JP2018509561A - バランスピストンシールのセンタリング - Google Patents

Abstract

圧縮機のバランスピストンのためのバランスピストンシール組立体が提供される。バランスピストンシール組立体は、バランスピストンシールと、固定支持体と、バランスピストンシールと固定支持体との間に配置される把持組立体とを備え得る。バランスピストンシールは、バランスピストンシールの径方向内側面およびバランスピストンの径方向外側面がそれらの間の径方向クリアランスを定めるように、バランスピストンの周りに配置されるように構成され得る。固定支持体は、圧縮機のケーシングと結合または一体化されるように構成され得る。把持組立体は、バランスピストンシールを固定支持体と固定させるように、および、バランスピストンに対するバランスピストンシールの径方向の熱膨張の間、バランスピストンシールとバランスピストンとの間の同心性を維持するように構成され得る。

Description

本発明は、U.S. Department of Energyによって与えられた政府契約番号DOE-DE-FE0000493の下、政府の支援で行われた。政府は本発明における特定の権利を有する。

本出願は、2015年3月27日に出願された米国仮特許出願第62/139,062号、および、2016年3月21日に出願された米国特許出願第15/075,400号の便益を主張する。前述の特許出願は、本明細書によって、本出願と一致する範囲まで、参照によってそれらの全体において本出願に組み込まれている。

圧縮機、および、圧縮機を組み込んだシステムが開発されており、無数の産業プロセス(例えば、石油精製業、海上石油生産プラットフォーム、および海中プロセス制御システム)においてしばしば利用されている。従来の圧縮機は、プロセス流体を低圧の環境から高圧の環境へと輸送するために、運動エネルギーをプロセス流体に加えることで、プロセス流体を圧縮するように構成され得る。圧縮機から吐出された圧縮されたプロセス流体は、作業を行い、あるいは1つまたは複数の下流のプロセスで動作を効率よく実施するために利用され得る。従来の圧縮機の効率における向上は、様々な石油生産場所において圧縮機の用途を増やしてきた。しかしながら、石油生産場所の多く(例えば、海上)は、空間が制約または限定される可能性がある。したがって、より小さくてより軽量な圧縮機、または、小型の圧縮機に対するさらなる関心および要求がある。上記のことに加えて、コンパクトな設置面積を維持しつつ生産を増大させるために、小型圧縮機がより大きい圧縮比(例えば、10:1以上)を達成できることが、しばしば望ましい。

より高い圧縮比を達成するためには、従来の小型圧縮機は、羽根車と、羽根車と一体化して形成されるバランスピストンと、をしばしば利用する。羽根車は、プロセス流体を加速するために、小型圧縮機内で回転するように構成された回転シャフトと結合され、一体化したバランスピストンは、羽根車の回転によって生成される軸方向のスラストと平衡するように構成され得る。しかしながら、羽根車がプロセス流体を加速するために回転するとき、圧縮されたプロセス流体の少なくとも一部分が、径方向のクリアランスを介して羽根車およびバランスピストンから漏れる、または、流れ過ぎていく可能性があり、それによって小型圧縮機の効率を低下させる。

前述のことを考慮して、従来の小型圧縮機は、径方向のクリアランスを通じたプロセス流体の漏れの流れを管理するために、バランスピストンの周りに配置されたバランスピストンシール(例えば、孔パターンシール)をしばしば利用することがある。しかしながら、羽根車がより大きい圧縮比(例えば、10:1以上)を達成するために必要な回転速度へと加速するにつれて、熱エネルギー(例えば、圧縮の熱)および/または遠心力が、羽根車およびバランスピストンを径方向外向きに膨張または拡張させ得る。また、プロセス流体の圧縮から生成される熱エネルギーは、バランスピストンシールの熱膨張も引き起こす可能性がある。回転シャフトは、羽根車とバランスピストンとの位置合わせを少なくとも部分的に維持することができるが、バランスピストンシールの熱膨張は、バランスピストンに対するバランスピストンシールの位置ずれを引き起こす可能性がある。例えば、バランスピストンシールの熱膨張は、バランスピストンシールをバランスピストンから径方向にずらしてしまい、それによってバランスピストンシールに対する、またはバランスピストンシール内で、バランスピストンの偏心回転をもたらす可能性がある。バランスピストンシール内でのバランスピストンの偏心回転は、運転効率を低下させる可能性があり、最終的に、小型圧縮機および/またはその構成部品に損傷をもたらす可能性がある。例えば偏心回転は、回転するバランスピストンとバランスピストンシールとの間に偶発的な接触を引き起こし、バランスピストンおよび/またはバランスピストンシールへの損傷をもたらす可能性がある。

米国特許第8,632,302号明細書

したがって、必要とされているのは、バランスピストンとバランスピストンシールとの間の径方向のクリアランスを制御するための、向上されたバランスピストンシール組立体および方法である。

開示の実施形態は、バランスピストンシール組立体を圧縮機のバランスピストンに提供できる。バランスピストンシール組立体は、バランスピストンシールと、固定支持体と、バランスピストンシールと固定支持体との間に配置される把持組立体と、を備え得る。バランスピストンシールは、バランスピストンシールの径方向内側面およびランスピストンの径方向外側面がそれらの間の径方向クリアランスを定めるように、バランスピストンの周りに配置されるように構成され得る。固定支持体は、圧縮機のケーシングと結合または一体化されるように構成され得る。把持組立体は、バランスピストンシールを固定支持体と固定させるように、およびバランスピストンに対するバランスピストンシールの径方向の熱膨張の間、バランスピストンシールとバランスピストンとの間の同心性を維持するように構成され得る。

本開示の実施形態は、ケーシングと、ケーシングに配置される回転シャフトと、を備え、駆動部によって駆動されるように構成される圧縮機も提供できる。圧縮機は回転シャフトと結合され、回転シャフトによって駆動されるように構成される羽根車も備え得る。圧縮機は羽根車と一体化され、羽根車によって生成される軸方向のスラストと平衡するように構成されるバランスピストンをさらに備え得る。バランスピストンシールが、バランスピストンシールの径方向内側面およびバランスピストンの径方向外側面がそれらの間の径方向クリアランスを定めるように、バランスピストンの周りに配置され得る。把持組立体がバランスピストンシールとケーシングとの間に配置され得る。把持組立体は、バランスピストンシールをケーシングと固定させるように構成され得る。把持組立体は、バランスピストンに対するバランスピストンシールの熱膨張の間、バランスピストンシールとバランスピストンとの間の同心性を維持するように構成されてもよい。

本開示の実施形態は、駆動部と、駆動部と結合され且つ駆動部によって駆動されるように構成される圧縮機と、を備える圧縮システムも提供できる。圧縮機は、ケーシングと、ケーシングと結合または一体化される入口と、ケーシングに配置され且つ圧縮機を駆動部と結合するように構成される回転シャフトと、を備え得る。入口およびケーシングは、プロセス流体を受け入れるように構成される圧縮機の流体経路を少なくとも部分的に定め得る。圧縮機は、結合される羽根車と、羽根車と一体化されるバランスピストンと、をも備え得る。羽根車は、回転シャフトを介して前記駆動部によって回転されるように構成されてもよく、一体化したバランスピストンは、羽根車の回転によって生成される軸方向のスラストと平衡するように構成されてもよい。バランスピストンシールは、バランスピストンシールおよびバランスピストンがそれらの間の径方向クリアランスを定めるように、バランスピストンの径方向外側に配置されてもよい。把持組立体がバランスピストンシールとケーシングとの間に配置され得る。把持組立体は、バランスピストンシールをケーシングと固定させるように構成され得る。把持組立体は、バランスピストンシールの熱膨張の間、バランスピストンシールとバランスピストンとの間の同心性を維持するように構成されてもよい。

本開示は、添付の図と共に読まれるとき、以下の詳細な記載から最もよく理解される。業界における標準的な実施にしたがって、様々な特徴が縮尺通りに描写されていないことは強調される。実際、様々な特徴の寸法は、議論の明確性のために、任意に拡大または縮小され得る。

開示された1つまたは複数の実施形態による、圧縮機を含む例示の圧縮システムの概略図である。 開示された1つまたは複数の実施形態による、図1の圧縮システムに含まれ得る例示の圧縮機の部分的な断面図である。 開示された1つまたは複数の実施形態による、図2Aの2Bと付された四角によって指示された圧縮機の一部の拡大図である。 開示された1つまたは複数の実施形態による、図2Bのバランスピストンシール、および、バランスピストンシールに結合された第1の環状リングの一部の斜視図である。 開示された1つまたは複数の実施形態による、図3の第1の環状リングの平面図である。

以下の記載は、本発明の異なる特徴、構造、または機能を実施するためのいくつかの例示の実施形態を記載していることが、理解されるものである。構成要素、配置、および構成の例示の実施形態は、本開示を単純化するために以下に記載されているが、これらの例示の実施形態は、例として単に提供されており、本発明の範囲を限定するように意図されていない。また、本開示は、様々な例示の実施形態において、およびここで提供されている図にわたって、符号および/または文字を繰り返す可能性がある。この繰り返しは、単純化と明確化の目的のためであり、様々な例示の実施形態同士の間の関係、および/または、様々な図で詳述した構成同士の間の関係を、それ自体で決定することはない。さらに、以下の記載における第2の特徴への第1の特徴の形成は、第1の特徴と第2の特徴とが直接接触して形成される実施形態を含み得るし、追加の特徴が第1の特徴と第2の特徴とに介在して形成され、そのため第1の特徴と第2の特徴とが直接接触していない可能性のある実施形態も含み得る。最後に、以下に提示されている例示の実施形態は、任意の方法の組み合わせで組み合わされてもよく、つまり、ある例示の実施形態からの任意の要素が、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の他の例示の実施形態で使用されてもよい。

また、特定の用語が、具体的な構成要素に言及するために、以下の記載および請求項を通じて使用されている。当業者は、様々な実体が異なる名前によって同じ構成要素に言及でき、したがって、本明細書で記載されている要素への命名の仕方は、本明細書で明確に定められていない場合、本発明の範囲を限定するように意図されていないことを、理解するものである。さらに、本明細書で使用されている命名の仕方は、名前が異なるが機能は異ならない構成要素同士を区別するように意図されていない。さらに、以下の詳述および請求項において、「含む」および「備える」という用語は、オープンエンドの形で使用され、したがって、「〜を含むが限定されない」を意味するように解釈されるべきである。本開示におけるすべての数値は、明確に述べられていない場合、正確な値またはおおよその値であり得る。したがって、本開示の様々な実施形態は、意図されている領域から逸脱することなく、本明細書で開示されている数、数値、および範囲から外れる可能性がある。さらに、特許請求の範囲または明細書で使用されているとき、「または」という用語は、排他的な場合と包括的な場合との両方を網羅するように意図されており、つまり、「AまたはB」は、明示的に指示されていない場合、「AおよびBの少なくとも一方」と同義であるように意図されている。

図1は、1つまたは複数の実施形態による例示の圧縮システム100の概略図を示している。圧縮システム100は、数ある構成要素の中でも、1つまたは複数の圧縮機102(1つが示されている)と、駆動部104と、圧縮機102を駆動部104と動作可能に結合するように構成された駆動シャフト106と、を備え得る。圧縮システム100は、プロセス流体を圧縮または加圧するように構成され得る。例えば、本明細書でさらに記載されているように、駆動部104は、プロセス流体を圧縮するために、駆動シャフト106を介して圧縮機102を駆動するように構成され得る。例示の実施形態では、圧縮システム100は、少なくとも約6:1以上の圧縮比を有し得る。例えば、圧縮システム100は、プロセス流体を、約6:1、約6.1:1、約6.2:1、約6.3:1、約6.4:1、約6.5:1、約6.6:1、約6.7:1、約6.8:1、約6.9:1、約7:1、約7.1:1、約7.2:1、約7.3:1、約7.4:1、約7.5:1、約7.6:1、約7.7:1、約7.8:1、約7.9:1、約8:1、約8.1:1、約8.2:1、約8.3:1、約8.4:1、約8.5:1、約8.6:1、約8.7:1、約8.8:1、約8.9:1、約9:1、約9.1:1、約9.2:1、約9.3:1、約9.4:1、約9.5:1、約9.6:1、約9.7:1、約9.8:1、約9.9:1、約10:1、約10.1:1、約10.2:1、約10.3:1、約10.4:1、約10.5:1、約10.6:1、約10.7:1、約10.8:1、約10.9:1、約11:1、約11.1:1、約11.2:1、約11.3:1、約11.4:1、約11.5:1、約11.6:1、約11.7:1、約11.8:1、約11.9:1、約12:1、約12.1:1、約12.2:1、約12.3:1、約12.4:1、約12.5:1、約12.6:1、約12.7:1、約12.8:1、約12.9:1、約13:1、約13.1:1、約13.2:1、約13.3:1、約13.4:1、約13.5:1、約13.6:1、約13.7:1、約13.8:1、約13.9:1、約14:1、またはそれを超える圧縮比まで圧縮できる。

圧縮機102は直接入口遠心圧縮機であり得る。直接入口遠心圧縮機には、例えば、ニューヨーク州オーリアンのDresser-Rand CompanyによるDresser-Rand Pipeline Direct Inlet(PDI)遠心圧縮機の種類があり得る。圧縮機102は、センターハングロータ構成、または、図1に示しているようなオーバーハングロータ構成を有し得る。例示の実施形態では、圧縮機102は軸方向入口遠心圧縮機であり得る。他の実施形態では、圧縮機102は径向入口遠心圧縮機であり得る。先に詳述しているように、圧縮システム100は、1つまたは複数の圧縮機102を備え得る。例えば、圧縮システム100は複数の圧縮機(図示略)を備えてもよい。図1に示した他の実施例では、圧縮システム100は単一の圧縮機102を備え得る。圧縮機102は超音速圧縮機または亜音速圧縮機であり得る。少なくとも1つの実施形態では、圧縮システム100は複数の圧縮機を備えてもよく(図示略)、複数の圧縮機のうちの少なくとも1つの圧縮機は亜音速圧縮機である。図1に示した他の実施形態では、圧縮システム100は単一の圧縮機102を備え、単一の圧縮機102は超音速圧縮機である。

圧縮機102は1つまたは複数の段を備えてもよい(図示略)。少なくとも1つの実施形態では、圧縮機102は一段式圧縮機であり得る。他の実施形態では、圧縮機102は多段式遠心圧縮機であり得る。圧縮機102の各々の段(図示略)は亜音速圧縮機段または超音速圧縮機段であり得る。例示の実施形態では、圧縮機102は単一の超音速圧縮機段を備え得る。他の実施形態では、圧縮機102は複数の亜音速圧縮機段を備え得る。なおも他の実施形態では、圧縮機102は亜音速圧縮機段および超音速圧縮機段を備え得る。圧縮機102のいずれかの1つまたは複数の段は、約1:1より大きい圧縮比を有し得る。例えば、圧縮機102の1つまたは複数の段は、約1.1:1、約1.2:1、約1.3:1、約1.4:1、約1.5:1、約1.6:1、約1.7:1、約1.8:1、約1.9:1、約2:1、約2.1:1、約2.2:1、約2.3:1、約2.4:1、約2.5:1、約2.6:1、約2.7:1、約2.8:1、約2.9:1、約3:1、約3.1:1、約3.2:1、約3.3:1、約3.4:1、約3.5:1、約3.6:1、約3.7:1、約3.8:1、約3.9:1、約4:1、約4.1:1、約4.2:1、約4.3:1、約4.4:1、約4.5:1、約4.6:1、約4.7:1、約4.8:1、約4.9:1、約5:1、約5.1:1、約5.2:1、約5.3:1、約5.4:1、約5.5:1、約5.6:1、約5.7:1、約5.8:1、約5.9:1、約6:1、約6.1:1、約6.2:1、約6.3:1、約6.4:1、約6.5:1、約6.6:1、約6.7:1、約6.8:1、約6.9:1、約7:1、約7.1:1、約7.2:1、約7.3:1、約7.4:1、約7.5:1、約7.6:1、約7.7:1、約7.8:1、約7.9:1、約8.0:1、約8.1:1、約8.2:1、約8.3:1、約8.4:1、約8.5:1、約8.6:1、約8.7:1、約8.8:1、約8.9:1、約9:1、約9.1:1、約9.2:1、約9.3:1、約9.4:1、約9.5:1、約9.6:1、約9.7:1、約9.8:1、約9.9:1、約10:1、約10.1:1、約10.2:1、約10.3:1、約10.4:1、約10.5:1、約10.6:1、約10.7:1、約10.8:1、約10.9:1、約11:1、約11.1:1、約11.2:1、約11.3:1、約11.4:1、約11.5:1、113.6:1、約11.7:1、約11.8:1、約11.9:1、約12:1、約12.1:1、約12.2:1、約12.3:1、約12.4:1、約12.5:1、約12.6:1、約12.7:1、約12.8:1、約12.9:1、約13:1、約13.1:1、約13.2:1、約13.3:1、約13.4:1、約13.5:1、約13.6:1、約13.7:1、約13.8:1、約13.9:1、約14:1、またはそれを超える圧縮比を有し得る。例示の実施形態では、圧縮機102は複数の圧縮機段を備えてもよく、その場合、複数の圧縮機段のうちの第1の段(図示略)は約1.75:1の圧縮比を有し、複数の圧縮機段のうちの第2の段(図示略)は約6.0:1の圧縮比を有し得る。

駆動部104は、駆動シャフト106に回転エネルギーを提供するように構成され得る。駆動シャフト106は、駆動シャフト106の回転エネルギーが回転シャフト108へと伝達され得るように、圧縮機102の回転シャフト108と一体化または結合され得る。駆動部104の駆動シャフト106は、駆動シャフト106の回転エネルギーを圧縮機102の回転シャフト108へと伝達するように構成された複数の歯車を有する歯車箱(図示略)を介して、回転シャフト108と結合され得る。したがって、駆動シャフト106および回転シャフト108は、歯車箱を介して、同じ速度、実質的に同様の速度、または異なる速度および回転方向で回転できる。駆動部104は、永久磁石電気モータなどのモータであり得るし、固定子(図示略)および回転子(図示略)を備え得る。しかしながら、他の実施形態は、限定されることはないが、同期モータ、誘導モータ、およびブラシ付き直流モータなどを含む他の種類のモータを採用できることは理解されるべきである。駆動部104は、油圧モータ、内燃エンジン、蒸気タービン、ガスタービン、または、圧縮機102の回転シャフト108を駆動もしくは回転することができる任意の他の装置であってもよい。

圧縮システム100は、圧縮システム100の筐体112によって直接的または間接的に支持された1つまたは複数のラジアル軸受110を備え得る。ラジアル軸受110は、駆動シャフト106および/または回転シャフト108を支持するように構成され得る。ラジアルベアリング110は油膜軸受であってもよい。ラジアル軸受110は、能動型磁気軸受、受動型磁気軸受などの磁気軸受であってもよい。圧縮システム100は、回転シャフト108に隣接して配置され、回転シャフト108の軸方向の移動を制御するように構成された1つまたは複数の軸スラスト軸受114を備えてもよい。軸スラスト軸受114は、圧縮機102によって発生させられるスラスト荷重またはスラスト力を少なくとも部分的に支持および/または対抗するように構成される磁気軸受であり得る。

圧縮システム100で加圧、循環、収容、または利用されるプロセス流体は、液相、気相、超臨界状態、未臨界状態、またはそれらの組み合わせにある流体であり得る。プロセス流体は、混合物、またはプロセス流体混合物であり得る。プロセス流体は、1つもしくは複数の高分子量プロセス流体、1つもしくは複数の低分子量プロセス流体、またはそれらの組み合わせもしくは任意の混合物を含み得る。本明細書で使用されるとき、「高分子量プロセス流体」という用語は、1モルあたり約30グラム(g/mol)以上の分子量を有するプロセス流体を参照している。例示の高分子量プロセス流体は、限定されることはないが、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、およびヘキサンなどの炭化水素であり得る。例示の高分子量プロセス流体は、限定されることはないが、二酸化炭素(CO₂)、または二酸化炭素を含むプロセス流体混合物でもあり得る。本明細書で使用されるとき、「低分子量プロセス流体」という用語は、約30g/mol未満の分子量を有するプロセス流体を参照している。例示の低分子量プロセス流体は、限定されることはないが、空気、水素、メタン、またはそれらの任意の組み合わせもしくは混合物であり得る。

例示の実施形態では、プロセス流体またはプロセス流体混合物は、二酸化炭素であり得るか、または二酸化炭素を含み得る。プロセス流体またはプロセス流体混合物における二酸化炭素の量は、体積において少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、またはそれ以上であり得る。圧縮システム100において、二酸化炭素をプロセス流体として、またはプロセス流体混合物の成分もしくは一部として利用することで、1つまたは複数の利点を提供できる。例えば、二酸化炭素は簡単に利用可能で、安価で、非毒性で、不燃性のプロセス流体を提供できる。別の例では、二酸化炭素を利用する用途の比較的高い作動圧力によって、二酸化炭素を(例えば、プロセス流体として、またはプロセス流体混合物の一部として)包含している圧縮システム100を、他のプロセス流体(例えば、二酸化炭素を含まないプロセス流体)を包含している圧縮システムより比較的よりコンパクトにさせることができる。また、他のプロセス流体に対する二酸化炭素の高密度および高い熱容量または体積当たりの熱容量は、二酸化炭素をより大きな「エネルギー密度」とさせることができる。また、圧縮システム100および/または圧縮システム100の構成要素の相対的な大きさが、圧縮システム100の性能を低減することなく縮小され得る。

二酸化炭素は、任意の具体的な種類、ソース、純度、またはグレードのものであり得る。例えば、工業用グレードの二酸化炭素は、開示の範囲から逸脱することなくプロセス流体として利用できる。さらに、先に詳述したように、プロセス流体は、混合物、またはプロセス流体混合物であり得る。プロセス流体混合物は、圧縮システム100内のプロセス流体混合物の1つまたは複数の望ましい特性のために選択され得る。例えば、プロセス流体混合物は、プロセス流体混合物を、二酸化炭素(または、二酸化炭素を含むプロセス流体)だけを圧縮するよりも少ないエネルギー入力で比較的より高い圧力へと圧縮することができる液体吸収剤および二酸化炭素(または、二酸化炭素を含むプロセス流体)の混合物を含み得る。

図2Aは、1つまたは複数の実施形態による、図1の圧縮システム100に含まれ得る例示の圧縮機200の部分的な断面図を示している。図2Bは、1つまたは複数の実施形態による、図2Aの2Bと付された四角によって指示された圧縮機200の一部の拡大図を示している。図2Aに示しているように、圧縮機200は、ケーシング202と入口204(例えば、軸方向入口)とを備え得る。ケーシング202および入口204は、プロセス流体が流れるのに通り得る圧縮機200の流体経路を少なくとも部分的に定め得る。流体経路は、プロセス流体を受け入れるように構成される入口経路206と、入口経路206と流体結合される羽根車空洞208と、羽根車空洞208と流体結合されるディフューザ210(例えば、静的なディフューザ)と、ディフューザ210と流体結合される回収部または渦巻室212と、を備え得る。ケーシング202は、圧縮機200の1つまたは複数の構成要素を支持および/または保護するように構成され得る。ケーシング202は、圧縮機200の1つまたは複数の部分または構成要素を通って流れるプロセス流体を収容するようにも構成され得る。

図2Aに示しているように、圧縮機200は、所定または所望の流体特性および/または流体流れ特質を達成するために、入口経路206を通って流れるプロセス流体を条件づけるように構成される入口案内翼組立体214を備え得る。このような流体特性および/もしくは流体流れ特質は、流れパターン(例えば旋回の分布)、速度、流量、圧力、温度、ならびに/または、圧縮機200をここで記載しているように機能させることができる任意の適切な流体特性および流体流れ特質を含み得る。入口案内翼組立体214は、入口経路206に配置され、入口経路206を通って流れるプロセス流体に1つまたは複数の流体特性および/または流体流れ特質を与えるように構成された1つまたは複数の入口案内翼216を備え得る。入口案内翼216は、入口経路206を通って流れるプロセス流体の1つまたは複数の流体特性および/または流体流れ特質を変化させるように構成されてもよい。例えば、入口案内翼216のそれぞれの部分は、入口経路206を通って流れるプロセス流体の1つまたは複数の流体特性および/または流体流れ特質(例えば、旋回、速度、質量流量など)を変化させるように移動可能(例えば、調節可能)であり得る。例示の実施形態では、入口案内翼216は、本開示と一致する範囲でその主題が参照により組み込まれた特許文献１に開示されているように、入口経路206内で移動または調節するように構成され得る。

図2Aに示した別の実施形態では、入口案内翼216は、入口経路206を通じて入口204の内面218から入口案内翼組立体214のハブ220まで延び得る。入口案内翼216は、ハブ220の周りにおいて実質的に等しい間隔で、または異なる間隔で、周囲方向に離間され得る。入口案内翼216は、翼形、流線形、または他の形とされ、入口経路206を通って流れるプロセス流体に1つまたは複数の流体特性を少なくとも部分的に与えるように構成され得る。

圧縮機200は、羽根車空洞208に配置された羽根車222を備え得る。羽根車222は、ハブ224と、ハブ224から延びる複数の動翼226と、を有し得る。図2Aに示した例示の実施形態では、羽根車222は、開放または「シュラウドなし」の羽根車であり得る。他の実施形態では、羽根車222はシュラウド付きの羽根車であり得る。羽根車222は、中を通って流れるプロセス流体の静圧および/または速度を増加させるために、圧縮機200の長手方向軸228の周りで回転するように構成され得る。例えば、羽根車222のハブ224は回転シャフト108と結合されてもよく、羽根車222は、回転シャフト108および駆動シャフト106を介して、駆動部104(図1参照)によって駆動または回転され得る。羽根車222の回転は、入口経路206を介して圧縮機200へとプロセス流体を引き込むことができる。さらに、羽根車222の回転は、プロセス流体を羽根車222へと引き込んでから、羽根車222を通じて引き込み、プロセス流体を羽根車222の先端230(図2B参照)へと加速させ、それによってプロセス流体の静圧および/または速度を増加させる。複数の動翼226は、プロセス流体の速度を上昇させ、プロセス流体を羽根車222から羽根車222と流体結合されたディフューザ210へと方向付けるために、静圧(ポテンシャルエネルギー)および/または速度(運動エネルギー)をプロセス流体に与えるように構成され得る。ディフューザ210は、羽根車222からのプロセス流体の運動エネルギーを静圧の増加へと変換するために構成され得る。

1つまたは複数の実施形態では、羽根車222の先端230におけるプロセス流体は、亜音速であり、1未満の絶対マッハ数を有し得る。例えば、羽根車222の先端230におけるプロセス流体は、1未満、0.9未満、0.8未満、0.7未満、0.6未満、0.5未満、0.4未満、0.3未満、0.2未満、または0.1未満の絶対マッハ数を有し得る。したがって、このような実施形態では、ここで詳述した圧縮機102、200は、羽根車222の先端230において1未満の絶対マッハ数でプロセス流体を提供するのに十分な速度で、羽根車222が長手方向軸228の周りに回転するように構成され得るため、「亜音速」であり得る。

1つまたは複数の実施形態では、羽根車222の先端230におけるプロセス流体は、超音速であり、1以上の絶対マッハ数を有し得る。例えば、羽根車222の先端230におけるプロセス流体は、少なくとも1、少なくとも1.1、少なくとも1.2、少なくとも1.3、少なくとも1.4、または少なくとも1.5の絶対マッハ数を有し得る。したがって、このような実施形態では、ここで詳述した圧縮機102、200は、羽根車222の先端230において、1以上の絶対マッハ数で、または音速を超える流体速度で、プロセス流体を提供するのに十分な速度で、羽根車222が長手方向軸228の周りに回転するように構成され得るため、「超音速」であると言われる。超音速圧縮機、または超音速圧縮機の状態において、羽根車222の回転または先端の速度は、1秒あたり約500メートル(m/s)以上であり得る。例えば、羽根車222の先端速度は、約510m/s、約520m/s、約530m/s、約540m/s、約550m/s、約560m/s以上であり得る。

図2Aおよび図2Bに示しているように、圧縮機200は、圧縮機200を動作させる1つまたは複数のモードの間、羽根車222によって発生させられる軸方向のスラストと釣り合うように構成されたバランスピストン232を備え得る。少なくとも1つの実施形態において、バランスピストン232と羽根車222とは別々の構成要素であり得る。例えば、バランスピストン232と羽根車222とは、互いと結合された別々の環状の構成要素であり得る。別の実施形態では、図2Aおよび図2Bに示したように、バランスピストン232は羽根車222と一体であってもよく、そのため、バランスピストン232と羽根車222とは単一または一体の環状部品から形成されてもよい。

図2Aおよび図2Bに示したように、圧縮機200は、羽根車222の近位に配置されたシュラウド234も備え得る。例えば、シュラウド234は、羽根車222の複数の動翼226に近接して配置され得る。シュラウド234は、その内面236が羽根車222の複数の動翼226に接近または近接して配置され得るように、羽根車222の周りで環状に延び得る。圧縮機200を動作させる1つまたは複数のモードの間、シュラウド234の内面236と羽根車222とは、それらの間に羽根車クリアランス(図示略)を定め得る。

図2Aおよび図2Bに示したように、圧縮機200は、バランスピストン232の周りに配置されたバランスピストンシール240を有し、プロセス流体の流れが、バランスピストン232から漏れる、またはバランスピストン232を越えて流れるのを防止または低減するように構成されたバランスピストンシール組立体238を備え得る。例えば、図2Bに示したように、バランスピストンシール240は、バランスピストン232の径方向外側面242から径方向外側に配置され得る。図2Aに示した少なくとも1つの実施形態では、バランスピストンシール240は、単一の環状の一体品であり得る、または、そのような一体品を含み得る。別の実施形態では、バランスピストンシール240は、互いと結合されるように構成された1つまたは複数の弓形の部分から形成され得る。バランスピストンシール240は、1つまたは複数の金属(例えば、金属合金)から製作され得る。バランスピストンシール240は、回転シャフト108と、回転シャフト108が結合されたバランスピストン232とに対して回転方向で固定とされ、回転シャフト108およびバランスピストン232はバランスピストンシール240に対して回転できる。バランスピストンシール240の径方向内側面244は、バランスピストン232の径方向外側面242の周りで径方向に延び、径方向外側面242から径方向でずらされてもよい。バランスピストンシール240の径方向内側面244と、バランスピストン232の径方向外側面242と、はそれらの間に径方向の隙間またはクリアランス246を少なくとも部分的に定め得る。

バランスピストンシール240の径方向内側面244は、バランスピストンシール240のためのシール面であり得る、または、バランスピストンシール240のためのシール面を提供し得る。径方向内側面244が、技術的に知られている任意の種類のシールを定め得ることは、理解されるべきである。例えば、バランスピストンシール240の径方向内側面244は、バランスピストン232の径方向外側面242に向かって径方向内向きに延びる複数の歯(図示略)を定めてもよい。したがって、バランスピストンシール240は、その径方向内側面244に沿ってラビリンスシールを有し得る。別の例では、バランスピストンシール240の径方向内側面244は、複数の孔または開口(図示略)を定めてもよい。したがって、バランスピストンシール240は、その径方向内側面244に沿って、孔パターンのシール面または緩衝式のシール面を提供してもよい。なおも他の例では、径方向内側面244は、複数の概して六角形とされた開口(図示略)を定めることで、バランスピストンシール240に、その径方向内側面244に沿ってハニカム状のシール面を提供してもよい。

バランスピストンシール組立体238は、ケーシング202と結合された、またはケーシング202と一体に形成された固定支持体248を備え得る。例えば、固定支持体248は、ケーシング202の一部を形成し得るか、またはケーシング202と一体に形成され得る。別の例では、固定支持体248は、1つまたは複数の機械的な留め具(図示略)を介して、ケーシング202と結合され得る。固定支持体248は、バランスピストンシール240と係合または相互作用(つまり、直接的または間接的に)するように構成され得る。固定支持体248は、バランスピストンシール240を少なくとも部分的に位置決め、位置合わせ、および/または支持するために、バランスピストンシール240と係合または相互作用するように構成されてもよい。例えば、固定支持体248は、バランスピストンシール240とバランスピストン232との間の位置合わせまたは同心性を維持するように、バランスピストンシール240と係合するように構成されてもよい。他の例では、固定支持体248は、バランスピストンシール240をバランスピストン232の周りに位置決めおよび/または支持するように、バランスピストンシール240と係合するように構成されてもよい。他の例では、固定支持体248は、バランスピストン232および/または固定支持体248に対するバランスピストンシール240の径方向の移動に抗するために、バランスピストンシール240と係合するように構成されてもよい。固定支持体248は、バランスピストンシール240の径方向内側面244とバランスピストン232の径方向外側面242とがそれらの間に径方向クリアランス246を少なくとも部分的に定めるように、バランスピストンシール240を位置決めおよび/または支持できる。固定支持体248は、1つまたは複数の環状体であり得る、または1つ以上の環状体を備え得る。例えば、固定支持体248は、互いと結合された2つ以上の環状体または弓状部分(図示略)から形成されてもよい。図2Bに示した他の例では、固定支持体248は、単一の環状の一体品から形成され得る。

固定支持体248およびバランスピストンシール240は、把持組立体250を介して、互いと間接的に係合し得る、および/または互いと間接的に固定され得る。把持組立体250は、バランスピストンシール240と固定支持体248とを互いに固定するように構成された第1の環状リング252および第2の環状リング254を備え得る。図2Bに示したように、第1の環状リング252はバランスピストンシール240と結合され得るし、第2の環状リング254は固定支持体248と結合され得る。図2Bでさらに示したように、第1の環状リング252および第2の環状リング254は、1つまたは複数の機械的留め具256を介して、バランスピストンシール240および固定支持体248とそれぞれ結合され得る。図示した機械的留め具は、限定されることはないが、1つまたは複数のボルト、スタッド、およびナット、または技術的に知られている任意の他の機械的留め具を備え得る。図2Bは、バランスピストンシール240と結合された第1の環状リング252を示しているが、第1の環状リング252がバランスピストンシール240と一体に形成されてもよいことは、理解されるべきである。同様に、第2の環状リング254は、固定支持体248またはケーシング202の一部と一体に形成されてもよい。図2Bに示したように、バランスピストンシール240は、その第1の軸方向端部260から第2の軸方向端部262に向かって延び、第1の環状リング252を受け入れるように構成される環状通路258を定め得る。

図3は、1つまたは複数の実施形態による、図2Bのバランスピストンシール240、およびバランスピストンシール240に結合された第1の環状リング252の一部の斜視図を示している。図4は、1つまたは複数の実施形態による、図3の第1の環状リング252の平面図を示している。図3に示し、図4において詳細にさらに示したように、第1の環状リング252は、それの環状面302に沿って複数の軸方向のスプラインまたは歯300を定め得る。歯300は、第1の環状リング252の環状面302に沿って実質的に等しい間隔で離間され得る。第1の環状リング252の歯300は、第2の環状リング254の対応する歯(図示略)と合致するように構成され得る。例えば、第2の環状リング254の対応する歯(図示略)は、第1の環状リング252の歯300と係合するように構成された複数の溝(図示略)を定め得る。第1の環状リング252の歯300だけが示されているが、第2の環状リング254の歯は、第1の環状リング252の歯300と合致または係合するように、同様であり得る、および/または構成され得る。例えば、第2の環状リング254の歯(図示略)は、第1の環状リング252の歯300と合致または係合するように構成された溝を定め得る。

把持組立体250は、バランスピストンシール240とバランスピストン232との間の同心性を維持しつつ、それらの間の径方向の差異のある膨張および/または収縮を許容できる。例えば、第1の環状リング252の歯300の形および/または第2の環状リング254の対応する歯(図示略)の形は、バランスピストン232および/または固定支持体248との同心性を維持しつつ、バランスピストンシール240を径方向に膨張および/または収縮させることができる(例えば、熱膨張/熱収縮を介して)。第1の環状リング252および/または第2の環状リング254の歯300は、様々なカップリングの形、形状、または設計を有し得る。歯300の図示の結合の設計は、限定されることはないが、インボリュートスプライン(例えば、CURVIC(登録商標)カップリング)、プリズムもしくは平坦な側面のスプライン(例えば、ヒルトのカップリングまたはジョイント)、軸方向に真っ直ぐなスプライン、または、バランスピストンシール240と固定支持体248との間の位置合わせおよび/または径方向の加重の伝達を容易にし得る技術的に知られている任意の他の種類の面ギアカップリングであり得る。図4に示した例示の実施形態では、第1の環状リング252の歯300は、第1の環状リング252と第2の環状リング254との間にヒルトカップリングを提供するような形または構成とされ得る。例えば、ヒルトカップリングでは、歯300の各々は、第1の環状リング252の中心軸304に向かって先細りとなっている三角形とされたスプラインであり得る。さらに、ヒルトカップリングでは、歯300の各々の側壁306(図4参照)が、第1の環状リング252の中心軸304と径方向に位置合わせされ得る。

図2A、図2B、図3、および図4を引き続き参照すると、圧縮機200の例示の動作では、バランスピストンシール240と、バランスピストンシール240と結合された第1の環状リング252と、は固定支持体248と、固定支持体248と結合された第2の環状リング254と、に向けて付勢させることができ、そのため第1および第2の環状リング252、254の歯300が互いに係合する。把持組立体250の第1の環状リング252と第2の環状リング254との間の係合は、バランスピストンシール240をバランスピストン232の周りで浮かせることで、それらの間に径方向クリアランス246を定め得る。把持組立体250の第1の環状リング252と第2の環状リング254との間の係合は、バランスピストンシール240を固定支持体248および/またはバランスピストン232と同心で位置合わせすることもできる。

休止中または圧縮機200の動作の始動モードの前に、回転シャフト108、羽根車222、およびバランスピストン232は固定とすることができ、バランスピストンシール240およびバランスピストン232は、それらの間に径方向クリアランス246を定め得る。動作の始動モードの間、駆動部104(図1参照)は、(駆動シャフト106を介して)回転シャフト108と、羽根車222と、羽根車222に結合されたバランスピストン232と、を加速または回転させることで、圧縮機200を休止から動作の定常モードへと駆動できる。羽根車222およびバランスピストン232は、バランスピストンシール240に対して、長手方向軸228の周りで回転できる。羽根車222の加速および/または回転は、入口経路206を介して圧縮機200へとプロセス流体を引き込むことができる。入口経路206に配置された入口案内翼216は、そこを流れるプロセス流体に1つまたは複数の流れ特性(例えば旋回)を誘導できる。さらに、羽根車222の回転は、プロセス流体を入口経路206から、回転する羽根車222へと引き込んでから回羽根車222を通じて引き込むことができ、プロセス流体を羽根車222の先端230に付勢し、それによってプロセス流体の速度(例えば、運動エネルギー)を増加させる。羽根車222からのプロセス流体は、羽根車222の先端230から吐出され、先端230と流体結合されたディフューザ210へと方向付けられ得る。ディフューザ210は、プロセス流体を羽根車222から受け入れ、羽根車222からのプロセス流体の速度(例えば、運動エネルギー)をポテンシャルエネルギー(例えば、増加した静圧)へと変換する。ディフューザ210は、プロセス流体を、ディフューザ210と流体結合された渦巻室212へと下流に方向付けできる。渦巻室212は、プロセス流体を集め、プロセス流体を1つまたは複数の下流の管および/またはプロセス構成要素(図示略)へと送達できる。渦巻室212は、プロセス流体の運動エネルギーを増加した静圧へと変換することで、中を通って流れるプロセス流体の静圧を増加させるように構成されてもよい。

動作の始動モード(例えば、冷えた過渡期の始動)の間、羽根車222と、羽根車222と結合されたバランスピストン232とは、バランスピストンシール240に向かって径方向外向きに膨張または拡張し得る。例えば、回転シャフト108の回転から生じた遠心力は、羽根車222とバランスピストン232とに作用することで、羽根車222およびバランスピストン232の径方向外向きの拡大を引き起こす。圧縮機200において生じる熱エネルギーまたは熱は、羽根車222およびバランスピストン232の径方向外向きの膨張も少なくとも部分的に引き起こす可能性がある。例えば、圧縮機200においてプロセス流体を圧縮することは、羽根車222(例えば、羽根車222の先端230)および/またはバランスピストン232に接近または近接して熱(例えば、圧縮の熱)を生じさせる可能性がある。生じた熱は、羽根車222およびバランスピストン232によって少なくとも部分的に吸収され、それによって羽根車222およびバランスピストン232の熱膨張および径方向の拡張をもたらす可能性がある。圧縮機200で生じた熱エネルギーは、バランスピストンシール240の熱膨張および径方向の拡張ももたらす可能性がある。例えば、径方向クリアランス246を通って流れる加熱されて圧縮されたプロセスガスは、バランスピストンシール240の熱膨張および径方向の拡張を引き起こすだけの加熱をバランスピストンシール240に与え得る。

把持組立体250は、バランスピストンシール240の径方向の差異のある膨張および/または収縮の間、バランスピストンシール240と固定支持体248との間の同心性および/または位置合わせを維持するように構成され得る。例えば、バランスピストンシール240の径方向の膨張の間、第1の環状リング252の歯300の各々のそれぞれの側壁306は、バランスピストンシール240と固定支持体248との間の同心性を維持するために、第2の環状リング254の対応する歯または溝(図示略)のそれぞれの側壁(図示略)と滑って係合可能である。バランスピストンシール240と固定支持体248との間の同心性を維持することは、バランスピストンシール240とバランスピストン232との間の位置合わせまたは同心性を改善または向上できることは、理解されるべきである。バランスピストンシール240とバランスピストン232との間の位置合わせまたは同心性を向上することで、バランスピストン232と、バランスピストン232と結合される回転シャフト108との回転体動力学的安定性を向上できることは、さらに理解されるべきである。例えば、バランスピストン232の周りでのバランスピストンシール240の適切な位置合わせまたは同心性は、径方向内側面244に沿って定められたシール面(例えば、孔パターンシール、ラビリンスシールなど)に、回転体動力学的な力を効率的に吸収させ、バランスピストン232およびバランスピストン232と結合された回転シャフト108の固有振動数を効率的に抑制させることができる。バランスピストンシール240とバランスピストン232との間の位置合わせおよび同心性を維持することに加えて、把持組立体250は、バランスピストンシール240に加えられるあらゆる径方向の荷重および/または鉛直方向の荷重を、固定支持体248および/もしくはケーシング202によって支持させることができる、または固定支持体248および/もしくはケーシング202に伝達させることができる。例えば、バランスピストンシール240に加えられる径方向の荷重および/または鉛直方向の荷重は、把持組立体250の第1および第2の環状リング252、254の歯300を介して、固定支持体248およびケーシング202に伝達または転換され得る。

前述のことは、当業者が本開示をより良く理解できるようにいくつかの実施形態の特徴の概要を述べている。当業者は、同一の目的を実行するために、および/またはここで導入された実施形態の同じ利点を達成するために、他のプロセスおよび構造を設計または改良するための根拠として、本開示を容易に使用できることを理解すべきである。当業者は、このような等価の構造が本開示の精神および範囲から逸脱しないことと、当業者が本開示の精神および範囲から逸脱することなく様々な変形、代用、および修正を行うことができることとを、理解すべきでもある。

100 圧縮システム
102 圧縮機
104 駆動部
106 駆動シャフト
108 回転シャフト
110 ラジアル軸受
114 軸スラスト荷重
200 圧縮機
202 ケーシング
204 入口
206 入口経路
208 羽根車空洞
210 ディフューザ
212 回収部、渦巻室
214 入口案内翼組立体
216 入口案内翼
218 内面
220 ハブ
222 羽根車
224 ハブ
226 動翼
228 長手方向軸
230 先端
232 バランスピストン
234 シュラウド
236 内面
238 バランスピストンシール組立体
240 バランスピストンシール
242 径方向外側面
244 径方向内側面
246 径方向クリアランス
248 固定支持体
250 把持組立体
252 第1の環状リング
254 第2の環状リング
256 機械的留め具
258 環状通路
260 第1の軸方向端部
262 第2の軸方向端部
300 スプライン、歯
302 環状面
304 中心軸
306 側壁

Claims (20)

1. 圧縮機のバランスピストンのためのバランスピストンシール組立体であって、
   前記バランスピストンの周りに配置されるように構成されたバランスピストンシールであって、該バランスピストンシールの径方向内側面および前記バランスピストンの径方向外側面は、それらの間の径方向クリアランスを形成した、バランスピストンシールと、
   前記圧縮機のケーシングと結合または一体化されるように構成された固定支持体と、
   前記バランスピストンシールと前記固定支持体との間に配置された把持組立体であって、前記バランスピストンシールを前記固定支持体と固定させるように、および前記バランスピストンに対する前記バランスピストンシールの径方向の熱膨張の際に、前記バランスピストンシールと前記バランスピストンとの間の同心性を維持するように構成された把持組立体と、
   を備えているバランスピストンシール組立体。
2. 前記把持組立体は、前記バランスピストンシールと前記固定支持体との間に配置され、且つ前記バランスピストンに対する前記バランスピストンシールの径方向の熱膨張の際に、前記バランスピストンシールと前記バランスピストンとの間の同心性を維持するように構成されたヒルトカップリングを備えている、請求項1に記載のバランスピストンシール組立体。
3. 前記把持組立体は、
   前記バランスピストンシールと結合される第1の環状リングと、
   前記固定支持体と結合され、且つ前記第1の環状リングを前記固定支持体と固定させるために、および前記バランスピストンと前記バランスピストンシールとの間の同心性を維持するために、前記第1の環状リングと係合するように構成された第2の環状リングと、
   を備えている、請求項1に記載のバランスピストンシール組立体。
4. 前記第1の環状リングは、第1の機械的留め具を介して前記バランスピストンシールと結合されており、前記第2の環状リングは、第2の機械的留め具を介して前記固定支持体と結合されている、請求項3に記載のバランスピストンシール組立体。
5. 前記バランスピストンシール、および前記バランスピストンシールと結合された前記第1の環状リングは、前記第2の環状リングに対して径方向外向きに膨張するように構成されている、請求項3に記載のバランスピストンシール組立体。
6. 前記第2の環状本体は複数の溝を形成しており、前記第1の環状本体は、前記複数の溝と係合するように構成された複数の軸方向のスプラインを形成している、請求項3に記載のバランスピストンシール組立体。
7. 前記複数の軸方向のスプラインは、インボリュートスプライン、プリズムスプライン、軸方向に真っ直ぐなスプライン、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されている、請求項6に記載のバランスピストンシール組立体。
8. ケーシングと、
   該ケーシングに配置され、且つ駆動部によって駆動されるように構成された回転シャフトと、
   該回転シャフトと結合され、且つ前記回転シャフトによって駆動されるように構成された羽根車と、
   該羽根車と一体化され、且つ前記羽根車によって生成される軸方向のスラストと平衡するように構成されたバランスピストンと、
   該バランスピストンの周りに配置されたバランスピストンシールであって、該バランスピストンシールの径方向内側面および前記バランスピストンの径方向外側面がそれらの間の径方向クリアランスを形成した、バランスピストンシールと、
   該バランスピストンシールと前記ケーシングとの間に配置された把持組立体であって、前記バランスピストンシールを前記ケーシングと固定させるように、および前記バランスピストンに対する前記バランスピストンシールの熱膨張の際に、前記バランスピストンシールと前記バランスピストンとの間の同心性を維持するように構成された把持組立体と、
   を備えている圧縮機。
9. 前記ケーシングと結合されまたは一体化された軸方向入口をさらに備えている、請求項8に記載の圧縮機。
10. 前記軸方向入口および前記ケーシングは、前記圧縮機の流体経路を少なくとも部分的に形成し、前記流体経路は、
    二酸化炭素を含んだプロセス流体を受け入れるように構成された入口経路と、
    該入口経路と流体結合された羽根車空洞と、
    該羽根車空洞と流体結合されたディフューザと、
    該ディフューザと流体結合された渦巻室と、
    を含んでいる、請求項9に記載の圧縮機。
11. 前記羽根車は、前記入口経路から前記プロセス流体を受け入れ、且つ前記プロセス流体を前記ディフューザへと約1.0以上の絶対マッハ数で吐出するように構成されている、請求項10に記載の圧縮機。
12. 前記圧縮機は、少なくとも約8.1の圧縮比を提供するように構成されている、請求項11に記載の圧縮機。
13. 前記把持組立体は、前記バランスピストンシールと前記ケーシングとの間に配置され、且つ前記バランスピストンに対する前記バランスピストンシールの径方向の熱膨張の際に、前記バランスピストンシールと前記バランスピストンとの間の同心性を維持するように構成されたヒルトカップリングを備えている、請求項12に記載の圧縮機。
14. 前記把持組立体は、
    前記バランスピストンシールと結合された第1の環状リングと、
    前記ケーシングと結合され、且つ前記第1の環状リングを前記ケーシングと固定させるために、および前記バランスピストンと前記バランスピストンシールとの間の同心性を維持するために、前記第1の環状リングと係合するように構成された第2の環状リングと、
    を備えている、請求項12に記載の圧縮機。
15. 前記バランスピストンシール、および前記バランスピストンシールと結合された前記第1の環状リングは、前記第2の環状リングに対して径方向外向きに膨張するように構成されている、請求項14に記載の圧縮機。
16. 前記第2の環状本体は複数の溝を形成しており、前記第1の環状本体は、前記複数の溝と係合するように構成された複数の歯を形成している、請求項14に記載の圧縮機。
17. 前記複数の歯は、インボリュートスプライン、プリズムスプライン、軸方向に真っ直ぐなスプライン、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されている、請求項16に記載の圧縮機。
18. 前記複数の歯の各々の側壁が、前記第1の環状リングの中心軸と径方向でそれぞれ位置合わせされる、請求項16に記載の圧縮機。
19. 駆動部と、
    該駆動部と結合され、且つ該駆動部によって駆動されるように構成された圧縮機であって、
    ケーシング、
    該ケーシングと結合または一体化された入口であって、前記入口および前記ケーシングは前記圧縮機の流体経路を少なくとも部分的に形成し、前記流体経路はプロセス流体を受け入れるように構成された、入口、
    前記ケーシングに配置され、且つ前記圧縮機を前記駆動部と結合するように構成された回転シャフト、
    該回転シャフトと結合され、且つ前記回転シャフトを介して前記駆動部によって回転されるように構成された羽根車、
    該羽根車と一体化され、且つ前記羽根車の回転によって生成される軸方向のスラストと平衡するように構成されたバランスピストン、
    該バランスピストンの径方向外側に配置されたバランスピストンシールであって、該バランスピストンシールおよび前記バランスピストンは、それらの間の径方向クリアランスを形成した、バランスピストンシール、ならびに
    該バランスピストンシールと前記ケーシングとの間に配置された把持組立体であって、前記バランスピストンシールを前記ケーシングと固定させるように、および前記バランスピストンシールの熱膨張の際に、前記バランスピストンシールと前記バランスピストンとの間の同心性を維持するように構成された把持組立体、
    を備えた圧縮機と、
    を備えている圧縮システム。
20. 前記羽根車は、前記プロセス流体をディフューザへと約1.0以上の絶対マッハ数で吐出するように構成されており、前記圧縮機は、少なくとも約8:1の圧縮比を提供するように構成されている、請求項19に記載の圧縮システム。

Images