JPH01294903A - 動力回収ポンプタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体又はガスを高圧でボンピングすることに伴
う多くの産業及び液体精製工程のエネルギー要求を減少
させろ為のＩＪＴｔＮで有用な動力回収ポンプタービン
に関するものである。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕本発明は
海水から塩分を除去する為に使用される逆浸透方法に使
用するのに適している。逆浸透装置及び池の装置に於て
は、液体又はガスが高圧で部屋にポンプで送られるので
、本発明が特に適している。部屋内で液体又はガスの一
部が精製されるか又は他の方法で処理され、部屋から抜
出される。高圧ガス叉は液体の残りは、拒否物として部
屋から排出され捨てられる。拒否物は通常非常に高圧で
、この圧力はスロットル弁又は他の装置の使用を通して
消されなければならない。通常スロットル弁は拒否物流
中の圧力を本質的に０ｐｓｉに減少させるので拒否物流
の圧力エネルギーの全ては消失し、この工程に更に利益
を与えない。これらのエネルギー損失はかなりのものと
なりえ、装置の基本的な効率の悪さを生しる。　１ｌｌ
Ｉ水から塩分を除去する逆浸透法の使用に於て、そのよ
うな効率の悪い装置に関連する高いエネルギーコストは
この技術の商業的な応用をひとく限定してしまう。

幾つかの方法が産業ヒ及び液体精製工程の運転コストを
減少する為に拒否物流中のエネルギーを回収するのに試
みられた。逆浸透Ｍ置に関しては、蒸気ピストンエンジ
ンに似た装置中に配置された、機械的に動かされる弁を
有するピストンが使用されてきた。しかしこれらの装置
は高いコスト及び装置の機械的に複雑な設計の為に要す
る高い維持費の為に商業的に受入れられなかフた。しか
も、これらの装置は弁が開くか又は閉しる毎にウォータ
ーハンマーと呼ばれる仕込流の強いショックの波を生じ
、逆浸透装置の構成部品に対し損害を与える可能性があ
った。

他の装置に於ては装置から排出される高圧拒否物によっ
て動かされるタービンが使用されてきた。

このタービンは仕込ポンプを運転しているモーターに連
結された。良好な効率の為にはタービンは通常１５，０
００回転／分（１０ｍ）を越える非常な高速で運転され
なければならない。この高速は減速ギアボックスがター
ビンユニットと仕込ポンプモーターの間に据え付けられ
、効果的にタービンからの力を仕込ポンプモーターに転
換しなけれはならないことを意味する。減速ギアボック
スは非常に高価な装置であり、据え付け、そして適切に
保つのに多大の技術を必要とする。ギアボックスは又外
部的な潤滑手段を必要とし、更に維持費を増加させる。

潤滑が逆浸透装置に仕込まれる水を汚染する可能性もあ
る。又タービンと減速ギアボックスの間にシャフト上に
高速シールも取り付けなければならない。これらの高速
シールも高価であり、実際の応用に於ては、一般にとて
も信頼できるというものではない。上記の理由の為逆浸
透法における使用にはこの種の動力回収Ｓ置の商業的な
受入れは非常に少なかった。

〔課題を解決する手段〕

本発明は流体が高圧である産業工程ζ４ポンプて送られ
、少なくとも液体の一部がその産業工程から高圧で排出
される、該産業工程において使用する為のエネルギー回
収ポンプタービンに間する。

この工程からの高圧排出物を受ける為にタービンが設け
られる。タービンはシャフト上に据え付けられた羽根車
を有し、排出された流体はこの羽根車と接触し、羽根車
及びシャフトを回転させる。

ポンプがタービンに隣接して配置され、上記産業工程に
ポンプで送られる流体を受ける。このポンプはシャフト
上に取り付けられた羽根車を有し、ポンプのシャフトは
タービンのシャフトと作動的に連結されている。タービ
ンシャフトの回転は、ポンプの羽根車及びシャフトを回
転させ、それによってポンプは加圧下の流体を上記産業
工程に供給する助けをし、そしてその産業工程から排出
される高圧流体からエネルギーを回収する。

又、流体が高圧である産業工程にポンプで送られ、流体
の少なくとも一部が高圧でその産業工程から排出される
、該産業工程からエネルギーを回収する方法も開示され
る。（該産業工程からの）高圧排出流体はタービンの入
口に向けられる。タービンの入口は高圧排出流体によっ
て回転される。

タービンの羽根車は回転可能なシャフト上に取り付けら
れる。シャフトに取り付けられているポンプの羽根車は
、タービン羽根車の回転によって生じるシャフトの回転
によって回転させられる。この工程にポンプで送られる
べき流体はポンプの入口に向けられる。ポンプの回転す
る羽根車は高圧下で産業工程に供給される流体の圧力を
上昇させ、そして産業工程から排出される高圧流体から
エネルギーを回収する。

本発明の目的は無駄になったエネルギーを利用する為の
エネルギー回収ポンプタービン及び産業工程を提供する
ことである。本発明の目的は更にタービンの回転がポン
プの羽根車を回転させ、産業工程に高圧で液体を供給す
る助けをする産業工程から排出される高圧排出物によっ
て回転されるタービンを提供することである。

本発明のこれらの目的及び他の目的はポンプの図面と一
緒に本発明の詳細な以下の説明を読むことによってより
良く理解される。

本発明は液体又はカスを高圧でポンプ送りすることを含
む多くの産業及び液体精製工程のエネルギー要求を減少
させるのに使用することが出来る動力回収ポンプタービ
ンに関する。より詳しくは、動力回収ポンプタービンは
精製工程から排出される高圧液体又はカスからエネルギ
ーを回収し、そしてこのエネルギーを液体又はカスを高
圧で精製工程にポンプで送るのに用いる。本発明の特徴
は次の記載と間違する添付の図面を参照することによっ
てより良く即問できる。

本発明の動力回収ポンプタービンは逆浸透法とよばれる
、海水から塩分を除去する工程で使用するのに特に適し
ている。従って本発明は動力回収ポンプタービンが用い
られる装置として逆浸透法を用いて記載される。しかし
本発明の動力回収ポンプタービンは液体又はガスを高圧
でボンピングすることを含む多くの産業上及び液体精製
の工程のエネルギー要求を減少するのに使用することが
できるこをと理解すべきである。

動力回収ポンプタービンが使用できる環境をよりよく理
解する為にとのように典型的な逆浸透装置が海水から塩
分を除去するように作用するかを記載することが必要で
ある。

第１図は塩水が入口バイブ３を通−〕てブースターポン
プ５へと通過する典型的な逆浸透装置を示している。ブ
ースターポンプは塩水の圧力を約２５ボンド／平方イン
チ（ｐｓｉ）に増加し、そして塩水をフィルター７を通
してポンプで送り、ここで塩水中の懇濁した不純物が除
去できる。フィルター７から塩水はフィードポンプ９に
渡されれ、そこで塩水の圧力は約１０００ｐｓ目こ増加
される。高圧（１０００ｐｓｉ）の塩水は次に膜室１１
に向けられ、そこで塩は海水の少なくとも一部から除去
される。例としてもし１００ガロン／分の塩水が膜室１
１に供給されたならばおよそ２５ガロン／分の純水がＩ
ｒＪＩ室から製造されるであろう。純粋な水は新鮮な水
排出配管１３を通って低圧で膜室から排出される。

およそ７５力ロン／分の濃縮された塩水が塩水排出配管
１５を通って膜室から排出される。濃縮された純水は膜
室から約９５０ｐｓｉで排出され、モして濃塩水拒否物
の圧力は廃棄の為に拒否物が廃棄物配管１９を通って捨
てられるように減少される。廃棄物配管１９を通って排
出される拒否物の圧力は本質的に０ｐｓｉである。スロ
ットル弁】７は又少なくとも塩水の一部が精製できるよ
うに膜室中の適切な圧力を保持する為に、塩水排出配管
１５中の圧力を保つように作用する。

逆浸透精製装置に対する丘に引用した例に於て、スロッ
トル弁はおよそ９５０ｐｓｉだけ濃縮された塩水拒否物
流の圧力を低下させる。拒否物に対し、１分間当たり７
５ガロンの流速に於てスロットル弁によって消失させら
れた水圧馬力は約４２馬力である。

これはフィードポンプ９によって装置に加えられなけれ
ばならない巨大なエネルギーであり、このエネルギーは
エネルギーがスロットル弁１７によって消失されるにし
たがって、装置から効率的に失われている。

第２図は装置中に動力回収ポンプタービンが据え付けら
れている逆浸透装置を示している。この装置は第１図に
示した前に記載された逆浸透装置と本質的に同じ成分を
有しているが、１ｑシ、動力回収ポンプタービン２５が
フィードポンプ９及び膜室１１の間に作動的に連結され
ており、動力回収ポンプタービンが膜室１１からの塩水
排出配管１５に作動的に連結されていることだけが違っ
ている。動力回収ポンプタービンはタービン側２７及び
ポンプ側２９を有する。フィードポンプ９からのバイブ
３１はポンプ側２９上のポンプ入口３３に連結されてい
る。湧水はポンプ入口３３を通過し、ポンプ側２９を通
過し、そしてポンプ排出口３５から排出される。ポンプ
排出口３５から海水はバイブ３７を通過して膜室１１に
行く。膜室１１によって精製された海水の一部は膜室か
ら排出配管１３を通過する。濃縮された塩水の拒否物は
膜室１１から塩水排出配管１５を通過する。塩水排出配
管１５は動力回収ポンプタービン２５のタービン側２７
　′Ｆ−，てタービン入口ノズル４１に作動的に連結さ
れている。濃縮された拒否物はタービン１Ｒ１１２７を
通過し、タービン排出通＃４４３から排出される。ター
ビン排出通路４３から濃縮された塩水拒否物は廃棄配管
４５を通過し、そして捨てられる。

第５〜９図は動力回収ポンプタービン２５の詳細を示す
。動力回収ポンプタービンユニットは中心体４９を有し
、ポンプ側キャップ５１を有し、そしてタービン側キャ
ップ５３及びロータ５５を有する。中心体４９及びポン
プ側キャップ６Ｉはポンプ羽根車キャビティー８８を杉
成しており、中心体４９及びタービン側キャップ５３は
タービン羽根車キャヒティー８３を杉成している。ロー
タ５５はポンプ羽根車５７、タービン羽根車５９、及び
ロータシャフト６１からなっている。ポンプ羽根車５７
及びタービン羽根車５９はロータシャフト６１に作動的
に連結されている。ポンプ羽根車５７はポンプ羽根車キ
ャビティー８８中に位置するように配置され、タービン
羽根車５９はタービン羽根車キャビティー８３中に位置
するように配置される。ロータシャフト６１はスリーフ
軸受け６３によって半径方向に支持されている。ロータ
シャフト６１は動力回収ポンプタービンを越えて伸びて
はおらず、それによって外部シャフトシールの必要性を
除いている。

動力回収ポンプタービン２５のタービン側２７に対する
入口は第８図に示されるタービン入口ノズル４１を通じ
て行なわれる。タービン入口ノズル４１は膜室１１から
の塩水排出配管１５に連結されている。第５図及び第９
同に示されるタービン排出通路４３は、廃棄物排出配管
４５に連結されている。動力回収ポンプタービン２５の
ポンプＩＩＩ　２９のところに於いて第５図及び第７図
に示されるようにポンプ入口３３がフィードポンプ９か
らのフィートバイブ３１に連結されている。第６図に示
されるポンプ排出通路３５は、膜室１１につながってい
るバイブ３７に連結されている。

タービン側キャップ５３中に満６７カ叫☆置し、タービ
ン側キャップ中に環状のリングを形成している。この溝
はタービン羽根車５９が位置しているターヒン羽根車キ
ャヒティー８３と連絡している。通路６９はタービン側
キャップ５３を通過し、そして溝６７と連絡している。

通路７３がポンプ側キヤ・ツブ５１を通過し、ポンプ入
口３３と連絡している。導管７５がタービン側キャップ
５３中の通路６９とポンプ側キャップ５１中の通路７３
の間に沖ひ、それらを連結している。ポンプ側キャップ
５１に隣接してバルブ７７が導管７５中にＩＩ　ａして
いる。オリフィスプレート７９がタービン側キャップ５
３に隣接して導管７５中に位置している。オリフィスプ
レート７９は導管７５を通過する流体の流れを制御する
ために、そのプレート中に位置している複数のオリフィ
スを有している。オリフィスプレートは導管７５を通過
する流体の流れの速度の急速な変化を防止する。軸方向
間隙８１がタービン羽根車５９の外方周辺部及びタービ
ン側キャップ５３の間にのびている。軸方向間隙はロー
タシャフト６１から１ｌＩ６７よりも遠い側の外側の軸
方向間隙８５及びローダシャフト６１に満６７よりも隣
接している側の内側の軸方向間隙８７を有する。ｊ萬６
７は軸方向間隙８１と連絡している。溝６７によって形
成される環状のリングの断面積は、ロータシャフト６１
の断面積の約１．５〜約２゜５倍である。実際に於いて
満６７は断面積がロータシャフト６１の断面積の約２倍
であるときに良く機能する事がわかった。

第９図にはタービン側キャップ５３中に位置する外側密
封面８４及び内側密封面８６が示されている。外側及び
内側密封面は、外側軸方向間隙８５及び内側軸方向間隙
８７にそれぞれ隣接して位置する。浅い溝８９が外側密
封面８４の一方の側から半径方向に伸びているが、外側
密封面８４全体にわたってはいない。浅い満８９が外側
密封表面Ｅに流体力学的なスラスト軸受けを形成してい
る。別の方法として浅い溝が内側密封面８６上に位置し
て、流体力学的スラスト軸受けを形成することも出来る
事が理解されるへきである。浅い溝８９を含有している
外ＩＲＩＩ密封面の部分はタービン羽根車５９の回転の
間に流体フィルムの流体力学的な揚力を生しろ。外側密
封面８４０曲の部分は溝６７中の高圧流体とタービン排
出通路４３及びタービン羽根車５９の外方ｌｋ１辺部に
於ける低圧領域の間に密封を与える。タービン羽根車５
９が流体力学的な揚力を生じろべく充分な運転スピード
に到達したならば導管７５を通る流体の流れは弁７７に
よって閉じられ得る。この影状に於いて密封面は、流体
力学的スラスト軸受と、異なる圧力の帯域間の洩れを減
少するのに必要とされるただの密封領域の両方を含有し
ている。

内側密封面８Ｇの半径方向の幅は、満６７とタービン入
口４１の間よりも高い溝６７とタービン排出通路４３の
圧力ざのために外側密封面８４の半径方向の幅よりも大
きいものであるべきである。

内側及び外側の密封表面は、タービン側キャップ５３に
別個に取り付けられる事が出来、そしてタービン羽根車
５９と同じか又は異なる物質で作る事が出来る。

第５図に示されるように動力回収ポンプタービン２５の
ポンプ側２９−ヒにポンプ羽根車キャビティー８８があ
って、ポンプ羽根車５７がこのキャビティー中に位置す
る。ポンプ側キャップ５１中に密封キャビティー９１が
ある。磨耗リング９３は、密封キャビティー９１中に活
動可能に位置する。磨耗リングは密封キャビティー９１
中に一部伸びるように位置している。密封キャビティー
９１中に伸びている磨耗リング９３の部分に隣接して０
リング９５が位置し、磨耗リング９３の回りに密封を与
えている。磨耗リング９３の一部は密封キャビティー９
１から伸び、ポンプ羽根車５７の方向に伸びている。９
粍リング９３のこの部分は、ポンプ羽根車５７から離れ
る方向に於いて密封キャビティー９１中の磨耗リングの
動きを制限するためにストッパーとして作用する増加し
た断面積を有する０通路９７は密封キャビティー９１か
らポンプ入口通路３３に伸びている。密封キャビティー
９１中に伸びている磨耗リング９３の部分は、面１０１
で終っている。密封キャビティー９１から伸びる磨耗リ
ング９３の末端は、ポンプ羽根車５７に隣接している密
封面１０３で終っている０面１０１の面積はおよそ面１
０３の面積の０．４倍である。磨耗リング９３はまた、
ポンプ側キャップ５１と向い合う階段面１０５を有して
いる０階段面１０５の面積は、密封面１０３のおよそ０
．６倍である。密封面１０３は、ポンプ羽根車５７の側
面に対し、実質的に平行であるように位置する０面１０
１と階段面１０５は密封面１０３と実質的に平行である
ように配置される。磨耗リング９３は、密封キャビティ
ー９１中を軸方向に自由に動くように配置されている。

ビン９２がポンプ側キャップ５】から密封キャビティー
９１中に、そして磨耗リング９３中のキャビティー９４
中にのびている。ビン９２は磨耗リング９３が回転する
事を防止するが、磨耗リングが密封キャビティー９１中
で軸方向に動く事は妨げない。

ポンプ羽根車５７とタービン羽根車５９の間にスリーブ
軸受け６３がｌｉ７　置する。スリーブ軸受け６３とポ
ンプ羽根車５７の間に部屋１１１が位置する。部屋１１
１はポンプ、＋４根車キヤヒテイー８８と連絡している
。スリーブ軸受け６３の反対側上にタービン羽根車キャ
ビティー８：３と連結している環状の空間１１３がある
。スリーブ軸受け６３は、ａ−タシャフト６１とスリー
ブ軸受け６３の間に小さな密封間隙１１５があるように
ロータシャツ）６１の回りに配置されている。密封間隙
１１５は、部屋１１１と環状の空間１１３の間の連絡の
路を与える。

〔作用〕

動力回収ポンプタービン２５の運転にあたっては、フィ
ードポンプ９からの塩水はポンプ入口３３に入り、動力
回収ポンプタービンのポンプ側２９を通過して膜室１１
に向けられる。膜室１１からの塩水拒否物の流れは、塩
水排出配管１５を通ってタービン入口ノズル４１へと通
過する。塩水はタービン側２７を通り、タービン排出通
路４３を通って排出される。タービン入口ノズル４１は
高圧塩水拒否物の流れを高速流に転換する。高速の塩水
の流れは、タービン羽根車キャビティー８３に入り、タ
ービン羽根車５９を回転させる。タービン羽根車５９が
ロータシャフト６１ｈに取り付けられているので、そし
てポンプ羽根車５７もロータシャフト６１に取り付けら
れているのでタービン羽根車の回転はポンプ羽根車の回
転を生しる。回転するポンプ羽根車５７は、塩水をフィ
ードポンプからポンプ入口３３に引き込む。塩水はポン
プ羽根車キャビティー８８に入り、そして回転している
ポンプ羽根車５７は、塩水の圧力を上昇させる。塩水は
、次にポンプ排出口３５を通って外に向けられ、そして
膜室１１に向けられる。

このようにして膜室ＩＩからの高圧排出物中のエネルギ
ーは、塩水を膜室にポンプで送るのの助けをするのに利
用できる。例として一旦装置が動き出したならば、フィ
ードポンプ９は塩水をおよそ６００ｐｓｉで動力回収ポ
ンプタービン２５に送る事が出来ろ。９５０ｐｓｉの濃
縮された塩水拒否物はポンプ羽根車５７を回転させるタ
ービン羽根車５９を回転するのに利用されるので、ポン
プ入口３３に入る塩水は、ポンプ入口に入るときの６０
０ｐｓ　ｉからポンプ排出口３５から排出されるときの
１ｏ００ｐｓ　ｉに推進される事が出来る。

動力（９１収ポンプタービンの使用は、フィードポンプ
９によって作る事が要求される塩水中での圧力増加を非
常に減少させ、そしてこのことはフィードポンプの動力
（電力）要求を著しく減少させる。

フィードポンプの動力（＊、力）要求を減少させる事は
、フィードポンプ９を運転するためのエネルキーコスト
に非常な影響を有する。同時に減少したフィードポンプ
排出物圧力は、ポンプに対する応力を減少させフィード
ポンプの寿命を延長させる筈である。更に、タービン出
口通路４３を通って排出される濃縮された塩水は、非常
に低いか又はゼロ圧力であるので、濃縮された塩水は容
易に捨てる事が出来る。このことは膜室１１から排出さ
れる濃縮された塩水の圧力を減少させろスロットル弁の
必要をなくすものである。

動力回収ポンプタービンが効果的に作動するためには、
幾つかの重要な問題が克服されなければならない。ポン
プ入口１３３に於いて、塩水は非常な高圧（約（ｉｏｏ
ｐｓｉ）でフィードポンプ９から送られる。この高圧は
動力回収ポンプタービンの内側の構成部品上に強い軸方
向の力を牛しる。この高い軸方向の力は、ロータシャフ
ト６１のための単純なたよりになる低コストのスラスト
軸受けを通して対応されなけれ（ｉならない。このスラ
スト軸受けは、低いドラッグ特性を示すものでなければ
ならず、そして潤滑油は膜室１１に向かって通過する水
を汚染させ得るので、潤滑を要求しないものであるへき
である。動力回収ボンブターヒンはまた、動力回収ポン
プタービンのコストを正当化するたぬに、膜室１１から
の濃縮された塩水拒否物流中の利用できろ水圧エネルギ
ーのかなりの部分を転換する事が出来るものでなければ
ならない。

不幸にして、はとんどの逆浸透圧装着で見出されている
高い圧力の差及び低い流速は、ターボ機械中で良好な効
率を有するためには非常に適さない条件である。良好な
タービン効率を得るただ一つの方法は、タービン羽根車
に非常に高い回転スピードを与える事であり、このこと
はロータシャフトの軸受けに問題を生しろ。動力回収ポ
ンプタービンはまた、メインテナンスなしで、または少
ないメインテナンスで数年間運転する事ができるもので
あるべきである。はとんどの逆浸透圧装置は、メインテ
ナンスサービスがほとんど受けられない応用で使用され
ている。従って、逆浸透圧装置の動力回収ポンプタービ
ン成分は、はとんどメインテナンスを要求しないもので
あるべきである。動力回収ポンプタービンに対し、良好
な効率を１呆ためには、内部の密封間に非常にぴったり
した間隙を有する必要があり、そしてこれらのぴったり
した間隙は動力回収ポンプタービンの運転の間保たれな
けれはならない。逆浸透圧装置が運転される条件のため
動力回収ボンブターヒンの成分に磨粍及ＵＫ食が起きる
ことは避けられない、従って、密封間隙を調節するため
の自動的な装置を有し、動力回収ポンプタービンの磨耗
及び腐食に対応する事が必要である。

北に述べたようにポンプ入口３；３に於ける圧力は、お
よそ６００ｐｓｉであり、タービン排出通路に於ける圧
力は本質的にＯである。この大きな圧力差は、ロータシ
ャフト６１を、そして取り付けられたポンプ羽根車５７
及びタービン羽根車５９をタービン排出通路ｌ↓３の方
に向けて押すように作用する。ロータシャツｌ−６１）
、に作用する力及びポンプ羽根車５７及びタービン羽根
車５９に作用ずろ力は、５００ホント（２２６，５ｋｇ
）を越えるものであり得る。

慣用のスラスト軸受けは、動力回収ボンブターヒンのロ
ータシャフト６１上にかかつてくる伯荷を取り扱うのに
適していない。ボールｌベアリングやローラーへ７リン
グなとの回転接触スラストヘアリングは、油又はグリー
スなとの適切な潤滑をしながら運転しなければならない
。そのような軸受けは、高圧の水を軸受けから分離する
事が出来る２又はそれ以Ｆのシャフト密封を要求する。

シャフトの密封は非常に高価であり、硬度のメインテナ
ンスを要求し、塩水が潤滑剤で汚染される可能性を常に
生しる。別の可能性として水で潤滑された流体フィルム
スラストＩ＼アリングがある。しかしながら、水で潤滑
された流体フィルムスラストベアリングが機能するため
には、軸受は中に位置するシャフトは、回転している表
面と制止しているスラスト軸受けの表面の間の水の潤滑
フィルムを確立するために非常に高い速度で回転しなけ
ればならない。動力回収ポンプタービンに於いて軸方向
のスラストは、ロータが非常にゆっくりと回転している
か叉は完全に静１トしているときに存在し得る。例えば
、装置の運転開始の間フィードポンプは即座に全体の圧
力を生しるが、ロータシャフト及び羽根車は動力回収ポ
ンプタービン中で膜室１１からの塩水拒丙物がタービン
入口ノズル４１に向けられ、タービン羽根車５９を回転
させるまで回転を始めない。ロータシャフト６１、ター
ビン羽根車５９及びポンプ羽根車５７は、ロータの慣性
のために運転開始のときはゆっくりと回転する。従って
、動力開成ポンプタービン中で流体フィルムスラスト軸
受けは、動力回収ポンプタービンに対し、運転サイクル
のある部分の間に遭遇する軸方向のスラスト負荷を抑え
る事が出来ない。

軸方向の負荷を抑えるために、動力回収ポンプタービン
によってスラスト平衝イヒ技術が使用されろ。満６７が
タービン側キャップ５３に位置する。

通路６９は、タービン側キャップ５３を通って仲ひる。

溝６７は、タービン羽根車キャビティー８３と連絡して
いる。通路７３は、ポンプ入口３３と連絡するようにポ
ンプ側キャップ５１を通って沖ひる。導管７５は、ター
ビン側キャップ５３中の通路６９からポンプ側キャップ
５１の通路７３に伸ひる。タービン側キャップの内部表
面は、タービン羽根車５９の側壁と厳密に同し輪郭に機
械加工されろ。フィードポンプが運転されているときに
、ポンプ入口３３中の流体圧力はタービン羽根車キャビ
ティー８３中の圧力よりも幾らか高い。

この圧力差はロータシャフト６１、ポンプ羽根車５７反
ひタービン羽根車５９をタービン側キャップ５３の方向
に動かそうとする。これが起きるときタービン羽根車５
９とタービン側キャップ５３の間の外側軸方向間隙８５
及び内側軸方向間隙８７は、減少し、タービン羽根車キ
ャビティー８３及びタービン排出通路４３から溝６７を
効果的に密封する。この密封効果は、導管７５を通る液
体の流れと絹み合わされて、満６７中の流体圧力が高ま
る事を生じ、これはロータシャフト６１がタービン側キ
ャップ５３に向かって更に動こうとするのを防１卜する
。もしロータシャフト６１がタービン側キャップ５３か
ら離れる方向に動くときは、外…１１軸方向間隙８５及
び内側軸方向間隙８７が増加し、このことは満６７への
水の供給をタービン排出通路４３への軸方向の間隙を通
して急速に排出して空にする。この排出は満６７中の圧
力を減少させ、ロータシャフトがタービン側キャップ５
３から離れろ方向に動くように作用する力を減少させる
。通常は、塩水が急速に満６７から無くなるとき、ロー
ダシャフト６１がタービン側キャップ５３に向かって逆
方向に動く傾向がある。オリフィスプレート７９は、導
管７５中の流れ条件が急激に変化する事を制限するので
、高い排出の期間の間に満６７中の圧力が史に減少する
事を助ける。このように導管７５を通って満６７に行く
塩水の流速の急激な増加はあり得ない。

ｉｌｌ！６７、通路７３及びタービン羽根車キャビティ
ー８３とポンプ入口：３３の間の導管７５による連結は
、動力回収ポンプタービンの運転開始などの遷移的な状
態の間でさえも、タービン側キャップ５３とターヒン羽
根車５９０間の接触を決して生しない車を確実にする。

また腐食や浸食なとの要因のため起き得るどんな磨耗も
、腐食や浸食によるタービン側キャップ５３叉はタービ
ン羽根車５９から失われた物質を補償するのに充分な距
離だけロータシャフトが軸方向にタービン側キャップの
方へ移動する事を単に生しるに過ぎない。従って、動力
回収ポンプタービンのスラスト軸受けの特徴は、はとん
ど無限に長持ちし、そしてロータシャフト６１、タービ
ン羽根車５９及びポンプ羽根車５７が適切な位置にある
事を確実にする。

このスラスト平衡化技術もタービン羽根車キャビティー
８３に対する磨耗リングの必要性を除去するものでもあ
る。通常は磨耗リングは、タービン羽根車キャビティー
８３中の高圧とタービン排出通路４３中の比較的な低圧
の間の洩れを最小にするために使用される。タービン羽
根車キャビティー８３とタービン出口通路４３の間の極
めて小さな軸方向の間隙８５が効果的な密封を与えてお
り、磨耗リングの必要をなくしている。

動力回収ボンフターヒン２５は、スリーブ軸受け６３の
適切な潤滑と冷却を確実にするように構成される（第１
０図に示される）。スリーブ軸受け６３のポンプ側上に
ある部屋１１１の圧力は、スリーブ軸受けのタービン側
にある環状の空間１１３中の圧力よりも幾らか高い。こ
の圧力差は、部屋１１１から密封間隙１１５を過って環
状の空間１１３に全ろぞα体の流れを生しる。この液体
の流れは、適切な流体フィルムが軸受けを潤滑する事を
助け、またスリーブ軸受け６３から摩擦によって生した
熱が取り去られる事を確実にする。同時に小さな窓封ｌ
′ｉ＋′ｌ隙】１５は部崖】」】と環状の空間１１３の
開の過度の洩れを最小限にする。このようにロータシャ
フト６１及びスリーブ軸受け６３に対し、第１０図に示
された配置は軸受けの潤滑、軸受けの冷却及びシャフト
の密封を非常に単純な方法で提供するものである。

第５図に於いてポンプ羽根車排出口及びポンプ入口の間
に長持ちする７）果的な密封を提供する密封が示されて
いる。＠耗すング９３がポンプ側キャップ５１中の密封
キャビティー９１中に部分的に伸びろ。密封キャビティ
ー９１は、磨耗リング９３と係合しているＯリング９５
によって密封される。＠粍すンク９３は、密封キャビテ
ィー９１中で軸方向に自由に移動できる。ビン９２が、
磨耗リング９３が密封キャビティー９１中で回転する事
を防１卜する。密封キャビティー９１は、通路９７を通
してポンプ入口３３と連絡している。運転にあたってポ
ンプ羽根車キャビティー８８は、ポンプ入口３３中の流
体よりも幾らか高圧である流体で満たされるようになる
。密封面１０３に作用する平均圧は、約ポンプ羽根車キ
ャビティー８８とポンプ入口３３の圧力の中間である。

密封面１０３をポンプ羽根車５７の側壁から離れる方向
に押すように作用する正味の力は、平均圧に密封面１０
３の面積をかけたものである。密封面１０３をポンプ羽
根車５７の側壁の方に押そうと作用する力は、密封キャ
ビティー９１の面１０１の面積の合計にポンプの吸引圧
をかけたもの、及び階段面１０５の面積にポンプ羽根車
キャビティー８８中の圧力をかけたものに等しい、階段
面１０５及び面１０１の間の適切な比率がある場合には
、密封面１０：］と羽根車５７の側壁の間の軸方向の密
封間隙は０．００５インチ未満に保持できる。このぴっ
たりした間隙は、羽根車キャビティー８８からポンプ入
口３３への洩れを無視できる値まで減少する。

逆浸透圧装置に於いて、膜室に入り、又は膜室から出る
流速は新鮮な水に対する要求の変化によって変化し得ろ
。動力回収ポンプタービンのロータのスピードは流速の
小変化にみあって自動的に増加又は減少する。第１Ｏ図
は、膜室に入り、そして膜室から出る流速の非常に大き
な変化に対応するために二つの弁を使用する事を説明す
る。最初の弁１４３は、動力回収ポンプタービン２５と
膜室（図示なし）の間の塩水排出配管１４５に取り付け
られている。１１ｌ室の圧力が濃縮された膜室からの塩
水の流れの増加のために高すぎるようになったときは、
第一の弁１４３が開く。第二の弁１４７が動力回収ポン
プタービン２５のタービン側２７から伸びている排臭用
配管１４９上に位置する。第二の弁１４７は、膜室中の
圧力が膜室から排出される濃縮された塩水の流れの減少
のために、低すぎるようになったときにタービン排出流
を制限する。第一の弁１４３と第二の弁１４７は、手動
により又は自動的に運転され得る。

ある用途に於いては、膜室からの？ｐ４縮された塩水の
流速は、正常な方法で動力回収ポンプタービンを作動さ
せるのに不十分である。そのような場合、動力回収ポン
プタービンのタービン側は塩水を膜室にポンプで送るの
を助けるために動力回収ポンプタービンのポンプ側に力
を与えるのに迅速に回転しない。そのような状況で動力
回収ポンプタービンは、実際、膜室に通じる仕込み圧を
減少し、そしてそれによってフィードポンプによって要
求され、る仕事の量を増加させてしまう。このような状
況で動力回収ポンプタービンは、装置にとってエネルギ
ーコストを減少させるように作用するよりも員担となり
得る。第１１図は、仕込みポンプから膜室に仕込まれる
塩水の圧力を減少させるように作用し）尊る動力１司収
ボンフタ−ビンの概要を示す。この構成に於いてバイブ
１５３は塩水をフィードポンプから動力回収ポンプター
ビン２５のポンプ側２９に向ける。仕込みバイブ１５５
は、動力回収ポンプタービン２５のポンプ側２９からの
塩水を膜室（図示なし）に向ける。通路１５７がバイブ
１５３と仕込みバイブ１５５の間に伸び、動力回収ボン
ブターヒンをハイバフする塩水の流れのための別の路を
与えている。チェック弁１５９が通路１５７に位置する
。動力回収ポンプタービンの正常な運転の間、塩水をポ
ンプ入口に供給するバイブ１６３中よりも、ポンプ側２
９から排出する仕込みバイブ１５５中で圧力はより高い
。この状況で仕込み配管バイブ１５５中のより高い圧力
は、チェック弁１５９に作用し、チェック弁を閉鎖しつ
づけさせ、それによって塩水はバイブ１５３から通路１
５７を通って流れ出ない。

しかしながら、バイブ１５３の圧力が動力回収ポンプタ
ービン２５のタービン倒１２７を通る濃縮された塩水の
不十分な流れのために、仕込みバイブ１５５中の圧力よ
りもバイブ１５３中の圧力が高い場合には、チエ・ツク
弁１５９はバイブ１５３のより高い圧力のために開く。

このことは、動力回収ポンプタービンを避けるように塩
水が通路１５７を通る別の流路を提供する。通路１５７
及びチェック弁１５９は、膜室に供給される塩水の流れ
のとんな望ましくなｔ゛圧力損失も有音部に減少され、
又は除かれる装置を提供する。

第３図は、動力回収タービンポンプ２５がフィートポシ
ブ９と平列にボンピングしている別の具体例を示す。フ
ィルター単位７を離れていく塩水は、二つの流れに分け
られる。一つの流れはフィードポンプ９を通過し、フィ
ードポンプ９は水圧を膜室１１が要求する水準に高める
。塩水の池の流れは動力回収ポンプタービン２５を通っ
ていき、これは水圧を膜室１１が要求する水準に高める
。

仕込みポンプ９の塩水の排出の流れ、及び動力回収ポン
プタービン２５からの塩水排出の流れは、膜室ＩＩに入
る直前に単一の流れに合併される。

膜室１１から排出される高圧濃縮塩水は、前に議論した
ように動力回収ポンプタービン２５に向けられる。平列
してフィードポンプ９及び動力回収ポンプタービン２５
をボンピンクするように使用する事は、膜室１１に供給
される合計仕込み流の一部のみをフィードポンプが対応
するのでより低い能力のフィードポンプを使用する事を
可能にする。この減少した流速も、フィードポンプ９に
よって要求される動力（電力）を減少させる。別の利点
は動力回収ポンプタービンが故障又は逆浸透圧装置から
除去されたとしても、フィードポンプはかなりの量の塩
水を適切な圧力で膜室１１に供給しており、新鮮な水を
製造する、ということである。

逆浸透圧装置で使用する事の出来る別の具体例を第４図
に示す。この具体例に於いて動力回収ポンプタービン２
５は、フィードポンプ９及びフィルター７の前に位置す
る。この形態に於いて動力回収ポンプタービンは、第２
図に示されるブースターポンプを必要なくする。この形
態に於いて動力回収ポンプタービンは、前に述べたよう
に精製されるべき塩水の圧力を増加する。しかしながら
、この具体例で圧力は塩水がフィルターを通過し、フィ
ードポンプ９に供給する前に増加される。しかしながら
、同し一般的な利点が得られる。なぜならば塩水の圧力
の増加を同し程度提供する必要がなく、このことはフィ
ードポンプに対する動力（電力）要求を非常に減少させ
、フィードポンプの寿命を延長し得る。同時にエネルギ
ーは膜室１１から排出される濃縮された高圧の塩水から
回収される。このエネルギーは、効果的に捕獲され、動
力回収ポンプタービン２５によって利用されて逆浸透圧
装置の総括的エネルギー要求を生しる。

上記の本発明の詳細な説明のために与えられた。上に述
べたのと異なる種々の変形や置換が特許請求の範囲に定
義された発明の範囲からそれることなく成し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は液体を精製する為の先行技術装置の略図であり
、 第２図は装置中で使用する本発明の動力回収ポンプター
ビンの略図であり、 第３図は本発明は別の具体例の略図であり、第４図は本
発明の別の具体例の略図であり、第５図は本発明の動力
回収ポンプタービンの部分断面図であり、 第６図は第５図の線６−６にそった断面図であり、第７
　ＶＡは第５Ｍの瑳７づにそった断面図であり、第８図
は＠５図の線８−８にそった断面図であり、第９図は第
５図の線１〕−９にそった断面図であり、第１Ｑ図は本
発明の別の具体例の略図であり、第１１図は本発明の別
の具体例の略図である。 出冷ｕ人　ロハート　ニー、オクレシャス工り　オグレ
ンヤス、５−二了 代理人　弁理士　左々井弥太部　（外１名）−コニＧ、
３ 一モ三”丁Ｇ４ −・）丸め −ぞ工Ｇ、１０ 一モＦ工Ｇ１１ 手続補正書（組） ｌ　事件の表示　　　　　　　　　平成Ｏ１年特許願第
０４３４０３号３　補正をする者 事件どの関係　　　　　　特許出順人 住　　所　　　アメリカ合衆国　ｌ↓８１６１　ミシガ
ン州　モンロー　イース１ハード　ロード　７７４ 氏名（名称）　ロバート　ニー、　オフレジヤス（ばか
１名） ４代理人 ６　補正により増加する発明の数　　　　　増加せず７
　補正の対象　　　　図面 斡・川 一円Ｆ工０．１ 一壬工Ｇ、３ −子Ｆ工Ｇ、４ ハ（ヘ　　　　　　ハ１賜需尺ニジエアＬ−円コエＧ、
１０ −子Ｆ工６．１１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体が高圧である産業工程にポンプで送られ、そし
   て流体の少なくとも一部が高圧でその産業工程から排出
   される、該産業工程で使用するためのエネルギー回収ポ
   ンプタービン（タービンポンプ）に於て、 上記タービンポンプが、 上記産業工程から排出される高圧流体を受けるように配
   置されており、シャフト上に配置された羽根車を有し、
   上記流体が上記羽根車に接触して上記羽根車及び上記シ
   ャフトを回転させるように構成されているタービン、及
   び 上記産業工程にポンプで送られる上記流体をうけるため
   に上記タービンに隣接して配置されているポンプであっ
   て、シャフトに取り付けられた羽根車を有し、上記ポン
   プの上記シャフトが上記タービンの上記シャフトに作動
   的に連結され、上記タービンのシャフトの回転が上記ポ
   ンプの羽根車及びシャフトを回転させるように構成され
   ており、それによって上記ポンプが高圧下で上記流体を
   上記工程に供給する助けをし、上記産業工程から排出さ
   れた上記高圧流体からエネルギーを回収させるポンプ、 からなつているエネルギー回収ポンプタービン。 ２、上記流体を高圧で上記産業工程に供給する為にフィ
   ードポンプが使用され、上記タービンポンプが上記フィ
   ードポンプから上記産業工程に延びている供給配管に作
   動的に連結されており、上記フィードポンプからの上記
   加圧下の流体が上記タービンポンプの上記ポンプに向け
   られ、そこで上記ポンプの回転している羽根車が上記工
   程にポンプ送りされる上記流体の圧力を増加させる特許
   請求の範囲第１項に記載のポンプタービン。 ３、上記タービンの上記羽根車及び上記ポンプ上記羽根
   車が同一のシャフトに取り付けられている特許請求の範
   囲第１項に記載のポンプタービン。 ４、上記工程から排出された流体が高圧流体を高速流体
   に変換するタービンノズルを通じて上記タービンに入っ
   て上記タービンの羽根車を回転させる特許請求の範囲第
   １項に記載のポンプタービン。 ５、上記ポンプタービンがタービンの羽根車キャビティ
   ー及ひポンプ羽根車キャビティーを形成している中心体
   部分を有し、ポンプの末端キャップが上記中心体部分上
   に配置されており、上記ポンプ羽根車キャビティーを閉
   鎖しており、そしてタービン側キャップが上記中心体部
   分上に配置されて上記タービン羽根車キャビティーを閉
   鎖している特許請求の範囲第１項に記載のポンプタービ
   ン。 ６、ポンプ入口が上記ポンプ側キャップを通ってポンプ
   羽根車キャビティーに通じており、ポンプ排出口が上記
   ポンプ羽根車キャビティーから上記中心体部分を通って
   のびており、上記ポンプ入口が上記ポンプ羽根車の上記
   中心に隣接して配置されており、上記ポンプ排出口が上
   記ポンプ羽根車キャビティーの外側周囲に隣接して配置
   されている特許請求の範囲第５項に記載のポンプタービ
   ン。 ７、タービン入口ノズルが上記タービン羽根車キャビテ
   ィーから上記中心体部分を通ってのびており、上記ター
   ビン入口ノズルが上記タービン羽根車キャビティーの外
   側周囲に隣接して配置され、タービン排出通路が上記タ
   ービン側キャップを通って上記タービン羽根車キャビテ
   ィー中に通過しており、上記タービン排出通路が上記タ
   ービン羽根車の上記中心に隣接して配置されている特許
   請求の範囲第６項に記載のポンプタービン。 ８、環状の溝が上記タービン羽根車キャビティーに面し
   ている上記タービン側キャップの面に配置されており、
   通路が上記タービン側キャップを通つて上記環状の溝と
   連絡しており、チャンネルが上記ポンプ入口から上記ポ
   ンプ側キャップを通ってのびており、導管が上記ポンプ
   側キャップ中の上記チャンネルから上記タービン側キャ
   ップ中の上記通路にのびており、これによって上記ター
   ビン側キャップ中の上記溝が上記ポンプ入口と連絡して
   おり、流体が上記導管を通って流れることが出来、上記
   ポンプ羽根車及び上記タービン羽根車に及ぼされる力を
   平衡させる特許請求の範囲第７項に記載のポンプタービ
   ン。 ９、上記環状の溝が上記シャフトの断面の約１．５〜約
   ２．５倍の断面積を有して上記ポンプ及びタービンの羽
   根車上にかかる力を平衡させている特許請求の範囲第８
   項に記載のポンプタービン。 １０、密封キャビティーが上記ポンプ側キャップ中に配
   置され、摩耗リングが滑動可能に上記密封キャビティー
   中に配置され、上記摩耗リングの一部が上記キャビティ
   ーからのびて上記ポンプ羽根車に隣接して配置された密
   封面で終っている特許請求の範囲第５項に記載のポンプ
   タービン。 １１、穴が上記ポンプ側キャップを通ってのび、上記密
   封キャビティーを上記ポンプ入口と連結し、それによつ
   て上記ポンプ入口中の流体が上記密封キャビティーと連
   絡し、上記摩耗リング上の力を平衡させる特許請求の範
   囲第１０項に記載のポンプタービン。 １２、上記摩耗リングの上記密封キャビティーからのび
   ている上記部分が上記密封キャビティー中に配置された
   上記摩耗リングの部分の断面積よりも大きい断面積を有
   する特許請求の範囲第１１項に記載のポンプタービン。 １３、上記密封キャビティー内にのびている上記摩耗リ
   ングの上記部分、及び上記密封キャビティーからのびて
   いる上記摩耗リングの上記部分の間に上記摩耗リング上
   にショルダーが存在し、上記ショルダーが上記摩耗リン
   グ上の上記密封面（１０頁参照）と実質的に平行な階段
   面を形成している特許請求の範囲第１２項に記載のポン
   プタービン。 １４、上記密封キャビティー内にのびている上記摩耗リ
   ングの上記部分が、一つの面で終っており、上記摩耗リ
   ングの上記面が上記密封面の断面積のおよそ０．４倍で
   ある断面積を有し、上記摩耗リング上の上記階段面が、
   上記密封面の断面積のおよそ０．６倍である断面積を有
   しており、それによって上記面、密封面、及び摩耗リン
   グ上の階段面の上記断面積、及び上記密封キャビティー
   を上記ポンプ入口と連絡させるように配置している上記
   穴の間の関係が、上記動くことの出来る摩耗リング上に
   かかる力を平衡させ、上記密封面を上記ポンプ羽根車と
   隣接した羽根車と望まれる位置に配置させる特許請求の
   範囲第１３項に記載のポンプタービン。 １５、オリフィスプレートが上記ポンプ側キャップ中の
   上記チャンネルから上記タービン側キャップ中の上記通
   路にのびている上記導管中に配置されており、上記オリ
   フィスプレートは上記導管中の流体が通過して流れなけ
   ればならない複数のオリフィスを有しており、それによ
   って上記オリフィスプレートは上記導管を通る流体流れ
   の速度の急激な変化を防止する特許請求の範囲第８項に
   記載のポンプタービン。 １６、上記ポンプ及びタービンの羽根車が取り付けられ
   ている上記シャフトを回転可能に支持する為に上記中心
   体部分中にスリーブ軸受が配置され、上記スリーブ軸受
   及びポンプ羽根車キャビティーの間に部屋が配置され、
   上記部屋が上記ポンプ羽根車キャビティーと連絡してお
   り、上記スリーブ軸受の上記部屋と反対側の側面上に環
   状の空間が配置されており、上記環状の空間は上記ター
   ビン羽根車キャビティーと連絡しており、上記スリーブ
   軸受及び上記シャフトの間には小さな密封間隙が存在し
   、上記部屋中の上記流体は上記環状の空間中の上記流体
   よりもより高い圧力にあり、それによって上記ポンプ羽
   根車キャビティーからの流体は上記部屋に流れ、上記小
   さな密封間隙を通つて上記環状の空間に行き、そして上
   記タービン羽根車キャビティーに行き、上記流体の流れ
   は、流体フィルムを与えて上記スリーブ軸受を潤滑し、
   そしてスリーブ軸受から摩擦で発生した熱を取除く特許
   請求の範囲第８項に記載のポンプタービン。 １７、液体が高圧である産業工程にポンプで送られ、そ
   の液体の少なくとも一部分が高圧でその工程から排出さ
   れる産業工程で使用される為のエネルギー回収ポンプタ
   ービン（タービンポンプ）に於て、 上記タービンポンプが、 タービン羽根車キャビティー及びポンプ羽根車キャビテ
   ィーを形成している中心体部分、 上記タービン羽根車キャビティー中に配置され、シャフ
   ト上に取り付けられているタービン羽根車であって、該
   タービン羽根車キャビティーが上記工程から排出される
   高圧液体を受けるように配置されてタービン羽根車を回
   転させるように構成されているタービン羽根車、 上記ポンプ羽根車キャビティー中に配置され、上記ター
   ビン羽根車が取り付けられているシャフト上に取り付け
   られているポンプ羽根車であつて、上記ポンプ羽根車キ
   ャビティーが上記工程にポンプ送りされる上記液体を受
   けるように配置された入口を有し、上記タービン羽根車
   の回転が上記シャフト及びポンプ羽根車を回転させ、そ
   れによって上記ポンプが高圧下で上記液体を上記工程に
   供給する助けをし、上記工程から排出される上記高圧液
   体からエネルギーを回収するよう構成されているポンプ
   羽根車、 上記タービン羽根車に隣接した上記タービン羽根車キャ
   ビティーの側壁中に位置する環状の溝、上記ポンプ羽根
   車キャビティーの為に上記入口に連結されているチャン
   ネル、 及び 上記チャンネルから上記環状の溝にのびそれによって上
   記溝が上記ポンプ入口と連絡しそして流体が導管を通っ
   て上記ポンプ及びタービンの羽根車上に及ぼされる力を
   平衡させることが出来る導管、からなるものであるエネ
   ルギー回収ポンプタービン。 １８、フィードポンプが高圧で上記流体を上記工程に供
   給するのに使用され、上記タービンポンプが上記フィー
   ドポンプから上記工程にのびている上記供給配管に作動
   的に連結されており、上記フィードポンプからの上記加
   圧下の流体が、上記タービンポンプのポンプに向けられ
   、そこで上記回転羽根車が工程にポンプ送りされる上記
   流体の圧力を増加させる特許請求の範囲第１７項に記載
   のポンプタービン。 １９、上記工程から排出される流体が上記タービン羽根
   車キャビティーの外側周囲に位置するタービンノズルを
   通って上記タービンに入り、上記タービンノズルが上記
   高圧流体を高速流に転換し、上記タービン羽根車を回転
   させる特許請求の範囲第１７項に記載のポンプタービン
   。 ２０、ポンプ側キャップが上記中心体部分上に位置し、
   ポンプ羽根車キャビティーを閉鎖しており、タービン側
   キャップが上記中心体部分に位置し、上記タービン羽根
   車キャビティーを閉鎖している特許請求の範囲第１７項
   に記載のポンプタービン。 ２１、ポンプ入口が上記ポンプ側キャップを通って上記
   ポンプ羽根車キャビティー中に通過しており、ポンプ排
   出口が上記ポンプ羽根車キャビティーから上記中心体部
   分にのびており、上記ポンプ入口は上記ポンプ羽根車の
   中心に隣接して位置し、そして上記ポンプ排出口は上記
   ポンプ羽根車キャビティーの外側周囲に隣接して位置し
   ている特許請求の範囲第２０項に記載のポンプタービン
   。 ２２、タービン入口ノズルが上記タービン羽根車キャビ
   ティーから上記中心体部分を通ってのびており、上記タ
   ービン入口ノズルが上記タービン羽根車キャビティーの
   上記外側周囲に隣接して位置しており、タービン排出通
   路が上記タービン側キャップを通ってタービン羽根車キ
   ャビティーに通じており、上記タービン排出通路が上記
   タービン羽根車の上記中心に隣接して位置している特許
   請求の範囲第２１項に記載のポンプタービン。 ２３、上記環状の溝がタービン羽根車キャビティーに面
   しているタービン側キャップの上記面中に位置し、通路
   が上記タービン側キャップを通ってのび上記溝と連絡し
   ており、チャンネルが上記ポンプ入口から上記ポンプ側
   キャップを通ってのびており、導管が上記ポンプ側キャ
   ップ内の上記チャンネルから上記タービン側キャップ中
   の通路にのびており、それによって上記タービン側キャ
   ップ中の溝が上記ポンプ入口と連絡しており、そして流
   体が上記導管を通って流れ、ポンプ羽根車及びタービン
   羽根車に及ぼされる力を平行させる特許請求の範囲第２
   ２項に記載のポンプタービン。 ２４、上記環状の溝が上記シャフトの断面積の約１．５
   〜約２．５倍の断面積を有し、上記ポンプ及びタービン
   の羽根車上にかかる力を平行させている特許請求の範囲
   第２３項に記載のポンプタービン。 ２５、密封キャビティーが上記ポンプ側キャップ中に位
   置し、摩耗リングが上記密封キャビティー中に滑動可能
   に位置し、上記摩耗リングの一部は上記密封キャビティ
   ーからのびて、上記ポンプ羽根車に隣接して位置する密
   封面で終っている特許請求の範囲第２０項に記載のポン
   プタービン。 ２６、穴が上記ポンプ側キャップを貫通しており、そし
   て上記密封キャビティーを上記ポンプ入口と連絡させて
   おり、それによって上記ポンプ入口中の流体が上記密封
   キャビティーと連絡し、上記摩耗リングにかかる力を平
   行させている特許請求の範囲第２５項に記載のポンプタ
   ービン。 ２７、上記摩耗リングの上記密封キャビティーからのび
   ている部分が上記密封キャビティー内に位置する上記摩
   耗リングの部分の断面積よりも大きな断面積を有する特
   許請求の範囲第２６項に記載のポンプタービン。 ２８、上記摩耗リングの上記密封キャビティー内にのび
   ている部分と、上記摩耗リングの上記密封キャビティー
   から外にのびている部分の間に上記摩耗リング上にショ
   ルダーが存在し、上記ショルダーが上記摩耗リング上の
   上記密封面と実質的に平行な階段面を形成している特許
   請求の範囲第２７項に記載のポンプタービン。 ２９、上記摩耗リングの上記密封キャビティー内にのび
   ている部分が一つの面で終っており、上記摩耗リングの
   上記面が上記密封面の断面積のおよそ０．４倍の断面積
   を有しており、上記摩耗リングの上記階段面が上記密封
   面の断面積のおよそ０．６倍の断面積を有し、それによ
   って上記一つの面、密封面、及び上記摩耗リングの階段
   面の断面積及び上記密封キャビティーを上記ポンプ入口
   と連絡させるように位置する上記穴の関係が、上記可動
   摩耗リングにかかる力を平衡させ、上記密封面を上記ポ
   ンプ羽根車と隣接させて所望の位置に位置させる特許請
   求の範囲第２８項に記載のポンプタービン。 ３０、産業工程中に流体が高圧でポンプで送られ、上記
   流体の少なくとも一部が高圧に於て上記工程から排出さ
   れる、産業工程からのエネルギー回収方法に於て、上記
   方法が、 上記高圧排出流体をタービンの入口に向け、上記タービ
   ンの羽根車を上記高圧排出流体で回転させるが、上記タ
   ービン羽根車は回転可能なシャフト上に取り付け、 ポンプ中で上記シャフト上に取り付けられている羽根車
   を回転させるが、上記ポンプ羽根車は上記タービン羽根
   車の回転によって上記シャフトの回転により回転させ、 上記工程にポンプ送りさせるべき上記流体を上記ポンプ
   の入口に向け、それによって上記回転する上記ポンプの
   羽根車に高圧下で流体を上記工程に供給する助けをさせ
   、そして上記工程から排出される高圧流体からエネルギ
   ーを回収することを特徴とする方法。 ３１、タービンノズルが上記タービンの外側周囲に配置
   され、上記タービンノズルは高圧流体を高速流れに転換
   し、上記タービン羽根車を回転させる特許請求の範囲第
   ３０項に記載の方法。 ３２、環状の溝が上記タービンのタービン羽根車キャビ
   ティー中に位置し、上記溝は上記タービン羽根車に隣接
   して位置し、導管が上記環状の溝を上記ポンプ入口と連
   結しており、それによって上記流体が上記導管を通って
   上記溝に流れることが出来るようにし、上記タービンと
   ポンプの羽根車上にかかる流体の力を平衡させることが
   出来るようにした特許請求の範囲第３０項に記載の方法
   。 ３３、摩耗リングが上記ポンプの密封キャビティー中に
   滑動可能に配置されており、穴が上記密封キャビティー
   から上記ポンプ入口にのびており、それによって上記密
   封キャビティー中及びポンプ羽根車キャビティー中の流
   体が上記摩耗リング上に作用し、上記摩耗リングにかか
   る流体力を平衡させ、そして上記摩耗リングの上記密封
   面を上記ポンプ羽根車に隣接して保持させる特許請求の
   範囲第３０項に記載の方法。 ３４、複数のオリフィスを有するオリフィスプレートが
   上記環状の溝と上記ポンプ入口を連結している上記導管
   中に配置されており、上記オリフィスプレートは上記導
   管を通る流体の流れを制御して上記環状の溝への流体の
   流れの突然の変化を減少させる特許請求の範囲第３２項
   に記載の方法。 ３５、スリーブ軸受けが回転シャフトを支持する為に使
   用され、上記スリーブ軸受けは一方の側が上記ポンプ羽
   根車キャビティーと連絡しており、他方の側がタービン
   羽根車キャビティーと連絡しており、上記ポンプ羽根車
   キャビティー中の上記流体は上記タービン羽根車キャビ
   ティー中の上記流体よりも高圧であり、それによって上
   記流体は上記ポンプ羽根車キャビティーから上記密封間
   隙を通って上記タービン羽根車キャビティーに流れ、上
   記流体の流れは流体フィルムを与え、上記スリーブ軸受
   けを潤滑し、そして上記スリーブ軸受けからの熱を逃し
   去るものである特許請求の範囲第３０項に記載の方法。 ３６、流体が高圧で部屋にポンプ送りされ、流体の少な
   くとも一部がその部屋から高圧で排出される産業工程に
   於て使用する為のエネルギー回収装置であって、 加圧下で流体を上記部屋に供給する為のフィードポンプ
   、 タービン羽根車キャビティー及びポンプ羽根車キャビテ
   ィーを形成している中心部分を有するポンプタービン、 上記タービン羽根車キャビティー中に配置され、シャフ
   ト上に取り付けられているタービン羽根車であって、上
   記タービン羽根車キャビティーが上記部屋から排出され
   る高圧流体を受けるように配置されて、上記タービン羽
   根車を回転させるように構成されているタービン羽根車
   、 上記ポンプ羽根車キャビティー中に配置され、上記ター
   ビン羽根車が取り付けられている上記シャフト上に取り
   付けられているポンプ羽根車であって、上記ポンプ羽根
   車キャビティーは上記部屋にポンプ送りされる上記フィ
   ードポンプからの流体を受けるように配置された入口を
   有しており、上記タービン羽根車の回転は、上記シャフ
   ト及び上記ポンプ羽根車を回転させ、それによって上記
   ポンプが部屋に供給された流体の圧力を上昇させ、そし
   て工程から排出される高圧液体からエネルギーを回収す
   るように構成されているポンプ羽根車、上記タービン羽
   根車に隣接した上記タービン羽根車キャビティーの側壁
   中に配置されている環状の溝、 上記ポンプ羽根車キャビティーのための上記入口に連結
   されているチャンネル、及び 上記チャンネルから上記環状の溝にのびている導管であ
   って、上記導管がそれにより上記ポンプ入口と連絡し、
   そして流体が導管を通って流れることが出来、ポンプ及
   びタービンの羽根車上にかかる力を平衡させるものであ
   る導管、 からなる装置。 ３７、上記フィードポンプと上記部屋の間に通路が設け
   られており、上記通路はポンプ羽根車キャビティーをバ
   イパスしており、上記通路中にチェック弁が配置されて
   おり、上記チェック弁は上記ポンプ羽根車キャビティー
   から排出された上記流体の圧力が上記フィードポンプに
   よって上記ポンプ羽根車キャビティーに供給された上記
   流体の圧力よりも高いときに、閉鎖位置に保持されて上
   記通路を閉鎖し、上記チェック弁は、上記ポンプ羽根車
   からの排出流体の圧力が上記ポンプ羽根車キャビティー
   に供給された上記流体の圧力よりも小さいときに開放さ
   れ、それによって上記流体は上記通路を流れ、上記ポン
   プ羽根車キャビティーをバイパスし、上記ポンプタービ
   ンが上記部屋に供給される流体の圧力を減少させてしま
   うことを防止するものである特許請求の範囲第３６項に
   記載のエネルギー回収装置。