RU2613149C2 - Клапанный узел, использующийся в поршневых компрессорах, поршневой компрессор и способ модификации компрессора - Google Patents

Клапанный узел, использующийся в поршневых компрессорах, поршневой компрессор и способ модификации компрессора Download PDF

Info

Publication number
RU2613149C2
RU2613149C2 RU2012155750A RU2012155750A RU2613149C2 RU 2613149 C2 RU2613149 C2 RU 2613149C2 RU 2012155750 A RU2012155750 A RU 2012155750A RU 2012155750 A RU2012155750 A RU 2012155750A RU 2613149 C2 RU2613149 C2 RU 2613149C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seat
valve
closing valve
counter
counter seat
Prior art date
Application number
RU2012155750A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012155750A (ru
Inventor
Риккардо БАГАЛЬИ
Леонардо ТОНЬЯРЕЛЛИ
Original Assignee
Нуово Пиньоне С.п.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нуово Пиньоне С.п.А. filed Critical Нуово Пиньоне С.п.А.
Publication of RU2012155750A publication Critical patent/RU2012155750A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2613149C2 publication Critical patent/RU2613149C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/1053—Adaptations or arrangements of distribution members the members being Hoerbigen valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/01—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being mechanical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/08—Actuation of distribution members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/102—Adaptations or arrangements of distribution members the members being disc valves
    • F04B39/1026—Adaptations or arrangements of distribution members the members being disc valves without spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/44—Details of seats or valve members of double-seat valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00—Details relating to contact between valve members and seats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/18—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on either side
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/49238—Repairing, converting, servicing or salvaging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Изобретение относится к поршневым компрессорам, используемым в нефтегазовой промышленности, имеющим клапанные узлы, в которых закрывающий клапанный элемент соединен с контрседлом. Клапанный узел содержит привод, обеспечивающий прямолинейное перемещение, и клапан 200, имеющий седло 210, выполненное с возможностью обеспечения прохождения текучей среды через впускное отверстие 240 седла клапана. Контрседло соединено с приводом и выполнено с возможностью обеспечения прохождения текучей среды через выпускное отверстие 250. Закрывающий клапанный элемент 230 соединен с контрседлом, расположен и выполнен с возможностью закрытия впускного отверстия 240, когда контрседло находится в закрытом положении. Контрседло, к которому передается прямолинейное движение от привода, перемещается между закрытым положением и открытым положением, соответствующим открытому впускному отверстию, обеспечивая возможность прохождения текучей среды по проточному каналу, включающему впускное отверстие 240 и выпускное отверстие 250. Уменьшается объем камеры сжатия. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Описанные в настоящем документе варианты выполнения изобретения в целом относятся к приводным клапанам, применяющимся в поршневых компрессорах для нефтегазовой промышленности, и, в частности, к устройствам и способам, относящимся к клапанам, в которых закрывающие клапанные элементы соединены с приводимыми в действие контрседлами.
ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Компрессоры представляют собой механические устройства, применяющиеся для увеличения давления газа, и могут быть использованы в двигателях, турбинах, электростанциях, криогенных устройствах, при переработке нефти и газа и т.д. В связи с их широким использованием, в целях повышения коэффициента полезного действия компрессора и устранения проблем, связанных с конкретными ситуациями, объектом исследования становятся различные устройства и способы, относящиеся к компрессорам. Одной особенностью, которую следует учитывать при использовании компрессоров в нефтегазовой промышленности, является то, что сжатая текучая среда зачастую представляет собой коррозионную и легковоспламеняющуюся среду. Американский институт нефти (АИН), организация, устанавливающая соответствующие промышленные стандарты для оборудования, используемого в нефтегазовой промышленности, издал документ, АИН-618, включающий полный набор минимальных требований для поршневых компрессоров.
Компрессоры могут быть классифицированы как объемные компрессоры (например, поршневые, винтовые или лопаточные компрессоры) и динамические компрессоры (например, центробежные или осевые компрессоры). В объемных компрессорах сжатие осуществляется путем сначала улавливания газа, а затем уменьшения объема, в котором заключен этот газ. В динамических компрессорах сжатие достигается за счет передачи кинетической энергии, обычно вращающегося элемента, такого как рабочее колесо, к сжимаемому компрессором газу.
Фиг.1 представляет собой иллюстрацию традиционного двухкамерного поршневого компрессора 10, использующегося в нефтегазовой промышленности. Сжатие осуществляется в цилиндре 20. Предназначенная для сжатия текучая среда (например, природный газ) подается в цилиндр 20 через впускное отверстие 30 и после сжатия выводится через выпускное отверстие 40. Сжатие представляет собой циклический процесс, в котором газ сжимается при перемещении поршня 50 вдоль цилиндра 20, между поршневой полостью 26 и головкой 28 кривошипа цилиндра 20. Поршень 50 по существу делит цилиндр 20 на две камеры 22 и 24 сжатия, которые работают в различных фазах цикла сжатия, при этом когда объем камеры 24 сжатия максимальный, объем камеры 22 сжатия минимальный, и наоборот.
Всасывающие клапаны 32 и 34 открываются, обеспечивая возможность перемещения предназначенной для сжатия текучей среды (т.е. имеющей первое давление p1) из впускного отверстия 30 через всасывающие клапаны 32 и 34 в камеры соответственно 22 и 24 сжатия. Выпускные клапаны 42 и 44 открываются, обеспечивая возможность выхода текучей среды, которая была сжата (т.е. имеет второе давление р2), из камер соответственно 22 и 24 сжатия через выпускное отверстие 40. Поршень 50 перемещается за счет энергии, передаваемой от коленчатого вала 60 через крейцкопф 70 и шток 80 поршня.
Традиционно всасывающие клапаны и клапаны сжатия, использующиеся в поршневых компрессорах, представляют собой автоматические клапаны, переключаемые между открытым и закрытым положениями в зависимости от перепада давления на клапане. Фиг.2А и 2В иллюстрируют работу автоматического клапана 100, содержащего седло 110 и контрседло 120. Расстояние d между седлом 110 и контрседлом 120 остается неизменным в течение всего цикла сжатия (например, между ними может находиться прокладка 115). Фиг.2А иллюстрирует клапан 100 в открытом положении, Фиг.2В иллюстрирует клапан 100 в закрытом положении.
В открытом положении, изображенном на Фиг.2А, закрывающий клапанный элемент 130 смещается вниз к контрседлу 120, обеспечивая возможность протекания текучей среды через впускное отверстие 140 и выпускное отверстие 150. Закрывающий клапанный элемент 130 может быть выполнен в форме диска, тарелки, нескольких тарелок или колец, при этом различие в форме определяет название клапана: дисковый клапан, тарельчатый клапан, мультитарельчатый клапан или кольцевой клапан. На Фиг.2А и 2В представлена общая схема расположения, независимо от подробностей, относящихся к конкретной форме закрывающего клапанного элемента 130. Фиг.3 иллюстрирует детали кольцевого клапана, работающего, как показано на Фиг.2А и 2В: седло 110 и контрседло 120, имеющие круглые отверстия 140 и 150 на поверхности, пружины 160, расположенные на контрседле 120, и кольца 131 (которые представляют собой закрывающий клапанный элемент).
На Фиг.2А пружина 160 расположена между закрывающим клапанным элементом 130 и контрседлом 120. В зависимости от степени деформации пружина 160 участвует в установке точки открытия клапана, при этом на пути движения потока упругая деформирующая сила оказывает давление, равное силе, поделенной на площадь закрывающего клапанного элемента 130. В открытом положении первое давление p1 перед впускным отверстием 140 больше, чем давление р2 в конечном положении текучей среды за выпускным отверстием 150. Если пружина 160 деформируется, когда закрывающий клапанный элемент 130 смещается вниз к контрседлу 120 (как показано на Фиг.2А), разница давлений (р1-р2) между давлением перед клапаном и за клапаном должна быть больше, чем давление за счет действия пружины 160 (т.е. отношение упругой деформирующей силы и площади закрывающего клапанного элемента).
В закрытом положении, проиллюстрированном на Фиг.2В, закрывающий клапанный элемент 130 не допускает движения текучей среды от впускного отверстия 140 к выпускному отверстию 150. Зачастую пружина 160 выполнена с возможностью содействия более быстрого закрытия клапана, поэтому она известна как «возвратная» пружина, закрывающая клапан 100, даже если давление p1 в исходном положении и давление р2 в конечном положении одинаковы (p1=р2).
Как описано выше, клапаны в поршневом компрессоре могут переключаться между открытым положением и закрытым положением в зависимости от перепада давления между давлением p1 в исходном положении текучей среды и давлением р2 в конечном положении текучей среды. Пружины используются для ускорения переключения между открытым и закрытым положениями, а перепад давления на клапане (р1-р2) может меняться динамически. Кроме того, закрывающий клапанный элемент может приводиться в действие электромагнитным или гидравлическим приводом, прикладывающим силу для перемещения закрывающего клапанного элемента.
Пружина представляет собой деталь клапана, которая часто выходит из строя, сказываясь на надежности клапана и, тем самым, всего поршневого компрессора. Кроме того, со временем может возникнуть вибрация, то есть асимметрия, вследствие того, что пружины могут нарушить ход закрывающего клапанного элемента, допуская протечку. При использовании приводов в некоторых ситуациях, возникающих при работе клапана, давление пружины понадобится преодолевать с помощью усилия, создаваемого приводом. Кроме того, один недостаток поршневых компрессоров связан с объемом камеры сжатия, то есть со свободным неиспользуемым объемом, из которого сжатая текучая среда не может быть выкачана. Часть свободного неиспользуемого объема камеры сжатия возникает за счет объема, занимаемого клапанами. Цель проектирования заключается в том, чтобы уменьшить указанный объем камеры сжатия.
Таким образом, требуется создать клапаны без пружин, обеспечивая возможность устранения описанных выше проблем и недостатков.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты выполнения изобретения, изложенные в данной заявке, имеют одно или несколько из следующих преимуществ: клапаны, использующиеся в нефтегазовой промышленности для компрессоров с возвратно-поступательным движением, не содержащие пружин, которые зачастую выходят из строя, выполнены тонкими и имеют увеличенную площадь потока. В соответствии с одним иллюстративным вариантом выполнения клапанный узел в поршневых компрессорах, использующихся в нефтегазовой промышленности, содержит привод, выполненный с возможностью приведения в действие клапана, и клапан. Клапан имеет: (1) седло, выполненное с возможностью пропускания текучей среды через впускное отверстие седла клапана; 2) контрседло, соединенное с приводом и выполненное с возможностью пропускания текучей среды через выпускное отверстие контрседла; и (3) закрывающий клапанный элемент, соединенный с контрседлом, расположенный и выполненный с возможностью перекрывания впускного отверстия, когда контрседло находится в закрытом положении. Контрседло, к которому передается прямолинейное движение от привода, перемещается между закрытым положением и открытым положением, соответствующим открытому впускному отверстию, обеспечивая возможность прохождения текучей среды по проточному каналу, включающему впускное отверстие и выпускное отверстие.
В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения поршневой компрессор содержит привод, выполненный с возможностью движения, приводящего в действие клапан, и клапан. Клапан имеет: (1) седло, выполненное с возможностью пропускания текучей среды через впускное отверстие седла клапана; 2) контрседло, соединенное с приводом и выполненное с возможностью пропускания текучей среды через выпускное отверстие контрседла; и (3) закрывающий клапанный элемент, соединенный с контрседлом, расположенный и выполненный с возможностью перекрывания впускного отверстия, когда контрседло находится в закрытом положении. Контрседло перемещается ближе к седлу или дальше от седла за счет прямолинейного движения, передаваемого от привода поршневого компрессора за время каждого цикла, между закрытым положением и открытым положением, обеспечивая возможность прохождения текучей среды по проточному каналу, включающему впускное отверстие и выпускное отверстие.
В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения предлагается способ модификации компрессора, изначально имеющего клапан с пружиной, расположенной между закрывающим клапанным элементом и контрседлом клапана, при этом клапан изначально закрыт за счет перепада давления, чтобы привести в действие клапан и прикрепить закрывающий клапанный элемент к контрседлу клапана. Способ включает (1) жесткое прикрепление закрывающего клапанного элемента к контрседлу клапана, на поверхности контрседла относительно седла клапана; и (2) соединение привода с контрседлом для того, чтобы обеспечить возможность передачи к контрседлу приводящего в действие движения для перемещения между закрытым положением, в котором закрывающий клапанный элемент закрывает впускное отверстие с помощью седла клапана, и открытым положением, в котором закрывающий клапанный элемент не закрывает впускное отверстие.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые чертежи, включенные в описание и являющиеся частью описания, иллюстрируют один или несколько вариантов выполнения и вместе с описанием поясняют эти варианты. На чертежах:
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение традиционного двухкамерного поршневого компрессора;
Фиг.2А и 2В представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие работу автоматического клапана;
Фиг.3 представляет собой иллюстрацию элементов традиционного кольцевого клапана;
Фиг.4А и 4В представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие работу клапана в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;
Фиг.5 иллюстрирует поршневой компрессор в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения; и
Фиг.6 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ модификации компрессора для создания клапана с закрывающим клапанным элементом, соединенным с контрседлом, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Следующее описание иллюстративных вариантов выполнения приведено со ссылкой на прилагаемые чертежи. Одинаковые номера позиций на разных чертежах обозначают одинаковые или аналогичные элементы. Приведенное ниже подробное описание не ограничивает изобретение. Вместе с тем, объем изобретения определяется прилагаемыми пунктами формулы изобретения. Следующие варианты выполнения описаны, для ясности, в отношении терминологии и конструкции поршневых компрессоров, используемых в нефтегазовой промышленности. Тем не менее, представленные ниже варианты выполнения не ограничены упомянутыми устройствами, они могут использоваться и в других устройствах.
Ссылка в описании на «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные применительно к варианту выполнения, содержатся по меньшей мере в одном варианте выполнения раскрываемого объекта изобретения. Таким образом, фразы «в одном варианте выполнения» или «в варианте выполнения», встречающиеся в различных местах по всему описанию, не обязательно относятся к одному и тому же варианту выполнения. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым соответствующим способом в одном или нескольких вариантах выполнения.
С целью устранения указанных проблем, связанных с использованием пружин в клапанах, применяющихся в поршневых компрессорах для нефтегазовой промышленности, в некоторых вариантах выполнения закрывающий клапанный элемент соединен с контрседлом для совместного перемещения при помощи привода, открывая и закрывая, тем самым, клапан. Исключение пружин приводит к уменьшению числа частей клапана и позволяет избавиться от части, которая чаще всего выходит из строя или вызывает отказ других частей (например, вызывает вибрацию кольца в кольцевом клапане).
Фиг.4А и 4В иллюстрируют работу автоматического клапана 200, выполненного в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения. Автоматический клапан 200 содержит седло 210 и контрседло 220, перемещающееся вместе со штоком 225. Закрывающий клапанный элемент 230 соединен с контрседлом 220. Фиг.4А иллюстрирует клапан 200 в открытом положении, а Фиг.4В иллюстрирует клапан 200 в закрытом положении.
В открытом положении, изображенном на Фиг.4А, закрывающий клапанный элемент 230, который соединен с контрседлом 220, расположен на некотором расстоянии от седла 210, обеспечивая возможность прохождения текучей среды через (1) впускное отверстие 240 через седло 210, (2) пространство между седлом 210 и контрседлом 220 и (3) через выпускные отверстия 250 через контрседло 220. Закрывающий клапанный элемент 230 может быть выполнен в форме диска, тарелки, нескольких тарелок или кольца, при этом различие в форме определяет название клапана: дисковый клапан, тарельчатый клапан, мультитарельчатый клапан или кольцевой клапан. На Фиг.4А и 4В представлена общая схема расположения, независимо от деталей, относящихся к конкретной форме закрывающего клапанного элемента 230.
Впускное отверстие 240 и выпускное отверстие 250 могут проходить соответственно через седло 210 и контрседло 220, по существу, параллельно друг другу. Однако такое параллельное расположение не является техническим требованием.
Седло клапана и контрседло могут быть выполнены из металла (например, из нержавеющей стали и легированной стали). Кроме того, контрседло может быть выполнено из композитного материала, который легче металла. Закрывающий клапанный элемент может быть выполнен из неметаллического материала, такого как полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), или из нержавеющей стали. В одном варианте выполнения закрывающий клапанный элемент и контрседло могут быть выполнены как единое целое, например выполнены из нержавеющей стали. В другом варианте выполнения закрывающий клапанный элемент может быть выполнен отдельно от контрседла (и из другого материала) и соединен с контрседлом.
В одном варианте выполнения, как показано на Фиг.4А и 4В, контрседло может иметь канавку, внутри которой расположен закрывающий клапанный элемент, при этом высота канавки меньше, чем высота закрывающего клапанного элемента. В другом варианте выполнения закрывающий клапанный элемент может быть приклеен, соединен с помощью болтов или приварен к контрседлу (в зависимости от материала, из которого выполнен закрывающий клапанный элемент).
Одним из преимуществ приводного клапана с закрывающим клапанным элементом, соединенным с контрседлом, является то, что для открытия клапана можно обеспечить большее поперечное сечение потока при меньшем расстоянии между седлом и контрседлом. Таким образом, за счет клапана может быть уменьшен свободный неиспользуемый объем.
В закрытом положении, показанном на Фиг.4В, закрывающий клапанный элемент 230 с контрседлом 220 перемещается в направлении седла 210 на расстояние h’ (отмечено на Фиг.4А), так что закрывающий клапанный элемент закрывает проем впускного отверстия 240, проходящего через седло 210, препятствуя, тем самым, протеканию текучей среды через клапан. Следует отметить, что при открытом клапане расстояние h’ может быть меньше, чем максимальное расстояние h между седлом 210 и контрседлом 220, так как закрывающий клапанный элемент 230 может выступать из поверхности контрседла 220 в направлении седла 210. В одном варианте выполнения закрывающий клапанный элемент 230 и поверхность седла 210 в направлении контрседла 220 могут быть механически обработаны для совмещения друг с другом, с тем, чтобы h’=0.
Во время цикла сжатия перепад давлений между исходным положением текучей среды (p1) и конечным положением текучей среды (р2) может меняться. Так как клапан представляет собой приводной клапан, то приводом можно управлять для изменения времени открытия или закрытия клапана (выполняя их раньше или позже, если используются автоматические клапаны) для увеличения коэффициента полезного действия компрессора. Так как закрывающий клапанный элемент 230 соединен с контрседлом 220, то не происходит вибрации кольца (т.е. деформации). Кроме того, такая устойчивость формы дополнительно обеспечивает возможность рассчитывать параметры закрывающего клапанного элемента 230 или седла 220, в частности, вокруг проема впускного отверстия 240 в направлении контрседла 220, чтобы уменьшить гидравлическое сопротивление. Гидравлическое сопротивление по проточному проходу представлено (в первом приближении) произведением вязкости текучей среды и длиной канала. Углы увеличивают длину канала, повышая, таким образом, сопротивление. Более короткий канал можно получить путем расчета конструкции закрывающего клапанного элемента 230 и/или проема впускного отверстия 240 в направлении контрседла 220 для получения ровных обтекаемых форм вместо углов, уменьшая, тем самым, гидравлическое сопротивление.
Фиг.5 иллюстрирует поршневой компрессор 300, имеющий один или несколько клапанов, аналогичных показанным на Фиг.4А и 4В. Компрессор 300 представляет собой двухкамерный поршневой компрессор. Однако клапаны, выполненные в соответствии с вариантами выполнения, могут быть также использованы и в однокамерных поршневых компрессорах. Сжатие осуществляется в цилиндре 320. Предназначенная для сжатия текучая среда (например, природный газ) подается в цилиндр 320 через впускное отверстие 330 и, после сжатия, выводится через выпускное отверстие 340. Сжатие осуществляется за счет возвратно-поступательного перемещения поршня 350 внутри цилиндра 320, между поршневой полостью 326 и головкой 328 кривошипа. Поршень 350 делит цилиндр 320 на две камеры сжатия 322 и 324, действующих в различных фазах цикла сжатия, при этом когда объем камеры 324 сжатия максимальный, объем камеры 322 сжатия минимальный, и наоборот.
Всасывающие клапаны 332 и 334 открываются, обеспечивая возможность прохода предназначенной для сжатия текучей среды (т.е. имеющей первое давление p1) из впускного отверстия 330 в камеры сжатия соответственно 322 и 324. Выпускные клапаны 342 и 344 открываются, обеспечивая возможность выхода текучей среды, которая была сжата (т.е. имеет второе давление р2), из камер сжатия соответственно 322 и 324 через выпускное отверстие 340. Поршень 350 перемещается за счет энергии, получаемой, например, от коленчатого вала (не показан) через крейцкопф (не показан) и шток 380 поршня.
По меньшей мере один из клапанов 332, 334, 342 и 344 представляет собой клапан с закрывающим клапанным элементом, соединенным с контрседлом, как показано на Фиг.4А и 4В. На Фиг.5 клапан 332, представляющий собой всасывающий клапан, показан в качестве приводного клапана с закрывающим клапанным элементом, соединенным с контрседлом. При этом приводные клапаны с закрывающим клапанным элементом, соединенным с контрседлом, могут быть с таким же успехом использованы в качестве выпускных клапанов (например, 342, 344). По существу, все клапаны 332, 334, 342 и 344 могут представлять собой приводные клапаны с закрывающим клапанным элементом, соединенным с контрседлом.
Контрседло 333 клапана 332 соединено со штоком 335, который перемещается (в вертикальном направлении на Фиг.5) благодаря приводу 337. Предпочтительно привод 337 расположен снаружи проточного канала, во избежание опасности взрыва, который может быть вызван искрой в легковоспламеняющейся текучей среде.
Закрывающий клапанный элемент может содержать одну или несколько дискообразных частей или одну или несколько кольцеобразных частей. Формы отверстий соответствуют типу клапана. Например, в кольцевом клапане впускное отверстие содержит ряд первых концентрических отверстий, имеющих первый набор диаметров, выпускное отверстие содержит ряд концентрических выпускных отверстий, имеющих второй набор диаметров, при этом любой диаметр первого набора отличается от любого диаметра второго набора, а закрывающий клапанный элемент содержит несколько колец, закрывающих, при закрытом клапане, все первые концентрические отверстия.
Клапаны с пружинами, использующиеся в настоящее время в поршневых компрессорах для нефтегазовой промышленности, могут быть модифицированы, чтобы содержать один или несколько приводных клапанов с закрывающим клапанным элементом, соединенным с соответствующим контрседлом. На Фиг.6 показана блок-схема способа 400 модификации поршневого компрессора. Способ 400 включает, на этапе S410, жесткое прикрепление закрывающего клапанного элемента к контрседлу, на поверхность контрседла в направлении седла. Кроме того, способ включает, на этапе S420, соединение привода с контрседлом для обеспечения возможности передачи к контрседлу приводящего в действие движения для перемещения между закрытым положением, в котором закрывающий клапанный элемент закрывает впускное отверстие с помощью седла клапана, и открытым положением, в котором закрывающий клапанный элемент не закрывает впускное отверстие.
Способ 400 может дополнительно включать удаление пружины, расположенной между контрседлом и закрывающим клапанным элементом, перед соединением закрывающего клапанного элемента с контрседлом и/или удаление прокладки (например, прокладки 115, показанной на Фиг.2А и 2В), изначально расположенной между седлом и контрседлом. Кроме того, способ 400 может также включать установку привода на поршневой компрессор, если первичный клапан представлял собой автоматический клапан (т.е. без привода).
В описанных иллюстративных вариантах выполнения предлагаются клапанные узлы без пружин и поршневые компрессоры, в которых используются указанные клапанные узлы. Следует понимать, что это описание не ограничивает изобретение. Напротив, предполагается, что иллюстративные варианты выполнения также включают альтернативы, модификации и эквиваленты, которые подпадают под сущность и объем изобретения, как определено в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Кроме того, в подробном описании иллюстративных вариантов выполнения многочисленные конкретные детали приведены для исчерпывающего понимания заявленного изобретения. Однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные варианты выполнения могут быть осуществлены без указанных конкретных деталей.
Несмотря на то, что признаки и элементы представленных иллюстративных вариантов выполнения описаны в вариантах выполнения в конкретных комбинациях, каждый признак или элемент может быть использован отдельно без других признаков и элементов вариантов выполнения изобретения, или в различных комбинациях с другими признаками и элементами, описанными в настоящем документе, или без них.
В описании используются примеры раскрытого объекта изобретения для того, чтобы любой специалист имел возможность применить их на практике, включая сборку и использование любых устройств или систем и осуществление любых представленных способов. Патентоспособный объем объекта изобретения определяется пунктами формулы изобретения и может включать другие примеры, которые будут очевидны специалистам данной области техники. Предполагается, что указанные другие примеры находятся в пределах объема формулы изобретения.

Claims (20)

1. Клапанный узел, использующийся в поршневых компрессорах для нефтегазовой промышленности, содержащий:
Привод (337), выполненный с возможностью движения, приводящего в действие клапан;
клапан (200), имеющий:
седло (210), выполненное с возможностью обеспечения прохождения текучей среды через впускное отверстие (240) седла клапана;
контрседло (220), выполненное с возможностью обеспечения прохождения текучей среды через выпускное отверстие (250) контрседла клапана; и
закрывающий клапанный элемент (230), соединенный с контрседлом, расположенный и выполненный с возможностью закрытия впускного отверстия, когда контрседло находится в закрытом положении;
при этом контрседло (220), к которому передается движение, приводящее в действие клапан, перемещается между закрытым положением и открытым положением, в котором закрывающий клапанный элемент не закрывает впускное отверстие, выборочно обеспечивая, тем самым, возможность прохождения текучей среды по проточному каналу, включающему указанные впускное отверстие (240) и выпускное отверстие (250).
2. Поршневой компрессор, содержащий клапанный узел по п. 1.
3. Поршневой компрессор по п. 2, в котором закрывающий клапанный элемент (230) содержит одну или несколько частей в форме диска.
4. Поршневой компрессор по п. 2, в котором закрывающий клапанный элемент (230) содержит одну или несколько частей в форме кольца.
5. Поршневой компрессор по п. 2, в котором закрывающий клапанный элемент (230) и контрседло (220) выполнены как единое целое.
6. Поршневой компрессор по п. 2, в котором закрывающий клапанный элемент (230) может быть выполнен отдельно от контрседла (220) и соединен с ним.
7. Поршневой компрессор по п. 6, в котором клапан выполнен в соответствии с по меньшей мере одной из следующих характеристик:
контрседло (220) имеет канавку, внутри которой расположен закрывающий клапанный элемент (230), при этом высота канавки меньше, чем высота закрывающего клапанного элемента;
закрывающий клапанный элемент приклеен, соединен с помощью винтов или приварен к контрседлу, причем по меньшей мере либо проем впускного отверстия на поверхности седла ближе к контрседлу, либо закрывающий клапанный элемент имеет форму, выполненную с обеспечением уменьшения гидравлического сопротивления вдоль проточного канала.
8. Поршневой компрессор по п. 2, дополнительно содержащий камеру сжатия, причем выпускное отверстие выходит в камеру сжатия.
9. Способ модификации компрессора, изначально имеющего клапан с пружиной, расположенной между закрывающим клапанным элементом и контрседлом клапана, изначально закрытый за счет перепада давления, для приведения в действие клапана и присоединения закрывающего клапанного элемента к контрседлу клапана, при этом способ включает:
жесткое прикрепление закрывающего клапанного элемента к контрседлу клапана и
присоединение привода к контрседлу для обеспечения возможности передачи к контрседлу движения, приводящего в действие клапан, для перемещения между закрытым положением, в котором закрывающий клапанный элемент закрывает впускное отверстие в седле клапана, и открытым положением, в котором закрывающий клапанный элемент не закрывает впускное отверстие.
10. Способ по п. 9, в котором дополнительно по меньшей мере удаляют пружину, расположенную между контрседлом и закрывающим клапанным элементом, до прикрепления закрывающего клапанного элемента к контрседлу.
RU2012155750A 2011-12-22 2012-12-21 Клапанный узел, использующийся в поршневых компрессорах, поршневой компрессор и способ модификации компрессора RU2613149C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITCO2011A000072 2011-12-22
IT000072A ITCO20110072A1 (it) 2011-12-22 2011-12-22 Valvole con elemento di chiusura valvolare collegato alla contro-sede attuata e relativi metodi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012155750A RU2012155750A (ru) 2014-06-27
RU2613149C2 true RU2613149C2 (ru) 2017-03-15

Family

ID=45614903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012155750A RU2613149C2 (ru) 2011-12-22 2012-12-21 Клапанный узел, использующийся в поршневых компрессорах, поршневой компрессор и способ модификации компрессора

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10253765B2 (ru)
EP (1) EP2607698B1 (ru)
JP (1) JP6250928B2 (ru)
CN (1) CN103174625B (ru)
CA (1) CA2798766C (ru)
IT (1) ITCO20110072A1 (ru)
RU (1) RU2613149C2 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD774984S1 (en) * 2014-08-29 2016-12-27 Pinyo PANICHGASEM Motorcycle suspension valve
ITUB20150797A1 (it) 2015-05-22 2016-11-22 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Valvola per un compressore alternativo
EP3601798B1 (de) * 2017-03-27 2021-05-26 Burckhardt Compression AG Ventilverschluss für ein kolbenkompressorventil und verfahren zum betrieb des ventilverschlusses
IT201900004978A1 (it) 2019-04-03 2020-10-03 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Una valvola completamente attuata per una macchina alternativa e macchina alternativa comprendente detta valvola
CN112045577B (zh) * 2020-09-22 2021-08-10 苏州浩耐特磨具有限公司 一种自动散热砂轮及自动散热方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1257346A1 (ru) * 1985-03-26 1986-09-15 Orenbojm Boris D Перепускной клапан
EP0971160A1 (de) * 1998-07-07 2000-01-12 Maschinenfabrik Sulzer-Burckhardt AG Aktiv gesteuertes Ventil für einen Kolbenkompressor
RU13407U1 (ru) * 1999-08-30 2000-04-10 Рязанская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. П.А. Костычева Обратный клапан с регулируемым временем открытия
US6149400A (en) * 1995-10-03 2000-11-21 Maschinenfabrik Sulzer-Burckhardt Method and apparatus for a suction valve of the plate-type construction
US20100247359A1 (en) * 2007-10-18 2010-09-30 Philipp Hauri Actively controlled valve and method for operating an actively controlled valve

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3602247A (en) * 1969-11-10 1971-08-31 Stuart E Bunn Multiple-poppet valve structure
US3892384A (en) * 1974-04-12 1975-07-01 Honeywell Inc Double seated cage valve with flexible plug seat
US4483363A (en) * 1983-09-21 1984-11-20 Madoche Robert D Compressor valve
AT401087B (de) 1986-04-16 1996-06-25 Hoerbiger Ventilwerke Ag Verfahren zum anpassen eines verdichterventils an unterschiedliche betriebsverhältnisse des verdichters und verdichterventil zur durchführung des verfahrens
ES2045561T3 (es) * 1988-05-31 1994-01-16 Hoerbiger Ventilwerke Ag Valvula anular
US5067506A (en) * 1989-06-30 1991-11-26 Allied-Signal Inc. Flight craft with fluid systems which incorporate butterfly valves, and butterfly valve methods and apparatus
US5025828A (en) 1990-07-09 1991-06-25 Lin Pi Chu Valve assembly for a piston compressor
US5320136A (en) * 1993-03-19 1994-06-14 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Magnetically operated check valve
SE9400366D0 (sv) * 1994-02-04 1994-02-04 Siemens Elema Ab Ventil för att styra ett gas- eller vätskeflöde
US6000417A (en) * 1997-01-02 1999-12-14 Jacobs; Richard R. Bi-directional magnetically-operated check valve for high-purity applications
ATE293222T1 (de) 1998-07-07 2005-04-15 Burckhardt Compression Ag Aktiv gesteuertes ventil für einen kolbenkompressor
DE19852389A1 (de) 1998-11-13 2000-05-18 Fev Motorentech Gmbh Kolbenbrennkraftmaschine mit drosselfreier Laststeuerung und Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks
BR0004859A (pt) * 2000-10-05 2002-05-07 Brasil Compressores Sa Dispositivo limitador de curso de pistão em compressor alternativo
US6539909B2 (en) * 2001-05-03 2003-04-01 International Engine Intellectual Property Company, L.L.C. Retractable seat valve and method for selective gas flow control in a combustion chamber
US6663358B2 (en) * 2001-06-11 2003-12-16 Bristol Compressors, Inc. Compressors for providing automatic capacity modulation and heat exchanging system including the same
US6684898B2 (en) * 2001-09-27 2004-02-03 Honeywell International Inc. Dual actuator air turbine starter valve
US7819131B2 (en) * 2005-02-14 2010-10-26 Cameron International Corporation Springless compressor valve
JP2008088878A (ja) 2006-09-29 2008-04-17 Anest Iwata Corp 往復動圧縮機
US8020582B2 (en) 2007-01-27 2011-09-20 Plainsman Manufacturing Inc. Excess flow valve
GB2465704B (en) * 2007-08-13 2011-10-19 Cameron Int Corp Springless compressor valve
DE102007051940A1 (de) 2007-10-29 2009-04-30 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Aufgeladener Kompressor und Verfahren zur Steuerung eines aufgeladenen Kompressors
BRPI0911247A2 (pt) * 2008-04-15 2016-07-05 Capital Formation Inc dispositivo programável para válvula de compressor
JP4555366B2 (ja) 2008-06-13 2010-09-29 株式会社ダイシン 気体供給弁及び部品搬送装置
US20100140519A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 General Electric Company Electromagnetic actuators
CN201851313U (zh) 2010-10-07 2011-06-01 温州中洋石化机械有限公司 一种往复式压缩机的气阀
WO2012118757A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a reciprocating valve head assembly and swing adsorption processes related thereto
US9377018B2 (en) * 2011-03-10 2016-06-28 Dresser-Rand Company Electronic infinite step controller actuator
AT511238B1 (de) * 2011-04-14 2013-03-15 Hoerbiger Kompressortech Hold Hubkolbenverdichter mit fördermengenregelung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1257346A1 (ru) * 1985-03-26 1986-09-15 Orenbojm Boris D Перепускной клапан
US6149400A (en) * 1995-10-03 2000-11-21 Maschinenfabrik Sulzer-Burckhardt Method and apparatus for a suction valve of the plate-type construction
EP0971160A1 (de) * 1998-07-07 2000-01-12 Maschinenfabrik Sulzer-Burckhardt AG Aktiv gesteuertes Ventil für einen Kolbenkompressor
RU13407U1 (ru) * 1999-08-30 2000-04-10 Рязанская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. П.А. Костычева Обратный клапан с регулируемым временем открытия
US20100247359A1 (en) * 2007-10-18 2010-09-30 Philipp Hauri Actively controlled valve and method for operating an actively controlled valve

Also Published As

Publication number Publication date
CA2798766C (en) 2019-10-29
RU2012155750A (ru) 2014-06-27
CA2798766A1 (en) 2013-06-22
CN103174625B (zh) 2016-12-28
EP2607698B1 (en) 2024-06-26
EP2607698A2 (en) 2013-06-26
US10253765B2 (en) 2019-04-09
CN103174625A (zh) 2013-06-26
JP6250928B2 (ja) 2017-12-20
US20130160641A1 (en) 2013-06-27
ITCO20110072A1 (it) 2013-06-23
JP2013133824A (ja) 2013-07-08
EP2607698A3 (en) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2601397C2 (ru) Дифференциальный клапан, тарельчатый клапан, поршневой компрессор, способ уменьшения или подавления резонансного распространения ударной волны в пружине в дифференциальном клапане и способ работы поршневого компрессора
RU2613149C2 (ru) Клапанный узел, использующийся в поршневых компрессорах, поршневой компрессор и способ модификации компрессора
US9790932B2 (en) Translo-rotating actuated rotary valves for reciprocating compressors and related methods
US9080690B2 (en) Tunable check valve
JP6163495B2 (ja) 弁を作動させる装置及び方法
US8496224B1 (en) Tunable valve assembly
US20140338761A1 (en) Automatic valve with interchangeable seat plate
US8567754B1 (en) Tunable valve assembly
KR101989489B1 (ko) 스테이터와 로터 사이에 밀봉 프로파일을 갖는 로터리 밸브 및 관련 방법
US20150139837A1 (en) Rotative valves for reciprocating compressors and related methods
JP2007032463A (ja) 多段往復圧縮機
US8905376B2 (en) Tunable check valve
EP2118540B1 (en) Valve assembly and system
US8567753B1 (en) Tunable valve assembly
US8944409B2 (en) Tunable fluid end
US8827244B2 (en) Tunable fluid end
Giacomelli et al. Capacity Control Systems of LDPE Compressors and Influence on Cylinder Valves

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20220426