KR100219390B1 - 저온 정류장치에 사용되는 팽창 터어빈 - Google Patents

저온 정류장치에 사용되는 팽창 터어빈 Download PDF

Info

Publication number
KR100219390B1
KR100219390B1 KR1019950015491A KR19950015491A KR100219390B1 KR 100219390 B1 KR100219390 B1 KR 100219390B1 KR 1019950015491 A KR1019950015491 A KR 1019950015491A KR 19950015491 A KR19950015491 A KR 19950015491A KR 100219390 B1 KR100219390 B1 KR 100219390B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
turbine
housing
shaft
turbine wheel
blade
Prior art date
Application number
KR1019950015491A
Other languages
English (en)
Other versions
KR960001439A (ko
Inventor
네노토도로프네노프
Original Assignee
조안 엠. 젤사 ; 로버트 지. 호헨스타인 ; 도로시 엠. 보어
프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22988504&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR100219390(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 조안 엠. 젤사 ; 로버트 지. 호헨스타인 ; 도로시 엠. 보어, 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 filed Critical 조안 엠. 젤사 ; 로버트 지. 호헨스타인 ; 도로시 엠. 보어
Publication of KR960001439A publication Critical patent/KR960001439A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100219390B1 publication Critical patent/KR100219390B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04309—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/045—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector for radial flow machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04381—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion so-called companders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/044—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a single pressure main column system only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/10—Mathematical formulae, modeling, plot or curves; Design methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y10S62/91—Expander

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

본 발명은 터어보익스팬더, 특히 저온성 정류장치에서 사용하기에 적합한 터어보익스팬더를 제공하려는 것이다. 본 발명에 다른 터어보익스팬더는 중앙 하우징을 회전가능하게 지지하는 길다란 축을 포함한다. 길다란 축의 대항 단부들에는 터어빈 하우징내의 터어빈 휠, 압축기 하우징내의 압축기 휠 또는 적재 하우징내의 브레이크가 장착되어 있다. 터어빈 휠은 원주상으로 이격된 터어빈 블레이드를 갖추고 있다. 처리유체는 터어빈 휠을 원주상으로 이격된 터어빈 블레이드를 갖추고 있다. 처리유제는 터어빈 휠을 에워싸는 안내 날개 또는 환형노즐을 통해서 유동하도록 도입된다. 안내날개는 터어빈 블레이드를 통해서 처리유체를 유동시키며, 터어빈 휠로부터 많이 떨어진 앞날과 터어빈 휠로부터 약간 떨어진 뒷날 사이에서 각각 연장된다. 각각의 안내 날개는 앞날과 뒷날 사이에서 실질적으로 만곡되지 않으며, 뒷날에서 보다는 앞날에서 상당히 두껍다. 열적인 차폐물은 터어빈 하우징과 터어빈 하우징내의 처리유체를 중앙 하우징과 중앙 하우징내의 윤활유로부터 열적으로 차단시킨다. 베어링들과 터어빈 하우징 사이에서 축의 길이를 따라서 구성된 래비린드 밀봉은 윤활유가 축을 따라서 터어빈 하우징내로 유입되는 것을 방지하고, 축을 따라서 배출되어 중앙 하우징 안으로 유입되는 것을 방지한다. 윤활유가 축을 따라서 터어빈 하우징내로 유입되고 축을 따라서 터어빈 하우징으로 부터 배출되는 것을 방지하기 위한 추가물로서 밀봉가스가 상기 래비린드 밀봉으로 제공된다. 일정한 부품들의 상대적인 칫수화에 의해서 탁월한 성능이 얻어진다.

Description

저온 정류장치에 사용되는 팽창 터어빈
제1도는 본 발명에 따른 일실시예를 구체화하는 저온 터어보 익스팬더의 단면도.
제2도는 본 발명에 따른 일실시예의 노즐 안내날개 조립체 및 터어빈 휘일을 나타낸 도면으로서 제1도의 선 202를 따라 도시한 단면도.
제3도는 본 발명에 다른 일실시예의 저온 터어보 익스팬더의 축 밀봉장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
제4도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내는 단면도로서 제1도 내지 제3도의 터어보 익스팬더를 이용하는 저온 팽창성 폐질소 생성장치의 일실시예를 개략적으로 나타낸 다이어그램.
제5도는 제4도와 유사한 도면으로서 본 발명의 다른 실시예에서 공기 팽창 사이클을 이용하는 저온 팽창성 폐질소 생성장치의 개략적인 다이어그램.
제6도는 제4도 및 제5도와 유사한 도면으로서 본 발명의 다른 실시예에서 제1도 및/또는 제3도의 터어보 익스팬더를 이용하는 기체상산소 및 질소 생성장치의 일실시예를 개략적으로 나타낸 다이어그램.
제7도, 제8도 및 제9도는 저온 공기 분리장치에 채용되는 경우에 제1도의 터어보 익스팬더의 잇점을 나타낸 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 축 2 : 안내 날개
3 : 터어빈 단부 축밀봉 4 : 베어링 하우징
5 : 터어빈 휠 6 : 압축기 휠
7 : 열 차폐물 9 : 터어보 익스팬더 하우징
50 : 베어링 51, 53, 109, 118, 123 : 라인
54, 134, 232 : 밸브 55 : 레귤레이터
102 : 공기 압축기 103, 304 : 주 열교환기
106, 206 : 정류탑 108 : 상부 응축기
113, 213, 308 : 터어보 익스팬더 302 : 압축기
303 : 예비정화기 306 : 하부 정류탑
309 : 폐 흐름 311 : 주 응축기
315 : 상부 정류탑
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 팽창 터어빈에 관한 것이며 특히, 질소와 기타 가스들을 만들어 내도록 공급공기의 저온 정류에 사용하거나 냉각을 조성하기 위한 팽창 터어빈에 관한 것이다.
질소 및 산소와 같은 산업상의 가스들은 공급공기의 저온 정류에 의해서 대량으로 시판된다. 저온 정류를 유도하기 위한 냉각은 압축된 처리증기의 터어보 익스팬션에 의해서 제공된다. 압축된 처리흐름은 압축된 공급공기 흐름이거나 또는 정류기둥으로부터 취한 고압 흐름이다. 공기 분리장치의 터어보 익스팬더는 작동 및 유지하기에 비용이 많이들기 때문에 그 비용을 절감하는 것이 바람직하다.
실제로, 질소의 생성에 사용되는 터어보 익스팬더의 초기가격은 장치 그 자체의 자본비의 상당부분을 차지한다. 작은 크기의 장치에 있어서, 터어보 익스팬더의 가격은 총 장치가격의 10%에 달한다. 터어보 익스팬더의 초기가격을 절감하기 위해서는 전체적인 장치의 효율을 개선하는 것이 바람직하다. 한편, 터어보 익스팬더 성능이나 효율의 상대적인 중요성은 간과되어서는 안된다. 그러므로, 터어보 익스팬더의 성능 대 비용의 원론적인 문제가 대두된다. 가장 바람직한것은 저비용의 고성능 기계장치를 얻는 것이다. 본 발명은 80%대의 성능을 갖는 저렴한 기계장치를 제공함으로서 위에서 언급한 딜레마를 해결하고자 한다.
저온증류에 의해서 공기를 분리하여 질소나 산소가스를 제조하기위해서는 저온 터어보 익스팬더들을 사용하여야 한다. 저온 터어보 익스팬더는 기능면에서 터어보충전기와 유사하다. 예를들면, 터어빈 스테이지와 압축기 스테이지는 베어링 하우징에 장착된 회전가능한 축에 의해서 연결된다. 그러나, 저온 터어보 익스팬더와는 달리, 터어보충전기는 통상적으로 증가된 온도에서 작동한다. 이것은 당연하다. 왜냐하면, 터어보충전기는 축의 일단부에 장착된 터어빈 휠을 회전시키도록 배기가스(내연기관으로 부터 배출된 가스)를 추진가스로서 사용할 수 있게 개발되었기 때문이다. 압축기 휠은 축의 다른쪽 단부에 장착되고, 엔진에 연결된 터어빈 휠(공기를 가압함)에 의해서 회전된다. 이에 의해, 엔진의 성능을 증가시키기 위해서 공기 공급원이 엔진에 연결된다. 내연기관에서 사용된 통상적인 터어보충전기의 초기 가격은 비교적 낮다. 왜냐하면, 제조과정이 일괄적으로 진행되기 때문이다. 다른 한편으로, 저온 터어보 익스팬더의 초기가격은 1배 또는 2배 정도 증가한다.
공급과 수요로 대변되는 시장원리를 제외하고는 비용문제를 기술적으로 풀어보려는 노력은 거의 없었다. 저온 터어보 익스팬더의 판매자가 이러한 장치의 공급자가 된다. 특히, 수요자는 판매자로부터 저효율의 기계장치를 낮은 가격에 구입하거나, 아니면 고효율의 기계장치를 높은 가격에 구입하는 것이 일반화 되어 있다. 본 발명은 고성능의 기계장치를 낮은 가격에 제공한다.
앞서 언급한 바와같이, 터어빈의 초기가격은 상당히 높다. 1일에 25톤의 질소를 제조하는데 유용한 작은 질소 제조장치를 채용하면, 터어빈의 초기가격은 총 장치의 초기가격을 10%이상 증가시킨다. 보통의 성능에 낮은 가격의 기계 장치는 이용 가치가 없다.
저온 공기 분리장치에 대한 저가의 고효율 터어보 익스팬더를 구성하는데 사용되는 부품들을 고려한다. 이것은 경제성 있는 저온 터어보 익스팬더로서 변경된 디이젤 엔진 터어보 익스팬더를 사용하게 한다. 표준 디이젤 엔진 터어보 충전기는 터어보 스테이지, 회전자, 베어링, 하우징 및 압축기 스테이지를 포함한다. 저온 공기 분리에 있어서, 최소한 터어보충전기의 터어빈 스테이지는 저온하에서도 제기능을 발휘하도록 변경되어야 한다. 터어보충전기는 내연기관의 고온(537.8℃(1,000℉)이상) 배기가스를 이용하여 작동하도록 고안된다. 저온 터어보 익스팬더를 매우 낮은 온도(-128.9℃(-200℉)이하)에서 작동시키는 것은 불가능하다. 왜냐하면, 저온 터어보 익스팬더의 구성, 재료 및 다른 제한조건 때문에 불가능하다.
본 발명의 주요 장점은 종래의 저온 터어보 익스팬더 보다 초기 가격이 낮은 저온 터어보 익스팬더를 제공할수 있다는 것이다. 저가격은 터어보 충전기들의 일률적인 작동에 근거하기 때문에 가능하다. 그러나, 종래의 터어보충전기는 저온용으로 적당하게 변경시킨 변경예를 구체화하지 않고서는 사용될수 없다. 또다른 장점은 설계상의 단순화 및 이와 연관되어 신뢰성이 얻어진다는 것이다. 이러한 변경 실시예는 터어빈의 성능을 저하시키지 않는다. 이와는 반대로, 본 발명에 따른 저온 터어보 익스팬더의 효율은 종래의 저온 터어보 익스팬더의 효율을 초과하지 않는 반면에, 80%대의 등엔트로피 효율을 달성할수 있으며, 낮은 초기가격 및 상대적으로 양호한 성능을 제공한다. 그러므로, 종래의 저온 터어보 익스팬더 보다 전체적인 비용효과면에서 우수하다고 할수있다. 이러한 장점은 여러가지 공기 분리 사이클을 사용하는 다양한 저온 장치를 사용하는데 있어서 잇점을 제공한다.
본 발명의 주요 목적은 저온 제조 사이클에 효과적으로 채용되는 저가의 터어보 익스팬더를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 합당한 효율의 초기가격이 낮은 터어보 익스팬더를 효과적으로 채용할수 있는 저온 제조 사이클을 제공하는데 있다.
앞서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 저온 터어보 익스팬더는 낮은 초기가격, 유지비용 및 고도의 신뢰성을 갖는 장치이다. 변경된 터어빈 휠을 채용했을때의 작동효율은 폐기물 팽창 또는 공기 팽창이 수반되는 질소 제조장치용으로 합리적으로 수용가능하다. 산소를 만들어내는 공기 분리장치 또는 작은 질소 제조장치와 같은 몇몇 용도에서는 종래기술에 따른 터어빈 휠을 사용하는 것이 요구된다. 이러한 터어빈 휠은 최초 터어보충전기의 개장된 익스팬더 휠 대신에 회전자에 부착된다. 개장된 익스팬더 휠은 낮은 터어보 익스팬더 효율을 나타내기 때문에 그 사용이 금지된다. 이러한 상황하에서도 낮은 가격 및 낮은 유지비용에 따른 장점을 얻을수 있다.
본 발명에 따른 낮은 가격은 저온 터어보 익스팬더는 저온 증류에 의한 공기의 분리를 통해서 산소 및/또는 질소를 제조하는 장치 및 사이클에 이용될수 있다. 이 장치는 폐기물 팽창이나 공기 팽창 사이클이 개입되는 저온증류에 의한 공기의 분리를 통해서 질소를 제조하는 장치에 특히 적당하다. 상기 장치는 또한 낮은 초기가격 및 합당한 성능의 팽창엔진이 요구되는 화학공정 또는 수소나 천연가스를 처리하는 다른 저온 공정에 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징, 장점들은 첨부도면을 참조한 하기의 설명을 통해서 명백하게 밝혀질 것이다. 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기에 설명되는 것이 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라는 사실을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 첨부된 도면들은 본 발명의 원리를 설명함과 동시에 본 발명의 실시예들중 한 실시예를 설명한다. 도면 전체를 통해서 동일한 발명의 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하였다.
제1도는 본 발명에 따른 저온 터어보 익스팬더의 단면도이다.
기계장치의 회전자 또는 축(1)은 베어링 하우징(4)내에서 회전한다. 베어링 하우징은 터어빈 단부 축 밀봉(3), 압축기 단부 축 밀봉(10), 노즐 안내 날개(2) 및 열 차폐물(7)을 보유한다. 터어빈 휠(5)은 축(1)과 일체로 형성되거나 또는 축의 다른쪽 단부에 부착된 압축기 휠(6)과 유사하게 분리된 부분으로서 축에 부착된다. 노즐 안내날개(2)는 터어빈 휠(5)의 근접부에서 열 차폐물(7)에 부착된 원주상으로 위치한 링과 일체로서 형성된다.
열 차폐물(7)은 차가운 터어빈 휠 지역(그리고 처리가스)을 베어링 하우징의 따뜻한 지역에 대하여 열적으로 단절시키기 위해서 제공된다. 이것은 2가지 이유로 인하여 필요하다. 첫번째 이유는, 베어링내의 윤활유가 어는것을 방지하기 위한 것이다. 왜냐하면, 윤활유가 어는 경우에는 기계장치의 성능이 저하될수 있기 때문이다. 두번째 이유는 처리유체내로 열이 누설되는 것을 방지하기 위한 것이다. 왜냐하면 처리유체내로 누설되는 열은 통상적으로 저온 터어보 익스팬더의 효율과 성능을 저하시키기 때문이다. 비용을 절감하기 위해서, 터어빈 휠은 원래의 터어빈 휠의 외부직경 및 팁 흐름라인을 조절하여 얻는다. 터어빈 휠은 정적인 시라우드(8)와 부합된다. 시라우드는 노즐 안내날개(2)와 열 차폐물(7)에 대한 링을 거쳐서 베어링 하우징(4)에 부착된다.
터어보 익스팬더 하우징(9)은 처리유체를 도입하고 터어보 익스팬더로 부터 이를 배출시키기 위한 수단을 제공한다. 터어보 익스팬더는 열차단 루우프에서 작동하는 압축기 휠(6) 및 압축기 스테이지에 의해서 삽입된다.
열제거 루우프에서, 압축작용은 열교환기를 거쳐서 기계장치 냉각장치내로 진행한다. 몇몇의 경우에, 터어보 익스팬더를 공정화 통합하여 작동시키는 것이 바람직하다. 예를들면, 질소 생성물이나 처리사이클의 다른 흐름을 압축시킴으로서 터어보 익스팬더를 공정과 일체화 시킨다.
제2도는 제1도에 도시된 노즐 안내날개(2)를 보다 상세하게 나타낸 도면이다. 노즐 안내날개는 링상에 기계가공된다. 링은 터어보 익스팬더의 외곽 주변부에 근접하게 위치한다. 노즐 안내날개의 기능은 추진가스를 입펠러에 거의접선방향으로 도입함으로서 터어보 익스팬더 휠내로 안내하는 것이다. 추진가스는 노즐에서 절대속도(C)로 가속된다.
비록, 다양한 노즐들이 사용될수 있지만, 필수적인 것은 아니다. 낮은 가격을 유지하기 위해서는 임펠러를 에워싸는 링상에 위치되고 일체로서 기계가공된 매우 간단한 노즐 안내날개를 사용하는 것이 바람직하다. 제2도에 도시된 날개없는 간격은 노즐 뒷날 반경과 휠 반경의 차이에 의해서 정의된다. 그 차이는 터어보 익스팬더 휠 반경의 5% 내지 7%이다. 이것은 임펠러에서 소정의 지점에 보다 균등한 유동패턴을 만들기에 충분한 길이의 가스경로를 제공한다. 다른 한편으로, 그 차이는 그렇게 크지않다. 왜냐하면, 이것은 최고의 표면 마찰손실 영역이 되기 때문이다. 날개가 없는 노즐공간에서 가스의 절대속도가 가장 높기 때문에, 이러한 손실들은 가스속도의 제곱에 비례하여 증가한다.
실제로, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 잘 알수있는 바와같이(영국의 롱맨 싸이언티픽 앤드 테크니컬 퍼블리셔(Longman Scientific Technical Publishers) 발행의 공보 178페이지 Ep. 4.52에 에이. 휘트필드와 엔. 씨. 바이네스(A. Whitfield and N.C.Baines)가 발표한 Design Of Radial Turbomachines) 참조), 최고의 효율은 휠 직경보다 5.4%큰 노즐 뒷날 반경에서 얻어진다. 현존하는 설계기준에 따르면, 본 발명의 노즐 뒷날 반경은 대략적으로 터어보 익스팬더 휠 직경의 1% 내지 4%, 바람직하게는 2% 내지 3% 정도 크다. 노즐 코드 길이(현존 설계기준 보다 짧다)와 연관된 노즐 뒷날 반경은 바람직한 성능을 얻을수 있는 완전한 설계를 제공한다. 제2도에 도시된 단순한 노즐 링 설계는 낮은 가격형성에 기여하며, 종래의 비싼 가변 노즐설계 보다 저렴한 다수의 노즐 안내날개를 얻을수 있다. 다수의 노즐들은 또한 낮은 가격의 보다 완전한 기계장치를 제공한다.
여기에서 사용되는데 요구되는 칫수제한을 수용하기 위해서, 시판중에 있는 종래의 부품 및 크기를 갖는 터어보충전기를 변경하였다. 이러한 변경으로 인하여 터어보 익스팬더의 성능면에서 기대하지 않았던 개선을 얻을수 있었다. 이러한 개선은 제8도 및 9도를 참조한 하기의 설명을 통해서 양호하게 이해될 것이다. 그러나, 설명을 위해서, 터어보 익스팬더 휠의 직경과 노즐 안내날개(2)의 줄길이 사이의 관계를 살펴보는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 여기에서, 줄길이는 앞날과 뒷날 사이의 거리이다. 하기 표1은 본 발명에 따른 터어보 익스팬더의 칫수와 종래의 칫수 사이의 관계를 나타내었다.
[표 1]
본 발명의 목적달성을 위해서는, 줄길이가 터어보 익스팬더 휠 직경의 약 5% 내지 15%, 바람직하게는 8% 내지 14% 범위내에서 유지되고, 노즐 안내날개(2)의 뒷날과 터어빈 휠(5)의 외곽 주변부 사이의 간격(g)이 터어보 익스팬더 휠 반경의 1% 내지 4%, 바람직하게는 2% 내지 3% 범위내에 유지되어야 한다. 간격(g)은 터어보 익스팬더 휠 반경의 길이에 의존하며, 0.127㎝(0.05inch) 내지 1.27㎝(0.50inch) 범위에서 유지된다.
노즐 안내날개(2) 사이에서 목부분 영역의 크기는 유동의 제어에 대하여 가변적이다. 그러므로, 기계장치의 용량성을 나타낸다. 노즐 날개들은 제2도에 도시된 바와같이 매우 간단하게 설계된다. 비용면에서 유리하다면, 종래의 노즐 설계방식도 채용이 가능하다.
제3도는 본 발명에 따른 저온 축 밀봉장치를 상세하게 나타낸 단면도이다. 본 발명에 따른 터어보 익스팬더는 저온 증류장치나 공기 분리 장치에서 효과적으로 사용될수 있다. 제3도를 참조하면, 터어보 익스팬더는 터어빈 휠(5)을 포함하고 있는데, 터어빈 휠(5)은 축(1)의 단부와 일체로서 형성되거나 또는 축의 일단부에 장착된다. 압축기 휠(6)은 축(1)의 대향단부에 장착된다. 축은 터어빈 휠 및 압축기 휠에 연결되어 있으며, 베어링(50) 내에서 회전한다. 축은 각각의 휠의 근접부에 위치하고, 축 밀봉에 의해서 휠과 분리된다.
오일과 같은 윤활유는 라인(51)을 통해서 베어링(50)으로 제공된다. 베어링 윤활유가 차가운 처리유체로 유동하는 것은 제3도에 도시된것과 같은 축 밀봉장치에 의해서 방지된다. 축 주위로 밀봉가스를 포함시키기 위해서 적당한 밀봉장치가 제공된다. 밀봉장치는 통상적으로 래비린드를 포함하는데, 래비린드는 축(1)을 따라서 일련의 국부적인 압력을 축적시킨다. 이러한 압력은 윤활유가 베어링으로부터 임펠러로 유동하는 것을 방해하며, 차가운 처리가스가 터어빈 휠로부터 베어링으로 유동하는 것을 방해한다. 이것은 베어링들을 처리가스 흐름으로부터 효과적으로 차단시킨다. 그리하여, 베어링내에서 오일 윤활유의 동결없이 신뢰성 있는 터어보 익스팬더의 작동을 보장할 수 있게된다.
밀봉가스는 밀봉장치로 제공되며, 폐질소나 공기와 같은 처리가스와 동일하다. 제3도에 도시된 장치에서, 밀봉가스는 4.4℃(40℉)내지 65.5℃(150℉)의 온도범위에서 밸브(54)를 통하여 라인(53)을 통과한다. 레귤레이터(55)는 밀봉가스 유입지점에서 터어빈 휠 근처의 압력을 감지하며, 밀봉가스 유동을 조절한다. 밀봉가스는 베어링 하우징과 하우징 근처의 베어링 사이에서 밀봉장치에 제공된다. 하우징 근처라는 것은 열적 차폐물과 하우징 사이에서 베어링 보다는 하우징에 가깝다는 것을 의미한다. 밀봉가스는 복귀 윤활유와 함께 회수된다. 밀봉가스의 고온은 축상에 보유된 윤활유가 처리유체의 저온에 기인하여 어는것을 방지하는 기능을 수행한다. 몇몇의 따뜻한 밀봉가스는 터어보 익스팬더 하우징(9)내로 유동한다. 이것은 밀봉가스가 차가운 처리유체와 혼합함에 따라서 효율의 저하를 초래한다. 그러나, 이러한 효율손실은 본 발명에 의해서 얻어지는 장점에 비할때 수용 가능한 것이다.
이러한 밀봉가스 장치는 단지 저온 터어보 익스팬더의 터어빈 단부에서 필요하다. 축(1)의 압축기 단부에서는 밀봉가스가 필요하지 않다. 그 대신에, 공기 또는 질소와 같은 압축기 루우프 처리가스는 유사한 래비린드 축 밀봉(10)을 통해서 빠저나갈수 있다.
제4도에는 폐기물 팽창 저온 질소 제조장치의 일실시예가 도시되어 있다. 본 발명은 여기에서 적당한 저온 정류장치를 채용하였다. 이것은 폐기물 팽창 저온 질소제조 사이클에서 사용하기에 유용하다. 정류탑으로 부터 나오는 폐기물 흐름은 냉각을 제공하도록 팽창되고, 팽창된 폐기물 흐름은 공급된 공기를 냉각시키도록 공기와 함께 간접적인 열교환기로 이동한다. 그러므로, 정류를 구동시키기 위해서 정류 탑장치내로 냉각이 제공된다.
제4도를 참조하면, 공기(101)은 공기 압축기(102)에서 압축된다. 압축된 공기는 주 열교환기(103)로 이동한다. 주 열교환기(103)내에서, 압축된 공기는 팽창된 폐기물 유체와의 간접적인 열교환에 의해서 냉각된다. 이것은 하기에서 상세하게 설명될 것이다. 압축되고 냉각된 공기는 수중기 및 이산화탄소와 같은 끓는점이 높은 불순물 제거과정을 거친후, 흐름(105)으로서 저온 정류 기둥장치내로 이동한다.
제4도에 도시된 저온 정류탑 장치는 정류탑(106) 및 상부 응축기(108)를 포함한다. 저온 정류장치는 하나이상의 정류탑을 채용할 수가 있지만, 하나의 정류탑을 포함하는 것이 바람직하다. 정류탑(106)은 40 내지 140 psia의 압력에서 작동한다.
정류탑(106)내에서 공기는 질소 증기생성물과 질소 함유액체내로 저온 정류를 제공함으로서 분리된다. 질소증기 생성물은 정류탑(106)의 상부로 부터 회수되는데, 이것은 98% 내지 99.9999%의 순도를 갖는 질소를 함유한다. 라인(109)에서 질소증기 생성물의 일부분이 되는 흐름(126)은 상부 응축기(108)내로 이동한다. 여기에서, 흐름은 질소함유 액체에 대하여 응결되고, 다음에는 흐름(117)으로서 정류탑(106)으로 역류하여 이동한다. 필요한 경우에, 흐름(117)의 일부분(120)은 라인(118)에서 액체질소 생성물로서 회수된다. 60% 내지 70% 범위의 질소농도를 갖는 질소함유 액체는 정류탑(106)의 하부로 부터 흐름(107)으로서 제거되고, 밸브(134)를 통과하면서 감압되며, 흐름(127)으로부터 상부 응축기(108)내로 들어간다. 상부 응축기에서 질소함유 액체는 흐름(126)의 응축을 수행하도록 끓는다.
라인(109)에서 회수된 질소 증기생성물은 주 열교환기(103)를 통과하면서 공급 공기와 간접 열교환으로 따뜻해져서, 그 결과 공급 공기를 냉각시킨다. 즉, 열교환기에서는 공기와 간접적으로 열을 교환하게 되고, 이에 의해서 냉각된다. 그후에, 따뜻해진 질소 증기생성물은 라인(123)을 거쳐서 회수된다. 원하는 경우에, 따뜻해진 질소 생성물은 압축기를 통과하면서 압축되며, 그 결과, 고압의 질소생성물이 회수된다.
질소함유 폐기유체는 정류장치의 상부 응축기(108)로부터 흐름(112)으로서 회수된다. 이렇게 회수된 질소함유 폐기유체는 주 열교환기(103)로 부분적으로 이동하고, 다음에는 본 발명에 따라서 개선된 터어보 익스팬더(113)를 통해서 팽창된다. 그 팽창압력은 20 psia 내지 대기압의 범위이다. 터어보 익스팬더(113)는 질소 생성물 압축기(사용되는 경우)에 연결된다. 그와 같이 직접 연결된 터어빈-압축기 장치에 있어서, 터어빈과 압축기는 기어장치를 채용하거나 또는 채용하지 않은 상태에서 기계적으로 연결된다. 그래서, 팽창 가스흐름으로부터 추출된 에너지가 터어빈에 의해서 압축기를 거쳐서 가압된 질소가스로 직접 이동한다. 이러한 장치는 전기발생과 같은 중간단계를 거쳐서 터어빈으로 부터 압축기로의 간접적인 에너지와 연관된 자본비용 및 외래적인 손실을 최소화 시킨다. 폐 유체 흐름(112)이 터어보 익스팬더(113)를 통과함에 따라서, 터어보 익스팬더가 구동되고, 그 다음에는 압축기가 구동된다. 이와 동시에, 팽창 폐유체는 터어보 익스팬더를 통과시킴으로서 냉각된다.
냉각되고 팽창된 폐유체(114)는 주 열교환기(103)를 통과하면서 따뜻해진다. 즉, 열교환기에서는 공기와 간접적으로 열을 교환하게 되고, 그리하여 공기가 냉각되며, 저온 정류를 수행하도록 공기를 제공함으로서 저온 정류장치 내로 냉각이 제공된다. 그 결과, 따뜻해진 폐유체는 흐름(116)으로서 주 열교환기(103)로부터 제거된다.
제5도에는 공기팽창 사이클이 도시되어 있다. 제3도에 도시된 참조부호는 제4도에 도시된 참조부호와 대응한다. 즉, 제4도에 도시된 참조부호 100번대의 부품들은 제5도에서는 200번대의 참조부호로 표시된다. 그러므로, 자세한 설명은 생략한다.
제5도를 참조하면, 폐유체 흐름(212)은 상부 응축기(208)로 부터 회수되고, 밸브(232)를 통과하면서 감압되면, 그 결과로서 나오는 흐름(240)은 주 열교환기(103)를 통과하면서 따뜻해진다. 주 열교환기에서 폐유체는 압축된 공기와 간접적으로 열을 교환하며, 흐름(241)으로서 제거된다. 냉각되고 압축된 공기(205)는 적어도 부분적으로 터어보 익스팬더를 통해서 이동한다. 제5도에 도시된 실시예에서, 냉각되고 압축된 공기의 일부분(228)은 정류탑(206)내로 이동하며, 다른 부분(230)은 부분적으로 주 열교환기(103)를 통과한다. 그 다음에는 터어보 익스팬더(213)를 통해서 팽창된다. 냉각되고 압축된 공기의 일부는 터어보 익스팬더(213)를 통과하면서 팽창한다. 즉, 90% 내지 100%의 공기가 팽창한다. 제5도에 설명한 바와같이 냉각되고 압축된 공기 모두가 터어보 익스팬더(213)를 통과하여 흐름(228)으로서 나오는 것은 존재하지 않는다.
공기가 터어보 익스팬더(213)를 통과함에 따라서 터어빈이 구동하게 되고, 그 다음에는 질소 생성물을 압축하도록 압축기가 구동된다. 이와 동시에, 팽창공기는 터어보 익스팬더(213)를 통과함으로서 냉각된다. 냉각되고 팽창된 공기(242)는 터어보 익스팬더(213)로 부터 저온 정류장치의 정류탑(206)으로 이동한다. 그리하여, 저온 정류를 수행하도록 저온 정류장치내로 냉각이 제공된다.
제6도는 기체상의 산소를 제조하는 사이클의 일실시예가 도시되어 있다. 본 발명은 적당한 저온 정류장치를 채용한다. 저온 정류장치는 제6도에 도시된 바와같이 상부 정류탑에서의 공기 팽창이나 질소팽창이 수반되는 산소제조장치에서 특히 유용하다. 여기에서, 저온 정류장치의 정류탑으로부터 나오는 폐질소 흐름은 냉각을 제공하도록 팽창된다. 팽창된 폐흐름은 공기를 냉각시키는 간접적인 열교환기로 이동한다. 그리하여, 정류를 수행하도록 정류장치내로 냉각이 제공된다.
제6도를 참조하면, 공기(301)는 예비정화기(303)에서 불순물 제거처리를 거친후 압축기(302)에서 압축된다. 그 다음에는 주 열교환기(304)를 통과하게 된다. 주 열교환기(304)내에서, 압축된 공기는 생성물 및 다른 회수 냉각흐름과 간접적으로 열교환한다. 압축되고 냉각된 공기는 저온 정류장치의 하부 정류탑(306)내로 흐름(305)으로서 이동한다.
제6도에 도시된 저온 정류장치는 하부 정류탑(306), 상부 정류탑(315) 및 주 응축기(311)를 포함한다. 하부 정류탑(306)은 40 내지 140 psia의 압력하에서 작동한다. 하부 정류탑(306)내에서, 공기는 저온 정류장치에 의해서 폐 질소증기 및 산소 부화 액체로 분리된다. 질소증기의 일부분(310)은 주 응축기(311)의 상부내로 이동한다. 여기에서, 질소증기의 일부분은 상부 정류탑의 끓고있는 산소액체에 대하여 응축되고, 흐름(312)으로서 하부 정류탑(306)으로 역류한다.
60 내지 70% 범위의 질소농도를 갖는 질소함유 액체는 흐름(316)으로서 하부 정류탑(306)의 하부로부터 제거된다. 그 다음에는 열교환기(317)에서 생성물이나 폐 질소흐름(320)에 대하여 데워진다. 그후, 압력이 저하되고, 흐름(318)으로서 상부 정류탑(315)내로 이동한다. 상부 정류탑은 15 내지 25 psia의 압력하에서 작동한다. 산소 생성물은 흐름(321)으로서 주 응축기 액체로 부터 제거된다. 이렇게 제거된 산소 생성물은 주 열교환기(304)에서 공기에 대하여 데워진다. 그 다음에는 기체상의 산소 생성물 흐름(322)으로서 회수된다.
질소 폐유체는 주 응축기(311)의 재순환 고압 증기흐름으로 부터 흐름(307)으로서 회수된다. 이렇게 회수된 질소 폐유체는 주 열교환기(304) 통로중 하나에서 공기에 의하여 부분적으로 데워진다. 그 다음에는 정류공정을 유지하도록 냉각을 제공하기 위해서 터어보 익스팬더(308)내로 팽창된다. 냉각되고 팽창된 폐유체 흐름은 주 열교환기(304)를 통과하면서 따뜻해진다. 즉, 주 열교환기에서는 저온 정류를 수행하기 위해서 공기의 냉각을 수행하도록 공기와 간접적으로 열교환한다. 이에 의해 데워진 질소흐름은 주 열교환기(304)로부터 제거되고, 폐흐름(309)으로서 제거된다.
주 응축기로부터 복귀하는 질소 응축흐름(312)으로 부터 또다른 질소흐름(313)이 회수되고, 이렇게 회수된 질소흐름은 열교환기(314)에서 부분적으로 데워진 후에 상부 정류탑의 윗부분내로 역류하여 분사된다. 이러한 흐름은 고순도의 질소와 산소 생성물을 만들어내도록 저압의 상부 정류탑을 구동시키는데 필수적이다.
본 발명은 개선된 터어보 익스팬더를 사용함으로서, 보통의 효율을 얻기 위하여 많은 비용을 들이지 않고서도 낮은 작동비용으로 질소나 산소를 채용하는 저온 정류를 수행할수 있게 만든다.
제7도에는 본 발명에 다른 저가의 기계장치가 도시되어 있다. 이것은 장치에 냉각을 제공하도록 터어보 익스팬더를 통과하는 폐기물 팽창을 이용하는 질소 제조장치에 관련된다. 제4도에 도시된 바와같은 사이클에 있어서, 추가의 자본비가 들지 않으며, 낮은 터어보 익스팬더 효율과 관련된 단점이 존재하지 않는다. 사실상, 40% 만큼 낮은 효율을 갖는 터어보 익스팬더는 이러한 타입의 질소 제조장치를 작동시키는 사이클을 유지하는데 충분한 냉각을 제공하게 될 것이다.
그러므로, 낮은 가격(즉, 초기비용＋작동비용이 낮음)의 터어보 익스팬더는 값비싼 터어보 익스팬더와 유사하거나 더 우수한 효율을 제공하게될 것이다. 이것은 제7도에 그래프로서 설명되고 있는데, 이 그래프는 1일 평균 50톤의 질소를 생산하는 장치에 대하여 얻은 결과이다. 저가의 터어보 익스팬더(다이아몬드 모양의 데이타 지점들로 표기된 선 LCE)는 50%의 효율에서 고가인 장치(사각형 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 HCE)의 효율의 73% 정도를 나타낸다. 85%의 터어보 익스팬더 효율에 있어서, 가격의 잇점은 83%까지 상승한다. 또한, 본 바명에 따른 터어보 익스팬더가 종래의 터어보 익스팬더에 비해서 보다 바람직하게 작동될 수 있는 3개의 저효율범위를 제7도, 8도, 9도 및 하기의 표2에 나타내었다.
* 저가의 터어보 익스팬더의 경제적인 잇점은 1일 50톤의 질소를 제조하는 장치와 연관시켜서 제8도에 도시하였다. 저가의 터어보 익스팬더는 냉각효과를 만들어내기 위해서 공기 팽창 사이클을 이용하는 질소가스 제조장치에 속한다. 제8도의 그래프에 연관된 장치의 사이클이 제5도에 도시되어 있다. 도면을 통해서 알 수 있는 바와같이, 공기팽창 사이클에 있어서 자본비는 터어보 익스팬더의 효율이 100% 에서 40%로 저하함에 따라서 크게 증가한다.
제7도, 8도 및 9도에 도시된 100% 지점 터어보 익스팬더 효율의 자본비는 장치의 작동을 유지하기 위해서 필요한 냉각을 만들어내도록 액체 상태로 장치에 추가되는 질소의 달라 수치(2,830ℓ(100f3)당 25센트)를 나타낸다. 제8도의 공기팽창 사이클에 있어서, 본 발명에 따른 터어보 익스팬더는 다이아몬드 모양의 데이타 지점들로 표기된 선 LCE로서 나타내어 진다. 반면에, 종래의 고가 장치는 사각형 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 HCE로서 나타내어진다. 눈결정 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 CPC는 냉각을 위해서 추가된 액체질소를 이용하여 작동하는 장치에 대응하여 100%의 터어보 익스팬더 효율로 장치를 작동시키는데 필요한 추가의 자본비를 나타낸다.
제8도를 참조하면, 삼각형 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 S1은 높은 터어보 익스팬더 비용(사각형 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 HCE) 및 추가의 자본 전력비(눈결정 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 CPC)의 합을 나타낸다. 곡선 S1은 제5도에 도시된 공기팽창 사이클로 작동하는 질소제조장치에 있어서 종래의 고성능 터어보 익스팬더를 채용하는것과 관련된 총 비용을 나타낸다. 도면을 통해서 잘 알수있는 바와같이, 최적의 저가작동은 이러한 경우에 70% 내지 80%의 터어보 익스팬더 효율에 대응한다. 한편, 원모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 S2는 본 발명에 따른 저가의 터어보 익스팬더(다이아몬드 모양의 데이타 지점들로 표기된 선 LCE)와 추가의 자본 전력비(눈결정 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 CPC)의 합이다.
도시된 바와같이, 본 발명에 따른 저가의 장치(곡선 S2)를 사용하면, 종래의 고가 터어보 익스팬더에 비해서 비용상의 잇점이 얻어진다. 이러한 비용상의 잇점은 전체효율을 40%에서 85%로 상승시킨다. 비록 80%의 효율(고가의 장치를 사용할 때 자본비를 최소화 시키는 경우에 해당함)에서 터어보 익스팬더의 효율이 감소되는 것을 막지만, 본 발명은 고가의 터어보 익스팬더에 비해서 약 70%의 비용절감 효과를 제공한다.
제9도에는 기체상의 산소를 제조하기 위해서 저온 공기 분리장치의 다른 형식에 속하는 저가의 터어보 익스팬더의 경제적인 잇점이 그래프로 나타나 있다. 이것은 1일 20톤의 기체상 산소를 제조하는 장치에 해당한다. 연관된 장치 사이클이 제제6도에 도시되어 있다. 도면을 통해서 알수 있는 바와 같이, 그와같은 산소 제조장치은 터어보 익스팬더의 효율이 100%에서 40%로 저하됨에 따라서 자본비가 급격하게 증가하는 것을 특징으로 한다.
제8도에서와 같이, 제9도에 도시된 효율의 100% 지점의 자본비는 산소 제조 사이클로 장치의 작동을 유지하기 위해서 필요한 냉각을 만들어내도록 액체로서 장치에 추가되어야 하는 질소의 달라수치(2,830ℓ(100f3)당 25센트)를 나타낸다. 여기에서, 본 발명에 따른 저가의 는 다이아몬드 형상의 데이타 지점들로 표기된 선 LCE로 나타내어 진다. 반면에, 종래의 고가 는 사각형 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 HCE로서 나타내어 진다. 눈결정 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 CPC는 산소제조 사이클을 작동시키는데 필요한 추가적인 자본비와 100%의 터어보 익스팬더 효율로 장치를 작동시키는데 요구되는 전력을 나타낸다. 이것은 냉각에 필요한 추가의 액체질소로 장치를 작동시키는 것에 대응한다.
삼각형 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 S1은 고가의 터어보 익스팬더 가격(사격형 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 HCE)과 추가의 전력비용(눈결정 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 CPC)의 합이다. 곡선 S1은 제6도에 도시된 바와 같이 열역학적 사이클을 갖는 산소 제조장치에서 종래의 고성능 터어보 익스팬더를 사용하는 것과 연관된 총 비용을 나타낸다. 도시된 바와같이, 최저가의 적절한 작동이 80% 내지 90%의 터어보 익스팬더 효율에 대응하는 것을 알수있다. 다른 한편으로, 원 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 S2는 본 발명에 따른 터어보 익스팬더의 낮은 가격(다이아몬드 모양의 데이타 지점들로 표기된 선 LCE)과 추가의 전력비용(눈결정 모양의 데이타 지점들로 표기된 곡선 CPC)의 합이다.
곡선 S2로 나타내어지는 본 발명에 따른 저가의 장치를 사용하면, 종래의 터어보 익스팬더 보다 상당한 경제적 이득이 발생한다. 약 85% 효율의 최적지점(고가의 장치를 사용할 때 최저 자본비에 대응)에서, 본 발명을 통해 얻어지는 경제적인 이득은 고가의 터어보 익스팬더에 비해서 약 70%가량 증가한다. 그러나, 이것은 감소된 터어보 익스팬더 효율을 감소시킨다. 본 발명에 따른 저가의 장치는 터어보 익스팬더 효율이 65% 이상일 때 바람직하다. 장치를 작동시키는데 있어서 최저가의 적절한 작동을 보장하는 85%의 터어보 익스팬더 효율에서 고가의 장치를 이용하는 것은 별다른 잇점을 제공하지 못한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 냉각장치용 터어보 익스팬더로서, (a) 제1단부와 제2단부 사이에서 연장된 중앙 하우징과, (b) 상기 중앙 하우징의 상기 제1단부에 부착된 터어빈 하우징과, (c) 종축 주위에서의 회전을 위한 중앙 하우징상에 장착된 종축, 상기 터어빈 하우징내로 연장된 제1단부, 및 하중을 지지하는 제2단부를 갖추고 있는 축과, (d) 상기 축과 함께 회전하도록 상기 터어빈 하우징 내에서 상기 축의 제1단부상에 장착된 외부 주변부 및 원주상으로 이격된 다수의 터어빈 블레이드를 갖춘 터어빈 휠로서, 각각의 상기 터어빈 블레이드는 상기 터어빈 휠의 상기 외부 주변부 근처의 위치와 상기 종축의 주변부 위치 사이에서 연장되어 있는 터어빈 휠과, (e) 상기 종축으로 부터 떨어진 지역에서 처리유체를 수용하여 상기처리 유체를 상기 터어빈 블레이드 쪽으로 유동시키기 위한 유입수단과, 그 리고 (f) 상기 처리유체를 상기 유입수단으로 부터 상기 터어빈 블레이드쪽으로 유동시키기 위해서 상기 터어빈 휠을 에워싸며 상기 유입수단과 상기 터어빈 휠 사이에 위치된 환형 노즐수단으로서, 다수의 안내 날개를 포함하고 있고, 각각의 상기 안내날개는 상기 터어빈 휠로부터 떨어진 뒷날과 상기 터어빈 휠로 부터 떨어진 앞날 사이에서 연장되어 있으며, 상기 안내 날개의 상기 뒷날과 상기 터어빈 휠의 상기 외부 주변부 사이의 거리는 상기 터어빈 휠 반경의 1% 내지 4%에 달하는 환형 노즐수단을 포함하는 터어보 익스팬더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안내날개의 상기 앞날과 상기 안내 날개의 상기 뒷날 사이의 거리는 상기 터어빈 휠 직경의 5% 내지 15% 범위인 터어보 익스팬더.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 상기 안내 날개는 상기 앞날과 상기 뒷날 사이에서 만곡되지 않으며, 상기 뒷날에서 보다 상기 앞날에서 더 큰 두께를 갖는 터어보 익스팬더.
  4. 제3항에 있어서, 상기 앞날에서 상기 안내 날개 각각의 두께는 0.127㎝(0.05inch) 내지 0.381㎝(0.15inch) 이고, 상기 뒷날에서 상기 안내 날개 각각의 두께는 0.0254㎝(0.01inch) 내지 0.254㎝(0.10inch) 인 터어보 익스팬더.
  5. 제1항에 있어서, 상기 축을 회전가능하게 지지하도록 상기 중앙 하우징 상에 위치된 베어링 수단, 상기 베어링 수단내외로 윤활유를 운반하기 위한 수단, 및 상기 터어빈 하우징을 열적으로 차단시키고 상기 중앙 하우징으로부터 나와서 상기 터어빈내에 위치하는 처리유체와 상기 중앙 하우징내의 윤활유를 열적으로 차단시키기 위한 열 차폐수단을 더 포함하는 터어보 익스팬더.
  6. 제5항에 있어서, 윤활유가 상기 축을 따라서 상기 터어빈 하우징내로 유입되는 것을 방지하고 상기 터어빈 하우징 외부로 배출되어 상기 중앙 하우징내로 유입되는 것을 방지하기 위해서 상기 베어링 수단과 상기 터어빈 하우징 사이에서 상기 축을 따라서 배치된 래비린드 밀봉수단을 더 포함하는 터어보 익스팬더.
  7. 제6항에 있어서, 상기 래비린드 밀봉수단에 밀봉가스를 제공하기 위한 수단, 및 상기 축을 따라서 상기 터어빈 하우징내로 윤활유가 유입되는 것을 방지하고 상기 축을 따라서 상기 터어빈 하우징으로 부터 상기 중앙 하우징내로 유체가 배출되는 것을 방지하기 위하여 상기 래비린드 밀봉수단으로 부터 상기 밀봉가스를 회수하기 위한 수단을 더 포함하는 터어보 익스팬더.
  8. 제1항에 있어서, 상기 중앙 하우징의 상기 제2단부상에 장착된 압축기 하우징, 및 상기 축과함께 회전하도록 상기 압축기 하우징내에서 상기 축의 상기 제2단부상에 장착된 압축기 휠을 더 포함하며, 상기 축의 상기 제2단부는 상기 압축기 하우징내로 연장되는 터어보 익스팬더.
  9. 제1항에 있어서, 상기 중앙 하우징의 상기 제2단부에 부착된 적재장치 하우징을 더 포함하며, 상기 축의 상기 제2단부는 상기 적재장치 하우징내로 연장되는 터어보 익스팬더.
  10. 냉각장치용 터어보 익스팬더로서, (a) 제1단부와 제2단부 사이에서 연장된 중앙 하우징과, (b) 상기 중앙 하우징의 상기 제1단부에 부착된 터어빈 하우징과, (c) 종축 주위에서의 회전을 위한 중앙 하우징상에 장착된 종축, 상기 터어빈 하우징내로 연장된 제1단부, 및 하중을 지지하는 제2단부를 갖추고 있는 축과, (d) 상기 축과 함께 회전하도록 상기 터어빈 하우징 내에서 상기 축의 제1단부상에 장착된 외부 주변부 및 원주상으로 이격된 다수의 터어빈 블레이드를 갖춘 터어빈 휠로서, 각각의 상기 터어빈 블레이드는 상기 터어빈 휠의 상기 외부 주변부 근처의 위치와 상기 종축의 주변부 위치 사이에서 연장되어 있는 터어빈 휠과, (e) 상기 종축으로 부터 떨어진 지역에서 처리유체를 수용하여 상기처리 유체를 상기 터어빈 블레이드 쪽으로 유동시키기 위한 유입수단과, 그 리고 (f) 상기 처리유체를 상기 유입수단으로 부터 상기 터어빈 블레이드쪽으로 유동시키기 위해서 상기 터어빈 휠을 에워싸며 상기 유입수단과 상기 터어빈 휠 사이에 위치된 환형 노즐수단으로서, 다수의 안내 날개를 포함하고 있고, 각각의 상기 안내날개는 상기 터어빈 휠로부터 떨어진 뒷날과 상기 터어빈 휠로 부터 떨어진 앞날 사이에서 연장되어 있으며, 상기 안내 날개의 상기 뒷날과 상기 터어빈 휠의 상기 외부 주변부 사이의 거리는 상기 터어빈 휠 반경의 5% 내지 15%에 달하는 환형 노즐수단을 포함하는 터어보 익스팬더.
  11. 주 열교환기 및 상기 주 열교환기에 유체연결된 터어보 익스팬더를 포함하는 장치로서, 상기 터어보 익스팬더가, (a) 제1단부와 제2단부 사이에서 연장된 중앙 하우징과, (b) 상기 중앙 하우징의 상기 제1단부에 부착된 터어빈 하우징과, (c) 종축 주위에서의 회전을 위한 중앙 하우징상에 장착된 종축, 상기 터어빈 하우징내로 연장된 제1단부, 및 하중을 지지하는 제2단부를 갖추고 있는 축과, (d) 상기 축과 함께 회전하도록 상기 터어빈 하우징 내에서 상기 축의 제1단부상에 장착된 외부 주변부 및 원주상으로 이격된 다수의 터어빈 블레이드를 갖춘 터어빈 휠로서, 각각의 상기 터어빈 블레이드는 상기 터어빈 휠의 상기 외부 주변부 근처의 위치와 상기 종축의 주변부 위치 사이에서 연장되어 있는 터어빈 휠과, (e) 상기 종축으로 부터 떨어진 지역에서 처리유체를 수용하여 상기처리 유체를 상기 터어빈 블레이드 쪽으로 유동시키기 위한 유입수단과, 그 리고 (f) 상기 처리유체를 상기 유입수단으로 부터 상기 터어빈 블레이드쪽으로 유동시키기 위해서 상기 터어빈 휠을 에워싸며 상기 유입수단과 상기 터어빈 휠 사이에 위치된 환형 노즐수단으로서, 다수의 안내 날개를 포함하고 있고, 각각의 상기 안내날개는 상기 터어빈 휠로부터 떨어진 뒷날과 상기 터어빈 휠로 부터 떨어진 앞날 사이에서 연장되어 있으며, 상기 안내 날개의 상기 뒷날과 상기 터어빈 휠의 상기 외부 주변부 사이의 거리는 상기 터어빈 휠 반경의 1% 내지 4%에 달하는 환형 노즐수단을 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 앞날과 상기 안내 날개의 상기 뒷날 사이의 거리는 상기 터어빈 휠 직경의 5% 내지 15% 범위인 장치.
  13. 제11항에 있어서, 정류탑 장치, 상기 터어보 익스팬더로부터 상기 정류탑 장치로 유체를 이동시키기 위한 수단, 및 상기 정류탑 장치로부터 나오는 생성물을 재생시키기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 정류탑 장치로부터 상기 열교환기로 폐유체를 이동시키기 위한 수단, 및 상기 주 열교환기로부터 폐유체를 회수하기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
  15. 제11항에 있어서, 정류탑 장치, 상기 터어보 익스팬더로부터 상지 정류탑 장치로 유체를 이동시키기 위한 수단, 상기 정류탑 장치로부터 나오는 생성물을 재생시키기 위한 수단, 상기 정류탑 장치로부터 상기 열교환기로 폐유체를 이동시키기 위한 수단, 및 상기 터어보 익스팬더로부터 상기 주 열교환기로 유체 또는 폐유체를 이동시키기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 주 열교환기로 부터 공급물을 수용하고 상기 터어빈 익스팬더로 폐유체를 보내도록 상기 주 열교환기와 상기 터어빈 익스팬더 사이에 위치된 정류탑 장치, 상기 정류탑 장치로 부터 나오는 생성물을 재생시키기 위한 수단, 및 상기 터어보 익스팬더로부터 나오는 폐유체를 상기 주 열교환기나 상기 정류탑 장치로 이동시키기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
KR1019950015491A 1994-06-14 1995-06-13 저온 정류장치에 사용되는 팽창 터어빈 KR100219390B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/260,272 US5460003A (en) 1994-06-14 1994-06-14 Expansion turbine for cryogenic rectification system
US8/260,272 1994-06-14
US08/260,272 1994-06-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR960001439A KR960001439A (ko) 1996-01-25
KR100219390B1 true KR100219390B1 (ko) 1999-09-01

Family

ID=22988504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950015491A KR100219390B1 (ko) 1994-06-14 1995-06-13 저온 정류장치에 사용되는 팽창 터어빈

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5460003A (ko)
EP (1) EP0687808A3 (ko)
JP (1) JP2732367B2 (ko)
KR (1) KR100219390B1 (ko)
CN (1) CN1118429A (ko)
BR (1) BR9502789A (ko)
CA (1) CA2151761C (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150114803A (ko) 2014-04-02 2015-10-13 최병덕 커버링 머신의 원사권취 캠장치
KR20150114812A (ko) 2014-04-02 2015-10-13 최병덕 커버링 머신의 원사권취 캠장치

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5678427A (en) * 1996-06-27 1997-10-21 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing low purity oxygen and high purity nitrogen
US5924307A (en) * 1997-05-19 1999-07-20 Praxair Technology, Inc. Turbine/motor (generator) driven booster compressor
FR2767862B1 (fr) * 1997-09-03 1999-10-01 Air Liquide Turbine cryogenique a aubage variable
US5983666A (en) * 1997-10-27 1999-11-16 The Boc Group, Inc. Air separation plant and method of fabrication
US5901579A (en) * 1998-04-03 1999-05-11 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system with integrated machine compression
GB9913072D0 (en) * 1999-06-04 1999-08-04 Cryostar France Sa Machine
FR2795495B1 (fr) * 1999-06-23 2001-09-14 Air Liquide Procede et installation de separation d'un melange gazeux par distillation cryogenique
DE19928925A1 (de) * 1999-06-24 2000-12-28 Asea Brown Boveri Turbolader
DE10156228B4 (de) * 2001-11-15 2015-02-19 Atlas Copco Energas Gmbh Rotor einer Expansionsturbine für Tieftemperaturanwendungen
DE10310678B3 (de) * 2003-03-12 2004-09-23 Atlas Copco Energas Gmbh Expansionsturbinenstufe
JP2010166702A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Toshiba Corp 電源設備の電力供給リスク評価システム
JP5449219B2 (ja) * 2011-01-27 2014-03-19 三菱重工業株式会社 ラジアルタービン
JP5637899B2 (ja) * 2011-02-25 2014-12-10 株式会社Ｉｈｉ回転機械 膨張タービンの遮断板
EP2584188A1 (en) * 2011-10-19 2013-04-24 Cryostar SAS Cryogenic liquid expansion turbine
CN103278308B (zh) * 2013-04-23 2015-04-15 浙江大学 一种深低温两相逆流过程可视化实验装置
US10072519B2 (en) * 2013-04-24 2018-09-11 Hamilton Sundstrand Corporation Turbine nozzle for air cycle machine
US10072512B2 (en) * 2013-04-24 2018-09-11 Hamilton Sundstrand Corporation Turbine nozzle and shroud
US20140321979A1 (en) * 2013-04-24 2014-10-30 Hamilton Sundstrand Corporation Turbine nozzle piece parts with hvoc coatings
US10087760B2 (en) * 2013-04-24 2018-10-02 Hamilton Sundstrand Corporation Turbine nozzle and shroud for air cycle machine
US10006299B2 (en) * 2013-04-24 2018-06-26 Hamilton Sundstrand Corporation Turbine nozzle for air cycle machine
US10196149B2 (en) * 2014-12-29 2019-02-05 Hamilton Sundstrand Corporation Second stage turbine nozzle with erosion coating surface finish
US10214804B2 (en) * 2014-12-29 2019-02-26 Hamilton Sundstrand Corporation First stage turbine nozzle with erosion coating surface finish
US9810238B2 (en) * 2015-03-09 2017-11-07 Caterpillar Inc. Turbocharger with turbine shroud
CN105135734B (zh) * 2015-09-24 2017-11-03 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种带制冷涡轮的散热器整体装置
US10578357B2 (en) * 2017-08-25 2020-03-03 Praxair Technology, Inc. Annular divided wall column with ring shaped collectors and distributers for an air separation unit
CN108759146A (zh) * 2018-05-28 2018-11-06 张家港富瑞氢能装备有限公司 一种氢透平膨胀装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1024391A (en) * 1911-01-26 1912-04-23 Escher Wyss Maschf Ag Nozzle of axial-flow turbines.
US1266973A (en) * 1917-03-23 1918-05-21 John F Metten Nozzle construction for elastic-fluid turbines.
BE473291A (ko) * 1946-05-10
US2845216A (en) * 1952-11-15 1958-07-29 Neu Sa Centrifugal apparatus for the circulation of fluids
GB757591A (en) * 1953-04-07 1956-09-19 British Leyland Motor Corp Turbine-driven supercharger
US3058787A (en) * 1959-06-22 1962-10-16 Caterpillar Tractor Co High speed shaft bearing lubrication
GB1510629A (en) * 1974-08-08 1978-05-10 Penny Turbines Ltd N Centrifugal compressor or centripetal turbine
US4566166A (en) * 1984-10-03 1986-01-28 Allis-Chalmers Corporation Method for manufacturing a stay ring bearing stationary guide vanes for a nongated turbine
US4815935A (en) * 1987-04-29 1989-03-28 General Motors Corporation Centrifugal compressor with aerodynamically variable geometry diffuser
US4978278A (en) * 1989-07-12 1990-12-18 Union Carbide Corporation Turbomachine with seal fluid recovery channel
US5046919A (en) * 1989-07-17 1991-09-10 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation High efficiency turboexpander
US5178516A (en) * 1990-10-02 1993-01-12 Hitachi, Ltd. Centrifugal compressor
US5214920A (en) * 1990-11-27 1993-06-01 Leavesley Malcolm G Turbocharger apparatus
US5207565A (en) * 1992-02-18 1993-05-04 Alliedsignal Inc. Variable geometry turbocharger with high temperature insert in turbine throat
US5222365A (en) * 1992-02-24 1993-06-29 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing high pressure nitrogen product
FR2689224B1 (fr) * 1992-03-24 1994-05-06 Lair Liquide Procede et installation de production d'azote sous haute pression et d'oxygene.
US5228298A (en) * 1992-04-16 1993-07-20 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with helical dry screw expander
US5299909A (en) * 1993-03-25 1994-04-05 Praxair Technology, Inc. Radial turbine nozzle vane

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150114803A (ko) 2014-04-02 2015-10-13 최병덕 커버링 머신의 원사권취 캠장치
KR20150114812A (ko) 2014-04-02 2015-10-13 최병덕 커버링 머신의 원사권취 캠장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP0687808A2 (en) 1995-12-20
CN1118429A (zh) 1996-03-13
EP0687808A3 (en) 1998-12-02
CA2151761C (en) 1999-05-25
CA2151761A1 (en) 1995-12-15
KR960001439A (ko) 1996-01-25
US5460003A (en) 1995-10-24
JPH085175A (ja) 1996-01-12
BR9502789A (pt) 1996-02-06
JP2732367B2 (ja) 1998-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100219390B1 (ko) 저온 정류장치에 사용되는 팽창 터어빈
US5473899A (en) Turbomachinery for Modified Ericsson engines and other power/refrigeration applications
US6484533B1 (en) Method and apparatus for the production of a liquid cryogen
US7948105B2 (en) Turboalternator with hydrodynamic bearings
US5924307A (en) Turbine/motor (generator) driven booster compressor
EP1573173B1 (en) Power generation with a centrifugal compressor
US8664785B2 (en) Power recovery system using a rankine power cycle incorporating a two-phase liquid-vapor expander with electric generator
JP6483106B2 (ja) 軸流膨張機を利用するシステム及び方法
US3657898A (en) Method and apparatus for producing refrigeration
US20100293967A1 (en) Compressor system and method for gas liquefaction system
EP2743463B2 (en) Apparatus and process for generation of energy by organic Rankine cycle
US9759083B2 (en) Cryogenic liquid expansion turbine
CA2020965C (en) Turbomachine with seal fluid recovery channel
JP3977546B2 (ja) 蒸気タービン発電設備
US5967743A (en) Blade carrier for a compressor
Zaryankin et al. Supercritical carbon dioxide gas turbines for high-power generation
CA1196287A (en) Gas turbine with blade temperature control
US5077968A (en) Vaneless contrarotating turbine
CA3199354A1 (en) Compressor for co2 cycle with at least two cascade compression stages for assuring supercritical conditions
Rimpel et al. Integrally geared compressors
Fingerhut et al. Standardized Integrally Geared Turbomachines-Tailor Made For The Process Industry.
AU2016200020B2 (en) Compressor system and method for gas liquefaction system
JPH09151750A (ja) 水素酸素燃焼タービンプラント
Gambini et al. Case Study: Turbomachines for Concentrating Solar Power Plants
SU1004721A1 (ru) Турбодетандерный агрегат

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee