(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動コンポーネントを有する回転機械であって、作動コンポーネントは、作動流体をその入口から出口に送り、前記回転機械は、
タービンおよび圧縮機であって、コネクタによって接続されるそれぞれのローターを有する、タービンおよび圧縮機と、
コネクタの領域で第１作動流体を回収する作動流体回収システムと、
を備え、
コネクタは、タービンと圧縮機との間の駆動連結の少なくとも一部を形成するように適合され、
コネクタは、回転可能な軸を備え、
軸シールは、第１作動流体を軸に沿ったその透過に対して実質的にシールするために設けられ、
圧縮機は、第２作動流体を圧縮するように適合され、作動流体回収システムは、少なくとも１つの回収圧縮機を備えることを特徴とする、回転機械。
【請求項２】
請求項１に記載の回転機械であって、ターボ機械を備え、ターボ機械は、閉回路の作動流体で動作するように適合されている、回転機械。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転機械であって、ヘリウムである作動流体で動作するように適合されている、回転機械。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の回転機械であって、作動コンポーネントは、タービンまたは圧縮機を備える、回転機械。
【請求項５】
請求項１に記載の回転機械であって、第２作動流体は、空気である、回転機械。
【請求項６】
請求項１に記載の回転機械であって、軸シールは、前記ローターのうちの１つと、作動流体回収システムへの入口と、の間に流動的に位置する、回転機械。
【請求項７】
請求項１または請求項６に記載の回転機械であって、前記回転機械は、シールの低圧側の圧力よりも高いシールのローター側の圧力で動作するように適合されている、回転機械。
【請求項８】
請求項７に記載の回転機械であって、前記ローターのうちの前記１つに面している側のシールは、作動コンポーネントの作動流体領域の圧力にほぼ等しいシール圧にさらされるように適合されている、回転機械。
【請求項９】
請求項８に記載の回転機械であって、シール圧は、５０Ｂａｒ以上である、回転機械。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の回転機械であって、２つのさらなる軸シールを備え、作動流体回収システムは、２つの前記シール間から漏れた流体を取り出すように適合され、その他の前記シールと、前記シールの１つと、の間の空間の圧力は、２つの前記シール間の圧力よりも低く維持できる、回転機械。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の回転機械であって、作動流体回収システムは、回収タービンを備える、回転機械。
【請求項１２】
請求項１１に記載の回転機械であって、回収タービンは、作動コンポーネントの入口領域から作動流体を引き出すように適合された入口路、および／または、作動コンポーネントの出口域に作動流体を供給するように適合された出口路、を有する、回転機械。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の回転機械であって、少なくとも１つの回収タービンと、少なくとも１つの回収圧縮機と、を備え、回転機械は、回収タービンのローターから回収圧縮機のローターにトルクを伝達するように適合された軸を含む、回転機械。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１つに記載の回転機械であって、少なくとも１つの回収圧縮機を備え、回収圧縮機は、軸シールの低圧側によって少なくとも部分的に境界される回収スペースから引き出すように適合された入口路、および／または、作動コンポーネントの出口域に作動流体を供給するように適合された出口路、を有する、回転機械。
【請求項１５】
請求項１４に記載の回転機械であって、第２軸シールを備え、回収スペースが、軸シールと第２軸シールとの間にある、回転機械。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１つに記載の回転機械であって、作動流体回収装置は、作動流体から汚染物質を除去するための精製器を備える、回転機械。
【請求項１７】
請求項１６に記載の機械であって、精製器は、作動流体から少なくとも酸素を除去するように適合されている、機械。
【請求項１８】
請求項１６〜１７のいずれか１つに記載の機械であって、精製器は、作動流体から少なくとも水素を除去するように適合されている、機械。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか１つに記載の機械であって、精製器は、ヘリウムから水素を除去するように適合されたパラジウムコンポーネントを備える、機械。
【請求項２０】
請求項１に記載の回転機械であって、
タービンローターは、ヘリウム流体ローターであり、
圧縮機ローターは、非ヘリウム流体ローターであり、
前記軸シールは、ヘリウム流体ローターと非ヘリウム流体ローターとの間に位置し、機械は、軸に沿った圧力勾配で動作するように適合され、軸シールのヘリウム流体側の圧力が、軸シールの非ヘリウム流体よりも高い、機械。
【請求項２１】
エンジンであって、請求項１〜２０のいずれか１つに記載の機械を備える、エンジン。
【請求項２２】
請求項２１に記載のエンジンであって、気体ヘリウムの循環に適合された回路を備え、回路は、機械のヘリウムタービンを通過する、エンジン。
【請求項２３】
請求項２２に記載のエンジンであって、エンジンは、燃焼で使用される空気を圧縮するように適合され、エンジンは、機械の空気圧縮機を通過するそれを通る空気経路を有し、空気圧縮機は、ヘリウムタービンで駆動される、エンジン。
【請求項２４】
請求項２１、または請求項２２、または請求項２３に記載のエンジンであって、エンジンは、エアブリージングモードへのエンジン始動のために適合され、それは、ゼロ気流速度で連続運転で原動推進力を生成するように適合されている、エンジン。
【請求項２５】
航空機であって、エンジンは、それに原動推進力を提供するように適合され、エンジンは、請求項２１〜２４のいずれか１つに記載されている、航空機。
【請求項２６】
請求項２５に記載の航空機であって、エンジンと共に動作するように適合された空気力学的制御面を含む機体を有し、エンジンは、エアブリージングモードへのエンジン始動のために適合され、それは、エンジンがエアブリージングモードで、ゼロ気流速度からの制御された水平離陸のために、ゼロ気流速度で連続運転で原動推進力を生成するように適合される、航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、参照によって本明細書に組み込まれる２０１３年１０月１１日に英国で出願された英国特許出願第１３１８１０４．５号の米国特許法§１１９（ａ）の下での優先権を主張し、２０１４年６月５日に出願され、参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１４／２９６，６１５号から、米国特許法§§１２０および３６５の下で、優先権を主張し、先の出願日の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、ターボ機械などの回転機械に、ならびに、高マッハ（例えばマッハ５）大気巡航または１段式軌道打ち上げができる航空機などのそのような回転機械を組み込むエンジンおよび航空機に、関する。
【背景技術】
【０００３】
ターボ機械が使用されるエンジンの例は、英国、オックスフォードシャーのリアクション・エンジンズ社（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）によって開発されたＳＡＢＲＥエンジンである。
【０００４】
そのようなエンジンは、リアクション・エンジンズ社によって開発されたＳＫＹＬＯＮ飛行機などの１段式軌道宇宙飛行機などの用途に動力を供給するためのものである。ＳＡＢＲＥエンジンは、２つの動作のモードを有する。より低い高度で、エンジンは、ターボ圧縮機のタービンを過ぎた気体ヘリウム回路のヘリウムの搭載貯蔵を膨張させることによって作動し、ターボ圧縮機の圧縮機を駆動し、吸入大気を圧縮する。圧縮空気は、液体水素の搭載貯蔵からの水素と混合され、結果として生じる混合物は、燃焼してノズルを通じて排出され、推進力を提供する。より高い高度および軌道領域への輸送のために大気の外で、エンジンは、フルロケットモードで動作する。このモードでは、大気を取り入れる代わりに、エンジンは、液体酸素の搭載貯蔵からの酸素を水素と混合し、混合物を燃焼させ、混合物は、推進力を提供するようにその後ロケットノズルを通じて膨張および排出される。ターボ圧縮機は、ロケットモードで使用されない。
【０００５】
このような配置で対処すべき１つの問題は、ヘリウム回路からのヘリウムの漏れである。そのような漏れは、漏れがないまたは少ない漏れの場合よりも多い搭載ヘリウムの貯蔵を必要とするので、望ましくない。多いよりもむしろ少ないヘリウムを貯蔵することが、このようなエンジンが取り付けられる飛行機の寸法および重量を最小限にするという点で、望ましい。軸受を過ぎたヘリウム気体などの流体の漏れを防ぐことは、極めて困難である。実際には常にいくらかの漏れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本配置は、実際、漏れた作動流体を再捕捉および再利用することによって、漏れを最小限にすることを目的とする。また、本発明は、有用なターボ機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様によると、作動コンポーネントと、作動流体回収システムと、を有する回転機械が提供され、作動コンポーネントは、作動流体をその入口から出口に送り、作動コンポーネントは、ローターと、ローターからの機械的連絡のためのコネクタと、を有し、作動流体回収システムは、コネクタの領域で作動流体を回収する。それ故に、作動流体（ヘリウムなど）は、機械の使用中に、消費されないで済む、または、非常に早く消費されないで済む。
【０００８】
回転機械は、閉ループ回路の作動流体で動作するように適合されてよい。従って、補給タンクが回路から省かれてよく、重量を削減する。
【０００９】
回転機械は、気体ヘリウムである作動流体で動作するように適合されてよい。
【００１０】
作動コンポーネントは、タービンおよび圧縮機のうちの１つであってよい。
【００１１】
回転機械は、圧縮機を含んでよく、コネクタは、作動コンポーネントと圧縮機との間の結合の少なくとも一部を形成するように適合されてよい。
【００１２】
圧縮機は、第２作動流体を圧縮するように適合されてよく、第２作動流体は、空気であってよい。
【００１３】
コネクタは、回転可能な軸を備えてよく、軸シールは、作動流体を軸に沿ったその透過に対して実質的にシールするために設けられる。実質的なシールにもかかわらず、依然として少量の漏れがある可能性がある。
【００１４】
軸シールは、ローターと、作動流体回収システムへの入口と、の間に流動的に位置してよい。
【００１５】
回転機械は、シールの低圧側の圧力よりも高いシールのローター側の圧力で動作するように適合されてよい。
【００１６】
作動コンポーネントがタービンを備えるとき、ローターに面している側のシールは、タービンへの作動流体入口の圧力にほぼ等しい作動圧力にさらされるように適合されてよい。
【００１７】
作動圧力は、５０Ｂａｒ以上または１００Ｂａｒ以上、例えば約２００Ｂａｒ以上、であってよい。
【００１８】
回転機械が前記圧縮機を含む場合、圧縮機は、第２作動流体用の入口および出口を有してよく、入口および出口の少なくとも１つは、作動圧力よりも低い圧縮機側圧力で動作するように適合される。それ故に、圧力勾配が設けられてよく、作動コンポーネントから離れる経路に沿って圧力が減少する。作動コンポーネントがタービンである場合、比較的高いタービンから比較的低い圧縮機への圧力勾配が、作られてよい。従って、回転機械がターボ圧縮機を備える場合では、作動流体がタービンを通過するように配置されるとき、漏れは、タービンから圧縮機に向かう方向であり得る。従って作動流体（閉ヘリウム回路で動作可能であり得る気体ヘリウムであり得る）は、圧縮機の作動流体によって汚染されないかもしれない。圧縮機の作動流体は、例えば酸素および他の分子を含む空気または別の流体であり得る。この場合では、共通の軸にローターを有し得る圧縮機とタービンとの間の連絡を制限するために軸シールが設けられるとき、軸シールがいくらかの漏れを許容したとしても、タービンの作動流体は、汚染されない。ある実施形態では、配置は、圧縮機または別の回転機械コンポーネントのヘリウムまたは別の作動流体が、タービンの空気または水素などの別の流体よりも高い圧力で動作されるように、さらに、圧力勾配が、漏れ流れがヘリウム回路（または作動流体路）から離れることを確実にするように、修正されてよい。従って、圧力勾配は、作動流体が前記タービンと同じ軸上の圧縮機を通るように適合されるとき、タービンに向かう方であってよい。
【００１９】
同様の配置が、回転式熱交換器型の再生器などの、ターボ機械以外の回転機械に、適用されてよい。
【００２０】
作動流体回収システムは、回収（または補助）タービンを組み込んでよい。
【００２１】
回収タービンは、作動コンポーネントの入口領域から作動流体を引き出すように適合された入口路、および／または、作動コンポーネントの出口域に作動流体を供給するように適合された出口路、を有してよい。
【００２２】
作動流体回収システムは、少なくとも１つの回収（または補助）圧縮機を含んでよい。ある例では、回収圧縮機は、モーターによって電気的に駆動され、往復ポンプ型のものであってよい。圧縮機は、他の実施形態で様々な他の方法で駆動されてよい。
【００２３】
回転機械は、回収タービンのローターから回収圧縮機のローターにトルクを伝達するように適合された軸を含んでよい。
【００２４】
回収圧縮機は、軸シールの低圧側によって少なくとも部分的に境界される回収スペースから引き出すように適合された入口路、および／または、作動コンポーネントの出口域に作動流体を供給するように適合された出口路、を有してよい。
【００２５】
回転機械は、第２軸シールを含んでよく、回収スペースは、軸シールと第２軸シールとの間にあってよい。
【００２６】
作動流体回収装置は、作動流体から汚染物質を除去する精製器を含んでよい。これは、作動流体が閉回路で動作可能であるとき、非常に有利である。コンポーネントを損傷し、熱力学的性能に悪影響を及ぼし得る、汚染の漸増を、漏れ補給タンクがなくても、回避できるからである。
【００２７】
本発明のさらなる態様は、作動流体回路を組み込んでいる機械を提供し、作動流体回路は、作動流体から汚染物質を除去する精製器を含む。作動流体回路は、ヘリウム回路であってよい。
【００２８】
精製器は、作動流体から少なくとも酸素を除去するように適合されてよい。
【００２９】
精製器は、作動流体から少なくとも水素を除去するように適合されてよい。
【００３０】
従って、作動流体が、作動コンポーネントを通過するヘリウム回路で使用される、ヘリウムであるとき、水素／ヘリウム熱交換器のヘリウムへの水素拡散によってなどで、エンジンの圧縮機または他の部分からの汚染物質流体が、作動流体回収システムへの入り口に到達する場合（それが回転機械のタービンと圧縮機とを封止するシールの間の回収スペースに到達する場合など）、その汚染物質流体は、酸素または水素を含むかもしれず、精製器は、例えばターボ機械のタービンの出口で、漏れた作動流体がヘリウム回路に注入して戻される前などで、そのような汚染物質を除去できる。
【００３１】
さらなる態様は、軸によって非ヘリウム流体ローターに駆動連結されたヘリウム流体ローター、前記ローター間の軸シール、を備える機械を提供し、ターボ機械は、軸に沿った圧力勾配で動作するように適合されてよく、軸シールのヘリウム流体ローター側の圧力が、軸シールの非ヘリウム流体よりも高い。
【００３２】
本発明のさらなる態様は、１つ以上の先のこの態様に提示される回転機械を含むエンジンを提供する。
【００３３】
エンジンは、気体ヘリウムの循環に適合された回路を有してよく、回路は、ターボ機械のヘリウムタービンを通過する。
【００３４】
エンジンは、燃焼で使用されるような空気を圧縮するように適合されてよく、エンジンは、ターボ機械の空気圧縮機を通過するそれを通る空気経路を有し、空気圧縮機は、ヘリウムタービンで駆動される。
【００３５】
エンジンは、そのエアブリージングモードへのエンジン始動のために適合されてよく、それは、ゼロ気流速度で連続運転で原動推進力を生成するように適合されてよい。
【００３６】
本発明のさらなる態様は、エンジンを含む航空機を提供し、エンジンは、それに原動推進力を提供するように適合され、エンジンは、先のこの態様に提示されている。
【００３７】
航空機は、空気力学的制御面を含む機体を有してよく、空気力学的制御面は、エンジンがエアブリージングモードで、ゼロ気流速度からの制御された水平離陸のために、エンジンと共に動作するように適合される。
【００３８】
本発明は、様々な方法で実施されてよく、本発明によるターボ機械の好ましい実施形態が、単に例として、また添付図面を参照して、これから記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】本発明による好ましいターボ機械を含む好ましいエンジンを組み込んでいる航空機の好ましい実施形態の上面図を示す。
【図１Ｂ】本発明による好ましいターボ機械を含む好ましいエンジンを組み込んでいる航空機の好ましい実施形態の側面図を示す。
【図１Ｃ】本発明による好ましいターボ機械を含む好ましいエンジンを組み込んでいる航空機の好ましい実施形態の正面図を示す。
【図１Ｄ】本発明による好ましいターボ機械を含む好ましいエンジンを組み込んでいる航空機の好ましい実施形態の背面図を示す。
【図２】図１に示されているエンジンのそれぞれについてのサイクル線図を示す。
【図３】図１Ａ‐１Ｄおよび図２のエンジンで使用される好ましいターボ機械の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１Ａは、機体１０１を含む飛行機１００を示し、主翼１０２，１０４、前方全遊動先尾翼１０６，１０８および後方全遊動尾翼１１０が、機体１０１に接続される。機体１０１は、図で格納されている格納式の三輪の着陸装置（図示せず）と、ペイロードドア１１２，１１４の下のペイロード領域と、を有する。主翼は、エレボン１１６をその後縁に、およびエンジン１２０，１２２をその翼端に、有する。
【００４１】
図１Ｄに示されているように、それぞれのエンジン１２０，１２２は、４つの後ろ向きロケットノズル１３８を有する。図１Ａは、水素および酸素が、推進力を提供するための燃焼室（図示せず）での燃焼用の燃焼室／ノズル１２８のロケットノズル１２７に導かれる、そのフルロケット構成でのそれぞれのエンジンを示す。それぞれのエンジンのノーズコーン１３０は、環状空気入口１３２（図２）を形成するように引っ込められる。飛行機が滑走路上の地面（図示せず）で静止しているとき、ノーズコーン１３０は、この格納位置で推進力を提供するために空気中で水素を燃焼するようにエンジン１２０，１２２が始動できるようにする。飛行機１００は、水平に離陸し、着陸装置を引っ込めてマッハ５の速度で高度の約１０ｋｍまでエアブリージングモードで上昇し、フルロケットモードに切り替えることができる。フルロケットモードでは、同じロケットノズル１２７が、（液体酸素貯蔵に搭載されている）酸素中での水素の燃焼後の推進に使用され、ノーズコーン１３０が、各空気入口１３２が閉じられる図１Ａの構成に伸ばされる。このフルロケットモードで、飛行機は、積荷輸送または回収などの軌道作業を行うために、大気から軌道に加速できる。飛行機１００は、その後、（例えば追加の推進コンポーネント（図示せず）を使用することによって、大気に再び入るために、移動方向に逆推進をかけることができ、そして、水平着陸に入ることができる。
【００４２】
図２に示されているように、飛行機１００がエアブリージングモードで大気中で作動されるとき、矢印１３４で示される流入空気流は、空気入口１３２に入ることができ、そして、流れは、（飛行機１００に対して）遅くなり、および従って予冷熱交換器１３６を通過する前に加熱され（例えば、約１０００〜１２５０度Ｋまで）、空気は、その後、ロケット燃焼室／ノズル１２８へのその一部の供給に先立って、ターボ圧縮機１０の圧縮機２１で圧縮される。
【００４３】
同時に、水素供給源１３８からの水素流は、熱交換器１４２で加熱される前に、水素ポンプ１４０を通過し、その後、水素タービン１４４（軸１４６に沿って水素ポンプ１４０にトルクを供給する）を通過する。水素は、その後、さらなる水素タービン１４８を通ってプレバーナー１５０に流れる。プレバーナー１５０では、水素のいくらかが、燃焼室／ノズル１２８の方に向かって圧縮機２１を出る空気の一部と燃焼する。未燃焼水素を含む、プレバーナー１５０を出るプレバーナー燃焼加熱生成物は、その後、それらが冷却される（およびヘリウム回路４１にエネルギーを伝達する）熱交換器１５２を通過し、その後、燃焼用の燃焼室／ノズル１２８に移動し、燃焼生成物は、矢印１５４で示されているロケット排気流としてエンジン１２０を出て行き、飛行機１００に推進力を提供するようになっている。
【００４４】
図１Ｄが、実際に、各エンジン１２０，１２２が４つのロケットノズルを有することを示すのに対して、図２は、明瞭さのために、これらの１つを、燃焼室／ノズル１２８の不可欠な要素として示すだけである。
【００４５】
同時に、ヘリウム回路４１が作動される。特に、ヘリウム流１９（図３に示されている）は、ターボ圧縮機１０のタービン出口１７を出て、その後、熱交換器１４２（それが冷却され、水素を加熱する）を通過し、その後、ヘリウム循環圧縮機１５６を通過する。ヘリウム循環圧縮機１５６は、水素タービン１４８から軸１５８に沿ってトルクが供給される。ヘリウム流は、その後、それが（プレバーナー１５０から燃焼室／ノズル１２８に行く途中の燃焼生成物によって）加熱される熱交換器１５２を通過し、それによってエネルギーがヘリウム回路に導入される。ヘリウム流は、熱交換器１５２からヘリウムタービン９のタービン入口１３に戻るように流れ、ヘリウムタービン９は、軸２０を介して空気圧縮機２１を駆動する。
【００４６】
図３は、ヘリウム回収の本配置の一例を示す。エンジンの主ターボ圧縮機は、１０で示されている。高圧ヘリウムは、矢印１１で概略的に示されているように約２００ｂａｒでタービン入口１３でタービン９に入り、膨張してタービンローター１５を駆動し、その後、矢印１９で概略的に示されている方向に約４０ｂａｒでタービン出口１７を介して出る。
【００４７】
圧縮機２１は、矢印２９で概略的に示されているように入口２７１で空気を取り込み、それは、圧縮機ローター３１を通って、矢印３５で概略的に示されているように出口３３で圧縮機２１を出る。
【００４８】
ターボ圧縮機１０の軸２０は、タービン９から圧縮機２１に動力を伝達し、両端でシール（タービンシール２３および圧縮機シール２５）を有し、気体の漏れを最小限に抑える。
【００４９】
理解されるように、しかしながら、実際にはこれらのシール２３，２５は完璧でなく、従っていくらかの漏れが生じる。空気が入ってヘリウム回路４１を汚染するのを回避するために、配置は、タービンの入口１３のヘリウムが、圧縮機２１の出口３３の空気よりも高圧であるようになっている。これは、タービン９から圧縮機２１への軸に沿った圧力勾配を維持し、漏れが、タービン９から、シール２３，２５を過ぎた圧縮機２１へという傾向にあるようになっている。
【００５０】
図３から見られるように、軸２０の周りでシール２３，２５間でタービンから回収スペース４３に漏れたヘリウムは、引き出される。
【００５１】
この引き出されたヘリウムは、既存の技術を用いて再圧縮機４５で再圧縮される。再圧縮されたヘリウムに存在する空気および水素（水素はエンジンの他の部分で使用される）は、矢印５１で概略的に示されているように精製器出口４９を介して精製器４７で除去される。しかし、言及したように、上述の圧力勾配は、ヘリウムの汚染が低いことを意味する。
【００５２】
精製されたヘリウムは、その後、補助ターボ圧縮機３０の圧縮機５３を通じて取り出され、ヘリウムを圧縮し、圧縮機５３の出口は、導管５５を介して主ターボ圧縮機１０のタービン９の出口１７に連結している。補助圧縮機５３は、主ターボ圧縮機１０のタービン９の入口１３から取り出されたヘリウムによって駆動され、それは補助タービン５７を通過し、補助タービンの出口も、主ターボ圧縮機１０のタービン９の出口１７に連結している。補助タービン５７は、駆動軸６３によって補助圧縮機５３のローター６１に駆動連結されたそのローター５９を有する。
【００５３】
従って、シール２３，２５間で主ターボ圧縮機１０の軸２０の周りで回収スペースまたはキャビティ４３に漏れるヘリウムは、再捕捉され、主ターボ圧縮機１０のタービン９の出口１７で主ヘリウム回路に再び入る。
【００５４】
水素のヘリウム回路への漏れを回避するために、同様のヘリウム再捕捉配置も、水素タービン１４８、軸１５８およびヘリウム循環装置／圧縮機１５６で構成されたターボ圧縮機で使用されてよい。
【００５５】
ターボ圧縮機１０は、さらなる軸シール２７（図３で点線で示されている）が加えられるように、変更されてよい。この場合シール２３，２７間の圧力は、約２Ｂａｒに維持されてよく、シール２７，２５間の圧力は、約１Ｂａｒで、シール２５の圧縮機側の圧力は、かなり高く、例えば１５‐１００Ｂａｒである。従って、シール２５を過ぎた圧縮機３１からの漏れは、１‐Ｂａｒスペース３１’で導管２９’（点線で概略的に示されている）を介して出され、ヘリウムは、２‐Ｂａｒスペース４３から引き出される。シール２７を過ぎたわずかな漏れは、ヘリウム回路のヘリウムが汚染されないように、ヘリウムから空気（図３の左から右）に流れる。
【００５６】
さらなる実施形態では、タービン１５または圧縮機３１は、例えばオルタネーター／発電機またはモーターに取って代わられてよい。従って、一実施形態では、図３のシール２５の右側のコンポーネントは、タービン１５で動くように適合された発電機に完全に置き換えられてよく、別の実施形態では、図３のシール２３の左側のコンポーネントは、圧縮機を駆動するように適合されたモーターに完全に置き換えられてよく、他の配置が、作動流体を精製し、スペース４３から引き出された作動流体をヘリウム回路に戻すために、設置される。
【００５７】
別の実施形態では、図３の実施形態は、ヘリウム５１を再圧縮する手段およびターボ圧縮機３０を、電気モーターで駆動される往復圧縮機で置き換えることによって、適合され得る。補助ターボ圧縮機３０は、従って必須でない。
【００５８】
ヘリウム回路は、閉ループで作動流体（ヘリウム）を有するので、漏れを補給する補給タンクは必須でない。補給タンクが設けられてよいが、補給流体（気体ヘリウム）の量を最小限にできる。
【００５９】
この発明に従って全ての実施形態で作動流体としてヘリウムを有することは必須でなく、他の作動流体が、同様の作動流体回収システムおよび／または精製で使用され得る。
【００６０】
図３に示されているターボ機械１０のようなターボ機械に適用可能であるのと同様に、本発明は、作動流体が軸などのコネクタの領域で漏れることがあるときに、再生器または回転式周期的流れ熱交換器のような回転式熱交換器の場合などでの、他の場合で使用されてよい。
【００６１】
回収圧縮機は、他の実施形態で主軸２０からの直接駆動を含む多くの異なる仕方でまたはギアボックスを通じて駆動され得る。
【００６２】
精製器４７は、真空ポンプ付きのパラジウムフィルターを備えてよくまたは含んでよく、ヘリウムではなく漏れた作動流体から、水素が引き出されることを可能にする。従って、ヘリウムは精製されることができる。ヘリウムから水素を分離するためにパラジウム手段を使用することの利点は、タービン機械が航空機の構成部品の一部として使用されるときに、立て続けの飛行などで、それが繰り返して使用され得ることである。代替の精製器は、流れから水素を除去する自然発火ウランまたはチタンなどのゲッターを組み込む。
【００６３】
精製器は、ヘリウムへのエンジン１２０の熱交換器を通じた水素漏れ／取り除きの問題を実質的に克服する。水素は、ヘリウム回路の他のコンポーネントを脆化することがあるからである。
【００６４】
シール２７を含む３つのシール２３，２７，２５の使用の利点は、これが、第３シール２７でタービンおよび圧縮機の２つの作動流体を分けることである。スペース３１’の圧力は、２つの隣り合うスペースの圧力未満であり、漏れが、ヘリウムの中にではなくヘリウムから離れるような正しい方向にあることを確実にする。
【００６５】
作動流体回収システムに精製器４５を設置する代わりに、精製器４５は、主ヘリウム回路４１に設置されてよい。例えば、精製器４５のような精製器４５’（図２で点線で示されている）が、熱交換器１４２の後の主ヘリウムループに置かれてよい。これは、ヘリウムへの水素拡散漏れが生じ得る水素／ヘリウム熱交換器であるからである。同様に、精製器は、代わりにヘリウム循環圧縮機１５６またはヘリウム回路の熱交換器１３６の直後に置かれてよい。これらの位置の両方は、ヘリウムの入っている導管１３６’にニッケル基合金を含み得る熱交換器１３６、水素によって脆化され得る、熱交換器１５２およびタービン９、の前である。圧縮機１５６は、比較的低い温度で通常動作し、從ってヘリウム回路の他のコンポーネントほど水素脆化の影響を受けない。ヘリウムの精製は、水素汚染によるエンジンのコンポーネントの脆化を回避するので、非常に有利である。
【００６６】
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、記載された実施形態に様々な変更が加えられてよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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