KR20060118432A - 컴프레서의 밀봉 장치 - Google Patents

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KR20060118432A
KR20060118432A KR1020067004971A KR20067004971A KR20060118432A KR 20060118432 A KR20060118432 A KR 20060118432A KR 1020067004971 A KR1020067004971 A KR 1020067004971A KR 20067004971 A KR20067004971 A KR 20067004971A KR 20060118432 A KR20060118432 A KR 20060118432A
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compressor
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bearing
hydraulic resistance
bearing case
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KR1020067004971A
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알렉산더 벨로콘
조지 엘. 3세 터치튼
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엠이에스 인터내셔널 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에 따르면, 공기 및 연료의 기체 혼합물을 압축하는 컴프레서(10)의 밀봉 장치는 컴프레서 휠(30)과 컴프레서의 하우징(12) 사이에 형성된 누출 통로 내에 가압 공기를 공급하는 가압 공기 공급 덕트(46)를 포함하고, 상기 누출 통로는 메인 기체 유로로부터 컴프레서의 베어링 영역 내로 연결되고, 상기 가압 공기는 상기 공기 및 기체 연료가 메인 기체 유로로부터 누출 통로를 통과하여 베어링 영역 내에 흐를 수 없는 것을 보장하기에 충분한 압력으로 공급된다. 상기 가압 공기의 일부는 베어링 영역 내에 흐르고, 나머지 공기는 외측으로 흐르고, 메인 기체 유로 내로 다시 공급되거나 또는 외측 밀봉 부재를 지나서 누출되고 컴프레서 입구로 다시 재순환되는 공기 및 기체 연료와 혼합된다.
밀봉, 컴프레서, 가압 공기, 연료, 누출 통로, 누설, 하우징, 휠, 베어링 영역, 기체 유로

Description

컴프레서의 밀봉 장치{SEALING ARRANGEMENT IN A COMPRESSOR}
본 발명은 에어 컴프레서에 관한 것으로, 특히 이러한 컴프레서용 밀봉 장치에 관한 것이다.
촉매 연소기(catalytic combustors)가 복열식 마이크로터빈 동력 발생 시스템(recuperated microturbine power generation system)에 사용되기 시작하였다. 마이크로터빈 동력 발생 시스템은 일반적으로 마이크로터빈으로서 공지된 소형 가스 터빈 엔진으로부터 전기 제너레이터(generator)를 구동하기 위한 기계식 동력을 유도한다. 일반적으로, 이러한 엔진은 연소기로부터 고온의 연소 기체를 수용하고 터빈을 회전시키도록 고온의 기체를 팽창시키는 하나 이상의 터빈을 포함한다. 상기 터빈은 컴프레서 하우징 내에서 회전되고, 통과하는 작동 유체를 압축하는 블레이드를 지지하는 하나 이상의 컴프레서 휠을 구동한다. 연소기가 촉매 연소기인 복열식 가스 터빈 엔진에서, 일반적으로 공기 및 연료의 기체 혼합물은 작동 유체로서 컴프레서에 공급되거나, 또는 분리된 공기 및 연료 흐름이 컴프레서에 공급되고, 그 다음 공기 및 연료가 압축 후 혼합된다. 따라서 연소기는 공기 및 기체 연료를 압축하고, 그 후 상기 공기 및 연료는 공기-연료 혼합물로서 촉매 연소기에 공급되고, 촉매 연소기에서 혼합물이 연소된다. 이러한 구조에서는 기체 연료 컴 프레서를 별도로 설치하지 않아도 된다.
그러나, 엔진의 컴프레서에서 연료를 압축하는 것은 주위에 연료 누출의 가능성을 발생시키기도 한다. 다수의 컴프레서에서는, 작동 유체가 고압으로 승압되면, 유체는 가능한 통로에 의하여 저압 영역으로 흐르게 되며, 그러한 통로로는 엔진을 둘러싸고 있는 주변 공기 내로 안내되는 누출 통로를 포함한다. 일반적으로 이러한 누출 통로는, 예를 들면 컴프레서의 고정 부품과 회전 부품 사이의 접촉 부분에 존재한다. 예를 들면, 마이크로터빈에 흔히 사용되는 방사상 컴프레서에서는, 누출 통로는 컴프레서 휠과 고정된 컴프레서 하우징 사이에 존재한다; 이러한 통로는 컴프레서의 베어링 케이스 내에 이르게 된다. 베어링 케이스 내로의 누출량을 감소시키기 위하여, 회전하는 컴프레서 휠과 고정된 하우징 사이에 하나 이상의 밀봉 부재를 포함하는 것이 일반적이다. 상기 밀봉 부재는 고 유압 저항을 가지며 따라서 유체가 밀봉 부재를 지나서 베어링 내로 흐르지 못하게 한다. 일반적으로, 이러한 밀봉 부재는 래버린스 밀봉 부재(labyrinth seal)를 포함한다.
일반적으로 컴프레서로부터의 누출량은 비교적 적으며, 예를 들면, 컴프레서를 통하여 흐르는 전체 유량의 1퍼센트 미만이며, 따라서 실질적으로 효율에 영향을 미치지 않는다. 또한, 누출 효과가 반드시 부정적인 것은 아니다. 예를 들면, 누출의 한가지 긍정적인 효과는 오일이 베어링 케이스로부터 컴프레서의 메인 기체 유로로 이동되는 것을 방지하는 것이다.
그러나, 컴프레서의 작동 유체가 공기 및 기체 연료인 경우에는, 누출량이 매우 적은 경우에도 주위에 미연소 탄화수소가 배출된다. 천연 가스를 연소하는 촉매 연소기를 갖는 일반적인 복열식 마이크로터빈(예를 들면, 미국 특허 번호 4,754,607호 및 6,141,953호 참조)에서는, 공기/연료비가 100 대 1에 근사한데, 이 비율은 컴프레서의 작동 유체 내의 연료 농도가 14,000ppmvd(parts per million by volume)에 근접한다는 것을 의미한다. 컴프레서 밀봉 부재를 통하여 0.5%만 누출되어도, 이 소스만에 의한 미연소 탄화수소 배출물은 70ppmvd인데, 이것은 많은 지역에서 허용가능한 규제치를 초과한다. 미국의 남부 해안 공기 품질 관리 구역, 및 일본의 토쿄 및 요코하마의 공기 품질 구역 등과 같이, 일부의 지역에서는, 최대 허용가능한 제한치는 10ppmvd 정도로 낮다.
따라서, 주위에 어떠한 연료도 실질적으로 배출되지 않도록 보장할 수 있는 컴프레서 밀봉 장치에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 적당한 소스로부터 "청정한(즉, 어떠한 연료도 함유하지 않은)" 가압 공기의 공급을 이용하는 컴프레서 밀봉 장치 및 방법을 제공함으로써, 전술한 필요성을 충족하고 연료가 메인 기체 유로로부터 컴프레서의 베어링 영역 내로 흐르는 것을 방지하는 장점을 달성한다.
본 발명의 일 실시예에서, 공기 및 기체 연료를 압축하는 방법에 있어서, 컴프레서의 메인 기체 유로 내에서 회전하고 상기 공기 및 연료를 압축하도록 복수의 블레이드를 지지하는, 컴프레서 휠을 가지는 컴프레서 내에 공기 및 연료를 공급하고, 상기 가압 공기 및 기체 연료는 메인 기체 유로로부터 배출 덕트 내로 배치되는 단계, 및
상기 회전하는 컴프레서 휠과 상기 컴프레서의 정지 부재 사이에 형성되는 누출 통로 내에 가압 공기를 공급하고, 상기 누출 통로는 메인 기체 유로로부터 컴프레서의 베어링 영역 내에 연결되고, 상기 가압 공기는 공기 및 연료가 메인 기체 유로로부터 누출 통로를 통과하여 베어링 영역 내로 흐를 수 없는 것을 보장하기에 충분한 압력으로 공급되는 단계
를 포함하는 공기 및 기체 연료의 압축 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에서, 컴프레서는 회전하는 컴프레서 휠과 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 형성되는 누출 통로의 일부에 위치되는 밀봉 장치를 포함한다. 상기 밀봉 장치는 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이의 누출 통로에 배치되는 유압 저항 부재, 및 상기 유압 저항 부재와 상기 컴프레서의 베어링 케이스 사이의 위치에 컴프레서 하우징을 관통하여 누출 통로 내에 연결되는 가압 공기 공급 덕트를 포함한다. 본 실시예의 상기 누출 통로는 공기 공급 덕트와 베어링 영역 사이에 어떠한 유압 저항 부재도 갖지 않는다. 청정한 가압 공기가 공급 덕트를 통하여 메인 기체 유로의 압력보다 높은 압력으로 누출 통로 내에 공급된다. 따라서, 가압 공기의 일부는 베어링 케이스 내로 흐른다. 나머지 공기는 유압 저항 부재를 지나서 메인 기체 유로 내로 흘러, 공기 및 기체 연료가 누출 통로를 통과하여 베어링 케이스 내로 흐르는 것을 방지한다. 이와 같이, 베어링 영역 내로의 공기 누출의 확실한 효과가 유지되고, 연료가 베어링 영역 내로 누출되는 것이 방지된다. 오일-윤활 베어링이 사용되는 경우에는, 청정한 차가운 공기가 종래 기술의 밀봉 장치에서와 같이 뜨거운 컴프레서 배출 공기 대신에 베어링 영역 내로 흐른다. 이러한 공기는 오일이 컴프레서 뒤쪽의 누출 통로 내로 흐르는 것을 방지하는 동일한 기능을 제공하지만, 오일을 산화시키지 않아, 노화(aging) 및 열화(deterioration)의 주요한 원인 중 하나를 제거한다. 이것은 오일 소비를 감소시키고 오일의 사용 수명을 연장한다. 외부 소스로부터 가압 지지 공기를 공급받는 공기 베어링을 사용하는 시스템에 대하여, 베어링으로부터 누출 통로로 흐르는 공기는 분리된 청정한 공기 공급에 대한 필요성을 최소화하거나 또는 제거할 수 있다. 자기 베어링의 경우에, 베어링은 베어링을 냉각한 후 베어링으로부터 흐르는 차가운 공기가 누출 통로 내로 흘러 분리된 공기 공급에 대한 필요성을 감소시키거나 또는 제거할 수 있도록 설계된다. 또한, 누출 통로 내에 공급되는 분리된 공기는 자기 베어링을 냉각하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 밀봉 장치는 컴프레서 휠의 표면과 하우징의 고정벽 사이에 배치되는 유압 저항 부재, 컴프레서 휠의 표면에 장착되고 유압 저항 부재와 보조 블레이드 사이에 캐비티가 형성되도록 유압 저항 부재와 방사상 외측으로 이격되는 복수의 보조 블레이드, 및 컴프레서를 관통하여 캐비티 내에 연결되는 가압 공기 공급 덕트를 포함한다. 본 실시예에서, 청정한 가압 공기는 메인 기체 유로의 압력보다 낮은 압력으로 밀봉 장치의 캐비티 내에 공급된다. 이러한 공기의 일부는, 이전에 설명된 실시예에서와 같이, 유압 저항 부재를 지나서 베어링 케이스 내로 흐른다. 나머지 가압 공기는 보조 블레이드에 의하여 더욱 압축되어 메인 기체 유로 내에 펌핑된다. 보조 블레이드는 반대 방향으로의 흐름을 방지하며, 따라서 공기 및 기체 연료가 베어링 케이스 내로 누출되는 것을 방지한다. 본 실시예는 오일-윤활되는, 공기 또는 자기 베어링에 적용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 밀봉 장치는 컴프레서 휠의 표면과 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 배치되는 제1, 제2, 및 제3 유압 저항 부재를 포함하며,
상기 제2 유압 저항 부재는 상기 제1 유압 저항 부재의 방사상 외측으로 이격되어 상기 제1 유압 저항 부재와 상기 제2 유압 저항 부재 사이에 제1 캐비티가 형성되고,
상기 제3 유압 저항 부재가 상기 제2 유압 저항 부재의 방사상 외측으로 이격되어 상기 제2 유압 저항 부재와 상기 제3 유압 저항 부재 사이에 제2 캐비티가 형성되고,
상기 밀봉 장치는, 상기 컴프레서 하우징을 관통하여 상기 제1 캐비티로 연결되는 가압 공기 공급 덕트, 및 상기 제3 유압 저항 부재를 지나서 컴프레서 입구로 반대로 누출되는 공기 및 기체 연료를 재순환시키도록 상기 제2 캐비티로부터 상기 컴프레서 입구로 다시 연결되는 재순환 덕트를 포함한다. 본 실시예에서, 청정한 가압 공기는 메인 기체 유로보다 낮은 압력으로 공급될 수 있다. 가압 공기의 일부는 이전의 실시예에서와 같이 베어링 케이스 내로 흐른다. 나머지 공기는 제2 캐비티 내로 흐른다. 제2 캐비티 내의 압력이 메인 기체 유로 내의 압력보다 낮기 때문에, 공기 및 기체 연료는 제3 유압 저항 부재를 지나서 제2 캐비티 내로 누출된다. 제2 캐비티 내의 공기 및 연료는 재순환 덕트를 통하여 배출되고 컴프레서 입구로 다시 공급된다.
다수의 실시예에서, 바람직하게는 유압 저항 부재는 래버린스 밀봉 부재를 포함하지만, 본 발명은 누출물을 배출하도록 고 유압 저항을 얻기 위하여 특정 구성에 한정되지 않는다.
따라서 본 발명은 일반적인 용어를 사용하여, 첨부 도면을 참조하여 설명되며, 첨부 도면은 반드시 일정한 비율로 도시되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컴프레서의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 컴프레서의 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 컴프레서의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 컴프레서의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 컴프레서의 개략 단면도이다.
이하에서 본 발명이 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명되지만, 본 발명의 모든 실시예가 도시되지 않는다. 실제로, 본 발명은 다수의 다른 형태로 실시될 수 있고 이하에서 설명되는 실시예로 한정되는 것으로 해석되지 않아야 하고, 오히려 이들 실시예는 이 공개가 적용가능한 법률 조건을 만족시키기 위하여 제공된다. 동일한 참조 번호는 완전히 동일한 구성요소를 참조한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컴프레서(10)를 도시한다. 컴프레서(10)는 대체로 축방향으로 연장되는 대략 관형 입구 덕트(tubular inlet duct)(14)를 형성하는 컴프레서 하우징(housing)(12)을 포함한다. 또한 하우징(12)은 입구 덕트(14)의 하류 단부에 연결되는 외벽(16) 및 대략 축방향으로부터 대략 방사상으 로 연장되는 전이대(transitions)를 포함하며, 상기 외벽(16)은 그 하류 단부에서 컴프레서를 둘러싸는 대체로 환형의 배출 덕트(18)와 연결된다. 컴프레서 하우징의 후방 단부는 배출 덕트로부터 방사상 내측으로 연장되고, 상기 외벽(16)과 대향하여 위치되는 고정벽(20)을 포함한다. 상기 고정벽(20)의 방사상 내측 단부는 컴프레서의 베어링 케이스(22)와 연결된다.
대체로 관형 베어링 케이스(22)는 베어링 케이스를 관통하여 축방향으로 연장되는 회전 샤프트(26)를 지지하는 하나 이상의 회전 베어링(rotary bearing)(24)을 수용한다. 윤활 오일이 베어링 케이스 내에 연결되는 하나 이상의 오일 공급 덕트(28)를 통하여 베어링에 공급된다.
컴프레서는 대체로 디스크(disk)로서 형성되는 컴프레서 휠(wheel)(30)을 포함한다. 상기 휠은 샤프트(26)의 전방 단부에 장착된다. 복수의 원주방향으로 이격된 블레이드(blades)(32)가 상기 휠에 장착된다. 상기 휠의 회전시, 블레이드가 입구 덕트(14)를 통하여 공기를 끌어들인다(화살표 34로 지시되는 바와 같이). 또한 상기 컴프레서는 연료를 에어 스트림(air stream)으로 공급하는(화살표 38) 입구 덕트(14)내로 연장되는 연료 공급 덕트(36)를 포함한다. 따라서, 공기 연료 혼합물은 컴프레서 블레이드(32)의 열(row)로 들어가고(또는 공기 및 연료의 각 흐름이 들어가고), 블레이드에 의하여 압축되고 배출 덕트(18)로 배출된다. 공기와 연료의 혼합은, 흐름이 컴프레서 블레이드 앞뒤로 연결되는 통로를 통과할 때도 발생된다. 또한, 공기와 연료가 컴프레서 블레이드의 열로 들어가기 이전에 실질적으로 혼합되도록, 공기와 연료를 컴프레서 휠의 상류에 위치되는 혼합기(mixer)(도시 하지 않음) 내로 유도하는 것도 가능한다.
컴프레서는 컴프레서 휠(30)의 후단면과 컴프레서 하우징의 고정벽(20) 사이에 밀봉 장치를 포함한다. 상기 휠과 고정벽 사이의 공간은 고압 공기 및 기체 연료가 베어링 케이스 내로 누출될 수 있는 누출 통로(leakage pathway)를 제공한다. 전술한 바와 같이, 베어링 케이스 내로의 연료의 누출이 방지되어야 한다. 밀봉 장치는 베어링 케이스와 방사상 외측으로 이격되는 유압 저항 부재 또는 밀봉 부재(42)를 포함한다. 따라서, 누출 통로의 일부분(44)이 유압 저항 부재(42)와 베어링 케이스 사이에 형성된다. 상기 부분(44)은 유압 저항 부재와 무관하다. 유압 저항 부재(42)는 래버린스 밀봉 부재(labyrinth seal)로 도시되어 있지만, 고 유압 저항(예를 들면, 브러시 밀봉)을 제공하는 다른 타입의 밀봉 부재가 대신 사용될 수도 있다. 하나 이상의 가압 공기 공급 덕트(46)가 컴프레서 하우징을 관통하여 누출 통로의 상기 부분(44)으로 연장된다.
실제로, 가압 공기(화살표 48로 지시되는 바와 같이)는 공급 덕트(46)를 통하여 통로의 부분(44)으로 공급된다. 상기 공기는 "청정한(clean)" 즉, 연료를 함유하지 않고 있다. 상기 가압 공기는 컴프레서의 메인 기체 유로의 압력을 초과하는 압력[즉, 외측 밀봉 부재(42)의 방사상 외측에서 압력]으로 공급된다. 따라서, 가압 공기의 일부(50)는 통로의 부분(44)을 따라 내측으로 베어링 케이스 내로 흐른다. 이러한 공기는 베어링 케이스로부터, 이미 베어링을 윤활한 오일과 함께, 드레인 덕트(drain duct)(52)를 통하여 배출된다. 그 다음 상기 공기 및 오일은 공기-오일 분리기(separator) 등으로 진행되어, 오일 증기로 순수하게 된 공기가 대기로 배출될 수 있고, 오일은 회수될 수 있다. 통로의 부분(44)에 공급되는 나머지 가압 공기(54)는 밀봉 부재(42)를 지나서 컴프레서의 메인 기체 유로 내로 흐르고, 결국 배출 덕트(18)로 흐르게 된다. 따라서, 밀봉 장치는 베어링 케이스 내로의 연료 누출의 가능성을 효과적으로 제거한다. 베어링 영역 내로 및 메인 기체 유로 외측으로의 공기 흐름의 상대 비율은 당업자의 통상 능력 내의 설계 처리에 의하여 제어될 수 있다.
밀봉 장치에 필요한 가압 공기는 여러 가지 소스(source)(도시하지 않음)로부터 공급될 수 있다. 예를 들면, 가압 공기를 제공하는 각각의 에어 컴프레서가 터빈 엔진 자체와 결합되는 동력 인출 장치에 의하여 기계적으로 구동되거나, 또는 전기 모터에 의하여 구동될 수 있다. 또한, 동적 컴프레서(dynamic compressor)는 컴프레서 작동 유체의 에너지를 이용할 수 있다. 밀봉 장치용 가압 공기의 특정 소스는 본 발명에 중요하지 않으며, 본 발명은 임의의 특정 타입의 소스에 제한되지 않는다.
본 발명의 제2 실시예가 도 2에 도시된다. 도 2의 컴프레서(110)는, 이하에서 설명된 것 이외에는, 도 1의 컴프레서(10)와 실질적으로 유사하다. 컴프레서(110)의 밀봉 장치는 컴프레서 휠(30)의 후면에 장착되는 한 세트의 보조 블레이드(60)를 포함하며, 또한 도시된 바와 같은 유압 저항 부재 또는 밀봉 부재(40)를 포함할 수도 있다. 상기 보조 블레이드는 밀봉 부재(40)의 방사상 외측으로 이격되어 누출 통로의 캐비티(cavity) 또는 부분(44)이 상기 블레이드와 밀봉 부재 사이에 형성된다. 가압 공기 공급 덕트(46)는 누출 통로의 부분 내에 연결된다. 상기 보조 블레이드는 공기를 블레이드를 통하여 방사상 외측으로 끌어당기도록 구성되고, 상기 공기를 고압으로 압축한다. 따라서, 본 실시예에서, 공급 덕트(46)를 통하여 공급되는 가압 공기(48)는 컴프레서의 메인 기체 유로의 압력보다 낮지만, 베어링 케이스의 압력보다 높은 압력으로 공급될 수 있다.
실제로, 통로의 부분(44)에 공급되는 가압 공기의 일부(50)는 밀봉 부재(40)를 지나서(만약에 존재한다면) 베어링 케이스 내로, 방사상 내측으로 흐른다. 나머지 공기는 보조 블레이드(60)를 통하여 끌어 당겨지고 메인 기체 유로의 압력보다 높은 압력으로 승압되어, 상기 공기는 메인 기체 유로로 들어가고 메인 흐름과 합류된다. 이에 따라 보조 블레이드는 메인 기체 유로내의 공기 및 기체 연료가 블레이드를 지나서 베어링 케이스 내로 이동되는 것을 방지한다. 밀봉 부재(40)는 사용될 수 있지만 필수적인 것은 아니고, 베어링 영역 및 누출 통로에서 유로의 적당한 설계에 의하여 생략될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예가 도 3에 도시된다. 도 3의 컴프레서(210)는, 이하에서 설명된 것 이외에는, 전술한 컴프레서(10)와 대체로 유사하다. 본 실시예에서, 바람직하게는 컴프레서의 밀봉 장치는 3개의 이격된 밀봉 부재를 사용한다. 제1 또는 내측 밀봉 부재(40) 및 제2 밀봉 부재(42)는 이들 사이에 유로부 또는 캐비티(44)를 갖고 배치된다. 가압 공기 공급 덕트(46)는 청정한 가압 공기(48)를 캐비티 내로 공급하도록 상기 캐비티(44) 내로 연결된다. 제3 또는 외측 밀봉 부재(70)는, 캐비티(72)가 이들 밀봉 부재 사이에 형성되도록, 밀봉 부재(42)의 방사상 외측으로 이격되어 있다. 재순환 통로(74)는 캐비티(72)로부터 컴프레서 입구 덕 트(14)로 반대로 연장된다. 상기 제1 또는 내측 밀봉 부재(40)가 사용될 수 있지만, 전술한 바와 같이 필수적인 것은 아니다.
실제로, 청정한 가압 공기(48)가 베어링 케이스 내의 압력보다 높지만 컴프레서의 메인 기체 유로의 압력보다 낮은 압력으로 캐비티(44) 내로 공급된다. 상기 공기의 일부(50)는 내측 밀봉 부재(40)(만약 존재한다면)를 지나서 내측 방향으로 베어링 케이스 내로 흐른다. 나머지 공기(76)는 중간 밀봉 부재(42)를 지나서 외측 방향으로 캐비티(72) 내로 흐른다. 캐비티(72) 내의 압력이 메인 기체 유로의 압력보다 낮기 때문에, 일부의 공기 및 기체 연료는, 화살표 78로 지시되는 바와 같이, 메인 기체 유로로부터 외측 밀봉 부재(70)를 지나서 내측 방향으로 캐비티(72) 내로 흐른다. 그러나, 캐비티(72) 내의 공기 및 연료는 여전히 입구 덕트(14)의 압력보다 높은 압력으로 되어 있으며, 따라서 이 공기 및 연료는 재순환 덕트(74)를 통하여 입구 덕트(14)로 반대로 흐른다. 이와 같이, 연료를 베어링 케이스 내로 누출하는 것이 방지된다.
다수의 실시예에서, 바람직하게는 베어링 케이스 내로 흐르는 가압 공기는, 대기로 배출되기 이전에, 오일 증기 없이(예를 들면, 당업자에 잘 알려진 바와 같은, 공기-오일 분리기에서) 순수하다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 공기 또는 자기 베어링을 가지는 컴프레서에 적용될 수도 있다. 도 4 및 도 5는 이들 2가지 실시예를 도시한다. 도 4는 도 2의 컴프레서와 대체로 유사하지만, 오일-윤활 베어링 대신에 공기 또는 자기 베어링(또는 공기/자기 조합) 베어링(24')을 가지고 있는 컴프레서(110')를 도시한다. 또한, 유압 저항 부재는 원한다면 포함될 수 있지만, 이 실시예에서는 생략된다. 밀봉 장치는 컴프레서 휠(30)의 후면에 장착되는 한 세트의 보조 블레이드(60)를 포함한다. 누출 통로의 일부(44)는 블레이드로부터 베어링 케이스(22) 내로 방사상 내측으로 연장되고, 이 통로 일부(44)에는 유압 저항 부재가 없다. 가압 공기 공급 덕트(46)는 누출 통로의 일부(44)로 연결된다. 보조 블레이드는 공기를 블레이드를 통하여 방사상 외측으로 끌어들이도록 구성된다. 따라서, 본 실시예에서, 공급 덕트(46)를 통하여 공급되는 가압 공기(48)는, 컴프레서의 메인 기체 유로의 압력보다 낮지만, 베어링 케이스 내의 압력보다 높은 압력으로 공급될 수 있다. 실제로, 통로 일부(44) 내로 공급되는 가압 공기의 일부(50)는 베어링 케이스 내로 방사상 내측으로 흐른다. 나머지 공기는 보조 블레이드(60)를 통하여 끌어들어지고, 메인 기체 유로의 압력보다 높은 압력으로 승압되어, 상기 공기는 메인 기체 유로로 들어가서 메인 흐름과 합류된다. 이로 인하여 보조 블레이드는 메인 기체 유로의 공기 및 기체 연료가 블레이드를 지나서 베어링 케이스 내로 이동되는 것을 방지한다.
도 5는 도 3의 컴프레서와 대체로 유사하지만, 오일-윤활 베어링 대신에 공기 또는 자기(또는 공기/자기 조합) 베어링(24')을 가지는 컴프레서(210')를 도시한다. 최내측의 유압 저항 부재는, 원한다면 포함될 수 있지만, 이 실시예에서 생략된다. 따라서, 밀봉 장치는 유압 저항 부재 또는 밀봉 부재(42, 70)을 포함하는데, 이들 부재는 이들 사이에 캐비티(72)를 형성하도록 방사상으로 이격되어 있다. 내측 밀봉 부재(42)로부터 베어링 케이스로 방사상 내측으로 향하는 누출 통로의 일부(44)에는 다른 유압 저항 부재가 없다. 가압 공기 공급 덕트(46)는 이러한 통로 일부(44) 내로 연결된다. 재순환 덕트(74)는 캐비티(72)로부터 컴프레서 입구 덕트(14)로 반대로 연장된다. 실제로, 청정한 가압 공기는 베어링 케이스(22) 내의 압력보다 높지만 컴프레서의 메인 기체 유로의 압력보다 낮은 압력으로 통로의 일부(44) 내로 공급된다. 상기 공기의 일부(50)는 통로 일부(44)를 따라서 베어링 케이스로 내측으로 흐른다. 나머지 공기(76)는 밀봉 부재(42)를 지나서 캐비티(72)로 외측으로 흐른다. 캐비티(72) 내의 압력이 메인 기체 유로 내의 압력보다 낮기 때문에, 일부의 공기 및 기체 연료는, 화살표 78로 지시되는 바와 같이, 메인 기체 유로로부터 외측 밀봉 부재(70)를 지나서 내측으로 캐비티(72)로 흐른다. 그러나, 캐비티(72) 내의 공기 및 연료는 여전히 입구 덕트(14) 내의 압력보다 높은 압력을 가지며, 따라서 이러한 공기 및 연료는 재순환 덕트(74)를 통하여 입구 덕트(14)로 반대로 흐른다. 이와 같이, 연료가 베어링 케이스내로 누출되는 것이 방지된다.
공기 베어링의 경우에, 2가지 기본 타입, 즉 자동-가압되는 동적 또는 엑티브 베어링(active bearing)[포일(foil) 베어링을 포함함]으로서 공지된, 공기 역학(aerodynamic) 타입, 및 외부에서 가압되는 정적 베어링으로서 알려진, 공기 정력학(aerostatic) 타입이 있다. 본 발명에 따르면, 동적 또는 정적 공기 베어링으로부터의 공기가 컴프레서의 누출 통로 내로 흐를 수 있으며, 그 때문에 밀봉 목적을 위한 분리된 공기 공급에 대한 필요를 감소시키거나 제거할 수 있다. 또한, 정적 베어링에 때문에, 밀봉 목적을 위하여 누출 통로 내로 공급되는 공기는 공기 베어 링 내로 흐를 수 있으며, 그 때문에 베어링 공기 공급에 대한 필요를 감소시키거나 또는 제거할 수 있다.
동적 공기 베어링의 경우에, 종래의 엔진에서는, 엔진이 시동될 때, 샤프트의 회전으로 인한 동압(dynamic pressure)이 부하를 떠맡을 때까지 부하가 포일에 의하여 흡수된다. 이것은 포일의 변형 및 마모에 이르게 하는데, 이러한 변형 및 마모는 베어링의 수명을 상당히 제한할 수 있다. 본 발명에 따르면, 정지 또는 시동 중의 저회전 속도에서, 누출 통로 내에 공급되는 밀봉 공기의 일부는 포일의 마모를 감소시키거나 또는 방지하기에 충분한 압력 및 양으로 베어링 내에 유도될 수 있다. 베어링 내의 동압이 시동 중에 증가되면, 누출 통로로부터 베어링 내로의 흐름이 점차 감소되고, 고속에서, 누출 통로 내의 순 흐름이 베어링 내부로 또는 베어링의 외부로 될 수 있다. 계획된 또는 비상 차단 동안, 누출 통로로부터의 공기 흐름은 공기 베어링을 가압한다.
또한 본 발명은 오일-윤활 베어링의 경우에 다수의 장점을 달성한다. 베어링 케이스 내로의 청정한 공기 누출은 오일이 메인 기체 유로로 이동되는 것을 방지한다. 나머지 청정한 가압 공기는, 공기 및 기체 연료가 베어링 영역 내로 누출되는 것을 방지하기 위하여 외측으로 흐른다. 모든 베어링 타입에 대하여, 본 발명은 연료가 베어링 영역 내로 누출되고 이 루트를 통하여 주위로 배출되는 경우를 실질적으로 제거한다. 그 때문에 본 발명은 미연소 탄화수소의 실질적으로 배출을 감소시킬 수 있어, 공기-연료 컴프레서를 사용하는 마이크로터빈 시스템(microturbine system)이 가장 엄격한 공기량 취급 지역에서도 사용될 수 있다.
여기에서 설명된 본 발명의 다수의 변형 및 다른 실시예가 상기의 상세한 설명 및 첨부 도면에서 제시된 가르침을 통하여 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명은 공개된 특정 실시예로 한정되지 않으며, 수정 및 다른 실시예가 첨부된 청구항의 범위 내에 포함된다는 것이 이해되어야 한다. 특정 용어가 여기에서 사용되었지만, 이들 용어는 일반적이고 설명적인 의미로 사용되고 제한의 목적으로 사용되지 않는다.
본 발명은 특히 이러한 컴프레서용 밀봉 장치에 이용될 수 있다.

Claims (23)

  1. 공기 및 기체 연료를 압축하는 컴프레서(compressor)에 있어서,
    회전가능한 샤프트,
    상기 샤프트에 장착되는 컴프레서 휠(wheel),
    내측 공간을 형성하는 베어링 케이스,
    상기 베어링 케이스에 장착되고 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링,
    상기 휠을 둘러싸는 컴프레서 하우징(housing), 및
    밀봉 장치(sealing arrangement)
    를 포함하고,
    상기 휠은 상기 휠에 장착되는 복수의 블레이드(blades)를 가지며,
    상기 컴프레서 하우징은 메인 기체 유로를 형성하고, 상기 컴프레서 휠의 표면과 바로 인접되어 이격되는 고정벽을 가지고,
    상기 표면은 상기 메인 기체 유로에 인접한 위치로부터 베어링 케이스쪽으로 방사상 내측으로 연장되고,
    상기 컴프레서 하우징과 상기 베어링 케이스는 상기 컴프레서의 메인 기체 유로로부터 상기 베어링의 내측으로 누출 통로(leakage pathway)를 형성하고, 상기 누출 통로의 적어도 일부는 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 형성되고,
    상기 밀봉 장치는 상기 누출 통로에 위치되고,
    상기 밀봉 장치는, 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 배치되는 유압 저항 부재(resistance element), 상기 유압 저항 부재로부터 다른 유압 저항 부재가 없는 상기 베어링 케이스로 연장되는 상기 누출 통로의 일부, 및 상기 컴프레서 하우징을 통하여 상기 누출 통로의 상기 일부로 연결되는 가압 공기 공급 덕트를 포함하는
    것을 특징으로 하는 컴프레서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 저항 부재는 래버린스 밀봉 부재(labyrinth seal)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베어링으로 윤활 오일을 공급하도록 상기 베어링 케이스를 관통하여 상기 베어링 케이스의 내측으로 연결되는 오일 공급 덕트, 및 상기 베어링 케이스로부터 공기 및 오일을 배출하도록 상기 베어링 케이스의 내측으로부터 외부로 연결되는 오일 드레인(oil drain)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컴프레서 하우징은 공기를 상기 컴프레서 내로 안내하는 입구 덕트 (inlet duct)를 형성하고,
    상기 컴프레서는, 연료를 상기 컴프레서 내로 공급하도록 상기 입구 덕트로 연결되는 연료 공급 덕트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  5. 공기 및 기체 연료를 압축하는 컴프레서에 있어서,
    회전가능한 샤프트,
    상기 샤프트에 장착되는 컴프레서 휠,
    내측 공간을 형성하는 베어링 케이스,
    상기 베어링 케이스에 장착되고 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링,
    상기 휠을 둘러싸는 컴프레서 하우징, 및
    밀봉 장치
    를 포함하고,
    상기 휠은 상기 휠에 장착되는 복수의 블레이드를 가지며,
    상기 컴프레서 하우징은 메인 기체 유로를 형성하고, 상기 컴프레서 휠의 표면과 바로 인접되어 이격되는 고정벽을 가지고,
    상기 표면은 상기 메인 기체 유로에 인접한 위치로부터 베어링 케이스쪽으로 방사상 내측으로 연장되고,
    상기 컴프레서 하우징과 상기 베어링 케이스는 상기 컴프레서의 메인 기체 유로로부터 상기 베어링의 내측으로 누출 통로를 형성하고, 상기 누출 통로의 일부 는 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 형성되고,
    상기 밀봉 장치는 상기 누출 통로의 상기 일부에 위치되고,
    상기 밀봉 장치는, 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 배치되는 유압 저항 부재, 상기 유압 저항 부재와 보조 블레이드 사이에 캐비티(cavity)가 형성되도록 상기 컴프레서 휠의 표면에 장착되고 상기 유압 저항 부재로부터 방사상 외측으로 이격된 복수의 보조 블레이드, 및 상기 컴프레서 하우징을 통하여 상기 캐비티로 연결되는 가압 공기 공급 덕트를 포함하는
    것을 특징으로 하는 컴프레서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유압 저항 부재는 래버린스 밀봉 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 베어링으로 윤활 오일을 공급하도록 상기 베어링 케이스를 관통하여 상기 베어링 케이스의 내측으로 연결되는 오일 공급 덕트, 및 상기 베어링 케이스로부터 공기 및 오일을 배출하도록 상기 베어링 케이스의 내측으로부터 외부로 연결되는 오일 드레인을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 컴프레서 하우징은 공기를 상기 컴프레서 내로 안내하는 입구 덕트를 형성하고,
    상기 컴프레서는, 연료를 상기 컴프레서 내로 공급하도록 상기 입구 덕트로 연결되는 연료 공급 덕트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  9. 공기 및 기체 연료를 압축하는 컴프레서에 있어서,
    회전가능한 샤프트,
    상기 샤프트에 장착되는 컴프레서 휠,
    내측 공간을 형성하는 베어링 케이스,
    상기 베어링 케이스에 장착되고 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링,
    상기 휠을 둘러싸는 컴프레서 하우징, 및
    밀봉 장치
    를 포함하고,
    상기 휠은 상기 휠에 장착되는 복수의 블레이드를 가지며,
    상기 컴프레서 하우징은 메인 기체 유로를 형성하고, 상기 컴프레서 휠의 표면과 바로 인접되어 이격되는 고정벽을 가지고,
    상기 표면은 상기 메인 기체 유로에 인접한 위치로부터 베어링 케이스쪽으로 방사상 내측으로 연장되고,
    상기 컴프레서 하우징과 상기 베어링 케이스는 상기 컴프레서의 메인 기체 유로로부터 상기 베어링의 내측으로 누출 통로를 형성하고, 상기 누출 통로의 일부는 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 형성되고,
    상기 밀봉 장치는 상기 누출 통로의 상기 일부에 위치되고,
    상기 밀봉 장치는 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 배치되는 제1, 제2 및 제3 유압 저항 부재를 포함하며,
    상기 제2 유압 저항 부재는 상기 제1 유압 저항 부재의 방사상 외측으로 이격되어 상기 제1 유압 저항 부재와 상기 제2 유압 저항 부재 사이에 제1 캐비티가 형성되고,
    상기 제3 유압 저항 부재가 상기 제2 유압 저항 부재의 방사상 외측으로 이격되어 상기 제2 유압 저항 부재와 상기 제3 유압 저항 부재 사이에 제2 캐비티가 형성되고,
    상기 밀봉 장치는, 상기 컴프레서 하우징을 관통하여 상기 제1 캐비티로 연결되는 가압 공기 공급 덕트, 및 상기 제3 유압 저항 부재를 지나서 상기 제2 캐비티로 누출되는 공기 및 기체 연료를 컴프레서 입구로 다시 재순환시키도록 상기 제2 캐비티로부터 상기 컴프레서 입구로 다시 연결되는 재순환 덕트를 포함하는
    것을 특징으로 하는 컴프레서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유압 저항 부재는 래버린스 밀봉 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 베어링으로 윤활 오일을 공급하도록 상기 베어링 케이스를 관통하여 상기 베어링 케이스의 내측으로 연결되는 오일 공급 덕트, 및 상기 베어링 케이스로부터 공기 및 오일을 배출하도록 상기 베어링 케이스의 내측으로부터 외부로 연결되는 오일 드레인을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 컴프레서는 연료를 상기 컴프레서 내로 공급하도록 상기 컴프레서 입구로 연결되는 연료 공급 덕트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  13. 공기 및 기체 연료를 압축하는 컴프레서에 있어서,
    회전가능한 샤프트,
    상기 샤프트에 장착되는 컴프레서 휠,
    내측 공간을 형성하는 베어링 케이스,
    상기 베어링 케이스에 장착되고 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링,
    상기 휠을 둘러싸는 컴프레서 하우징, 및
    밀봉 장치
    를 포함하고,
    상기 휠은 상기 휠에 장착되는 복수의 블레이드를 가지며,
    상기 컴프레서 하우징은 메인 기체 유로를 형성하고, 상기 컴프레서 휠의 표면과 바로 인접되어 이격되는 고정벽을 가지고,
    상기 표면은 상기 메인 기체 유로에 인접한 위치로부터 베어링 케이스쪽으로 방사상 내측으로 연장되고,
    상기 컴프레서 하우징과 상기 베어링 케이스는 상기 컴프레서의 메인 기체 유로로부터 상기 베어링의 내측으로 누출 통로를 형성하고, 상기 누출 통로의 적어도 일부는 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 형성되고,
    상기 밀봉 장치는 상기 누출 통로에 위치되고,
    상기 밀봉 장치는 상기 컴프레서 하우징의 고정벽에 근접한 상기 컴프레서 휠의 표면에 장착되는 복수의 보조 블레이드를 포함하며,
    상기 보조 블레이드는, 이를 통하여 공기를 방사상 외측으로 끌어들이고 상기 공기의 압력을 증가시켜 상기 공기를 상기 컴프레서의 메인 기체 유로 내로 분사하도록 배치되고,
    상기 누출 통로는 상기 보조 블레이드로부터 상기 베어링 케이스로 방사상 내측으로 연장되는 일부를 형성하는
    것을 특징으로 하는 컴프레서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 밀봉 장치는 상기 컴프레서 하우징을 관통하여 상기 누출 통로의 상기 일부로 연장되는 가압 공기 공급 덕트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
  15. 공기 및 기체 연료를 압축하는 컴프레서에 있어서,
    회전가능한 샤프트,
    상기 샤프트에 장착되는 컴프레서 휠,
    내측 공간을 형성하는 베어링 케이스,
    상기 베어링 케이스에 장착되고 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링,
    상기 휠을 둘러싸는 컴프레서 하우징, 및
    밀봉 장치
    를 포함하고,
    상기 휠은 상기 휠에 장착되는 복수의 블레이드를 가지며,
    상기 컴프레서 하우징은 메인 기체 유로를 형성하고, 상기 컴프레서 휠의 표면과 바로 인접되어 이격되는 고정벽을 가지고,
    상기 표면은 상기 메인 기체 유로에 인접한 위치로부터 베어링 케이스쪽으로 방사상 내측으로 연장되고,
    상기 컴프레서 하우징과 상기 베어링 케이스는 상기 컴프레서의 메인 기체 유로로부터 상기 베어링의 내측으로 누출 통로를 형성하고, 상기 누출 통로의 적어 도 일부는 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 형성되고,
    상기 밀봉 장치는 상기 누출 통로에 위치되고,
    상기 밀봉 장치는 상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 고정벽 사이에 배치되는 제1 및 제2 유압 저항 부재를 포함하며,
    상기 제2 유압 저항 부재는 상기 제1 유압 저항 부재의 방사상 외측으로 이격되어, 상기 제1 유압 저항 부재와 상기 제2 유압 저항 부재 사이에 캐비티가 형성되고,
    상기 누출 통로는 상기 제1 유압 저항 부재로부터 상기 베어링 케이스로 방사상 내측으로 연장되는 일부를 가지며,
    상기 밀봉 장치는, 상기 컴프레서 하우징을 관통하여 상기 누출 통로의 상기 일부로 연결되는 가압 공기 공급 덕트, 및 상기 제2 유압 저항 부재를 지나서 상기 캐비티로 누출되는 공기 및 기체 연료를 상기 컴프레서 입구로 다시 재순환시키도록 상기 캐비티로부터 상기 컴프레서 입구로 다시 연결되는 재순환 덕트를 추가로 포함하는
    것을 특징으로 하는 컴프레서.
  16. 실질적으로 어떠한 연료도 컴프레서로부터 누설되지 않도록, 공기 및 기체 연료를 압축하는데 사용되는 컴프레서의 밀봉 방법에 있어서,
    상기 컴프레서는 상기 컴프레서의 메인 가스 유로로부터 상기 컴프레서의 베 어링 케이스 내로 방사상 내측으로 연결되는 누출 유로를 형성하고, 상기 누출 통로의 적어도 일부는 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 벽 사이에 형성되며,
    상기 방법은,
    상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 벽 사이에 배치되는 하나 이상의 유압 저항 부재를 제공하여, 상기 누출 통로가 상기 하나 이상의 유압 저항 부재로부터 베어링 케이스로 방사상 내측으로 연장되는 일부를 형성하는 단계, 및
    가압 공기의 제1 일부가 상기 베어링 케이스 내로 내측으로 흐르고, 상기 가압 공기의 제2 일부는 상기 하나 이상의 유압 저항 부재를 지나서 상기 메인 기체 유로 내로 외측으로 흘러, 공기 및 기체 연료가 베어링 케이스 내로 누출되는 것을 방지하도록, 상기 메인 기체 유로의 압력보다 높은 압력으로 상기 누출 통로의 일부에 연료가 없는 가압 공기를 공급하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서의 밀봉 방법.
  17. 실질적으로 어떠한 연료도 컴프레서로부터 누설되지 않도록, 공기 및 기체 연료를 압축하는데 사용되는 컴프레서의 밀봉 방법에 있어서,
    상기 컴프레서는 상기 컴프레서의 메인 가스 유로로부터 상기 컴프레서의 베어링 케이스 내로 방사상 내측으로 연결되는 누출 유로를 형성하고, 상기 누출 통로의 일부는 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 벽 사이에 형성되며,
    상기 방법은,
    상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 벽 사이에 배치되는 유압 저항 부재, 및 상기 유압 저항 부재와 보조 블레이드 사이에 캐비티가 형성되도록 복수의 보조 블레이드가 상기 유압 저항 부재의 방사상 외측으로 상기 컴프레서의 표면에 장착되는 복수의 보조 블레이드를 제공하는 단계,
    가압 공기의 제1 일부가 상기 유압 저항 부재를 지나서 상기 베어링 케이스 내로 내측으로 흐르도록, 상기 베어링 케이스 내의 압력보다 높지만 상기 메인 기체 유로의 압력보다 낮은 압력으로 상기 캐비티 내에 연료가 없는 가압 공기를 공급하는 단계, 및
    상기 보조 블레이드가 상기 공기를 더 가압하고 상기 공기를 상기 메인 기체 유로 내로 공급하여 상기 공기 및 기체 연료가 상기 베어링 케이스 내로 누출되는 것을 방지하도록, 상기 가압 공기의 제2 일부를 상기 보조 블레이드에 의하여 끌어들이는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서의 밀봉 방법.
  18. 실질적으로 어떠한 연료도 컴프레서로부터 누설되지 않도록, 공기 및 기체 연료를 압축하는데 사용되는 컴프레서의 밀봉 방법에 있어서,
    상기 컴프레서는 상기 컴프레서의 메인 가스 유로로부터 상기 컴프레서의 베어링 케이스 내로 방사상 내측으로 연결되는 누출 유로를 형성하고, 상기 누출 통로의 일부는 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 벽 사이에 형성되며,
    상기 방법은,
    상기 컴프레서 휠의 표면과 상기 컴프레서 하우징의 벽 사이에 배치되는 제1, 제2, 및 제3 유압 저항 부재를 제공하고, 상기 제2 유압 저항 부재가 상기 제1 유압 저항 부재의 방사상 외측으로 이격되어 상기 제1 유압 저항 부재와 상기 제2 유압 저항 부재 사이에 제1 캐비티가 형성되고, 상기 제3 유압 저항 부재가 상기 제2 유압 저항 부재의 방사상 외측으로 이격되어 상기 제2 유압 저항 부재와 상기 제3 유압 저항 부재 사이에 제2 캐비티가 형성되는 단계,
    가압 공기의 제1 일부가 상기 제1 유압 저항 부재를 지나서 베어링 케이스 내로 내측으로 흐르고, 상기 가압 공기의 제2 일부가 상기 제2 유압 저항 부재를 지나서 상기 제2 캐비티 내로 외측으로 흐르고, 공기 및 기체 연료의 일부가 상기 메인 기체 유로로부터 상기 제3 유압 저항 부재를 지나서 상기 제2 캐비티 내로 누출되도록, 상기 베어링 케이스 내의 압력보다 높지만 상기 메인 기체 유로의 압력보다 낮은 압력으로 상기 제1 캐비티 내에 연료가 없는 가압 공기를 제공하는 단계, 및
    공기 및 기체 연료가 상기 베어링 케이스 내로 누출되는 것을 방지하도록, 상기 공기 및 연료를 상기 컴프레서의 입구로로 다시 재순환시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서의 밀봉 방법.
  19. 공기 및 기체 연료를 압축하는 방법에 있어서,
    컴프레서의 메인 기체 유로 내에서 회전하고 상기 공기 및 연료를 압축하도 록 복수의 블레이드를 지지하는, 컴프레서 휠을 가지는 컴프레서 내에 공기 및 연료를 공급하는 단계, 및
    상기 컴프레서 휠과 상기 컴프레서의 하우징 사이에 형성되고 상기 메인 기체 유로로부터 상기 컴프레서의 베어링 영역 내로 연결되는 누출 통로 내에 가압 공기를 공급하고, 상기 가압 공기는 상기 공기 및 연료가 상기 메인 기체 유로로부터 상기 누출 통로를 통과하여 상기 베어링 영역으로 흐를 수 없는 것을 보장하기에 충분한 압력으로 공급되는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 및 기체 연료의 압축 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 컴프레서는 가압 공기를 이용하는 공기 베어링(air bearing)을 포함하며,
    상기 베어링 영역 내로 연료의 흐름을 방지하도록 상기 공기 베어링용 상기 가압 공기의 일부가 상기 누출 통로 내에서 외측으로 흐르는 것을 특징으로 하는 공기 및 기체 연료의 압축 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 컴프레서는 가압 공기를 이용하는 정적 공기 베어링을 포함하며,
    상기 가압 공기가 외부 소스로부터 상기 누출 통로 내에 공급되고, 상기 가압 공기의 일부가 상기 공기 베어링 내에 흘러 분리된 공기 베어링 공기 공급에 대 한 필요를 감소시키거나 또는 제거하는 것을 특징으로 하는 공기 및 기체 연료의 압축 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 컴프레서는 자기 베어링(magnetic bearing)을 포함하며,
    컴프레서 시동 중에 상기 누출 통로 내에 공급되는 상기 가압 공기의 일부가 베어링을 보호하도록 상기 자기 베어링 내에 흐르는 것을 특징으로 하는 공기 및 기체 연료의 압축 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 컴프레서는 자기 베어링을 포함하며,
    컴프레서 정지 중에 상기 누출 통로 내에 공급되는 상기 가압 공기의 일부가 베어링을 보호하도록 상기 자기 베어링 내에 흐르는 것을 특징으로 하는 공기 및 기체 연료의 압축 방법.
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