(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧動力回収タービンであって、
ケーシングと、
前記ケーシング内で回転するように配置されたロータであって、ロータ軸および前記ロータ軸に取り付けられた少なくとも１つの羽根車を含むロータと、
駆動側軸受ハウジングを前記ケーシングに連結する取り付けフランジを含む少なくとも１つの駆動側軸受ハウジングと、
前記駆動側軸受ハウジング内に配置され、前記ロータ軸を回転可能に支持する少なくとも１つの駆動側軸受と、
を含み、
前記駆動側軸受ハウジング内には、クラッチと、内部に２つの軸受が取付けられた軸ハブとが配置され、前記クラッチは、前記ロータ軸を前記駆動側軸受ハウジングから延在する前記油圧動力回収タービンの出力軸に連結する、
油圧動力回収タービン。
【請求項２】
前記クラッチは、オーバーランニングクラッチである、請求項１に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項３】
前記クラッチおよび前記駆動側軸受を潤滑するための単一の潤滑システムをさらに含む、請求項１または２に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項４】
前記クラッチは、インナーレースおよびアウターレースを含む、請求項１または２または３に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項５】
前記インナーレースおよび前記アウターレースの一方は前記ロータ軸に拘束され、前記インナーレースおよび前記アウターレースの他方は前記出力軸に連結される、請求項４に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項６】
前記クラッチの前記インナーレースは前記出力軸に結合され、前記クラッチの前記アウターレースは前記ロータ軸に結合され、あるいはその逆である、請求項４または５に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項７】
前記インナーレースおよび前記アウターレースは、前記２つの軸受により軸方向に整列される、請求項４または５または６に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項８】
前記軸受は、転がり軸受である、請求項７に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項９】
前記軸ハブは、前記ロータ軸および前記出力軸の一方に前記クラッチの前記アウターレースを拘束する、請求項７または８に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項１０】
各転がり軸受は、それぞれのアウター軸受レースおよびそれぞれのインナー軸受レースを有し、前記アウター軸受レースは、前記軸ハブに取り付けられ、前記インナー軸受レースは、前記ロータ軸および前記出力軸の他方に取り付けられる、請求項８に従属する場合の請求項９に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項１１】
前記クラッチは、前記２つの軸受の間に配置される、請求項９または１０に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項１２】
前記軸ハブは、前記軸受のうちの第１の軸受を収容するカップ状フランジと、前記カップ状フランジに拘束され、前記軸受のうちの第２の軸受を収容する固定リングと、を含み、前記クラッチの前記アウターレースは、前記カップ状フランジと前記固定リングとの間に拘束される、請求項９、１０、または１１に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項１３】
前記カップ状フランジは、前記油圧動力回収タービンの前記ロータ軸に拘束される、請求項１２に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項１４】
前記クラッチの前記アウターレースは前記ロータ軸に拘束され、前記クラッチの前記インナーレースは前記出力軸に拘束される、請求項４乃至１３のいずれか１項に記載の油圧動力回収タービン。
【請求項１５】
回転機器と、前記回転機器を駆動するための動力を提供するように構成された、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の油圧動力回収タービンと、を含む回転機器を駆動する構成。
【請求項１６】
前記回転機器に駆動連結された主駆動装置をさらに含み、前記油圧動力回収タービンは、前記回転機器を駆動するための補助動力を提供し、前記主駆動装置から必要とされる動力を低減する、請求項１５に記載の構成。
【請求項１７】
前記主駆動装置は電動モータを含む、請求項１６に記載の構成。
【請求項１８】
前記主駆動装置と前記回転機器との間に配置されたギヤボックスをさらに含む、請求項１６または１７に記載の構成。
【請求項１９】
前記主駆動装置は、前記回転機器に駆動連結された第１の端部と、前記油圧動力回収タービンの前記クラッチを介して前記油圧動力回収タービンに駆動連結可能な第２の端部と、を有する駆動軸を含む、請求項１６、１７、または１８に記載の構成。
【請求項２０】
前記駆動軸の前記第１の端部を前記回転機器に連結する少なくとも１つの第１の軸継手と、前記油圧動力回収タービンの前記出力軸を前記駆動軸の前記第２の端部に連結する第２の軸継手と、をさらに含む、請求項１９に記載の構成。
【請求項２１】
前記回転機器はポンプである、請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題の実施形態は、一般的には油圧動力回収タービンシステムに関する。より具体的には、本開示は、油圧動力回収タービンを電動モータ、遠心ポンプ、または一般に回転機器に連結する軸受／クラッチ構成の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーの生産および消費の環境への影響の懸念は、工業プラント、システム、およびプロセスのエネルギー効率を様々な方法で向上させるための研究を促進している。多くの工業プラントでは、エネルギーは、たとえば廃熱、圧力エネルギー、または流体ヘッドなどの形で利用可能である。近年、以前は単純に放散されていたこの種のエネルギーを活用する努力がなされている。
【０００３】
油圧動力回収タービンが、加圧液体の流れからエネルギーを回収するために、いくつかの設備、プラント、およびシステムで使用されている。一般的に言えば、油圧動力回収タービンは、圧力を減少させることによって液体の流れから動力を回収するために用いられる機械である。一般的なタイプの油圧動力回収タービンは、そうしなければスロットル弁を通って無駄になってしまう圧力を低下させることにより、高圧処理液体から動力を回収する逆回転遠心ポンプである。
【０００４】
伝統的に、油圧動力回収タービンは、多量の流体エネルギーがバルブまたは他のスロットル装置で放散されるプラントにおいて使用されている。動力回収は、油圧動力回収タービンを駆動するために、流体圧力および、より一般的には、プラントで使用可能な静的ヘッドを用いて達成され、その出力軸において有用な機械的動力を得る。油圧動力回収タービンによって回収された動力は、通常、ポンプなどの補助装置を駆動するために、あるいは、たとえば、ポンプを駆動する電動モータの駆動軸に機械的エネルギーを補うことにより、送電網から吸収される電力を低減するために利用される。
【０００５】
いくつかの用途では、油圧動力回収タービンは、発電機を駆動するために利用され、その出力軸で利用可能な有用な機械的動力を電力に変換する。
【０００６】
高圧液体に含まれる圧力エネルギーを有益に活用するために、油圧動力回収タービンは、たとえば工業システムで利用可能な液体の流れによって策定された動力を活用するために、電動モータと組み合わせて用いられることが多い。液体の流れにより生成された動力は、油圧動力回収タービンによって機械的動力に変換され、油圧動力回収タービンの軸で利用可能な有用な機械的動力は、たとえば電動モータと組み合わされて負荷を駆動するために使用される。
【０００７】
図１は、油圧動力回収タービンと組み合わせて電動モータにより駆動されるポンプの従来技術による設備を示し、それは流体の流れから動力を回収するよう構成されている。
【０００８】
図１のシステムは、全体として符号１００で示しており、回転機器、たとえばポンプ１０１を含み、ポンプ１０１は電動モータ１０３により駆動されて回転する。ポンプ軸１０１Ｓは、ギヤボックス１０５を介して電動モータ１０３の軸１０３Ｓの第１の端部に連結される。継手、たとえば可撓性軸継手１０７、１０９は、ギヤボックス１０５とポンプ１０１との間、およびギヤボックス１０５と電動モータ１０３の軸１０３Ｓの第１の端部との間にそれぞれ設けることができる。電動モータ軸１０３Ｓの第２の端部は、油圧動力回収タービン１１１に連結される。
【０００９】
油圧動力回収タービン１１１と電動モータ軸１０３Ｓとの連結はクラッチ１１３を必要とし、クラッチ１１３はベースプレート１１７に支持されたハウジング１１５内に収容され、ベースプレート１１７はまた、残りの回転機械、すなわち回転機器もしくは回転負荷１０１、電動モータ１０３、および油圧動力回収タービン１１１も支持する。
【００１０】
第１の軸継手１１９は、電動モータ軸１０３Ｓとクラッチ１１３との間に配置される。第２の軸継手１２１は、クラッチ１１３と油圧動力回収タービン１１１の軸１１１Ｓとの間に配置される。
【００１１】
油圧動力回収タービン１１１には、タービン入口１２３およびタービン出口１２５が設けられる。タービン入口１２３およびタービン出口１２５は、流体が流れることができる油圧回路（図示せず）に連結される。油圧動力回収タービン１１１は、油圧回路内を流れる流体の動力をタービン軸１１１Ｓで利用可能な有用な機械的動力に変換する。
【００１２】
システム１００の動作は、以下の通りである。通常の運転状態では、吸込マニホールド１０２を通ってポンプ１０１に流入し、供給マニホールド１０４を通ってポンプ１０１により供給される流体をポンピングするために、電動モータ１０３は、回転機器１０１を駆動して回転させるのに必要な全機械的動力を電動モータ軸１０３Ｓに生成する。
【００１３】
流体の流れがタービン入口１２３およびタービン出口１２５に連結された油圧回路で利用可能である場合には、前記流体の流れは、油圧動力回収タービン１１１を駆動して回転させるために使用される。油圧動力回収タービン１１１の回転速度は、電動モータ１０３の回転速度と同一である場合には、クラッチ１１３が係合されて、有用な機械的動力がタービン軸１１１Ｓによって電動モータ軸１０３Ｓに供給され得る。油圧動力回収タービン１１１からの利用可能な動力は、回転機器１０１を駆動するために電動モータ１０３で消費される電力を低減することができる。
【００１４】
ベースプレート１１７に設けられた回転機械構成は特に面倒であり、特に各回転機械１１１、１０３、および１０１の間に配置された非常に多くの補助的機器、特に軸継手１０７、１０９、１１９、１２１、ギヤボックス１０５、およびクラッチ１１３に起因する長いフットプリントを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０２７４８９８８号明細書
【発明の概要】
【００１６】
一態様によれば、本明細書で開示される主題は、従来技術の構成の問題を少なくとも部分的に軽減することを目的とする。
【００１７】
原動機もしくは主駆動装置、回転機器、および油圧動力回収タービンを含む構成のフットプリントは、油圧動力回収タービンの軸受ハウジング内のクラッチを一体化することによって低減される。この構成は、油圧動力回収タービンと主駆動装置との間の２つの別々の軸継手の必要性を取り除き、系の全長を低減する。
【００１８】
いくつかの実施形態によれば、油圧動力回収タービンは、ケーシングと、ケーシング内に回転するように配置されたロータであって、ロータ軸およびロータ軸に取り付けられた少なくとも１つの羽根車を含むロータと、少なくとも１つの駆動側軸受ハウジングおよび１つの非駆動側軸受ハウジングと、２つの軸受ハウジング内に配置され、ロータ軸を回転可能に支持する少なくとも１つの駆動側軸受および１つの非駆動側軸受と、を含む。駆動側軸受ハウジングは、駆動側軸受ハウジングをケーシングに連結するように構成された取り付けフランジを含む。クラッチは、駆動側軸受ハウジング内に配置される。クラッチはロータ軸を油圧動力回収タービンの出力軸に連結し、出力軸は動力を伝達するために主駆動装置、たとえば電動モータの軸、より一般的には回転機器の軸と連結するために、駆動側軸受ハウジングから延在する。
【００１９】
羽根車、好ましくは複数の羽根車が、軸受の間に配置される。いくつかの実施形態では、タービンケーシングの本体の両端において、軸受ハウジングがタービンケーシングの本体に連結され、その本体には油圧動力回収タービンのロータが配置されている。
【００２０】
いくつかの用途では、油圧動力回収タービンの出力軸は、主駆動装置または原動機、たとえば電動モータの軸にねじれて拘束され、主駆動装置と同じ回転速度で回転する。クラッチは、油圧動力回収タービンの回転速度が主駆動装置の回転速度に達した時にクラッチが係合するように構成され、制御される。好ましくは、クラッチはオーバーランニングクラッチであって、２つの回転速度が同一になった時に自動的に係合する。これにより、油圧動力回収タービンが正しい回転速度に達した時に、油圧動力回収タービンが主駆動軸に機械的動力の伝達を開始する。
【００２１】
軸受ハウジング内にクラッチを配置することで、クラッチおよび駆動側軸受を潤滑するために単一の潤滑システムを設けることができる。
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、クラッチは、インナーレースおよびアウターレースを含む。クラッチのインナーレースおよびアウターレースの一方はロータ軸にねじれて拘束されてもよく、インナーレースおよびアウターレースの他方は油圧動力回収タービンの出力軸に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、アウターレースは油圧動力回収タービンのロータ軸にねじれて拘束され、インナーレースは出力軸にねじれて拘束される。
【００２３】
さらなる態様によれば、本開示は、回転機器を駆動する構成にさらに関し、回転機器を駆動する構成は、回転機器と、単独でまたは電動モータなどの原動機もしくは主駆動装置と組み合わせて、回転機器を駆動するための動力を提供する油圧動力回収タービンと、を含む。
【００２４】
いくつかの構成によれば、回転機器は発電機であってもよい。油圧動力回収タービンにより回収された動力は、このようにして電力に変換される。他の構成によれば、回転機器は、ターボ機械などの負荷、たとえば回転式ポンプを含むことができる。いくつかの実施形態では、回転機器を駆動する構成が提供され、油圧動力回収タービン、電動モータなどの原動機、および回転負荷などの駆動機器を含む。油圧動力回収タービンにより回収された機械的動力は、たとえば油圧動力回収タービンの出力軸を、負荷を駆動して回転させるために配置された電動モータの貫通軸に連結することによって、原動機に補充される。負荷を駆動するために必要とされる機械的動力の一部が油圧動力回収タービンにより提供されるので、電動モータによって吸収される電力を低減することができる。
【００２５】
特徴および実施形態は、以下で開示され、また添付の特許請求の範囲にさらに記載されて、本明細書の不可欠な部分をなす。上記の簡単な説明は、以下の詳細な説明をよりよく理解できるように、また当該技術分野への本発明の貢献がよりよく評価されるように、本発明の様々な実施形態の特徴を記載している。当然のことながら、以下に説明され、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の他の特徴がある。この点に関して、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の様々な実施形態は、その応用において、以下の説明に記載しまたは図面に示した構造の詳細および構成要素の配置に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施し実行することができる。また、本明細書で用いられる表現および用語は説明のためのものであって、限定としてみなされるべきではないことを理解されたい。
【００２６】
このように、当業者は、本発明のいくつかの目的を実行するために、他の構造、方法、および／またはシステムを設計するための基礎として、本開示の基礎をなす概念を容易に利用できることを理解するであろう。したがって、本発明の趣旨および範囲から逸脱しない限り、特許請求の範囲はこのような等価な構成を含むとみなすことが重要である。
【００２７】
本発明の開示された実施形態のより完全な評価および本発明に付随する利点の多くは、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術によるシステムの側面図である。
【図２】本開示の一実施形態によるシステムの側面図である。
【図３】本開示の一実施形態による油圧動力回収タービンの回転軸に沿った断面を示す図である。
【図４】図３の油圧動力回収タービンの駆動側の拡大図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。異なる図面における同じ符号は、同一または類似の要素を示す。さらに、図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。また、以下の詳細な説明は、本発明を限定するものではない。そうではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【００３０】
明細書全体にわたって、「一実施形態」または「ある実施形態」または「いくつかの実施形態」に対する言及は、実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造または特性が開示される主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたって様々な箇所に現れるフレーズ「一実施形態では」または「ある実施形態では」、または「いくつかの実施形態では」というフレーズは、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の好適な方法で組み合わせることができる。
【００３１】
図２を参照して、本開示によるシステムの主な構成要素について説明する。システムは、全体として符号１で示しており、回転機械が配置されたベースプレート３を含む。いくつかの実施形態では、システム１は、被駆動回転機器５を含む。被駆動回転機器５は、油圧ポンプ、たとえば遠心ポンプで構成することができる。他の実施形態では、被駆動回転機器５は、圧縮機または動作させる動力を必要とする任意の他の動作機械で構成されてもよい。以下では、単なる例として、遠心ポンプ５を参照する。
【００３２】
遠心ポンプ５は、油圧回路（図示せず）に連結された吸込マニホールド７および供給マニホールド９を含む。ポンプ５は、主駆動装置または原動機、たとえば電動モータ１１により駆動されて回転することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、ギヤボックス１３が電動モータ１１とポンプ５との間に配置される。ギヤボックス１３は、ギヤボックス１３の入力軸１３Ａと出力軸１３Ｂとの間の回転方向を逆転させるために使用することができる。他の実施形態では、ギヤボックス１３は、ポンプ５および電動モータ１１が異なる速度で回転することができるように、回転速度を変更するためにも使用することができる。
【００３４】
電動モータ１１は、第１の端部１５Ａおよび第２の端部１５Ｂを有する電動モータ軸１５から構成され、その両端において電動モータケーシングから突出している。いくつかの実施形態では、電動モータ軸１５の第１の端部１５Ａは、軸継手１７を介してギヤボックス１３の入力軸１３Ａに連結することができる。
【００３５】
ギヤボックス１３の出力軸１３Ｂは、第２の軸継手２１を介してポンプ軸１９に連結することができる。
【００３６】
電動モータ軸１５の第２の端部１５Ｂは、油圧動力回収タービン２３に連結される。図３を参照してより詳細に説明するように、油圧動力回収タービン２３は、いわゆる中間軸受機械であって、駆動側軸受ハウジング２５から構成され、その中にはタービン軸およびクラッチを支持する第１の軸受が配置される。油圧動力回収タービン２３には、非駆動側軸受ハウジング２７をさらに設けることができ、その中にはタービン軸を支持する第２の軸受が収容される。
【００３７】
油圧動力回収タービン２３は、さらに出力軸２９で構成され、出力軸２９は、図３および図４を参照してより詳細に説明するように、油圧動力回収タービン２３のタービン軸に連結される。出力軸２９は、油圧動力回収タービン２３をモータ軸１５と連結するために、駆動側軸受ハウジング２５から突出している。
【００３８】
いくつかの実施形態では、第３の軸継手３１が出力軸２９と電動モータ軸１５の端部１５Ｂとの間に配置される。
【００３９】
油圧動力回収タービン２３には、入口マニホールド３３および出口マニホールド３５を設けることができる。タービン入口マニホールド３３およびタービン出口マニホールド３５は、図示していない油圧回路に連結される。油圧回路内の流体の流れが有用な機械的動力を生成する油圧動力回収タービン２３を通過し、その動力は出力軸２９で利用可能になる。
【００４０】
油圧動力回収タービン２３の構造のさらに詳細を図３に示す。油圧動力回収タービン２３はそれ自体公知であるので、その主な構成要素のみを本明細書に記載することとし、本開示のより良い理解のために必要であるものに限定する。
【００４１】
いくつか実施形態では、油圧動力回収タービンは、可逆式ポンプであってもよく、ポンプ５の駆動側にクラッチが存在しないことを除けば、ポンプ５と実質的に同一であってもよい。したがって、ギヤボックス１３は、入力軸１３Ａおよび出力軸１３Ｂの回転速度を反転させるために使用され、そのようにして両方の油圧機械５および２３が正しい方向に回転する。
【００４２】
いくつか実施形態では、油圧動力回収タービン２３はアウターケーシング３７を含み、その中にはロータ３９が配置される。ロータは、通常、１つまたは複数の羽根車４１で構成される。図３に示す実施形態では、多段油圧動力回収タービン２３を示し、いわゆるバックツーバック構成で共通のロータ軸４３に取り付けられた１０個の羽根車４１で構成される。油圧動力回収タービンの設計に応じて、他の羽根車の構成も可能である。
【００４３】
ロータ軸４３は、駆動側軸受ハウジング２５および非駆動側軸受ハウジング２７に収容された軸受により支持される。いくつかの実施形態では、軸受は、図３に示すようにジャーナル軸受とすることができる。第１のジャーナル軸受４５が駆動側軸受ハウジング２５内に配置され、第２のジャーナル軸受４７が非駆動側軸受ハウジング２７内に配置される。また、図示していないスラスト軸受が、通常は非駆動側軸受ハウジング２７内に設けられる。代わりに、別の軸受構成を設けることができる。
【００４４】
駆動側軸受ハウジング２５は、図４により詳細に示す。いくつかの実施形態では、駆動側軸受ハウジング２５は取り付けフランジ２５Ｆで構成することができ、それによって、駆動側軸受ハウジング２５がケーシング３７の本体に連結される。
【００４５】
図４には、ロータ軸４３の第１の端部４３Ａを示してあり、それは軸受４５によって支持される。ロータ軸４３の端部４３Ａは、クラッチ５１を介して油圧動力回収タービン２３の出力軸２９に機械的に連結可能である。
【００４６】
いくつかの実施形態では、クラッチ５１は、２つの軸が同じ回転速度で回転する場合に、すなわち、ロータ軸４３が軸継手３１を介して出力軸２９にねじれて拘束された電動モータ軸１５と同じ速度で回転する場合に、ロータ軸４３を出力軸２９に駆動連結するように設計され配置されたオーバーランニングクラッチである。
【００４７】
図５に示すように、いくつかの実施形態では、オーバーランニングクラッチ５１は、アウターレース５１Ａおよびインナーレース５１Ｂから構成される。いくつかの実施形態では、オーバーランニングクラッチ５１のインナーレース５１Ｂは、出力軸２９に取り付けられ、それにねじれて拘束される。オーバーランニングクラッチ５１のアウターレース５１Ａは、以下に述べるように、ロータ軸４３と共に回転するようにそれにねじれて拘束することができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、軸ハブ５３がロータ軸４３の端部４３Ａに、およびオーバーランニングクラッチ５１のアウターレース５１Ａにねじれて結合される。軸ハブ５３は、カップ状フランジ５４および固定リング５９で構成することができる。貫通孔５３Ａがカップ状フランジ５４に設けられ、ネジ穴５７が固定リング５９に設けられる。
【００４９】
オーバーランニングクラッチ５１は、軸ハブ５３の孔５３Ａとオーバーランニングクラッチ５１のアウターレース５１Ａに設けられたさらなる孔５１Ｃとを通って延在するボルト５５により、軸ハブ５３に連結することができる。ボルト５５は、固定リング５９に設けられたネジ穴５７に螺合される。
【００５０】
２つの軸受６１および６３を軸ハブ５３の内側に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、軸受６１および６３は、転がり軸受、たとえばボール軸受である。２つの軸受６１および６３は、オーバーランニングクラッチ５１の両側に配置される。２つの軸受６１および６３は出力軸２９に取り付けることができ、そのアウターレースはカップ状フランジ５４および固定リング５９とそれぞれ係合することができるが、それはオーバーランニングクラッチ５１の２つのレース５１Ａおよび５１Ｂの間の機械的同心性を確保するためである。
【００５１】
図示していない他の実施形態では、オーバーランニングクラッチ５１のインナーレースは出力軸２９にねじれて拘束することができ、オーバーランニングクラッチ５１のアウターレースはロータ軸にねじれて拘束することができ、軸ハブ５３は出力軸２９に取り付けられ、軸受６１、６３はロータ軸４３に取り付けられる。
【００５２】
駆動側軸受ハウジング２５は、したがって、油圧動力回収タービンのロータ軸４３を支持する軸受４５、ならびにオーバーランニングクラッチ５１およびロータ軸４３の端部４３Ａを出力軸２９に連結する軸ハブ５３の両方を収容する。
【００５３】
この構成により、図１に示す従来技術の構成に対して全体的なシステム１の長さはより短くなり、それは図１および図２を比較することで最も良く理解することができる。図２に示す構成のオーバーランニングクラッチ５１は、図１の実施形態で設けられる代わりに、実際に駆動側軸受ハウジング２５内に収容され、ベースプレート３上に別個に取り付ける必要がない。さらに、図１の構成で必要な２つの軸継手１１９、１２１のうちの一方が省略されており、それは、油圧動力回収タービンの出力軸２９と電動モータ軸１５との間に１つの軸継手３１だけが必要となるからである。
【００５４】
システムの動作は、以下の通りである。油圧動力回収タービン２３の入口マニホールド３３および出口マニホールド３５に連結された油圧回路を通る流体の流れが利用可能である場合には、前記流れは、ロータ軸４３が回転するように油圧動力回収タービン２３を通して処理される。電動モータ１１は回転機器５を駆動して回転させ、回転機器５は軸継手３１を介して出力軸２９に連結されているので、前記電動モータ１１は出力軸２９も同じ回転速度で駆動して回転させる。ロータ軸４３の回転速度が出力軸２９の回転速度よりも遅い場合には、２つの軸４３および２９は介在するオーバーランニングクラッチ５１によりねじれて分離されている。ロータ軸４３が出力軸２９の回転数に達すると、オーバーランニングクラッチ５１が自動的に係合し、油圧動力回収タービンにより発生した動力がロータ軸４３からオーバーランニングクラッチ５１、出力軸２９、および軸継手３１を介して電動モータ軸１５に伝達されるので、回転機器５を回転させるために電動モータ１１により吸収される電力が低減され、システム１の全体効率が向上する。
【００５５】
図２の構成では、油圧動力回収タービン２３は主駆動装置、たとえば電動モータ１１に連結されている。図示していない他の実施形態では、油圧動力回収タービンは、回転機器５、たとえば遠心ポンプに直接連結することができる。この場合には、油圧動力回収タービン２３は、回転機器と同じ回転速度で回転している時に回転機器５に動力を供給する。
【００５６】
さらに別の実施形態では、主駆動装置を省略することができ、流体の流れからの動力が利用可能な場合に、回転機器は専ら油圧動力回収タービンにより駆動されて回転する。
【００５７】
流体が油圧動力回収タービンを通って流れる場合、あるいは利用可能な流れが不十分である場合には、油圧動力回収タービン２３は必要な回転速度に到達することができないので、オーバーランニングクラッチ５１は係合せず、回転機器５は専ら電動モータ１１により駆動される。油圧動力回収タービン２３が動作していない場合には、軸２９は主駆動装置１５に連結されて動作速度の状態にあり、軸４３は安定している。オーバーランニングクラッチ５１が解放され、オーバーランニングクラッチ５１のアウターレース５１Ａとインナーレース５１Ｂとの速度差は、２つの軸受６１および６３によって維持される。
【００５８】
本明細書に開示された油圧動力回収タービン２３は、他の構成においても、たとえば発電機または他の補助装置または回転機器を駆動するために用いることができる。駆動側軸受ハウジングにおけるクラッチの配置は、機械構成の全体的なフットプリントに肯定的な影響を及ぼす。
【００５９】
本明細書に記載した主題の開示された実施形態について、図面に示し、いくつかの例示的な実施形態に関連して具体的かつ詳細に上で完全に説明したが、新規な教示、本明細書に記載した原理および概念、ならびに添付の特許請求の範囲に記載した発明の主題の利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正、変更、および省略が可能であることは当業者には明らかであろう。したがって、開示された発明の適正な範囲は、すべてのそのような修正、変更、および省略を含むように、添付の特許請求の範囲の最も広い解釈によってのみ決定されるべきである。さらに、いかなる処理もしくは方法ステップの順序またはシーケンスは、代替的な実施形態に応じて変更または再順番付けすることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  システム
３  ベースプレート
５  被駆動回転機器、油圧機械、遠心ポンプ
７  吸込マニホールド
９  供給マニホールド
１１  電動モータ
１３  ギヤボックス
１３Ａ  入力軸
１３Ｂ  出力軸
１５  電動モータ軸、主駆動装置
１５Ａ  第１の端部
１５Ｂ  第２の端部
１７  軸継手
１９  ポンプ軸
２１  第２の軸継手
２３  油圧動力回収タービン、油圧機械
２５  駆動側軸受ハウジング
２５Ｆ  取り付けフランジ
２７  非駆動側軸受ハウジング
２９  出力軸
３１  第３の軸継手
３３  入口マニホールド
３５  出口マニホールド
３７  アウターケーシング
３９  出力軸
３９  ロータ
４１  羽根車
４３  ロータ軸
４３Ａ  第１の端部
４５  第１のジャーナル軸受
４７  第２のジャーナル軸受
５１  クラッチ
５１Ａ  アウターレース
５１Ｂ  インナーレース
５１Ｃ  孔
５３  軸ハブ
５３Ａ  貫通孔
５４  カップ状フランジ
５５  ボルト
５７  ネジ穴
５９  固定リング
６１  軸受
６３  軸受
１００  システム
１０１  ポンプ、回転機械、回転負荷
１０１Ｓ  ポンプ軸
１０２  吸込マニホールド
１０３  電動モータ、回転機械
１０３Ｓ  電動モータ軸
１０４  供給マニホールド
１０５  ギヤボックス
１０７  可撓性軸継手
１０９  可撓性軸継手
１１１  油圧動力回収タービン、回転機械
１１１Ｓ  タービン軸
１１３  クラッチ
１１５  ハウジング
１１７  ベースプレート
１１９  第１の軸継手
１２１  第２の軸継手
１２３  タービン入口
１２５  タービン出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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