JP5883800B2 - 一体式コンプレッサ・エキスパンダ - Google Patents
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Description
さらに、気密構造のケーシングがここで全体を通して述べられているけれども、発明者は、非気密構造のケーシングが、この発明の範囲を逸脱することなく本開示の実施の形態を実行するために使用することができるだろうと予期している。
Claims (22)
- 中央シャフトに張り出した配置で設けられた低温エキスパンダと、少なくとも2つのベアリングの間で前記中央シャフトに支持された多段遠心性コンプレッサと、
前記多段遠心性コンプレッサの流出口と少なくとも2つのベアリングの内の1つとの間で前記中央シャフトに沿って設けられたバランスピストンと、
前記中央シャフトに沿って設けられたスラストベアリングと、を有するとともに、
前記低温エキスパンダは、65℃と−195℃との間の温度にある流入流体の流れを受けるように設けられたコンプレッサ・エキスパンダ組立体。 - 前記中央シャフトに連結し、かつ前記多段遠心性コンプレッサの現在の動作モードに依存して前記中央シャフトに回転力を供給しまたは前記中央シャフトの回転からパワーを生み出すように設けられた電気モータ発電機結合をさらに有する請求項1に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 前記中央シャフトに連結した回転機構装置をさらに有し、前記回転機構装置は、前記中央シャフトに回転力を供給するかまたは前記中央シャフトからの回転力を受け取るように設けられた請求項1に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 前記低温エキスパンダは、半径方向流入軸方向流出エキスパンダである請求項1に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 前記ベアリングは、ラジアル磁性ベアリングおよび潤滑オイルベアリングの内の少なくとも1を有する請求項1に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 前記低温エキスパンダおよび前記多段遠心性コンプレッサは、単一のケーシングに含有され、前記中央シャフトは、前記単一のケーシングから延びて前記電気モータ発電機結合に連結している請求項2に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 前記低温エキスパンダは、第1のケーシング内に含有され、前記多段遠心性コンプレッサは、第2のケーシングに含有され、前記第1および第2のケーシングは相互に連結した請求項1に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 前記低温エキスパンダは、50℃と−150℃との間の温度にある流入流体の流れを受けるように設けられた請求項1に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 前記多段遠心性コンプレッサからの流出圧力は、2baraと165baraとの間である請求項1に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 中央シャフトに張り出した配置で設けられた低温エキスパンダと、
少なくとも2つのベアリングの間で前記中央シャフトに支持された多段遠心性コンプレッサと、
前記中央シャフトに連結し、かつ前記多段遠心性コンプレッサの現在の動作モードに依存して前記中央シャフトに回転力を供給しまたは前記中央シャフトの回転からパワーを生み出すように設けられた電気モータ発電機結合と、を有し、
前記電気モータ発電機結合が3つのモードで作動するように設けられ、該3つのモードは、
前記低温エキスパンダが回転力を前記中央シャフトに供給し、前記電気モータ発電機結合が作動して電力を前記中央シャフトの回転から生み出す第1のモードと、
前記低温エキスパンダが回転力を前記中央シャフトに供給し前記電気モータ発電機結合が追加の回転力を前記中央シャフトに供給する第2のモードと、
前記低温エキスパンダが回転力を前記中央シャフトに供給し、前記電気モータ発電機結合が、回転力を追加しまたは電力を生み出すことなく前記中央シャフトとともに回転する第3のモードを有するとともに、
前記低温エキスパンダは、65℃と−195℃との間の温度にある流入流体の流れを受けるように設けられたコンプレッサ・エキスパンダ組立体。 - 流体が当初前記多段遠心性コンプレッサに半径方向に流入し、加圧された流体が前記多段遠心性コンプレッサから半径方向に流出することができる請求項1に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 前記多段遠心性コンプレッサが背面配置、または複流配置にある請求項1に記載のコンプレッサ・エキスパンダ組立体。
- 低温エキスパンダ内の流体を膨張させて前記低温エキスパンダを回転させて、多段遠心性コンプレッサおよびドライバ・発電機装置が直接的に同時回転のために連結する中央シャフトの回転出力を生み出し、
もし前記低温エキスパンダからの出力が、前記コンプレッサを駆動するために要求されるものよりも小さい場合にはドライバ・発電機装置及び前記低温エキスパンダによって前記コンプレッサを駆動し、
もし前記低温エキスパンダからの出力が前記コンプレッサを駆動するために要求されるものよりも大きい場合には、前記低温エキスパンダで前記ドライバ・発電機装置を駆動し、
もし前記低温エキスパンダからの出力が前記コンプレッサを駆動するために要求されるものに等しい場合には、前記コンプレッサのみを前記低温エキスパンダによって駆動し、
前記低温エキスパンダは、65℃と−195℃との間の温度にある流入流体の流れを受けるように設けられた方法。 - 前記低温エキスパンダを前記中央シャフトに張り出した配置で設けることをさらに有する請求項13に記載の方法。
- 前記ドライバ・発電機装置を前記中央シャフトで支持する工程をさらに有する請求項13に記載の方法。
- 回転仕事を生み出す間に流体を受けかつ冷却する張り出した低温エキスパンダと、
多輪遠心性コンプレッサと、
前記低温エキスパンダと動作可能に連結して前記回転仕事を受けかつ前記多輪遠心性コンプレッサと連結し、第1の端部と、第2の端部と、前記エキスパンダと前記コンプレッサとの間に設けられた縦長部とを有するシャフトと、
前記シャフトの前記縦長部を回転可能に支持するベアリングと、
前記エキスパンダ、前記多輪遠心性コンプレッサ、前記シャフトの前記第1の端部および前記シャフトの前記縦長部を封入するケーシングと、を有し、
前記シャフトの前記第2の端部は、前記ケーシングを通って外に延びかつ回転機構の外部部分と動作可能に連結されるように設けられ、
前記多輪遠心性コンプレッサの流出口と少なくとも2つのベアリングの内の1つとの間で前記シャフトに沿って設けられたバランスピストンと、
前記シャフトに沿って設けられたスラストベアリングと、を有するとともに、
前記低温エキスパンダは、65℃と−195℃との間の温度にある流入流体の流れを受けるように設けられた装置。 - 前記ケーシングの内部は加圧されている請求項16に記載の装置。
- 前記エキスパンダおよび前記多輪遠心性コンプレッサの各々は、流入口と流出口を有し、それらのいずれも直接的に前記ケーシングの外部にさらされていない請求項16に記載の装置。
- 前記エキスパンダは、50℃と−150℃との間の温度にある流入流体の流れに適するように設けられている請求項16に記載の装置。
- 前記多輪遠心性コンプレッサからの流出圧力は、2 baraから165 baraの間である請求項16に記載の装置。
- 中央シャフトに張り出した配置で設けられた低温エキスパンダと、
少なくとも2つのベアリングの間で前記中央シャフトに支持された多段の遠心性コンプレッサとを有するコンプレッサ・エキスパンダ組立体であって、
前記コンプレッサ・エキスパンダ組立体は、次のグループから選択された1または2以上の要素をさらに包含し、該グループには、前記中央シャフトに連結し前記多段コンプレッサの現在の動作モードに依存して前記中央シャフトに回転力を供給しまたは前記中央シャフトの回転からパワーを発生させるように設けられた電気モータ発電機結合、
前記中央シャフトに連結した回転機構装置であって、
前記回転機構装置は、回転力を前記中央シャフトに供給しまたは回転力を前記中央シャフトから受けるかのどちらかとなるように設けられ、
前記低温エキスパンダは、半径方向流入軸方向流出エキスパンダであり、
前記ベアリングはラジアル磁性ベアリングおよび潤滑オイルベアリングの少なくとも1つを有し、
前記低温エキスパンダおよび前記多段遠心性コンプレッサは、単一のケーシングに含有され、前記中央シャフトは前記単一のケーシングから延びかつ前記電気モータ発電機結合と連結され、
前記低温エキスパンダは、第1のケーシング内に含有され、かつ前記多段遠心性コンプレッサは、第2のケーシング内に含有され、前記第1および第2のケーシングは相互に連結し、
前記コンプレッサ・エキスパンダ組立体は、前記多段遠心性コンプレッサの流出口と前記少なくとも2つのベアリングの1つとの間で前記中央シャフトに沿って設けられたバランスピストン、および前記中央シャフトに沿って設けられたスラストベアリングをさらに有し、
前記低温エキスパンダは、65℃と−195℃との間の温度にある流入流体の流れを受けるように設けられ、
前記多段遠心性コンプレッサからの流出圧力は2 baraと165 baraとの間であり、
前記電気モータ発電機結合は、3つのモードで作動するように設けられ、該3つのモードは、前記低温エキスパンダが回転力を前記中央シャフトに供給しかつ前記電気モータ発電機結合が作動して前記中央シャフトの前記回転から電気パワーを生み出す第1のモードと、前記低温エキスパンダが回転力を前記中央シャフトに供給し前記電気モータ発電機結合が追加の回転力を前記中央シャフトに供給する第2のモードと、前記低温エキスパンダが回転力を前記中央シャフトに供給し前記電気モータ発電機結合が、回転力を追加することなくまたはそこから電気パワーを生み出すことなく前記中央シャフトとともに回転する第3のモードとを有し、
流体が当初前記多段遠心性コンプレッサに半径方向に流入しかつ圧縮された流体が前記多段遠心性コンプレッサから半径方向に流出することができ、および
前記多段遠心性コンプレッサが、背面配置、または複流配置にある、からなるコンプレッサ・エキスパンダ組立体。 - 回転仕事を生み出す間に流体を受けかつ冷却する張り出した低温エキスパンダと、
多輪遠心性コンプレッサと、
前記低温エキスパンダと動作可能に連結して前記回転仕事を受けかつ前記多輪遠心性コンプレッサにも連結し、第1の端部、第2の端部および前記エキスパンダと前記コンプレッサとの間に設けられた縦長部を有するシャフトと、
前記シャフトの前記縦長部を回転可能に支持するベアリングと、
前記エキスパンダ、前記多輪遠心性コンプレッサ、前記シャフトの第1の端部および前記シャフトの縦長部を封入するケーシングと、
前記多輪遠心性コンプレッサの流出口と少なくとも2つのベアリングの内の1つとの間で前記シャフトに沿って設けられたバランスピストンと、
次のグループから選択された1または2以上の要素と、を有し、
該グループは、
前記シャフトに沿って設けられたスラストベアリングと、
前記シャフトの第2の端部が前記ケーシングを通って外に延びかつ回転機構の外部部分と動作可能に連結されるように設けられ、
前記ケーシングの内部は加圧され、
前記エキスパンダおよび前記多輪遠心性コンプレッサの各々は、流入口および流出口を有し、そのいずれも直接的に前記ケーシングの外部に直接的にさらされておらず、
前記エキスパンダは、65℃と−195℃との間の温度にある流入流体の流れに適するように設けられ、および
前記多輪遠心性コンプレッサからの流出圧力は、2baraと165baraとの間にある、からなる装置。
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