(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機ケーシング（３）と、
回転軸（Ａ−Ａ）を中心に回転するように前記圧縮機ケーシング（３）内に配置されている少なくとも１つのインペラ（９、１１）と、
前記圧縮機ケーシング（３）内に配置されており、かつ前記インペラ（９、１１）の周囲に展開している固定ディフューザ（２１）であり、径方向内側湾曲壁（２７）および径方向外側湾曲壁（２９）を備えた湾曲端部（２１Ａ）を有し、長手方向に、前記径方向内側湾曲壁（２７）は前記径方向外側湾曲壁（２９）より小さい曲率半径を有する、固定ディフューザ（２１）と、
各々に各入口ポート（３７）が設けられた複数の乾性ガス抽出孔（３５）であり、前記入口ポート（３７）は、前記固定ディフューザ（２１）の前記湾曲端部（２１Ａ）の前記径方向内側湾曲壁（２７）上に円周方向に配置されている、複数の乾性ガス抽出孔（３５）とを備え、
前記各乾性ガス抽出孔（３５）は、前記各入口ポート（３７）から前記回転軸（Ａ−Ａ）に向かって延在し、径方向に関して傾斜しており、少なくとも前記各入口ポート（３７）において、前記各乾性ガス抽出孔（３５）が、前記固定ディフューザ（２１）の前記湾曲端部（２１Ａ）内のガス流の方向に対して向流方向に向けられるようになっている、
湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項２】
圧縮機ケーシング（３）と、
回転軸（Ａ−Ａ）を中心に回転するように前記圧縮機ケーシング（３）内に配置されている複数の連続して配置されているインペラ（９、１１）と、
前記圧縮機ケーシング（３）内に配置されており、かつ各インペラ（９、１１）の周囲に展開している各固定ディフューザ（２１）であり、径方向内側湾曲壁（２７）および径方向外側湾曲壁（２９）を備えた湾曲端部（２１Ａ）を有し、長手方向に、前記径方向内側湾曲壁（２７）は前記径方向外側湾曲壁（２９）より小さい曲率半径を有する、各固定ディフューザ（２１）と、
各入口ポート（３７）を設けられた複数の乾性ガス抽出孔（３５）であり、前記入口ポート（３７）は、最下流インペラの前記固定ディフューザ（２１）の前記湾曲端部（２１Ａ）の前記径方向内側湾曲壁（２７）上に円周方向に配置されている、複数の乾性ガス抽出孔（３５）とを備え、
前記各乾性ガス抽出孔（３５）は、前記各入口ポート（３７）から前記回転軸（Ａ−Ａ）に向かって延在し、径方向に関して傾斜しており、少なくとも前記各入口ポート（３７）において、前記各乾性ガス抽出孔（３５）が、前記固定ディフューザ（２１）の前記湾曲端部（２１Ａ）内のガス流の方向に対して向流方向に向けられるようになっている、湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項３】
前記乾性ガス抽出孔（３５）が配置されている、前記固定ディフューザ（２１）の前記湾曲端部（２１Ａ）は、前記固定ディフューザ（２１）からガスを収集し、前記湿性ガス遠心圧縮機（１）の送出管に向かって圧縮ガスを搬送するために配置されかつ構成された渦巻構造（２３）と直接流体連通している、請求項１または２記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項４】
前記乾性ガス抽出孔（３５）は、前記圧縮機ケーシング（３）内に配置されている固定ダイヤフラム（３３）に取り付けられている少なくとも１つの取外し可能な構成要素（３１）に形成されている、請求項１乃至３のいずれか１項記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項５】
前記乾性ガス抽出孔（３５）のうちの少なくともいくつかは、乾性ガス流を必要とする機械部品と流体連通している、請求項１乃至４のいずれか１項記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項６】
前記乾性ガス抽出孔（３５）のうちの少なくともいくつかは、乾性ガスシールスキッド（７９）と流体連通している、請求項１乃至５のいずれか１項記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項７】
前記乾性ガス抽出孔（３５）のうちの少なくともいくつかは、前記湿性ガス遠心圧縮機（１）の少なくとも１つの乾性ガスシール（５１）と流体連通している、請求項１乃至６のいずれか１項記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項８】
前記乾性ガス抽出孔（３５）のうちの少なくともいくつかは、前記湿性ガス遠心圧縮機（１）の少なくとも１つのアクティブ磁気軸受（７３）と流体連通しており、前記アクティブ磁気軸受（７３）に冷却流を供給する、請求項１乃至７のいずれか１項記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項９】
少なくとも１つのシャント孔（４９）を備えたシール装置（５１）を設けられたバランスピストン（４５）をさらに備え、前記乾性ガス抽出孔（３５）のうちの少なくともいくつかは、前記少なくとも１つのシャント孔（４９）と流体連通している、請求項１乃至８のいずれか１項記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項１０】
前記圧縮機ケーシング（３）は、前記湿性ガス遠心圧縮機（１）の前記インペラ（９、１１）を収容している第１のコンパートメント（６３）と、前記湿性ガス遠心圧縮機（１）の前記インペラ（９、１１）に駆動接続されている電動機（６９）を収容している第２のコンパートメント（６５）とに分割されており、前記第１のコンパートメント（６３）と前記第２のコンパートメント（６５）とは分離装置（７５）により分割されており、前記乾性ガス抽出孔（３５）のうちの少なくともいくつかは、そこへ緩衝用ガスを供給している前記分離装置（７５）と流体連通している、請求項１乃至９のいずれか１項記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項１１】
前記分離装置（７５）は、少なくとも１つのシールを含み、前記緩衝用ガスは、前記シール内にまたは前記シールに送達される、請求項１０記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項１２】
前記乾性ガス抽出孔（３５）のうちの少なくともいくつかは、前記電動機（６９）を冷却する冷却乾性ガスを供給するために、前記第２のコンパートメント（６５）と流体連通している、請求項１０または１１記載の湿性ガス遠心圧縮機（１）。
【請求項１３】
圧縮機ケーシング（３）と、回転軸（Ａ−Ａ）を中心に回転するように前記圧縮機ケーシング（３）内に配置されている少なくとも１つのインペラ（９、１１）と、前記圧縮機ケーシング（３）内に配置されており、かつ前記インペラ（９、１１）の周囲に展開している固定ディフューザ（２１）であり、径方向内側湾曲壁（２７）および径方向外側湾曲壁（２９）を備えた湾曲端部（２１Ａ）を有し、長手方向に、前記径方向内側湾曲壁（２７）は前記径方向外側湾曲壁（２９）より小さい曲率半径を有する、固定ディフューザ（２１）とで構成されている湿性ガス遠心圧縮機（１）内の構成要素へ乾性ガス流を供給するための方法であって、
前記方法は、
各々に各入口ポート（３７）が設けられた複数の乾性ガス抽出孔（３５）を設けるステップであり、前記入口ポート（３７）は、前記固定ディフューザ（２１）の前記湾曲端部（２１Ａ）の前記径方向内側湾曲壁（２７）上に円周方向に配置されており、前記各乾性ガス抽出孔（３５）は、前記各入口ポート（３７）から前記回転軸（Ａ−Ａ）に向かって延在し、径方向に関して傾斜しており、少なくとも前記各入口ポート（３７）において、前記各乾性ガス抽出孔（３５）が、前記固定ディフューザ（２１）の前記湾曲端部（２１Ａ）内のガス流の方向に対して向流方向に向けられるようになっている、設けるステップと、
前記乾性ガス抽出孔（３５）を通して乾性ガス流を抽出するステップと、
前記湿性ガス遠心圧縮機（１）の前記構成要素へ乾性ガスを送達するステップとを含む、方法。
【請求項１４】
圧縮機ケーシング（３）と、回転軸（Ａ−Ａ）を中心に回転するように前記圧縮機ケーシング（３）内に配置されている複数のインペラ（９、１１）と、前記各インペラ（９、１１）に関して、前記圧縮機ケーシング（３）内に配置されており、かつ前記各インペラ（９、１１）の周囲に展開している固定ディフューザ（２１）であり、各固定ディフューザ（２１）は、径方向内側湾曲壁（２７）および径方向外側湾曲壁（２９）を備えた湾曲端部（２１Ａ）を有し、前記回転軸（Ａ−Ａ）を含む断面において、前記径方向内側湾曲壁（２７）は前記径方向外側湾曲壁（２９）より小さい曲率半径を有する、固定ディフューザ（２１）とで構成されている湿性ガス遠心圧縮機（１）内の構成要素へ乾性ガス流を供給するための方法であって、前記方法は、
各々に各入口ポート（３７）が設けられた複数の乾性ガス抽出孔（３５）を設けるステップであり、前記入口ポート（３７）は、前記回転軸（Ａ−Ａ）の周囲にかつ前記固定ディフューザ（２１）の最下流の１つの前記湾曲端部（２１Ａ）の前記径方向内側湾曲壁（２７）上に配置されており、前記各乾性ガス抽出孔（３５）は、前記各入口ポート（３７）から前記回転軸（Ａ−Ａ）に向かって延在し、径方向に関して傾斜しており、少なくとも前記各入口ポート（３７）において、前記各乾性ガス抽出孔（３５）が、前記固定ディフューザ（２１）の前記湾曲端部（２１Ａ）内のガス流の方向に対して向流方向に向けられるようになっている、設けるステップと、
前記乾性ガス抽出孔（３５）を通して乾性ガス流を抽出するステップと、
前記湿性ガス遠心圧縮機（１）の前記構成要素へ乾性ガスを送達するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
前記構成要素は、乾性ガスシール（５１）、アクティブ磁気軸受（７３）、バランスピストン（４５）、シール、および前記湿性ガス遠心圧縮機（１）の前記インペラ（９、１１）に駆動接続されているモータを含むコンパートメント（６５）から成る群から選択される、請求項１３または１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は圧縮機に関し、具体的にはターボ圧縮機に関する。本明細書に開示されている実施形態は、いわゆる湿性ガスターボ圧縮機、すなわち、液滴の形の液体汚染物質および時にはまた固体汚染物質を含有するガスを処理するために設計されているターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械は、固体粒子および／または液体粒子に特に影響を受け易い要素を含む。遠心圧縮機などのターボ機械内で固体物質および／または液体物質の侵入に対して保護されなければならない典型的な構成要素には、アクティブ磁気軸受、含油軸受（ｏｉｌ  ｂｅａｒｉｎｇ）、電動機等が含まれるが、これらに限定されない。通常、そのような構成要素は、ターボ機械ケーシング内、例えば、圧縮機インペラを収容しており、かつ湿性ガスが処理されるコンパートメントによって分離されているコンパートメント内に統合され得る。
【０００３】
通常、封止装置および封止デバイスが、圧縮機インペラを含む第１のコンパートメントを、軸受および電動機などの、汚染の影響を受け易い構成要素を含む隣接するコンパートメントから分離するために設けられている。いくつかの公知の実施形態では、汚染の影響を受け易い１つまたは複数の構成要素を含むコンパートメントを、汚染されたガスすなわち液体粒子および／または固体粒子の形の汚染物質を含むガスが処理される圧縮機、およびより具体的には圧縮機インペラを含むコンパートメントから隔離させるために、緩衝シールが使用されている。
【０００４】
圧縮機コンパートメントから、汚染の影響を受け易い構成要素を含む、圧縮機の保護コンパートメント内への汚染物質の侵入を防ぐことを目的として、乾性ガスが緩衝シールへ送達されて、２つのコンパートメント間にガス障壁が生成される。
【０００５】
乾性ガスは、例えば、周囲環境から圧縮機容積を効果的に分離するために設けられているいわゆる乾性ガスシールにおいても使用される。
【０００６】
乾性ガスは、外部クリーンガス源から供給される場合がある。しかし、特に沖合施設では、クリーン乾性ガス源を設けることは、沖合施設の付近でそのような源は利用不可能なので、コストのかかる実践である。したがって、圧縮機により処理された同じガスを使用して、緩衝シールに乾性ガスを供給するシステムが開発されてきている。ガスは圧縮機から抽出され、乾性ガススキッド等内で清浄化され、調整され、その後、緩衝シールへ送達される。
【０００７】
これらのシステムを改良すること、および圧縮機の種々の構成要素に、圧縮機により処理された主ガス流から抽出した乾性ガスを供給することが依然として必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／２３０８１２号明細書
【発明の概要】
【０００９】
一態様によれば、本開示は、圧縮機ケーシングと、回転軸を中心に回転するように圧縮機ケーシング内に配置されている少なくとも１つのインペラとを備える、湿性ガス遠心圧縮機に関する。該圧縮機は、圧縮機ケーシング内に配置されており、かつインペラの周囲に展開している固定ディフューザをさらに含む。ディフューザは、径方向内側湾曲壁および径方向外側湾曲壁を備えた湾曲端部を含む。内側湾曲壁および外側湾曲壁の形状は、長手方向に、すなわち回転軸を含む平面において、内側湾曲壁が外側湾曲壁より小さい曲率半径を有するようになっている。インペラを通って処理された主ガス流から乾性ガスを抽出するために、複数の乾性ガス抽出孔が設けられている。該孔は各々、各入口ポートを設けられている。該入口ポートは、円周方向に、すなわち回転軸の周囲に、かつディフューザの湾曲端部の内側湾曲壁上に配置されている。さらに、各乾性ガス抽出孔は、各入口ポートから回転軸に向かって延在し、径方向に関して傾斜しており、各乾性ガス抽出孔の少なくとも第１の部分が、すなわち、その入口ポートにおいて、ディフューザの湾曲端部内のガス流の方向に対して向流方向に向けられるようになっている。
【００１０】
さらなる態様によれば、本開示は、圧縮機ケーシングと、回転軸を中心に回転するように圧縮機ケーシング内に配置されている複数の連続して配置されているインペラとを備える、湿性ガス遠心圧縮機に関する。該圧縮機は、圧縮機ケーシング内に配置されており、かつ各インペラの周囲に展開している各固定ディフューザをさらに含み、各ディフューザは、径方向内側湾曲壁および径方向外側湾曲壁を備えた湾曲端部を有する。長手方向に、すなわち回転軸を含む子午面において、内側湾曲壁は外側湾曲壁より小さい曲率半径を有する。複数の乾性ガス抽出孔がさらに設けられている。各孔には、円周方向に、すなわち回転軸の周囲に、かつ最下流インペラのディフューザの湾曲端部の内側湾曲壁上に配置されている複数の入口ポートのうちの各１つが設けられている。各乾性ガス抽出孔は、各入口ポートから回転軸に向かって延在し、径方向に関して傾斜しており、少なくとも第１の部分において、すなわち、その入口ポートにおいて、各乾性ガス抽出孔がディフューザの湾曲端部内のガス流の方向に対して向流方向に向けられるようになっている。
【００１１】
乾性ガスはディフューザの領域内で抽出されることが可能であり、そこでは、ガスはインペラ入口より高い温度および圧力を有する。本明細書において理解されている乾性ガスは、その中に減少した液体量もしくは固体量を有するガス、または液体量もしくは固体量を有しないガスである。乾性ガス抽出孔の向流装置は、主ガス流により引き込まれた液体／固体粒子の少なくとも一部を減少させ、または実質的に無くし、したがって、抽出されたガス流中の液体粒子量または固体粒子量を減少させる。
【００１２】
さらなる態様によれば、圧縮機ケーシングと、回転軸を中心に回転するように圧縮機ケーシング内に配置されている少なくとも１つのインペラと、圧縮機ケーシング内に配置されておりかつインペラの周囲に展開している固定ディフューザであり、径方向内側湾曲壁および径方向外側湾曲壁を備えた湾曲端部を有し、回転軸を含む断面において、すなわち子午面において、内側湾曲壁は外側湾曲壁より小さい曲率半径を有する、固定ディフューザとで構成されている湿性ガス遠心圧縮機内の構成要素へ乾性ガス流を供給するための方法が開示されている。該方法は、
各々に各入口ポートが設けられた複数の乾性ガス抽出孔を設けるステップであり、該入口ポートは、円周方向に、すなわち回転軸の周囲に、かつディフューザの湾曲端部の内側湾曲壁上に配置されており、各乾性ガス抽出孔は、各入口ポートから回転軸に向かって延在し、径方向に関して傾斜しており、少なくとも各入口ポートにおいて、各乾性ガス抽出孔がディフューザの端部内のガス流の方向に対して向流方向に向けられるようになっている、設けるステップと、
乾性ガス抽出孔を通して乾性ガス流を抽出するステップと、
遠心圧縮機の構成要素へ乾性ガスを送達するステップと
を含む。
【００１３】
さらなる態様によれば、圧縮機ケーシングと、回転軸を中心に回転するように圧縮機ケーシング内に配置されている複数のインペラと、各インペラに関して、圧縮機ケーシング内に配置されており、かつ各インペラの周囲に展開している固定ディフューザであり、各ディフューザは、径方向内側湾曲壁および径方向外側湾曲壁を備えた湾曲端部を有し、子午面すなわち回転軸を含む平面において、内側湾曲壁は外側湾曲壁より小さい曲率半径を有する、固定ディフューザとで構成されている湿性ガス遠心圧縮機内の構成要素へ乾性ガス流を供給するための方法が開示されている。該方法は、
各々が各入口ポートを有する複数の乾性ガス抽出孔を設けるステップであり、該入口ポートは、円周方向に、すなわち回転軸の周囲に、かつディフューザの最下流の１つの湾曲端部の内側湾曲壁上に配置されており、各乾性ガス抽出孔は、各入口ポートから回転軸に向かって延在し、径方向に関して傾斜しており、少なくとも各入口ポートにおいて、各乾性ガス抽出孔がディフューザの湾曲端部内のガス流の方向に対して向流方向に向けられるようになっている、設けるステップと、
乾性ガス抽出孔を通して乾性ガス流を抽出するステップと、
遠心圧縮機の構成要素へ乾性ガスを送達するステップと
を含む。
【００１４】
特徴および実施形態は、以下に開示されており、本記述の不可欠の部分を成す添付の特許請求の範囲にさらに記載されている。前段の簡単な説明は、後続の詳細な説明がよりよく理解され得るように、かつ当該技術への寄与がよりよく理解され得るように、本発明の種々の実施形態の特徴を記載している。当然、以下に記載され、かつ添付の特許請求の範囲に記載される本発明の他の特徴が存在する。この点において、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の実施形態が、それらの適用において、以下の説明に記載され、または図面に示されている構成要素の構造の詳細および装置に限定されないことが分かる。本発明は、他の実施形態が可能であり、かつ様々な方法で実践され、実施されることが可能である。また、本明細書において用いられている用語および専門用語が説明目的のものであり、限定的と見なされるべきでないことを理解すべきである。
【００１５】
したがって、本開示が基づく構想は、本発明のいくつかの目的を遂行するための他の構造、方法、および／またはシステムを設計するための基礎として容易に利用され得ることを、当業者は理解するであろう。したがって、特許請求の範囲は、そのような同等の構成が本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、それらを含むと見なされることが重要である。
【００１６】
添付図面に関連して考慮すると、以下の詳細な説明を参照することにより、本発明の開示されている実施形態およびその付随する利点の多くがよりよく理解されるようになるので、これらのより完全な理解は容易に得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態における、本開示による遠心圧縮機の部分断面図である。
【図１Ａ】図１の詳細の拡大図である。
【図２】さらなる実施形態における、本開示による遠心圧縮機の部分断面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩによる横断面図である。
【図４】接平面におけるガス速度ベクトルの図である。
【図５】子午面におけるガス速度ベクトルの図である。
【図６】圧縮機部分と、該圧縮機部分を駆動して回転させる電動機部分とで構成されているモータ圧縮機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
例示的実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面を参照する。異なる図面における同一参照番号は、同一または類似の要素を特定する。さらに、図面は必ずしも縮尺通りに描写されているとは限らない。また、以下の詳細な説明は本発明を限定しない。代わりに、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により定められる。
【００１９】
「一実施形態」または「実施形態」または「いくつかの実施形態」への本明細書を通じての言及は、実施形態に関連して記載されている特定の特徴、構造、特性が、開示されている主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じて様々な個所における句「一実施形態では」または「実施形態では」または「いくつかの実施形態では」の出現は、必ずしも同一の実施形態を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、任意の適切な方法で１つまたは複数の実施形態において組み合わせられる可能性がある。
【００２０】
図１は、本明細書に開示されている主題を具体化している多段遠心圧縮機の例示的実施形態の部分断面図である。図１では、遠心圧縮機が１と表示されている。遠心圧縮機１は、ガス入口５とガス出口７とを有する圧縮機ケーシング３を含む。
【００２１】
図１の例示的実施形態では、遠心圧縮機１は、回転軸Ａ−Ａを中心として一緒に回転するようにシャフト１３に取り付けられている第１のインペラ９と第２のインペラ１１とを含む。シャフト１３は、本明細書に詳細に記載されておらず、かつ当業者に知られている適切な軸受装置により、圧縮機ケーシング３内で支持されている。
【００２２】
ガス入口５は、ガス入口プレナム１４に流体連結されており、そこから、圧縮されるべきガスが第１のインペラ９に向かって供給される。図１の例示的実施形態では、第１のインペラ９は覆われたインペラであり、インペラディスク９Ｄと、インペラアイ９Ｅを備えたインペラシュラウド９Ｓとで構成されている。封止装置１６がインペラアイ９Ｅと協働して、インペラ出口から戻ってインペラ入口に向かうガス漏出を防止し、または制限する。インペラディスク９Ｄとインペラシュラウド９Ｓとの間に、複数のインペラブレード９Ｂが配置されており、各々に後縁部９Ｔと前縁部９Ｌとが設けられている。隣接するインペラブレード９Ｂ間に画定されているブレード羽根を通って流動するガスが、前縁部９Ｌから後縁部９Ｔに向かって加速される。
【００２３】
第１のインペラ９の下流にかつ周囲に、ディフューザ１５と戻りチャネル１７とが配置されている。第１のインペラ９を出るガスが、ディフューザ１５および戻りチャネル１７を通って、第２のインペラ１１の入り口に向かって流動する。いくつかの実施形態では、図１および図２の１７Ｂに示されているように、ディフューザ１５および／または戻りチャネル１７は、ブレード状すなわち固定ブレードを設けられている状態であり得る。第１のインペラ９からの加速されたガスは、ディフューザ１５を通って流動し、ガスの運動エネルギーが圧力エネルギーに少なくとも部分的に変換され、したがって、第２のインペラ１１に進入するガスの圧力を増大させる。
【００２４】
図１の実施形態では、第２のインペラ１１は、インペラディスク１１Ｄと、インペラシュラウド１１Ｓと、それらの間に配置されておりかつガスが通って加速されるガス流動チャネルを形成しているインペラブレード１１Ｂのセットとを含む。インペラシュラウド１１Ｓには、封止装置１９と協働して、インペラ出口からインペラ入口へ向かう圧縮ガスの漏出もしくは逆流を防止し、または制限するインペラアイ１１Ｅが設けられている。参照番号１１Ｔおよび１１Ｌは、ブレード１１Ｂの後縁部および前縁部を示す。
【００２５】
ディフューザ２１は、第２のインペラ１１の下流にかつ周囲に配置されており、該第２のインペラからガス流を受け入れる。いくつかの実施形態では、ディフューザ２１はブレード状であってもよく、すなわち、ガス流を案内するために中に固定ブレードを設けられていてもよい。第２のインペラ１１を通って流動するガスが、インペラ１１により加速され、その後、ディフューザ２１内で減速され、加速されたガスの運動エネルギーの一部が圧力エネルギーに変換され、ガス圧を高める。
【００２６】
ディフューザ２１は、圧縮機シャフト１３を取り囲む渦巻構造２３に流体連結されている。渦巻構造２３はガス出口７に流体連結されており、該ガス出口から圧縮ガスが送達される。
【００２７】
ディフューザ２１は、渦巻構造２３内で終端している湾曲端部２１Ａで構成されている。ディフューザ２１の湾曲端部２１Ａは、径方向内側湾曲壁２７と径方向外側湾曲壁２９とを有する。
【００２８】
図１Ａの拡大図に最もよく示されている通り、いくつかの実施形態では、径方向内側湾曲壁２７は、ディフューザ２１の残部を形成しているダイヤフラム部３３と別々に製造され得る環状構成要素３１上に形成されてもよい。環状構成要素３１は、その場合、ダイヤフラム部３３に取り付けられ、これと一体的に接続される。
【００２９】
乾性ガス抽出孔３５が、環状構成要素３１およびダイヤフラム部３３により形成されている固定装置内に設けられている。いくつかの実施形態では、乾性ガス抽出孔３５は、環状構成要素３１内に機械加工されている第１の抽出孔３５Ａと、ダイヤフラム部３３内に機械加工されている第２の抽出孔３５Ｂとで構成され得る。図１Ａおよび図３のＤ１およびＤ２に示されている通り、各乾性ガス抽出孔３５の２つの抽出孔３５Ａ、３５Ｂは、異なる直径を有し得る。
【００３０】
いくつかの実施形態によれば、複数の乾性ガス抽出孔３５は、シャフト１３の回転軸Ａ−Ａを中心とした固定構成要素３１、３３の環状展開部（ａｎｎｕｌａｒ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）の辺りに配置されている。図３では、乾性ガス抽出孔３５のいくつかのみが示されている。数、および、したがって、隣接した乾性ガス抽出孔３５間の角ピッチはニーズならびに設計制約および設計考察に応じて変わり得ることを理解すべきである。いくつかの実施形態では、１０個から５０個の乾性ガス抽出孔３５を設けることができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、各乾性ガス抽出孔３５の抽出孔３５Ａは、図１に示されている通り回転軸Ａ−Ａに対して実質的に直交する平面上にあり得る。特に有利な実施形態では、図３に最もよく示されている通り、回転軸Ａ−Ａに対して直交する平面に認められる、各乾性ガス抽出孔３５の第１の抽出孔３５Ａの配向は、径方向に対して傾斜している。
【００３２】
回転軸Ａ−Ａに対して直交する平面では、図３に示されている通り、各抽出孔３５Ａの軸Ｘが半径方向Ｒと角度αを形成している。抽出孔３５Ａの配向は、抽出孔３５Ａの軸Ｘが、ディフューザ２１の湾曲部２１Ａにおける旋回ガス速度と同一方向に半径方向Ｒに対して傾斜しているようになっている。
【００３３】
各乾性ガス抽出孔３５は、径方向内側湾曲壁２７上に位置している各ポート３７により形成されているガス入口を有する。後により詳細に説明される通り、ガス流が、ディフューザ２１内の主ガス流からポート３７を通って乾性ガス抽出孔３５に向かって迂回して、乾性ガス流を供給する。
【００３４】
図１の例示的実施形態では、乾性ガス抽出孔３５は、ダイヤフラム部３３と、圧縮機シャフト１３上に回転するように取り付けられているバランスピストン４５を取り巻いている中間環状部材４３との間に形成されている環状室４１に向かって延在している。空洞部４１を、バランスピストン４５の周囲に配置されている各シャント孔４９に接続し、封止装置５１内にガス流を送達するガス流路４７が設けられることが可能である。
【００３５】
圧縮機１が作動している場合、主ガス流が第１のインペラ９および第２のインペラ１１を通って処理される。より低圧のガスがガス入口５で圧縮機に進入し、ガス出口７を通ってより高圧で送達される。
【００３６】
遠心圧縮機１により処理されたガスは、固体粒子および／もしくは液体粒子、例えば炭化水素の液滴、または高分子量を有するガス状炭化水素の主流中に分散された炭化水素の混合物、またはより低い分子量を有する炭化水素の混合物、を含み得る。
【００３７】
バランスピストン４５を取り巻いているシャント孔４９で供給されるガスは、固体／液体粒子がない状態に違いないと思われる。乾性ガス抽出孔３５の構成および配置により、ディフューザ２１から乾性ガス抽出孔３５に向かって迂回するガス流から固体粒子量および／または液体粒子量が減少するかまたは無くなる。このことは、ディフューザ２１の湾曲端部２１Ａ内のガス速度ベクトルの配向に対する抽出孔３５Ａの位置および配向により達成される。
【００３８】
例えば図３に最もよく示されている通り、乾性ガス抽出孔３５に進入するガスが、各乾性ガス抽出孔３５の軸Ｘに実質的に平行でありかつ圧縮機１を通って処理される主ガス流の方向に対して実質的に向流の（ベクトルＧで表示されている）速度を有する。本明細書において用いられている「向流の」は、２つのガス流の速度ベクトルが、互いに平行であるが反対方向に向けられている各速度ベクトル成分を有することを意味する。
【００３９】
より具体的には、図１Ａでは、矢印ＦMが子午面または径方向面すなわち回転軸Ａ−Ａを含む平面における主ガス流のガス速度ベクトルを示す。図３では、矢印ＦTが、接平面すなわち回転軸Ａ−Ａに対して直交する平面における主ガス流の速度ベクトルを示す。
【００４０】
図４に最もよく示されている通り、図３を引き続き参照すると、乾性ガス速度ベクトルＧは旋回速度成分ＧTと半径方向速度成分ＧRとに分割され得る。旋回速度成分ＧTは旋回速度ベクトルＦTに平行であるが、反対方向に向けられている。乾性ガス抽出孔３５内の乾性ガス流とディフューザ２１の湾曲端部２１Ａ内の主ガス流とは、このように接平面において向流である。
【００４１】
同様に、図５に示されている通り、図１Ａを引き続き参照すると、乾性ガス速度ベクトルの子午成分ＧMは、子午面において第１の成分Ｇ1と第２の成分Ｇ2とに分割され得る。子午面における乾性ガス速度ベクトルの第１の成分Ｇ1は主ガス流の子午速度ベクトルＦMに平行であるが、反対方向に向けられている。したがって、子午面における乾性ガス流（ＧM）と主ガス流（ＦM）とは向流である。
【００４２】
主ガス流により引き込まれる液体粒子および／または固体粒子は、ガスより高い濃度およびしたがって慣性を有するので、これらの粒子は接線方向ＦTにかつ子午方向ＦMに移動し続け、乾性ガス抽出孔３５内へ逸脱しないであろう。したがって、乾性ガス抽出孔３５を通って主流から迂回したガスは、液体粒子および／または固体粒子ならびに不純物が実質的にない状態である。
【００４３】
図２は、本明細書に開示されている主題を具体化している遠心圧縮機のさらなる実施形態を示す。図１および図３に示されている通り、同一参照番号は同一または同等の部品および構成要素を示す。これらの部品は再度記載されない。
【００４４】
図２の実施形態は、主流から乾性ガス抽出孔３５へ迂回した乾性ガスの異なる行き先の観点で、図１の実施形態と異なる。図２の実施形態では、乾性ガス抽出孔３５は抽出路５１と流体連通しており、該抽出路は機械ケーシングの外側へ繋がっている。いくつかの実施形態では、抽出路５１は、例えば、図示されていない乾性ガスシールスキッドと流体連通していてもよい。
【００４５】
図示されていない他の実施形態では、図１および図２の２つの構成を組み合わせることが可能である。乾性ガス抽出孔３５を通って主流から迂回した乾性ガスは、部分的にシャント孔４９へ、部分的にシールガス抽出点へ送達されることができ、そこから、乾性ガスは、圧縮機１に設けられている乾性ガス封止装置へ後で送達されるように、さらに処理され、必要に応じて濾過され、処置されることが可能である。
【００４６】
より一般的な言い方では、乾性ガス抽出孔３５は、乾性ガスを抽出し、乾性ガスを必要としている任意のユーザへ送達するために設けられ得る。乾性ガスシールおよび／またはシャント孔のために乾性ガスを供給することに加えて、いくつかの実施形態では、乾性ガス抽出孔３５を通して抽出された乾性ガスは、例えばアクティブ磁気軸受の冷却または電動機の冷却に使用され得る。乾性ガス抽出孔の適切な数および配置が、組み合わされて、ターボ機械の様々な位置および補助装置、構成要素、または要素に、乾性ガスを供給するために用いられる。
【００４７】
図６は、モータ圧縮機６０の概略図を示す。モータ圧縮機は、第１のコンパートメント６３と第２のコンパートメント６５とに分割されているケーシング６１を含む。第１のコンパートメント６３は、６７で概略的に示されている遠心圧縮機を収容している。圧縮機６７は、詳細は図示されていない、１つまたは複数のインペラと各ディフューザとで構成され得る。前述されている乾性ガス抽出装置は圧縮機６７内に設けられ得る。
【００４８】
第２のコンパートメント６５は電動機６９を収容している。電動機６９は、シャフト７１により圧縮機６７に駆動接続されている。シャフト７１は、例えば可撓性継ぎ手等により、互いに接続されている１つまたは複数のシャフト部分で構成され得る。
【００４９】
モータ圧縮機６０は複数の軸受を含み得る。例示的実施形態では、アクティブ磁気軸受７３がシャフト７１の両端に、かつそれらの中間位置に設けられることが可能である。
【００５０】
分離シール装置７５が、圧縮機を電動機から分離するために、第１のコンパートメント６３と第２のコンパートメント６５との間に配置され得る。緩衝乾性ガスが、例えば前述された乾性ガス抽出孔装置に流体連結されている乾性ガス供給ライン７７を通って、分離シール装置７５へ送達され得る。
【００５１】
いくつかの実施形態では、圧縮機６７内の乾性ガス抽出孔から乾性ガスを受け入れ、乾性ガスを送達ライン８１を通して１つまたは複数のアクティブ磁気軸受７３へ分配するために、乾性ガスシールスキッド７９が設けられることが可能である。
【００５２】
本明細書に記載されている本主題の、開示された実施形態は、図面に示されており、いくつかの例示的実施形態に関連して綿密かつ詳細に前段で完全に記載されているが、新規の教示、本明細書に記載されている原理およびコンセプト、ならびに添付の特許請求の範囲に列挙されている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、および削除が可能であることが、当業者に明らかになるであろう。したがって、開示されている本発明の正確な範囲は、そのような修正、変更、および削除全てを包含するために、添付の特許請求の範囲の最も広い解釈によってのみ決定されるべきである。さらに、任意の工程ステップおよび方法ステップの順番または順序は、代替的実施形態により変更されるかまたは並べ直される可能性がある。
【符号の説明】
【００５３】
１、６７  遠心圧縮機
３  圧縮機ケーシング
５  ガス入口
７  ガス出口
９  第１のインペラ
９Ｂ、１１Ｂ  インペラブレード
９Ｄ、１１Ｄ  インペラディスク
９Ｅ、１１Ｅ  インペラアイ
９Ｌ、１１Ｌ  前縁部
９Ｓ、１１Ｓ  インペラシュラウド
９Ｔ、１１Ｔ  後縁部
１１  第２のインペラ
１３  シャフト、圧縮機シャフト
１４  ガス入口プレナム
１５、２１  ディフューザ
１６、１９  封止装置
１７  戻りチャネル
１７Ｂ  固定ブレード
２１Ａ  湾曲端部
２３  渦巻構造
２７  径方向内側湾曲壁
２９  径方向外側湾曲壁
３１  環状構成要素
３３  ダイヤフラム部
３５  乾性ガス抽出孔
３５Ａ  第１の抽出孔
３５Ｂ  第２の抽出孔
３７  ポート、入口ポート
４１  環状室、空洞部
４３  中間環状部材
４５  バランスピストン
４７  ガス流路
４９  シャント孔
５１  封止装置、抽出路
６１  ケーシング
６０  モータ圧縮機
６３  第１のコンパートメント
６５  第２のコンパートメント
６９  電動機
７１  シャフト
７３  アクティブ磁気軸受
７５  分離シール装置
７７  乾性ガス供給ライン
７９  乾性ガスシールスキッド
８１  送達ライン
Ａ−Ａ  回転軸
Ｄ１、Ｄ２  直径
ＦM  （子午面または径方向面すなわち回転軸Ａ−Ａを含む平面における）主ガス流のガス速度ベクトル、子午速度ベクトル、子午方向
ＦT  （接平面すなわち回転軸Ａ−Ａに対して直交する平面における）主ガス流の速度ベクトル、旋回速度ベクトル、接線方向
Ｇ  乾性ガス速度ベクトル
Ｇ1  （乾性ガス速度ベクトルの）第１の成分
Ｇ2  （乾性ガス速度ベクトルの）第２の成分
ＧM  （乾性ガス速度ベクトルの）子午成分、（子午面における）乾性ガス流
ＧR  半径方向速度成分
ＧT  旋回速度成分
Ｒ  半径方向
Ｘ  軸
α  角度
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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