JP6483106B2 - 軸流膨張機を利用するシステム及び方法 - Google Patents
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- 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
- F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
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- 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
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- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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-
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Description
本出願は、2013年6月28日出願の「軸流膨張機を利用するシステム及び方法」という名称のUptigrove、Calafell、Rasmussen、Mori、及びNagaoによる米国特許仮出願第61/840792号に基づく優先権を主張するものである。
本明細書に説明する実施形態において、流体の冷却に使用される軸流膨張機を提供する。軸流膨張機は、遠心膨張機より高い流れをもたらすことができ、取りわけ、液化天然ガス、冷却剤、又は冷却ガスストリームの同等の生成に関して、例えば、プラントにおいてより少数のタービンを使用可能にすることができる。更に、本明細書に説明する設計は、一体ケースを有し、かつタービンを軸に沿ってポートを通して流路に摺動させることを可能にする。分割ケースの設計とは対照的に、一体ケースの設計は、流体の漏れなしで使用することができる潜在的な作動圧力を増大させることができる。
図4は、缶型膨張機タービン/発電機400の例示である。図4に示すように、発電機402及び膨張機タービン404は、両方とも単一容器406の内側に位置する。容器406は、流体入口410に結合するヘッド408を有する。流体入口410から、プロセス流体(例えば、LNG、又は冷却剤)は、容器406を通って、発電機402の周りを流れて、膨張機タービン404のホイールを通ることができる。プロセス流体は、その後に、流体出口412を通って容器を出る。発電機402からの電力は、発電機電力導管414及び電力フィードスルー416を通ってヘッド408を出る電線路を通って除去される。この構成は、発電機402及び膨張機タービン404を結合するシャフトのような可動部品の周りのシールの排除に有利である。そのようなシールは、容器406又は導管414のようなパイプセグメント又は別のパイプセグメント420にヘッド408を密封するのに使用されるフランジ418ほどは信頼性がない場合がある。図4に示す缶型膨張機タービン/発電機400は、Ebarraコーポレーションから市販されている。しかし、缶型膨張機タービン/発電機400は、電力制限、例えば、2.4M又はそれ未満の構成でのみ利用可能にすることができる。従って、直列の3個、4個、5個、6個、7個、又はそれよりも多くのユニットのような十分な機能を取得するために直列構成を使用することができる。更に、ユニット故障の際に代わりの予備のユニットに関する既存の技術では、実質的なコストで各設けられたユニットに予備品を使用することが多い。比較すると、本明細書に説明するシステムは、より高い流れ容量を有し、同じ全容量をもたらすのに要求されるユニットの数が少ない。
軸流膨張機の例示的な設計を図5〜図7を参照して説明する。しかし、特定の設計の詳細を説明するが、軸流膨張機は、図示の特定の詳細に限定されない。シール、軸受、及び他のシステム及び使用されるデバイスは、必要な機能に基づいて選択することができる。一般的に、本明細書に説明する軸流膨張機は、ロータアセンブリ構造を軸線方向に挿入することができる一体ケースを有する。一体ケース構造は、分割ケース設計においてケースの各半体間の接合部で発生する場合がある潜在的な漏れサイトを排除し、分割ケースを漏れに誘導する場合がある状態下でのタービンの使用が可能である。
ロータアセンブリ506は、ロータシャフト530と、ロータシャフト530を担持する1対の軸受532と、ロータシャフト530を覆い、かつ軸受532が固定される内側ケーシング534とを含む。ロータアセンブリ506は、内側ケーシング534の内側に配置された固定子ベーン536の列及びロータシャフト530上に形成された可動ブレード538の列が設けられ、軸508に沿った方向に固定子ベーン536の列の近くにあるようになっている。
本発明の実施形態は、以下の番号付き段落に示す方法及びシステムのあらゆる組合せを含むことができる。これは、あらゆる数の変形を上の説明から考えることができるので、全ての可能な実施形態の完全な記載と考えるべきではない。
1.軸に沿った方向に流れるガスを膨張させる軸流膨張機を含む流体の温度を低減するシステムであって、入口ポート及び出口ポートを有する一体構造であって軸の周りに中心がある外側ケーシングと、ガスが外側ケーシングの入口ポートから内側ケーシングに入って、外側ケーシングの出口ポートに内側ケーシングを出ることを可能にするように構成されたガス通路を有し、軸の周りに中心があり、外側ケーシングの内側に固定された内側ケーシングと、内側ケーシングの内側に収容され、軸線方向の中心が軸に位置合わせされたロータシャフトと、内側ケーシングに固定され、ロータシャフトが内側ケーシングに対して軸の周りに回転することを可能にするように構成された複数の軸受と、内側ケーシングの内面から内向きに突出するように内側ケーシングに固定され、軸の方向に間隔を置いて分離されるようにガス通路の内側に配置された複数の固定子ベーンと、ロータシャフトから外向きに突出するようにロータシャフトに固定され、かつ複数の固定子ベーンと交替するようにガス通路の内側に配置された複数の可動ブレードとを含み、内側ケーシング、ロータシャフト、軸受、固定子ベーン、及び可動ブレードは、一体的に組み立てられ、組み立てられた部材は、軸に沿った方向に外側ケーシングに挿入されるシステム。
2.内側ケーシングが、固定子ベーンを有する内側ケーシング本体と、軸の方向に内側ケーシング本体の両端に固定され、かつ複数の軸受が固定されるヘッド部材とを含む段落1に記載の軸流膨張機。
3.内側ケーシング本体が、固定子ベーンを有する本体と、ヘッド部材が固定され、軸の方向に本体の両端に固定された接続部分とを含む段落1又は段落2のいずれかに記載の軸流膨張機。
4. 軸受が、油潤滑軸受、ローラ軸受、空気軸受、又はそのあらゆる組合せを含む段落1〜段落4のいずれか1つに記載の軸流膨張機。
5.軸受が、磁気軸受を含む段落1〜段落5のいずれか1つに記載の軸流膨張機。
6.軸受が、スラスト軸受を含む段落1〜段落5のいずれか1つに記載の軸流膨張機。
7.ロータシャフトに沿ったシールを含み、シールが、流体がシャフトに沿って漏出することを防止するように構成された段落1〜段落6のいずれか1つに記載の軸流膨張機。
8.シールが、オイルシール、ガスシール、迷路シール、ブラッシング浮遊リングシール、ハニカムシール、孔パターンシール、又はそのあらゆる組合せを含む段落7に記載の軸流膨張機。
9.軸流膨張機が、流体がシャフトに沿って反対方向に流れることを可能にするように構成された段落1〜段落8のいずれか1つに記載の軸流膨張機。
10.ロータシャフトに結合されたプロセスユニットを含み、プロセスユニットが、ロータシャフトによって給電されるように構成された段落1〜段落9のいずれか1つに記載の軸流膨張機。
11.プロセスユニットが、圧縮機、発電機、又はポンプ、又はそのあらゆる組合せを含む段落10に記載の軸流膨張機。
12.ロータシャフトの反対端に各々結合されたプロセスユニットを含み、各プロセスユニットが、ロータシャフトによって給電されるように構成された段落1〜段落11のいずれか1つに記載の軸流膨張機。
13.各プロセスユニットが、発電機、圧縮機、又はポンプ、又はそのあらゆる組合せを含む段落12に記載の軸流膨張機。
14.シャフトに結合された両方のプロセスユニットが圧縮機を含む段落12に記載の軸流膨張機。
15.軸流膨張機及び両方の圧縮機を保持する単一ケースを含み、組み立てられると、ケースが、軸流膨張機及び圧縮機の各々のための流体入口及び流体出口の開口部のみを有する段落14に記載の軸流膨張機。
16.軸流膨張機において流体を冷却する方法であって、高圧流体を軸流膨張機に流し込む段階であって、軸流膨張機が、入口ポート及び出口ポートを有する一体構造であり、軸の周りに中心がある外側ケーシングと、ガスが外側ケーシングの入口ポートから内側ケーシングに入って、外側ケーシングの出口ポートに内側ケーシングを出ることを可能にするように構成されたガス通路を有し、軸の周りに中心があり、外側ケーシングの内側に固定された内側ケーシングと、内側ケーシングの内側に収容され、軸線方向の中心が軸に位置合わせされたロータシャフトと、内側ケーシングに固定され、ロータシャフトが内側ケーシングに対して軸の周りに回転することを可能にするように構成された複数の軸受と、内側ケーシングの内面から内向きに突出するように内側ケーシングに固定され、軸の方向に間隔を置いて分離されるようにガス通路の内側に配置された複数の固定子ベーンと、ロータシャフトから外向きに突出するようにロータシャフトに固定され、かつ複数の固定子ベーンと交替するようにガス通路の内側に配置された複数の可動ブレードとを含み、内側ケーシング、ロータシャフト、軸受、固定子ベーン、及び可動ブレードが、一体的に組み立てられ、組み立てられた部材が、軸に沿った方向に外側ケーシングに挿入される上記流し込む段階と、軸流膨張機において流体を膨張させてロータシャフトを回転させる段階と、機械エネルギを機械的デバイスに結合されたロータシャフトに与えることを通ってエネルギを流体から除去する段階と、冷却された流体を下流プロセスユニットに流し込む段階とを含む方法。
17.ロータシャフトの機械エネルギによって発電機を駆動する段階を含む段落16に記載の方法。
18.ロータシャフトからの機械エネルギによって圧縮機又はポンプユニットを駆動する段階を含む段落16又は段落17のいずれかに記載の方法。
19.ロータシャフトの各反対端に取り付けられた別々の圧縮機、ポンプ、又は発電機を駆動する段階を含む段落16〜段落28のいずれか1つに記載の方法。
20.天然ガスストリームを冷却して液化天然ガスストリームを形成する段階を含む段落16〜段落19のいずれか1つに記載の方法。
21.冷凍サイクルにわたって冷却剤を冷却する段階を含む段落16〜段落20のいずれか1つに記載の方法。
22.高温高圧の排気ストリームを冷却する段階を含む段落16〜段落21のいずれか1つに記載の方法。
23.ガスストリームを冷却する段階を含む段落16〜段落22のいずれか1つに記載の方法。
24.ガスストリームを冷却して液相及び気相の両方を形成する段階を含む段落16〜段落23のいずれか1つに記載の方法。
25.気相から液相を分離して分子量別に成分の分離を達成する段階を含む段落24に記載の方法。
26.液化天然ガス(LNG)プラントであって、処理天然ガスが冷却機システムへ流し込まれる不純物を生天然ガスフィードから除去して処理天然ガスを形成するように構成されたガス処理プラントを含み、冷却機システムが、軸に沿った方向に流れたガスを膨張させる軸流膨張機を含み、軸流膨張機が、入口ポート及び出口ポートを有する一体構造であり、軸の周りに中心がある外側ケーシングと、ガスが外側ケーシングの入口ポートから内側ケーシングに入って、外側ケーシングの出口ポートに内側ケーシングを出ることを可能にするように構成されたガス通路を有し、軸の周りに中心があり、外側ケーシングの内側に固定された内側ケーシングと、内側ケーシングの内側に収容され、軸線方向の中心が軸に位置合わせされたロータシャフトと、内側ケーシングに固定され、ロータシャフトがケーシングに対して軸の周りに回転することを可能にするように構成された複数の軸受と、内側ケーシングの内面から内向きに突出するように内側ケーシングに固定され、軸の方向に間隔を置いて分離されるようにガス通路の内側に配置される複数の固定子ベーンと、ロータシャフトから外向きに突出するようにロータシャフトに固定され、かつ複数の固定子ベーンと交替するようにガス通路の内側に配置された複数の可動ブレードとを含み、内側ケーシング、ロータシャフト、軸受、固定子ベーン、及び可動ブレードが、一体的に組み立てられ、組み立てられた部材が、軸に沿った方向に外側ケーシングに挿入される液化天然ガス(LNG)プラント。
27.軸流膨張機を含む冷却剤システムを含む段落28に記載のLNGプラント。
28.圧縮機と、熱交換器と、軸流膨張機とを含む冷却剤システムを含み、流体流れが、圧縮機において圧縮され、熱交換器において冷却され、軸流膨張機において膨張によって冷やされる段落26又は段落27のいずれかに記載のLNGプラント。
29.軸流膨張機の下流の熱交換ユニットを含む段落28に記載のLNGプラント。
30.流体が、天然ガス、冷却剤、又はその両方である段落26〜段落29のいずれか1つに記載のLNGプラント。
31.熱交換ユニットを含む段落26〜段落30のいずれか1つに記載のLNGプラント。
Claims (24)
- 流体の温度を低減するシステムであって、
その軸に沿った方向に流れるガスを膨張させる軸流膨張機を備え、
前記軸流膨張機は、
前記軸の周りに中心があり、入口ポートと出口ポートとを有する一体構造である外側ケーシングと、
ガスが前記外側ケーシングの前記入口ポートから内側ケーシングに入って、該外側ケーシングの前記出口ポートに内側ケーシングを出ることを可能にするように構成されたガス通路を有し、前記軸の周りに中心があり、該外側ケーシングの内側に固定された内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの内側に収容され、かつ軸線方向中心が前記軸に位置合わせされたロータシャフトであって、前記ガス通路が、流体を中心領域から該ロータシャフトに沿って反対向きの軸線方向流れに向ける前記ロータシャフトと、
前記内側ケーシングに固定され、前記ロータシャフトが該内側ケーシングに対して前記軸の周りに回転することを可能にするように構成された複数の軸受と、
前記内側ケーシングの内面から内向きに突出するように該内側ケーシングに固定され、前記軸の前記方向に間隔を置いて分離されるように前記ガス通路の内側に配置された複数の固定子ベーンと、
前記ロータシャフトから外向きに突出するように該ロータシャフトに固定され、かつ前記複数の固定子ベーンと交替するように前記ガス通路の内側に配置された複数の可動ブレードと、を有し、
前記内側ケーシング、前記ロータシャフト、前記軸受、前記固定子ベーン、及び前記可動ブレードは、一体的に組み立てられ、該組み立てられた部材は、前記軸に沿った前記方向に前記外側ケーシングに挿入されており、
前記内側ケーシングは、前記固定子ベーンを有する内側ケーシング本体と、前記軸の前記方向に前記内側ケーシング本体の両端に固定され、かつ前記複数の軸受が固定されるヘッド部材と、を有している、
ことを特徴とするシステム。 - 前記内側ケーシング本体は、
前記固定子ベーンを有する主本体と、
前記軸の前記方向に前記主本体の両端に固定され、前記ヘッド部材が固定される接続部分と、を有している、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記複数の軸受は、油潤滑軸受、ローラ軸受、空気軸受、又はそのあらゆる組合せを有している、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記複数の軸受は、磁気軸受を有している、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記複数の軸受は、スラスト軸受を有している、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記ロータシャフトに沿ったシールを有し、
前記シールは、流体が前記シャフトに沿って漏出することを防止するように構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記シールは、オイルシール、ガスシール、迷路シール、ブラッシング浮遊リングシール、ハニカムシール、孔パターンシール、又はそのあらゆる組合せを有している、
ことを特徴とする請求項6に記載のシステム。 - 前記軸流膨張機は、前記流体が前記シャフトに沿って反対方向に流れることを可能にするように構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記ロータシャフトに結合されたプロセスユニットを有し、
前記プロセスユニットは、前記ロータシャフトによって給電されるように構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセスユニットは、圧縮機、発電機、又はポンプ、又はそのあらゆる組合せを含む、
ことを特徴とする請求項9に記載のシステム。 - 前記ロータシャフトの各反対端に結合されたプロセスユニットを有し、
各プロセスユニットが、前記ロータシャフトによって給電されるように構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 各プロセスユニットが、発電機、圧縮機、又はポンプ、又はそのあらゆる組合せを有している、
ことを特徴とする請求項11に記載のシステム。 - 前記シャフトに結合された両方のプロセスユニットが、圧縮機を有している、
ことを特徴とする請求項11に記載のシステム。 - 前記軸流膨張機と両方の圧縮機とを保持する単一ケースを有し、
組み立てた時に、前記ケースは、前記軸流膨張機と前記圧縮機の各々とのための流体入口及び流体出口のための開口部のみを有する、
ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。 - 軸流膨張機において流体を冷却する方法であって、
高圧流体を前記軸流膨張機に流し込む段階であって、該軸流膨張機が、
入口ポート及び出口ポートを有する一体構造であり、軸の周りに中心がある外側ケーシングと、
ガスが前記外側ケーシングの前記入口ポートから内側ケーシングに入って、該外側ケーシングの前記出口ポートに該内側ケーシングを出ることを可能にするように構成されたガス通路を有し、前記軸の周りに中心があり、該外側ケーシングの内側に固定された内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの内側に収容され、各軸線方向中心が前記軸に位置合わせされたロータシャフトであって、前記ガス通路が、前記流体を中心領域から該ロータシャフトに沿って反対向きの軸線方向流れに向ける前記ロータシャフトと、
前記内側ケーシングに固定され、前記ロータシャフトが該内側ケーシングに対して前記軸の周りに回転することを可能にするように構成された複数の軸受と、
前記内側ケーシングの内面から内向きに突出するように該内側ケーシングに固定され、前記軸の前記方向に間隔を置いて分離されるように前記ガス通路の内側に配置された複数の固定子ベーンと、
前記ロータシャフトから外向きに突出するように該ロータシャフトに固定され、かつ前記複数の固定子ベーンと交替するように前記ガス通路の内側に配置された複数の可動ブレードと、を含み、
前記内側ケーシング、前記ロータシャフト、前記軸受、前記固定子ベーン、及び前記可動ブレードが、単一ユニットに一体的に組み立てられ、かつ前記軸に沿った前記方向に前記外側ケーシングに挿入され、前記内側ケーシングは、前記固定子ベーンを有する内側ケーシング本体と、前記軸の前記方向に前記内側ケーシング本体の両端に固定され、かつ前記複数の軸受が固定されるヘッド部材と、を有しており、
前記流し込む段階と、
前記軸流膨張機において前記流体を膨張させて前記ロータシャフトを回転させる段階と、
機械的デバイスに結合された前記ロータシャフトに機械エネルギを与えることを通してエネルギを前記流体から除去する段階と、
前記冷却された流体を下流プロセスユニットに流し込む段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。 - 前記ロータシャフトの前記機械エネルギによって発電機を駆動する段階を含む、
ことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 前記ロータシャフトからの前記機械エネルギによって圧縮機又はポンプユニットを駆動する段階を含む、
ことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 前記ロータシャフトの各反対端に取り付けられた個別の圧縮機、ポンプ、又は発電機を駆動する段階を含む、
ことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - ガスストリームを冷却する段階を含む、
ことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 液化天然ガス(LNG)プラントであって、
不純物を生天然ガスフィードから除去し、冷却機システムへ流し込まれる処理天然ガスを形成するように構成されたガス処理プラントを備え、
前記冷却機システムは、その軸に沿った方向に流れたガスを膨張させるための軸流膨張機を有し、
前記軸流膨張機は、
入口ポート及び出口ポートを有する一体構造であり、前記軸の周りに中心がある外側ケーシングと、
ガスが前記外側ケーシングの前記入口ポートから内側ケーシングに入って、該外側ケーシングの前記出口ポートに内側ケーシングを出ることを可能にするように構成されたガス通路を有し、前記軸の周りに中心があり、該外側ケーシングの内側に固定された内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの内側に収容され、かつ軸線方向の中心が前記軸に位置合わせされたロータシャフトであって、前記ガス通路が、流体を中心領域から該ロータシャフトに沿って反対向きの軸線方向流れに向ける前記ロータシャフトと、
前記内側ケーシングに固定され、前記ロータシャフトが該ケーシングに対して前記軸の周りに回転することを可能にするように構成された複数の軸受と、
前記内側ケーシングの内面から内向きに突出するように該内側ケーシングに固定され、前記軸の前記方向に間隔を置いて分離されるように前記ガス通路の内側に配置された複数の固定子ベーンと、
前記ロータシャフトから外向きに突出するように該ロータシャフトに固定され、かつ前記複数の固定子ベーンと交替するように前記ガス通路の内側に配置された複数の可動ブレードと、を有し、
前記内側ケーシング、前記ロータシャフト、前記軸受、前記固定子ベーン、及び前記可動ブレードは、一体的に組み立てられ、該組み立てられた部材は、前記軸に沿った前記方向に前記外側ケーシングに挿入されている、
ことを特徴とする液化天然ガス(LNG)プラント。 - 前記軸流膨張機を含む冷却剤システムを有している、
ことを特徴とする請求項20に記載のLNGプラント。 - 圧縮機と、
熱交換器と、
流体流れが、前記圧縮機において圧縮され、前記熱交換器において冷却され、かつ軸流膨張機において膨張によって冷却される前記軸流膨張機と、を有する冷却剤システムを備えている、
ことを特徴とする請求項20に記載のLNGプラント。 - 前記軸流膨張機の下流の熱交換ユニットを有する、
ことを特徴とする請求項22に記載のLNGプラント。 - 流体が、天然ガス、冷却剤、又はその両方である、
ことを特徴とする請求項20に記載のLNGプラント。
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KR102354406B1 (ko) * | 2020-11-06 | 2022-01-24 | 한국생산기술연구원 | 폐열 재생 복합 발전 시스템 |
CN112610629B (zh) * | 2020-12-08 | 2022-04-22 | 江苏国富氢能技术装备股份有限公司 | 膨胀机组合可调型油制动结构 |
CN114592925B (zh) * | 2022-03-31 | 2023-01-31 | 北京大臻科技有限公司 | 一种磁浮氢透平膨胀装置及方法 |
Family Cites Families (58)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1726104A (en) * | 1926-10-29 | 1929-08-27 | Charles M Harris | External-combustion turbine |
US2626501A (en) * | 1944-10-07 | 1953-01-27 | Turbolectric Corp | Gas turbine power plant having compressor, turbine, and hollow shaft therebetween |
US2638743A (en) * | 1949-04-29 | 1953-05-19 | Ruston & Hornsby Ltd | Construction of turbine-inlet and stator elements of gas turbines |
GB764501A (en) | 1953-07-10 | 1956-12-28 | Licentia Gmbh | A high-pressure steam or gas turbine |
US2922285A (en) | 1954-08-13 | 1960-01-26 | Garrett Corp | Production of low temperature liquids |
GB893452A (en) | 1958-02-14 | 1962-04-11 | Licentia Gmbh | An elastic fluid turbine |
GB1135766A (en) | 1965-04-02 | 1968-12-04 | Ass Elect Ind | Improvements in or relating to steam turbines |
US3408045A (en) * | 1966-06-28 | 1968-10-29 | Westinghouse Electric Corp | Turbine nozzle seal structure |
US3529901A (en) * | 1968-11-18 | 1970-09-22 | Westinghouse Electric Corp | Turbine motive fluid inlet seal structure |
US3677019A (en) | 1969-08-01 | 1972-07-18 | Union Carbide Corp | Gas liquefaction process and apparatus |
US3657884A (en) * | 1970-11-20 | 1972-04-25 | Westinghouse Electric Corp | Trans-nozzle steam injection gas turbine |
US3724226A (en) | 1971-04-20 | 1973-04-03 | Gulf Research Development Co | Lng expander cycle process employing integrated cryogenic purification |
JPS5650084B2 (ja) * | 1972-04-26 | 1981-11-26 | ||
US4102598A (en) * | 1975-11-11 | 1978-07-25 | Westinghouse Electric Corp. | Single case low pressure turbine |
US4019343A (en) | 1976-01-13 | 1977-04-26 | Roberts Edward S | Refrigeration system using enthalpy converting liquid turbines |
GB2019943A (en) * | 1978-04-29 | 1979-11-07 | Stidworthy F M | Gas turbine engine |
JPS5564105A (en) * | 1979-09-28 | 1980-05-14 | Hitachi Ltd | Apparatus for adjusting level of turbine bearing |
GB8418841D0 (en) | 1984-07-24 | 1984-08-30 | Boc Group Plc | Refrigeration method and apparatus |
JPS62153503A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-08 | Fuji Electric Co Ltd | 複流式つぼ形蒸気タ−ビン |
GB8610855D0 (en) | 1986-05-02 | 1986-06-11 | Boc Group Plc | Gas liquefaction |
CN1016257B (zh) * | 1986-08-04 | 1992-04-15 | 孔斯堡兵器制造公司 | 高性能燃气轮机 |
US4764084A (en) * | 1987-11-23 | 1988-08-16 | Westinghouse Electric Corp. | Inlet flow guide for a low pressure turbine |
US4832566A (en) | 1988-02-04 | 1989-05-23 | Westinghouse Electric Corp. | Axial flow elastic fluid turbine with inlet sleeve vibration inhibitor |
US4863341A (en) | 1988-05-13 | 1989-09-05 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine having semi-isolated inlet |
CH676735A5 (ja) | 1988-08-03 | 1991-02-28 | Asea Brown Boveri | |
US4915581A (en) * | 1989-01-03 | 1990-04-10 | Westinghouse Electric Corp. | Steam turbine with improved inner cylinder |
DE4003210A1 (de) * | 1990-02-01 | 1991-08-14 | Mannesmann Ag | Verfahren und anlage zur erzeugung mechanischer energie |
US5133640A (en) * | 1990-06-21 | 1992-07-28 | Westinghouse Electric Corp. | Thermal shield for steam turbines |
JP2619132B2 (ja) * | 1990-09-14 | 1997-06-11 | 株式会社東芝 | 蒸気タービンの軸受支持装置 |
FR2714722B1 (fr) | 1993-12-30 | 1997-11-21 | Inst Francais Du Petrole | Procédé et appareil de liquéfaction d'un gaz naturel. |
GB9404991D0 (en) | 1994-03-15 | 1994-04-27 | Boc Group Plc | Cryogenic air separation |
JPH094409A (ja) | 1995-06-23 | 1997-01-07 | Hitachi Ltd | 軸流蒸気タービン |
JP3620167B2 (ja) | 1996-07-23 | 2005-02-16 | 富士電機システムズ株式会社 | 再熱式軸流蒸気タービン |
FR2778232B1 (fr) | 1998-04-29 | 2000-06-02 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif de liquefaction d'un gaz naturel sans separation de phases sur les melanges refrigerants |
EP0959231A1 (de) | 1998-05-22 | 1999-11-24 | Asea Brown Boveri Ag | Axial-Radial-Diffusor einer Axialturbine |
US6419448B1 (en) | 2000-03-20 | 2002-07-16 | Jerzy A. Owczarek | Flow by-pass system for use in steam turbine exhaust hoods |
FR2818365B1 (fr) | 2000-12-18 | 2003-02-07 | Technip Cie | Procede de refrigeration d'un gaz liquefie, gaz obtenus par ce procede, et installation mettant en oeuvre celui-ci |
US20030005698A1 (en) | 2001-05-30 | 2003-01-09 | Conoco Inc. | LNG regassification process and system |
JP2003027901A (ja) | 2001-07-13 | 2003-01-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 軸流タービン |
US6647744B2 (en) | 2002-01-30 | 2003-11-18 | Exxonmobil Upstream Research Company | Processes and systems for liquefying natural gas |
MXPA05003330A (es) | 2002-09-30 | 2005-07-05 | Bp Corp North America Inc | Proceso modular de gas natural licuado. |
EP1559872A1 (de) | 2004-01-30 | 2005-08-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Strömungsmaschine |
US7234322B2 (en) | 2004-02-24 | 2007-06-26 | Conocophillips Company | LNG system with warm nitrogen rejection |
JP2006016976A (ja) | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Toshiba Corp | タービンノズル支持装置および蒸気タービン |
US7195443B2 (en) * | 2004-12-27 | 2007-03-27 | General Electric Company | Variable pressure-controlled cooling scheme and thrust control arrangements for a steam turbine |
US20090217701A1 (en) | 2005-08-09 | 2009-09-03 | Moses Minta | Natural Gas Liquefaction Process for Ling |
US7762766B2 (en) | 2006-07-06 | 2010-07-27 | Siemens Energy, Inc. | Cantilevered framework support for turbine vane |
US7785068B2 (en) | 2007-05-17 | 2010-08-31 | General Electric Company | Steam turbine exhaust hood and method of fabricating the same |
US8240045B2 (en) * | 2007-05-22 | 2012-08-14 | Siemens Energy, Inc. | Gas turbine transition duct coupling apparatus |
WO2009029140A1 (en) * | 2007-08-24 | 2009-03-05 | Exxonmobil Upstream Research Company | Natural gas liquefaction process |
CN101952557A (zh) | 2008-03-31 | 2011-01-19 | 三菱重工业株式会社 | 回转机械 |
GB2466436A (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-23 | Scimar Engineering Ltd | Axial flux motor and generator assemblies |
JP4927129B2 (ja) | 2009-08-19 | 2012-05-09 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | ラジアルガスエキスパンダ |
US8414252B2 (en) * | 2010-01-04 | 2013-04-09 | General Electric Company | Method and apparatus for double flow turbine first stage cooling |
GB2479940B (en) * | 2010-04-30 | 2012-09-05 | Costain Oil Gas & Process Ltd | Process and apparatus for the liquefaction of natural gas |
EP2630343B1 (en) * | 2010-09-14 | 2018-07-04 | Dresser-Rand Company | System and method of expanding a fluid in a hermetically-sealed casing |
CN201896664U (zh) | 2010-12-01 | 2011-07-13 | 哈尔滨东安发动机(集团)有限公司 | 微型燃气轮机发电装置 |
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