Поршневой компрессор с клапаном синхронизации и связанный с ним способ

Авторы патента:

ТОНЬЯРЕЛЛИ Леонардо (IT)

БАГАЛЬИ Риккардо (IT)

F04B49/22 - с помощью клапанов (F04B 49/03 имеет преимущество)

F04B39/10 - видоизменения и устройства органов распределения

F04B35/01 - с механическими приводами

Владельцы патента RU 2622729:

Нуово Пиньоне С.п.А. (IT)

Изобретение относится к поршневым компрессорам для использования в нефтяной и газовой промышленности с клапаном синхронизации. Поршневой компрессор 100 имеет камеру 110, клапан 150 синхронизации, исполнительный механизм 160 и контроллер 170. Текучая среда, поступающая в камеру 110 через всасывающий клапан 130, сжимается внутри камеры и удаляется из камеры через нагнетательный клапан 140. Клапан синхронизации расположен между камерой и объемом текучей среды при давлении разгрузки, которое ниже, чем давление в камере, когда клапан синхронизации открыт. Исполнительный механизм выполнен с возможностью приведения в действие клапана синхронизации. Контроллер выполнен с возможностью управления исполнительным механизмом таким образом, чтобы открывать клапан синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия и чтобы закрывать клапан синхронизации, когда давление разгрузки становится равным давлению в камере или когда всасывающий клапан открыт. Повышается кпд компрессора. 3н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

ПРЕДПОСЫЛКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты выполнения настоящего изобретения, раскрытые в настоящем описании, как правило, относятся к поршневым компрессорам, используемым в нефтяной и газовой промышленности, а более конкретно к увеличению объема всасывания и уменьшения влияния на объем мертвого пространства с использованием клапана синхронизации, который приводится в действие для открытия во время фазы расширения цикла сжатия.

ОБСУЖДЕНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Компрессоры, которые используются в нефтяной и газовой промышленности, должны отвечать конкретным отраслевым требованиям, которые учитывают, например, что сжатая текучая среда часто является коррозионно-активной и горючей. Американский Институт Нефти (API), организация, которая устанавливает признанные отраслевые стандарты для оборудования, используемого в нефтяной и газовой промышленности, опубликовала документ API618, в котором перечислен полный набор минимальных требований для поршневых компрессоров.

Компрессоры могут быть классифицированы как объемные компрессоры (например, поршневые, винтовые или лопастные компрессоры) или динамические компрессоры (например, центробежные компрессоры или осевые компрессоры). В объемных компрессорах сжатие достигается путем улавливания газа, а затем уменьшения объема, в который заключен этот газ. В динамических компрессорах сжатие достигается путем преобразования кинетической энергии (например, вращающегося элемента) в энергию давления в заданном месте внутри компрессора.

Фиг. 1 представляет собой иллюстрацию традиционного двухкамерного поршневого компрессора 10, используемого в нефтяной и газовой промышленности. Однокамерные поршневые компрессоры используются менее часто, но работают в соответствии с аналогичным циклом сжатия, что и двухкамерные поршневые компрессоры.

В компрессоре 10 сжатие текучей среды происходит в цилиндре 20. Предназначенная для сжатия текучая среда (например, природный газ) вводится в цилиндр 20 через впускное отверстие 30 и через клапаны 32 и 34 и после сжатия выводится через клапаны 42 и 44, а затем через выпускное отверстие 40. Сжатие представляет собой циклический процесс, в котором текучая среда сжимается за счет перемещения поршня 50 вдоль продольной оси цилиндра 20, между головным концом и концом 28 со стороны кривошипно-шатунного механизма. Поршень 50 делит цилиндр 20 на две камеры 22 и 24, работающие в различных фазах цикла сжатия, причем объем камеры 22 является наименьшим, когда объем камеры 24 наибольший, и наоборот.

Всасывающие клапаны 32 и 34 открываются в разное время, чтобы обеспечить возможность подачи предназначенной для сжатия текучей среды из впускного отверстия 30, соответственно, в камеры 22 и 24. Нагнетательные клапаны 42 и 44 открываются, чтобы обеспечить возможность выпуска сжатой текучей среды из камер, соответственно, 22 и 24, через выпускное отверстие 40. Поршень 50 перемещается за счет энергии, передаваемой от коленчатого вала 60 с помощью ползуна 70 и штока 80 поршня. Традиционно всасывающие и нагнетательные клапаны (например, 32, 34, 42 и 44), используемые в поршневом компрессоре, являются автоматическими клапанами, которые переключаются между закрытым состоянием и открытым состоянием благодаря перепаду давления на клапане.

Идеальный цикл сжатия (графически показанный на Фиг. 2, показывающей процесс изменения давления от объема) содержит по меньшей мере четыре фазы: расширение, всасывание, сжатие и нагнетание. Когда сжатая текучая среда удаляется из камеры в конце цикла сжатия, небольшое количество текучей среды при давлении Р₁ нагнетания остается захваченной в объеме V₁ мертвого пространства (т.е. минимальном объеме камеры). Во время фазы 1 расширения и фазы 2 всасывания цикла сжатия поршень перемещается, чтобы увеличить объем камеры. В начале фазы 1 расширения нагнетательный клапан закрыт (всасывающий клапан остается закрытым), а затем давление захваченной текучей среды падает, поскольку объем камеры, доступный для текучей среды, возрастает. Фаза всасывания цикла сжатия начинается, когда давление внутри камеры становится равным давлению Р₂ всасывания, приводя к открытию всасывающего клапана при объеме V₂. Во время фазы 2 всасывания объем камеры и количество подлежащей сжатию текучей среды (при давлении Р₂) увеличивается до тех пор, пока не будет достигнут максимальный объем V₃.

Во время фаз сжатия и нагнетания цикла сжатия поршень перемещается в направлении, противоположном направлению перемещения во время фаз расширения и всасывания, чтобы уменьшить объем камеры. Во время фазы 3 сжатия как всасывающий клапан, так и нагнетательный клапан закрыты (т.е. текучая среда не входит и не выходит из цилиндра), давление текучей среды в камере возрастает (от давления Р₂ всасывания до давления P₁ нагнетания), так как объем камеры уменьшается до V₄. Фаза 4 подачи цикла сжатия начинается, когда давление внутри камеры сравнивается с давлением Р₁ нагнетания, приводя к открытию нагнетательного клапана. Во время фазы 4 подачи текучая среда при давлении P₁ нагнетания удаляется из камеры до тех пор, пока не будет достигнут минимальный объем V₁ (мертвого пространства) камеры.

Одним из показателей эффективности компрессора является объемный коэффициент полезного действия, который представляет собой соотношение между объемом V₃-V₂ камеры, проходящим поршнем поршневого компрессора во время фазы всасывания, и общим объемом V₃-V₁, проходящим поршнем во время цикла сжатия. Можно считать, что целью компрессора является нагнетание настолько большого количества сжатой текучей среды, насколько это возможно. Чем больше объемный коэффициент полезного действия, тем больше текучей среды сжимается в каждом цикле сжатия. Один из важных источников неэффективности в поршневом компрессоре связан с объемом мертвого пространства, который представляет собой объем сжатого газа, который не выпускается из камеры во время фазы нагнетания.

Если всасывающий клапан открывается рано, до того как из-за расширения газа давление в камере упадет до давления Р₂ всасывания, то небольшое количество из оставшегося в камере сжатого воздуха будет выходить из камеры. Тем не менее сила, необходимая для открытия всасывающего клапана, является большой, пропорциональной площади проходного сечения потока клапана и перепаду давления через всасывающий клапан (то есть разности давлений между давлением внутри камеры и давлением всасывания). Такая большая сила требует наличия большого исполнительного механизма, который также будет иметь короткое время срабатывания. На практическом уровне раннее открытие всасывающего клапана в настоящее время не представляется возможным.

Соответственно, было бы желательно предусмотреть способы и устройства, пригодные для использования в поршневых компрессорах для нефтяной и газовой промышленности, которые дают эффект, похожий на раннее открытие всасывающего клапана.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Некоторые из вариантов выполнения относятся к клапану синхронизации, открываемому во время фазы расширения в камере поршневого компрессора, используемого в нефтяной и газовой промышленности. Наличие клапана синхронизации и его работа приводят к увеличению объема всасывания (и, следовательно, объемного коэффициента полезного действия) и несколько смягчает негативный эффект, связанный с объемом мертвого пространства.

В соответствии с одним иллюстративным вариантом выполнения, поршневой компрессор имеет камеру, клапан синхронизации, исполнительный механизм и контроллер. Текучая среда, поступающая в камеру через всасывающий клапан, сжимается внутри камеры, и сжатая текучая среда удаляется из камеры через нагнетательный клапан. Клапан синхронизации расположен между камерой и объемом текучей среды при давлении разгрузки, которое ниже, чем давление в камере, когда клапан синхронизации открыт. Исполнительный механизм выполнен с возможностью приведения в действие клапана синхронизации. Контроллер выполнен с возможностью управления исполнительным механизмом с обеспечением открытия клапана синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия и закрытия клапана синхронизации, когда давление разгрузки становится равным давлению в камере или когда всасывающий клапан открыт.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом выполнения, предложен способ увеличения объемного коэффициента полезного действия поршневого компрессора. Способ включает использование клапана синхронизации, расположенного между камерой поршневого компрессора и объемом текучей среды при давлении разгрузки, и управление открытием клапана синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия, когда давление разгрузки меньше, чем давление внутри камеры. Площадь проходного сечения клапана синхронизации меньше, чем площадь проходного сечения всасывающего клапана поршневого компрессора.

В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения, предложен способ модернизации компрессора для удаления текучей среды из камеры во время фазы расширения цикла сжатия. Способ включает (1) использование клапана синхронизации, расположенного между камерой и объемом текучей среды при давлении разгрузки, (2) установку исполнительного механизма, выполненного с возможностью приведения в действие клапана синхронизации, и (3) соединение контроллера с исполнительным механизмом. Контроллер выполнен с возможностью управления исполнительным механизмом с обеспечением открытия клапана синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия, когда давление в камере больше, чем давление разгрузки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи, которые включены в описание и составляют его часть, иллюстрируют один или несколько вариантов выполнения и вместе с описанием объясняют эти варианты выполнения. На чертежах:

Фиг. 1 схематически изображает традиционный двухкамерный поршневой компрессор;

Фиг. 2 изображает график давления от объема, иллюстрирующий идеальный цикл сжатия;

Фиг. 3 схематически изображает поршневой компрессор в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;

Фиг. 4 изображает график давления от объема, иллюстрирующий эффект от клапана синхронизации, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;

Фиг. 5 иллюстрирует расположение клапанов на головном конце поршневого компрессора в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;

Фиг. 6 иллюстрирует расположение клапанов на головном конце двухкамерного поршневого компрессора в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;

Фиг. 7 иллюстрирует расположение клапанов на конце со стороны кривошипно-шатунного механизма двухкамерного поршневого компрессора в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;

Фиг.8 представляет собой блок-схему последовательности операций способа по увеличению объемного коэффициента полезного действия поршневого компрессора в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения и

Фиг. 9 представляет собой блок-схему последовательности операций способа модернизации поршневого компрессора для удаления текучей среды из камеры во время фазы расширения цикла сжатия в соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Нижеследующее описание иллюстративных вариантов выполнения приводится со ссылкой на прилагаемые чертежи. Одни и те же номера позиций на разных чертежах обозначают одинаковые или подобные элементы. Нижеследующее подробное описание не ограничивает изобретение. Вместо этого объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения. Последующие варианты выполнения для простоты описаны в отношении терминологии и конструкции поршневых компрессоров, используемых в нефтяной и газовой промышленности. Тем не менее, варианты выполнения, которые будут обсуждаться в последующем, не ограничиваются этим оборудованием, но могут быть применены к другому оборудованию.

Ссылка в настоящем описании на «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантом выполнения, включены по меньшей мере в один вариант выполнения раскрытого предмета изобретения. Таким образом, появление фразы «в одном варианте выполнения» или «в варианте выполнения» в различных местах по всему описанию не обязательно относится к одному и тому же варианту выполнения. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах выполнения.

В некоторых вариантах выполнения, описанных ниже, объемный коэффициент полезного действия поршневого компрессора увеличен благодаря использованию клапана синхронизации, открытого во время фазы расширения цикла сжатия, чтобы обеспечить возможность выхода текучей среды из камеры поршневого компрессора. Клапан синхронизации соединен с объемом текучей среды, имеющим давление разгрузки, которое ниже, чем давление текучей среды в камере.

На Фиг. 3 проиллюстрирован поршневой компрессор 100, выполненный в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения. Поршневой компрессор 100 имеет одну камеру 110. Тем не менее, настоящая концепция изобретения также применима к двухкамерным поршневым компрессорам.

Поршень 120 совершает возвратно-поступательное перемещение, чтобы сжимать текучую среду внутри камеры 110. Поршню 120 передается возвратно-поступательное движение от коленчатого вала 125. Поршень 120 перемещается в направлении к головному концу 115 камеры 110 и от него. Другими словами, головной конец 115 перпендикулярен направлению, вдоль которого перемещается поршень 120.

Предназначенная для сжатия текучая среда поступает в камеру 110 через всасывающий клапан 130 из всасывающего канала 135. После сжатия текучая среда удаляется из камеры 110 через нагнетательный клапан 140 по направлению к нагнетательному каналу 145. В показанном варианте выполнения всасывающий клапан 130 и нагнетательный клапан 145 расположены на головном конце 115 камеры 110.

Клапан 150 синхронизации выполнен с возможностью обеспечения выхода текучей среды из камеры во время фазы расширения цикла сжатия в камере 110. Клапан 150 синхронизации приводится в действие с помощью исполнительного механизма 160. Клапан 150 синхронизации расположен между камерой 110 и объемом текучей среды, имеющей давление разгрузки, которое меньше, чем давление в камере 110. На Фиг. 3 клапан 150 синхронизации показан соединенным со всасывающим клапаном 135, но в других вариантах выполнения клапаны синхронизации могут быть соединены по-разному с отдельным объемом текучей среды, имеющей давление разгрузки, которое ниже, чем давление в камере 110, когда клапан 150 синхронизации открыт.

Клапан 150 синхронизации представляет собой приводной клапан. Усилие, необходимое для открытия клапана синхронизации, пропорционально разности давлений между противоположными сторонами клапана 150 синхронизации и проходному сечению потока клапана 150 синхронизации. В целях создания большой силы необходим большой (в отношении объема) исполнительный механизм. Таким образом, площадь проходного сечения потока клапана 150 синхронизации меньше (даже существенно меньше), чем площадь проходного сечения потока всасывающего клапана 130, так чтобы было можно открыть клапан 150 синхронизации с помощью небольшого (в отношении объема) исполнительного механизма 160.

Контроллер 170 управляет исполнительным механизмом 160 для открытия клапана 170 синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия. Чем меньше сила, которую должен обеспечить исполнительный механизм 160, чтобы открыть клапан 150, тем раньше может быть открыт клапан 150 синхронизации. Контроллер 170 управляет исполнительным механизмом 160 для закрытия клапана 150 синхронизации после того, как давление в камере 110 становится равным давлению разгрузки, или после того, как всасывающий клапан 130 откроется. Клапан 150 синхронизации должен быть закрыт до конца фазы всасывания цикла сжатия. Так как в варианте выполнения, показанном на Фиг. 3, клапан 150 синхронизации соединен со всасывающим каналом 135, давление разгрузки равно давлению Р₂ всасывания.

Всасывающий клапан 130 может представлять собой автоматический клапан, открывающийся, когда давление в камере по существу равно давлению текучей среды во всасывающем канале, причем всасывающий клапан расположен между камерой и всасывающим каналом. Тем не менее всасывающий клапан может также представлять собой приводной клапан, при этом его исполнительный механизм (не показан) может управляться контроллером 170.

График давления от объема, показанный на Фиг. 4, иллюстрирует эффект от использования клапана 150 синхронизации. Если клапан синхронизации не используется, как показано на Фиг. 2, то фаза 1 расширения представляет собой политропный процесс, pVⁿ=const (в идеале n=γ для адиабатического процесса), который заканчивается, когда давление в камере достигает давления Р₂ всасывания, приводя к срабатыванию и открытию всасывающего клапана 130. Клапан 150 синхронизации открывается, когда давление в камере равно Р_А (точка А на графике) за счет силы, создаваемой исполнительным механизмом 160. Если площадь проходного сечения потока клапана 150 синхронизации большая, или же поршень 120 не продолжил перемещение после открытия клапана синхронизации (т.е., объем камеры 110 оставался постоянным), то вместо политропного процесса в камере 110 будет иметь место изохорный процесс А-А' (т.е. давление будет падать при постоянном объеме V_A, что показано на графике в виде вертикальной линии).

Однако, в действительности, площадь проходного сечения потока клапана 150 синхронизации мала и поршень 120 продолжает перемещение после того, как клапан синхронизации открыт. Давление внутри камеры 110 падает за счет перемещения поршня 120, увеличивающего объем камеры 110, и потому, что текучая среда выходит из камеры 110 через клапан 150 синхронизации. Линия А-А'' на графике представляет зависимость давления от объема после открытия клапана 150 синхронизации. Линия А-А'' расположена между кривой A-(P₂, V₂), соответствующей расширению без открытия клапана синхронизации, а вертикальная линия А-А' соответствует изохорическому процессу. Это расширение, которое происходит во время открытия клапана 150 синхронизации, быстрее (по сравнению с тем, когда клапан синхронизации не открыт) приводит к достижению давления внутри камеры 110, равному давлению Р₂ всасывания. Кроме того, объем в конце расширения при использовании клапана синхронизации меньше, чем объем V₂ в конце фазы расширения без использования клапана синхронизации. Поскольку , объемный коэффициент полезного действия (который представляет собой соотношение между объемом камеры, проходимым поршнем поршневого компрессора во время фазы всасывания, и общим объемом, проходимым поршнем во время цикла сжатия) возрастает.

В некоторых вариантах выполнения в поршневом компрессоре используется несколько клапанов синхронизации. Например, на Фиг. 5 показано расположение клапанов синхронизации на головном конце 215 однокамерного или двухкамерного поршневого компрессора. В этом устройстве два клапана 250 и 255 синхронизации расположены по существу симметрично относительно средней линии «О» головного конца 215. Всасывающий клапан 230 и нагнетательный клапан 240 также расположены по существу симметрично относительно средней линии «О» головного конца 215.

Поршневой компрессор 100, показанный на Фиг. 3, представляет собой поршневой компрессор, имеющий одну камеру. Тем не менее, та же изобретательская идея может быть применена к двухкамерному поршневому компрессору, имеющему цилиндр, разделенный поршнем на две камеры. Клапан синхронизации может быть предусмотрен для одной или обеих камер двухкамерного поршневого компрессора. Два всасывающих клапана 330 и 332, два нагнетательных клапана 340 и 342 и клапан 350 синхронизации могут быть расположены на головном конце 315 двухкамерного поршневого компрессора, как показано на Фиг. 6.

Клапаны могут быть расположены на головном конце и/или на конце со стороны кривошипно-шатунного механизма двухкамерного поршневого компрессора. Два всасывающих клапана 430 и 432, два нагнетательных клапана 440 и 442 и два клапана 450 и 452 синхронизации могут быть расположены на конце 416 со стороны кривошипно-шатунного механизма двухкамерного поршневого компрессора, как показано на Фиг. 7. Головной конец и конец со стороны кривошипно-шатунного механизма двухкамерного поршневого компрессора по существу перпендикулярны направлению, вдоль которого перемещается поршень. Конец 416 имеет дополнительное отверстие 418, через которое поршню передается возвратно-поступательное перемещение (например, от коленчатого вала через штанги и траверсы).

Тем не менее, в еще одном варианте выполнения (1) всасывающий клапан, нагнетательный клапан и клапан синхронизации одной камеры могут быть расположены на головном конце цилиндра двухкамерного поршневого компрессора, а (2) всасывающий клапан, нагнетательный клапан и клапан синхронизации другой камеры могут быть расположены на конце со стороны кривошипно-шатунного механизма цилиндра.

Блок-схема последовательности операций способа 500 повышения объемного коэффициента полезного действия поршневого компрессора показана на Фиг. 8. Способ 500 включает, на этапе S510, установку клапана синхронизации, расположенного между камерой поршневого компрессора и объемом текучей среды при давлении разгрузки. Кроме того, способ 500 включает, на этапе S520, управление открытием клапана синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия, выполняемого внутри камеры, когда давление разгрузки меньше, чем давление внутри камеры. Клапан синхронизации имеет площадь проходного сечения потока, которая меньше, чем площадь проходного сечения потока всасывающего клапана поршневого компрессора.

Существующие поршневые компрессоры могут быть модернизированы для увеличения их объемного коэффициента полезного действия. Блок-схема последовательности операций способа 600 модернизации поршневого компрессора для удаления текучей среды из камеры во время фазы расширения цикла сжатия проиллюстрирована на Фиг. 9. Способ 600 включает, на этапе S610, установку клапана синхронизации в камеру, причем клапан синхронизации размещают между камерой и объемом текучей среды при давлении разгрузки. Способ 600 дополнительно включает, на этапе S620, установку исполнительного механизма, выполненного с возможностью приведения в действие клапана синхронизации, и, на этапе S630, соединение контроллера с исполнительным механизмом. Контроллер выполнен с возможностью управления исполнительным механизмом таким образом, что клапан синхронизации должен открываться во время фазы расширения цикла сжатия, когда давление в камере больше, чем давление разгрузки. Клапан синхронизации может быть соединен с всасывающим каналом, к которому также подсоединен всасывающий клапан поршневого компрессора. Площадь проходного сечения потока клапана синхронизации может быть значительно меньше, чем площадь проходного сечения потока всасывающего клапана камеры.

Раскрытые иллюстративные варианты выполнения обеспечивают способы и устройства, используемые в поршневых компрессорах, чтобы увеличить объем всасывания (и, таким образом, объемный коэффициент полезного действия), и для снижения эффекта, связанного с объемом мертвого пространства, путем использования клапана синхронизации, который приводится в действие, чтобы открываться во время фазы расширения цикла сжатия. Следует иметь в виду, что это описание не предназначено для ограничения изобретения. Напротив, иллюстративные варианты выполнения предназначены для охвата альтернатив, модификаций и эквивалентов, которые включены в рамки сущности и объема изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, в подробном описании иллюстративных вариантов выполнения изложены многочисленные конкретные детали, для того чтобы обеспечить полное понимание заявленного изобретения. Тем не менее, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что различные варианты выполнения могут применяться на практике и без этих конкретных деталей.

Хотя признаки и элементы настоящих 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, или в различных комбинациях с другими раскрытыми здесь признаками и элементами, или без них.

Это описание использует примеры предмета изобретения, раскрытого здесь, чтобы обеспечить любому специалисту в данной области техники возможность использовать изобретение на практике, в том числе изготавливать и использовать любые устройства или системы, и осуществлять любые включенные способы. Патентоспособный объем предмета изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые будут очевидны специалистам в данной области техники. Такие другие примеры предназначены находиться в пределах объема формулы изобретения.

1. Поршневой компрессор, содержащий:

камеру, внутри которой сжимается текучая среда, поступающая в камеру через всасывающий клапан, при этом сжатая текучая среда удаляется из камеры через нагнетательный клапан,

клапан синхронизации, расположенный между камерой и объемом текучей среды при давлении разгрузки, которое ниже, чем давление в камере, когда клапан синхронизации открыт,

исполнительный механизм, выполненный с возможностью приведения в действие клапана синхронизации,

контроллер, выполненный с возможностью управления исполнительным механизмом с обеспечением открытия клапана синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия и закрытия клапана синхронизации, когда давление разгрузки становится равным давлению в камере или когда всасывающий клапан открыт.

2. Поршневой компрессор по п. 1, в котором площадь проходного сечения клапана синхронизации меньше, чем площадь проходного сечения всасывающего клапана.

3. Поршневой компрессор по п. 1, в котором клапан синхронизации расположен на головном конце камеры, причем головной конец, по существу, перпендикулярен направлению, вдоль которого перемещается поршень.

4. Поршневой компрессор по п. 1, дополнительно содержащий:

второй клапан синхронизации, выполненный с обеспечением возможности выхода текучей среды из камеры во время фазы расширения цикла сжатия, причем площади проходного сечения указанного клапана синхронизации и указанного второго клапана синхронизации, по существу, меньше, чем площадь проходного сечения потока всасывающего клапана, и

второй исполнительный механизм, выполненный с возможностью открытия указанного второго клапана синхронизации, причем контроллер дополнительно выполнен с возможностью управления указанным вторым исполнительным механизмом (1) с обеспечением открытия указанного второго клапана синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия во второй камере с обеспечением, тем самым, возможности выхода из нее текучей среды и (2) с обеспечением закрытия указанного второго клапана синхронизации, когда давление разгрузки становится равным давлению во второй камере или когда указанный второй всасывающий клапан открыт.

5. Поршневой компрессор по п. 4, в котором выполнено по меньшей мере одно из следующих условий:

указанный клапан синхронизации и указанный второй клапан синхронизации имеют, по существу, равные площади проходного сечения,

контроллер выполнен с возможностью управления указанным исполнительным механизмом и указанным вторым исполнительным механизмом с обеспечением открытия указанного клапана синхронизации и указанного второго клапана синхронизации, по существу, в один и тот же момент, и

указанные всасывающий клапан, нагнетательный клапан, клапан синхронизации и второй клапан синхронизации расположены на головном конце камеры, который, по существу, перпендикулярен направлению, вдоль которого перемещается поршень.

6. Поршневой компрессор по п. 1, в котором клапан синхронизации и всасывающий клапан присоединены между камерой и всасывающим каналом, через который предназначенная для сжатия текучая среда подается в камеру.

7. Поршневой компрессор по п. 1, в котором:

поршневой компрессор представляет собой двухкамерный поршневой компрессор, имеющий цилиндр, разделенный поршнем на две камеры, причем указанная камера и вторая камера выполнены с возможностью увеличения давления текучей среды, поступающей во вторую камеру через второй всасывающий клапан и удаляемой из указанной второй камеры через второй нагнетательный клапан, и

указанные всасывающий клапан, второй всасывающий клапан, нагнетательный клапан, второй нагнетательный клапан и клапан синхронизации расположены на головном конце цилиндра, причем головной конец, по существу, перпендикулярен направлению, вдоль которого перемещается поршень.

8. Поршневой компрессор по п. 1, который:

представляет собой двухкамерный поршневой компрессор, имеющий цилиндр, разделенный поршнем на две камеры, причем указанная камера и вторая камера выполнены с возможностью увеличения давления текучей среды, поступающей в указанную вторую камеру через второй всасывающий клапан и удаляемой из указанной второй камеры через второй нагнетательный клапан,

причем компрессор дополнительно содержит второй клапан синхронизации, выполненный с обеспечением возможности выхода текучей среды из указанной второй камеры во время фазы расширения цикла сжатия в указанной второй камере, и

(A) указанные всасывающий клапан, второй всасывающий клапан, нагнетательный клапан, второй нагнетательный клапан, клапан синхронизации и второй клапан синхронизации расположены на головном конце или на конце со стороны кривошипно-шатунного механизма цилиндра, или

(B) указанные всасывающий клапан, нагнетательный клапан и клапан синхронизации расположены на головном конце цилиндра, а указанные второй всасывающий клапан, второй нагнетательный клапан и второй клапан синхронизации расположены на конце со стороны кривошипно-шатунного механизма цилиндра.

9. Способ увеличения объемного коэффициента полезного действия поршневого компрессора, включающий:

обеспечение клапана синхронизации, расположенного между камерой поршневого компрессора и объемом текучей среды при давлении разгрузки,

управление открытием клапана синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия, выполняемого внутри камеры, когда давление разгрузки меньше, чем давление внутри камеры, причем проходное сечение клапана синхронизации меньше, чем проходное сечение всасывающего клапана поршневого компрессора.

10. Способ модернизации компрессора для удаления текучей среды из камеры во время фазы расширения цикла сжатия, включающий:

обеспечение клапана синхронизации, расположенного между камерой и объемом текучей среды при давлении разгрузки,

установку исполнительного механизма, выполненного с возможностью приведения в действие клапана синхронизации, и

присоединение контроллера к исполнительному механизму, причем контроллер выполнен с возможностью управления исполнительным механизмом с обеспечением открытия клапана синхронизации во время фазы расширения цикла сжатия, когда давление в камере больше, чем давление разгрузки.

Изобретение относится к установкам, использующим поршневые компрессоры в нефтегазовой промышленности, в частности, для конструктивного использования пульсаций давления.

Гидравлическое насосное устройство // 2544027

Изобретение относится к гидравлическому насосу для привода муфт. Система для распределения крутящего момента между передней и задней осями полноприводного транспортного средства и/или между левыми и правыми колесами транспортного средства с приводом на два или четыре колеса содержит одно муфтовое соединение с повышенным внутренним сопротивлением, имеющее дисковый блок и приводящий его в движение поршень, управляемый гидравлическим насосным устройством.

Регулирование времени открытия клапана с кулачковым приводом, поршневой компрессор и способ // 2619513

Изобретение относится к клапанам с кулачковым приводом, применяемым в поршневых компрессорах. Содержит механизмы для изменения момента открытия клапана с кулачковым приводом и/или временного интервала, в течение которого указанный клапан находится в открытом состоянии в период цикла сжатия.

Поворотные клапаны с уплотнительными профилями между статором и ротором и связанные с ними способы // 2616144

Изобретение касается поршневых компрессоров, используемых в нефтяной и газовой промышленности, имеющих приводные поворотные клапаны с уплотнительными профилями между ротором и статором.

Клапанный узел, использующийся в поршневых компрессорах, поршневой компрессор и способ модификации компрессора // 2613149

Изобретение относится к поршневым компрессорам, используемым в нефтегазовой промышленности, имеющим клапанные узлы, в которых закрывающий клапанный элемент соединен с контрседлом.

Многоклапанная головка компрессорного устройства // 2608625

Изобретение относится к компрессорным устройствам, используемым в вентиляционных системах. Многоклапанная компрессорная головка (100) имеет корпус (102), определяющий заборную камеру (104), соединенную с полостью (120) с помощью ряда односторонних заборных клапанов (112, 114).

Бесшатунный мотор-компрессор // 2578487

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано, в частности, в холодильной технике и кондиционировании. Бесшатунный мотор-компрессор содержит герметичный кожух с размещенным в нем компрессором, статор электромотора которого зажат между двумя корпусами цилиндров, оппозитно и соосно расположенными относительно оси его ротора.

Автоматический органичитель степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа // 2568760

Изобретение относится к области автоматизации и касается газозарядных компрессорных станций. Автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора содержит блок отслеживания соотношений давлений всасывания и нагнетания, который выполнен в корпусе с двумя парами взаимоперпендикулярных соосных штуцеров всасывания и нагнетания, имеющих полости всасывания и нагнетания, расположенных соосно с одной из пар штуцеров всасывания и нагнетания, в которых установлены плунжеры с возможностью ограничения перемещения.

Поршневой насос-компрессор // 2560649

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано в поршневых машинах объемного действия, для одновременной или попеременной подачи жидкостей и газов.

Газовый компрессор // 2554162

Изобретение относится к поршневому компрессору для сжатия газа. Поршневой компрессор (1) высокого давления для сжатия газа содержит резервуар (4) с камерой (8, 23) резервуара, в которой во время работы поршневого компрессора возвратно-поступательно направляется поршень (3) для сжатия газа в камере резервуара.

Способ работы компрессора объемного действия // 2551253

Изобретение относится к области компрессоров объемного действия и может быть использовано для повышения их экономичности и быстроходности. Способ заключается в циклическом попеременном уменьшении и увеличении объема рабочей камеры за счет движения в ней рабочего органа.

Клапан прямоточный // 2550125

Изобретение относится к клапанам прямоточным, которые могут использоваться в поршневых компрессорам как общего, так и специального назначения для соединения и разъединения рабочей полости цилиндра с полостями всасывания и нагнетания, а также в качестве обратного клапана в машиностроении, при добыче и перекачке нефти и газа, ЖКХ и др.

Устройство и способ приведения в действие клапанов // 2618363

Изобретение относится к устройствам и способам приведения в действие клапанов, используемых в поршневых компрессорах, в нефтяной и газовой промышленности. Клапанный узел 400 содержит исполнительный механизм 410, выполненный с возможностью обеспечения перемещения.

Способ работы поршневой машины и устройство для его осуществления // 2592661

Изобретение относится к области машин объемного действия поршневого типа. Способ заключается в том, что при возвратно-поступательном движении поршня происходит всасывание, сжатие и нагнетание газа потребителю с одновременным сжатием смазочно-охлаждающей жидкости в картере машины при ходе поршня вниз и ее подача в зазор между поршнем и цилиндром через питающие круговые щели в цилиндре и в сам цилиндр в конце хода всасывания и начале хода сжатия.

Компрессор объемного действия // 2463477

Изобретение относится к области машин объемного действия и может быть использовано при создании поршневых компрессоров, работающих за счет изменения объема рабочей полости.

Мотор-компрессор для создания избыточного давления рабочего тела // 2337245

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям поршневых компрессоров. .

Поршневой компрессор горизонтального типа // 2154190

Компрессорное устройство // 2139446

Изобретение относится к машиностроению и применяется для выработки сжатого воздуха. .

Поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия с уравновешенным приводом // 2647011

Изобретение относится к поршневым энергетическим машинам объемного действия и может быть использовано при создании безвибрационных компрессоров, насосов, двигателей внутреннего сгорания, а также гибридных машин - насос-компрессоров и мотор - насос-компрессоров. Машина состоит из корпуса 1, в котором размещены газовые цилиндры 2 и 3 с рабочими поршнями 8 и 9 и с самодействующими всасывающими 4 и 5 и нагнетательными 5 и 6 клапанами. Через штоки 10 и 11 рабочие поршни 8 и 9 соединены с кривошипно-ползунным механизмом 12, который преобразует синхронное и противоположно направленное вращательное движение валов 19 и 20 в возвратно-поступательное движение поршней 8 и 9. С помощью реечного зацепления это движение передается дополнительным поршням 23 и 24, которые в цилиндрах 25 и 26 сжимают и подают жидкость сначала в рубашки охлаждения 51 и 52 цилиндров 2 и 3, а затем потребителю. Цилиндры 25 и 26 снабжены самодействующими всасывающими 35 и 36 и нагнетательными 37 и 38 клапанами. Дополнительные поршни 23 и 24 выполняют функции противовесов, полностью компенсирующих силы инерции движения поршней 8 и 9 с механизмом 12. Повышается удельная мощность машины за счет увеличения отношения мощности к массе машины. Уравновешивание сил инерции неравномерного движения основного или основных поршней достигается за счет использования дополнительных поршней, двигающихся в противофазе с основным или основными поршнями. Увеличивается производительность машины. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Поворотный клапан для поршневых компрессоров и относящийся к нему способ // 2631471

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в нефтегазовой промышленности. Поршневой компрессор 300 содержит камеру 310 сжатия, предназначенную для сжатия текучей среды, поступившей в камеру сжатия через всасывающее отверстие и выпускаемой из указанной камеры после процесса сжатия через выпускное отверстие. Исполнительный механизм 350 выполнен с возможностью создания углового перемещения. Поворотный клапан 340 выполнен с возможностью восприятия указанного углового перемещения и регулирования открытия и закрытия всасывающего отверстия и выпускного отверстия в зависимости от углового перемещения. Поворотный клапан 340 содержит поворотный диск, выполненный с возможностью поворота, обусловленного угловым перемещением. Имеет первое отверстие, обеспечивающее возможность поступления потока всасываемой текучей среды в камеру сжатия, когда первое отверстие совмещается с всасывающим отверстием, и второе отверстие, обеспечивающее возможность выхода выпускного потока текучей среды из камеры сжатия, когда второе отверстие совмещается с выпускным отверстием. Имеется возможность регулирования как всасывающего, так и выпускного проточных каналов с помощью одного исполнительного механизма. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Приводной клапан с принудительной передачей для поршневого компрессора и способ // 2635754

Изобретение относится к исполнительному устройству с принудительной передачей, применяем для управления линейным клапаном поршневого компрессора, используемого в нефтегазовой промышленности, и соответствующие способы. Исполнительное устройство (300) содержит привод (310, 320), выполненный с возможностью совершения поворотного перемещения, и толкатель (340, 350), присоединенный к подвижной части линейного клапана и к приводу и обеспечивающий преобразование поворотного перемещения привода в возвратно-поступательное перемещение соответственно для открытия и закрытия линейного клапана. Привод (310, 320) содержит первый кулачок (310) и второй кулачок (320), выполненные с возможностью поворота вокруг оси, причем удлиненные части соответственно первого кулачка (310) и второго кулачка (320) расположены в различных угловых положениях. Толкатель (340, 350) содержит первый рычаг (340), имеющий конец (342). Последний находится в контакте с профилями первого кулачка (310) и второго кулачка (320). Толкатель содержит также второй рычаг (350), имеющий конец (354), который прикреплен к валу (325) клапана и находится в контакте с ним. Содержит также жестко соединенные (360) соединительные концы (344, 352) первого рычага (340) и второго рычага (350), противоположные, соответственно, указанным концам (342, 354) первого и второго рычагов (340, 350). Толкатель (340, 350) преобразует поворотное перемещение привода (310, 320) в возвратно-поступательное перемещение закрывающего элемента клапана, прикрепленного к валу (325) клапана. Обеспечивает улучшенный контроль согласования времени открытия и закрытия клапана, повышенную стабильность, малое время срабатывания. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 14 ил.