JPS6044483B2

JPS6044483B2 - 膨脹タ−ビン

Info

Publication number: JPS6044483B2
Application number: JP11467078A
Authority: JP
Inventors: 一夫井原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-09-20
Filing date: 1978-09-20
Publication date: 1985-10-03
Also published as: JPS5543218A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、主として深冷ガス分離装置において寒冷発
生のために使用される膨脹タービンの構造に関するもの
であり、特に水素等の爆発性ガスを取扱う膨脹タービン
に適するものである。

膨脹タービンはその特性から考えて、極低温、高速回
転体であるため、タービン羽根車への不純一物の混入は
避けなければならないし、制動方法も、高速回転に適し
たコンパクトなものでなければならない。

また、プロセスが爆発の危険性のある場合には、プロ
セスガスの外部への漏洩、あるいは酸素の混入は絶対に
避けなければならない。このような制限のもとに、従来
は、オイル軸受で、しかもオイル制動式の膨脹タービン
が広く採用されていた。その代表的な２つの例について
説明する。第２図は、オイル軸受と、オイルによる摩
擦ブレーキを採用したものである。

タービン羽根車１と主軸６からなる回転体は、油潤滑軸
受１２で支持されている。タービン羽根車１で発生した
動力は、主軸６の周囲に強制的に供給される油の摩擦に
より吸収される。したがつて、給油口２６より供給され
た油は、一部は軸受１２に入つて潤滑油となり、残りは
給油溝１３を通つて摩擦ブレーキ１４に供給され、ター
ビンの発生動力を吸収する。また、油がタービンプロセ
ス側に漏洩しないように、シールガスをオイルシール部
１５へ供給している。この結果、シールガスと油の混合
物が排油口２７より排出される。第３図は、オイル軸
受とオイルポンプを採用したものである。

タービン羽根車１と主軸６からなる回転体は、油潤滑軸
受１２により支持されている。タービン羽根車１で発生
した動力は、主軸６のタービン羽根車１と反対の端に取
り付けられて、いるオイルポンプ用インペラ１６によつ
て吸収される。したがつて、給油口２６より供給された
油は、軸受１２に入つて潤滑油となり、排油口２７より
排出される。また、ブレーキオイル入口２８より供給さ
れた油は、オイルポンプ用インペラ１６より動力を受け
取つてブレーキオイル出口２９から出る。一方、オイル
がプロセス側に漏洩しないように、シールガスをオイル
シール部１５へ供給している。この結果、シールガスと
油の混合物が、排油口２７より排出される。以上説明し
た膨脹タービンは、いずれもオイルを使用するため、専
用のオイルユニットを必要とする。

その代表的な例を第４図に示す。オイルリザーバー１７
内に保持されているオイルは、オイルポンプ１８に引か
れて、ストレーナー２５を通つてオイルポンプ１８に入
り、ここで所定の圧力までに昇圧された後、オイルク−
ラー２０で冷却され、オイルフィルタ２１を通り第２図
、第３図に示す油潤滑軸受１２あるいはオイル制動回路
へ支持される。一方、軸受室１０より排油日２７を通つ
て回収される流体は、油とシールガスの混合体であるた
め、オイルセパレーター２３に入り、シールガスと油と
に分離され、油はオイルリザーバー１７へ、シールガス
は圧力調整弁２４で圧力調整されて、排ガスとして適宜
処理される。また、緊急の場合の予備タンクとしてアキ
ュムレーター２２が設置してある。以上のように従来技
術においては、爆発性ガスと酸素の混合を避けるため、
あるいは、外部への漏洩を防ぐためにオイルを使用して
いる。

しかしながら、その反面オイルユニットが複雑になり、
機器のコンパクト化、運転の簡素化に反する要素が多か
つた。本発明は、膨脹タービンの付属機器をできるだ省
略して機器のコンパクト化、取扱いの簡素化、ひいては
製造コストの低減を目的としたものである。

本発明は、膨脹タービンにオイルを使用せず、３軸受に
はプロセスガスによる動圧ガス潤滑軸受、制動には発電
制動機を使用してこれらの構成要素を密閉された本体内
部に格納することを特徴としたものである。

以下、本発明の一実施例を第１図に基いて説明くする。

主軸６の中央部に永久磁石８を設置し、スリーブ９でそ
の補強を行なつた主軸６の一端にはタービン羽根車１を
取りつける。タービン羽根車１の周囲にはノズル２が設
置されている。一方、主軸６とタービン羽根車１からな
る回転体は、２つのガス潤滑ジャーナル軸受３と、１つ
のガス潤滑スラスト軸受４により支持され、発電機ステ
ーター７の中央で、永久磁石８が回転するように位置し
ている。これら回転体、軸受３，４、発電機ステーター
７は本体５に格納されていて、軸受室１０と雰囲気とは
圧力的にシールされている。また、発電機ステーター７
は、外部に設置された負荷１１とリード線により結線さ
れている。本体５ノのタービン側と発電機側との間、厳
密にはタービン羽根車１と主軸６のタービン側のガス潤
滑ジャーナル軸受３との間には、タービン室と軸受室１
０とを隔てる隔壁が設けられている。この隔壁には、主
軸６が貫通する穴があけられている。この・貫通部は、
主軸６の径よりも大きな穴となつており、空隙を有する
。ノズル２により断熱噴流となつたガスは、タービン羽
根車１を回転させる。

軸受３は動圧ガス潤滑軸受であるので、回転することに
より回転体を浮上させて支持する。また、主軸６が回転
することにより、主軸６に取付けられている永久磁石８
がステーター７内で回転するため、ステーター７に起電
力が生じ、これはリード線を通つて負荷１１に吸収され
る。一方、ノズル２を通つてタービン室内に流入したプ
ロセスガスの一部は、タービン羽根車１の背面を通つて
、更に隔壁の主軸貫通部の空隙を通つて軸受室１０内に
侵入する。

軸受室１０内が本体５によつて密閉となつているため、
侵入したプロセスガスは、この中に保持され、やがては
タービンのノズル出口圧力とバランスすることになる。
軸受３および４と主軸６との間は、この侵入したプロセ
スガスによつて潤滑状態が維持される。本発明は以上述
べたようにしたものであるから、つぎのような効果があ
る。（１）オイルを使用しないため外部機器が不要とな
り、運転接作が簡単で、メンテナンスも大幅に減少し、
ランニングコストが下がる。（２）プロセス側へのオイ
ルの漏洩がないため、そのためのトラブルがなく、膨脹
タービン全体を常に清浄な状態に保つことが可能である
。（３）シールガスが不要であり、ユテイリテイーも少
なくなる。（４）軸受室内の圧力はノズル出口圧力と等
しくなるまで上昇するため、軸受負荷容量も軸受室内の
圧力上昇分だけ上昇し、軸受性能の向上につながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例をす発電制動式膨脹タービン
の断面図、第２図および第３図は従来のオイル制動式膨
脹タービンの断面図、第４図はオイルユニットの系統図
である。１・・・・・・タービン羽根車、２・・・・・・ノズル
、３・・・ガス潤滑ジャーナル軸受、４・・・・・・ガ
ス潤滑スラスト軸受、５・・・・・本体、６・・・・・
・主軸、７・・・・・・発電機ステーター、８・・・・
・・永久磁石、９・・・・・スリーブ、１０・・・・・
・軸受室、１１・・・・・・負荷。

Claims

【特許請求の範囲】

１プロセスガスをタービン羽根車に受けて該タービン
羽根車を回転させると共に、断熱膨張によつて低温のプ
ロセスガスを得る膨張タービンにおいて、該タービン羽
根車の回転力によつて作動する発電機と、該タービン羽
根車と該発電機とを直結する主軸を備え、該主軸のター
ビン羽根車と反対側の端部にガス潤滑スラスト軸受およ
び該主軸の発電機ロータ両端部にガス潤滑ジャーナル軸
受を設けて該主軸を支持し、該タービン羽根車、該主軸
、該発電機、該ガス潤滑スラスト軸受およびガス潤滑ジ
ャーナル軸受を大気から密閉して同一の本体内に格納す
ると共に、該本体のタービン側とタービン側にある該ガ
ス潤滑ジャーナル軸受との間に隔壁が設けられ、該隔壁
の該主軸の貫通部には、該プロセスガスの侵入可能な空
隙が設けられていることを特徴とする膨張タービン。