ITCO20110071A1

ITCO20110071A1 - Compressori alternativi aventi valvole temporizzate e relativi metodi

Info

Publication number: ITCO20110071A1
Application number: IT000071A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Bagagli; Leonardo Tognarelli
Original assignee: Nuovo Pignone Spa
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-23
Also published as: BR112014015560A8; KR20140107286A; US20140377081A1; KR101996628B1; RU2014123159A; CN104066985A; EP2795125A1; US10711776B2; JP2015505001A; MX2014007679A; RU2622729C2; WO2013092390A1; CA2859277C; BR112014015560A2; JP6179006B2; CA2859277A1; IN2014CN04463A

Description

TITLE / TITOLO

RECIPROCATING COMPRESSORS HAVING TIMING VALVES AND RELATED METHODS / COMPRESSORI ALTERNATIVI AVENTI VALVOLE TEMPORIZZATE E RELATIVI METODI

ARTE NOTA CAMPO TECNICO

Generalmente le forme di realizzazione dell'oggetto divulgato nel presente si riferiscono a compressori alternativi, utilizzati nel settore petrolifero e del gas naturale e, nella fattispecie, hanno lo scopo di incrementare il volume di aspirazione e mitigare l'effetto dello spazio nocivo, utilizzando una valvola temporizzata che viene attivata in modo da aprirsi durante la fase di espansione del ciclo di compressione.

RIASSUNTO DELL'ARTE NOTA

I compressori utilizzati nel settore petrolifero e del gas naturale devono soddisfare requisiti specifici del settore, che, per esempio, tengono conto del fatto che il fluido compresso spesso sia corrosivo e combustibile. L'American Petroleum Institute (API), l'organizzazione che stabilisce gli standard settoriali riconosciuti per le apparecchiature utilizzate nel settore del petrolio e dei gas naturali, ha emesso un documento, API618, in cui viene riportato l'insieme completo dei requisiti minimi per i compressori alternativi.

I compressori possono essere classificati come compressori volumetrici (ad es. compressori alternativi, a vite o a palette) oppure compressori dinamici (ad es. compressori centrifughi o assiali). Nei compressori volumetrici la compressione si ottiene intrappolando il gas e riducendo il volume nel quale il medesimo è intrappolato. Nei compressori dinamici, la compressione viene ottenuta trasformando l'energia cinetica (ad es. quella di elemento rotante) in energia di pressione in un punto predeterminato all'interno del compressore.

La Figura 1 illustra un compressore alternativo convenzionale 10 a camera doppia, utilizzato nel settore petrolifero e del gas naturale. I compressori alternativi a camera singola si utilizzano con minor frequenza, ma il loro funzionamento si basa su un ciclo di compressione simile a quello dei compressori alternativi a camera doppia.

Nel compressore alternativo 10 la compressione del fluido avviene in un cilindro 20. Un fluido che deve essere compresso (ad es. gas naturale) viene introdotto nel cilindro 20 attraverso un ingresso 30 e attraverso le valvole 32 e 34 e, dopo la compressione, viene espulso attraverso le valvole 42 e 44 e, successivamente, attraverso un'uscita 40. La compressione è un processo ciclico nel quale il fluido viene compresso grazie al movimento del pistone 50 sull'asse longitudinale del cilindro 20, tra l'estremità di testa 26 e l'estremità dell'albero 28. Di fatto il pistone 50 suddivide il cilindro 20 in due camere 22 e 24, operanti in fasi diverse del ciclo di compressione, e il volume della camera 22 raggiunge il suo valore minimo quando il volume della camera 24 raggiunge il suo valore massimo e viceversa.

Le valvole di aspirazione 32 e 34 si aprono in momenti diversi, per consentire il passaggio del fluido che dovrà subire la compressione attraverso l'ingresso 30 nelle camere, rispettivamente 22 e 24. Le valvole di scarico 42 e 44 si aprono consentendo al fluido compresso di essere espulso dalle camere, rispettivamente 22 e 24, attraverso l'uscita 40. Il pistone 50 si muove per effetto dell'energia trasmessa dall'albero a gomiti 60 attraverso una testa a croce 70 e una biella 80. Tradizionalmente le valvole di aspirazione e di scarico (ad es. 32, 34, 42 e 44), utilizzate in un compressore alternativo, sono valvole automatiche, che possono essere modificate da uno stato chiuso a uno stato aperto e viceversa per effetto di una pressione differenziale attraverso la valvola.

Un ciclo di compressione ideale (illustrato graficamente nella Figura 2 attraverso il tracciamento dell'evoluzione della pressione rispetto al volume) comprende almeno quattro fasi: espansione, aspirazione, compressione e scarico. Quando il fluido compresso viene evacuato da una camera al termine di un ciclo di compressione, una piccola quantità di fluido alla pressione di mandata Pi rimane intrappolata in uno spazio nocivo V-ι (ovvero il volume minimo della camera). Durante la fase 1 di espansione e la fase 2 di aspirazione del ciclo di compressione, il pistone si sposta per accrescere il volume della camera. Al principio della fase 1 di espansione, la valvola di mandata si chiude (mentre la valvola di aspirazione rimane chiusa) e, quindi, la pressione del fluido intrappolato diminuisce all'aumentare del volume disponibile nella camera. La fase di aspirazione del ciclo di compressione comincia quando la pressione all'interno della camera diventa uguale alla pressione di aspirazione P2e la valvola di aspirazione viene attivata aprendosi al volume V2. Durante la fase 2 di aspirazione, il volume della camera e la quantità di fluido da comprimere (alla pressione P∑) aumentano, fino al raggiungimento del volume massimo della camera V3.

Durante le fasi di compressione e scarico del ciclo di compressione, il pistone si muove in direzione opposta rispetto a quella delle fasi di espansione e di aspirazione al fine di ridurre il volume della camera. Durante la fase 3 di compressione sia la valvola di aspirazione che quella di mandata sono chiuse (e quindi il fluido non entra né esce dal cilindro) e la pressione del fluido nella camera aumenta (dalla pressione di aspirazione P2 alla pressione di mandata Pi) poiché il volume al suo interno diminuisce fino a V4. La fase 4 di erogazione del ciclo di compressione comincia quando la pressione all'interno della camera diventa uguale alla pressione di mandata P-te viene attivata l'apertura della valvola di mandata. Durante la fase di erogazione 4 il fluido alla pressione di mandata Pi viene evacuato dalla camera finché non viene raggiunto il volume (nocivo) minimo Vi della camera.

Una misura dell'efficienza del compressore è rappresentata dall'efficienza volumetrica, che consiste in un rapporto tra il volume V3-V2della camera attraversato dal pistone del compressore alternativo durante la fase di aspirazione e il volume totale V3- V1attraversato dal pistone durante il ciclo di compressione. Si consideri che la funzione di un compressore è quella di erogare la quantità massima possibile di fluido compresso. Quanto maggiore è l'efficienza volumetrica, tanto maggiore è la quantità di fluido compresso in ogni ciclo di compressione. Un'importante causa di inefficienza del compressore alternativo risiede nello spazio nocivo, ovvero un volume di gas compresso che non viene espulso dalla camera durante la fase di erogazione.

Se una valvola di aspirazione si aprisse precocemente, prima che la pressione all'interno della camera diminuisca a causa dell'espansione del gas fino alla pressione di aspirazione P1 una parte di aria compressa rimanente nella camera uscirebbe dalla medesima. Tuttavia, la forza necessaria per aprire la valvola di aspirazione è considerevole, proporzionale all'area della valvola e presenta una differenza di pressione attraverso la valvola di aspirazione (ovvero la differenza di pressione tra la pressione interna alla camera e la pressione di aspirazione). Una forza di questa entità richiederebbe un attivatore di grandi dimensioni, che dovrebbe inoltre avrebbe un tempo di attivazione breve. Nella pratica, non è attualmente possibile ottenere un'apertura precoce della valvola.

Di conseguenza sarebbe auspicabile fornire metodi e dispositivi utilizzabili con i compressori alternativi per il settore petrolifero e del gas naturale, che possiedano un effetto simile all'apertura precoce della valvola di aspirazione.

RIEPILOGO

Alcune delle forme di realizzazione fanno riferimento a una valvola temporizzata, che si apre durante la fase di espansione della camera di un compressore alternativo in uso nel settore petrolifero e del gas naturale. La presenza e il funzionamento della valvola temporizzata si traducono in un volume di aspirazione maggiore (e, pertanto, una maggiore efficienza volumetrica) e mitigano l'effetto dello spazio nocivo.

Secondo una forma di realizzazione esemplificativa, un compressore alternativo presenta una camera, una valvola temporizzata, un attivatore e un controller. Il fluido, introdotto nella camera attraverso una valvola di aspirazione, viene compresso all'interno della camera e il fluido compresso viene poi evacuato dalla camera attraverso una valvola di scarico. La valvola temporizzata è ubicata tra la camera e il volume del fluido, a una pressione di scarico minore rispetto alla pressione presente nella camera quando la valvola temporizzata è aperta. L'attivatore è configurato per attivare la valvola temporizzata. Il controller viene configurato al fine di regolare l'attivatore in modo tale da provocare l'apertura della valvola temporizzata durante la fase di espansione del ciclo di compressione e da chiudere la valvola temporizzata quando la pressione di scarico eguaglia la pressione presente nella camera o quando la valvola di aspirazione è aperta.

In un'altra realizzazione esemplificativa, viene fornito un metodo volto a migliorare l'efficienza volumetrica di un compressore alternativo. Il metodo comprende una valvola temporizzata, ubicata tra la camera del compressore alternativo e il volume di fluido a una pressione di scarico, nonché il controllo della valvola temporizzata, tale da provocarne l'apertura durante la fase di espansione del ciclo di compressione, mentre la pressione di scarico è minore della pressione presente all'interno della camera. La valvola temporizzata presenta un'area di flusso più ridotta rispetto a quella della valvola di aspirazione del compressore alternativo.

In un'altra realizzazione esemplificativa, viene fornito un metodo atto a riconfigurare un compressore, in modo da indurre l'evacuazione del fluido dalla camera durante una fase di espansione di un ciclo di compressione. Il metodo comprende (1) la presenza di una valvola temporizzata, ubicata tra la camera e il volume di fluido a una pressione di scarico, (2) il montaggio di un attivatore configurato in modo da azionare la valvola temporizzata e (3) il collegamento di un controller all'attivatore. Il controller è configurato per regolare l'attivatore, in modo tale da provocare l'apertura della valvola temporizzata durante la fase di espansione del ciclo di compressione, mentre la pressione all'interno della camera è maggiore della pressione di scarico.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

I disegni tecnici allegati nella descrizione dettagliata, e di cui costituiscono parte integrante, rappresentano una o più forme di realizzazione e, unitamente alla descrizione, spiegano tali forme di realizzazione. Nei disegni:

la Figura 1 è un diagramma schematico di un compressore alternativo convenzionale a camera doppia;

la Figura 2 rappresenta un grafico della pressione in relazione al volume, che illustra un ciclo di compressione ideale;

la Figura 3 è un diagramma schematico di un compressore alternativo secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 4 è un grafico della pressione in relazione al volume, che illustra l'effetto della valvola temporizzata secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 5 illustra un allestimento di valvole sull'estremità di testa di un compressore alternativo, secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 6 illustra un allestimento di valvole sull'estremità di testa di un compressore alternativo a camera doppia, secondo una forma di realizzazione esemplificativa; la Figura 7 illustra un allestimento di valvole sull'estremità dell'albero di un compressore alternativo a camera doppia, secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 8 è un diagramma di flusso di un metodo volto a migliorare l'efficienza volumetrica di un compressore alternativo secondo una forma di realizzazione esemplificativa; e

la Figura 9 è un diagramma di flusso di un metodo di riconfigurazione di un compressore alternativo atto all'evacuazione di fluido da una camera durante la fase di espansione di un ciclo di compressione, secondo un'altra forma di realizzazione esemplificativa.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La seguente descrizione delle forme di realizzazione esemplificative fa riferimento ai disegni tecnici allegati. Numeri di riferimento uguali, ricorrenti in disegni diversi, rappresentano elementi simili o identici. La seguente descrizione dettagliata non limita l'invenzione. AI contrario, il campo di applicazione dell'invenzione è definito dalle rivendicazioni incluse. Le seguenti forme di realizzazione sono esaminate, per ragioni di semplicità, in relazione alla terminologia e alia struttura di compressori alternativi in uso nel settore petrolifero e del gas naturale. Tuttavia le forme di realizzazione che saranno successivamente discusse non sono limitate a questa apparecchiatura, ma possono essere applicate ad apparecchiature diverse.

In tutta la descrizione dettagliata, il riferimento a "una realizzazione" sta a indicare che una particolare caratteristica, struttura o proprietà descritta in relazione a una realizzazione è inclusa in almeno una realizzazione dell'oggetto divulgato. Pertanto, l'utilizzo dell'espress<'>rone "in una realizzazione" in vari punti della descrizione dettagliata non farà necessariamente riferimento alla medesima realizzazione. Inoltre, le particolari funzioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in qualsiasi modo adatto in una o più forme di realizzazione.

In alcune forme di realizzazione descritte di seguito, l'efficienza volumetrica di un compressore alternativo viene migliorata grazie all'utilizzo di una valvola temporizzata aperta durante la fase di espansione di un ciclo di compressione, per consentire al fluido di fuoriuscire dalla camera del compressore alternativo. La valvola temporizzata è collegata al volume di fluido con una pressione di scarico minore della pressione del fluido presente nella camera.

La Figura 3 illustra un compressore alternativo 100 secondo una forma di realizzazione esemplificativa. Il compressore alternativo 100 presenta un'unica camera 110. Tuttavia, il presente concetto innovativo è altresì applicabile a compressori alternativi a camera doppia.

Un pistone 120 compie un movimento alternativo per comprimere un fluido all'interno della camera 110. Il pistone 120 riceve il movimento alternativo da un albero a gomiti 125. Il pistone 120 si avvicina e si allontana verso/dall'estremità di testa 115 della camera 110. In altre parole l'estremità di testa 115 è perpendicolare a una direzione lungo la quale si muove il pistone 120.

Il fluido che deve essere compresso entra nella camera 110, attraverso una valvola di aspirazione 130, da un condotto di aspirazione 135. Dopo la compressione, il fluido viene evacuato dalla camera 110 attraverso una valvola di scarico 140, in direzione di un condotto di scarico 145. Nella realizzazione illustrata la valvola di aspirazione 130 e la valvola di scarico 145 sono ubicate sull'estremità di testa 115 della camera 110. La valvola temporizzata 150 è configurata in modo da consentire al fluido di fuoriuscire dalia camera durante la fase di espansione del ciclo di compressione nella camera 110. La valvola temporizzata 150 viene azionata da un attivatore 160. La valvola temporizzata 150 è ubicata tra la camera 110 e un volume di fluido avente una pressione di scarico minore della pressione presente nella camera 110. Nella Figura 3 la valvola temporizzata 150 è collegata alla valvola di aspirazione 135, ma in altre forme di realizzazione le valvole temporizzate possono essere collegate in modo diverso a un volume separato di fluido avente una pressione di scarico minore rispetto alla pressione presente nella camera 110 mentre la valvola temporizzata 150 è aperta.

La valvola 150 è una valvola azionata. La forza necessaria per aprire la valvola temporizzata è proporzionale alla differenza di pressione tra lati opposti della valvola temporizzata 150 e l'area di flusso della valvola temporizzata stessa 150. Per poter generare una grande forza, occorrerebbe un attivatore di grandi dimensioni (in termini di volume). Pertanto l'area di flusso della valvola temporizzata 150 è inferiore (anche in misura considerevole) rispetto all'area di flusso della valvola di aspirazione 130, così da consentire l'apertura della valvola di aspirazione 150 mediante l'uso di un attivatore 160 di piccole dimensioni (in termini di volume).

Il controller 170 regola l'attivatore 160 in modo da aprire la valvola temporizzata 170 durante la fase di espansione del ciclo di compressione. Quanto minore è la forza che l'attivatore 160 deve fornire per aprire la valvola 150, tanto precocemente è possibile aprire la valvola temporizzata 150. Il controller 170 regola l'attivatore 160, in modo da provocare la chiusura della valvola temporizzata 150 quando la pressione nella camera 110 eguaglia la pressione di scarico o dopo l'apertura della valvola di aspirazione 130. La valvola temporizzata 150 deve essere chiusa prima del termine della fase di aspirazione del ciclo di compressione. Poiché nella forma di realizzazione illustrata nella Figura 3 la valvola temporizzata 150 è collegata al condotto di aspirazione 135, la pressione di scarico corrisponde alla pressione Ρ∑. La valvola di aspirazione 130 può essere una valvola automatica che si apre quando la pressione nella camera è sostanzialmente uguale alla pressione del fluido nel condotto di aspirazione, laddove la valvola di aspirazione sia ubicata tra la camera e il condotto di aspirazione. In ogni caso la valvola di aspirazione può altresì essere una valvola azionata e il suo attivatore (non raffigurato) può essere gestito dal controller 170.

Il grafico che pone in relazione pressione e volume, nella Figura 4, illustra l'effetto dell'impiego della valvola temporizzata 150. Se non si utilizzasse la valvola temporizzata, come illustrato nella Figura 2, la fase di espansione 1 corrisponderebbe a un processo politropico pV<n>= costante (in cui idealmente n=D per un processo adiabatico), che termina quando la pressione nella camera eguaglia la pressione di aspirazione P2andando a innescare l'apertura della valvola di aspirazione 130. La valvola temporizzata 150 si apre quando la pressione nella camera corrisponde a PA (punto A sul grafico) per via di una forza generata dall'attivatore 160. Se l'area di flusso della valvola temporizzata 150 fosse cospicua o se il pistone 120 non continuasse a muoversi dopo l'apertura della valvola temporizzata (ovvero se il volume della camera 110 rimanesse costante), nella camera 110 si verificherebbe un processo isocorico A-A’ (ovvero si avrebbe un calo di pressione in presenza di un volume costante VA, illustrato come una linea verticale nel grafico).

Tuttavia, in realtà, l'area di flusso della valvola temporizzata 150 è modesta e il pistone 120 continua a muoversi dopo l'apertura della valvola temporizzata stessa. La pressione all'interno della camera 110 diminuisce a causa del movimento del pistone 120, che incrementa il volume della camera 110, e a causa della fuoriuscita di fluido dalla camera 110 attraverso la valvola temporizzata 150. La linea A-A” sul grafico rappresenta il rapporto tra volume e pressione dopo l'apertura della valvola temporizzata 150. La linea A-A” è ubicata tra la curva A-(P2,V2), corrispondente all'espansione senza apertura della valvola temporizzata, e la linea A-A’, corrispondente a un processo isocorico. Questa espansione, che avviene mentre la valvola temporizzata 150 è aperta, accelera (rispetto alle fasi in cui la valvola temporizzata non è aperta) la formazione di una pressione nella camera 110 uguale alla pressione di aspirazione Pi. Inoltre, il volume V'A al termine dell'espansione è minore mentre è in uso la valvola temporizzata rispetto al volume V2al termine della fase di espansione senza l'impiego della valvola temporizzata. Poiché V'A <V2, l'efficienza volumetrica (che consiste in un rapporto tra il volume della camera attraversato dal pistone del compressore alternativo durante la fase di aspirazione e il volume totale attraversato dal pistone durante il ciclo di compressione) aumenta.

In alcune forme di realizzazione, in un compressore alternativo si utilizzano più valvole temporizzate. Ad esempio la Figura 5 illustra un allestimento di valvole temporizzate sull'estremità di testa 215 di un compressore alternativo singolo o doppio. In questo allestimento, due valvole temporizzate 250 e 255 sono disposte sostanzialmente in maniera simmetrica in relazione a un punto intermedio O dell'estremità di testa 215. La valvola di aspirazione 230 e la valvola di scarico 240 sono inoltre disposte sostanzialmente in maniera simmetrica in relazione al punto intermedio O dell'estremità di testa 215.

Il compressore alternativo 100, illustrato nella Figura 3, è un compressore alternativo con una sola camera. Tuttavia lo stesso concetto dell'invenzione può essere applicato a un compressore alternativo a camera doppia, con un cilindro suddiviso in due camere da un pistone. Una valvola temporizzata può essere prevista per una o entrambe le camere di un compressore alternativo a camera doppia. Due valvole di aspirazione 330 e 332, due valvole di scarico 340 e 342 e una valvola temporizzata 350 possono essere tutte disposte su una estremità di test 315 di un compressore alternativo a camera doppia, come illustrato nella Figura 6.

Le valvole possono essere disposte su un'estremità di testa e/o su un'estremità dell'albero df un compressore alternativo a camera doppia. Due valvole di aspirazione 430 e 432, due valvole di scarico 440 e 442 e due valvole temporizzate 450 e 452 possono essere disposte su una estremità dell'albero 416 di un compressore alternativo a camera doppia, come illustrato nella Figura 7. L'estremità di testa e l'estremità dell'albero del compressore alternativo a camera doppia sono sostanzialmente perpendicolari alla direzione lungo la quale si muove il pistone. L'estremità dell'albero 416 presenta un'apertura aggiuntiva 418, attraverso la quale il pistone riceve il movimento alternativo (ad es. da un albero a gomiti mediante un'asta e una testa a croce).

Tuttavia in un'ulteriore forma di realizzazione (1 ) la valvola di aspirazione, la valvola di scarico e la valvola temporizzata di una camera possono essere ubicate su un'estremità di testa del cilindro di un compressore alternativo doppio e (2) la valvola di aspirazione, la valvola di scarico e la valvola temporizzata dell'altra camera possono essere ubicate sull'estremità dell'albero del cilindro.

Un diagramma di flusso di un metodo 500 volto a migliorare un'efficienza volumetrica di un compressore alternativo è illustrato nella Figura 8. Il metodo 500 prevede la fornitura di una valvola temporizzata ubicata tra una camera del compressore alternativo e un volume di fluido a una pressione di scarico, in S510. Inoltre il metodo 500 prevede il controllo della valvola temporizzata, di modo da provocarne l'apertura durante la fase di espansione di un ciclo di compressione che ha luogo all'interno della camera, mentre la pressione di scarico è minore della pressione interna alla camera, in S520. La valvola temporizzata presenta un'area di flusso più ridotta rispetto a quella della valvola di aspirazione del compressore alternativo.

I compressori alternativi esistenti possono essere riconfigurati per migliorare l'efficienza volumetrica. Nella Figura 9 viene illustrato un diagramma di flusso di un metodo 600 di riconfigurazione di un compressore alternativo per l'evacuazione di fluido da una camera durante la fase di espansione di un ciclo di compressione. Il metodo 600 comprende la presenza nella camera di una valvola temporizzata, che deve essere posizionata tra la camera e il volume di fluido alla pressione di scarico, in S610. Il metodo 600 comprende inoltre il montaggio di un attivatore configurato per azionare la valvola temporizzata, in S620, e il collegamento di un controller all'attuatore, in S630. Il controller è configurato per regolare l'attivatore, in modo tale da provocare l'apertura della valvola temporizzata durante la fase di espansione del ciclo di compressione, mentre la pressione all'interno della camera è maggiore della pressione di scarico. La valvola temporizzata può essere collegata al condotto di aspirazione al quale è inoltre collegata la valvola di aspirazione del compressore alternativo. L'area di flusso della valvola temporizzata può essere sostanzialmente più piccola rispetto all'area di una valvola di aspirazione della camera.

Le forme di realizzazione divulgate forniscono metodi e dispositivi utilizzati nei compressori alternativi atti a incrementare il volume di aspirazione (e, pertanto, l'efficienza volumetrica) e mitigare l'effetto dello spazio nocivo mediante l'uso di una valvola temporizzata, azionata in modo tale da aprirsi durante la fase di espansione del ciclo di compressione. Resta inteso che la presente descrizione non intende limitare l'invenzione. Al contrario, le forme di realizzazione esemplificative includono alternative, modifiche e soluzioni equivalenti rientranti nello spirito e nel campo di applicazione dell'invenzione, come definito dalle rivendicazioni allegate. Inoltre nella descrizione dettagliata delle forme di realizzazione esemplificative sono esposti numerosi dettagli specifici, al fine di consentire una comprensione esauriente dell'invenzione rivendicata. Tuttavia, chiunque sia esperto in materia comprende che varie realizzazioni possono essere attuate senza tali dettagli.

Nonostante le caratteristiche e gli elementi delle presenti realizzazioni esemplificative siano descritti nelle realizzazioni in particolari combinazioni, ciascuna caratteristica o ciascun elemento possono essere utilizzati singolarmente senza le altre caratteristiche e gli altri elementi delle realizzazioni o in varie combinazioni con o senza altre caratteristiche ed elementi divulgati dal presente documento.

La presente descrizione scritta utilizza degli esempi relativi all'oggetto divulgato per consentire a qualsiasi esperto in materia di attuare l'invenzione, compresi la realizzazione e l'utilizzo di qualsiasi dispositivo o sistema nonché l'esecuzione di qualsiasi metodo incluso. L'ambito brevettabile dell'oggetto del presente documento è definito dalle rivendicazioni e può includere altri esempi noti agli esperti in materia. Questi altri esempi rientrano nell'ambito delle rivendicazioni.

Claims

CLAIMS / RIVENDICAZIONI 1. Un compressore alternativo, comprendente: una camera nella quale è compresso un fluido, introdotto nella camera attraverso una valvola di aspirazione, che viene poi evacuato dalla camera attraverso una valvola di scarico; una valvola temporizzata ubicata tra fa camera e un volume di fluido, a una pressione di scarico minore rispetto a quella interna alla camera quando la valvola temporizzata è aperta; un attivatore configurato per azionare la valvola di temporizzazione; e un controller, configurato al fine di regolare l'attivatore, in modo tale da provocare l'apertura della valvola temporizzata durante la fase di espansione del ciclo di compressione e da chiudere la valvola temporizzata quando la pressione di scarico eguaglia la pressione presente nella camera o quando la valvola di aspirazione è aperta. 2. Il compressore alternativo della rivendicazione 1 , nel quale la valvola temporizzata presenta un'area di flusso minore rispetto all'area di flusso della valvola di aspirazione. 3. Il compressore alternativo della rivendicazione 1 , nel quale la valvola temporizzata è ubicata sull'estremità di testa della camera, che risulta sostanzialmente perpendicolare alla direzione lungo la quale si muove il pistone. 4 II compressore della rivendicazione 1 , comprendente inoltre: un'ulteriore valvola temporizzata, configurata per consentire al fluido di fuoriuscire dalla camera durante la fase di espansione del ciclo di compressione, ed entrambe le valvole temporizzate presentano aree sostanzialmente minori rispetto a quella della valvola di aspirazione; e un ulteriore attivatore configurato per aprire l'altra valvola temporizzata, nel quale il controller è inoltre configurato per gestire l'altro attivatore (1) in modo tale da provocare l'apertura dell'altra valvola temporizzata durante la fase di espansione del ciclo di compressione nell'altra camera, consentendo così al fluido di uscirne e (2) per chiudere l'altra valvola temporizzata quando la pressione di scarico eguaglia la pressione nell'altra camera oppure quando l'altra valvola di aspirazione è aperta. 5. Il compressore alternativo della rivendicazione 4, nel quale è rispettata almeno una delle seguenti condizioni: la valvola temporizzata e l'altra valvola temporizzata presentano aree sostanzialmente uguali; il controller è configurato per gestire l'attivatore e l'altro attivatore, in modo da potere aprire la valvola temporizzata e l'altra valvola temporizzata sostanzialmente in simultanea e la valvola di aspirazione, la valvola di scarico, la valvola temporizzata e l'altra valvola temporizzata sono ubicate su una estremità di testa della camera, che è sostanzialmente perpendicolare alla direzione lungo la quale si muove il pistone. 6. Il compressore alternativo della rivendicazione 1, nel quale la valvola temporizzata e la valvola di aspirazione sono collegate tra la camera e il condotto di aspirazione attraverso il quale il fluido che deve essere compresso viene introdotto nella camera. 7 II compressore alternativo della rivendicazione 1 , nel quale il compressore alternativo è un compressore alternativo doppio, che presenta un cilindro suddiviso in due camere dal pistone, in cui la camera e un'altra camera sono configurate in modo da incrementare la pressione del fluido che entra nell'altra camera attraverso un'altra valvola di aspirazione e che fuoriesce dall'altra camera attraverso un'altra valvola di scarico e la valvola di aspirazione, l'altra valvola di aspirazione, la valvola di scarico, l'altra valvola di scarico e la valvola temporizzata sono ubicate su un'estremità di testa del cilindro, che è sostanzialmente perpendicolare alla direzione lungo la quale si muove il pistone. 8 II compressore alternativo della rivendicazione 1 , nel quale il compressore alternativo è un compressore alternativo doppio, che presenta un cilindro suddiviso in due camere dal pistone, in cui la camera e un'altra camera sono configurate in modo da incrementare la pressione del fluido che entra nell'altra camera attraverso un'altra valvola di aspirazione e che fuoriesce dall'altra camera attraverso un'altra valvola di scarico e il compressore alternativo comprende inoltre un'altra valvola temporizzata, configurata per consentire al fluido di fuoriuscire dall'altra camera durante la fase di espansione del ciclo di compressione in un'altra camera e (A) la valvola di aspirazione, l'altra valvola di aspirazione, la valvola di scarico, l'altra valvola di scarico, la valvola temporizzata e l'altra valvola temporizzata sono ubicate su un'estremità di testa o su un'estremità dell'albero del cilindro oppure (B) la valvola di aspirazione, la valvola di scarico e la valvola temporizzata sono ubicate su un'estremità di testa del cilindro e l'altra valvola di aspirazione, l'altra valvola di scarico e l'altra valvola temporizzata sono ubicate su un'estremità dell'albero del cilindro. 9. Un metodo volto a migliorare l'efficienza volumetrica di un compressore alternativo, comprendente: la presenza di una valvola temporizzata, ubicata tra una camera del compressore alternativo e il volume del fluido alla pressione di scarico; il controllo della valvola temporizzata che deve essere aperta durante la fase di espansione del ciclo di compressione che ha luogo all'interno della camera, mentre la pressione di scarico è minore della pressione interna alla camera, laddove la valvola temporizzata presenti un'area di flusso minore rispetto a quella di una valvola di aspirazione del compressore alternativo. 10. Un metodo atto a riconfigurare un compressore per evacuare un fluido da una camera durante la fase di espansione del ciclo di compressione; il metodo comprende: la presenza di una valvola temporizzata ubicata tra la camera e un volume del fluido alla pressione di scarico; il montaggio di un attivatore configurato per azionare la valvola di temporizzazione; e il collegamento dell'attivatore a un controller, configurato per gestire l'attivatore in modo tale da provocare l'apertura della valvola temporizzata durante la fase di espansione del ciclo di compressione, mentre la pressione all'interno della camera è maggiore rispetto alla pressione di scarico. CLAIMS / RIVENDICAZIONI: 1. A reciprocating compressor, comprising: a chamber inside which a fluid entering the chamber via a suction valve is compressed, and the compressed fluid is evacuated from the chamber via a discharge valve; a timing valve located between the chamber and a fluid volume at a relief pressure that is lower than a pressure in the chamber when the timing valve is opened; an actuator configured to actuate the timing valve; and a controller configured to control the actuator such that to open the timing valve during an expansion phase of the compression cycle, and to close the timing valve when the relief pressure becomes equal to the pressure inside the chamber or when the suction valve is opened.
2. The reciprocating compressor of claim 1 , wherein the timing valve has a flow area smaller than a flow area of the suction valve.
3. The reciprocating compressor of claim 1 , wherein the timing valve is located on a head end of the chamber, the head end being substantially perpendicular on a direction along which the piston moves.
4. The reciprocating compressor of claim 1 , further comprising: another timing valve configured to allow the fluid to exit the chamber during the expansion phase of the compression cycle, the timing valve and the other timing valve having areas substantially smaller than an area of the suction valve; and another actuator configured to open the other timing valve, wherein the controller is further configured to control the other actuator (1) to open the other timing valve during an expansion phase of the compression cycle in the other chamber thereby allowing fluid to exit thereof, and (2) to close the other timing when the relief pressure becomes equal to the pressure in the other chamber or when the other suction valve is opened.
5. The reciprocating compressor of claim 4, wherein at least one of following conditions is met: the timing valve and the other timing valve have substantially equal areas. the controller is configured to control the actuator and the other actuator to open the timing valve and the other timing valve at substantially the same moment, and the suction valve, the discharge valve, the timing valve and the other timing valve are located on a head end of the chamber, the head end being substantially perpendicular on a direction along which the piston moves.
6. The reciprocating compressor of claim 1 , wherein the timing valve and the suction valve are connected between the chamber and a suction duct through which the fluid to be compressed is supplied to the chamber.
7. The reciprocating compressor of claim 1 , wherein the reciprocating compressor is a dual reciprocating compressor having a cylinder divided in two chambers by the piston, the chamber and another chamber configured to increase pressure of fluid entering the other chamber via another suction valve and being evacuated from the other chamber via another discharge valve, and the suction valve, the other suction valve, the discharge valve, the other discharge valve and the timing valve are located on a head end of the cylinder, the head end being substantially perpendicular on a direction along which the piston moves.
8. The reciprocating compressor of claim 1 , wherein the reciprocating compressor is a dual reciprocating compressor having a cylinder divided in two chambers by the piston, the chamber and another chamber configured to increase pressure of fluid entering the other chamber via another suction valve and being evacuated from the other chamber via another discharge valve, and the reciprocating compressor further comprises another timing valve configured to allow the fluid to exit the other chamber during an expansion phase of a compression cycle in the other chamber, and (A) the suction valve, the other suction valve, the discharge valve, the other discharge valve, the timing valve and the other timing valve are located on a head end or on a crank end of the cylinder, or (B) the suction valve, the discharge valve, and the timing valve are located on a head end of the cylinder, and the other suction valve, the other discharge valve, and other the timing valve are located on a crank end of the cylinder.
9. A method of improving a volumetric efficiency of a reciprocating compressor, comprising: providing a timing valve located between a chamber of the reciprocating compressor and a volume of fluid at a relief pressure; controlling the timing valve to be opened during an expansion phase of a compression cycle performed inside the chamber while the relief pressure is smaller than a pressure inside the chamber, wherein the timing valve has a flow area smaller than a flow area of a suction valve of the reciprocating compressor.
10. A method of retrofitting a compressor to evacuate a fluid from a chamber during an expansion phase of a compression cycle, the method comprising: providing a timing valve located between the chamber and a volume of fluid at a relief pressure; mounting an actuator configured to actuate the timing valve; and connecting a controller to the actuator, the controller being configured to control the actuator such that the timing valve to be opened during the expansion phase of the compression cycle, while a pressure in the chamber is larger than the relief pressure.