JP2017517695A - ターボ機械用のシールデバイス - Google Patents

Abstract

シールデバイス（１）は、ターボ機械内で第１の区画（３）を第２の区画（５）から分離するために記載され、ウェットガスは、第１の区画で処理される。シールデバイスは、回転構成要素（７）と静止構成要素（１１）を含む。シール部材（１５Ｔ）は、回転構成要素と静止構成要素の間に配置される。デバイスは、回転構成要素（７）上に一緒に回転するために実装された、環状のウェット粒子コレクタ（２１）とオイルジェット要素（１３）を更に含む。オイルジェット要素は、環状のウェット粒子コレクタによって囲まれ、したがって、オイルジェット要素に接触しているウェット粒子が遠心力によって環状のウェット粒子コレクタの中に放出される。【選択図】図１

Description

本開示は、ターボ機械について言及する。より詳細には、本開示は、ウェットガスすなわち液状の粒子及び／又は固形の粒子を含んでいるガス状の流れを処理するターボ機械などのターボ機械内の隣接した区画を分離するのに適したシールデバイスについての改善に関する。

数多くの産業、具体的には、それに限らないが、オイルやガスの抽出・処理産業では、ターボ機械が使用され、ターボ機械を通して処理されるガス状の主要な流れに引かれて固形又は液状の粒子を含む可能性のあるガスを処理する。海中圧縮機は、ターボ機械の典型例であって、ターボ機械を貫流するガスに引き込まれる液状の小滴及び／又は固形の物質の形式の重めの炭化水素をしばしば含んでいるガス発生地から抽出されたガス状炭化水素のようなウェットガスを処理する。

ターボ機械は、固形及び／又は液状の粒子に特に感応する要素を含む。遠心圧縮機などのターボ機械内で固形及び／又は液状の物質の侵入に対して防護されねばならない典型的な構成要素には、それに限定されないが、能動型磁気軸受、含油軸受、電気モータ等が含まれる。典型的には、そういった構成要素は、ターボ機械のケーシングの中に、例えば、圧縮機インペラを収容する区画によって分離されてウェットガスが処理される区画の中に、統合される場合がある。

シール構造とシールデバイスは、圧縮機を含んでいる第１の区画を、軸受及び電気モータなどの汚染物感応性の構成要素を含んでいる隣接した区画から、分離するために通常設けられる。公知の実施態様によっては、１つ又は複数の汚染物感応性の構成要素を含んでいる区画を、圧縮機（より詳細には、汚染ガスすなわち液状及び／又は固形の粒子の形式の汚染物を含んでいるガスがそれを介して処理される圧縮機インペラ）を含んでいる区画から、隔離するためにバッファシールが使用される。

ドライガスは、バッファシールに送達され、２つの区画間にガスバリアを生じさせるが、それは、圧縮機区画又は圧縮機インペラを収容する区画から、圧縮機の汚染物感応性の構成要素を含んでいる防護された区画の中に、汚染物が進入するのを阻止することを目的とする。

ドライガスは、クリーンガスの外部源泉から時々供給される。特に、沖合の設備では、クリーンドライガスの源泉を施設することは、そういった源泉が沖合の設備の近くで利用可能ではないので、高価な取り組みになる。したがって、圧縮機によって処理された同一のガスを使用してバッファシールにドライガスを供給するシステムが開発されてきた。ガスは、圧縮機から抽出され、ドライガススキッドなどの中で浄化と調節が行われ、その後にバッファシールに送達される。

バッファシール又はドライガスシールの改善にささげた努力にもかかわらず、依然としてそういったデバイスのシール効率を更に改善するための必要性が常にある。

欧州特許出願公開第２２９９０９２号明細書

幾つかの実施態様によれば、それに限定されないがウェットガス圧縮機などのターボ機械の第１の区画の中で処理されるガス状の流れに含まれた汚染物から汚染物感応性の構成要素を効果的に防護するために、シールデバイスが第１の区画と第２の区画の間に設けられ、少なくとも１つの汚染物感応性の構成要素が配置される。シールデバイスは、回転構成要素と静止構成要素を含み、第１の区画に面している第１の端部と、第２の区画に面している第２の端部と、から構成される。回転構成要素は、ターボ機械の回転シャフトの一部であるか又は前記シャフト上に同時回転するために実装された構成要素である場合がある。シールデバイスは、第１の区画と第２の区画の中間にある位置において回転構成要素と静止構成要素の間に配置された少なくとも第１のシール部材を更に含む。幾つかの実施態様では、ドライガス送達ポートは、回転構成要素と静止構成要素の間のドライガスを送達するために配置される場合もある。環状のウェット粒子コレクタは、第１の区画と第２の区画の間に更に設けられる。環状のウェット粒子コレクタは、有利なことに静止している。すなわち、それは、シールデバイスの静止構成要素の中に固定されている。オイルジェット要素、好ましくは、オイルジェットリングは、回転構成要素上に一緒に回転するために実装される場合がある。オイルジェットリングと環状のウェット粒子コレクタは、好ましくは、回転軸に沿ってほぼ同じ軸方向位置に配置され、したがって、環状ウェット粒子コレクタは、オイルジェットリングを囲んでいる。このようにして、オイルジェットリングに接触している液状及び／又は固形の粒子は、オイルジェットリングが回転軸の周りを回転シャフトと共に一体的に回転するときに、それによって遠心力式に環状のウェット粒子コレクタの中に放出される。第１のシール部材は、有利なことに第１の区画とオイルジェットリングの間に配置される。

例示的な実施態様では、ドライガス送達ポートは、オイルジェットリングと第２の区画の間に配置される。

本明細書と添付の特許請求の範囲の文脈で使用しているドライガスは、ターボ機械の処理するガスよりも少ない量の液状及び／又は固形の粒子を含んでいるガスとして理解することになろう。

環状のウェット粒子コレクタという用語は、第１の区画から第２の区画に向かって漏洩するガスの中に含まれているかもしれない、非ガス状の粒子、すなわち、固形の粒子並びに液状の粒子又は小滴の双方、を収集するコレクタとして理解することになろう。

例示的な実施態様では、第１のシール部材は、オイルジェットリングに隣接したラビリンスシールを形成している複数の周方向の歯を含む場合がある。オイルジェットリングは、ラビリンスシールの周方向の歯の１つである場合がある。しかしながら、幾つかの実施態様では、オイルジェットリングは、より効果的な汚染物収集の効果のために、ラビリンスシールを形成している歯の直径よりも大きな直径を有する。より大きな直径を備えたオイルジェットリングは、回転シャフトを囲んでいるより大きな断面積がオイルジェットリングによってカバーされるので、ラビリンスシールを通って漏洩する液状の小滴及び／又は固形の粒子をより効果的に収集する。

特に効果的な実施態様では、デバイスは、オイルジェットリングと第２の区画の間に配置された、回転構成要素と静止構成要素の間の第２のシール部材を更に含む場合がある。ドライガス送達ポートは、第２の区画と第２のシール部材の間に位置する場合がある。第２のシール部材は、ドライガスの流れへのポンピング効果を有する場合があり、ドライガスの流れを第１のシール部材と第１の区画の方へ推し進める。

別の態様によれば、本開示は、ケーシングと、ケーシング内の第１の区画の中で回転するために配置された少なくとも１つのインペラと、汚染物感応性の構成要素を収容している少なくとも第２の区画と、上述したようなシールデバイスと、を含むウェットガス圧縮機に関する。本明細書で使用しているように、用語「汚染物感応性の構成要素」は、汚染物、例えば、シールデバイスの配置されているターボ機械の処理するガスの中に含まれる液状及び／又は固形の粒子、によって損傷する可能性のある任意の構成要素として理解することになろう。

別の態様によれば、本開示は、ターボ機械内で第１の区画を第２の区画から分離するための方法に関し、汚染物を含んでいる処理ガスは、第１の区画の中で処理され、汚染物感応性の構成要素は、第２の区画の中に収容されている。方法は、
静止構成要素と回転構成要素を、第１の区画と第２の区画の間に設けるステップと、
少なくとも第１のシール部材を、第１の区画と第２の区画の間に配置するステップと、
環状のウェット粒子コレクタを、第１の区画と第２の区画の間に配置するステップであって、前記静止した環状のウェット粒子コレクタが回転構成要素を囲んでいる、ステップと、
第１のシール部材と第２の区画の間において、回転構成要素上に一緒に回転するためにオイルジェット要素、例えば、オイルジェットリングを配置するステップであって、オイルジェットリングが環状のウェット粒子コレクタによって囲まれている、ステップと、
回転構成要素とオイルジェットリングを回転させるステップと、
オイルジェットリングを用いて、第１の区画から第２の区画に向かって漏洩する汚染物を収集し、オイルジェットリングを用いて遠心力によって前記汚染物を静止した環状のウェット粒子コレクタの中に放出するステップと、を含む。

幾つかの実施態様によれば、本開示の方法は、ドライガス送達ポートを、第２の区画と第１のシール部材の間に配置するステップと、ドライガス送達ポートを通して第１のシール部材に向けてドライガスを送達するステップと、を更に含む場合がある。

別の態様によれば、本開示は、ウェットガス圧縮機などのターボ機械内で第１の区画を第２の区画から分離するためのシールデバイスに関し、ウェットガスは、第１の区画の中で処理され、シールデバイスは、
回転構成要素と、
静止構成要素と、
回転構成要素と静止構成要素の間の少なくとも第１のシール部材と、
回転構成要素と静止構成要素の間の第２のシール部材であって、
第１のシール部材が第２のシール部材と第１の区画の間に配置される、第２のシール部材と、
回転構成要素と静止構成要素の間のドライガスを送達するために配置されたドライガス送達ポートと、を含み、
第１のシール部材と第２のシール部材のうちの少なくとも一方は、回転構成要素上に一緒に回転するために配置された螺旋状の突起を少なくとも１つ有する。

ウェットガス圧縮機又は他のターボ機械内で第１の区画を第２の区画から分離するための方法が、更に開示され、汚染物を含んでいる処理ガスは、第１の区画の中で処理され、汚染物感応性の構成要素は、第２の区画の中に収容され、方法は、
静止構成要素と回転構成要素を、第１の区画と第２の区画の間に設けるステップと、
第１のシール部材を、第１の区画と第２の区画の間に配置するステップと、
ドライガス送達ポートを、第２の区画と第１のシール部材の間に配置するステップ
第２のシール部材を、ドライガス送達ポートと第１のシール部材の間に配置するステップと、
回転構成要素とオイルジェットリングを回転させるステップと、
ドライガス送達ポートを通して第１のシール部材に向けてドライガスを送達するステップと、を含む。

さて、特徴及び実施態様については、以下に開示し、更には、本明細書の不可欠な部分を形成する添付の特許請求の範囲の中に記載する。以上の簡潔な説明は、本発明の様々な実施態様の特徴を記載しているが、それは、次に続く発明を実施するための形態がより良く理解できることが目的であり、また、当該技術分野に現在貢献していることがより良く認識できることが目的である。勿論、以下に説明すると共に添付の特許請求の範囲に記載するであろう本発明には、他の特徴が存在する。この点に関して、本発明の幾つかの実施態様を詳細に説明する前に理解されたいことは、本発明の様々な実施態様が、その適用において、以下の説明に記載又は図面に図示した、構造の詳細や構成要素の配置に限定されない、ということである。本発明は、他の実施態様が可能であり、また、様々なやり方で実施と実行が可能である。また、理解すべきは、本明細書で採用した専門語及び用語が、説明の目的のためであって限定とみなすべきではないということである。

したがって、当業者なら理解するであろうことは、本開示の基づく概念が、本発明の幾つかの目的を達成するために、他の構造、方法、及び／又はシステムを設計するための基礎として容易に利用することができるということである。したがって、重要なのは、特許請求の範囲は、そういった等価な構成が本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない限りそれを含んでいるとみなされることである。

本発明の開示した実施態様のより完全な評価と、その付随的な利点の多くについては、添付の図面に関連して考察したときに、以下の詳細な説明の参照によってより良く理解されると同様に、容易に得られることであろう。

本開示に係るシールデバイスの実施形態の概略図である。 本開示に係るシールデバイスの実施形態の概略図である。 本開示に係るシールデバイスの実施形態の概略図である。 本開示に係るシールデバイスの実施形態の概略図である。 本開示に係るシールデバイスの実施形態の概略図である。 ターボ機械の汚染物感応性の構成要素を防護するために本開示に係るシールデバイスを備えた海中用途用の統合型モータ圧縮機の断面図である。

以下の例示的な実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照する。異なった図面の同じ参照番号は、同じ又は類似の要素を指す。更に、図面は必ずしも縮尺通りに描いていない。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画定される。

本明細書全体に渡って「一実施形態」又は「実施形態」或いは「幾つかの実施形態」を参照することは、実施形態に関連して説明した特定の機能、構造、又は特徴が、開示した主題の少なくとも１つの実施形態に含められる、ということを意味する。したがって、本明細書全体に渡って様々な箇所に登場する成句「一実施形態では」又は「実施形態では」或いは「幾つかの実施形態では」は、必ずしも同じ実施形態を参照するものではない。更に、特定の特色、構造、又は特徴は、１つ又は複数の実施形態において、任意の適切なやり方で組み合わせることができる。

以下の説明では、特にウェットガスターボ圧縮機、例えば、遠心ターボ圧縮機を参照する。しかしながら、本明細書に開示した主題は、第１の区画を第２の区画から分離する必要性が同じく生じる他のターボ機械に有効に適用することができる。

図１は、本開示に係るシールデバイスの第１の実施形態を略示している。シールデバイスは、全体が１で示されており、第１の区画３を第２の区画５から分離している。第１及び第２の区画３、５は、ターボ機械、例えば、ウェットガス遠心圧縮機などの遠心圧縮機の中に配置することができる。本明細書に開示したようなシールデバイスを採用している例示的なターボ機械のそれ以上の詳細については、図６を参照して、以下に与えられよう。

第１の区画３は、例えば、１つ又は複数の圧縮機インペラが回転軸Ａ−Ａの周りを回転するために実装される区画にすることができる。区画５は、汚染物感応性の構成要素、すなわち、区画３内で処理されるガス状の流れの中に含まれる液状及び／又は固形の汚染物によって損傷する可能性のある構成要素、を収容するために設けることができる。汚染物感応性の構成要素は、ターボ機械の回転シャフト７を支持するための軸受である場合がある。幾つかの実施形態では、軸受は、能動型磁気軸受である場合がある。幾つかの実施形態では、汚染物感応性の構成要素は、電気モータや、モータと軸受などの要素の１つ又は複数の組み合わせを含む場合がある。

図１の概略では、参照番号９は、シールデバイス１が実装されているターボ機械の一般的な汚染物感応性の構成要素を示している。

参照番号１１は、区画３と５を互いから分離している、ターボ機械の静止構成要素、例えば、圧縮機ダイアフラム又は静止隔壁、を概略示している。

幾つかの実施形態では、シールデバイス１は、一緒に回転するためにシャフト７上に実装されているオイルジェットリング１３を含む。本明細書で使用しているように、用語「オイルジェットリング」は、シャフト７と同時回転するのに適していると共に、矢印ＦＣに従って区画３からシャフト７に沿い区画５に向かって移動している液状及び／又は固形の粒子を遮断する能力のある、広く任意のディスク形状又はリング形状の構成要素と理解することになろう。汚染物粒子は、オイルジェットリング１３に対して衝突し、回転軸Ａ−Ａ周りのオイルジェットリング１３の回転によって生じる遠心力によって半径方向外方に放出される。

幾つかの実施形態によれば、オイルジェットリングは、固形及び／又は液状の汚染物が遠心力によってそこから容易に引き離されるように、形付けられる場合がある。図面に図解されている例示的な実施形態に示したように、オイルジェットリング１３は、鋭い環状の縁部を備えた２重円錐形状を有する。他の実施形態では、異なった形状を予見することができる。好ましくは、オイルジェットリングの厚さは、半径方向外方に減少し、したがって、その外側周囲は、リングの残りの部分よりも薄い。

幾つかの実施形態に従い、区画３からシールデバイス１に向かって通り抜けるガス状、液状又は固形の物質の流れを制限する目的で、第１のシール部材１５は、回転シャフト７と静止構成要素１１の間に配置される。幾つかの実施形態では、第１のシール部材１５は、オイルジェットリングと第２の区画５の間に配置される場合がある。他の実施形態では、第１のシール部材は、第１の区画３とオイルジェットリング１３の間に位置付けされる場合がある。

図１の例示的な実施形態では、第１のシール部材１５は、第１の区画３とオイルジェットリングの間に位置している。第１のシール部材１５は、ラビリンスシールを形成している１つ又は複数の環状の歯１５Ｔから構成することができる。各歯１５Ｔは、実際にはリングで形成され、リングは、回転シャフト７から静止構成要素１１に向かって延びており、回転軸Ａ−Ａの周りを回転シャフト７と共に回転する。

幾つかの実施形態によれば、図１に一例として示したように、第２のシール部材１７は、オイルジェットリング１３と第２の区画５の間の回転シャフト７上に配置することができる。図１に示したように、例示的な実施形態では、第２のシール部材１７は、回転シャフト７上に実装されて静止構成要素１１に向かって突出している１つ又は複数の螺旋状の突起１７Ｈから構成される。螺旋状の突起１７Ｈは、単一のねじ山すなわち１条ねじ、又は、マルチのねじ山すなわち多条ねじ、のようなものを形成している。

幾つかの実施形態によれば、シールデバイス１１は、少なくとも１つのドライガス送達ポート１９を更に含み、このポートは、バッファガス又はドライガスＦＧの流れをシールデバイス１の中又は周りに送達するために構成及び配置される。ドライガスの流れＦＧは、ドライガス処置スキッド（図示せず）によって供給することができ、スキッドは、シールデバイス１の実装されているターボ機械によって処理されるガスの主要な流れから抽出されるガスを浄化及び処理する。他の実施形態によれば、ドライガス又はバッファガスの流れＦＧは、ドライガスの分離源泉によって、例えば、ターボ機械をクリーンガスの遠隔源泉と連結する、いわゆるアンビリカルシステム（ｕｍｂｉｌｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）によって、供給することができる。幾つかの実施形態では、複数のドライガス送達ポート１９は、装備することができ、例えば、回転軸Ａ−Ａの周りに、好ましくは一定の角度ピッチで、周方向に配置することができる。

図１の実施形態によれば、シールデバイス１は、環状のウェット粒子コレクタ２１を更に含む。環状のウェット粒子コレクタ２１は、回転シャフト７の周りを環状に展開することができ、また、オイルジェットリング１３とほぼ同じ軸方向位置に適切に位置決めすることができる。こういったように、オイルジェットリング１３によって収集されそれにより遠心力によって半径方向外方に放出される液状及び／又は固形の粒子は、環状のウェット粒子コレクタの中に収集され、図１のＷで示したように、その下方部分に蓄積する場合がある。

この実施形態では、シールデバイス１の実装されるターボ機械は、水平に、すなわち、回転軸Ａ−Ａを実質上水平にして設置され、したがって、液状及び／又は固形の粒子は、回転シャフト７の回転軸Ａ−Ａの下に蓄積する。他の実施形態では、ターボ機械は、回転軸Ａ−Ａを実質上鉛直位置にして設置される場合がある。その場合、環状のウェット粒子コレクタ２１は、液状及び／又は固形の粒子が、環状のウェット粒子コレクタの底部に配置した半径方向外方に位置する容積内に蓄積するように、形状付けされる場合がある。

ここまで説明したシールデバイス１の動作は以下である。ターボ機械の回転中、シャフト７は、回転軸Ａ−Ａの周りを回転する。シャフト７上に実装されたターボ機械（図示せず）のインペラは、主要なガスの流れＭＧを処理して、その圧力を低めの吸い込み圧力から高めの送達圧力まで押し上げている。主要なガスの流れは、液状及び／又は固形の汚染物を含んでいる場合がある。第１の区画３と第２の区画５の圧力差が原因で、第１のシール部材１５が存在するにもかかわらず、ガスはシールデバイス１を貫流する場合がある。矢印ＦＣで表示したそういった漏洩は、液状及び／又は固形の汚染物を引きずる場合がある。汚染物粒子は、回転シャフト７と一体的に回転するオイルジェットリング１３によって収集される。オイルジェットリング１３の表面に接触している汚染物は、矢印Ｃに従って半径方向外方に環状のウェット粒子コレクタ２１の中に放出され、そういった汚染物が、ターボ機械の汚染物感応性の構成要素９を収容する第２の区画５の中に進入するのが阻止される。

バッファガス又はドライシールガスＦＧは、ドライガス送達ポート１９を通してシール部材１７及び１５に向かって更に噴射される。図１の実施形態では、第２のシール部材１７の螺旋状の突起１７Ｈは、第１の区画３に向かうドライガスＦＧにポンピング効果をもたらす。この効果は、区画３から区画５に向かうガスの流れを阻止ないし低減するのに更に貢献する。

こうして、処理したガスと関連のある汚染物とが第２の区画５に進入することに対して効果的であるバリア効果が得られる。

Ｗで環状のウェット粒子コレクタ２１の中に収集される液状及び／又は固形の汚染物粒子は、ターボ機械の動作中か又は後者が停止している間のどちらかで取り除くことができる。

図２は、本開示に係るシールデバイスの別の実施形態を図解している。同じ参照番号は、図１と同じか又は相当する構成要素を示す。図２の実施形態は、螺旋状の突起１７Ｈの角度に関する限り、図１の実施形態とは異なる。図２の螺旋状の突起の傾斜は、図１のものと反対である。

図３は、本開示に係るシールデバイスの別の実施形態を図解している。同じ参照番号は、図１及び２と同じか又は類似の構成要素を示す。図３の実施形態は、第１のシール部材１５の構造に関する限り、図１の実施形態とは異なる。図３の実施形態では、第１のシール部材１５は、構造が第２のシール部材１７と類似し、それというのも、両方が１つ又は複数の螺旋状の突起１５Ｈ、１７Ｈから構成され、単一のねじ山又は多数のねじ山のねじ構造を形成しているからである。

図３の実施形態では、第１のシール部材１５は、第１の区画３から第２の区画５に向かってガスが漏洩するのを阻止するポンピング効果をこうして生じさせ、追加的にシールデバイス１のシール効果に貢献している。

図４は、本開示に係るシールデバイス１の別の実施形態を略示している。同じか又は類似の構成要素は、図１と同じ参照番号で表示される。図４の実施形態では、第２のシール部材１７は、図１の螺旋状の突起１７Ｈの代わりに、環状のシール歯１７Ｔから構成される。すなわち、両シール部材１５及び１７は、螺旋状の突起ではなくて、環状又は輪状のシール歯から構成される。

本開示に係るシールデバイス１の別の実施形態は、図５に示されている。同じ参照番号は、図５と同じか又は類似の構成要素を示す。図５の実施形態は、第２のシール部材１７が取り除かれている点で、図１の実施形態とは異なる。ドライガス送達ポート１９を通して送達されるドライガス又はバッファガスＦＧは、オイルジェットリング１３に向かって直接流れる。第１の区画３からシールデバイス１を通して第２の区画５に向かうガスの進入に対するシールは、このケースでは、ドライガス送達ポート１９からのドライガスの流れと組み合わせて、第１のシール部材１５によって確実にされる。

図６は、統合型モータ圧縮機３０の回転軸Ａ−Ａを包含する平面に基づいた断面を略示する。幾つかの実施形態では、モータ圧縮機３０は、例えば、ガス発生地からガスを抽出して、沖合のプラットホーム又はベッセル（そこでは、ガスが更に処理され、例えば、陸上での輸送のために液化される）にガスを送達するための海中モータ圧縮機にすることができる。

モータ圧縮機３０は、ケーシング３１を含む。ケーシング３１の内部は、第１の区画３と第２の区画５に分割される場合がある。第１の区画３は、全体を３３で示した正に圧縮機を収容している。第２の区画５は、電気モータ３５を収容している。圧縮機３３は、１つ又は幾つかのインペラ３７を含む場合があり、それらは回転シャフト７上に実装されてそれと共に一体的に回転する。

シャフト７は、両区画３及び５を通って延び、電気モータ３５のロータ３９は、シャフト７上に実装される。電気モータ３５のステータ４１は、区画５内に動かないように実装される。電気モータ３５が付勢されると、圧縮機３３の回転シャフト７とインペラ３７が駆動される。ガスは、ガス入口ダクト４３を通して圧縮機３３の中に吸い込まれる。圧縮ガスは、ガス出口ダクト４５を通して高圧で送達される。より詳細には、ガス入口ダクト４３の中に入ってくるガスは、入口プレナム４７の中に入り、そこからガスは、第１の圧縮機ステージの第１のインペラの中に吸い込まれ、続いて、圧縮機３３の様々なステージを介して圧縮される。

図６の例示的な実施形態では、圧縮機３３は、４つの圧縮機ステージと、４つのそれぞれのインペラ４７を含む。他の実施形態は、個々がそれぞれのインペラを含んでいる異なった数のステージ、例えば、１つ、２つ、３つ又は４つ以上のステージを提供する。

ディフューザ４９は、各インペラ３７の周りに配置されている。各インペラ３７内で加速されたガスは、関連のあるディフューザ４９の中に入り、そこではステージインペラによって加速されたガスの運動エネルギが圧力エネルギに変換される。各ディフューザ４９から、ガスは、それに続くインペラの入口に戻る。最後のインペラのディフューザ４９は、渦巻き５０と連通しており、渦巻きは、圧縮ガスを収集して、ガス出口ダクト４５に向けてそれを搬送する。

シャフト７は、複数の軸受によって支持することができる。軸受は、転がり軸受にすることができる。他の実施形態では、軸受は、ジャーナル軸受にする場合がある。別の実施形態では、軸受は、能動型磁気軸受にする場合がある。異なった軸受を組み合わせることも予想できる。能動型磁気軸受は、キャンド構造又は非キャンド構造（ｃａｎｎｅｄ ｏｒ ｕｎ−ｃａｎｎｅｄ）の能動型磁気軸受にすることができる。

図６に図解した実施形態では、回転シャフト７は、３つのラジアル能動型磁気軸受５１、５３及び５５によって支持されている。１つのラジアル能動型磁気軸受が、圧縮機３３とは反対のシャフト７の一端の近くに位置している。別のラジアル能動型磁気軸受５３が、電気モータ３５と圧縮機３３の間に位置している。別のラジアル能動型磁気軸受５５が、電気モータ３５とは反対のシャフト７の一端上に位置している。

アキシアル軸受５７は、アキシアル荷重性能を提供するために設けることもできる。図６の実施形態では、アキシアル軸受５７は、能動型磁気軸受である。幾つかの実施形態では、アキシアル軸受５７は、圧縮機３３の外側に、すなわち、電気モータとは反対の圧縮機側に、位置することができる。他の実施形態では、アキシアル軸受５７は、圧縮機３３と電気モータ３５の間に配置することができる。

図６の実施形態では、アキシアル軸受５７は、圧縮機３３とは反対の電気モータ３５の側に実装される。

モータ圧縮機３０は、電気モータ３５用の冷却システムを備えると共に本明細書で詳細に記載していない能動磁気軸受用の冷却システムを備える場合がある。冷却システムは、オープン冷却ループやクローズド又はセミクローズド冷却ループを含む場合がある。

区画３は、区画３と５の間に分離バリアを提供するシールデバイス１を収容するダイアフラム６１によって、区画５から分離される。シールデバイス１は、図１〜５のいずれか１つに関連して本明細書中で上述したように構成することができる。

こうして、シールデバイス１は、圧縮機３３を収容する区画３を、ラジアル磁気軸受５３、電気モータ３５、及びアキシアル磁気軸受５７を収容する区画５から分離する。ウェットガスや、とにかく固形及び／又は液状の汚染物を含んでいるガスが圧縮機３３によって処理される場合に、シールデバイス１は、区画３を区画５から効果的に分離して、区画５内の汚染物の進入が阻止又は制限される。

幾つかの実施形態では、更なるシールデバイス１が、モータ圧縮機３３内に設けられる場合がある。例えば、シールデバイス１は、圧縮機３３とラジアル能動型磁気軸受５５の間に位置している場合があり、圧縮機３３によって処理される汚染ガスと、汚染物感応性の磁気軸受５５と、が効果的に分離される。

本明細書に記載した主題の開示した実施形態については、図面に示して、幾つかの例示的な実施形態に関連して精密かつ詳細に、十分に上述したが、本明細書に記載した新規な教示、原理、及び概念、並びに、添付の特許請求の範囲に記載した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、及び省略をすることができるということが当業者に明らかになろう。そういうことで、開示した技術革新の適切な範囲は、そういったすべての修正、変更、及び省略を網羅するように、添付の特許請求の範囲を最広義に解釈することによってのみ決定されるべきである。加えて、任意のプロセス又は方法ステップの順番や順序は、代替実施形態に従って変更又は再順序化することができる。

１ シールデバイス
３ 第１の区画
５ 第２の区画
７ （回転）シャフト
９ 汚染物感応性の構成要素
１１ 静止構成要素
１３ オイルジェットリング
１５ 第１のシール部材
１５Ｈ 螺旋状の突起
１５Ｔ 歯
１７ 第２のシール部材
１７Ｈ 螺旋状の突起
１７Ｔ 環状のシール歯
１９ ドライガス送達ポート
２１ ウェット粒子コレクタ
３０ （統合型）モータ圧縮機
３１ ケーシング
３３ 圧縮機
３５ 電気モータ
３７ インペラ
３９ ロータ
４１ ステータ
４３ ガス入口ダクト
４５ ガス出口ダクト
４７ 入口プレナム
４９ ディフューザ
５０ 渦巻き
５１ ラジアル能動型磁気軸受
５３ ラジアル能動型磁気軸受
５５ ラジアル能動型磁気軸受
５７ アキシアル軸受
６１ ダイアフラム

Claims (17)

1. ターボ機械内で第１の区画（３）を第２の区画（５）から分離するためのシールデバイス（１）であって、
   回転構成要素（７）と、
   静止構成要素（１１）と、
   前記回転構成要素（７）と前記静止構成要素（１１）の間の少なくとも第１のシール部材（１５）と、
   環状のウェット粒子コレクタ（２１）と、
   前記回転構成要素（７）上に一緒に回転するために実装され、前記環状のウェット粒子コレクタ（２１）によって囲まれているオイルジェット要素であって、前記オイルジェット要素に接触しているウェット粒子が遠心力によって前記環状のウェット粒子コレクタ（２１）の中に放出される、オイルジェット要素と、
   前記回転構成要素（７）と前記静止構成要素（１１）の間のドライガスを前記第１のシール部材（１５）に向けて送達するために配置されたドライガス送達ポート（１９）と、
   を含み、
   前記第１のシール部材（１５）が前記第１の区画（３）と前記オイルジェット要素の間に配置される、シールデバイス。
2. 前記ドライガス送達ポート（１９）は、前記オイルジェット要素と前記第２の区画（５）の間に配置される、請求項１記載のデバイス。
3. 前記オイルジェット要素は、オイルジェットリング（１３）である、請求項１又は２記載のデバイス。
4. 前記オイルジェットリング（１３）は、前記環状のウェット粒子コレクタ（２１）の中への前記ウェット粒子の放出を容易にするために、鋭利な縁部を周囲に有する、請求項３記載のデバイス。
5. 前記第１のシール部材（１５）は、前記オイルジェット要素に隣接したラビリンスシールを形成している複数の周方向の歯（１５Ｔ）を含む、請求項１乃至４のいずれか１項記載のデバイス。
6. 前記周方向の歯は、前記回転構成要素（７）上に一緒に回転するために配置される、請求項５記載のデバイス。
7. 前記第１のシール部材（１５）は、前記回転構成要素（７）上に一緒に回転するために配置された螺旋状の突起（１７Ｈ）を少なくとも１つ含む、請求項１乃至６のいずれか１項記載のデバイス。
8. 前記オイルジェット要素と前記第２の区画（５）の間に配置された、前記回転構成要素（７）と前記静止構成要素（１１）の間の第２のシール部材（１７）を更に含む、請求項１乃至７のいずれか１項記載のデバイス。
9. 前記第２のシール部材（１７）は、前記オイルジェット要素に隣接したラビリンスシールを形成している複数の周方向の歯を含む、請求項８記載のデバイス。
10. 前記第２のシール部材（１７）の前記複数の周方向の歯は、前記回転構成要素（７）上に一緒に回転するために配置される、請求項９記載のデバイス。
11. 前記第２のシール部材（１７）は、前記回転構成要素（７）上に一緒に回転するために配置された螺旋状の突起（１７Ｈ）を少なくとも１つ含む、請求項８記載のデバイス。
12. 前記ドライガス送達ポート（１９）は、前記第２の区画（５）と前記第２のシール部材（１７）の間に配置される、請求項８乃至１０のいずれか１項記載のデバイス。
13. ケーシング（３１）と、前記ケーシング（３１）内の第１の区画（３）の中で回転するために配置された少なくとも１つのインペラと、少なくとも１つの汚染物感応性の構成要素を収容している少なくとも第２の区画（５）と、前記第１の区画（３）と前記第２の区画（５）の間に配置された、請求項１乃至１２のいずれか１項記載のシールデバイス（１）と、を含む、ウェットガス圧縮機。
14. ターボ機械内で第１の区画（３）を第２の区画（５）から分離するための方法であって、汚染物を含んでいる処理ガスが前記第１の区画（３）の中で処理され、汚染物感応性の構成要素（９）が前記第２の区画（５）の中に収容されている、方法において、
    静止構成要素（１１）と回転構成要素（７）を、前記第１の区画（３）と前記第２の区画（５）の間に設けるステップと、
    少なくとも第１のシール部材（１５）を、前記第１の区画（３）と前記第２の区画（５）の間に配置するステップと、
    環状のウェット粒子コレクタ（２１）を、前記第１の区画（３）と前記第２の区画（５）の間に配置するステップであって、前記環状のウェット粒子コレクタ（２１）が前記回転構成要素（７）を囲んでいる、ステップと、
    前記第１のシール部材（１５）と前記第２の区画（５）の間において、前記回転構成要素（７）上に一緒に回転するためにオイルジェット要素を配置するステップであって、前記オイルジェット要素が前記環状のウェット粒子コレクタ（２１）によって囲まれている、ステップと、
    前記回転構成要素（７）と前記オイルジェット要素とを共に回転させるステップと、
    前記オイルジェット要素を用いて汚染物を収集し、前記オイルジェット要素を用いて遠心力によって前記汚染物を前記環状のウェット粒子コレクタ（２１）の中に放出するステップと、
    ドライガス送達ポート（１９）を、前記第２の区画（５）と前記第１のシール部材（１５）の間に配置するステップと、
    前記ドライガス送達ポート（１９）を通して前記第１のシール部材（１５）に向けてドライガスを送達するステップと、
    を含む、方法。
15. 第２のシール部材（１７）を、前記オイルジェット要素と前記第２の区画（５）の間に配置するステップを更に含み、前記ドライガス送達ポート（１９）が前記第２の区画（５）と前記第２のシール部材（１７）の間に配置される、請求項１４記載の方法。
16. 前記第１のシール部材（１５）は、前記回転構成要素（７）上に一緒に回転するために配置された螺旋状の突起（１７Ｈ）を少なくとも１つ含み、前記方法は、前記螺旋状の突起（１７Ｈ）を回転させることによって前記ドライガス送達ポート（１９）から前記第１の区画（３）に向けてドライガスを転送するステップを更に含む、請求項１４又は１５記載の方法。
17. 前記第２のシール部材（１７）は、前記回転構成要素（７）上に一緒に回転するために配置された螺旋状の突起（１７Ｈ）を少なくとも１つ含み、前記方法は、前記螺旋状の突起（１７Ｈ）を回転させることによって前記ドライガス送達ポート（１９）から前記オイルジェット要素に向けてドライガスを転送するステップを更に含む、請求項１５又は１６記載の方法。