JPH108906A

JPH108906A - ガスエキスパンダ用ロータ

Info

Publication number: JPH108906A
Application number: JP16445296A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Meguro; 圭一目黒
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-01-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】硬質の粉塵を含む燃焼排ガスからエネルギー
を回収するガスエキスパンダ用ロータにおいて、動翼の
翼根部とロータディスクの翼溝部との嵌合部を保護する
カバープレートが止めねじの摩耗により外れ、または、
振動が発生するような不具合を防止する。【解決手段】翼根部と翼溝部０１２との嵌合部０１９
の上流側、および下流側を塞ぐカバープレート１，２
を、ロータディスク０１８に固定する止めねじ５，６を
ロータディスク０１８の内側に設けた頭７，８と、ロー
タディスクの外周部を貫通させた先端部でカバープレー
ト１，２の下端を押上げて固定する軸体１５，１６とで
形成し、止めねじが燃焼排ガスＦと接触しない状態でカ
バープレート１，２を固定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原油からガソリン
を精製する流動触媒分解（ＦｌｕｉｄＣａｔａｌｉｓ
ｔｉｃＣｒａｃｋｉｎｇ、以下ＦＣＣという）プラン
ト等で発生する、硬質の触媒等の粉塵を含む、高温、高
圧の燃焼排ガスの流れからエネルギを回収して、ＦＣＣ
プラントの圧縮機等を駆動するようにしたガスエキスパ
ンダに係り、特に、動翼の翼根部および翼溝部の嵌合部
を燃焼排ガス中の固形物のアタッキングから保護するよ
うにしたガスエキスパンダ用ロータに関する。

【０００２】

【従来の技術】石油の接触分解法の一つに、合成ゼオラ
イト，シリカ，アルミナ等を主体とした硬質の固体、触
媒を用いて、軽油および重質油から高オクタン価ガソリ
ンを合成するようにしたＦＣＣがある。このＦＣＣを行
うプラントでは、原料油を、再生品を主体とする前記固
体触媒とともに反応器に送入し、流動状態にして、分解
反応を行わせ、廃触媒は空気とともに再生塔に送入し
て、同じく流動状態にして、固体触媒上に沈着した炭素
質を焼却、除去し、再生して、反応器で再使用するよう
にしている。

【０００３】また、再生塔で触媒表面に沈着した炭素質
を焼却し、７１０℃、２．７ｋｇ／ｃｍ²程度の温度、
圧力条件になった、硬質の触媒粉塵を含む燃焼排ガス
は、サードセパレータで２０μｍ以上の固体触媒、いわ
ゆる、大径の固形物が除去された後、ガスエキスパンダ
に送入され、エネルギが回収され、動力を発生させ、圧
縮機を駆動して、前記再生塔に必要な空気を供給するよ
うにしている。図３は、このようなＦＣＣプラントで使
用される、ガスエキスパンダ用ロータの動翼の側面、お
よび動翼の翼根部を外周縁に嵌合するロータディスクの
断面を示す図である。

【０００４】図に示すように、サードセパレータから送
出された燃焼排ガスＦが流れる排ガス通路０１０で作動
する動翼０１１は、その基端部に形成された翼根部０１
２の下端が、ロータディスク０１８の外周に燃焼排ガス
Ｆの流れ方向に形成され、翼根部０１２と略同じ径方向
の高さにされた翼溝部０１９に、その溝底０２０との間
に隙間０１７を設けて、嵌入されて取り付けられ、ロー
タディスク０１８の外周に沿って、周方向へ等ピッチで
配設されている。

【０００５】このような動翼０１１，特に翼形部０１３
は、固体触媒の粉塵が混入する燃焼排ガスＦの流れの中
で作動するため、特殊の摩耗しにくい材料で製作され、
表面に耐摩耗性のコーティングを採用するとともに、プ
ロファイルを厚肉化することにより、粉塵のアタッキン
グによる運転への影響が少くなるようにしている。

【０００６】また、翼根部０１２及び翼溝部０１９は、
嵌合して、動翼０１１をロータディスク０１８の外周縁
に正確に配置し、高速回転する動翼０１１を強固に支持
する必要があり、このために、粉塵のアタッキングによ
る嵌合部の摩耗を防止する必要がある。このため、燃焼
排ガスＦから嵌合部を隔離するカバープレート０１４
が、翼根部０１２と翼溝部０１９との嵌合部の上流側と
下流側に取り付けられ、燃焼排ガスＦの嵌合部への侵入
を防止するようにしている。このカバープレート０１４
は、燃焼排ガスＦの流れに対向して配設されるととも
に、流れの方向に向けて頭を突出させた止めねじ０１５
によって、ロータディスク０１８に固定されている。

【０００７】また、動翼０１１の翼根部０１２と翼形部
０１３との間のプラットフォーム０２１には、隣接する
動翼０１１の間にシヤピンを入れるための溝０１６が設
けられるとともに、ロータディスク０１８の翼溝部０１
９内周側の上流側には、階段部を設けたシールアーム０
２２が、ロータディスク０１８の側面から上流側に向け
て突出されている。このシールアーム０２１の階段部上
面（外周面）には、ラビリンスフィンが燃焼排ガスＦの
流れ方向に複数段配設され、燃焼排ガスＦをシールし、
燃焼排ガスＦの排ガス通路０１からの流出を防止してい
る。

【０００８】しかしながら、上述したような、従来のガ
スエキスパンダ用ロータでは、動翼０１１の翼根部０１
２、及びロータディスク０１８の外周の翼溝部０１９を
燃焼排ガスＦの流れから隔離して、両者の嵌合部を保護
するカバープレート０１４が、流れの方向に頭を向けた
止めねじで、ロータディスク０１８に固定されているた
め、固体粉末である触媒を含んでいる燃焼排ガスＦの流
れによって、流れの向きに頭を突出した止めねじ０１５
の頭が、固体の粒子衝突により浸食され、カバープレー
ト０１４を固定し得なくなり、事故に繋がる可能性があ
るという不具合がある。

【０００９】また、カバープレート０１４の燃焼排ガス
Ｆと接触する面に、止めねじ０１５が突出して、面上を
流れる燃焼排ガスＦの流れを乱すため、燃焼排ガスＦ中
の固体粒子のカバープレート０１４表面への衝突の頻度
が高くなり、カバープレート０１４の表面の侵食が促進
され、カバープレート０１４の寿命が短くなるという不
具合もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来のガスエキスパンダ用ロータの不具合を解消するた
め、カバープレートをロータディスクの外周部に固着す
るための止めねじを、シールアームの内側のロータディ
スク側に設け、燃焼排ガスの流れから隔離し、燃焼排ガ
ス流れに含まれる粒子衝突による侵食を防止して、確実
に、カバープレートを固着できるようにするとともに、
燃焼排ガスに接触するカバープレートの表面を平滑にし
て、燃焼排ガスによる侵食を低減して、長寿命化できる
ガスエキスパンダ用ロータを提供することを課題とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のガス
エキスパンダ用ロータは、次の手段とした。固体触媒等
の硬質の粉塵が混入した燃焼排ガスの流れの中で回動し
て動力を発生させる動翼の翼根部と、翼根部と嵌合して
動翼をロータディスクの外周に配設する、ロータディス
クの外周に設けられた翼溝部との流れ方向の前後を閉鎖
し、翼根部および翼溝部の嵌合部を、燃焼排ガスの侵食
から保護するカバープレートを、ロータディスクの外周
部に固着するための止めねじが、燃焼排ガスの流れをシ
ールするため、ロータディスクの外周部から燃焼排ガス
の流れ方向に突設された、シールアームの内側に設けら
れ、燃焼排ガスの流れから止めねじ全体が隔離されるよ
うにした。

【００１２】なお、ロータディスクのシールアームの内
側に設ける止めねじは、ロータディスクのラジアル方向
に向けて配設され、カバープレートを下方から押し上げ
て、カバープレートの上端をプラットフォームに押し付
けて、ねじ止めして固定する構造のものにすることが好
ましい。

【００１３】本発明のガスエキスパンダ用ロータでは、
上述の手段により、固体粉末である触媒等の粉塵を含ん
でいる燃焼排ガスの流れによって、翼根部および翼溝部
を燃焼排ガスによる摩耗から防止しているカバープレー
トを固着している止めねじは、燃焼排ガスと非接触状態
で配設されるので、燃焼排ガス中の硬質の固形物によっ
て、侵食されるようなことがなくなり、カバープレート
のロータディスクへの固着が確実になり、カバープレー
トの外れ等による不慮の事故発生の可能性を確実になく
することができる。

【００１４】また、カバープレートを固着するため、カ
バープレートの表面に燃焼排ガスの流れ方向に向けて配
置されていた、止めねじの頭がなくなるため、燃焼排ガ
スの流れに対向して配設されたカバープレート面は平滑
となり、カバープレート面上を流れる燃焼排ガスの流れ
がスムーズになり、燃焼排ガス中の硬質の固形物のカバ
ープレート面への衝突の頻度を少くすることができる。
これにより、燃焼排ガス中の粉塵との摩耗によって生じ
る、エロージョンに対して寿命の長いカバープレートと
することもできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のガスエキスパンダ
用ロータの実施の一形態を、図面にもとづき説明する。
図１は本発明のガスエキスパンダ用ロータの実施の第１
形態を示す図である。なお、図１において、図３に示す
部材と同一部材には、同一符番を付し、説明は省略す
る。

【００１６】動翼０１１の翼根部０１２、およびロータ
ディスク０１８の外周の翼溝部０１９の上流側、および
下流側に配置される、前側カバープレート１、および後
側カバープレート２は、斜視図で示す図２（ａ）、図２
（ｂ）に示す形状にされ、それぞれ上端の突起部３が、
動翼０１１のプラットフォーム０２１の下面に設けた凹
部１４に、それぞれ挿入されるとともに、下端部をロー
タディスク０１８の外周部をラジアル方向に進退する止
めねじ４，５の先端で押圧されて、ロータディスク０１
８の外周に配設されている動翼０１１の翼根部０１２の
前端側、および後端側に、順次取り付けられる。

【００１７】この、燃焼排ガスＦの流れ方向と直交し
て、翼根部０１２の前端側に配設された、カバープレー
トとしての前側カバープレート１は、翼根部０１２およ
び翼溝部０１９の嵌合部の上流側を密閉するとともに、
翼根部０１２の後端側に配設されたカバープレートとし
ての後側カバープレート５は、嵌合部の下流側を、後述
する蒸気の通路４部分を除いて密閉し、排ガス通路０１
０を流れる燃焼排ガスＦが翼根部０１２と翼溝部０１９
との嵌合部へ侵入するのを防止する。

【００１８】また、止めねじ４，５は、前側カバープレ
ート１および後側カバープレート２の１枚当り、２本周
方向に対称に配置され、上述したように、ロータディス
ク０１８の外周部をラジアル方向に進退するようにされ
るとともに、特に、従来燃焼排ガスＦの流れに対向して
配置されていた、ねじ頭７，８は、ロータディスク０１
８の外周部側面から上流側に突出され、排ガス通路０１
０との間をシールするようにした、シールアーム０２１
の内側に配置されて、ロータディスク０１８の外周部に
穿設された螺孔を進退する軸体１５，１６と併せて、燃
焼排ガスＦとの接触が起らないようにしている。

【００１９】なお、止めねじ４，５はねじ込みにより、
その先端と、前側カバープレート１および後側カバープ
レート２の下端との間に介在させた、押出材９，１０
が、上方に押出され、前側カバープレート１および後側
カバープレート２の下端を押上げて、カバープレート
１，２の上端の突起部３を、プラットフォーム０２１の
下面に凹設された凹部１４に押し付け、固定するように
している。さらに、ねじ頭７，８には、それぞれ回り止
め１１，１２を設け、止めねじ５，６のねじ込みの緩み
を防止し、前後カバープレート１，２が振動しないよう
にしている。

【００２０】また、止めねじ５が進退するロータディス
ク０１８の外周部の近傍には、蒸気孔１３が穿設されて
おり、シールアーム０２１の内側に導入された蒸気を、
シールアーム０２１の階段部に配設された、図示しない
ラビリンスフィンを通過させて、排ガス通路０１０に吹
出して、燃焼排ガスＦの侵入を防止するとともに、前側
カバープレート１および後側カバープレート２で被包さ
れた翼根部０１２と翼溝部０１９との嵌合部を通過させ
て、前述した、後側ガバープレート２に設けた蒸気通路
４から排ガス通路０１０に吹出すようにしている。

【００２１】本実施の形態のガスエキスパンダ用ロータ
は、上述のように構成されているので、固体触媒の粉塵
が混入する燃焼排ガスＦの流れの中で作動するため、特
殊の摩耗しにくいＩＮ−７３８ＬＣ材料等で製作され、
表面に耐摩耗性のクロムカーバイドのＤガンコーティン
グを採用するとともに、プロファイルを厚肉化すること
により、粉塵によるアタッキングの影響を考慮して製作
された、翼形部０１３に比較して、嵌合して、動翼０１
１をロータディスク０１８の外周に正確配置するととも
に、高速回転する動翼０１１を強固に支持して、振動等
の発生を防止する必要のある、翼根部０１２と翼溝部０
１９との嵌合部は、燃焼排ガスＦ中の粉塵によるアタッ
キングを、確実にロータディスク０１８に固定された前
側カバープレート１および後側カバープレート２で防止
することができる。

【００２２】また、粉塵侵食による止めねじ５，６の摩
耗がないため、前側カバープレート１および後側カバー
プレート２が外れる不慮の事故発生を確実に防止できる
とともに、前側カバープレート１および後側カバープレ
ート２表面への止めねじ５，６の突出がなくなり、平滑
な面となるため、これらの表面に沿って流れる燃焼排ガ
スＦの流れがスムーズになり、燃焼排ガスＦ中の硬質固
形物の表面への衝突の頻度が著しく低減し、侵食・摩耗
が少くなり、前側カバープレート１および後側カバープ
レート２の寿命を長くすることができる。

【００２３】なお、上述した実施の形態では、ＰＣＣプ
ラントで発生する燃焼排ガスからエネルギーを回収する
ガスエキスパンダ用ロータについて説明したが、本発明
は、このような実施の形態には限定されるものでなく、
例えば高炉ガス等の粉塵を多量に含む高温・高圧の燃焼
ガスからエネルギーを回収するタービンにも通用できる
ものである。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のガスエ
キスパンダ用ロータによれば、特許請求の範囲に示す構
成により、（１）翼根部と翼溝部との嵌合部を、硬質の固形物が混
入する燃焼排ガスの侵害から保護する、カバープレート
をロータディスクに固定する止めねじが、燃焼排ガスの
侵害から防止でき、カバープレートの固定が損われるこ
となく、不慮の事故が生じるのを確実に防止することが
できる。（２）燃焼排ガスの流れに対面する、カバープレート表
面の止めねじの突起部を無くすることができ、燃焼排ガ
スのエロージョンに対し、寿命の長いカバープレートと
することができ、ガスエキスパンダーの信頼性を一段と
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスエキスパンダ用ロータの実施の第
１形態を示す、動翼の側面図、およびロータディスクの
断面図，

【図２】図１に示すカバープレートを示す斜視図で、図
２（ａ）は前側カバープレート、図２（ｂ）は後側カバ
ープレート，

【図３】従来のガスエキスパンダ用ロータの動翼の側面
図、およびロータディスクの断面図である。

【符号の説明】

１前側カバープレート２後側カバープレート３突起部４蒸気通路５止めねじ６止めねじ７ねじ頭８ねじ頭９押出材１０押出材１１回り止め１２回り止め１３蒸気孔１４凹部１５止めねじ軸体１６止めねじ軸体０１０排ガス通路０１１動翼０１２翼根部０１３翼形部０１４カバープレート０１５止めねじ０１６溝０１７隙間０１８ロータディスク０１９翼溝部０２０溝底０２１プラットフォーム０２２シールアーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬質の粉塵が混入する、燃焼排ガスの流
れからエネルギを回収するガスエキスパンダ用ロータに
おいて、前記燃焼排ガスで回動する動翼の翼根部、およ
び前記翼根部を嵌合させるロータディスクの外周部に設
けた翼溝部の前後を塞いで、前記燃焼排ガスの侵食から
保護するカバープレートを、ロータディスクの外周部に
固着するための止めねじが、前記燃焼排ガスをシールす
る、前記ロータディスクの外周部に配設されたシールア
ームの内側に設けられていることを特徴とするガスエキ
スパンダ用ロータ。