうのに充分な力で要素を合わせて押すよう内側フラン
ジの内輪端部の上に半径方向外側に朝顔形に広がる拡大
されたヘッド93を形成すべく適当な工具によりスェージ
加工されている。同様にこの力は、要素間の互いに対す
る回転又はぐらつきを防ぐのに充分なものである。

分離装置83は各々単一のユニットとして製造されうる。
これは、これらの部材がコアレッサユニットよりも短か
いために特に実施可能なことである。同様にこれらの要
素を図示されている通り２つのユニットから組立てる場
合には、第６図に示されているものと同じ構造を用いて
これらを結合又は組揃えすることが可能である。

ポリシングユニット96は、ひだ付きフィルターアセンブ
リ90を除き、予備調整ユニット10と同じ構造のものであ
る。コアレッサのフィルターアセンブリ56と同様このア
センブリは、ひだのついた多層フィルター媒体断面を含
んでいる（第９図）。内側層98は、フィルターアセンブ
リ90の最終重量の約19％を形成するフェノール樹脂で処
理された約33〜38ミルの厚みをもち、水差1/2インチで
１平方フィート、１分あたり68CFM/SF立方フィートのFr
azier気流定格を有する紙である。

中間層99は、水差圧1/2インチで１平方フィート、１分
あたり４立方フィートの透気率をもつ厚み約15ミルのろ
紙である。

外側層120は、水差圧1/2インチで１平方フィート、１分
あたり４方フィートの公称Frazier気流定格を有する厚
み約35ミルのろ紙である。ひだ付きフィルターアセンブ
リ90は、有孔鋼製シリンダでとり囲まれている。最終ユ
ニットすなわちみがきユニットを通して放出された清潔
で乾燥した油は次に油貯蔵ユニットに戻され再利用され
る。

流体圧力は、装置を通しての流れを維持するのに必要で
あり、所要圧力は、温度が100F゜以下に降下するか又は
含水量が増大するにつれて、急速に増加する。さらに、
本発明は、前に粒子集合により処理されたディーゼル燃
料といった炭化水素材料よりも100F゜以上の温度におい
てさえはるかに高い粘度を有する潤滑油を処理するよう
に設計されている。

従って、温度が100F゜以下に下がった場合又は含水量が
増大して場合又はその両方の場合に油を処理するために
は、ユニットが先行するいずれかの既知のコアレッサを
はるかに上回る破裂圧に対して耐性を有することが必要
である。要素のいずれかの破断を避けるためには、各粒
子集合ユニット30は、流量の全てを要素のまわりにそら
すことができる外側のバイパス弁を有している。バイパ
スから作動するように設定される圧力は、ユニットの強
度ならびに維持する必要があるとみなされる最小流量に
より支配される。説明されてきた構造においては、分あ
たり100ガロンの流量に対応できる40psiというバイパス
圧力が選択された。動作圧力に実質的に影響を及ぼすも
う一つの要因は、油からろ紙された汚れによるさまざま
な要素の詰まりの程度である。この汚れは過度に高い圧
力を生じさせうるため、ユニットの破裂強度特に管66の
破裂強度は、最低約75psiの差圧に耐えるように設計さ
れている。これは、圧力がこの限界に達することがない
ようにすべく設計された自動バイパス弁起動圧力よりも
はるかに上である。

低い粘度をもつジェット燃料のような炭化水素液体から
の水の除去のために粒子集合が有効に用いられてきたと
いう事実は、潤滑油のような高粘度の炭化水素材料につ
いての使用のための指針を全く提供してくれない。１分
間に30ガロンでジェット燃料を処理することのできる粒
子集合要素は、本発明の対象である潤滑油を100F゜で１
分あたりわずか５ガロンで処理することができる。量が
増大するにつれて、有効性は、１分間に10ガロンの流量
で粒子集合が完全にとまる点まで急速に下降する。さら
に、本発明は、公称粘度定格が300ssu以上である65F゜
といった温度に置いてさえ有効な潤滑油のための脱水ユ
ニットを提供する。この低温、高粘度において、本発明
は潤滑油を１分あたり約20ガロンの速度すなわちこれま
で潤滑油に対して用いられてきた既知の粒子集合ユニッ
トならば完全に故障していた速度の２倍の速度で効果的
に処理する。第2A図として示されているチャートは、本
発明が、粘度が150ssuを上回るまでコアレッサ表面積１
平方フィートあたり一時間100ガロン以上の流量を維持
することのできるものであることを示している。従っ
て、ユニット流量能力は、従来用いられてきたどの粒子
集合装置よりもはるかにすぐれている。本発明により可
能になった潤滑油処理ユニットの高い処理可能量は又、
１つの発電ユニットからもう１つの発電ユニットへの輸
送が可能なプラットフォーム130上にとりつけるような
重量及びサイズをもつようにユニッを設計することも可
能にしてくれる。大規模な発電施設においては、これは
多大な経済的利点を有する可能性がある。従って、これ
は、定期点検予定表に基づき１つのタービン又はタービ
ン群からもう１つのタービン又はタービン群まで移動さ
せることができる。

これは、大規模蒸気タービン発電施設内では標準設備と
して通常入手可能なフォークリフトといった輸送設備に
より行なうことができる。ユニットの効率及び流量はき
わめて高いため、連続的に清潔で乾燥したタービン油を
供給し、汚染したタービン油の結果生じるタービンの故
障を劇的に減少させることができる。

第12図は、比較的低い油及び水エマルジョン含有量濃度
をもつ潤滑油を用いて低い流量で行なわれた本発明の第
一図の部分的試験の結果をグラフで示している。第12図
を評価するためには、それが上述の設備から放出されて
いる油のものだけでなく油タンク全体の中の水のベルト
を反映していることが大切である。

又、本発明が油内に溶解した水の量を減少させることを
目的としているものではなく、又この目的をもっていた
ものでもないという点にも留意する必要がある。これ
は、本開示の背景部分で指摘された。この後ユニット
は、21gphの速度でタービン油から水を除去していると
ころが観察された。

本発明を実施した方法及び装置について以上に説明して
きたが、本発明の原則から逸脱することなく本発明に対
しさまざまな変更を加えることができること、そしてこ
のような変更は、上記特許請求の範囲が明示的に言葉で
相反する記載を行なっているのでないかぎり、かかる特
許請求の範囲内に包括されたものとみなされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第２図に示されているユニットの正面図であ
る。 第２図は、本発明を内含する蒸気タービン潤滑油脱水ユ
ニットの平面図である。 第３図は、第１図の平面III−IIIに沿って切りとされた
拡大断面図である。 第４図は、第１図の平面IV−IVに沿って切りとられた立
面断面図である。 第５図は、第３図の平面Ｖ−Ｖにそって切りとられた拡
大断面立面図である。 第６図は、一対のコアレッサ部材を結合するための変更
された構造の拡大中央断面図である。 第７図は、明確化のため横断表示が省かれている第５図
の平面VII−VIIに沿って切りとられたコアレッサの拡大
断面図である。 第８図は、予備調整ユニットのフィルターアセンブリの
１つの断片的中央断面図である。 第９図は、コアレッサ内に用いられた標準的フィルター
の断片的拡大断面図である。 第10図は、コアレッサの標準的端分構造の断片的拡大図
である。 第11図は、コアレッサのためのフィルターを形成するひ
だ付きストックの継目の断片的断面図である。 第12図は、本発明を内含する装置の初期試験のグラフで
ある。 第12A図は、異なる粘度条件の下でのコアレッサの流量
能力のグラフである。 10……予備調整ユニット 11……パイプ 12……上記室 15……管接続口 16……フィルター部材 17……隔壁 18……ジャケット 19……ろ紙媒体 21……金属管 25……パイプ 31……水平隔壁 32……粒子集合室 33……入口区画 34……出口区画 35……垂直隔壁 36……スタンドパイプ 38……コアレッサカラム 39……フランジ 40……ガスケット 41……クロスバー 42……アンカーボルト 43……コアレッサカラムユニット 44……キャップ 46……環状エンドキャップ 48……中央開口部 49……フランジ 50……接着剤層 55……中央室 56……フイルタアセンブリ 57……内側層 58……中間層 59……外側層 60……結合 65……リング 66……管 70……層 72……中間層 73……外側層 75……スクリーン 76……マット 77……カバー 80……分離装置 81……スタンドパイプ 83……分離装置 84……中央管 87……アンカーボルト 89……外側ジャケット 90……ひだ付きフイルターエレメント 92……管 93……ヘッド 96……ポリシングユニット 98……内側層 99……中間層 100……接続口 101……フロート弁 120……外側層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイクル ドナルド ブロム アメリカ合衆国 ジヨージア州 30240 ラグラーンジ ミリケン テラス 807 (56)参考文献 特開 昭59−79203（ＪＰ，Ａ) 特公 昭36−22682（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】遊離した水が潤滑油とエマルジョンを形成
   して居り、65゜Fにおいて約350ssuの粘度を有し、潤滑
   油が150ssu以下の粘度を有するとき、凝結器表面１平方
   フイート当り１時間100ガロン以上の流量を維持する潤
   滑油から凝結によって水を除去する方法において、 イ） 予備調整ユニット（10）の中の粒子フイルター部
   材（16）を通して油を通過させる行程と， ロ） 遊離水とエマルジョンを含む潤滑油を粒子集合ユ
   ニット即ち凝結器（30）の内部中央室（55）の中に通過
   させる行程と， ハ） 凝結器（30）の中の潤滑油を当該室をかこむひだ
   をつけられたフイルターアセンブリのフイルター材料の
   層（57,58,59）からなるフイルターアセンブリ（56）を
   通過させてエマルジョンの破壊を起こさせる行程と， ニ） 潤滑油によって働かされる外側に働く圧力に対し
   て外側にフイルターアセンブリ（56）を支持し且つひだ
   を間隔をあけたリング（65）でかこむこと， ホ） リング（65）を当該ひだの頂点に固定してリング
   （65）とフイルターアセンブリ（56）を外に向けて働く
   放射状の推力に対して支持すること， ヘ） フイルターアセンブリ（56）から放出された液体
   をマットの形の圧縮グラスファイバーの複数の層（70,7
   2,73）を通って通過させ更に分離された水が水滴に一緒
   に形成させることと， ト） しめらせられないスクリーン（75）を通して圧縮
   されないガラスファイバーの層（76）の中へそして次に
   しめらせられない繊維の密に織られたカバー（77）を通
   して水滴を通過させ、水滴がカバー（77）から分離して
   潤滑油のかこんでいる体を通って下降し、潤滑油（30）
   が収められている容器の底に集められることを特徴とす
   る方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、本行程に
   入る潤滑油350ssu迄の粘度と5000ppmのエマルジョンと
   なった水の含有量をもち、本行程から出てゆく潤滑油は
   最大で約25ppmの遊離水とエマルジョンとなった水の含
   有量を有することを特徴とする方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の方法において、最初少な
   くとも5000ppmの水の含有量を有する潤滑油が凝結後は2
   5ppm以下のエマルジョンとなった水の含有量を有するこ
   とを特徴とする方法。
4. 【請求項４】エマルジョンとなった水が少なくとも5000
   ppmあって油とエマルジョンを形成した水を100゜Fにお
   いて約200ssuの粘度をもつ潤滑油から凝結よって取除く
   方法において， （イ）100゜F−160゜の温度範囲においてエマルジョン
   を含む潤滑油を、抵抗が減少する複数の層（57,58,59）
   をもつチューブ状のひだをつけられフイルターアセンブ
   リ（56）を通して放射状方向外側に通過させて放射状外
   側の方向に流させること， （ロ）ひだ放射状外側の頂点と係合しこれを相互に接続
   する引張りを吸収する部材の、複数の軸方向に間隔をあ
   けた放射状のリング（65）によってフイルターアセンブ
   リ（56）のひだを安定させること， （ハ）75psi以上の内から外への圧力差に耐えることが
   できる穴のあいた鋼製の管（66）によってひだ付フイル
   ターアセンブリ（56）を円周方向に支持すること， （ニ）正常な厚さの10分の１に圧縮されたファイバーガ
   ラスを凝結する層（70,72,73）を通ってフイルターアセ
   ンブリ（56）とその支持体即ち管（66）から放出された
   潤滑油を通過させて水が水滴を形成するようにさせるこ
   と， （ホ）水滴と潤滑油をしめらすことのできない材料の２
   つの層（75,76）を通過させることを含み、ここにおい
   て水滴はかたまりを形成させられ、個々の集合体を保っ
   て凝結器（30）を通過してこれをかこむ潤滑油の集りを
   通って重力により下降することを特徴とする方法。
5. 【請求項５】請求項１に記載の潤滑油と水のエマルジョ
   ンから水を除去する方法において、凝結器（30）を横切
   る圧力差は１平方インチ当り、１未満から12ポンド迄で
   あることを特徴とする方法。
6. 【請求項６】100゜Fにおいて約220ssuの粘度をもつ潤滑
   油の油及びエマルジョン部分から水を除去する凝結器
   （43）において、当該凝結器（43）は多層であり、ひだ
   のついたフイルターアセンブリの層（57,58,59）からな
   るフイルターアセンブリ（56）を有し、複数の円周上軸
   方向に間隔をあけたリング（65）は当該フイルター材料
   のひだの外側の層の放射状の頂上（59）を相互に接続
   し、75psi以上の差圧の破裂強度をもつ孔のあいた鋼管
   （66）は、ひだのついたフイルターアセンブリ（56）と
   リング（65）をかこみ、これらを放射方向に作用する圧
   力に対して支持し、マット形式の複数の層のガラスファ
   イバー（70,72,73）は当該鋼管（66）をかこみ、且つ穴
   のあいたスクリーン（75）は当該ガラスファイバーをか
   こんでこれをもとのマットの厚さの約10分の１に圧縮
   し、マット状の圧縮されないガラスファイバー（76）の
   層は当該スクリーンをかこみ、しめらすことのできない
   材料の繊維の外側のカバー（77）は当該圧縮されないガ
   ラスファイバーをかこみ、シーリング手段（46,47,49）
   は凝結器（43）の多層を通るもの以外のこれの内側から
   外側への液体の動きに対して凝結器（43）の各端をシー
   ルすることを特徴とする方法。
7. 【請求項７】請求項６に記載の凝結器（43）において当
   該シール手段（46）は当該部材の各層の端に接着され
   て、凝結器（30）の構成する個々の層の何れかを液がバ
   イパスするのを妨げるシールを形成することを特徴とす
   る請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】請求項７に記載の凝結器（43）において当
   該リング（65）は当該フイルター紙の外側の層（59）の
   夫々のひだの頂点に接着されたポリアミド剛性樹脂のエ
   ンドレスのバンドであることを特徴とする請求項７に記
   載の方法。
9. 【請求項９】100゜Fにおいて約100ssuの粘度をもちその
   中の水は油とエマルジョンを形成しているタービンの潤
   滑油から凝結によって除去するための蒸気タービン発電
   機に用いるポータブルの凝結器において、 当該凝結器はタービンからの潤滑油を受け入れるための
   予備調整ユニット即ち第１のフイルターユニット（10）
   を有し、 当該フイルターユニット（10）は、油から特定のものを
   取除くためのフイルター部材（16）を有し、 凝結器即ち粒子集合ユニット（30）は中央室（55）をも
   つ複数のチューブ状の凝結器（43）を有し、パイプ（1
   1）は、フイルターされた油を第１のフイルターユニッ
   ト（10）から当該凝結器（43）の中央室（55）に輸送す
   るため第１のフイルターユニット（10）と粒子集合ユニ
   ット（30）を連結し、 当該凝結器（43）は夫々多層でひだのついたフイルター
   アセンブリのフイルター材料の層（57,58,59）からなる
   フイルターアセンブリ（56）をもち、円周上軸方向に間
   隔をあけた引張り部材の複数のリング（65）は当該フイ
   ルター材料の層（57,58,59）のひだの外側の層（59）の
   放射状の頂点を相互接続して当該ひだを円周上の変位に
   対して保持し、穴のあいた鋼管（66）はひだのついたフ
   イルターアセンブリ（56）とリング（65）をかこんでこ
   れらを放射状に作用する圧力に対して支持し、 マット状のガラスファイバーの複数の層（70,72,73）は
   当該鋼管（66）をかこみ、且つ 孔のあいたスクリーン（75）は当該ガラスファイバーを
   かこみ、これをもとのマットの厚さの約10分の１に圧縮
   し、 マット状の圧縮されないガラスファイバーの層（76）
   は、当該スクリーンをかこみ、 しめらすことのできない材料の繊維の外側のカバー（7
   7）は当該圧縮されないガラスファイバーをかこみ、そ
   の層を通る通過物を除いて液体の動きに対して凝結器
   （43）の夫々の端をシールする手段と、 油を粒子集合ユニット（30）からそこに運ぶための第２
   の粒子集合室（32）とセパレーターユニット（80）とを
   有し、当該分離装置（80）は複数の分離装置の部材（8
   3）を有し夫々の部材は外側のジャケットを形成する100
   メッシュのステンレス鋼のスクリーン（89）を有し、 当該スクリーン（89）はそこを通過する凝結によって形
   成された水滴をはねつけるボリテトラフルオロエチレン
   でコートされ、更に 処理された油をセパレーターユニットからタービンへ戻
   すための手段（79,96）と当該第１のフイルターユニッ
   ト（10）、当該粒子集合ユニット（30）と、当該分離装
   置（80）とを取付けるためのプラットフオーム即ちポー
   タブルラック（130）を有し、ここにおいて当該ポータ
   ブル機器は１つのタービンから他のものへと移動可能で
   あることを特徴とするポータブルの凝結器。
10. 【請求項１０】65゜Fから少なくとも運転中の蒸気ター
    ビンから放出される潤滑油の温度迄の温度範囲を通し
    て、約350ssuの粘度をもつ潤滑油からエマルジョンとな
    った水を取除くことのできる凝結器（43）において、 当該凝結器（43）は少なくとも粘度が150ssuを越える迄
    は凝結器表面平方フイート当り少なくとも100ガロン／
    毎分の流量を維持することができ、 当該凝結器（43）は凝結器（43）に対する中心の油の中
    央室（55）をかこむフイルターアセンブリ（56）を含
    み、 当該フイルターアセンブリ（56）はひだをつけられたフ
    イルター材料の複数の層（57,58,59）を含み、複数の円
    周上軸方向に間隔をあけたリング（65）は当該フイルタ
    ー材料のひだの外側の層（59）の放射状の頂点を相互接
    続し、 75psiを超える差圧の破裂強度をもつ穴のあいた鋼管（6
    6）はひだのついたフイルター材料とリング（65）の当
    該フイルターアセンブリ（56）をかこんで放射状に作用
    する圧力に対してこれらを支持し，マット状の複数のガ
    ラスファイバーの層（70,72,73）は当該鋼管（66）をか
    こみ、穴のあいたスクリーン（75）は当該ガラスファイ
    バーをかこんでこれをもとのマットの厚さの約10分の１
    に圧縮し， マット状の圧縮されないガラスファイバーの層（76）は
    当該スクリーンをかこみ且つしめらすことのできない材
    料の繊維の外側のカバー（77）は当該圧縮されないガラ
    スファイバーをかこみ、凝結器（43）の多層を通るもの
    以外は液体の内部から外部への動きに対して凝結器（4
    3）の各々の端をシールする手段（46）を有することを
    特徴とする凝結器。
11. 【請求項１１】請求項10に記載の凝結器（43）におい
    て、当該リング（65）は当該フイルターアセンブリの層
    （59）のひだの頂点に接着され、当該環状エンドキャッ
    プ即ちシーリング手段（46）は当該凝結器（43）の夫々
    の層の端に接着されて、液が当該凝結器（43）を構成す
    る個々の層の何れかをバイパスするのを妨げるシールを
    形成することを特徴とする凝結器。
12. 【請求項１２】請求項11に記載の凝結器（43）におい
    て、当該リング（65）はポリアミド合成樹脂のエンドレ
    スバンドであることを特徴とする凝結器。