(57)【要約】  ターボ機械ガスケット（２０）は、ガスケット（２０）を管状アセンブリ（３０）の所定の位置に保持するために管状アセンブリ（３０）と協働するように構成された結合部（２２）を有する少なくとも第１の湾曲した細長い要素と、管状アセンブリ（３０）を収容するために設けられた外側ケーシングに対して密封するように構成された外側表面とを備え、第１の湾曲した細長い要素は、第１および第２の自由端部を備え、第１の自由端部は、第１の突出リップを設け、第２の自由端部は、第２の突出リップを設け、第１の突出リップは、第１の湾曲した細長い要素の第２の突出リップまたは第１の湾曲した細長い要素と機能的に同一の第２の細長い要素の第２の突出リップと重なるように構成され、それによりガスケットが使用されているとき、前記突出リップを有するガスケットのその部分のシールが付与される。【選択図】図３Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械ガスケット（２０，２１）であって、前記ガスケット（２０，２１）を管状アセンブリ（３０）の所定の位置に保持するために前記管状アセンブリ（３０）と協働するように構成された結合部（２２）を有する少なくとも第１の湾曲した細長い要素（５０）と、前記管状アセンブリ（３０）を収容するために設けられた外側ケーシング（３）に対して密封するように構成された外側表面（５１）とを備え、前記第１の湾曲した細長い要素（５０）は、第１の自由端部（５２）および第２の自由端部（５３）を備え、前記第１の自由端部（５２）は、第１の突出リップ（５２Ａ）を設け、前記第２の自由端部（５３）は、第２の突出リップ（５３Ａ）を設け、前記第１の突出リップ（５２Ａ）は、前記第１の湾曲した細長い要素（５０）の前記第２の突出リップ（５３Ａ）または前記第１の湾曲した細長い要素（５０）と機能的に同一の第２の細長い要素（５０’）の第２の突出リップ（５３Ａ’）と重なるように構成され、それにより前記ガスケット（２０，２１）が使用されているとき、前記突出リップ（５２Ａ，５３Ａ，５３Ａ’）を有する前記ガスケット（２０，２１）のその部分のシールが得られる、ターボ機械ガスケット（２０，２１）。
【請求項２】
互いに機能的に同一であり、組み立てられたときにシールリングを形成する複数の湾曲した細長い要素（５０，５０’）を備える、請求項１に記載のターボ機械ガスケット（２０，２１）。
【請求項３】
前記第１の結合部（２２）が、前記管状アセンブリ（３０）の少なくとも一部（３２）とアンダーカット式で協働するように構成される、請求項１に記載のターボ機械ガスケット（２０，２１）。
【請求項４】
前記細長い要素（５０，５０’）が、前記第１の端部（５２）と前記第２の端部（５３）との間に含まれるその部分に一定の断面を有する、請求項１乃至３のいずれか１項または複数の項に記載のターボ機械ガスケット（２０，２１）。
【請求項５】
前記細長い要素（５０，５０’）の前記断面の少なくとも一部が、Ｔ字形またはＬ字形である、請求項１乃至４のいずれか１項または複数の項に記載のターボ機械ガスケット（２０，２１）。
【請求項６】
各突出リップ（５２Ａ，５３Ａ，５３Ａ’）が、前記自由端部（５２，５３）の間に含まれる前記細長い要素（５０）のその部分で取られた断面の面積に対して縮小された面積を有する断面を有する、請求項１乃至５のいずれか１項または複数の項に記載のターボ機械ガスケット（２０，２１）。
【請求項７】
相互接触表面（６０）を有するように配置された２つの突出リップ（５２Ａ，５３Ａ）の前記断面が、その自由端部（５２，５３）の間に含まれる前記細長い要素（５０）のその部分で取られた前記断面に対応する、請求項１乃至６のいずれか１項または複数の項に記載のターボ機械ガスケット（２０，２１）。
【請求項８】
前記リップ（５２Ａ，５３Ａ）が、断面において、前記外側表面（５１）に対して傾斜している相互接触表面（６０）を有する、請求項１乃至７のいずれか１項または複数の項に記載のターボ機械ガスケット（２０，２１）。
【請求項９】
一連のインペラ（１３）を有するロータ（４）と、前記インペラ（１３）が回転することができるステータとを備える、管状アセンブリ（３０）を有するターボ機械（１）であって、前記インペラ（１３）を出る流体を収集するためのステータチャネル（１４）を画定する少なくとも１つのダイアフラム（１９）と、前記外側ケーシング（３）と前記管状アセンブリ（３０）との間に設けられ、異なる圧力を有する前記ターボ機械（１）の少なくとも第１および第２の領域を密封して分離する請求項１乃至８に記載の少なくとも１つのターボ機械ガスケット（２０，２１）とを有する、ターボ機械（１）。
【請求項１０】
前記管状アセンブリ（３０）が、前記ターボ機械ガスケット（２０，２１）を収容する溝（３１）を備え、前記ガスケット（２０，２１）の結合部（２２）が、アンダーカット式で前記管状アセンブリ（３０）と係合する、請求項９に記載のターボ機械（１）。
【請求項１１】
前記管状アセンブリ（３０）が、前記ターボ機械ガスケット（２０，２１）を所定の位置に保持するために前記溝（３１）と協働する保持要素（７０）を備える、請求項９乃至１０のいずれか１項または複数の項に記載のターボ機械（１）。
【請求項１２】
前記保持要素（７０）が、円形を共に形成するように構成された管状要素に取り外し可能に固定された一組の保持セクタを備える、請求項１１に記載のターボ機械（１）。
【請求項１３】
前記保持要素（７０）が前記ターボ機械ガスケット（２０，２１）を所定の位置に保持するために前記溝（３１）と協働するとき、Ｔ字形またはＬ字形の空間が前記溝（３１）および前記保持要素（７０）によって画定される、請求項９乃至１２のいずれか１項または複数の項に記載のターボ機械（１）。
【請求項１４】
前記細長い要素（５０，５０’）が、プラスチック材料、特にＰＴＦＥまたはＰＴＦＥベースの化合物からなり、および／または前記保持要素（７０）が、金属材料からなる、請求項９乃至１３のいずれか１項または複数の項に記載のターボ機械（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題の実施形態は、ターボ機械ガスケット、および前記ガスケットを備えるターボ機械、特に圧縮機に対応する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械分野では、異なる圧力で動作するゾーンを分離するためにガスケットが使用される。ガスケットは、１つまたは複数のダイアフラムおよびロータによって形成された圧縮器バンドルとすることができる管状アセンブリと、外側ケーシングとの間に位置してもよい。
【０００３】
従来技術では、通常、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）ベースの材料で実現される閉リングガスケットを収容するために、管状アセンブリの外側表面に少なくとも１つの環状溝が設けられる。環状溝にガスケットを嵌合するための第１のステップは、閉リングガスケットを加熱してその直径を一時的に大きくすることである。ガスケットの直径を大きくすることにより、ガスケットの直径を管状アセンブリに適合させることができ、ガスケットを溝までスライドさせることができる。ガスケット温度が低下すると、それに応じてその直径が小さくなり、ガスケットが溝に嵌合したままで管状アセンブリに固定される。
【０００４】
１．５ｍより大きく２．８ｍまでの直径、２ｍから５ｍの長さの管状アセンブリを有することができる大型ターボ機械では、それに適合することを目的とする閉リングガスケットは、同様の直径を有さなければならない。閉リングガスケットの大きな寸法は、均質にその温度を上昇させにくくし、一度加熱すると取り扱いが困難になる（加熱温度は１００℃に近くなり得ることに留意しなければならない）。
【０００５】
既存の手順では、作業者がポータブルヒータを使用してガスケットを加熱し、ガスケットの限られた部分のみでウォームアップすることができる高温空気の流れを生成する。したがって、３〜４人の作業者が、実質的に均質にガスケットを加熱するために、同時にガスケットを作用させる必要がある。手順中、すべての作業者は、ガスケットの一部を永久に変形させてシールを損なう可能性がある過熱を避けるために、非常に注意しなければならない。
【０００６】
ガスケットが正確な温度に加熱されたら、作業者はガスケットを管状アセンブリに配置し、管状アセンブリの表面上を溝上の正確な位置までスライドさせなければならない。
【０００７】
この操作中、管状アセンブリ全体は、通常、２つの間隔を置いて配置された支持体に配置される。したがって、ガスケットを配置するために、作業者は管状アセンブリを少なくとも１つの支持体から持ち上げて、アセンブリにガスケットを適合させる必要がある。その後、ガスケットを支持体に干渉しない位置までスライドさせる必要があり、その位置に達すると、管状アセンブリをその元の位置に下げることができる。手順の最後のステップは、最終位置に達するまでガスケットの摺動運動を継続することである。
【０００８】
既に容易ではない操作は、ガスケットの温度が約１００℃であるという事実によって複雑になる。これは、皮膚への重度のやけどを避けるために、作業者が適切な保護具を着用することを必要とする。さらに、ガスケットの冷却を避けるために、操作はできるだけ迅速に完了する必要がある。
【０００９】
実際、ガスケット温度が一定の限界を下回り、まだ正確な位置にない場合、その直径が小さくなって管状アセンブリに詰まったままになり、再配置することが困難になることがある。
【００１０】
従来技術では、ガスケットが溝に配置されると、取り外すためにガスケットを正確な温度に加熱することは非常に困難であることにも留意されたい。したがって、ほとんどの場合、設置されたガスケットは破壊する必要があり、再使用することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／００１６９８８号明細書
【発明の概要】
【００１２】
したがって、大型ターボ機械の管状アセンブリにも容易かつ迅速に設置され得るターボ機械ガスケットを提供することが一般的に必要とされている。
【００１３】
特に、単一の作業者であっても管状アセンブリに設置され得るターボ機械ガスケットを提供する必要がある。
【００１４】
さらに、管状アセンブリに設置することができるターボ機械ガスケットを提供する必要があり、これにより、作業者に重度のやけどが生じる危険性が回避される。
【００１５】
さらに、必要に応じて、簡単な方法で管状アセンブリから取り外して再使用または修理することができるターボ機械ガスケットを提供する必要がある。
【００１６】
重要な考え方は、分割ガスケットを使用することである。
【００１７】
別の重要な考え方は、ガスケットに重なり合うリップを設けることである。
【００１８】
再び、別の重要な考え方は、アンダーカット式で管状アセンブリにガスケットを適合させることである。
【００１９】
本明細書に開示される主題の第１の実施形態は、ターボ機械ガスケットに対応する。
【００２０】
本明細書に開示される主題の第２の実施形態は、ガスケット、特に回転圧縮機を備えるターボ機械に対応する。
【００２１】
本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を示し、発明を実施するための形態と共に、これらの実施形態を説明する。図面の説明は、以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ターボ機械、特に回転圧縮機の部分概略図である。
【図２Ａ】断面線が省略されたターボ機械ガスケットの断面を示す、参照番号２０Ａ，２０Ｂで示された図１のその部分の拡大部分簡略図である。
【図２Ｂ】断面線が省略されたターボ機械ガスケットの断面を示す、参照番号２１で示された図１のその部分の拡大部分簡略図である。
【図３Ａ】図２Ａのターボ機械ガスケットの取り付けステップを概略的に示す図である。
【図３Ｂ】図２Ａのターボ機械ガスケットの取り付けステップを概略的に示す図である。
【図４】図１の線ＩＶ−ＩＶに沿った概略図である。
【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【図６】図４の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図である。
【図７】図５の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。
【図８】ターボ機械が動作中の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の例示的な実施形態の説明は、添付の図面を参照する。
【００２４】
以下の説明は、本発明を限定するものではない。代わりに、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００２５】
「一実施形態」または「実施形態」に対する明細書全体での参照は、実施形態に関連して記載されている特定の特徴、構造、または特性が、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ていることを意味する。したがって、明細書全体の様々な場所における句「一実施形態では」または「実施形態では」の出現は、必ずしも同一の実施形態を参照していない。さらに、特定の特徴、構造または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせられてもよい。
【００２６】
図１は、本開示によるターボ機械、特に多段遠心圧縮機１の簡略断面図（断面線が省略されている）を示す。多段遠心圧縮機１は、ロータ４が回転可能に支持されるケーシング３を備える。
【００２７】
ロータ４は、ベアリング７および９によって支持されたロータシャフト５を備えることができる。シール１０および１１は、圧縮機１の内部を環境から隔離するために設けられ得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のインペラを、シャフト５に取り付けることができる。図１の例示的な実施形態では、圧縮機１は、各々がそれぞれのインペラからなる２つの圧縮機ユニットを備える多段遠心圧縮機である。第１の圧縮機ユニットのインペラは、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄで示され、第２の圧縮機ユニットのインペラは、１３Ｅおよび１３Ｆで示されている。インペラは、インペラ１３としても併せて参照される。
【００２９】
いくつかの実施形態では、インペラ１３は、ロータシャフトにキー止めすることができる。しかし、他の構造も可能である。
【００３０】
第１の圧縮機ユニットの各インペラ１３Ａ〜１３Ｄは、第１のダイアフラム１９Ａに形成されたステータチャネル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと組み合わされる。第２のダイアフラム１９Ｂは、２つの圧縮ユニットを分離し、２つの圧縮機ユニットの出口チャネルＯ１，Ｏ２を画定する。第３のダイアフラム１９Ｃは、第２の圧縮機ユニットのステータチャネル１４Ｄを画定する。ダイアフラムは、１９として併せて参照され得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、第１、第２および第３のダイアフラム１９は、ここで説明するようにモノリシックとすることができる。他の実施形態では、それらは別個の積層された構成要素によって形成することができる。ダイアフラム１９およびロータ４は、圧縮機ケーシング３に収容される管状アセンブリ３０（またはバンドル）の一部を形成する。ガスは、ガス入口Ｉ１，Ｉ２を通って各圧縮機に入り、各圧縮機のインペラを順次通って送られ、各圧縮機の最後のインペラ１３Ｄ，１３Ｅから出てガス出口Ｏ１，Ｏ２を通って排出される。
【００３２】
本明細書に開示される主題の一態様によれば、管状アセンブリ３０と外側ケーシング３との間には、異なる圧力を受ける圧縮機の領域を密封して分離するために、ターボ機械ガスケット２０，２１が設けられる。
【００３３】
本発明の例では、第１のガスケット２０Ａは、出口Ｏ１の圧力を受ける管状アセンブリ３０のその部分を、入口Ｉ１の圧力を受ける管状アセンブリのその部分から分離する。第２のガスケット２０Ｂは、出口Ｏ１の圧力を受ける管状アセンブリのその部分を、出口Ｏ２の圧力を受ける管状アセンブリ３０のその部分から分離する。出口Ｏ２に存在する圧力は、入口Ｉ２の圧力と出口Ｏ１の圧力の両方より大きい。第３のガスケット２１は、出口Ｏ２の圧力および入口Ｉ２の圧力を受ける管状アセンブリの部分を分離する。第３のガスケット２１は、通常、管状アセンブリ３０のその取り付け方向を除いて、ガスケット２０Ｂと同一である。
【００３４】
より詳細には、第１のガスケット２０Ａおよび第２のガスケット２０Ｂは、ガスケット２０を図２Ａの矢印Ａの方向に押す圧力を密封することができる。第３のガスケット２１は、ガスケット２１を図２Ｂの矢印Ｂの方向に押す圧力を密封することができる。
【００３５】
一実施形態によれば、ガスケット２０Ａは、単一の湾曲した細長い要素５０で実現される。ガスケットが、互いに機能的に同一であり、組み立てられたときにシールリングを形成する２つ以上の細長い要素５０，５０’で実現される他の実施形態については、後で説明する。
【００３６】
ガスケットは、円筒状であり得る外側表面５１を有し、管状アセンブリ３０を収容するために設けられた外側ケーシング３に対して密封するように構成される。
【００３７】
湾曲した細長い要素５０は、第１の突出リップ５２Ａおよび第２の突出リップ５３Ａをそれぞれ有する、第１の自由端部５２および第２の自由端部５３を備える。ガスケット２０の第１の突出リップ５２Ａおよび第２の突出リップ５３Ａは、好ましくは、ガスケットが含むことができる圧力の方向（図２Ａの矢印Ａ）で互いに重なるように構成され、シールを付与する。
【００３８】
図４および図５に示されるように、各突出リップ５２Ａ，５３Ａは、自由端部５２，５３の間に含まれる細長い要素５０のその部分で取られた断面の面積に対して縮小された面積を有する断面を有する（図６参照）。
【００３９】
相互接触表面６０（図５）を有するように配置された２つの突出リップ５２Ａ，５３Ａの断面は、その自由端部の間に含まれる細長い要素５０のその部分で取られた断面に対応し得る（図６）。
【００４０】
さらに、突出リップは、断面（図５）において、ガスケット外側表面５１に対して傾斜している相互接触表面６０を有することができる。
【００４１】
図２Ａを参照すると、管状アセンブリ３０は、ガスケットを収容する環状溝３１を設ける。環状溝３１は、（図２Ａを参照すると）逆Ｌ字形の縁部を有する少なくとも１つの壁３２を呈する。ガスケット２０Ａはまた、溝壁の逆Ｌ字形の縁部３２とアンダーカット式で嵌合することができるＬ字形の壁２２を呈する。溝壁３２およびそれに面するガスケット壁２２の形状は、説明したものとは異なる形状を有し得ることに留意されたい。重要な特徴は、ガスケットが、ガスケットを管状アセンブリ３０の所定の位置に保持するために管状アセンブリ３０と協働するように構成される結合部２２を設けることである。その部分２２は、管状アセンブリ３０の少なくとも対応する部分３２とアンダーカット式で協働するように構成することができる。
【００４２】
ガスケットを管状アセンブリ３０に固定するために、少なくとも保持要素７０を設けることができる。保持要素７０は、ねじ７１によって管状アセンブリ３０に固定され、円形を共に形成するように円形セグメントの構成を有し得る２つ以上の部分で形成され得る。
【００４３】
保持要素は、図５から理解され得るように、ガスケット２０，２１をアンダーカット式で固定するように構成することもできる。本発明の例では、保持要素７０は、溝壁３２と全く同様に構成された壁７２を有する。
【００４４】
図５の断面から明らかなように、保持要素が溝と協働してターボ機械ガスケットを所定の位置に保持するとき、すなわち管状アセンブリにねじ止めされるとき、（断面で）Ｔ字形またはＬ字形の空間が、溝３１と保持要素７０との間に画定される。
【００４５】
上記の説明では、ガスケットは、単一の細長い湾曲した要素からなる。
【００４６】
エラストマ材料、特にＰＴＦＥで実現され得るガスケット２２を取り付けると、その自由端部を離してガスケットを弾性変形させることが可能である。このようにして、ガスケットを管状要素自体に溝まで滑らせることにより、管状要素にガスケットを適合させることが非常に簡単となる。
【００４７】
ガスケットが溝に配置されると（図３Ａ）、ガスケットは矢印Ｃの方向に押され、溝壁３２に嵌合される。最後に、保持要素を、専用のねじ７１で固定する。
【００４８】
ガスケット２２が取り付けられたとき、隙間Ｆがリップの先端部分の間に存在することに留意されたい。この隙間は、圧縮機の動作中にその温度が上昇した際に、ガスケットを形成する材料の膨張によってガスケットが変形するのを防止するのに有用である。
【００４９】
ターボ機械１の動作中、ガスケット２２は、突出リップ５２Ａ，５３Ａが重なるその部分において、シールを付与するために図８に示すようにわずかに変形する。特に、圧力ＬＰより高い圧力ＨＰは、図８の左側部分にガスケット２２を押す。
【００５０】
ガスケットの第１のリップ５２Ａは溝壁３２と接触し、傾斜表面６０の存在により、第２のリップ５３Ａはケーシング３に対して押され、シールを形成する。
【００５１】
上述したような移動および変形を可能にするために、距離Ｇは距離Ｈ未満でなければならず、距離Ｎは距離Ｐ未満でなければならず、距離Ｌは距離Ｍ未満でなければならない。
【００５２】
本明細書では、「シール」という用語を使用してガスケット２２の範囲を画定したとしても、ガスケットを通じた無視できる漏れは依然として許容され、シールの性能を損なうことはない。
【００５３】
異なる実施形態では、ガスケット２２は、リングセクタとして形成された２つ以上の湾曲した細長い要素５０，５０’で実現することができ、接合されたときに完全なリングを形成することができる。２つの異なる細長い要素５０，５０’の間、および同じ要素５０の２つの自由端部の間の接合部分は、基本的に同じであり、図４および図５に示されている。各細長いセクタ５０，５０’は、上述したのと同じ方法で協働して動作するように記載され構成されたものと機能的に同一の突出リップ５２Ａ，５３Ａ’を有する。
【００５４】
この場合、溝３１は、上述した実施形態のように、一定の断面を有することができることに留意されたい。
【符号の説明】
【００５５】
１  多段遠心圧縮機、ターボ機械
３  圧縮機ケーシング、外側ケーシング
４  ロータ
５  ロータシャフト
７  ベアリング
９  ベアリング
１０  シール
１１  シール
１３  インペラ
１３Ａ  インペラ
１３Ｂ  インペラ
１３Ｃ  インペラ
１３Ｄ  インペラ
１３Ｅ  インペラ
１３Ｆ  インペラ
１４  ステータチャネル
１４Ａ  ステータチャネル
１４Ｂ  ステータチャネル
１４Ｃ  ステータチャネル
１４Ｄ  ステータチャネル
１９  第１、第２、第３のダイアフラム
１９Ａ  第１のダイアフラム
１９Ｂ  第２のダイアフラム
１９Ｃ  第３のダイアフラム
２０  ターボ機械ガスケット
２０Ａ  第１のガスケット
２０Ｂ  第２のガスケット
２１  ターボ機械ガスケット、第３のガスケット
２２  結合部、部分、ガスケット壁、ガスケット
３０  管状アセンブリ
３１  環状溝
３２  溝壁、縁部、部分
５０  湾曲した細長い要素、細長いセクタ
５０’  湾曲した細長い要素、細長いセクタ
５１  ガスケット外側表面
５２  第１の自由端部
５２Ａ  第１の突出リップ
５３  第２の自由端部
５３Ａ  第２の突出リップ
５３Ａ’  突出リップ
６０  相互接触表面、傾斜表面
７０  保持要素
７１  ねじ
７２  壁
Ａ  矢印
Ｂ  矢印
Ｃ  矢印
Ｆ  隙間
Ｇ  距離
Ｈ  距離
ＨＰ  圧力
Ｉ１  ガス入口
Ｉ２  ガス入口
Ｌ  距離
ＬＰ  圧力
Ｍ  距離
Ｎ  距離
Ｏ１  ガス出口、出口チャネル
Ｏ２  ガス出口、出口チャネル
Ｐ  距離
【図１】
2018517103.tif 000003
【図２Ａ】
2018517103.tif 000004
【図２Ｂ】
2018517103.tif 000005
【図３Ａ】
2018517103.tif 000006
【図３Ｂ】
2018517103.tif 000007
【図４】
2018517103.tif 000008
【図５】
2018517103.tif 000009
【図６】
2018517103.tif 000010
【図７】
2018517103.tif 000011
【図８】
2018517103.tif 000012
【国際調査報告】
2018517103.tif 000013
2018517103.tif 000014