JP7315641B2 - 低減された排出ガスシール - Google Patents

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Description

（関連出願）
本出願は、内容が参照により本明細書に組み込まれている、２０１６年６月１０日出願
の米国仮特許出願第６２／３４８，５５１号の利益を主張する。
本開示は、メカニカルシールに関し、より詳細には、回転構成要素のための非接触式の
ガス潤滑シールに関する。
石油化学産業では、天然ガスパイプラインに沿って間隔をあけて遠心圧縮器を配置して
処理のためにガス圧力を上げ、伝送パイプラインに沿って流動損失の影響を打ち消し、全
体としてガスがその目的地に向かって動くように維持することができる。これらの圧縮器
は、石油化学プロセスにおいて、上流（探査および生産中）、中流（処理、貯蔵、および
輸送中）、または下流（天然ガス／および石油化学精製、伝送、および分配中）で使用す
ることができる。これらの遠心圧縮器はまた、他の流体を輸送するために使用することも
できる。
天然ガスまたは他の流体を動かすために、遠心圧縮器は、成形ハウジング内で回転ディ
スクまたはインペラを使用し、ガスをインペラの縁へ押しやり、それによってガスの速度
を増大させる。拡散器（分岐ダクト）が、速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する。
回転構成要素に対する摩擦摩耗を低減させながら、遠心分離または処理ガスの漏れを防
止するために、ドライガスシールを使用することができる。大気中への処理ガスの漏れを
さらに抑制するために、いくつかの遠心圧縮器は、タンデム式に機能する１対のドライガ
スシールを含むことができる。そのようなメカニカルシールシステムの一例は、内容が参
照により本明細書に組み込まれている、米国特許第８，６５１，８０１号に記載されてい
る。
図１を参照すると、’８０１特許のタンデム非接触式ドライガスシール配置１００の部
分横断面図が示されている。シール配置１００の少なくとも一部分は、回転圧縮器シャフ
ト１０２と圧縮器ハウジング１０４との間に位置決めされる。回転圧縮器シャフト１０２
は、圧縮器のプロセスキャビティ１０６内に配置された圧縮器インペラ（図示せず）に動
作可能に結合され、ハウジング１０４のベアリングキャビティ１０８内に配置されたベア
リング（図示せず）を介してハウジング１０４によって支持される。圧縮器ハウジング１
０４内に形成された内腔１１０が、プロセスキャビティ１０６とベアリングキャビティ１
０８との間に延び、環状シールチャンバ１１２を画定する。シュラウドまたはラビリンス
シール１１４が、回転圧縮器シャフト１０２と圧縮器ハウジング１０４との間に形成され
た径方向に延びる開口を覆って延び、プロセスキャビティ１０６から内腔１１０へのプロ
セスガスの自由な流れを抑制する。
プロセスキャビティ１０６内に存在するプロセスガスは、６５００ｐｓｉｇ（４５０バ
ールｇ）の圧力に到達することができ、第１段（第１ステージ）のシール１１６および第
２段（第２ステージ）のシール１１８によってベアリングキャビティ１０８および大気ま
たは周囲環境から封止される。第１段のシール１１６は、スリーブ１２２を介して回転圧
縮器シャフト１０２に動作可能に結合された回転リング１２０（あるいは嵌合リングと呼
ばれる）を含む。回転リング１２０は径方向シール面１２４を画定し、径方向シール面１
２４は、非回転または静止リング１２８（あるいは１次リングと呼ばれる）の径方向シー
ル面１２６と相対的に回転可能な封止関係にある。静止リング１２８は、付勢ばね１３０
およびばねキャリアリング１３２を介して圧縮器ハウジング１０４に動作可能に結合され
、それによって回転リング１２０に対する静止リング１２８の軸方向の動きを可能にし、
回転シール面１２４と静止シール面１２６との間の間隙幅の寸法変化を可能にする。概し
て、ばねキャリアリング１３２内の付勢ばね１３０は、静止リング１２８を回転リング１
２０に向かって付勢する。シール面１２４、１２６間に導入される加圧ガスは、付勢ばね
１３０を妨げる力を加えて、シール面１２４、１２６間の間隙幅を増大させ、効果的な封
止を可能にしながら、シール面１２４、１２６の摩擦摩耗を抑制して耐久性を高める。第
２段のシール１１８も同様に構築される。
動作中、「封止ガス」と呼ばれる分流されたプロセスガスの流れが、第１段のシール１
１６に提供される。分流されたプロセスガスは、概して、たとえば第１段のシール１１６
への送達前にプロセスガスを加熱および／または乾燥して蒸気粒子および液体を除去する
ことによって、ガス調整ユニット（図示せず）内で濾過および処理される。適切に調整さ
れた後、封止ガスは、通常はプロセスキャビティ１０６内でプロセスガスの圧力以上に加
圧されており、入口１３４を通ってチャンバ１３６に入り、第１段のシール１１６を通っ
てチャンバ１３８に入り、出口１４０を通って外へ出る。加えて、差圧のため、封止ガス
の一部分は、典型的には、ラビリンスシール１１４を越えてプロセスキャビティ１０６に
入り、したがって濾過されていない未処理のプロセスガスが環状シールチャンバ１１２に
入るのを防止する方向にガス流を生じさせる。
同様に、典型的には窒素（Ｎ２）などの不活性ガスである「障壁ガス」が、第２段のシ
ール１１８へ提供される。障壁ガスは、通常はチャンバ１３８内のガスの圧力よりわずか
に高い圧力に加圧されており、入口１４２を通ってチャンバ１４４に入り、第２段のシー
ル１１８を通ってチャンバ１４６に入り、出口１４８を通って外へ出る。加えて、障壁ガ
スの一部分は、チャンバ１４４からチャンバ１３８へ流れ、出口１４０を通って封止ガス
とともに外へ出る。
いくつかのシール配置では、環状シールチャンバ１１２をベアリングチャンバ１０８内
のオイルから分離するように、「分離ガスシール」と呼ばれる追加のガスシール１５０を
構成することができる。分離ガスは、入口１５２、分離ガスシール１５０を通ってチャン
バ１４６に入り、出口１４８を通って外へ出る。
濾過および処理されたプロセスガス（封止ガス）のこの流れ部分は、場合により主とし
てメタンからなる天然ガスであり、出口１４０を通って放出され、多くの場合、その一部
分が大気へ直接運ばれる。この漏れは、典型的には１つの遠心圧縮器当たり約８標準立方
フィート／分（ＳＣＦＭ）であり、業界では許容できる量であると見なされている。
メタン（ＣＨ４）は、気候変動に悪影響を及ぼすことが示されている温室効果ガスであ
る。近年、天然ガス資源の利用可能性は増大しているが天然ガス分配システムは老朽化し
ているため、大気へのメタン排出レベルの上昇が確認されている。現在、メタン漏れの２
０％が天然ガス分配システム内で生じていると推定される。遠心圧縮器の漏れは、天然ガ
ス分配システムにおけるメタン排出の最も大きい原因のうちの１つである。いくつかの推
定によれば、圧縮器の排出は、１年当たり施設ごとに約５００メートルトンのメタン漏れ
の原因となっている。
多数の遠心圧縮器構成要素の高価な交換を必要とすることなく、大気への天然ガスまた
は他のプロセスガスの排出をさらに低減させるシステムが、天然ガス産業で現在使用され
ている従来のシステムとは異なる利点を提供するはずである。
本開示の実施形態は、ドライガスによるシールシステムを提供し、このドライガスによ
るシールシステムは、ドライガスによるシールシステムの圧縮器ハウジングと回転圧縮器
シャフトとの間のプロセスガス漏れの排出をほぼゼロのレベルまで最小にする目的で、分
離ガスを上流へ汲み上げてプロセスチャンバに入れ、それによって第１のシールの段にお
いてガスの通常の流れを逆方向にするように構成される。ドライガスによるシールシステ
ムは、調整されたメタンまたは他のプロセスガスの代わりに、低圧のクリーン不活性ガス
を利用する。第１段のシールの溝付き回転リングの回転によって、不活性ガスは、プロセ
スガスの圧力より高い圧力に加圧され、それによってプロセスガス内への不活性ガスの流
れを可能にし、したがってプロセスガスは、ほとんどまたは全く大気または周囲環境へ放
出したり漏れたりしない。したがって、本開示の実施形態は、メタン発生損失を減少させ
る働きをするより環境に優しい遠心圧縮器シールシステムを提供する。
本開示の一実施形態は、静止圧縮器ハウジングと回転圧縮器シャフトとの間で、プロセ
スガスの排出を抑制するように構成された圧縮器のための、タンデム非接触式のドライガ
スによるメカニカルシールシステムを提供する。このメカニカルシールシステムは、第１
段のシール、第２段のシール、および単一の分離ガス供給サブシステムを含むことができ
る。第１段のシールは、圧縮器シャフトに動作可能に結合された第１の回転リングと、圧
縮器ハウジングに動作可能に結合された第１の付勢機構によって、第１の回転リングに向
かって動作可能に付勢される第１の静止リングとを含むことができる。第１の回転リング
は、第１の回転リングおよび第１の静止リングの連動部分間を通るガスを加圧して第１の
付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成された螺旋状の溝を画定することができる
。第２段のシールは、圧縮器シャフトに動作可能に結合された第２の回転リングと、圧縮
器ハウジングに動作可能に結合された第２の付勢機構によって、第２の回転リングに向か
って動作可能に付勢される第２の静止リングとを含むことができる。第２の回転リングお
よび第２の静止リングの連動部分は、連動部分間を通るガスを加圧して第２の付勢機構の
付勢力を部分的に妨げるように構成することができる。単一の分離ガス供給サブシステム
は、分離ガスの供給を入口から第１段のシールの連動部分を通ってプロセスキャビティ内
へ誘導し、入口から第２段のシールの連動部分を通って、出口を通って大気へ出るように
誘導し、それによって圧縮器ハウジングと回転圧縮器シャフトとの間のプロセスガスの排
出を抑制するように構成することができる。
本開示の別の実施形態は、静止圧縮器ハウジングと回転圧縮器との間で、プロセスガス
の排出を抑制するように構成された圧縮器のための、非接触式でドライガスによるメカニ
カルシールシステムを提供する。メカニカルシールシステムは、メカニカルシールおよび
分離ガス供給サブシステムを含むことができる。メカニカルシールは、圧縮器シャフトに
動作可能に結合された回転リングと、圧縮器ハウジングに動作可能に結合された付勢機構
によって、第１の回転リングに向かって動作可能に付勢される静止リングとを含むことが
できる。回転リングは、溝を画定することができ、溝は、回転リングおよび静止リングの
連動部分間を通るガスを加圧して、付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成される
。分離ガス供給サブシステムは、分離ガスの供給を入口からメカニカルシールの連動部分
を通ってプロセスキャビティ内へ誘導するように構成することができる。
本開示の別の実施形態は、メカニカルシールシステムによって、静止圧縮器ハウジング
と回転圧縮器シャフトとの間で、プロセスガスの排出を抑制する方法を提供する。この方
法は、
第１段のシール、第２段のシール、および単一の分離ガス供給サブシステムを有するメ
カニカルシールシステムを提供するステップであって、第１段のシールは、圧縮器シャフ
トに動作可能に結合された第１の回転リング、および圧縮器ハウジングに動作可能に結合
された第１の付勢機構によって、第１の回転リングに向かって動作可能に付勢される第１
の静止リングを含み、第１の回転リングが螺旋状の溝を画定し、溝が、第１の回転リング
および第１の静止リングの連動部分間を通るガスを加圧して第１の付勢機構の付勢力を部
分的に妨げるように構成され、第２段のシールは、圧縮器シャフトに動作可能に結合され
た第２の回転リング、および圧縮器ハウジングに動作可能に結合された第２の付勢機構に
よって、第２の回転リングに向かって、動作可能に付勢される第２の静止リングを含み、
第２の回転リングおよび第２の静止リングの連動部分が、連動部分間を通るガスを加圧し
て第２の付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成される、メカニカルシールシステ
ムを提供するステップと、
分離ガス供給サブシステムの単一の入口を通って分離ガスの供給を誘導するステップと
、
第１の部分が第１段のシールの連動部分を通過し、第２の部分が第２段のシールの連動
部分を通過するように、分離ガスの供給を分流するステップと、
分離ガスの供給の第１の部分を圧縮器ハウジングのプロセスキャビティ内へ放出して（
逃して）、プロセスガスと混和し、それによってプロセスガスの排出を抑制する、分離ガ
スの供給を放出するステップと、を含むことができる。
本開示の実施形態はまた、たとえば二酸化炭素の石油増進回収法（ＥＯＲ）による圧縮
のために温室効果ガスが圧縮される他の産業分野で実施することができる。
上記の概要は、本開示のそれぞれの図示の実施形態またはすべての実装形態を説明する
ことを意図するものではない。以下の図および詳細な説明は、これらの実施形態をより具
体的に例示する。
本開示は、添付の図面に関連して本開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明を考慮す
ることで、より完全に理解することができる。
従来技術のタンデム非接触式のドライガスによるシール配置を示す部分横断面図である。 本開示の一実施形態によるタンデム非接触式のドライガスによるメカニカルシールシステムを示す部分横断面図である。 本開示の第１の実施形態による第１段のシールの回転リングの封止面を示す平面図である。 封止面における圧力勾配が図示されている、図３Ａの回転リングの部分平面図である。 本開示の第２の実施形態による第１段のシールの回転リングの封止面を示す平面図である。 封止面における圧力勾配が図示されている、図４Ａの回転リングの部分平面図である。 Ａ～Ｄは本開示の一実施形態による第２段のシールの回転リングの封止面を示す平面図である。
本開示の実施形態は、様々な修正形態および代替形態に修正可能であるが、図面に例と
して示されている本開示の細部について詳細に説明する。しかしこの意図は、記載されて
いる特定の実施形態に本開示を限定することではないことを理解されたい。逆に、この意
図は、特許請求の範囲によって定義される主題の精神および範囲内に入るすべての修正形
態、均等物、および代替形態を包含することである。
図２を参照すると、本開示の一実施形態によるタンデム非接触式のドライガスによるメ
カニカルシールシステム２００の部分横断面図が示されている。一実施形態では、メカニ
カルシールシステムは、回転圧縮器シャフト２０２と静止圧縮器ハウジング２０４との間
に画定された空間内に少なくとも部分的に取り付けられる。回転圧縮器シャフト２０２は
、メカニカルシールシステム２００のプロセスキャビティ２０６内に配置された圧縮器イ
ンペラ（図示せず）に動作可能に結合することができ、ハウジング２０４のベアリングキ
ャビティ２０８内のベアリング（図示せず）を介してハウジング２０４によって支持する
ことができる。ハウジング２０４内に形成された内腔（ボア）２１０が、プロセスキャビ
ティ２０６とベアリングキャビティ２０８との間に延び、環状シールチャンバ２１２を画
定する。プロセスキャビティ２０６内に存在するプロセスガスは、第１段のシール２１６
および第２段のシール２１８によって、ベアリングキャビティ２０８および環境から封止
することができる。２つのシールの段（ステージ）２１６、２１８を有するメカニカルシ
ールシステム２００が図示および説明されているが、より多数または少数のシールの段も
企図される。加えて、いくつかの実施形態では、シュラウドまたはラビリンスシールが、
回転圧縮器シャフト２０２と圧縮器ハウジング２０４との間に形成された径方向の開口を
覆って延びることができ、それによってプロセスキャビティ２０６から環状シールチャン
バ２１２および環境内へのプロセスガスの自由な流れをさらに抑制することができる。
第１段のシール２１６および第２段のシール２１８は、回転圧縮器シャフト２０２に動
作可能に結合された回転リング２２０、２２２を含むことができる。一実施形態では、回
転リング２２０、２２２は、スリーブ部材２２４に動作可能に結合され、スリーブ部材２
２４は、回転圧縮器シャフト２０２に動作可能に結合される。スリーブ部材２２４は、回
転リング２２０の一部分を保持するように構成された第１のフランジ構造２２６と、回転
リング２２２の一部分を保持するように構成された第２のフランジ構造２２８とを含むこ
とができる。一実施形態では、第２のフランジ構造２２８は、スリーブ部材２２４とは独
立して形成され、したがって第２のフランジ構造２２８は、スリーブ部材２２４に対して
軸線方向に摺動することができる。一実施形態では、回転リング２２０、第２のフランジ
構造２２８、および回転リング２２２をそれらの所望の位置で保持することを支援するた
めに、スリーブ部材２２４に沿って環状部材２３０および２３２を位置決めすることがで
きる。したがって、スリーブ部材２２４、第１のフランジ構造２２６、第２のフランジ構
造２２８、環状部材２３０、環状部材２３２、回転リング２２０、および回転リング２２
２は、集合的に回転部材と呼ばれ、圧縮器シャフト２０２とともに回転する。
第１段のシール２１６および第２段のシール２１８はまた、圧縮器ハウジング２０４に
動作可能に結合された静止リング２３４、２３６を含むことができる。一実施形態では、
静止リング２３４の一部分を保持するように構成された第１のキャリアリング２３８を、
第１の付勢機構２４６を介して第１の環状部材２４２に動作可能に結合することができ、
一実施形態では、第１の付勢機構２４６は、ばねアセンブリ（図２に示す）とすることが
できる。静止リング２３６の一部分を保持するように構成された第２のキャリアリング２
４０を、第２の付勢機構２４８を介して第２の環状部材２４４に動作可能に結合すること
ができ、一実施形態では、第２の付勢機構２４８は、ばねアセンブリ（図２に示す）とす
ることができる。したがって、第１のキャリアリング２３８、第２のキャリアリング２４
０、第１の環状部材２４２、第２の環状部材２４４、第１の付勢機構２４６、第２の付勢
機構２４８、静止リング２３４、および静止リング２３６は、集合的に非回転または静止
部材と呼ばれ、圧縮器ハウジング２０４に対するそれらの位置を維持する。
回転部材と静止部材との間に流体経路を画定することができ、この流体経路を通って障
壁ガスが流れることができる（図２に一連の矢印によって示す）。障壁ガスは、二酸化炭
素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２）、空気、または他のガスなどの任意の適当に高密度のガスと
することができる。障壁ガスは、障壁ガス入口２５０を介して流体経路内へ導入すること
ができる。その後、障壁ガスは、導管２５２を通ってチャンバ２５４内へ流れることがで
き、チャンバ２５４内で第１の障壁ガス流および第２の障壁ガス流に分割することができ
る。第１の障壁ガス流は、導管２５６を通って第１段のシール２１６へ流れることができ
る。第２の障壁ガス流は、導管２５８を通って第２段のシール２１８へ流れることができ
る。
第１段のシール２１６の回転リング２２０および静止リング２３４は、それぞれの回転
径方向シール面２６０および静止径方向シール面２６２を含むことができる。回転径方向
シール面２６０は、静止径方向シール面２６２に隣接して位置決めすることができ、した
がって面２６０、２６２は、メカニカルシールシステム２００が動作していないときに当
接接触し、メカニカルシール２００が動作しているとき、面２６０、２６２間には、ガス
の通過を可能にする狭い自己調整間隙（典型的には幅１～３μｍ）が画定される。第１の
キャリアリング２３８および第１の付勢機構２４６は、圧縮器ハウジング２０４に対する
静止リング２３４の軸方向の動きを可能にし、回転シール面２６０と静止シール面２６２
との間の間隙幅の寸法変化を可能にするように構成することができる。一実施形態では、
第１の付勢機構２４６は、静止リング２３４を回転リング２２０に向かって付勢する。シ
ール面２６０、２６２間に導入される加圧ガスは、第１の付勢機構２４６の付勢を妨げる
（打ち消す、和らげる）力を加えて、シール面２６０、２６２間の間隙幅を増大させ、効
果的な封止を可能にしながら、シール面２６０、２６２の摩擦摩耗を抑制して耐久性を高
める。
図３Ａ～４Ｂを参照すると、本開示による回転リング２２０の実施形態が示されている
。一実施形態では、封止面２６０の内側部分に溝付き領域２６４が設けられ、したがって
面２６０および２６２間に障壁ガスが流れることができ、第１の付勢機構２４６による回
転シール面２６０に向かう静止径方向シール面２６２の付勢に抵抗するのに十分な障壁ガ
ス圧力を、面２６０、２６２間の間隙内で維持することができ、それによって障壁ガスク
ッションを生じさせて、シール面２６０、２６２を潤滑し、封止を可能にすることができ
る。一実施形態では、シール面２６０、２６２の１つまたは複数の溝付き領域は、第１段
のシール２１６の内径から第１段のシール２１６の環状の外径への分離ガスの流れを促進
するように構成される（図２に示す）。特に、溝２６６は、加圧ガスが内径２６７から溝
に入った場合／ときに回転リングが最高回転速度に到達する前に少なくとも部分的に面２
６０、２６２間の分離を引き起こすために、回転リング２２０の内径２６７に対して開い
て静水リフトを可能にするように画定することができる。一実施形態では、溝付き領域２
６４の溝２６６は、回転リング２２０が回転しているときに封止面２６０において圧力勾
配を生じさせるように構成された螺旋形状を画定することができる（図３Ｂおよび図４Ｂ
に示す）。したがって、特別な形状の螺旋溝２６６との流体相互作用を介して、回転圧縮
器シャフト２０２のわずかな量の運動エネルギーを使用して、障壁ガスの流体圧力を上げ
ることができ、それによって動水リフトを可能にし、それによって面２６０、２６２間の
分離を維持することができる。他の実施形態では、溝付き領域２６４の他の構成も企図さ
れる。別の実施形態では、溝付き領域２６４は、静止リング２３４上に位置することがで
きる。
図５Ａ～Ｄを参照すると、本開示による第２段のシール２１８の回転リング２２２の実
施形態が示されている。第２段のシール２１８の回転リング２２２および静止リング２３
６は、それぞれの回転径方向シール面２６８および静止径方向シール面２７０を含むこと
ができる。回転径方向シール面２６８は、静止径方向シール面２７０に隣接して位置決め
することができ、したがって面２６８、２７０は、メカニカルシールシステム２００が動
作していないときに当接接触し、メカニカルシール２００が動作しているとき、面２６８
、２７０間には、ガスの通過を可能にする狭い間隙が画定される。第２のキャリアリング
２４０および第２の付勢機構２４８は、圧縮器ハウジング２０４に対する静止リング２３
６の軸方向の動きを可能にし、回転シール面２６８と静止シール面２７０との間の間隙幅
の寸法変化を可能にするように構成することができる。一実施形態では、第２の付勢機構
２４８は、静止リング２３６を回転リング２２２に向かって付勢する。シール面２６８、
２７０の間に導入される加圧ガスは、第２の付勢機構２４８の付勢を妨げる力を加えて、
シール面２６８、２７０間の間隙幅を増大させ、効果的な封止を可能にしながら、シール
面２６８、２７０の摩擦摩耗を抑制して耐久性を高める。
一実施形態では、シール面２６８、２７０の一方または両方が、圧力生成能力を高めて
シール面２６８、２７０間の障壁ガスの流れを改善するように構成された溝付き領域２７
１を含むことができる。溝付き領域２７１の溝２７３は、内容が参照により本明細書に組
み込まれている、米国特許第４，２１２，４７５号および第６，６５５，６９３号に記載
されている溝などのように、螺旋または矢の形状を画定することができる。一実施形態で
は、シール面２６８、２７０の１つまたは複数の溝付き領域２７１は、第２段のシール２
１８の環状の外径から第２段のシール２１８の内径へのガスの流れを促進するように構成
される（図２に示す）。他の実施形態では、シール面２６８、２７０の１つまたは複数の
溝付き領域２７１は、分離ガスの流れをいずれの方向にも可能にするように構成すること
ができる。
第１段のシール２１６を通過した後、第１の障壁ガス流は、チャンバ２７２およびプロ
セスキャビティ２０６内へ流れることができる。加えて、第２段のシール２１８を通過し
た後、第２の障壁ガス流は、導管２７４、チャンバ２７６、導管２７８内へ流れ、障壁ガ
ス出口２８０を通って圧縮器ハウジング２０４から出ることができ、それによってプロセ
スガスと混和および／または混合することができる。一実施形態では、障壁ガスを収集お
よび／または再調整することができ、それによって閉ループを生じさせて障壁ガスの追加
の供給に対する必要を低減させることができる。他の実施形態では、障壁ガスは、大気へ
逃すことができ、かつ／または圧縮器シャフト２０２の回転を動かす燃焼モータに対する
燃料混合物内へ圧縮空気として導入することができる。
動作の際、障壁ガスの流れは、プロセスキャビティ２０６内のガスの圧力より低い相対
圧力で、たとえば１０～５０バールの圧力で、障壁ガス入口２５０を介して圧縮器ハウジ
ング２０４内へ導入される。障壁ガスは、導管２５２に沿って流れ、チャンバ２５４に入
り、チャンバ２５４内で第１の障壁ガス流および第２の障壁ガス流に分離される。第１の
障壁ガス流は、導管２５６に沿って第１段のシール２１６に向かって進み、第２の障壁ガ
ス流は、導管２５８に沿って第２段のシール２１８に向かって進む。
圧縮器シャフト２０２が回転しているとき、第１段のシール２１６のそれぞれの溝２６
６および第２段のシール２１８の溝２７３は、圧力勾配を生じさせ、障壁ガス入口２５０
からそれぞれの第１段のシール２１６および第２段のシール２１８への障壁ガスの流れを
促す。しかし、障壁ガスの相対圧力がプロセスキャビティ２０６内のガスより低いため、
１つまたは複数の追加のステップをとって、第１段のシール２１６の両側の圧力を等しく
し、かつ／または人為的な静水リフトを提供することができ、第１の回転リング２２０が
境界間隙を維持することができる回転速度に到達するまで、封止面２６０、２６２間の最
初の間隙を提供することができる。たとえば、一実施形態では、障壁ガス入口２５０を少
なくとも部分的に閉鎖または阻止して、プロセスガスが第１のシール２１６を通って漏れ
ることを可能にすることができ、それによって導管２５６内の圧力を上昇させて、第１段
のシール２１６における圧力勾配を減少させることができる。別の実施形態では、メカニ
カルシールシステム２００は、導管２５６内へのプロセスガスの流れを可能にし、第１段
のシール２１６における圧力勾配を減少させるように構成された圧力平衡ライン２８１を
含むことができる。さらに別の実施形態では、メカニカルシールシステム２００は、第１
段のシール２１６のシール面２６０、２６２間の機械的分離を生じさせ、それによって最
初の静水リフトを人為的に提供するように構成されたアクチュエータを含むことができる
（内容が参照により本明細書に組み込まれている、２０１７年５月１５日出願の米国特許
出願第６２／５０６，１９６号に開示されている）。第１の回転リング２２０が境界間隙
を維持することができる回転速度に到達し、障壁ガス入口２５０が開放され、圧力平衡ラ
イン２８１が閉鎖され、かつ／またはアクチュエータの電源が切断されるまで、プロセス
ガスの漏れを最小にすることができる。メカニカルシールシステム２００内にプロセスガ
スを含むことによって、漏れを最小にすることができ、したがって導管２５６に入るプロ
セスガスは、第１段のシール２１６を通ってプロセスチャンバ２０６内へ逆方向に流れる
。
第１の障壁ガス流が第１段のシール２１６の径方向シール面２６０、２６２を通過する
とき、プロセスキャビティ２０６内のガスの圧力に到達しまたはそれを超過するまで、圧
力が増大する。シール面２６０、２６２を通る障壁ガスの流れは、シール面２６０、２６
２間にクッションを提供し、それによって第１段のシール２１６を潤滑し、シール面２６
０、２６２間の接触を抑制する。障壁ガスは、プロセスキャビティ２０６内のガスの圧力
を超過する圧力に加圧されるため、第１の障壁ガス流は、プロセスキャビティ２０６内へ
進み、それによってプロセスキャビティ２０６内のプロセスガスと混合する。したがって
、プロセスキャビティ２０６内への障壁ガスの流れは、プロセスガスが通常はプロセスチ
ャンバ２０６から第１段のシール２１６を通って大気へ流れるはずの従来のドライガスに
よるシール配置における流れ方向の逆に相当する。
第２の障壁ガス流が第２段のシール２１８の径方向シール面２６８、２７０を通過する
とき、障壁ガスの圧力が増大し、シール面２６８、２７０間に潤滑クッションを提供する
。シール面２６８、２７０間を通った後、第２の障壁ガス流は、導管２７４に沿ってチャ
ンバ２７６に入り、導管２７８に沿って進み、障壁ガス出口２８０を介して圧縮器ハウジ
ング２０４から出る。障壁ガス出口２８０で、第２の障壁ガス流を大気へ逃し、再び分離
ガス供給内へ再循環させ、または圧縮器を動かす燃料ガスと混合することができる。した
がって、第２段のシール２１８を通る障壁ガスの流れは、第１段のシール２１８に障害が
生じた場合の予備として働く。
障壁ガスが第１段のシール２１６を通ってプロセスキャビティ２０６内へ上流に流れる
ことで、多数の利点が提供される。特に、プロセスガスが障壁ガスとして使用されないた
め、適切な潤滑を可能にして腐食を抑制するためにプロセスガスから湿気および汚染物質
を除去する働きをするガス調整ユニットが不要になる。加えて、プロセスガスは、第１の
障壁ガス流の圧力によってプロセスチャンバ２０６内へ逆方向に押され、したがってプロ
セスガスが周囲環境へ逃れるのを抑制する。したがって、本開示の実施形態は、メタン発
生損失を減少させるより環境に優しいメカニカルシールシステム２００を提供する。多数
の他の利点も当業者には明らかであろう。
本教示の方法で使用される個々のステップは、本教示が動作可能である限り、任意の順
序でかつ／または同時に実行することができることを理解されたい。さらに、本教示の装
置および方法は、本教示が動作可能である限り、記載する実施形態のうちの任意の数また
はすべてを含むことができることを理解されたい。
システム、デバイス、および方法の様々な実施形態について、本明細書に記載した。こ
れらの実施形態は、例示のみを目的として与えられるものであり、本発明の特許請求の範
囲を限定することを意図するものではない。さらに、記載した実施形態の様々な特徴を様
々な形で組み合わせて、多数の追加の実施形態を得ることができることを理解されたい。
さらに、開示する実施形態で使用するために、様々な材料、寸法、形状、構成、および位
置などについて記載したが、本発明の特許請求の範囲を超過することなく、開示したもの
以外を利用することができる。
本発明の主題は、上記の任意の個々の実施形態に示されているものより少ない特徴を含
むことができることが、当業者には理解されよう。本明細書に記載する実施形態は、本発
明の主題の様々な特徴を組み合わせることができる方法の排他的な提示であることを意味
するものではない。したがって、これらの実施形態は、特徴の相互に排他的な組合せでは
なく、むしろ様々な実施形態は、当業者には理解されるように、異なる個々の実施形態か
ら選択される異なる個々の特徴の組合せを含むことができる。さらに、一実施形態に関し
て記載する要素は、別途記載されていない限り、そのような実施形態に記載されていない
ときでも、他の実施形態で実施することができる。
従属請求項は、特許請求の範囲において、１つまたは複数の他の請求項との特有の組合
せを指すことがあるが、他の実施形態はまた、この従属請求項と他の各従属請求項の主題
との組合せ、または１つもしくは複数の特徴と他の従属請求項もしくは独立請求項との組
合せを含むことができる。そのような組合せは、特有の組合せを意図しないことが記載さ
れていない限り、本明細書に提案される。
上記の文献の参照によるあらゆる組込みは、本明細書の明示的な開示に矛盾する主題が
組み込まれないように限定される。上記の文献の参照によるあらゆる組込みは、これらの
文献内に含まれる特許請求の範囲が、参照により本明細書に組み込まれないようにさらに
限定される。上記の文献の参照によるあらゆる組込みは、これらの文献内に提供されるあ
らゆる定義が、本明細書に明示的に含まれない限り、参照により本明細書に組み込まれな
いようにさらに限定される。
特許請求の範囲を解釈する目的で、特許請求の範囲で「手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」または「ステップ（ｓｔｅｐ ｆｏｒ）」という具体的な用語に言及しない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）の規定が発動されないことが明示的に意図される。
なお、本発明には以下の態様が含まれることを付記する。
［態様１］
静止圧縮器ハウジングと回転圧縮器シャフトとの間で、プロセスガスの排出を抑制するように構成された圧縮器のための、タンデム非接触式の、ドライガスによるメカニカルシールシステムであって、
第１の回転リングおよび第１の静止リングを含む第１段のシールであって、前記第１の回転リングは、前記圧縮器シャフトに動作可能に結合され、前記第１の静止リングは、前記圧縮器ハウジングに動作可能に結合された第１の付勢機構によって、前記第１の回転リングに向かって動作可能に付勢され、前記第１の回転リングが溝を画定し、前記溝が、前記第１の回転リングと前記第１の静止リングとの連動部分の間を通るガスを加圧して、前記第１の付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成される、第１段のシールと、
第２の回転リングおよび第２の静止リングを含む第２段のシールであって、前記第２の回転リングは前記圧縮器シャフトに動作可能に結合され、前記第２の静止リングは、前記圧縮器ハウジングに動作可能に結合された第２の付勢機構によって、前記第２の回転リングに向かって動作可能に付勢され、前記第２の回転リングと前記第２の静止リングとの連動部分が、前記連動部分間を通るガスを加圧して前記第２の付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成される、第２段のシールと、
分離ガスの供給を誘導するように構成された単一の分離ガス供給サブシステムであって、前記分離ガスを、入口から前記第１段のシールの連動部分を通ってプロセスキャビティ内へ誘導し、かつ前記入口から前記第２段のシールの前記連動部分を通って、出口を通って大気へ出るようにする、単一の分離ガス供給サブシステムとを備える、メカニカルシールシステム。
［態様２］
前記単一の分離ガス供給サブシステムが単一の入口を含む、態様１に記載のメカニカルシールシステム。
［態様３］
前記単一の分離ガス供給サブシステムが導管を含み、前記導管が、前記単一の入口から前記第１段のシールの連動部分へ進む、態様１に記載のメカニカルシールシステム。
［態様４］
前記単一の分離ガス供給サブシステムが導管を含み、前記導管が、前記単一の入口から前記第１段のシールの連動部分へ進んで、前記プロセスキャビティへ進む、態様１に記載のメカニカルシールシステム。
［態様５］
前記単一の分離ガス供給サブシステムが導管を含み、前記導管が、前記単一の入口から前記第２段のシールの連動部分へ進む、態様１に記載のメカニカルシールシステム。
［態様６］
前記単一の分離ガス供給サブシステムが導管を含み、前記導管が、前記単一の入口から前記第２段のシールの連動部分へ進んで出口へ進む、態様１に記載のメカニカルシールシステム。
［態様７］
前記分離ガスの供給が、高密度ガスである、態様１に記載のメカニカルシールシステム。
［態様８］
前記高密度ガスが、窒素、二酸化炭素、空気、およびこれらの組合せのうちの１つである、態様７に記載のメカニカルシールシステム。
［態様９］
前記高密度ガスが、前記プロセスキャビティ内の圧力を上回る圧力に加圧される、態様７に記載のメカニカルシールシステム。
［態様１０］
静止圧縮器ハウジングと回転圧縮器シャフトとの間で、プロセスガスの排出を抑制するように構成された圧縮器のための、非接触式の、ドライガスによる、メカニカルシールシステムであって、
回転リングおよび静止リングを含むメカニカルシールであって、前記回転リングは、前記圧縮器シャフトに動作可能に結合され、前記静止リングは、前記圧縮器ハウジングに動作可能に結合された付勢機構によって、前記第１の回転リングに向かって動作可能に付勢され、前記回転リングが溝を画定し、前記溝が、前記回転リングおよび前記静止リングの連動部分間を通るガスを加圧して、前記付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成される、メカニカルシールと、
分離ガスの供給を入口から、前記メカニカルシールの連動部分を通って、プロセスキャビティ内へ誘導するように構成された、分離ガス供給サブシステムとを備える、メカニカルシールシステム。
［態様１１］
前記メカニカルシールシステムは、第２の回転リングおよび第２の静止リングを含む第２のメカニカルシールをさらに含み、前記第２の回転リングは、前記圧縮器シャフトに動作可能に結合され、前記第２の静止リングは、前記圧縮器ハウジングに動作可能に結合された第２の付勢機構によって、前記第２の回転リングに向かって動作可能に付勢され、前記第２の回転リングおよび前記第２の静止リングの連動部分が、前記連動部分間を通るガスを加圧して前記第２の付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成され、前記分離ガス供給サブシステムが、前記分離ガスの供給を前記入口から、第２のメカニカルシールの前記連動部分を通って、出口を通って大気へ出るように誘導するように構成される、態様１０に記載のメカニカルシールシステム。
［態様１２］
前記分離ガス供給サブシステムが、単一の入口を含む、態様１０に記載のメカニカルシールシステム。
［態様１３］
前記分離ガスの供給が、高密度ガスである、態様１０に記載のメカニカルシールシステム。
［態様１４］
前記高密度ガスが、窒素、二酸化炭素、空気、およびこれらの組合せのうちの１つである、態様１３に記載のメカニカルシールシステム。
［態様１５］
前記高密度ガスが、前記プロセスキャビティ内の圧力を上回る圧力に加圧される、態様１３に記載のメカニカルシールシステム。
［態様１６］
メカニカルシールシステムによって、静止圧縮器ハウジングと回転圧縮器シャフトとの間で、プロセスガスの排出を抑制する方法であって、
第１段のシール、第２段のシール、および単一の分離ガス供給サブシステムを含む、メカニカルシールシステムを提供するステップであって、前記第１段のシールは、第１の回転リングおよび第１の静止リングを含み、前記第１の回転リングは、前記圧縮器シャフトに動作可能に結合され、前記第１の静止リングは、前記圧縮器ハウジングに動作可能に結合された第１の付勢機構によって、前記第１の回転リングに向かって動作可能に付勢され、前記第１の回転リングが溝を画定し、前記溝は、前記第１の回転リングおよび前記第１の静止リングの連動部分間を通るガスを加圧して、前記第１の付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成され、前記第２段のシールは、第２の回転リングおよび第２の静止リングを含み、前記第２の回転リングは、前記圧縮器シャフトに動作可能に結合され、前記第２の静止リングは、前記圧縮器ハウジングに動作可能に結合された第２の付勢機構によって、前記第２の回転リングに向かって動作可能に付勢され、前記第２の回転リングおよび前記第２の静止リングの連動部分が、前記連動部分間を通るガスを加圧して前記第２の付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成される、メカニカルシールシステムを提供するステップと、
前記分離ガス供給サブシステムの単一の入口を通って、分離ガスの供給を誘導するステップと、
第１の部分が前記第１段のシールの前記連動部分を通過し、第２の部分が前記第２段のシールの前記連動部分を通過するように、前記分離ガスの供給を分流するステップと、
前記圧縮器ハウジングのプロセスキャビティ内へ、前記分離ガスの供給の前記第１の部分を放出してプロセスガスと混和するステップであって、それによって前記圧縮器ハウジングと前記回転圧縮器シャフトとの間のプロセスガスの排出を抑制する、ステップとを含む方法。

２００ メカニカルシールシステム
２０２ 回転圧縮器シャフト
２０４ 静止圧縮器ハウジング
２０６ プロセスキャビティ、プロセスチャンバ
２０８ ベアリングキャビティ
２１０ 内腔
２１２ 環状シールチャンバ
２１６ 第１段のシール
２１８ 第２段のシール
２２０ 回転リング
２２２ 回転リング
２２４ スリーブ部材
２２６ 第１のフランジ構造
２２８ 第２のフランジ構造
２３０ 環状部材
２３２ 環状部材
２３４ 静止リング
２３６ 静止リング
２３８ 第１のキャリアリング
２４０ 第２のキャリアリング
２４２ 第１の環状部材
２４４ 第２の環状部材
２４６ 第１の付勢機構
２４８ 第２の付勢機構
２５０ 障壁ガス入口
２５２ 導管
２５４ チャンバ
２５６ 導管
２５８ 導管
２６０ 回転径方向シール面
２６２ 静止径方向シール面
２６４ 溝付き領域
２６６ 溝
２６７ 内径
２６８ 回転径方向シール面
２７０ 静止径方向シール面
２７１ 溝付き領域
２７２ チャンバ
２７３ 溝
２７４ 導管
２７６ チャンバ
２７８ 導管
２８０ 障壁ガス出口
２８１ 圧力平衡ライン

Claims (20)

  1. 圧縮器のためのメカニカルシールシステムであって、前記圧縮器は、プロセスキャビティ内のプロセスガスで動作し、前記プロセスガスの圧力はプロセスキャビティ圧力であり、前記メカニカルシールシステムは、
    回転リングおよび静止リングを含むメカニカルシールであって、前記回転リングは、圧縮器シャフトに動作可能に結合され、前記静止リングは、圧縮器ハウジングに動作可能に結合された付勢機構によって、前記回転リングに向かって動作可能に付勢され、前記回転リングが溝を画定し、前記溝が、通常動作の間、前記回転リングと前記静止リングとの連動部分の間を通るガスを加圧して、前記付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成される、メカニカルシールと、
    分離ガスの供給を入口から前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分を通って、前記プロセスキャビティ圧力より低い圧力で、誘導するように構成される分離ガス供給サブシステムであって、通常動作の間、前記メカニカルシールの前記溝は、前記分離ガスを前記プロセスキャビティ圧力より高い圧力に加圧して、前記メカニカルシールの内径から前記メカニカルシールの外径への、及び前記プロセスキャビティの中への、前記分離ガスの上流への流れを促進して、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分の間の境界間隙を維持する、分離ガス供給サブシステムと、
    始動動作の間、追加のガスの供給を前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分に与えるように構成される、始動機構であって、前記回転リングが、前記連動部分の間の前記境界間隙を維持することができる回転速度に到達するまで、前記連動部分の間に最初の間隙を提供する、始動機構とを備える、メカニカルシールシステム。
  2. 請求項１に記載のメカニカルシールシステムであって、前記始動機構はアクチュエータを含み、前記アクチュエータは、前記始動動作の間、前記回転リングが、前記連動部分の間の前記境界間隙を維持することができる回転速度に到達するまで、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分の間に機械的分離を生じさせ、それによって前記連動部分の間に最初の間隙を人為的に提供する、メカニカルシールシステム。
  3. 請求項１に記載のメカニカルシールシステムであって、前記分離ガス供給サブシステムの前記入口は、前記始動動作の間、少なくとも部分的に閉鎖される、メカニカルシールシステム。
  4. 請求項１に記載のメカニカルシールシステムであって、前記分離ガス供給サブシステムは、ガスの出口を含み、前記出口は、前記分離ガスを、大気へ逃し、前記分離ガス供給内へ再循環させ、前記圧縮器を動かす燃料と混合させ、またはこれらの組合せとすることができる、メカニカルシールシステム。
  5. 請求項１に記載のメカニカルシールシステムであって、前記分離ガスが、窒素、二酸化炭素、空気、およびこれらの組合せのうちの１つである、メカニカルシールシステム。
  6. 請求項１に記載のメカニカルシールシステムであって、回転リングおよび静止リングを含む第２段のシールをさらに含む、メカニカルシールシステム。
  7. 請求項１に記載のメカニカルシールシステムであって、前記メカニカルシールシステムは、タンデム非接触式の、ドライガスによるシールシステムである、メカニカルシールシステム。
  8. 非接触式の、ドライガスによるタンデムのメカニカルシールシステムであって、前記メカニカルシールシステムは始動機構を備え、前記始動機構は、始動動作の間に第１段のシールの連動部分の間に、最初の間隙を人為的に提供するように構成され、前記メカニカルシールシステムは、
    回転リングおよび静止リングを含む第１段のシールであって、前記回転リングは、圧縮器シャフトに動作可能に結合され、前記静止リングは、前記回転リングに向かって動作可能に付勢され、かつ圧縮器ハウジングに動作可能に結合され、前記回転リングが溝を画定し、前記溝が、通常動作の間、前記回転リングと前記静止リングとの連動部分の間を通るガスを加圧するように構成される、第１段のシールと、
    前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分を通って、プロセスキャビティのプロセスキャビティ圧力より低い圧力で、分離ガスの供給を誘導するように構成される分離ガス供給サブシステムであって、通常動作の間、前記第１段のシールの前記溝は、前記分離ガスを前記プロセスキャビティ圧力より高い圧力に加圧して、前記第１段のシールの内径から前記第１段のシールの外径への前記分離ガスの上流への流れを促進して、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分の間の境界間隙を維持する、分離ガス供給サブシステムと、
    始動動作の間、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分に、追加のガスの供給を与えるように構成される、始動機構であって、前記回転リングが、前記連動部分の間の前記境界間隙を維持することができる回転速度に到達するまで、前記連動部分の間に最初の間隙を人為的に提供する、始動機構とを備える、メカニカルシールシステム。
  9. 請求項８に記載のメカニカルシールシステムであって、前記始動機構はアクチュエータを含み、前記アクチュエータは、前記始動動作の間、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分の間に機械的分離を生じさせる、メカニカルシールシステム。
  10. 請求項８に記載のメカニカルシールシステムであって、前記分離ガス供給サブシステムは、単一の入口を含む、メカニカルシールシステム。
  11. 請求項１０に記載のメカニカルシールシステムであって、前記入口は、前記始動動作の間、少なくとも部分的に閉鎖される、メカニカルシールシステム。
  12. 請求項８に記載のメカニカルシールシステムであって、前記分離ガス供給サブシステムは、ガスの出口を含み、前記出口は、前記分離ガスを、大気へ逃し、前記分離ガス供給内へ再循環させ、前記圧縮器を動かす燃料と混合させ、またはこれらの組合せとすることができる、メカニカルシールシステム。
  13. 請求項８に記載のメカニカルシールシステムであって、前記分離ガスが、窒素、二酸化炭素、空気、およびこれらの組合せのうちの１つである、メカニカルシールシステム。
  14. 始動動作の間、メカニカルシールの連動部分の間に、最初の間隙を人為的に提供する方法であって、前記方法は、
    分離ガスの直接的な供給を行うステップであって、前記メカニカルシールの回転リングと静止リングとの連動部分を通って、プロセスキャビティ圧力より低い圧力で、前記分離ガスを供給し、通常動作の間、前記メカニカルシールにより画定される溝は、前記分離ガスを前記プロセスキャビティ圧力より高い圧力に加圧して、前記メカニカルシールの内径から前記メカニカルシールの外径への、及びプロセスキャビティの中への、前記分離ガスの上流への流れを促進して、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分の間の境界間隙を維持する、分離ガスの直接的な供給を行うステップと、
    前記始動動作の間、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分にガスの追加の供給を行うステップであって、前記回転リングが、前記連動部分の間の前記境界間隙を維持することができる回転速度に到達するまで、前記連動部分の間に最初の間隙を人為的に提供する、ガスの追加の供給を行うステップとを備える、方法。
  15. 圧縮器のためのメカニカルシールシステムであって、前記圧縮器は、プロセスキャビティ内のプロセスガスで動作し、前記プロセスガスの圧力はプロセスキャビティ圧力であり、前記メカニカルシールシステムは、
    回転リングおよび静止リングを含むメカニカルシールであって、前記回転リングは、圧縮器シャフトに動作可能に結合され、前記静止リングは、圧縮器ハウジングに動作可能に結合された付勢機構によって、前記回転リングに向かって動作可能に付勢され、前記回転リングが溝を画定し、前記溝が、通常動作の間、前記回転リングと前記静止リングとの連動部分の間を通るガスを加圧して、前記付勢機構の付勢力を部分的に妨げるように構成される、メカニカルシールと、
    分離ガスの供給を入口から前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分を通って、前記プロセスキャビティ圧力より低い圧力で、プロセスキャビティ内へ誘導するように構成される分離ガス供給サブシステムであって、前記通常動作の間、前記メカニカルシールの前記溝は、前記分離ガスを前記プロセスキャビティ圧力より高い圧力に加圧して、前記メカニカルシールの内径から前記メカニカルシールの外径への、及び前記プロセスキャビティの中への、前記分離ガスの上流への流れを促進して、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分の間の境界間隙を維持する、分離ガス供給サブシステムと、
    始動動作の間、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分に、前記圧縮器の内側から前記プロセスガスを供給するように構成される、始動機構であって、前記回転リングが、前記連動部分の間の前記境界間隙を維持することができる回転速度に到達するまで、前記連動部分の間に最初の間隙を提供する、始動機構とを備える、メカニカルシールシステム。
  16. 請求項１５に記載のメカニカルシールシステムであって、前記分離ガス供給サブシステムは、単一の入口を含む、メカニカルシールシステム。
  17. 請求項１６に記載のメカニカルシールシステムであって、前記入口は、前記始動動作の間、少なくとも部分的に閉鎖される、メカニカルシールシステム。
  18. 請求項１５に記載のメカニカルシールシステムであって、前記分離ガス供給サブシステムは、ガスの出口を含み、前記出口は、前記分離ガスを、大気へ逃し、前記分離ガス供給内へ再循環させ、前記圧縮器を動かす燃料と混合させ、またはこれらの組合せとすることができる、メカニカルシールシステム。
  19. 請求項１５に記載のメカニカルシールシステムであって、前記分離ガスが、窒素、二酸化炭素、空気、およびこれらの組合せのうちの１つである、メカニカルシールシステム。
  20. メカニカルシールの動作を行う方法であって、前記方法は、
    分離ガスの直接的な供給を行うステップであって、前記メカニカルシールの回転リングと静止リングとの連動部分を通って、プロセスキャビティのプロセスキャビティ圧力より低い圧力で、前記メカニカルシール内の分離ガスチャンバに前記分離ガスを供給し、通常動作の間、前記メカニカルシールによって画定される溝は、前記分離ガスを前記プロセスキャビティ圧力より高い圧力に加圧して、前記メカニカルシールの内径から前記メカニカルシールの外径への、及び前記プロセスキャビティの中への、前記分離ガスの上流への流れを促進して、前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分の間の境界間隙を維持する、分離ガスの直接的な供給を行うステップと、
    前記分離ガスチャンバに供給される前記分離ガスの量を低減するステップと、
    前記回転リングと前記静止リングとの前記連動部分にプロセスガスの追加の供給を行うステップであって、前記回転リングが、前記連動部分の間の前記境界間隙を維持することができる回転速度より下の速度にあるとき、前記連動部分の間に前記境界間隙を提供する、ガスの追加の供給を行うステップとを備える、方法。

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