JP2013511662A - 圧縮機用低排出ドライガスシールシステム - Google Patents

圧縮機用低排出ドライガスシールシステム Download PDF

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Abstract

これらの例示的実施形態によるシステムおよび方法が、遠心圧縮機用シール機構を提供する。シール機構は、順に配置された第1のドライガスシール、第2のドライガスシールおよび第3のドライガスシールを含む。各シールはそれ自体のシールガスを受け、それ自体の通気機構を有する。シールガス圧力が依然として十分に低い状態であるので、シールガスを供給するための専用の圧縮機は必要ではない。加えて、シールが故障した場合、処理ガスが大気中に放出される危険性は制限される。
【選択図】図2

Description

本発明は、全体に圧縮機に関し、より具体的には、圧縮機内にドライガスシールシステムを提供することに関する。
圧縮機は、圧縮性の流体、例えばガスの粒子を、機械的エネルギーを使用することにより加速して、最終的に圧縮性流体の圧力を増加させる機械である。圧縮機は、ガスタービンエンジンの初段として運用することを含めて、多くの様々な用途に使用される。様々なタイプの圧縮機の中にいわゆる遠心圧縮機があり、遠心圧縮機では、ガス粒子を加速する遠心加速度によって、例えばガスが通過する遠心インペラを回転することによって、圧縮機に流入するガスに機械的エネルギーが作用する。より一般的には、遠心圧縮機は「ターボ機械」または「ターボ回転機械」として知られる機械の種類の一部であると言える。
遠心圧縮機は単一のインペラを備える、すなわち単段構成とすることができ、または直列の複数のインペラを備えることができ、その場合、圧縮機はしばしば多段式圧縮機と称される。遠心圧縮機の各段は、一般に、ガスが加速される入口導管、運動エネルギーを流入ガスに供給することができるインペラ、およびインペラを離れるガスの運動エネルギーを圧力エネルギーに転換するディフューザを含む。様々なタイプのガスが遠心圧縮機で使用されるが、その中のいくつかは、環境および/または工場内の労働者にとって有害または危険である。したがって、遠心圧縮機には、通常、インペラを支持する軸の端部に配置されるシールシステムを使用し、ガスが圧縮機から漏出し周辺環境を汚染することを防止する。単一ロータ遠心圧縮機は通常、このシールシステムの一部として2つの分離したシール、すなわち軸の各端部用に1つずつのシールを備えるが、しかしオーバーハング遠心圧縮機では、通常インペラのすぐ下流に配置された軸端部をシールすることで十分である。
最近、遠心圧縮機用シールシステムで、いわゆる「ドライ」ガスシールの使用が増加してきている。ドライガスシールは非接触型ドライランニングメカニカル面シールと説明されることがあり、それにはメイティングリングまたは回転環、およびプライマリリングまたは固定環が含まれる。作動中、回転環の溝が流体力学的力を生成し、それにより固定環が2つの環の間を分離し、2つの環の間に間隙を生成する。これらのシールは、潤滑油を必要としないので、「ドライ」と称され、特にメンテナンス要件を大幅に削減する。
遠心圧縮機用のそのようなドライガスシールは様々な構成で入手可能であり、例えば、流入ガスまたは処理ガスとして有毒または可燃性ガスを採用する圧縮機で主に使用される、いわゆるタンデム型構成で入手可能である。図1に示すように、タンデム型ドライガスシールシステムは、第1のシール2および第2のシール4を含み、両方が単一の収納容器内に包含されている。圧縮機の通常の作動中、第1のシール2は処理済みガスの総圧力を含むように作動するが、一方、第2のシール4は、第1のシール2が故障または過度に漏出する場合に限り作動するように設計されたバックアップとして作動する。一般に、圧縮機排出口から発生する調節されたガス流はシール2の上流に注入されて、ドライガスシールを処理ガスから分離する。非常に有害な処理ガス(例えば、高容量の硫化水素(H2S)を含むガス)および高いシール圧力を有する応用例では、低用量の硫黄を含む外部シールガス供給源、例えば、いわゆる「スイート(sweet)」ガスが通常提供されて、処理ガスを周辺環境から分離する。高いシール圧力に起因して、遠心圧縮機から独立して作動する専用の往復圧縮機6が、シールガスシステムに供給するために使用される。タンデム型の第2のシール4は、より低い圧力(例えば、10バール未満)の窒素を二次シールガスとして供給源8を介して受け取ることができて、有害/可燃性ガスが周囲にまったく漏れないことを保証する。
したがって、これらのタイプのドライガスシールシステムを装備する遠心圧縮機は、シールガスを提供することだけがその役目である追加の圧縮機もまた必要とするので、システム全体がますます複雑なものになる。単に複雑さが増すことに加えて、往復圧縮機6は、それらが貢献しようとする遠心圧縮機よりもメンテナンス要件が大きい可能性がある。さらに、タンデム型構成の第2のシール4がバックアップ能力を提供しても、やはり現在のドライガスシールシステムに欠陥があり、その場合は不都合なことに、大気中にある量のシールガスを放出することがある。
したがって、既存のシールシステムの上述の欠点を克服する、圧縮機用低排出ドライガスシールを設計し、提供することが望まれている。
TCHIGIQUE B: "GARNITURES GAZ PHILOSOPHIE D’ INSTRUMENTATION",PETROLE ET TECHNIQUES, ASSOCIATION FRANCAISE DES TECHNICIENS DU PETROLE. PARIS, FR,no. 370, 1 February 1992 (1992-02-01),pages 42-47, XP000263671,ISSN: 0152-5425 figures 10-12
例示的実施形態により、例えば、遠心圧縮機用に使用可能であるシール機構を提供する。シール機構は、順に配置された第1のドライガスシール、第2のドライガスシールおよび第3のドライガスシールを含む。各シールはそれ自体のシールガスを受け、それ自体の通気機構を有する。処理ガスを通気システムから分離するシールガス圧力が依然として十分に低い状態であるので、シールガスを供給するための専用の圧縮機は必要ではない。本明細書に記載された例示的実施形態による有利な点には、例えば、潜在的に危険な処理ガスを良好に制御し、遠心圧縮機用シール機構に付随する複雑さ、およびメンテナンス要件を削減することが含まれる。しかし、当業者なら、そのような利点が1つまたは複数の添付の特許請求の範囲に明確に列挙される場合を除き、本発明を制限するものとして解釈するべきではないことを理解するであろう。
一実施形態によると、遠心圧縮機が、少なくとも1つのインペラを含むロータ組立体と、ロータ組立体に結合され、ロータ組立体を回転可能に支持するための軸受と、ステータと、ロータ組立体と軸受との間に配置されたシール機構とを備え、シール機構が、シール機構の内側近傍に配置され、第1の圧力で一次シールガスが供給される第1のドライガスシールと、第1のドライガスシールに隣接して配置され、第2の圧力で一次バッファガスが供給される第2のドライガスシールと、第2のドライガスシールに隣接して配置され、第3の圧力でバッファガスが供給される第3のドライガスシールとを含む。
別の実施形態によると、少なくとも1つのインペラを含むロータ組立体と、ロータ組立体に結合され、ロータ組立体を回転可能に支持するための軸受と、ステータとを有する遠心圧縮機をシールするための方法が、遠心圧縮機によって加圧される処理ガスが、順に第1のドライガスシール、第2のドライガスシールおよび第3のドライガスシールの組合せを使用することにより軸受に到達しないように遮断するステップと、第1のドライガスシールに一次シールガスを第1の圧力で供給するステップと、第1のドライガスシールに隣接して配置された第2のドライガスシールに第2の圧力で一次バッファガスを供給するステップと、第2のドライガスシールに隣接して配置された前記第3のドライガスシールに第3の圧力でバッファガスを供給するステップと
を含む。
添付の図面が例示的実施形態を図示する。
タンデム型シール機構の図である。 例示的実施形態によるシール機構を備えた多段式遠心圧縮機の概略図である。 例示的実施形態によるシール機構で使用される例示的ドライガスシールの部分断面図である。 例示的実施形態による3つのドライガスシールを含むシール機構の断面図である。 例示的実施形態による流入および流出流体制御を含むシール機構の図である。 例示的実施形態による圧縮機をシールするための方法を示す流れ図である。
例示的実施形態の以下の詳細な説明は添付の図面を参照する。異なる図面の同じ参照符号は同じまたは類似の要素を特定する。加えて、以下の詳細な説明は本発明を限定しない。その代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。
これらの例示的実施形態によるシールシステムに関連して、次に考察するある状況を提供する目的で、図2はそのようなシールシステムが採用され得る多段式遠心圧縮機10を概略的に図示する。図2では、圧縮機10がボックスまたは筺体(ステータ)12を含み、その内部には回転圧縮機軸14が取り付けられ、回転圧縮機軸14は複数の遠心インペラ16を備える。ロータ組立体18は、軸14およびインペラ16を含み、ロータ組立体18の両側に配置されている軸受20によって半径方向および軸方向に支持される。
多段式遠心圧縮機は、ダクト入口22から流入処理ガスを取り入れ、処理ガスの粒子をロータ組立体18の作動により加速し、次いで流入圧力よりも高い流出圧力で出口ダクト24から処理ガスを配送するように作動する。処理ガスは、例えば、二酸化炭素、硫化水素、ブタン、メタン、エタン、プロパン、液化天然ガスまたはその組合せの任意の1つであってよい。シールシステム26が、インペラ16と軸受20との間に設けられて、処理ガスが軸受20に流れることを防止する。筺体12は、軸受20およびシールシステム26の両方を被覆して、ガスが遠心圧縮機10から漏出することを防止するように構成される。さらに図2では、インペラ16によって生成された軸方向推力を補填するバランスドラム27、バランスドラムのラビリンスシール28、およびバランスドラム27の外側の圧力を処理ガスがダクト22を介して流入する圧力と同じ水準に維持するバランスライン29が見られる。
例示的実施形態によると、各シールシステム26は3つのドライガスシールを含み、それらは一体に協動して処理ガスが軸受20の方に漏出することを封止する。一般的に言えば、シールシステム26の各3つのドライガスシールは、例えば図3に示すように実施することができる。図3では、ドライガスシール30が圧縮機軸14上に固定されて、ガス流路32に沿った、遠心圧縮機10の内側から外側への処理ガスの流れを遮断する。各ドライガスシール30は、圧縮機軸と共に回転し、固定環36に対合する回転台34を含む。作動中、回転台34および固定環36の少なくとも1つに形成された溝が、溝内にポンプで注入された加圧された流体を有し、加圧された流体は、固定環36を回転台34から分離させる流体力学的力を生成する効果を有する。これにより2つの環の間に間隙が生じ、その組合せが処理ガスの漏出を概ね防止するシールとして作動し、回転台34と固定環36との間に摩擦は存在しない。これらのタイプのドライガスシールの実施例は、米国特許第5,492,341号および第5,529,315号に見出すことができ、その開示は本明細書に参照として組み入れるものである。
図4は、例えば、例示的実施形態による3組のドライガスシールシステム26を有する遠心圧縮機などの回転式機械の部分を図示する。図4では、3組のドライガスシールシステム26が、圧縮機軸14に沿って順に配置された3つの個別のドライガスシール40、42および44を含む。この例示的実施形態では、ラビリンスシール45が3組のドライガスシールシステム26の上流に(インペラ近傍内側に)配置され、バリアシール48が3組のドライガスシールシステム26の下流に(すなわち軸受20近傍外側に)配置されるが、当業者ならこの特定の構成が単に例示に過ぎず、ラビリンスおよび/またはバリアシールが他の実施形態から省かれてもよいことを理解するであろう。3つのドライガスシール40、42および44のそれぞれは、各シールガス用にそれぞれ入口および出口を有する。より具体的には、第1段(一次)シール40は入口46および出口48を有し、第2段(二次)シール42は入口50および出口52を有し、第3段(三次)シール44は入口54および出口56を有する。同様に、3つのドライガスシール40、42および44のそれぞれは、回転台58、62、および66ならびに固定環60、64および68をそれぞれ有し、3つのドライガスシール40、42および44のそれぞれは、処理ガスに付随する最大シール圧力に対処するように設計されている。
図5は、例示的実施形態による3組のドライガスシールシステム26を流体圧力の観点から示す。図5では、この例示的実施形態により、一次シール段40には、シールガスとして調整された(すなわち、適切にろ過、加熱および制御された)処理ガスが供給される。このシールガスは、例えば、70〜400バール(Bar)の圧力で配送され、例えば300バールの処理ガスよりも高い圧力で、圧力制御バルブ(PVC)70および付随するガス調整要素72(図5に示す加熱器およびろ過器に必ずしも限定されず、例えば、冷却要素または他のガス調節要素を追加要素または代替要素として設けることができる)を介して第1のシール40に供給することができる。シールガスは、すべての作動状態(例えば、加圧、起動、通常作動、停止など)で調整されたガスの流れを保証するために、PCV70によって流量または差圧が自動的に制御される。
この例示的実施形態によると、二次シール段42が燃料ガスまたは他の適切なスイートガス供給源を第1のバッファガスとして供給され、一次バッファガスは圧力制御バルブ74および付随するガス調整要素76を介して、例えば、20バールでドライガスシール42に供給される。一次バッファガス(通常、スイート燃料ガスまたはプラントで利用できる他の適切なガス)は、サワーシールガスとスイートシールガスとを明確に分離することを保証する方法で、PCV74を介して圧縮機10に注入される(例えば、図4の入口50を介して)。同様に、三次シール段44は、供給源からそのバッファガスとして窒素を供給され、その供給源は、ガスを4〜10バールの圧力、例えば燃焼システム圧力よりも高い圧力でガスを配送し、PCV78および付随するガス調整要素80によって4バールで第3のドライガスシール44に制御可能に供給されることができる。しかし、この第3のドライガスシール44に窒素を供給することは任意選択であり、したがって、第3のドライガスシール44へのガス通路要素79は省略することができることに留意されたい。さらに、バッファガス(この実施例では窒素)はまた、バリアシール81に供給されることもある。
上記の、または図5に図示する具体的なガス圧力が単なる例示に過ぎず、他の圧力が使用されてもよいことを当業者なら理解するであろう。より一般的には、シールシステム26を通るガス圧力は、図に図示した圧力帯を参照すると、P1>P2>P4>P3>P6>P5>P7であり、圧力の段階的減少が帯域によって示されるように全体的に設定されるべきである。しかし、これらの圧力の値は例示的であるが、これらの値は十分低く、例えば、制限しない実施例の供給圧力は、1〜50バール、または言い換えれば51バール未満の範囲であるので、どのシールガス供給源も、シールガスを供給するための補助(例えば、往復式)圧縮機を用意する必要がないほどであることに留意されたい。これにより、例示的実施形態が、従来の圧縮機システムよりコスト効率が高く、メンテナンスをあまり必要としないものになる。
図5はまた、シールシステム26の3つのシール段の最初の2つのそれぞれのための、圧力制御された通気機構を図示する。例えば、一次シール40は、一次シール40から漏出する処理ガスを回収システムに戻す通気機構82を含む。通気機構82は特に、シールガス圧力に所与の適切な圧力水準、この実施例では10バールに設定された任意選択のPCV84を含む。回収されたシールガス通気機構82はまた、返却流路に沿って流量および圧力の変動(高い、または低い)を監視することができる流量および圧力監視計測器を装備し、その計測器のパラメータはシールの機能不良を示すことができる。これらの値を検出し、システム警告信号または停止信号を生成するために使用することができる。次いで、回収された処理ガスは回収システムに送られ、処理ガスループに注入される。
同様に、二次シール42は通気機構86を装備する。この例示的実施形態によると、一次通気は回収されたガス通気と同様に、流量および圧力監視計測器ならびにPCV88を装備されて、圧力を定義された範囲内に保つ。この圧力は、通気機構86が通気する、プラント燃焼システムで使用される圧力よりも高い圧力に設定することができる。流量および圧力の変動(高い、または低い)は、二次シール通気システム86内の警告信号または停止信号を検出し、生成するために使用されることもできる。三次シール44もまた通気機構90を有し、通気機構90は、シール機構26の故障の場合に、高い背圧を回避するように寸法を合わせて作成され、窒素(または一次バッファガス)を大気中に通気する。
したがって、一例示的実施形態によると、少なくとも1つのインペラを含むロータ組立体と、ロータ組立体に結合され、ロータ組立体を回転可能に支持するための軸受と、ステータとを有する遠心圧縮機をシールするための方法が、図6の流れ図に示される方法ステップを含む。図6では、ステップ100で、遠心圧縮機によって加圧された処理ガスが、順に第1のドライガスシール、第2のドライガスシールおよび第3のドライガスシールを使用することにより、軸受に到達しないように遮断される。この方法はさらに、第1のドライガスシールに一次シールガスを第1の圧力で供給するステップ(ステップ102)と、第1のドライガスシールに隣接して配置された第2のドライガスシールに第2の圧力で一次バッファガスを供給するステップ(ステップ104)と、第2のドライガスシールに隣接して配置された第3のドライガスシールに第3の圧力でバッファガスを供給するステップとを含む。
したがって、上記に基づいて、例示的実施形態が、潜在的に危険な処理ガスが大気中に放出されることを防止することができ、または少なくともその可能性がほとんどないようにする、遠心圧縮機用シール機構を提供することが分かるであろう。このシール機構は、例えば、硫化水素(H2S)などの処理ガスが存在する場合、特に有益である。加えて、これらの例示的実施形態は、ドライガスに対して実質的に不通気性である、遠心圧縮機用シール機構を生成し、その遠心圧縮機には非常に加圧されたシールガス生成専用の別の圧縮機が存在する必要はない。さらに、上記の例示的実施形態で図示し、説明したシール機構は3つのドライガスシールを有するが、他の例示的実施形態により、順に提供される4つ以上のドライガスシールもまた使用可能であることが理解されるであろう。
上記の例示的実施形態はすべての点において、本発明を制限するのではなく、本発明を例示するものであると意図する。したがって、本発明は、本明細書に含まれる説明から導き出すことができる詳細な実施で、多くの変形形態が当業者によって可能である。すべてのそのような変形形態および修正形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲および精神の範囲内であると考えられる。明確に定義しない限り、本出願の記載で使用されるすべての要素、作用または教示は、本発明に重要であり、または必須であるとして制限されるべきではない。加えて、本明細書に使用されると、冠詞「a」は1つまたは複数の項目を含むと意図するものである。
2 第1のシール
4 第2のシール
6 往復圧縮機
8 窒素供給源
10 圧縮機
12 筺体
14 圧縮機軸
16 インペラ
18 ロータ組立体
20 軸受
22 ダクト入口
24 出口ダクト
26 シールシステム
27 バランスドラム
28 ラビリンスシール
29 バランスライン
30 ドライガスシール
32 ガス流路
34 回転台
36 固定環
40 第1のドライガスシール
42 第2のドライガスシール
44 第3のドライガスシール
45 ラビリンスシール
46 入口
48 出口
48 バリアシール
50 入口
52 出口
54 入口
56 出口
58 回転台
60 固定環
62 回転台
64 固定環
66 回転台
68 固定環
70 圧力制御バルブ(PVC)
72 ガス調整要素
74 圧力制御バルブ(PVC)
76 ガス調整要素
78 圧力制御バルブ(PVC)
79 ガス通路要素
80 ガス調整要素
81 バリアシール
82 通気機構
84 圧力制御バルブ(PVC)
86 通気機構
88 圧力制御バルブ(PVC)
90 通気機構

Claims (10)

  1. 少なくとも1つのインペラを含むロータ組立体と、
    前記ロータ組立体に結合され、前記ロータ組立体を回転可能に支持するための軸受と、
    ステータと、
    前記ロータ組立体と前記軸受との間に配置されたシール機構と
    を備え、前記シール機構が、
    前記シール機構の内側近傍に配置され、第1の圧力で一次シールガスが供給される第1のドライガスシールと、
    前記第1のドライガスシールに隣接して配置され、第2の圧力で第1のバッファガスが供給される第2のドライガスシールと、
    前記第2のドライガスシールに隣接して配置され、第3の圧力でバッファガスが供給される第3のドライガスシールとを含む、
    ターボ機械。
  2. 前記一次シールガスが前記ターボ機構によって加圧されている処理ガスであり、前記一次バッファガスが燃料ガスであり、前記バッファガスが窒素である、請求項1記載のターボ機械。
  3. 前記第1のドライガスシールの下流で回収された一次シールガスを前記ターボ機械内の回収システムに通気するように構成された第1の通気機構と、
    前記第2のドライガスシールの下流で回収された一次バッファガスおよびバッファガスを前記ターボ機械に付随する燃焼部分に通気するように構成された第2の通気機構と、
    前記第3のドライガスシールの下流で回収されたバッファガスを大気中に通気するように構成された第3の通気機構と
    をさらに備える、請求項1又は2記載のターボ機械。
  4. 前記ターボ機械から発生する前記処理ガスに付随する第1の圧力帯域が圧力P1を有し、前記第1の圧力帯域と前記第1のドライガスシールとの間に配置された第2の圧力帯域が圧力P2を有し、前記第1のドライガスシール内に配置された第3の圧力帯域が圧力P3を有し、前記第3の圧力帯域と前記第2のドライガスシールとの間に配置された第4の圧力帯域が圧力P4を有し、前記第2のドライガスシール内に配置された第5の圧力帯域が圧力P5を有し、前記第5の圧力帯域と前記第3のドライガスシールとの間に配置された第6の圧力帯域が圧力P6を有し、前記第3のドライガスシール内に配置された第7の圧力帯域が圧力P7を有し、P1>P2>P4>P3>P6>P5>P7である、請求項1乃至3のいずれか1項記載のターボ機械。
  5. 少なくとも1つのインペラを含むロータ組立体と、前記ロータ組立体に結合され、前記ロータ組立体を回転可能に支持するための軸受と、ステータとを有するターボ機械をシールするための方法であって、
    前記ターボ機械によって加圧される処理ガスが、順に第1のドライガスシール、第2のドライガスシールおよび第3のドライガスシールの組合せを使用することにより前記軸受に到達しないように遮断するステップと、
    前記第1のドライガスシールに一次シールガスを第1の圧力で供給するステップと、
    前記第1のドライガスシールに隣接して配置された前記第2のドライガスシールに第2の圧力で一次バッファガスを供給するステップと、
    前記第2のドライガスシールに隣接して配置された前記第3のドライガスシールに第3の圧力でバッファガスを供給するステップと
    を含む方法。
  6. 前記一次シールガスが調整された処理ガスであり、前記一次バッファガスが燃料ガスであり、前記バッファガスが窒素である、請求項5記載の方法。
  7. 第1のドライガスシールに第1の圧力で第1のシールガスを供給するように構成されている第1のシールガス流入制御機構と、
    第2のドライガスシールに第2の圧力で第2のシールガスを供給するように構成されている第2のシールガス流入制御機構と、
    第3のドライガスシールに第3の圧力で第3のシールガスを供給するように構成されている第3のシールガス流入制御機構とを備え、
    前記第1のシールガス、前記第2のシールガス、前記第3のシールガスが互いに異なる、ドライガスシール制御システム。
  8. 前記第1のシールガスが処理ガスであり、前記第2のシールガスが燃料ガスであり、前記第3のシールガスが窒素である、請求項7記載のドライガスシール制御システム。
  9. 前記第1の圧力、前記第2の圧力および前記第3の圧力のそれぞれが51バール(Bar)未満である、請求項7又は8記載のドライガスシール制御システム。
  10. 前記第1のシールガスを加熱、冷却およびろ過することの少なくとも1つを実施するために、前記第1のシールガス流入制御機構に付随する少なくとも1つのガス調整要素をさらに備える、請求項7乃至9のいずれか1項記載のドライガスシール制御システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017531142A (ja) * 2014-09-29 2017-10-19 ニュー ウェイ マシーン コンポーネンツ、インコーポレイテッド シールとしてのスラストベアリング

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITCO20110038A1 (it) * 2011-09-28 2013-03-29 Nuovo Pignone Spa Sistema di attuazione integrato in un compressore
EP2584188A1 (en) * 2011-10-19 2013-04-24 Cryostar SAS Cryogenic liquid expansion turbine
ITCO20110057A1 (it) * 2011-12-05 2013-06-06 Nuovo Pignone Spa Tenuta a gas secco per buffer ad alta pressione di pompa per co2 supercritico
JP5850253B2 (ja) * 2012-06-07 2016-02-03 8 リバーズ キャピタル,エルエルシー 軸シール装置及び発電システム
JP2014047676A (ja) * 2012-08-30 2014-03-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 蒸気タービンおよびこれを備えたバイナリ発電装置
DE102012219520A1 (de) * 2012-10-25 2014-04-30 Siemens Aktiengesellschaft Prozessgasverdichter-Gasturbinenstrang
FR3000167B1 (fr) 2012-12-20 2015-08-21 Cryostar Sas Ensemble joint d'etancheite a gaz pour pompes a liquide cryogenique
US9624785B2 (en) 2014-01-24 2017-04-18 Solar Turbines Incorporated System for monitoring health of a seal
US20150308445A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 United Technologies Corporation Gas turbine engine and buffer system therefor
DE102014208738B3 (de) * 2014-05-09 2015-11-26 Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg Gleitringdichtungsanordnung mit verbesserter Gasabscheidung
JP6767879B2 (ja) 2014-05-26 2020-10-14 ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータNuovo Pignone S.R.L. 乾性ガス抽出デバイスおよび方法
DE102014211690A1 (de) 2014-06-18 2015-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Fluidenergiemaschine, Verfahren zum Betrieb
DE102014011042A1 (de) * 2014-07-26 2016-01-28 Man Diesel & Turbo Se Strömungsmaschine
JP6601832B2 (ja) * 2014-11-20 2019-11-06 三菱重工コンプレッサ株式会社 シールガス供給制御方法、シールガス供給制御装置、回転機械
DE102014226429A1 (de) * 2014-12-18 2016-06-23 Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg Wellendichtungsanordnung einer Fluidmaschine sowie Verfahren zur Abdichtung einer Welle einer Fluidmaschine
WO2016103479A1 (ja) * 2014-12-26 2016-06-30 三菱重工コンプレッサ株式会社 圧縮機用のガス回収システム、圧縮機システム及び冷凍サイクルシステム
CN104564792A (zh) * 2015-01-26 2015-04-29 成都成发科能动力工程有限公司 轴流压缩机可控式轴端密封结构
JP6395341B2 (ja) * 2015-04-02 2018-09-26 三菱重工コンプレッサ株式会社 ヒータ一体型フィルタ、及び回転機械システム
US10337779B2 (en) 2015-04-27 2019-07-02 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Gas recovery system, compressor system, and refrigeration cycle system
ITUB20152676A1 (it) * 2015-07-30 2017-01-30 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Disposizione di raffreddamento di tenute a gas secco e metodo
DE102015013659A1 (de) 2015-10-22 2017-04-27 Man Diesel & Turbo Se Trockengasdichtungssystem und Strömungsmaschine mit einem Trockengasdichtungssystem
IT201700029982A1 (it) * 2017-03-17 2018-09-17 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Tenuta a gas
GB201708297D0 (en) 2017-05-24 2017-07-05 Rolls Royce Plc Preventing electrical breakdown
GB201708289D0 (en) * 2017-05-24 2017-07-05 Rolls Royce Plc Preventing electrical breakdown
US10989215B2 (en) * 2017-09-05 2021-04-27 Solar Turbines Incorporated Compressor system equipped for fugitive gas handling and fugitive gas system operating method
KR102383011B1 (ko) * 2017-09-20 2022-04-04 한화파워시스템 주식회사 드라이 가스 실에 적용된 자기 감쇠기 시스템
US20190353543A1 (en) 2018-05-21 2019-11-21 Hanwha Power Systems Co., Ltd. Axial thrust force balancing apparatus for an integrally geared compressor
CN111577400A (zh) * 2020-04-29 2020-08-25 中国核动力研究设计院 干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法及装置
CN111577399A (zh) * 2020-04-29 2020-08-25 中国核动力研究设计院 双干气密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法及装置
IT202000029783A1 (it) * 2020-12-03 2022-06-03 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Sistema di recupero di trafilamenti di gas di tenuta e di aumento della pressione del gas di tenuta, e metodo
CN113107872B (zh) * 2021-05-11 2023-02-03 内蒙古兴洋科技股份有限公司 一种用于电子高纯气体的离心压缩机
CN114060308B (zh) * 2021-11-10 2024-01-30 国家石油天然气管网集团有限公司 干气密封卡涩失效故障排除的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61162595U (ja) * 1985-03-29 1986-10-08
JPH0578998U (ja) * 1992-04-03 1993-10-26 株式会社神戸製鋼所 増速機内蔵型遠心圧縮機
EP0570086A1 (de) * 1992-05-12 1993-11-18 MANNESMANN Aktiengesellschaft Gasgeschmierte Triple-Gleitringdichtung für Turbomaschinen
CA2075604A1 (en) * 1992-08-07 1994-02-08 Clayton Bear Counterthrust seal for a rotary fluid machine
JPH06288384A (ja) * 1991-09-04 1994-10-11 Sulzer Escher Wyss Ag ターボ機械
JP2002022875A (ja) * 2000-07-10 2002-01-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ヘリウムガスタービン発電システムおよび軸封装置
JP2003097487A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Hitachi Ltd 遠心圧縮機
JP2008157077A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 圧縮機

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU836392A1 (ru) * 1979-05-03 1981-06-07 Уральский Филиал Всесоюзного Дваждыордена Трудового Красного Знаменитеплотехнического Научно-Исследо-Вательского Института Им. Ф.Э.Дзержинского Система защиты от утечек высокотемпе-РАТуРНОй РАбОчЕй СРЕды HACOCA
CN85102135A (zh) * 1985-04-01 1987-01-10 联合工艺公司 有效间隙的控制装置
US5492341A (en) 1990-07-17 1996-02-20 John Crane Inc. Non-contacting, gap-type seal having a ring with a patterned seal face
RU2036312C1 (ru) * 1991-07-16 1995-05-27 Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" Уплотнительное устройство за компрессором турбореактивного двухконтурного двигателя
US5529315A (en) 1994-02-14 1996-06-25 John Crane Inc. Tandem seal arrangement for mechanical face seals
RU2099618C1 (ru) * 1995-07-05 1997-12-20 Валерий Борисович Балякин Торцовое бесконтактное уплотнение
EP1063430B1 (en) * 1998-03-13 2007-05-16 Hitachi Plant Technologies, Ltd. Centrifugal compressor and shaft seal
EP1207310B1 (en) * 1999-07-23 2011-04-20 Hitachi Plant Technologies, Ltd. Dry gas seal for turbo fluid machinery
RU2232921C2 (ru) * 2001-05-21 2004-07-20 Открытое Акционерное Общество "Сумское Машиностроительное Научно-Производственное Объединение Им. М.В. Фрунзе" Система уплотнений турбокомпрессора
DE602004006656T2 (de) * 2003-03-20 2008-01-31 Aesseal Plc Gleitringdichtung für drehende Maschinen
US8906138B2 (en) * 2007-11-12 2014-12-09 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of generating and utilizing utility gas
US8061984B2 (en) * 2009-04-06 2011-11-22 Dresser-Rand Company Dry gas blow down seal

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61162595U (ja) * 1985-03-29 1986-10-08
JPH06288384A (ja) * 1991-09-04 1994-10-11 Sulzer Escher Wyss Ag ターボ機械
JPH0578998U (ja) * 1992-04-03 1993-10-26 株式会社神戸製鋼所 増速機内蔵型遠心圧縮機
EP0570086A1 (de) * 1992-05-12 1993-11-18 MANNESMANN Aktiengesellschaft Gasgeschmierte Triple-Gleitringdichtung für Turbomaschinen
CA2075604A1 (en) * 1992-08-07 1994-02-08 Clayton Bear Counterthrust seal for a rotary fluid machine
JP2002022875A (ja) * 2000-07-10 2002-01-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ヘリウムガスタービン発電システムおよび軸封装置
JP2003097487A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Hitachi Ltd 遠心圧縮機
JP2008157077A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 圧縮機

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017531142A (ja) * 2014-09-29 2017-10-19 ニュー ウェイ マシーン コンポーネンツ、インコーポレイテッド シールとしてのスラストベアリング

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