JP2019525095A - バッファサポート機器なしで回転機器のシールを制御するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年8月5日出願の米国特許出願第15/229,704号「回転機器シールを制御するための装置および方法」の優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は回転機械に関し、より詳細には回転機械に使用されるシールの故障の発生を低減することに関する。
a)上記静止リングの上記シール面及び上記回転リングの上記シール面の少なくとも一方の状態を示す少なくとも1つの特性を検知するステップと、
b)少なくとも1つの検知装置を用いて、
iii 上記静止リングの上記シール面と上記回転リングの上記シール面との間の軸方向隔離距離、および
iv 上記軸方向隔離距離の時間変化率
の少なくとも一方を検知するステップと、
c)上記少なくとも1つの特性と、上記検知された軸方向隔離距離および上記検知された隔離距離の時間変化率の少なくとも一方とに基づいて、少なくとも1つの磁気装置の正味磁力を調整するステップと、
を含み、
上記少なくとも1つの磁気装置の上記正味磁力の調整により上記静止リングの上記シール面と上記回転リングの上記シール面との間の上記軸方向隔離距離を調整し、
上記シール面の間にバッファガスを使用することなく、上記軸方向隔離距離を調整することによって上記シール面の間のガス流または他の流体流を制御することを特徴とする方法。
2.上記ガスまたは流体の上記少なくとも1つの特性は、
上記ガスまたは他の流体の圧力、および
上記静止リングおよび上記回転リングの少なくとも一方の温度、
から選択される、条項1に記載の方法。
3.上記シール面の少なくとも1つの上記状態は、上記シール面の間のガスの圧力である、条項1または2に記載の方法。
4.上記シール面の少なくとも一方の状態は、上記シール面の少なくとも一方の温度である、条項1または2に記載の方法。
5.上記シール面の少なくとも一方の状態は、上記シール面の少なくとも一方の劣化である、条項1または2に記載の方法。
6.上記シール面の少なくとも一方は表面特徴をもたない、条項1〜5のいずれかに記載の方法。
7.上記シール面の少なくとも一方は、ガスが上記シール面の間を通過する蛇行経路を形成するように設計された表面特徴を有する、条項1〜6のいずれかに記載の方法。
8.上記表面特徴は、テーパー、面取り、隅肉および斜面の少なくとも1つを備える、条項7に記載の方法。
9.上記表面特徴は、球形、切頭球形、円錐、円錐台形、ラビリンス、歯付きおよび凹凸付き幾何形状の少なくとも1つである、条項7に記載の方法。
10.上記シール面は互いに相補的な形状である、条項7に記載の方法。
11.上記少なくとも1つの磁気装置は、少なくとも1つの電磁石であり、上記正味磁力を調整するステップは、上記少なくとも1つの電磁石の磁場強度を調整するステップを含む、条項1〜10のいずれかに記載の方法。
12.上記少なくとも1つの電磁石に、外部電源からまたは電力を発生する環境発電システムから給電するステップをさらに含む、条項11に記載の方法。
13.上記少なくとも1つの磁気装置は、第1、第2および第3の独立制御可能な電磁装置を備え、本方法は上記第1、第2および第3の磁気装置を回転要素の円周回りに配置するステップをさらに含み、上記正味磁力を調整するステップは、上記第1、第2および第3の磁気装置の少なくとも1つを独立的に調整して、上記静止リングのシール面と上記回転リングのシール面との間の軸方向離隔距離を2以上の角度位置で制御するステップを含む、条項1〜10のいずれかに記載の方法。
14.上記少なくとも1つの磁気装置は、少なくとも1つの受動磁気装置を備える、条項1〜13のいずれかに記載の方法。
15.上記少なくとも1つの磁気装置は、第1の配列の受動磁気装置と、上記第1の配列の受動磁気装置に対して軸方向に移動可能な第2の配列の受動磁気装置とを備え、上記正味磁力を調整するステップは、上記第2の配列の上記受動磁気装置を移動させて、上記第1の配列および上記第2の配列における上記受動磁気装置の極性が相互作用して上記第1の配列および上記第2の配列の上記正味磁力を変化させるステップを含む、条項1〜13のいずれかに記載の方法。
16.上記正味磁力を調整するステップは、上記正味磁力を周期的振動様式で調整するステップ含み、上記回転リングの上記シール面と上記静止リングの上記シール面との間の上記軸方向隔離距離がシール要素の円周回りで可変となっている、条項1〜15のいずれかに記載の方法。
17.上記ガスシールはドライガスシールである、条項1〜16のいずれかに記載の方法。
18.ガスシールシステムであって、
シール面を有する静止リングと、
上記静止リングの上記シール面に隣接して位置決めされたシール面を有する回転リングであって、上記静止リングに対して軸線の周りで回転するように構成され、上記静止リングおよび上記回転リングの少なくとも一方は、互いに対して軸方向に移動するように構成されている回転リングと、
上記静止リングの上記シール面及び上記回転リングの上記シール面の少なくとも一方の状態を示す少なくとも1つの特性を検知するように構成された第1のセンサと、
iii 上記静止リングの上記シール面と上記回転リングの上記シール面との間の軸方向隔離距離、および
iv 上記軸方向隔離距離の時間変化率、
の少なくとも一方を検知するように構成された第2のセンサと、
上記少なくとも1つの特性と、上記検知された軸方向隔離距離および上記隔離の上記検知された時間変化率の少なくとも一方とに基づいて、上記少なくとも1つの磁気装置の正味磁力を調整するように構成された制御装置と、
を備え、
上記正味磁力の調整により上記軸方向隔離距離を調整して、バッファガスを使用することなく、そこを通るガス流または他の流体流を制御することを特徴とする、ガスシールシステム。
19.上記ガスまたは流体の上記少なくとも1つの特性は、
上記ガスまたは他の流体の圧力、および
上記静止リングおよび上記回転リングの少なくとも一方の温度、
から選択される、条項18に記載のガスシールシステム。
20.上記静止リングの上記シール面および上記回転リングの上記シール面の少なくとも一方の上記状態は、
上記静止リングの上記シール面と上記回転リングの上記シール面との間のガスの圧力、
上記静止リングの上記シール面および上記回転リングの上記シール面の少なくとも一方の温度、および
上記静止リングの上記シール面および上記回転リングの上記シール面の少なくとも一方の劣化、
のうちの1つである、条項18または19に記載のガスシールシステム。
21.上記静止リングの上記シール面および上記回転リングの上記シール面の少なくとも一方は、表面特徴をもたない、条項18〜20のいずれかに記載のガスシールシステム。
22.上記静止リングの上記シール面および上記回転リングの上記シール面の少なくとも一方は、ガスが上記シール面の間を通過する蛇行経路を形成するように設計された表面特徴を有する、条項18〜21のいずれかに記載のガスシールシステム。
23.上記表面特徴は、テーパー、面取り、隅肉および斜面の少なくとも1つを備える、条項22に記載のガスシールシステム。
24.上記表面特徴は、球形、切頭球形、円錐、円錐台形、ラビリンス、歯付きおよび凹凸付き幾何形状の少なくとも1つである、条項22または23に記載のガスシールシステム。
25.上記シール面は互いに相補的な形状である、条項21〜24のいずれかに記載のガスシールシステム。
26.上記少なくとも1つの磁気装置は、少なくとも1つの電磁石であり、上記正味磁力を調整することにより、上記少なくとも1つの電磁石の磁場強度を調整する、条項18〜25のいずれかに記載のガスシールシステム。
27.上記少なくとも1つの電磁石に給電するように構成された環境発電システムをさらに備える、条項26に記載のガスシールシステム。
28.上記少なくとも1つの磁気装置は、回転装置の回転素子の円周回りに配置された第1、第2および第3の独立制御可能な電磁装置を含み、上記正味磁力は、上記第1、第2および第3の磁気装置の少なくとも1つを独立的に調整することによって調整され、上記静止リングの上記シール面と上記回転リングの上記シール面との間の軸方向隔離距離を2つ以上の角度位置で制御するようになっている、条項18〜27のいずれかに記載のガスシールシステム。
29.上記少なくとも1つの磁気装置は、少なくとも1つの受動磁気装置を備える、条項18〜28のいずれかに記載のガスシールシステム。
30.上記少なくとも1つの磁気装置は、第1の配列の受動磁気装置と、上記第1の配列の受動磁気装置に対して軸方向に移動可能な第2の配列の受動磁気装置とを備え、上記制御装置は、上記第2の配列の受動磁気装置を移動させることによって上記正味磁力を調整して、上記第1の配列および上記第2の配列における上記受動磁気装置の極性が相互作用して上記第1の配列および上記第2の配列の上記正味磁力を変化させるようになっている、条項18〜29のいずれかに記載のガスシールシステム。
31.上記ガスシールはドライガスシールである、条項18〜30のいずれかに記載のガスシールシステム。
Claims (31)
- ガスシールの静止リングのシール面と回転リングのシール面との間の軸方向隔離距離を能動的に制御する方法であって、
a)前記静止リングの前記シール面及び前記回転リングの前記シール面の少なくとも一方の状態を示す少なくとも1つの特性を検知するステップと、
b)少なくとも1つの検知装置を用いて、
iii 前記静止リングの前記シール面と前記回転リングの前記シール面との間の軸方向隔離距離、および
iv 前記軸方向隔離距離の時間変化率
の少なくとも一方を検知するステップと、
c)前記少なくとも1つの特性と、前記検知された軸方向隔離距離および前記検知された隔離距離の時間変化率の少なくとも一方とに基づいて、少なくとも1つの磁気装置の正味磁力を調整するステップと、
を含み、
前記少なくとも1つの磁気装置の前記正味磁力の調整により前記静止リングの前記シール面と前記回転リングの前記シール面との間の前記軸方向隔離距離を調整し、
前記シール面の間にバッファガスを使用することなく、前記軸方向隔離距離を調整することによって前記シール面の間のガス流または他の流体流を制御することを特徴とする方法。 - 前記ガスまたは流体の前記少なくとも1つの特性は、
前記ガスまたは他の流体の圧力、および
前記静止リングおよび前記回転リングの少なくとも一方の温度、
から選択される、請求項1に記載の方法。 - 前記シール面の少なくとも1つの前記状態は、前記シール面の間のガスの圧力である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記シール面の少なくとも一方の状態は、前記シール面の少なくとも一方の温度である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記シール面の少なくとも一方の状態は、前記シール面の少なくとも一方の劣化である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記シール面の少なくとも一方は表面特徴をもたない、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記シール面の少なくとも一方は、ガスが前記シール面の間を通過する蛇行経路を形成するように設計された表面特徴を有する、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 前記表面特徴は、テーパー、面取り、隅肉および斜面の少なくとも1つを備える、請求項7に記載の方法。
- 前記表面特徴は、球形、切頭球形、円錐、円錐台形、ラビリンス、歯付きおよび凹凸付き幾何形状の少なくとも1つである、請求項7に記載の方法。
- 前記シール面は互いに相補的な形状である、請求項7に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの磁気装置は、少なくとも1つの電磁石であり、前記正味磁力を調整するステップは、前記少なくとも1つの電磁石の磁場強度を調整するステップを含む、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 前記少なくとも1つの電磁石に、外部電源からまたは電力を発生する環境発電システムから給電するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの磁気装置は、第1、第2および第3の独立制御可能な電磁装置を備え、本方法は前記第1、第2および第3の磁気装置を回転要素の円周回りに配置するステップをさらに含み、前記正味磁力を調整するステップは、前記第1、第2および第3の磁気装置の少なくとも1つを独立的に調整して、前記静止リングのシール面と前記回転リングのシール面との間の軸方向離隔距離を2以上の角度位置で制御するステップを含む、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 前記少なくとも1つの磁気装置は、少なくとも1つの受動磁気装置を備える、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
- 前記少なくとも1つの磁気装置は、第1の配列の受動磁気装置と、前記第1の配列の受動磁気装置に対して軸方向に移動可能な第2の配列の受動磁気装置とを備え、前記正味磁力を調整するステップは、前記第2の配列の前記受動磁気装置を移動させて、前記第1の配列および前記第2の配列における前記受動磁気装置の極性が相互作用して前記第1の配列および前記第2の配列の前記正味磁力を変化させるステップを含む、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
- 前記正味磁力を調整するステップは、前記正味磁力を周期的振動様式で調整するステップ含み、前記回転リングの前記シール面と前記静止リングの前記シール面との間の前記軸方向隔離距離がシール要素の円周回りで可変となっている、請求項1〜15のいずれかに記載の方法。
- 前記ガスシールはドライガスシールである、請求項1〜16のいずれかに記載の方法。
- ガスシールシステムであって、
シール面を有する静止リングと、
前記静止リングの前記シール面に隣接して位置決めされたシール面を有する回転リングであって、前記静止リングに対して軸線の周りで回転するように構成され、前記静止リングおよび前記回転リングの少なくとも一方は、互いに対して軸方向に移動するように構成されている回転リングと、
前記静止リングの前記シール面及び前記回転リングの前記シール面の少なくとも一方の状態を示す少なくとも1つの特性を検知するように構成された第1のセンサと、
iii 前記静止リングの前記シール面と前記回転リングの前記シール面との間の軸方向隔離距離、および
iv 前記軸方向隔離距離の時間変化率、
の少なくとも一方を検知するように構成された第2のセンサと、
前記少なくとも1つの特性と、前記検知された軸方向隔離距離および前記隔離の前記検知された時間変化率の少なくとも一方とに基づいて、前記少なくとも1つの磁気装置の正味磁力を調整するように構成された制御装置と、
を備え、
前記正味磁力の調整により前記軸方向隔離距離を調整して、バッファガスを使用することなく、そこを通るガス流または他の流体流を制御することを特徴とする、ガスシールシステム。 - 前記ガスまたは流体の前記少なくとも1つの特性は、
前記ガスまたは他の流体の圧力、および
前記静止リングおよび前記回転リングの少なくとも一方の温度、
から選択される、請求項18に記載のガスシールシステム。 - 前記静止リングの前記シール面および前記回転リングの前記シール面の少なくとも一方の前記状態は、
前記静止リングの前記シール面と前記回転リングの前記シール面との間のガスの圧力、
前記静止リングの前記シール面および前記回転リングの前記シール面の少なくとも一方の温度、および
前記静止リングの前記シール面および前記回転リングの前記シール面の少なくとも一方の劣化、
のうちの1つである、請求項18または19に記載のガスシールシステム。 - 前記静止リングの前記シール面および前記回転リングの前記シール面の少なくとも一方は、表面特徴をもたない、請求項18〜20のいずれかに記載のガスシールシステム。
- 前記静止リングの前記シール面および前記回転リングの前記シール面の少なくとも一方は、ガスが前記シール面の間を通過する蛇行経路を形成するように設計された表面特徴を有する、請求項18〜21のいずれかに記載のガスシールシステム。
- 前記表面特徴は、テーパー、面取り、隅肉および斜面の少なくとも1つを備える、請求項22に記載のガスシールシステム。
- 前記表面特徴は、球形、切頭球形、円錐、円錐台形、ラビリンス、歯付きおよび凹凸付き幾何形状の少なくとも1つである、請求項22または23に記載のガスシールシステム。
- 前記シール面は互いに相補的な形状である、請求項21〜24のいずれかに記載のガスシールシステム。
- 前記少なくとも1つの磁気装置は、少なくとも1つの電磁石であり、前記正味磁力を調整することにより、前記少なくとも1つの電磁石の磁場強度を調整する、請求項18〜25のいずれかに記載のガスシールシステム。
- 前記少なくとも1つの電磁石に給電するように構成された環境発電システムをさらに備える、請求項26に記載のガスシールシステム。
- 前記少なくとも1つの磁気装置は、回転装置の回転素子の円周回りに配置された第1、第2および第3の独立制御可能な電磁装置を含み、前記正味磁力は、前記第1、第2および第3の磁気装置の少なくとも1つを独立的に調整することによって調整され、前記静止リングの前記シール面と前記回転リングの前記シール面との間の軸方向隔離距離を2つ以上の角度位置で制御するようになっている、請求項18〜27のいずれかに記載のガスシールシステム。
- 前記少なくとも1つの磁気装置は、少なくとも1つの受動磁気装置を備える、請求項18〜28のいずれかに記載のガスシールシステム。
- 前記少なくとも1つの磁気装置は、第1の配列の受動磁気装置と、前記第1の配列の受動磁気装置に対して軸方向に移動可能な第2の配列の受動磁気装置とを備え、前記制御装置は、前記第2の配列の受動磁気装置を移動させることによって前記正味磁力を調整して、前記第1の配列および前記第2の配列における前記受動磁気装置の極性が相互作用して前記第1の配列および前記第2の配列の前記正味磁力を変化させるようになっている、請求項18〜29のいずれかに記載のガスシールシステム。
- 前記ガスシールはドライガスシールである、請求項18〜30のいずれかに記載のガスシールシステム。
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