專利名稱：粘彈性壓縮機(jī)脈動(dòng)阻尼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及往復(fù)式機(jī)械裝置，比如壓縮機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及用于阻尼由往復(fù)式機(jī)械裝置(比如壓縮機(jī))產(chǎn)生的脈動(dòng)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
這部分旨在給讀者介紹可能與本發(fā)明的各個(gè)方面相關(guān)的領(lǐng)域的各個(gè)方面，本發(fā)明的各個(gè)方面將在下面被描述和/或被主張。該討論被認(rèn)為是有助于給讀者提供背景信息的，以便于本發(fā)明的各個(gè)方面的更好的理解。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)可以理解的是，這些陳述是要以 這個(gè)角度來(lái)解讀的，而不是解讀為承認(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。往復(fù)式壓縮機(jī)是容積式(positive-displacement)裝置,其利用發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)經(jīng)由曲柄軸和連桿驅(qū)動(dòng)一個(gè)或者更多個(gè)活塞。每個(gè)活塞在壓縮氣缸中來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)將工藝流體(例如，天然氣)吸入到腔之中、將在腔之內(nèi)的工藝流體壓縮，并且將工藝流體從腔排出到期望的輸出端。然而，由于往復(fù)式壓縮機(jī)的本性，它們趨于產(chǎn)生一定程度的脈動(dòng)。這些脈動(dòng)可以導(dǎo)致壓縮工藝流體的壓力和溫度周期性地改變。附圖
簡(jiǎn)要說(shuō)明當(dāng)參考附圖閱讀以下的具體描述時(shí)，本發(fā)明的各種特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在所有圖中相同的符號(hào)代表相同的部分，其中圖I是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)的透視圖；圖2是圖I的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)的剖視圖，示出所述往復(fù)式壓縮機(jī)的內(nèi)部部件；圖3是圖I和圖2的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)的局部透視圖；圖4A是當(dāng)在壓縮氣缸之內(nèi)的活塞在第一沖程位置時(shí)，圖3的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)的側(cè)面剖視圖；圖4B是當(dāng)在壓縮氣缸之內(nèi)的活塞在第二沖程位置時(shí)，圖3的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)的側(cè)面剖視圖；圖5是具有兩個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸的往復(fù)式壓縮機(jī)單元的側(cè)視圖，每個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸與入口脈動(dòng)瓶和出口脈動(dòng)瓶相結(jié)合；圖6是來(lái)自于圖5的出口脈動(dòng)瓶中的一個(gè)的工藝流體的出口壓力脈動(dòng)的圖表；圖7是利用在工藝流體流的主要流動(dòng)路徑之外的脈動(dòng)阻尼裝置的圖3的往復(fù)式壓縮機(jī)的局部透視圖；以及圖8是來(lái)自于圖7的壓縮氣缸出口的工藝流體的出口壓力脈動(dòng)的圖表。具體實(shí)施方案的詳細(xì)描述
本發(fā)明的一個(gè)或者更多個(gè)具體實(shí)施方案將在下面被描述。這些被描述的實(shí)施方案僅是本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。為了給這些示例性實(shí)施方案提供簡(jiǎn)明的描述，實(shí)際實(shí)施方式的所有特征可以不在說(shuō)明書(shū)中被描述。應(yīng)當(dāng)被理解的是，在任何這樣的實(shí)際實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須做出眾多實(shí)施方式特定的決策來(lái)達(dá)到開(kāi)發(fā)者的具體目標(biāo)，比如遵循系統(tǒng)相關(guān)約束和業(yè)務(wù)相關(guān)約束，所述系統(tǒng)相關(guān)約束和業(yè)務(wù)相關(guān)約束可以隨實(shí)施方式的不同而變化。并且，應(yīng)當(dāng)被理解的是，這樣的開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜的并且費(fèi)時(shí)的，但是對(duì)于得益于本公開(kāi)的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)不過(guò)是設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)的常規(guī)任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施方案的元件時(shí)，冠詞“a/—”、“an/—”、“the/所述”、“said/所述”等等旨在表示有 一個(gè)或者更多個(gè)元件。術(shù)語(yǔ)“包括/comprising”、“包含/including”、“具有/having”等等旨在是包容的并且表示可以有除已列出的元件以外的額外的元件。并且，“上部”、“下部”、“上面”、“下面”的使用和這些術(shù)語(yǔ)的變化是為了方便起見(jiàn)，而不規(guī)定部件的任何特別的取向。如下詳細(xì)地描述的，公開(kāi)的實(shí)施方案包含用于減小脈動(dòng)波的負(fù)面影響的系統(tǒng)和方法，所述脈動(dòng)波產(chǎn)生在往復(fù)機(jī)構(gòu)(比如往復(fù)式壓縮機(jī)、往復(fù)泵、相鄰的進(jìn)氣和排氣閥等等)中。其實(shí)，公開(kāi)的實(shí)施方案可以延伸到任何可以得益于脈動(dòng)阻尼的其他應(yīng)用。在某些實(shí)施方案中，脈動(dòng)阻尼裝置可以在接近脈動(dòng)波源并且在工藝流體的主要流動(dòng)路徑之外被安裝，所述工藝流體在往復(fù)式壓縮機(jī)之內(nèi)被壓縮。更具體地，在某些實(shí)施方案中，脈動(dòng)阻尼裝置可以是脈動(dòng)阻尼閥殼體，所述脈動(dòng)阻尼閥殼體被配置來(lái)至少部分地包住往復(fù)式壓縮機(jī)的閥組件。脈動(dòng)阻尼閥殼體可以用脈動(dòng)阻尼材料(比如絲網(wǎng)材料、粘彈性材料(例如，粘彈性聚合物)、彈性材料或其組合)來(lái)填充或者加襯。粘彈性材料可以被稱為實(shí)質(zhì)上呈現(xiàn)關(guān)于壓力的時(shí)間相關(guān)應(yīng)變(例如，非線性應(yīng)變)的材料。在脈動(dòng)阻尼閥殼體之內(nèi)使用脈動(dòng)阻尼材料可以導(dǎo)致許多切實(shí)的好處。例如，在工藝流體之內(nèi)的聲能可以在接近脈動(dòng)源被阻尼，而沒(méi)有通過(guò)管道和其他脈動(dòng)阻尼技術(shù)的容器可能發(fā)生的額外壓力損失。這可能改善往復(fù)式壓縮機(jī)的總功率消耗。另外，脈動(dòng)阻尼閥殼體不僅吸收在工藝流體流中的壓力波的脈動(dòng)水平，還阻尼由聲波導(dǎo)致的振動(dòng)。如此，往復(fù)式壓縮機(jī)以及往復(fù)式壓縮機(jī)的上游與下游的相關(guān)聯(lián)設(shè)備和管道可以免受過(guò)度的振動(dòng)損害。此夕卜，因?yàn)槊}動(dòng)阻尼閥殼體直接地在脈動(dòng)產(chǎn)生的壓縮機(jī)閥阻尼脈動(dòng)，脈動(dòng)阻尼閥殼體可以通常遠(yuǎn)小于其他脈動(dòng)阻尼技術(shù)。因此，使用脈動(dòng)阻尼閥殼體，往復(fù)式壓縮機(jī)的總裝置費(fèi)用可以被大幅地減小?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，一種示例性往復(fù)式壓縮機(jī)10在圖I中被示出。在目前所示的實(shí)施方案中，往復(fù)式壓縮機(jī)10包含一對(duì)耦合到框架14的壓縮氣缸12。多種內(nèi)部部件可以被設(shè)置在壓縮氣缸12和框架14之內(nèi)，以在壓縮氣缸12之內(nèi)使能被弓丨入到往復(fù)式壓縮機(jī)10之中的流體的壓縮。例如，在某些實(shí)施方案中，往復(fù)式壓縮機(jī)10可以被利用來(lái)壓縮天然氣。然而，在其他實(shí)施方案中，往復(fù)式壓縮機(jī)10可以被配置和/或利用來(lái)壓縮其他流體。機(jī)械動(dòng)力源或驅(qū)動(dòng)器16，比如內(nèi)燃機(jī)或者電動(dòng)機(jī)，可以被耦合到往復(fù)式壓縮機(jī)10來(lái)提供機(jī)械動(dòng)力給各種內(nèi)部部件來(lái)使能在壓縮氣缸12之內(nèi)的流體的壓縮。為了便利于接觸到這樣的內(nèi)部部件，如可能為了診斷或者維修目的而所期望的，可以提供在框架14中的開(kāi)口并且通過(guò)可移除的蓋子18可以有選擇地進(jìn)入所述開(kāi)口。進(jìn)一步地，壓縮氣缸12還可以包括用于控制通過(guò)壓縮氣缸12的流體流的閥組件20。
雖然示例性的往復(fù)式壓縮機(jī)10被示出為兩沖程的往復(fù)式壓縮機(jī)，但是其他壓縮機(jī)配置也可以采用并且得益于目前公開(kāi)的技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，在其他實(shí)施方案中，往復(fù)式壓縮機(jī)10可以包含不同數(shù)量的氣缸沖程，比如四沖程的壓縮機(jī)、螺旋式壓縮機(jī)，諸如此類。進(jìn)一步地，還可以設(shè)想另外的變化，除其他之外，包含沖程長(zhǎng)度、運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及尺寸的變化。圖2是圖I的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)10的剖視圖，示出往復(fù)式壓縮機(jī)10的內(nèi)部部件。在目前所示的實(shí)施方案中，示例性往復(fù)式壓縮機(jī)10的框架14包含中空的中間本體或者外殼22，所述中間本體或者外殼22大體上限定內(nèi)部空間24，各種內(nèi)部部件可以被收容在所述內(nèi)部空間24之內(nèi)，比如曲柄軸26。在一個(gè)實(shí)施方案中，中間本體22可以具有大體上彎曲的或者圓柱形的形狀。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是依照公開(kāi)的實(shí)施方案，中間本體22可以具有其他形狀或者配置。在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器16旋轉(zhuǎn)支撐在框架14的內(nèi)部空間24之內(nèi)的曲柄軸26。在一個(gè)實(shí)施方案中，曲柄軸26通過(guò)連桿28和銷32被耦合到滑塊30?；瑝K30被設(shè)置在滑塊導(dǎo)引裝置34之內(nèi)，所述滑塊導(dǎo)引裝置34大體上從中間本體22延伸并且便利壓縮氣缸12到往 復(fù)式壓縮機(jī)10的連接。在一個(gè)實(shí)施方案中，雖然其他配置可以被使用，但是往復(fù)式壓縮機(jī)10包含兩個(gè)滑塊導(dǎo)引裝置34，所述兩個(gè)滑塊導(dǎo)引裝置34大體上垂直地從中間本體或者外殼22的相對(duì)的側(cè)延伸。曲柄軸26的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿28轉(zhuǎn)變?yōu)樵诨瑝K導(dǎo)引裝置34之內(nèi)的滑塊30的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。壓縮氣缸12被配置為接收用于壓縮的流體?；瑝K30被耦合到設(shè)置在壓縮氣缸12之內(nèi)的活塞36，并且滑塊30的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)活塞36使能在壓縮氣缸12之內(nèi)的流體的壓縮。特別地，當(dāng)活塞36被向前驅(qū)動(dòng)(即，從中間本體22向外)到壓縮氣缸12之中時(shí)，活塞36迫使在氣缸之內(nèi)的流體進(jìn)入到更小的空間(volume),由此增加流體的壓力。閥組件20的排出閥可以接著被打開(kāi)來(lái)允許加壓的或者壓縮的流體離開(kāi)壓縮氣缸12?；钊?6可以接著向后沖程，并且額外的流體可以通過(guò)閥組件20的入口閥進(jìn)入壓縮氣缸12來(lái)以上面所述的相同的方式壓縮。圖3是圖I和圖2的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)的局部透視圖。如所示的，往復(fù)式壓縮機(jī)10包含耦合到框架14的壓縮氣缸12中的一個(gè)。如在圖3中所示的，各種部件和蓋子被從往復(fù)式壓縮機(jī)10移除。然而，往復(fù)式壓縮機(jī)10包含多種如上參考圖I和圖2所述的相似的部件。例如，框架14包含具有內(nèi)部空間24的中間本體22，所述中間本體22包容曲柄軸26。另外，中間本體22被耦合到一對(duì)滑塊導(dǎo)引裝置34，所述一對(duì)滑塊導(dǎo)引裝置34引向各自的壓縮氣缸12。在某些實(shí)施方案中，工藝流體(例如，天然氣)可以如箭頭40所示的，通過(guò)壓縮氣缸入口 38被接收到壓縮氣缸12之中，并且可以如箭頭44所示的，通過(guò)壓縮氣缸出口 42被排放。如箭頭46所示的，當(dāng)活塞36在壓縮氣缸12的內(nèi)部之內(nèi)來(lái)回移動(dòng)時(shí)，工藝流體將進(jìn)入在壓縮氣缸12之內(nèi)的第一和第二腔之中，其中工藝流體如在下面更詳細(xì)的所述的，以交替的方式被壓縮。另外，多個(gè)存在于第一級(jí)和第二級(jí)閥外殼48、50中的第一級(jí)和第二級(jí)閥組件分別地可以幫助控制在壓縮氣缸12之內(nèi)通過(guò)第一和第二腔的工藝流體流。例如，圖4A和圖4B示出工藝流體怎樣流經(jīng)圖3的往復(fù)式壓縮機(jī)10的壓縮氣缸12的第一和第二腔52、54。特別地，如箭頭58所示的，圖4A是當(dāng)連接到圖2的滑塊30中的一個(gè)的軸56導(dǎo)致使得活塞36平移到第一沖程位置時(shí)，壓縮氣缸12的側(cè)面剖視圖。在此位置，如箭頭60所示的，工藝流體可以通過(guò)壓縮氣缸入口 38被吸入到第一腔52之中。特別地，第一入口閥組件62可以在打開(kāi)位置以允許工藝流體進(jìn)入第一腔52。然而，第一出口閥組件64可以在閉合位置以阻止工藝流體通過(guò)壓縮氣缸出口 42離開(kāi)第一腔52。相反地，當(dāng)活塞36在圖4A中所示的第一沖程位置時(shí)，工藝流體將不被吸入到壓縮氣缸12的第二腔54之中。相反，第二入口閥組件66可以在閉合位置以阻止工藝流體通過(guò)壓縮氣缸入口 38進(jìn)入第二腔54。然而，如箭頭70所示的，第二出口閥組件68可以在打開(kāi)位置以允許工藝流體通過(guò)壓縮氣缸出口 42離開(kāi)第二腔54。特別地，當(dāng)活塞36在第一沖程位置時(shí)，在第二腔54中的工藝流體已經(jīng)被壓縮，而在第一腔52中的工藝流體尚未被壓縮。通過(guò)對(duì)比的方式，如箭頭72所示的，圖4B是當(dāng)軸56導(dǎo)致活塞36平移到第二沖程位置時(shí)，壓縮氣缸12的側(cè)面剖視圖。在此位置，如箭頭74所示的，工藝流體通過(guò)壓縮氣缸入口 38被吸入到第二腔54之中。特別地，第二入口閥組件66可以在打開(kāi)位置以允許工藝 流體進(jìn)入第二腔54。然而，第二出口閥組件68可以在閉合位置以阻止工藝流體通過(guò)壓縮氣缸出口 42離開(kāi)第二腔54。相反地，當(dāng)活塞36在圖4B中所示的第二沖程位置時(shí)，工藝流體將不被吸入到壓縮氣缸12的第一腔52之中。相反，第一入口閥組件62可以在閉合位置以阻止工藝流體通過(guò)壓縮氣缸入口 38進(jìn)入第一腔52。然而，如箭頭76所示的，第一出口閥組件64可以在打開(kāi)位置以允許工藝流體通過(guò)壓縮氣缸出口 42離開(kāi)第一腔52。特別地，當(dāng)活塞36在第二沖程位置時(shí)，在第一腔52中的工藝流體已經(jīng)被壓縮，而在第二腔54中的工藝流體尚未被壓縮。因此，當(dāng)活塞36在圖4A和圖4B中所示的第一和第二沖程位置之間平移時(shí)，工藝流體將以交替的方式在壓縮氣缸12之內(nèi)的第一和第二腔52、54中被壓縮。更具體地，當(dāng)工藝流體以交替的方式在被壓縮時(shí)，第一和第二入口閥組件62、66以及第一和第二出口閥組件64、68可以幫助控制通過(guò)第一和第二腔52、54的工藝流體流。在某些實(shí)施方案中，閥組件可以與圓柱形容器相結(jié)合，所述圓柱形容器可以當(dāng)閥組件在打開(kāi)和閉合位置之間交替時(shí)起保護(hù)閥組件的作用。特別地，第一入口閥組件62可以與第一入口閥殼體78相結(jié)合,第一出口閥組件64可以與第一出口閥殼體80相結(jié)合,第二入口閥組件66可以與第二入口閥殼體82相結(jié)合，以及第二出口閥組件68可以與第二出口閥殼體84相結(jié)合。這些閥殼體78、80、82、84可以至少部分地包住它們各自的閥組件62、64、66、68。另外，閥組件62、64、66、68中的每個(gè)可以與各自的閥門(mén)保持器相結(jié)合，所述閥門(mén)保持器把它們各自的閥組件固定就位。特別地，第一入口閥組件62可以與第一入口閥門(mén)保持器86相結(jié)合，第一出口閥組件64可以與第一出口閥門(mén)保持器88相結(jié)合，第二入口閥組件66可以與第二入口閥門(mén)保持器90相結(jié)合，以及第二出口閥組件68可以與第二出口閥門(mén)保持器92相結(jié)合。雖然在圖4A和圖4B中不出為僅包含第一和第二入口閥組件62、66以及第一和第二出口閥組件64、68，但是在某些實(shí)施方案中，可以使用入口和出口閥組件的眾多組合。例如，在具有更高的壓縮工藝流體總吞吐量的往復(fù)式壓縮機(jī)10中，多于兩個(gè)的入口閥組件和多于兩個(gè)的出口閥組件可以被使用來(lái)適應(yīng)更高的工藝流體流率。然而，如上面關(guān)于圖4A和圖4B所述的，在某些實(shí)施方案中，不管在每套中的入口或者出口閥組件的數(shù)量多少，往復(fù)式壓縮機(jī)10可以是具有兩套入口和出口閥組件的兩沖程的往復(fù)式壓縮機(jī)。
就其本身性質(zhì)，在往復(fù)式壓縮機(jī)10之內(nèi)的壓縮的往復(fù)方式可以不僅在往復(fù)式壓縮機(jī)10的壓縮工藝流體下游，而且在往復(fù)式壓縮機(jī)10的上游產(chǎn)生某種程度的脈動(dòng)。這至少部分是由于交替的方式，在所述交替的方式中，在往復(fù)式壓縮機(jī)10的壓縮氣缸12中的工藝流體的兩個(gè)空間(例如，工藝流體的一個(gè)空間在第一腔52中并且工藝流體的另一個(gè)空間在第二腔54中)被壓縮。換言之，在壓縮氣缸12的第一和第二腔52、54之間的活塞36的加速和減速導(dǎo)致在工藝流體流中的脈動(dòng)壓力波。因而，壓力波將大體上在工藝流體之內(nèi)在關(guān)于往復(fù)式壓縮機(jī)10的上游方向(例如，向后通過(guò)壓縮氣缸入口 38)和下游方向(例如，向前通過(guò)壓縮氣缸出口 42)這兩者傳播。該壓力波傳播可以使得壓縮工藝流體的壓力較難預(yù)計(jì)，還產(chǎn)生可以接近并且有可能超過(guò)鄰近往復(fù)式壓縮機(jī)10的管道和其他設(shè)備(例如,往復(fù)式壓縮機(jī)外殼22、曲柄軸26、閥 等等)的額定壓力的壓力。另外，在極端情況下，脈動(dòng)起伏(surge)情況可以潛在地導(dǎo)致在往復(fù)式壓縮機(jī)10之內(nèi)的過(guò)度的振動(dòng)水平，這可能導(dǎo)致往復(fù)式壓縮機(jī)10以及相關(guān)聯(lián)的管道和設(shè)備的磨損或者損壞。如此，最小化產(chǎn)生在工藝流體中的脈動(dòng)影響的技術(shù)可以使得往復(fù)式壓縮機(jī)10能夠更加可預(yù)計(jì)和可靠。一種用于處理上面所述的脈動(dòng)問(wèn)題的方法是使用大型的容器，所述大型的容器可以被稱為脈動(dòng)瓶，所述脈動(dòng)瓶來(lái)吸收在工藝流體流中的動(dòng)能和勢(shì)能中的一些。圖5是具有兩個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)10的往復(fù)式壓縮機(jī)單元94的側(cè)視圖，每個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)10與入口脈動(dòng)瓶96和出口脈動(dòng)瓶98相結(jié)合。更具體地，入口脈動(dòng)瓶96中的每個(gè)可以是它們各自的往復(fù)式壓縮機(jī)10的壓縮氣缸入口 38的上游，而出口脈動(dòng)瓶98中的每個(gè)可以是它們各自的往復(fù)式壓縮機(jī)10的壓縮氣缸出口 42的下游。入口和出口脈動(dòng)瓶96、98這兩者大體上包含內(nèi)部分離隔膜和阻尼管。由于在脈動(dòng)瓶96、98中的面積增加，脈動(dòng)瓶96、98的分離隔膜提供允許工藝流體流的流速被降低的大的空間。另外，脈動(dòng)瓶96、98的阻尼管在工藝流體流中提供壓力波的衰減。分離隔膜和阻尼管這兩者吸收工藝流體流的動(dòng)能，導(dǎo)致工藝流體流的最大脈動(dòng)壓力的下降。特別地，工藝流體流直接地流經(jīng)作為脈動(dòng)阻尼裝置的脈動(dòng)瓶96、98。換言之，工藝流體流通過(guò)各自的入口進(jìn)入脈動(dòng)瓶96、98并且通過(guò)各自的出口離開(kāi)脈動(dòng)瓶96、98。如此，脈動(dòng)阻尼直接地發(fā)生在工藝流體流的主要流動(dòng)路徑上。然而，如在圖5中所示的，脈動(dòng)瓶96、98以及相關(guān)聯(lián)的管道和設(shè)備可以通常是非常大型的，并且，因此制造昂貴。另外，由于脈動(dòng)瓶96、98有效地減小工藝流體流的流速，脈動(dòng)瓶96、98導(dǎo)致相當(dāng)大的壓力損耗。如此，脈動(dòng)瓶96、98不利地影響往復(fù)式壓縮機(jī)單元94的總效率。特別地，往復(fù)式壓縮機(jī)單元94的能量消耗的某種程度被直接地?fù)p失在脈動(dòng)瓶96、98中。此外，脈動(dòng)瓶96、98還通常允許高頻脈動(dòng)波中的某些漏出。例如，圖6是來(lái)自于圖5的出口脈動(dòng)瓶98中的一個(gè)的工藝流體的出口壓力脈動(dòng)的圖表100。如所示出的，工藝流體的平均出口壓力102可以是每平方英寸大氣(psia) 1500磅。如所示出的，實(shí)際的出口壓力104在1550psia的最大出口壓力106和1450psia的最小出口壓力108之間脈動(dòng)。1500psia的平均出口壓力102當(dāng)然是示例性的并且不旨在限制。相反，在圖6中所示的脈動(dòng)量大體上是旨在為當(dāng)使用在上面關(guān)于圖5所述的脈動(dòng)瓶96、98時(shí)出現(xiàn)的脈動(dòng)量建立基線，所述基線可以之后來(lái)與在本文中所述的使用其他脈動(dòng)阻尼實(shí)施方案出現(xiàn)的脈動(dòng)量相比較。
如上所述的，使用圖5的脈動(dòng)瓶96、98的缺點(diǎn)中的一個(gè)是在工藝流體流的流速降低時(shí)所引發(fā)的壓力損耗量。這至少部分是由于脈動(dòng)阻尼直接地發(fā)生在工藝流體流的主要流動(dòng)路徑上的事實(shí)。換言之，由于脈動(dòng)阻尼發(fā)生在直接在工藝流體流的主要流動(dòng)路徑上的圖5的入口和出口脈動(dòng)瓶96、98中，脈動(dòng)水平的阻尼直接地發(fā)生在工藝流體流上(例如，通過(guò)工藝流體流的動(dòng)能和勢(shì)能的損耗)。一種用于改善圖5的脈動(dòng)瓶96、98的脈動(dòng)阻尼的方法可以是將脈動(dòng)阻尼移出工藝流體流的主要流動(dòng)路徑。圖7是圖3的往復(fù)式壓縮機(jī)10的局部透視圖，所述往復(fù)式壓縮機(jī)10利用在工藝流體流的主要流動(dòng)路徑之外的脈動(dòng)阻尼裝置。特別地，在圖7中所示的壓縮氣缸12可以具有一個(gè)或者更多個(gè)第一入口閥殼體78、一個(gè)或者更多個(gè)第一出口閥殼體80、一個(gè)或者更多個(gè)第二入口閥殼體82，以及一個(gè)或者更多個(gè)第二出口閥殼體84。如上關(guān)于圖4A和圖4B所述的，第一入口閥殼體78可以至少部分地包住第一入口閥組件62，第一出口閥殼體80可以至少部分地包住第一出口閥組件64，第二入口閥殼體82可以至少部分地包住第二入口閥組件66，以及第二出口閥殼體84可以至少部分地包住第二出口閥組件68。
另外，閥殼體78、80、82、84中的每一個(gè)可以被連接到閥門(mén)保持器，所述閥門(mén)保持器把它們各自的閥組件固定就位。又，如上關(guān)于圖4A和圖4B所述的，第一入口閥殼體78可以被連接到第一入口閥門(mén)保持器86，第一出口閥殼體80可以被連接到第一出口閥門(mén)保持器88，第二入口閥殼體82可以被連接到第二入口閥門(mén)保持器90，以及第二出口閥殼體84可以被連接到第二出口閥門(mén)保持器92。在圖7中所示的實(shí)施方案中的脈動(dòng)阻尼裝置可以被安置在閥殼體78、80、82、84中的每一個(gè)之內(nèi)，而不是使用如上關(guān)于圖5和圖6所述的脈動(dòng)瓶96、98來(lái)脈動(dòng)阻尼。以這種方式，脈動(dòng)阻尼可以被更靠近脈動(dòng)源(例如，在上面關(guān)于圖4A和圖4B所述的壓縮氣缸12的第一和第二腔52、54)安置。如此，脈動(dòng)可以在它們?cè)谏嫌魏拖掠畏较騻鞑サ焦艿老到y(tǒng)之中之前被最小化。另外，在閥殼體78、80、82、84中安置脈動(dòng)阻尼將脈動(dòng)阻尼移到工藝流體流的主要流動(dòng)路徑之外。換言之，在工藝流體流中的高頻脈動(dòng)波的阻尼發(fā)生在正切于工藝流體流經(jīng)的往復(fù)式壓縮機(jī)10的內(nèi)部空間。更具體地，工藝流體流不流經(jīng)作為脈動(dòng)阻尼裝置的閥殼體78、80、82、84。其實(shí)，在某些實(shí)施方案中，如下所述的，密封件可以被使用來(lái)完全地將工藝流體流與可以包含脈動(dòng)阻尼材料的閥殼體78、80、82、84的內(nèi)部空間相隔離。如此，工藝流體流的脈動(dòng)阻尼在主要流動(dòng)路徑之外發(fā)生。換言之，脈動(dòng)阻尼不直接地發(fā)生在工藝流體流的主要流動(dòng)路徑中。在某些實(shí)施方案中，閥殼體78、80、82、84的脈動(dòng)阻尼可以通過(guò)用適當(dāng)?shù)淖枘岵牧咸畛浠蛘呒右r到閥殼體78、80、82、84的內(nèi)部空間來(lái)完成，以吸收直接地來(lái)自于工藝流體流的壓力波能和聲波能，而不將可感知的壓力損耗和/或動(dòng)能和勢(shì)能損耗引入到工藝流體流之中。在某些實(shí)施方案中，閥殼體78、80、82、84的內(nèi)部空間可以用脈動(dòng)阻尼材料來(lái)完全地填充(例如，100%)或者部分地填充(例如，10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90% 等等)。在其他實(shí)施方案中，閥殼體78、80、82、84的內(nèi)部空間可以具有加襯內(nèi)部空間內(nèi)壁的脈動(dòng)阻尼材料。在某些實(shí)施方案中，使用在閥殼體78、80、82、84之內(nèi)的阻尼材料可以是各種密度的絲網(wǎng)、各種阻尼能力的粘彈性材料(例如，粘彈性聚合物或者泡沫)、彈性材料的各種類型中的一種，或者它們的組合。總地，使用的阻尼材料可以是任何具有壓力和聲學(xué)阻尼特性的材料。更具體地，這些材料吸收的能量的類型是聲能、振動(dòng)能和壓力脈動(dòng)，并且所述材料可以將這些類型的能量轉(zhuǎn)換為熱能或者摩擦能。如此，任何能夠內(nèi)在地吸收摩擦能或者庫(kù)侖能并且將該吸收的能量轉(zhuǎn)換為熱的材料可以適于作為脈動(dòng)阻尼材料。在包住壓縮氣缸12的閥組件62、64、66、68的閥殼體78、80、82、84之內(nèi)使用脈動(dòng)阻尼材料可以導(dǎo)致許多切實(shí)的好處。例如，在工藝流體之內(nèi)的聲能可以接近于脈動(dòng)源被阻尼，而沒(méi)有可能通過(guò)管道和其他脈動(dòng)阻尼技術(shù)的容器(例如，圖5和圖6的脈動(dòng)瓶96、98)發(fā)生的額外壓力損失。例如，圖8是來(lái)自于圖7的壓縮氣缸出口 42的工藝流體的出口壓力脈動(dòng)的圖表110。如所示出的，工藝流體的平均出口壓力102也可以是1500psia。然而，如所示出的， 相比較于之前(例如，圖5)的在1550psia的最大出口壓力106和1450psia的最小出口壓力108之間脈動(dòng)，實(shí)際的出口壓力104僅在1510psia的最大出口壓力106和1490psia的最小出口壓力108之間脈動(dòng)。換言之，相比較于使用圖5的脈動(dòng)瓶96、98，在包住圖7的壓縮氣缸12的閥組件62、64、66、68的閥殼體78、80、82、84之內(nèi)使用脈動(dòng)阻尼材料可以在最大和最小出口壓力106、108之間導(dǎo)致實(shí)質(zhì)上更小的變化。另外，在包住壓縮氣缸12的閥組件62、64、66、68的閥殼體78、80、82、84之內(nèi)使用脈動(dòng)阻尼材料不僅吸收在工藝流體流中的壓力波的脈動(dòng)水平，也阻尼由聲波導(dǎo)致的振動(dòng)。如此，往復(fù)式壓縮機(jī)10以及相關(guān)聯(lián)的設(shè)備和往復(fù)式壓縮機(jī)10的管道上游與下游可以免受過(guò)度的振動(dòng)損害。另外，由圖5的脈動(dòng)瓶96、98導(dǎo)致的額外壓力損失可以由于在工藝流體流的主要流動(dòng)路徑之外發(fā)生的脈動(dòng)阻尼而被大幅地減小。這將減小往復(fù)式壓縮機(jī)10的總功率消耗。另外，閥殼體78、80、82、84通常遠(yuǎn)小于圖5的脈動(dòng)瓶96、98。例如，在某些實(shí)施方案中，閥殼體78、80、82、84可以比圖5的脈動(dòng)瓶96、98小大約5%、10%, 15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，或者更多。因此，在包住閥組件62、64、66、68的閥殼體78、80、82、84之內(nèi)使用脈動(dòng)阻尼材料，往復(fù)式壓縮機(jī)10的總裝置費(fèi)用可以被大幅地減小。盡管本發(fā)明可能具有各種修改和替代方式，具體實(shí)施方案已經(jīng)以實(shí)施例的方式在附圖中被示出，并且已在本文中被具體描述。然而，應(yīng)當(dāng)明白的是，本發(fā)明不是旨在被限制到被公開(kāi)的特定形式。相反，本發(fā)明將覆蓋落在如下所附的權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有的修改、等同物和替代物。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)具有第一腔、入口、出ロ、第一入ロ閥組件以及第一出ロ閥組件，所述第一入口閥組件被配置來(lái)控制通過(guò)所述入口進(jìn)入所述壓縮機(jī)的所述第一腔的エ藝流體流，所述第一出ロ閥組件被配置來(lái)控制通過(guò)所述出口離開(kāi)所述壓縮機(jī)的所述第一腔的所述エ藝流體流，其中所述エ藝流體流限定流動(dòng)路徑；以及 至少ー個(gè)脈動(dòng)阻尼裝置，所述至少一個(gè)脈動(dòng)阻尼裝置在所述流動(dòng)路徑之外，其中所述脈動(dòng)阻尼裝置被配置來(lái)阻尼在所述エ藝流體內(nèi)的脈動(dòng)波。
2.權(quán)利要求I的所述系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)脈動(dòng)阻尼裝置包括脈動(dòng)阻尼閥殼體，其中所述脈動(dòng)阻尼閥殼體包住所述第一入口閥組件或者所述第一出口閥組件的至少一部分。
3.權(quán)利要求2的所述系統(tǒng)，其中每個(gè)脈動(dòng)阻尼閥殼體的內(nèi)部空間用脈動(dòng)阻尼材料來(lái)填充。
4.權(quán)利要求3的所述系統(tǒng)，其中所述脈動(dòng)阻尼材料包括絲網(wǎng)材料。
5.權(quán)利要求3的所述系統(tǒng)，其中所述脈動(dòng)阻尼材料包括粘弾性材料。
6.權(quán)利要求3的所述系統(tǒng)，其中所述脈動(dòng)阻尼材料包括弾性材料。
7.權(quán)利要求2的所述系統(tǒng)，其中所述壓縮機(jī)包括往復(fù)式壓縮機(jī)。
8.權(quán)利要求7的所述系統(tǒng)，其中所述往復(fù)式壓縮機(jī)包括兩沖程的往復(fù)式壓縮機(jī)。
9.權(quán)利要求8的所述系統(tǒng)，其中所述兩沖程的往復(fù)式壓縮機(jī)包括第二腔、第二入口閥組件以及第ニ出口閥組件，所述第二入口閥組件被配置來(lái)控制通過(guò)所述入口進(jìn)入所述兩沖程的往復(fù)式壓縮機(jī)的所述第二腔的エ藝流體流，所述第二出ロ閥組件被配置來(lái)控制通過(guò)所述出口離開(kāi)所述兩沖程的往復(fù)式壓縮機(jī)的所述第二腔的所述エ藝流體流。
10.權(quán)利要求9的所述系統(tǒng)，其中所述第一入口閥組件、所述第一出口閥組件、所述第ニ入口閥組件以及所述第二出ロ閥組件每個(gè)至少部分地被包住在各自的脈動(dòng)阻尼閥殼體之內(nèi)。
11.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 脈動(dòng)阻尼裝置，所述脈動(dòng)阻尼裝置被配置來(lái)在要在往復(fù)式壓縮機(jī)之內(nèi)被壓縮的エ藝流體的流動(dòng)路徑之外耦合到所述往復(fù)式壓縮機(jī)。
12.權(quán)利要求11的所述系統(tǒng)，其中所述脈動(dòng)阻尼裝置包括脈動(dòng)阻尼閥殼體，所述脈動(dòng)阻尼閥殼體被配置來(lái)至少部分地包住所述往復(fù)式壓縮機(jī)的閥組件。
13.權(quán)利要求12的所述系統(tǒng)，其中所述脈動(dòng)阻尼閥殼體的內(nèi)部空間至少部分地用脈動(dòng)阻尼材料來(lái)填充。
14.權(quán)利要求13的所述系統(tǒng)，其中所述脈動(dòng)阻尼材料包括絲網(wǎng)材料。
15.權(quán)利要求13的所述系統(tǒng)，其中所述脈動(dòng)阻尼材料包括粘弾性材料。
16.權(quán)利要求13的所述系統(tǒng)，其中所述脈動(dòng)阻尼材料包括弾性材料。
17.權(quán)利要求11的所述系統(tǒng)，包括所述往復(fù)式壓縮機(jī)，其中所述脈動(dòng)阻尼裝置被耦合到所述往復(fù)式壓縮機(jī)。
18.ー種方法，所述方法包括 使用脈動(dòng)阻尼裝置阻尼由往復(fù)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的在エ藝流體中的脈動(dòng)波，被安裝在所述往復(fù)機(jī)構(gòu)中的所述脈動(dòng)阻尼裝置在流經(jīng)所述往復(fù)機(jī)構(gòu)的所述エ藝流體的流動(dòng)路徑之外。
19.權(quán)利要求18的所述方法，其中阻尼在所述エ藝流體中的所述脈動(dòng)波的步驟包括使用脈動(dòng)阻尼閥殼體阻尼所述脈動(dòng)波，所述脈動(dòng)阻尼閥殼體至少部分地包住所述往復(fù)機(jī)構(gòu)的閥組件。
20.權(quán)利要求19的所述方法，其中阻尼在所述エ藝流體中的所述脈動(dòng)波的步驟包括使用脈動(dòng)阻尼材料阻尼所述脈動(dòng)波，所述脈動(dòng)阻尼材料在所述脈動(dòng)阻尼閥殼體的內(nèi)部空間之內(nèi)。
全文摘要
在某些實(shí)施方案中，一種系統(tǒng)包括脈動(dòng)阻尼裝置，所述脈動(dòng)阻尼裝置用于最小化由往復(fù)式壓縮機(jī)產(chǎn)生的在工藝流體中的脈動(dòng)波的不利影響。所述脈動(dòng)阻尼裝置可以在接近脈動(dòng)波源并且在工藝流體的主要流動(dòng)路徑之外被安裝，所述工藝流體在往復(fù)式壓縮機(jī)之內(nèi)被壓縮。更具體地，在某些實(shí)施方案中，所述脈動(dòng)阻尼裝置可以是被配置來(lái)至少部分地包住往復(fù)式壓縮機(jī)的閥組件的脈動(dòng)阻尼閥殼體。所述脈動(dòng)阻尼閥殼體可以用脈動(dòng)阻尼材料(例如絲網(wǎng)材料、粘彈性材料、彈性材料或其組合)來(lái)填充。
文檔編號(hào)F04B27/02GK102667152SQ201080052124
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者J·C·巴托斯, O·M·卡伯爾 申請(qǐng)人:卡梅倫國(guó)際公司