(57)【要約】【課題】圧縮機の入口に加熱空気を流すための入口ブリードヒータ（１０）が工場現場で全体として製作される。【解決手段】ヒータは、圧縮機からの抽出空気を受けるマニホルド（３４）を入口空気ダクト内の下降管（２０）に相互接続して、ベローズ（５３）を備えるパイピング（５０）を介して加熱抽出空気を入口環境空気に供給する。ベローズは、マニホルド及び下降管の熱膨張及び収縮を吸収する。パイプ及びベローズは、ブリードヒータの高さエンベロープの範囲内にあり、道路移動のために認められる全体高さ及び幅制限内で横向き状態でヒータを輸送することを可能にする。【選択図】　　　図６
2004052761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機用の入口ブリードヒータであって、
流路に沿って環境空気を前記圧縮機に送給するための空気入口ダクト（１０）を形成するハウジングと、
加熱抽出空気を前記圧縮機から受けるようになっている、前記空気入口ダクトの流路内の複数の管（２０）と、
を含み、
該管の各々が、加熱空気を前記圧縮機に供給するために、該管からの前記加熱空気を前記流路内に吐出して該管を通り過ぎる前記入口環境空気と混合させるように、互いに間隔を置いて配置された複数の開口（４４）を含み、
前記ハウジングにより支持された、前記圧縮機からの前記抽出空気を前記管に供給するためのマニホルド（３４）が設けられ、
該マニホルドと前記管の各々とが、熱誘発力に対応する該マニホルドと該管との間の相対移動を可能にするベローズ（５３）により互いに接続されている、
ことを特徴とする入口ブリードヒータ。
【請求項２】
前記マニホルドと前記管の各々との間に接続された第２のベローズ（５３）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ハウジングが、所定の高さ及び幅寸法を有するエンベロープの範囲内にあり、前記ベローズが、前記高さ寸法により定まるエンベロープの範囲内にあることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記管の各々と前記マニホルドとを接続しかつその一部が前記第１及び第２のベローズにより構成されたパイプ（５０）を含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記ベローズが、金属で形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ハウジングにより支持された、前記マニホルドを該ハウジング上に取り付けるための少なくとも１つのサドル（５３）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記マニホルド（３４）が細長く、前記サドル（５３）は、前記細長いマニホルドが該細長いマニホルドに平行な方向及び該細長いマニホルドに直角な方向のうちの少なくとも１つの方向に該サドルに対して拡張できるようにする熱コンプライアンス性を有することを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記サドルが、前記方向の両方向に前記マニホルドを移動させることを可能にすることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
空気入口ダクト（１０）を形成するハウジングと前記ダクト内に延びる複数の管（２０）と加熱空気源から加熱空気を受けるためのマニホルドとを含む、圧縮機への入口環境空気を加熱するためのブリードヒータを発電現場に供給する方法であって、
製作現場で、前記ダクトと前記管と前記マニホルドとを製作する段階と、
該製作現場で、前記マニホルドの前記管に対する熱誘発移動を吸収するための装置を用いて、該管と該マニホルドとを互いに接続する段階と、
前記製作された入口ヒータを前記発電現場に輸送する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機入口に供給される空気を加熱するための入口ブリード加熱システムに関し、具体的には、製作現場でシステムを製作し、該システムを発電現場に輸送するこのようなシステムに関し、またそのように製作し輸送する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機内に吸入された環境空気の温度を上昇させるための入口ブリード加熱システムは、公知である。例えば、特許文献１に開示されているように、入口ブリードヒータは、加熱環境空気を圧縮機入口に供給するために空気ダクト内に配置される。この特許に開示されたようなシステムは、一側で空気濾過器及びノイズ防止装置と連通し、またその反対側で圧縮機入口と連通したダクトを形成するハウジングを含む。ダクトは、該ダクトを通って流れる環境空気を所定の温度まで上昇させるために、加熱空気、好ましくは圧縮機からの抽出空気を供給する複数の管を収容する。この特許に開示されたシステムでは、曲がりくねった構成のパイプループが、圧縮機からの抽出空気を受ける共通のマニホルドと入口ダクト内に配置された管とを相互接続する。パイプループは、マニホルドから遠ざかる方向に延び、反対方向に曲げられてマニホルドの上方を延び、次いで空気入口ダクト内の管即ち下降管と接続するようにほぼ９０度向きを変えられる。パイプループは、入口ブリード加熱システムの様々な部分の熱膨張を吸収する。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０９７０４６号公報
【０００４】
この特許に開示されたような入口ブリード加熱システムは、しばらくの間工業界で採用されてきたが、その輸送と例えば発電現場などの現場組立てとに関して或る問題が生じてきた。一般的に、入口ダクトハウジング、マニホルド及び下降管即ち管は、製作現場で製作されて、発電現場に輸送され、そこでパイプループは例えば溶接によりマニホルド及び管に固定される。システムの工場組立て部分は、大きい物理的寸法を有することが分かるであろう。トレーラに積載されたときのユニットの高さは、橋の下でのユニットの輸送に利用できる間隙に近くなる。その結果、また輸送径路に対する慎重な配慮にもかかわらず、運転手の誤り、トレーラ上でのユニットの高さの不正確な測定値、及び不正確な橋の高さのために、ユニットが橋に衝突する場合があった。更に、パイプループは、そうしなければユニットの高さが容認できる高さ寸法を超えることになるので、現地の発電現場でユニットに組み立てられる。パイプループの現場組立ては、パイプループをマニホルド及び下降管即ち管に現場溶接する必要があり、また次にユニットを作動可能な状態に置く前に溶接部のＸ線検査を必要とする。現場組立ての間の現場組立て時間及び品質の維持は、経費を増大させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
その結果、改良された入口ブリードヒータシステム及び該システムを製作し輸送する方法に対する必要性が生じることになった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の好ましい実施形態によると、製作現場で全体として製作され、高さ及び幅の輸送制限を超えることなく充分にその輸送制限の範囲内で発電現場に輸送されることが可能な入口ブリード加熱システムが提供される。上記のことを達成するために、入口ブリードヒータシステムは、圧縮機用の入口空気ダクトを形成するハウジングと、マニホルドと、空気ダクト内に延びる複数の管と、使用時におけるマニホルドと下降管即ち管との間の熱により生じる（熱誘発性）相対移動を吸収するための複数の装置とを含み、該ハウジングが規定された高さ及び幅寸法の範囲内にあることになる。マニホルド及び管は、このような熱誘発性相対移動を吸収するベローズ構成を介して互いに結合されるのが好ましい。従って、好ましくは二重ベローズ構成を有するパイプが、マニホルドと空気入口ダクト内の各管との間に配置される。ベローズは、マニホルドの軸方向の熱膨張及び収縮を吸収し、同時にマニホルドに対する管の移動を吸収することが分かるであろう。二重ベローズ構成を備えたパイプは、下降管との間で直接的な接続をもたらし、特許文献１に開示されたような、マニホルドに重なるループを排除する。
【０００７】
その上に、ベローズ構成を用いかつ製作現場でユニットの全体を製作することにより、パイプループの従来の現地組立ては、完全に排除される。しかも、ベローズ構成を用いる工場製作はユニット内の応力を減少させるので、製作現場での溶接継手の現場Ｘ線検査は排除され、費用及び製作時間を減少させる。さらに、ベローズ構成は、システムの全体高さを縮小するので、工場製作されたユニットは、所定の輸送の幅制限の範囲内で平床トレーラ上に横向き状態で配置され、トレーラ上のユニットと径路に沿ったあらゆる橋との間に十分に大きな間隙がある状態で製作現場から発電現場まで輸送されることができる。その上、工場製作ユニットのエンベロープが縮小されることにより、背の高い積荷に対する特別な許可が必要でなく、また一般的に製作現場と発電現場との間の径路が制限されない。つまり、それらの機能を維持しながらパイプループを排除することにより、ユニットは、大半のハイウェイ及び道路での移動に対する標準の高さ及び幅制限の範囲内に充分ある高さ及び幅寸法を有する輸送用トレーラ上に横向き状態で積載されることができる。
【０００８】
本発明による好ましい実施形態において、圧縮機用の入口ブリードヒータが提供され、該入口ブリードヒータは、流路に沿って環境空気を圧縮機に送給するための空気入口ダクトを形成するハウジングと、加熱抽出空気を圧縮機から受けるようになっている、空気入口ダクトの流路内の複数の管とを含み、該管の各々が、加熱空気を圧縮機に供給するために、該管からの加熱空気を流路内に吐出して該管を通り過ぎる入口環境空気と混合させるように、互いに間隔を置いて配置された複数の開口を含み、ハウジングにより支持された、圧縮機からの抽出空気を管に供給するためのマニホルドが設けられ、マニホルドと管の各々とが、熱誘発力に対応する該マニホルドと該管との間の相対移動を可能にするベローズにより互いに接続されている。
【０００９】
本発明による別の好ましい実施形態において、空気入口ダクトを形成するハウジングとダクト内に延びる複数の管と加熱空気源から加熱空気を受けるためのマニホルドとを含む、圧縮機への入口環境空気を加熱するためのブリードヒータを発電現場に供給する方法が提供され、該方法は、製作現場でダクトと管とマニホルドとを製作する段階と、該製作現場でマニホルドの管に対する熱誘発性移動を吸収するためのデバイスを用いて、該管と該マニホルドとを互いに接続する段階と、製作された入口ヒータを発電現場に輸送する段階とを含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
さて、図面、特に図１を参照すると、環境空気を受けて該空気をタービン１６の圧縮機１４用の入口案内羽根１２に向けるための、全体を符号１０で表した入口ダクトが示される。消音板１８が、ヒータ管又は下降管２０の直ぐ上流で入口ダクト１０内に配置される。ヒータ管２０には、圧縮機吐出マニホルド２２から抽出された加圧加熱空気が導管２８を介して供給される。手動の遮断バルブ２４及び制御バルブ２６が導管２８内に設けられる。排水バルブ３０を、導管２８内に用いることができる。
【００１１】
次に図２を参照すると、入口ダクト１０は、ほぼ直線で囲まれた断面であるのが好ましい。消音板１８は、好ましくは垂直方向にかつ互いに並列状態で直立する複数の板を含む。入口環境空気は、その板の間を通りヒータ管２０を通り過ぎて下流方向に圧縮機１４に流れる。加圧加熱空気は、導管２８を介して入口ブリード加熱マニホルド３４に供給される。マニホルド３４は、入口ダクト１０に対して横方向にかつ外部で延びる細長い円筒形のヘッダを含む。ヒータ管即ち下降管２０は、ヘッダ３４の前方側面に沿って間隔を置いて接続される。マニホルド３４及びヒータ管２０は、前向きに延びるほぼ水平方向の部分３６と、逆向きに屈曲した部分３８と、後向きに延びる部分４０とを含むパイプループと、下向きの９０度エルボ即ち屈曲部４２とにより接続され、該エルボ即ち屈曲部４２においてヒータ管２０が、垂直方向下向きに入口ダクト１０内に延びる。逆向きの屈曲部３８及び後向きに延びる部分４０は、上向きにまたマニホルド３４の上方で延びて、入口ブリードヒータの高さを増大させるということに注目されたい。管２０は、互いに対して横方向に一様に間隔を置いて配置されて、消音板１８の下流端縁の下流で入口ダクト１０内に配置される。管２０の外径は、該管２０の上流にある消音板の厚さより小さいことが好ましい。
【００１２】
図１〜図３に示す従来技術におけると同様に本発明においては、入口ダクト内の管２０の各々は、複数の横方向に開口した開口４４を有する。開口は、加圧加熱空気の絞り流を入口ダクト１０内に供給できる寸法にされる。開口は、各管の横方向両側面を通して開口し、次の隣接する管の開口と横方向に位置合わせされかつ整合されている。消音板１８の直ぐ下流にかつ加圧加熱空気を互いに向かって横方向に噴射する位置に管を設置することによって、米国特許第６，０２７，３０４号に述べられた理由により、実質的に圧力損失がない加熱空気と入口空気との改良された混合が達成される。下降管３４は、図７に示すように１つおきの板１８の背後に設置することができることも判った。
【００１３】
マニホルド３４と管２０とを相互接続するパイプループは、入口ブリードヒータの上方に位置し、特に平床上に積載されたときに輸送問題を引き起こす程に入口ブリードヒータの高さを高くし、高さ寸法が多くのハイウェイ及び道路網での高さ制限を超えるということが分かるであろう。この理由のために、パイプループは、一般的に製作又は工場現場ではなくて発電現場で製作される。しかしながら、前述のように、パイプループの現場組立ては、追加の時間を必要とし、追加の費用が掛かり、Ｘ線溶接装置を必要とし、一般的にパイプループの設置につての管理を低下させる。しかも、運転手の誤り、橋の不正確な測定値及びハイウェイ局により報告された橋の不正確な高さのために、頂部にパイプループがない場合であっても、多くの入口ブリードヒータは橋に衝突して、ヒータの設置及び／又は修理で費用の掛かる遅延を引き起こす結果となる。
【００１４】
図４〜図６に示すように本発明の好ましい形態によると、マニホルド３４及び下降管２０は、１つ又はそれ以上の装置５２を含むパイピング５０によって相互接続され、この装置５２が、管に対するマニホルドの熱誘発性移動を吸収しかつハウジングを通る空気ダクト５１を形成するハウジング４９の全体的な高さを縮小する。装置５２は、マニホルド３４と下降管２０との間を相互接続する１つ又はそれ以上のベローズ５３で構成されるのが好ましい。図４に示すように、管５０の各々は、マニホルド３４と下降管２０との間を相互接続し、かつ全体として入口ブリードヒータの高さ寸法により定まる縮小された高さエンベロープの範囲内にある。つまり、ブリードヒータの最大高さは、今やその底部からマニホルド３４の頂部までの高さとなり、従って、その高さは、前述のパイプループを排除したことにより縮小されることになった。パイプ５０は、水平方向から垂直な下降管２０まで９０度向きを変えるためのエルボ５４を含む。ベローズ５２の各々は、下降管２０とマニホルドとの間の相対移動を吸収する金属ベローズを含む。つまり、ベローズ５２は、管２０の垂直部分の長手方向の熱膨張及び熱収縮を吸収する。ベローズはまた、ヘッダ３４の軸方向の熱膨張及び熱収縮も吸収する。
【００１５】
図８に示すように、ヘッダ３４は、マニホルド３４をダクトルーフ上の中央に位置合わせするための、熱コンプライアンス性を有するサドル５３によって支持され、このサドル５３は、３つのサドルがマニホルドに沿った長手方向に間隔を置いた位置に配置されているのが好ましい。サドル５３は、マニホルドが流れ方向に及び流れ方向に垂直な方向に熱により移動するのを可能にする。このことは、スロット状穴５５とマニホルドの曲率より大きい円弧形表面５７とを用いて達成される。各サドルは、３つのサドル位置の各々において間隔を置いた並列状態になった１対のサドルプレート５９を含むのが好ましい。これらの形状が、マニホルド及び熱スリーブに掛かる熱応力の影響を著しく減少させる。熱コンプライアンス性を有するこれらのサドルは、応力を減少させるのに役立ち、その結果、溶接部のＸ線検査が、コードコンプライアンスには必要とはされない。
【００１６】
パイプループを排除することにより、入口ブリードヒータが縮小されたエンベロープの範囲内に、特に高さ寸法Ｈ内にあることが可能になり、大半の道路の幅制限を超えることなく、ヒータを平床トレーラ上に横向き状態で積載することが可能になることに意味がある。図６を参照すると、入口ブリードヒータのそれぞれ長さ、高さ及び幅寸法Ｌ、Ｈ及びＷが示されている。ブリードヒータの高さ寸法Ｈが縮小することで、平床トレーラ６０上に積載する場合にヒータを横向き状態に９０度回転させることが可能になる。トレーラ上に載るヒータの側面は、図６に示すように、反対側の側面よりもマニホルド３４に近接した位置にあり、工場又は製作現場から発電現場までの輸送においてユニットの重心を低くするようにするのが好ましい。従って、高さ寸法Ｈは、道路を移動するための標準の幅寸法より小さい値にまで縮小されており、それによってユニットは幅広の積荷又は特別の幅についての許可を必要としない。更に、ユニットの幅寸法Ｗは、ユニットが平床トレーラ上に横向き状態で積載されたときに垂直方向になるので、橋の高さより充分に下方に位置することになり、ヒータは橋に衝突する危険性なく橋の下を通過することができる。その上、製作又は工場現場で全体として製作されたユニットを、現場におけるパイプループ又は補助的な構造体の設置の必要性なく、従って現場溶接及び該溶接部の現場Ｘ線検査の必要性を排除して供給することによって、大きな時間と経費が排除されることが分かるであろう。
【００１７】
本発明の開示した実施形態の形態は、変更できることが分かるであろう。例えば、図７に示すような下降管２０の数は、減少させることができる。下降管２０は、圧縮機入口において許容できる温度拡散状態になるように、１つおきの消音パネル１８の背後に設置さることができる。下降管２０を位置決めするためのパイプガイド６０が、図７に示されている。より少ない下降管であっても、許容できる温度拡散が得られることが示されている。
【００１８】
本発明を、現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるべきではなく、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱空気を圧縮機入口に供給するための従来技術による高圧入口ブリード加熱システムの概略図。
【図２】消音板の下流にある多管加熱システムの１つの管を示す、図１における圧縮機の空気入口ダクトの概略部分拡大図。
【図３】システムの頂部にあるマニホルド及びパイプループを示す従来技術による高圧入口ブリード加熱システムの部分斜視図。
【図４】本発明の好ましい実施形態により構成された入口ブリードヒータの頂部を示す、図３と同様の図。
【図５】図４における入口ブリードヒータの頂部の部分側面図。
【図６】発電現場に輸送するために平床トレーラ上に積載された、本発明の好ましい実施形態による入口ブリードヒータの、分かり易くするために一部が破断された斜視図。
【図７】１つおきの消音パネルの背後にある下降管を示す、本発明の別の実施形態の斜視図。
【図８】入口ブリードヒータのルーフ上のマニホルド用サドルを示す断面図。
【符号の説明】
２０　管
３４　マニホルド
４４　開口
４９　ハウジング
５０　パイプ
５１　空気ダクト
５２　装置
６０　平床トレーラ
Ｈ　高さ寸法
Ｌ　長さ寸法
Ｗ　幅寸法
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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