專利名稱：具有平行的偏壓彈簧的差壓閥和用于減少彈簧顫動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開的實施例大體涉及差壓閥，即涉及由跨過閥的壓差自動地促動的閥。一些示例性實施例特別涉及往復(fù)式壓縮機(jī)閥，例如具體而言高壓壓縮機(jī)的提動閥(poppetvalve)。
背景技術(shù)：
能夠產(chǎn)生高達(dá)或超過3000巴的氣體壓力水平的那些高壓壓縮機(jī)廣泛地用于工業(yè)應(yīng)用中，包括(但不限于)產(chǎn)生低密度聚乙烯或LDPE。這些壓縮機(jī)的效率性能至少部分地由吸入和排出自動提動閥控制。圖I示出了傳統(tǒng)技術(shù)的高壓壓縮機(jī)2的一部分的剖面，高
壓壓縮機(jī)2包括兩個提動閥10。圖2示出了圖I中顯示的壓縮機(jī)的在打開位置上的一個傳統(tǒng)提動閥的放大截面。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的提動頭導(dǎo)引件在US-A-2010/0024891中有所公開。如圖I中顯示，高壓壓縮機(jī)2通常包括殼體3，缸體4形成于殼體3中?；钊麠U5在缸體4中往復(fù)地滑動，以從吸入管道6吸入流體，以及在排出管道7中以較高的壓力排出流體。提動閥10布置在各個所述吸入管道6和排出管道7中。在圖I中，參考標(biāo)號IOS標(biāo)示吸入管道6中的提動閥,而參考標(biāo)號IOD標(biāo)示排出管道7中的提動閥。各個提動閥10S、IOD如圖2中顯示的那樣設(shè)計，并且在其中標(biāo)示為10。如圖2中顯示的那樣，傳統(tǒng)提動閥10包括閥本體11，閥本體11在其中包含構(gòu)造成打開和關(guān)閉進(jìn)出高壓壓縮機(jī)I的氣體流徑的提動頭或提動閘(poppet shutter) 12 ;彈簧14，其構(gòu)造成將提動閘12抵靠著由閥本體11的內(nèi)表面的一部分形成的關(guān)閉座13而保持在關(guān)閉位置上；以及閘導(dǎo)引件16，其包含提動閘12和彈簧14。如顯示的那樣，當(dāng)提動閘12被迫打開時，形成從傳統(tǒng)的提動閥10的流入口 18到流出口 20的流道17(在圖2中由若干箭頭標(biāo)示)，流徑由提動閘12和閥本體11之間以及閘導(dǎo)引件16和閥本體11之間形成的空間限定。傳統(tǒng)提動閥10的閘導(dǎo)引件16進(jìn)一步包括沿著閘導(dǎo)引件16的軸線A-A的排出開口 22，排出開口 22在流滯區(qū)域中將閘導(dǎo)引件16的內(nèi)室26連接到流道17，內(nèi)室26中的背壓至少部分地由在傳統(tǒng)提動閥10的軸線A-A周圍的流道17的區(qū)域中的靜壓力限定。提動閥10、10S、10D的打開和關(guān)閉由跨過閥的差壓自動地控制。這些閥因此有時稱為“自動閥”，并且與受控制的閥區(qū)別開，例如在內(nèi)燃機(jī)發(fā)動機(jī)中常使用的那些，其中閥的打開和關(guān)閉由外部促動器控制，例如借助于凸輪軸。吸入提動閥IOS布置成使得其在活塞桿5的吸入行程期間在高壓壓縮機(jī)2的缸體4中的壓力減小時打開。吸入管道6中的壓力克服彈簧14的力；跨過閥的差壓使閥打開，并且流體被吸入壓縮機(jī)缸體4中。排出閥IOD被關(guān)閉。一旦活塞桿5到達(dá)底部死點，移動就反向，并且缸體中的流體的壓縮開始。在跨過壓縮機(jī)缸體4和排出管道7之間的排出閥IOD的差壓克服相關(guān)彈簧的力時，缸體4中的增大的壓力自動地關(guān)閉吸入閥IOS且打開排出閥 IOD。在各個關(guān)閉運動時，相關(guān)提動閥10、10SU0D的提動閘12會猛烈地撞擊閥本體11的座13，并且各個打開行程使提動閘12撞擊閘導(dǎo)引件16。
這些提動閥在用于產(chǎn)生LDPE的裝置中使用的高壓壓縮機(jī)的可靠性方面扮演重要的角色。這樣的閥的性能不僅取決于所選擇的材料屬性和經(jīng)受高運行氣體壓力的適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，而且還取決于提動閘12的恰當(dāng)?shù)膭討B(tài)行為。閥的恰當(dāng)?shù)拇蜷_和關(guān)閉受與作用在閥上的若干動態(tài)力有關(guān)的各種設(shè)計約束影響，除了別的之外，這包括作用在提動閘12和閘導(dǎo)引件16上以打開閥的牽引力，這個牽引力由氣體流與所提到的閥部件的相互作用產(chǎn)生；作用在閘導(dǎo)引件16上以關(guān)閉傳統(tǒng)閥10的氣體壓力，這個氣體壓力由作用在閘導(dǎo)引件16的后表面上的流背壓產(chǎn)生；與提動閘12的質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的惰性力；以及彈簧14所產(chǎn)生來關(guān)閉閥的彈黃力。高壓壓縮機(jī)通常在150rpm和300rpm之間的速度范圍中運行。在各個循環(huán)時，所有閥執(zhí)行打開和關(guān)閉運動，提動閘對應(yīng)地沖擊座13和閘導(dǎo)引件16。重復(fù)的沖擊導(dǎo)致沖擊磨損和前沿?fù)p傷，這最終導(dǎo)致提動頭失效。沖擊磨損導(dǎo)致材料消耗和表面不規(guī)則，這可產(chǎn)生形成裂縫的可能點位。這些可通過沖擊疲勞(由于沖擊導(dǎo)致的動態(tài)載荷產(chǎn)生的應(yīng)力波引起)而傳播，直到提動閘最終破裂。在高沖擊速度的情況下，沖擊疲勞本身可為裂紋的核心，即便是在缺乏沖擊磨損的情況下。 當(dāng)在彈黃上存在沖擊載荷時，應(yīng)力沿著彈黃線材傳播。接觸所應(yīng)用的載荷的彈黃的端部線圈吸收了所有偏移，并且然后其將其偏移的大部分傳遞到相鄰的線圈。這個壓縮波沿著彈簧無限地行進(jìn)。取決于行進(jìn)的時間而將出現(xiàn)共振。這導(dǎo)致非常大的偏移，并且對應(yīng)地導(dǎo)致非常高的應(yīng)力。在這些狀況下，只可能的是彈簧可能失效。這個現(xiàn)象稱為顫動。從另一個觀點看，在關(guān)閉和打開閘之后在彈簧上應(yīng)用的沖擊應(yīng)力會引入彈簧的與可在傅里葉級數(shù)中分解的函數(shù)相符的變形，這還可包括對應(yīng)于彈簧的共振頻率的諧波。在一些情況下，這可產(chǎn)生上面提到的沿著彈簧行進(jìn)的壓縮波。由共振在彈簧中引起的高應(yīng)力可最終導(dǎo)致彈簧失效。如果這在往復(fù)式壓縮機(jī)的自動閥中出現(xiàn)時，閘將繼續(xù)運行，但是在異常的運行狀況下運行。閘的沖擊速度增大到非常高的值，從而增大閘的前沿?fù)p害(沖擊磨損和沖擊疲勞)。前沿?fù)p害產(chǎn)生裂紋，裂紋在重復(fù)的沖擊所產(chǎn)生的動態(tài)應(yīng)力下快速地傳播，直到當(dāng)閘斷裂時閥最終失效。彈簧顫動還可由氣體動態(tài)力(渦流)引起。這些力產(chǎn)生壓力震蕩，頻率范圍典型地在IOOHz和1200Hz之間，這對應(yīng)于閥彈簧的一個或多個共振頻率。自動閥不僅用于高壓壓縮機(jī)中，而且還用于其它種類的往復(fù)式壓縮機(jī)中，通常用于較低的壓力范圍，例如在100巴和1000巴之間。這些自動閥包括具有一個或多個出口孔口的閥擋和具有一個或多個入口孔口的閥座。盤形或環(huán)形的閘或閥板布置在閥座和閥擋之間，并且由彈簧彈性地推動到相反的座上。打開和關(guān)閉由跨過閥的差壓控制。這些閥通常稱為“環(huán)閥”，以指示其中所用的閘的形狀。由于在打開和關(guān)閉環(huán)形閘之后在彈簧上的沖擊載荷的作用，還可在往復(fù)式壓縮機(jī)的這個種類的自動閥中產(chǎn)生彈簧顫動。因此將合乎需要的是開發(fā)改進(jìn)的往復(fù)式壓縮機(jī)閥，具體而言自動閥，例如具體而言用于高壓壓縮機(jī)的提動閥，其中彈簧顫動現(xiàn)象得到抑制或至少得到減輕。

發(fā)明內(nèi)容
通過提供包括具有不同的共振特征的至少兩個彈簧的偏壓部件，顫動現(xiàn)象得到了抑制或至少得到了減輕。如果可獲得足夠的空間的話，可提供平行的不止兩個彈簧來增強(qiáng)顫動抑制作用。當(dāng)對偏壓部件施加的應(yīng)力包含等于或近似于所述至少兩個彈簧中的一個的共振頻率的頻率時，所述彈簧往往會共振。但是，壓縮波的傳播由所述至少兩個彈簧中的另一個對抗。因此，根據(jù)一些實施例，提供了一種差壓閥，例如具體而言提供了一種往復(fù)式壓縮機(jī)閥，包括
閥本體，所述閥本體具有至少一個流入口和一個流出口 ；
至少一個閘，所述閘能夠在跨過閥的差壓下在打開位置和關(guān)閉位置之間移動；
從流入口到流出口的至少一個流道；
至少一個偏壓部件，其構(gòu)造成將閘偏壓向關(guān)閉位置，以便堵塞通過流入口的流道；
其中，偏壓部件包括平行地布置的至少兩個彈簧，所述彈簧中的一個具有不同于所述兩個彈簧中的另一個的至少一個共振頻率的至少一個共振頻率。 概括地，差壓閥是基于跨過閥的差壓而自行打開和自行關(guān)閉的一個閥，差壓例如為往復(fù)地在往復(fù)式壓縮機(jī)的缸體中移動的活塞產(chǎn)生的差壓。平行地布置的彈簧在受載荷被偏壓時經(jīng)歷相同的偏移。在一些實施例中，兩個彈簧是螺旋彈簧。如果彈簧被同軸地布置，即一個在另一個內(nèi)部，則實現(xiàn)特別緊湊的設(shè)計。兩個彈簧可為線性彈簧。在其它實施例中，兩個彈簧中的一個是非線性彈簧，例如變剛度彈簧，其剛度隨著偏移的增大而增大。在其它另外的實施例中，兩個彈簧可為非線性的，例如變剛度的彈簧。在本發(fā)明在高壓壓縮機(jī)的提動閥中實施時，實現(xiàn)了特定的優(yōu)點。根據(jù)一些實施例，該提動閥包括不動地布置在閥本體內(nèi)部的閘導(dǎo)引件，閥閘由閘導(dǎo)引件滑動地導(dǎo)引；從流入口到流出口的流道，所述流道形成于閥本體的內(nèi)表面和所述閘導(dǎo)引件的外表面和閘的外表面之間。偏壓部件至少部分地容納在閘導(dǎo)引件中。根據(jù)其它實施例，閥是環(huán)閥，例如用于往復(fù)式壓縮機(jī)的自動環(huán)閥。各個環(huán)由多個偏壓部件彈性地偏壓，偏壓部件沿著環(huán)的環(huán)形延伸部分布。在一些實施例中，各個偏壓部件包括平行地布置的至少兩個彈簧，例如兩個螺旋彈簧。在一些實施例中，各個偏壓部件的兩個彈簧可同軸。根據(jù)另一方面，本文公開的主題涉及往復(fù)式壓縮機(jī)，其包括缸體；活塞，其滑動地布置在所述缸體中，并且往復(fù)地在所述缸體中移動；與所述缸體處于流體連通的吸入管道和排出管道；在所述吸入管道中的至少吸入閥和在所述排出管道中的排出閥；所述吸入閥和所述排出閥的打開和關(guān)閉由跨過閥的差壓自動地控制；以及其中，如上面公開的那樣，對所述吸入閥和所述排出閥中的至少一個提供了閘和作用在閘上的偏壓部件，其中，所述偏壓部件包括具有不同的共振頻率的至少兩個彈簧。在一些實施例中，壓縮機(jī)是高壓壓縮機(jī)。在一些示例性實施例中，壓縮機(jī)在150rpm和300rpm之間旋轉(zhuǎn)，即活塞每分鐘執(zhí)行150-300次循環(huán)，各個循環(huán)包括吸入行程和反向的壓縮和排出行程。因此，壓縮機(jī)中的各個吸入閥和排出閥每分鐘執(zhí)行150-300次打開和關(guān)閉循環(huán)。根據(jù)一些實施例，壓縮機(jī)以800巴和4500巴之間的排出壓力運行,例如在1500巴和3500巴之間。根據(jù)另外的另一個方面，本文公開的主題涉及一種用于減輕或抑制往復(fù)式壓縮機(jī)閥中的彈簧顫動的方法，所述壓縮機(jī)包括閥本體，所述閥本體具有流入口和流出口 ；閘，所述閘能夠在跨過所述閥的差壓下在打開位置和關(guān)閉位置之間移動；從流入口到流出口的流道；至少一個偏壓部件，其構(gòu)造成將閘偏壓向關(guān)閉位置，以便堵塞通過流入口的流道。該方法包括通過平行地布置至少兩個彈簧來抑制所述偏壓部件中的共振壓縮波的傳播，所述彈簧中的一個具有不同于所述兩個彈簧中的另一個的至少一個共振頻率的至少一個共振頻率。上面的簡要描述產(chǎn)生了本發(fā)明的各種實施例的特征，以便可更好地理解后面的詳細(xì)描述，以及以便可更好地理解目前對本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，存在本發(fā)明的將在下文中描述且將在所附權(quán)利要求中闡述的其它特征。在這方面，在詳細(xì)闡述本發(fā)明的若干實施例之前，要理解，本發(fā)明的各種實施例在它們的應(yīng)用方面不限于后面的描述中闡述或圖中示出的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和構(gòu)件的布置。本發(fā)明能夠有其它實施例，并且能夠以各種方式實踐和執(zhí)行。而且要理解，本文采用的措詞和術(shù)語用于描述的目的，并且不應(yīng)當(dāng)看作限制性的。因而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本公開所基于的概念可容易地用作設(shè)計用于執(zhí)行本發(fā)明的若干目的的其它結(jié)構(gòu)、方法和/或系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，重要的是，權(quán)利要求被看作包括這樣的等效結(jié)構(gòu)，只要它們不脫離本發(fā)明的精神和范圍。


本發(fā)明的公開的實施例和本發(fā)明所意圖的許多優(yōu)點的更全面的理解將容易地獲得，因為在結(jié)合附圖考慮時，參照以下詳細(xì)描述，它們會變得更好理解，其中
圖I顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的往復(fù)式高壓壓縮機(jī)的一部分的截面；
圖2示出了沿著用于根據(jù)本發(fā)明的高壓壓縮機(jī)的提動閥的縱向軸線的截面；
圖3示出根據(jù)示例性實施例的高壓壓縮機(jī)的一部分的縱向截面；
圖4示出根據(jù)示例性實施例的在打開位置上的提動閥的縱向截面；
圖5示出變剛度的非線性螺旋彈簧的示意性側(cè)視 圖6示出具有平行的彈簧布置的環(huán)閥的根據(jù)圖6A中的線VI-VI的示意性截面；圖16示出根據(jù)另一個實施例的具有非線性彈性部件的環(huán)閥的根據(jù)圖16A中的線XVI-XVI的縱向截面；
圖6A示出根據(jù)圖6的線VIA-VIA的 圖7示出圖6的彈簧布置的放大圖。
具體實施例方式示例性實施例的以下詳細(xì)描述參照了附圖。在不同的圖中的相同的參考標(biāo)號標(biāo)示相同或類似元件。另外，圖未必按比例繪制。而且，以下詳細(xì)描述不限制本發(fā)明。相反，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。貫穿說明書，對“一個實施例”或“實施例”或“一些實施例”的參照指結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在公開的主題的至少一個實施例中。因而，短語“在一個實施例中”或“在實施例中”或“在一些實施例中”在說明書中各位置出現(xiàn)未必指相同實施例(一個或多個)。另外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇Y(jié)合在一個或多個實施例中。
本文將在下面結(jié)合高壓壓縮機(jī)的提動閥來論述本發(fā)明的各種優(yōu)點。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的特征中的至少一些可實施在其它類型的往復(fù)式壓縮機(jī)的自動閥中，例如環(huán)型閥。本文公開的一個實施例在下面參照了單提動頭閥。但是應(yīng)當(dāng)理解，本文公開的至少一些特征可實施在多提動頭閥中，即包括不止一個提動閘和相關(guān)閘導(dǎo)引件的閥。例如包括用于多個提動閘的多個導(dǎo)引件的閥擋可結(jié)合具有多個吸入開口的閥座來使用，吸入開口各自對應(yīng)于相應(yīng)的提動閘。首先參照圖3，將描述高壓壓縮機(jī)的大體結(jié)構(gòu)，這限于對于理解本發(fā)明而言重要的那些部件。高壓壓縮機(jī)102包括殼體103，缸體104形成于殼體103中?；钊麠U105在缸體104中往復(fù)地滑動，以從至少一個吸入管道106吸入流體，以及在至少一個排出管道107中以較高的壓力排出流體。相應(yīng)的提動閥分別布置在各個所述吸入管道106和排出管道107中。參考標(biāo)號IlOS標(biāo)示吸入管道106中的提動閥,而參考標(biāo)號IlOD標(biāo)示排出管道107中的提動閥。吸入管道和排出管道相對于缸體104的布置可為圖中顯示的不同的形式。具體 而言，閥軸線相對于缸體軸線的位置可不同，并且可取決于高壓壓縮機(jī)的入口和出口壓力的設(shè)計值?；钊麠U105由曲柄(未顯示)促動。在一些實施例中，曲柄的旋轉(zhuǎn)速度在150rpm和300rpm之間的范圍中，即活塞桿105每分鐘執(zhí)行完整的壓縮-吸入運動150-300次。因此，各個閥110SU10D每分鐘執(zhí)行打開-關(guān)閉運動在150次和300次之間。壓縮機(jī)的排出壓的范圍介于800巴和4000巴之間，例如介于1500巴和3500巴之間。各個提動閥110S、1 IOD可設(shè)計成如在圖4中顯示的示例性實施例示出的那樣，其中，提動閥整個標(biāo)示為110，并且顯示為在其打開位置上，從而允許氣體通過閥從入口流向出口。提動閥110包括具有閥軸線A-A的閥本體111、提動閘112、偏壓部件114和閘導(dǎo)引件116。在一些實施例中，提動閘112具有內(nèi)腔體113，間隔件115設(shè)置在內(nèi)腔體113中。偏壓部件114部分地容納在提動閘112的內(nèi)腔體113中，并且部分地容納在閘導(dǎo)引件116的內(nèi)室117中。更具體而言，偏壓部件114固持在間隔件115和閘導(dǎo)引件116的內(nèi)室117的底表面117B之間。內(nèi)室117的表面117A與提動閘112的外表面112A進(jìn)行滑動接觸，使得提動閘112在提動閘112的打開和關(guān)閉行程期間由閘導(dǎo)引件116滑動地導(dǎo)引。根據(jù)不同的實施例，提動閘112可至少部分地包圍閘導(dǎo)引件，并且可由在提動閘腔體內(nèi)部延伸的閘導(dǎo)引件導(dǎo)引。提動閥110還包括流入口 118和流出口 120。在運行中，偏壓部件114將提動閘112遠(yuǎn)離閘導(dǎo)引件116而偏壓在關(guān)閉位置上，其中，提動閘112的表面的部分122支托在閥本體111的表面部分形成的關(guān)閉座124上，從而阻止氣體從流入口 118流到流出口 120或相反。彈簧114適當(dāng)?shù)仡A(yù)加載以在提動閘112和關(guān)閉座124之間提供足夠的關(guān)閉壓力。當(dāng)跨過閥的氣體差壓在提動閘112上施加的力大于彈簧114的偏壓力時，提動閘112移動到圖4中的顯示的打開位置，從而允許氣體通過形成于提動閘112和閥本體111的內(nèi)表面之間以及閘導(dǎo)引件116和閥本體111的內(nèi)表面之間的流道126從流入口 118流到流出口 120，如圖4中的箭頭128所示出的那樣。
在圖4中顯示的示例性實施例中，偏壓部件114包括平行的兩個預(yù)加載的壓縮螺旋彈簧114A和114B，其一個布置在另一個內(nèi)部。更具體而言，彈簧114A具有較大的直徑，并且布置在較小的彈簧114B周圍。根據(jù)未顯示的不同的實施例，彈簧并排地而非同軸地布置。彈簧布置成預(yù)加載的狀況，使得跨過閥不存在任何差壓，提動閘112由彈簧114AU14B偏壓成與關(guān)閉座124進(jìn)行密封接觸。在一個實施例中，彈簧114A和114B是線性彈簧，即其中偏移線性地隨著在彈簧上施加的壓縮性載荷而改變的彈簧。各個彈簧114AU14B的特征在于(一階)共振頻率和其倍數(shù)。通常如果ω指示彈簧的一階共振頻率，則更高階的共振頻率是2 ω ( 二階共振頻率)、3 ω (三階共振頻率)…Νω (N階共振頻率)。在一些實施例中，彈簧114Α、114Β設(shè)計成使得所述彈簧114Α、114Β中的一個的至少一階共振頻率(一次諧波)不同于另一個彈簧的一階共振頻率(一次諧波)。而且在一些實施例中，至少二階頻率且優(yōu)選地還有三階頻率和可能地四階頻率(二次、三次、四次諧 波)對于兩個彈簧114Α、114Β是不同的。例如，如果第一彈簧具有處于IOOHz的一階共振頻率和處于200Hz、300Hz、400Hz的后續(xù)共振頻率，則合適的是將第二彈簧設(shè)計成使得其一階或二階、三階和四階共振頻率都不處于100Hz、200 Hz,300 Hz或400 Hz0如果閥的運行狀況使得兩個彈簧中的第一個將以一階共振頻率共振，則壓縮波沿著彈簧的傳播將由兩個彈簧中的第二個對抗，它們的一階共振頻率和后續(xù)的共振頻率是不同的。這個布置的整個結(jié)果將是防止顫動或減輕顫動的作用。根據(jù)不同的實施例，兩個彈簧114AU14B中的至少一個是非線性彈簧，例如變剛度彈簧。在一些實施例中，兩個彈簧114A、114B都是非線性的，例如變剛度的彈簧。彈簧的非線性行為使顫動被抑制或顫動被減少。概括地，非線性變剛度螺旋彈簧可示意性地由具有可變剛度的串聯(lián)地定位的彈簧的布置表示。概括地，這種布置可以不同的方式獲得。圖5示出了螺旋彈簧的一個實施例，其中形成彈簧的線圈之間的節(jié)距沿著彈簧的軸向延伸部而變化。節(jié)距，即形成彈簧114A或114B的兩個相鄰有效線圈之間的間距標(biāo)為PU P2、P3、-Pn-U Pn0節(jié)距可從彈簧的一端到相對端而逐步變化，但是這不是強(qiáng)制的；例如節(jié)距可從各個彈簧端朝向彈簧中心減小或相反。非線性的變剛度螺旋彈簧行為抑制或減少顫動現(xiàn)象，如后面的那樣。理論上，在普通線性螺旋彈簧中，總的彈簧偏移在多種線圈中均勻地分配。這意味著各個成對的相鄰線圈之間的距離會減少到相同的程度，直到線圈最終彼此接觸。在變剛度螺旋彈簧中，距離最小節(jié)距的線圈將比其余的線圈更早彼此接觸。這會改變線圈的剛度。在壓縮性偏移增大時，越來越多數(shù)量的線圈彼此接觸，從而導(dǎo)致彈簧的剛度逐漸增加，直到最終對于布置成最小空間布置的所有線圈實現(xiàn)最大壓縮性偏移，各個線圈接觸相鄰的線圈。因為變剛度彈簧的剛度隨著偏移而改變，所以其共振頻率也會改變，并且壓縮波(彈簧顫動)的傳播得到抑制或至少被大大減少。組合兩個螺旋彈簧114A、114B(其中至少一個是非線性的并且它們具有不同的共振頻率)會增大偏壓部件114的顫動抑制效率。當(dāng)彈簧中的至少一個具有不斷增大的剛度時，諸如例如變剛度螺旋彈簧，彈簧可設(shè)計成使得剛度通過至少三個不同的步驟而逐步增大，即，使得載荷偏移曲線具有至少兩個坡折點(knick point),在坡折點處，曲線的坡度會變化,其在所涉及的偏移范圍中的導(dǎo)數(shù)有不連續(xù)性。不連續(xù)性對應(yīng)于彈簧的剛度變化。此外，在一些實施例中，兩個后續(xù)的剛度值之間的比率優(yōu)選包括在I. 2和2之間，即
1.2 < VKh < 2
其中，Ki和IV1是彈簧的后續(xù)剛度值。圖6、6A和7示出了另一個實施例。在這個實施例中，環(huán)閥整個被標(biāo)示為201。閥201包括閥本體，閥本體由設(shè)有環(huán)形通路205的閥擋203和設(shè)有環(huán)形通路209的閥座207構(gòu)成。呈同心地設(shè)置的密封環(huán)212的閘布置在擋203和座205之間。各個環(huán)212由沿著環(huán)的環(huán)形延伸部設(shè)置的多個偏壓部件214彈性地偏壓在座207上。各個偏壓部件214容納在形成于閥擋203中的殼體213中。根據(jù)一些實施例(具體而言見圖7)，各個偏壓部件214包括至少兩個彈簧214A、214B。各個彈簧214A、214B可為螺旋彈簧。在圖中公開的實施例中， 彈簧214A、214B同軸，即所述彈簧中的較小的一個布置在較大的一個形成的空的空間中。在一些實施例中，兩個彈簧214A、214B是線性的。在備選實施例中，一個或兩個彈簧是非線性的，例如變剛度的彈簧。雖然在圖中顯示且在上面特別且詳細(xì)地結(jié)合若干示例性實施例來完全描述本文描述的主題的公開的實施例，但是對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將為顯而易見的是，可能有許多修改、變化和省略，而不實際脫離本文闡述的新穎的教導(dǎo)、原理和概念，以及所附權(quán)利要求中所敘述的主題的優(yōu)點。因此，公開的創(chuàng)新的恰當(dāng)范圍應(yīng)當(dāng)僅通過所附權(quán)利要求的最寬泛的解釋來確定，以便包含所有這樣的修改、變化和省略。另外，任何工藝或方法步驟的順序或序列可根據(jù)備選實施例來改變或重新編序。
權(quán)利要求
1.一種差壓閥，包括 閥本體(111 ;203，207)，所述閥本體具有至少一個流入口(118;209)和一個流出口(120 ；205)； 至少一個閘(112 ;212)，所述閘能夠在跨過所述閥的差壓下在打開位置和關(guān)閉位置之間移動； 從所述流入口(118)到所述流出口(120)的流道(126)； 至少一個偏壓部件(114 ;214)，其構(gòu)造成將所述閘(112 ；212)偏壓向關(guān)閉位置，以便堵塞通過所述流入口(118)的所述流道； 其中，所述偏壓部件(114 ；214)包括平行地布置的至少兩個彈簧(114A，114B ；214A,214B)，所述彈簧中的一個具有不同于所述兩個彈簧中的另一個的至少一個共振頻率的至少一個共振頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閥，其特征在于，所述兩個彈簧是螺旋彈簧(114A，114B)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的閥，其特征在于，所述兩個彈簧中的一個的一階共振頻率不同于所述兩個彈簧中的另一個的一階共振頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的閥，其特征在于，至少前三階共振頻率對于所述兩個彈簧是不同的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的閥，其特征在于，所述兩個彈簧中的至少一個是非線性彈簧。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的閥，其特征在于，所述兩個彈簧(114A，114B)兩者都是非線性彈簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的閥，其特征在于，各個非線性彈簧是變剛度彈簧。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的閥，其特征在于，所述兩個彈簧同軸地布置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的閥，其特征在于 所述至少一個閘(112)是提動閘； 所述閥包括 至少一個閘導(dǎo)引件(116)，其不動地布置在所述閥本體(111)內(nèi)部，所述提動閘由所述閘導(dǎo)引件(116)滑動地導(dǎo)引； 從所述流入口(118)到所述流出口(120)的至少一個流道(126)，所述流道形成于所述閥本體(111)的內(nèi)表面和所述閘導(dǎo)引件(116)的外表面和所述提動閘(112)的外表面之間； 所述偏壓部件(114)至少部分地容納在所述閘導(dǎo)引件(116)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8中的一項或多項所述的閥，其特征在于，所述至少一個閘(212)包括密封環(huán)，以及其中，所述密封環(huán)由多個偏壓部件(214)偏壓，各個偏壓部件包括平行地布置的至少兩個彈簧(214A，214B)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閥，其特征在于，各個偏壓部件包括至少兩個同軸地布置的螺旋彈簧(214A ；214B)。
12.—種提動閥,包括 閥本體(111)，所述閥本體具有至少一個流入口(118)和一個流出口(120)；設(shè)置在所述閥本體(111)內(nèi)部的至少一個閘導(dǎo)引件(116)； 由所述閘導(dǎo)引件(116)滑動地導(dǎo)引的至少一個提動閘(112)； 從所述流入口(118)到所述流出口(120)的至少一個流道(126)，所述流道形成于所述閥本體(111)的內(nèi)表面和所述閘導(dǎo)引件(116)的外表面和所述提動閘(112)的外表面之間； 至少一個偏壓部件(114)，其構(gòu)造成將所述提動閘(112)偏壓向關(guān)閉位置，以便堵塞通過所述流入口(118)的所述流道； 其中，所述偏壓部件(114)包括平行地布置的至少兩個彈簧(114A，114B)，所述彈簧中的一個具有不同于所述兩個彈簧中的另一個的至少一個共振頻率的至少一個共振頻率。
13.一種往復(fù)式壓縮機(jī)，其包括缸體(104);活塞(105)，其被滑動地布置在所述缸體(104)中且在所述缸體(104)中往復(fù)地移動；與所述缸體(104)處于流體連通的吸入管道(106)和排出管道(107);在所述吸入管道(106)中的至少吸入閥(110S)和在所述排出管道(107)中的排出閥(110D);所述吸入閥和所述排出閥的打開和關(guān)閉由跨過所述閥的差壓自動地控制；以及其中，所述吸入閥(110S)和所述排出閥(110D)與權(quán)利要求I至11中的一項或多項相一致。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的壓縮機(jī),其特征在于，所述壓縮機(jī)在150rpm和300rpm之間運行。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述壓縮機(jī)在介于800巴和4000巴且優(yōu)選介于1500巴和3500巴之間的排出壓力下運行。
16.一種用于減輕或抑制差壓閥中的彈簧顫動的方法，所述差壓閥包括 閥本體(111)，所述閥本體具有至少一個流入口(118)和一個流出口(120)； 至少一個閘(112)，所述閘能夠在跨過所述閥的差壓下在打開位置和關(guān)閉位置之間移動； 從所述流入口(118)到所述流出口(120)的至少一個流道(126)； 至少一個偏壓部件(114)，其構(gòu)造成將所述閘(112)偏壓向關(guān)閉位置，以便堵塞通過所述流入口(118)的所述流道； 所述方法包括通過在所述偏壓部件中提供平行的至少兩個彈簧(114A，114B ；214A,214B)來抑制所述偏壓部件中的共振壓縮波的傳播，所述彈簧中的一個具有不同于所述兩個彈簧中的另一個的至少一個共振頻率的至少一個共振頻率。
17.一種用于運行往復(fù)式壓縮機(jī)的方法，所述壓縮機(jī)包括缸體(104);在所述缸體(014)中滑動的活塞(105);具有吸入閥(110S)的吸入管道(106)和具有排出閥(110D)的吸入管道(106)，各個閥包括至少一個閘(112;214);至少一個偏壓部件(114;214)，其構(gòu)造成將所述閘(112 ；212)偏壓向關(guān)閉位置；所述方法包括以下步驟 為各個偏壓部件提供平行的至少兩個彈簧(114A，114B ;214A，214B)，所述彈簧中的一個具有不同于所述兩個彈簧中的另一個的至少一個共振頻率的至少一個共振頻率； 往復(fù)地移動所述缸體中的所述活塞，以便以吸入壓力將氣體吸入所述缸體中，以及以排出壓力將所述氣體排出所述缸體； 通過跨過所述閥的差壓來選擇性地打開和關(guān)閉所述吸入閥(110S)和所述排出閥(110D)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,其特征在于，所述壓縮機(jī)在150rpm和300rpm之間運行。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述排出壓力介于800巴和4000巴之間且優(yōu)選介于1500巴和3500巴之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有平行的偏壓彈簧的差壓閥和用于減少彈簧顫動的方法。公開了一種差壓閥，其包括閥本體(111)，所述閥本體具有至少一個流入口(118)和一個流出口(120)；至少一個閘(112)，所述閘能夠在跨過閥的差壓下在打開位置和關(guān)閉位置之間移動；從流入口(118)到流出口(120)的流道(126)；至少一個偏壓部件(114)，其構(gòu)造成將閘(112)偏壓向關(guān)閉位置，以便堵塞通過流入口(118)的流道。偏壓部件(114)包括平行地布置的至少兩個彈簧(114A,114B)，所述彈簧中的一個具有不同于所述兩個彈簧中的另一個的至少一個共振頻率的至少一個共振頻率。
文檔編號F04B39/00GK102889197SQ20121025076
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者R.巴加利, C.馬吉, A.巴比尼, L.托納雷利 申請人:諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司