Поворотный клапан для поршневых компрессоров и относящийся к нему способ Российский патент 2017 года по МПК F04B39/10 F16K31/53 

Варианты выполнения изобретения, рассмотренные в данном документе, в целом относятся к устройствам и способам для использования одного исполнительного механизма для регулирования как впуска, так и выпуска текучей среды в камере сжатия поршневого компрессора, и, более конкретно, для приведения в действие поворотного клапана, выполненного с возможностью закрытия или открытия впускного проточного канала в камеру сжатия и выпускного проточного канала из камеры сжатия.

Компрессоры могут подразделяться на объемные (например, винтовые или лопастные компрессоры) или динамические компрессоры (например, центробежные или осевые компрессоры). В объемных компрессорах сжатие достигается путем захвата газа и затем уменьшения его объема. В динамических компрессорах сжатие газа получают путем передачи кинетической энергии, как правило, от вращающегося элемента, такого как лопаточное рабочее колесо, к газу, сжимаемому компрессором.

Фиг. 1 иллюстрирует обычный поршневой компрессор 10 со сдвоенной камерой. Сжатие текучей среды происходит внутри корпуса 20, имеющего, обычно, цилиндрическую форму. Текучую среду, которая должна быть сжата (например, природный газ), вводят в корпус 20 через впускное отверстие 30 и всасывающие клапаны 32 и 34, а затем после сжатия текучую среду выпускают через выпускные клапаны 42 и 44 и выпускное отверстие 40. Такое сжатие является циклическим процессом, при котором сжатие текучей среды происходит за счет перемещения поршня 50 внутри корпуса 20 между торцом 26 со стороны головки поршня и торцом 28 со стороны кривошипа. Поршень 50 делит корпус 20 на две камеры 22 и 24 сжатия, работающие в разных фазах цикла сжатия, так что при минимальном значении величины объема камеры 22 величина объема камеры 24 имеет максимальное значение и наоборот.

Всасывающие клапаны 32 и 34 выполнены с возможностью открытия с обеспечением вхождения поступающей текучей среды (имеющей первое давление P₁), соответственно, в камеры 22 и 24 сжатия. Выпускные клапаны 42 и 44 выполнены с возможностью открытия с обеспечением выпуска выходящей сжатой текучей среды (имеющей второе давление Р₂>P₁), соответственно, из камер 22 и 24 сжатия. Поршень 50 совершает перемещение за счет энергии, передаваемой ему кривошипом 60 через ползун 70 и шток 80 поршня. Клапаны 32, 34, 42 и 44 показаны расположенными на боковых стенках корпуса 20, однако, они также могут быть расположены на торцах 26 и 28 корпуса 20.

Как правило, всасывающие и выпускные клапаны, используемые в поршневом компрессоре, являются автоматическими клапанами, переключаемыми между закрытым состоянием и открытым состоянием благодаря перепаду давления на клапане (т.е. между давлением на одной стороне подвижной части клапана и давлением на другой ее стороне). Недостаток автоматических клапанов заключается в том, что они существенно увеличивают свободный неиспользуемый объем камеры сжатия, так как такой объем (например, обозначенный ссылочной позицией 25) является объемом, который не может эффективно использоваться в цикле сжатия. Чем больше свободный неиспользуемый объем, тем меньше эффективность сжатия.

Приводные поворотные клапана сводят к минимуму часть свободного неиспользуемого объема камеры сжатия, занимаемого клапанами, и увеличивают поперечное сечение потока. Фиг. 2А и 2B иллюстрируют обычный поворотный клапан 200, который может быть установлен с возможностью открытия и закрытия протока между впускным отверстием 30 и камерой 22 сжатия. Клапан 200 может быть рассмотрен для использования вместо любого из клапанов 32, 34, 42 и 44. Клапан 200 имеет седло (или статор) 210 и поворотную часть 220. Седло 210 и поворотная часть 220 представляют собой коаксиальные диски с отверстиями, занимающими сектор одного и того же размера вокруг стержня 230. Поворотная часть 220 может поворачиваться вокруг стержня 230 из первого положения (фиг. 2А), в котором ее отверстие 222 совмещено с отверстием 212 седла, во второе положение (фиг. 2B), в котором отверстие 222 и отверстие 212 (показано пунктирной линией) занимают разные сектора. Когда поворотная часть 220 расположена в первом положении, то клапан 200 находится в открытом состоянии, обеспечивая возможность для прохождения текучей среды через клапан. Когда часть 220 расположена во втором положении, то клапан 200 находится в закрытом состоянии, препятствуя тем самым прохождению текучей среды через клапан.

Применение поворотных клапанов в компрессорах, применяемых в нефтегазовой промышленности, является затруднительным, если вообще выполнимым. Компрессоры, применяемые в нефтегазовой промышленности, должны удовлетворять особым требованиям этой отрасли, которые учитывают, например, тот факт, что сжатая текучая среда часто является коррозионной и воспламеняемой. Американский институт нефтяной промышленности (API) - организация, устанавливающая официальный промышленный стандарт для оборудования, используемого в нефтегазовой промышленности, выпустил документ API618, перечисляющий ряд минимальных требований для поршневых компрессоров.

С учетом того обстоятельства, что время приведения в действие клапанов, используемых в нефтегазовой промышленности, обычно составляет около 5 мс, то для приведения в действие поворотных клапанов для таких компрессоров потребуются крупногабаритные (что касается имеющегося пространства) исполнительные механизмы. Вследствие возможной опасности возникновения взрыва электрические исполнительные механизмы для клапанов (обеспечивающие требуемое время приведения в действие) предпочтительно размещают так, что они не находятся в контакте с воспламеняемым газом, при этом движение, сообщаемое этими исполнительными механизмами, механически передается к подвижной части клапана, находящейся в контакте с текучей средой. Пространство, необходимое для размещения исполнительного механизма и средства для передачи перемещения, задаваемого исполнительным механизмом, к подвижной части клапана, не всегда может иметься. Кроме того, торец поршневого компрессора со сдвоенной камерой, расположенный со стороны кривошипа, обычно имеет меньше свободного места, чем его торец со стороны головки поршня.

Соответственно, имеется потребность в техническом решении, альтернативном автоматизированным клапанам для поршневых компрессоров, применяемых в нефтегазовой промышленности, удовлетворяющем указанным требованиям и учитывающем ограниченное пространство.

Использование поворотных клапанов в поршневых компрессорах имеет преимущество, заключающееся в регулировании как всасывающего, так и выпускного проточных каналов с помощью одного исполнительного механизма. Поворотные клапаны могут быть установлены на торце поршневого компрессора со сдвоенной камерой, расположенном со стороны головки поршня, и на его торце со стороны кривошипа. В поршневом компрессоре со сдвоенной камерой два поворотных клапана могут приводиться в действие с использованием одного и того же исполнительного механизма.

В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения поршневой компрессор содержит (1) камеру сжатия, выполненную с возможностью сжатия текучей среды, поступившей в камеру сжатия через впускное отверстие и выпускаемой из камеры сжатия после процесса сжатия через выпускное отверстие, (2) исполнительный механизм, выполненный с возможностью создания углового перемещения, и (3) поворотный клапан, выполненный с возможностью восприятия углового перемещения и регулирования открытия или закрытия всасывающего отверстия или выпускного отверстия в зависимости от углового перемещения. Поворотный клапан содержит поворотный диск, выполненный с возможностью поворота, обусловленного указанным угловым перемещением, и имеющий 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.

В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения поршневой компрессор со сдвоенной камерой имеет (1) корпус, разделенный на две камеры сжатия, каждая из которых выполнена с возможностью сжатия текучей среды, поступившей в нее через всасывающее отверстие и выпускаемой из камеры сжатия через выпускное отверстие, (2) поршень, выполненный с возможностью перемещения вдоль корпуса с обеспечением изменения объема двух камер сжатия, (3) исполнительный механизм, выполненный с возможностью создания углового перемещения, и (4) два поворотных клапана, расположенных на противоположных торцах корпуса и выполненных с возможностью восприятия указанного углового перемещения и регулирования открытия или закрытия всасывающего отверстия или выпускного отверстия соответствующей камеры в зависимости от углового перемещения. Каждый поворотный клапан содержит поворотный диск, выполненный с возможностью поворота, обусловленного указанным угловым перемещением, и имеющий (А) первое отверстие, обеспечивающее возможность поступления потока всасываемой текучей среды в соответствующую камеру сжатия, когда оно совмещается с всасывающим отверстием, и (В) второе отверстие, обеспечивающее возможность выхода выпускного потока текучей среды из соответствующей камеры сжатия, когда оно совмещается с выпускным отверстием. Указанное угловое перемещение вызывает поворот по меньшей мере одного из двух поворотных клапанов.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом выполнения поворотный клапан, который может применяться на одном торце камеры сжатия, содержит торцевую пластину с всасывающим отверстием, выполненным с обеспечением возможности поступления потока всасываемой текучей среды в камеру сжатия, и выпускное отверстие, выполненное с обеспечением возможности выхода выпускного потока текучей среды из камеры сжатия. Поворотный клапан содержит поворотный диск, имеющий первое отверстие и второе отверстие, расположенные в различных угловых положениях, так что когда первое отверстие совмещается с всасывающим отверстием, через них проходит поток всасываемой текучей среды, а когда второе отверстие совмещается с выпускным отверстием, через них проходит выпускной поток текучей среды.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом выполнения предложен способ модернизации поршневого компрессора, изначально содержащего два автоматизированных клапана, расположенных на торцевой пластине камеры сжатия поршневого компрессора. Указанный способ включает (1) удаление подвижных частей клапанов с сохранением при этом седел указанных клапанов на своем месте, причем каждое седло имеет отверстие, выходящее во внутреннюю часть камеры сжатия, (2) обеспечение исполнительного механизма, выполненного с возможностью создания углового перемещения, (3) монтаж снаружи указанного торца камеры сжатия поворотного диска, имеющего два отверстия, расположенных в различных угловых положениях, так что одно из отверстий поворотного диска совмещается с отверстием одного из седел в первом угловом положении, а второе из отверстий поворотного диска совмещается с отверстием другого из седел во втором угловом положении, отличающемся от первого углового положения. Указанный способ дополнительно включает (4) присоединение поворотного диска к исполнительному механизму для обеспечения возможности поворота указанного диска, обусловленного указанным угловым перемещением, в положения, в которых одно из отверстий поворотного диска совмещается с соответствующим отверстием одного из седел с обеспечением возможности прохождения через них потока текучей среды в направлении камеры сжатия или из нее.

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

фиг. 1 изображает схематический вид обычного поршневого компрессора со сдвоенной камерой;

фиг. 2А и 2B изображают обычный приводной поворотный клапан, соответственно, в открытом и в закрытом состояниях;

фиг. 3 схематически изображает поршневой компрессор с одной камерой в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;

фиг. 4 изображает поворотный диск поворотного клапана в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;

фиг. 5 изображает схематически поршневой компрессор со сдвоенной камерой в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения;

фиг. 6 изображает схематически поршневой компрессор со сдвоенной камерой в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения; и

фиг. 7 изображает блок-схему способа модернизации поршневого компрессора в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения.

Нижеследующее описание иллюстративных вариантов выполнения приведено со ссылкой на сопроводительные чертежи. Одинаковыми номерами позиции на различных чертежах обозначены одинаковые или подобные элементы. Нижеследующее подробное описание не ограничивает изобретение. Объем правовой охраны изобретения определен в прилагаемой формуле изобретения. Обсуждение следующих вариантов выполнения для упрощения выполнено с использованием терминологии и конструкции, относящихся к поршневым компрессорам, применяемым в нефтегазовой промышленности. Однако рассматриваемые ниже варианты выполнения не ограничиваются этими компрессорами, так как они могут быть применены в других установках, требующих обеспечения силового воздействия, при низкой стоимости и меньшей занимаемой площади.

Ссылка в данном описании на «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в отношении одного варианта выполнения, включен(а) по меньшей мере в один вариант выполнения изобретения. Таким образом, появление формулировок «в одном варианте выполнения» или «в варианте выполнения» в различных местах описания не обязательно относится к одному и тому же варианту выполнения. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одном или более вариантах выполнения.

Как было изложено в отношении предшествующего уровня техники, одной технической проблемой, относящейся к применению приводных клапанов в поршневых компрессорах, является то, что исполнительный механизм, способный обеспечивать угловое перемещение за очень короткое время (приблизительно 5 мс), является сравнительно громоздким и относится к электрооборудованию. Вследствие воспламеняемости текучей среды в нефтегазовой промышленности исполнительный механизм не должен находиться в контакте с этой средой, а приводное движение должно передаваться к подвижной части клапана, находящейся в контакте с текучей средой. Пространство, необходимое для установки исполнительного механизма и передаточного средства для каждого клапана, может быть недоступным в значительной близости от клапанов поршневого компрессора. Некоторые из рассмотренных ниже вариантов выполнения используют один исполнительный механизм для регулирования (т.е. открытия и закрытия) двух каналов для прохождения потока к камере сжатия и из нее. Помимо этого, в некоторых вариантах выполнения один и тот же исполнительный механизм обеспечивает регулирование все четырех проточных каналов к камерам сжатия и из них в поршневом компрессоре со сдвоенной камерой.

В соответствии с иллюстративным вариантом, показанным на фиг. 3, поршневой компрессор 300 с одной камерой содержит камеру 310 сжатия, предназначенную для приема текучей среды через всасывающее отверстие 320, сжатия текучей среды и затем ее выпуска из камеры 310 через выпускное отверстие 330. Какой из двух каналов для прохождения текучей среды открыт - в камеру 310 из отверстия 320 или из камеры 310 в отверстие 330, зависит от расположения отверстий поворотного диска 340, совершающего поворот, обусловленный угловым перемещением, создаваемым исполнительным механизмом 350. Диск 340 является переключающим (подвижным) элементом поворотного клапана, регулирующим, куда проходит текучая среда - в камеру 310 или из нее. Отверстия диска 340 выполнены так, что они совмещаются с всасывающим отверстием 320 и выпускным отверстием 330 в определенных угловых положениях. Всасывающее отверстие 320 и выпускное отверстие 330 выполнены в торце 360 камеры 310 со стороны головки поршня. Объем, в котором расположен диск 340, от окружающей среды отделяет крышка 365.

Вследствие возвратно-поступательного движения поршня 370 вдоль оси 375 сжатие текучей среды происходит циклически с соотнесением по времени с открытием или закрытием отверстий 320 и 330 посредством диска 340.

На фиг. 4 показан вид спереди поворотного диска 340, имеющего первое отверстие 342, через которое поток текучей среды поступает в камеру 310 сжатия, когда первое отверстие 342 совмещается с всасывающим отверстием 320. Диск 340 также имеет второе отверстие 344, через которое поток текучей среды выходит из камеры 310, когда второе отверстие 344 совмещается с отверстием 330.

Угловое перемещение диска 340 передается от исполнительного механизма 350 через зубчатую передачу. Угловое перемещение может быть непрерывным поворотом (в одном направлении), или поворотом с чередованием (по часовой стрелке и против часовой стрелки). Исполнительный механизм 350 предпочтительно размещен вне рабочей текучей среды, чтобы избежать опасности взрыва (при условии, что текучие среды, возможно, являются воспламеняемыми). Зубчатая передача содержит стержень 380 со стороны клапана, проходящий через крышку 365. Зубчатое колесо 382 прикреплено к концу стержня 380 и находится в зацеплении с диском 340 (т.е. зубья 382А зубчатого колеса 382 находятся в зацеплении с зубьями 340А диска 340) внутри объема, заполненного текучей средой между диском 340 и крышкой 365. Другое зубчатое колесо 384 прикреплено к другому концу стержня 380. Один конец стержня 390 со стороны исполнительного механизма прикреплен к исполнительному механизму 350, а другой конец прикреплен к зубчатому колесу 392, находящемуся в зацеплении с зубчатым колесом 384 (т.е. зубья 384А зубчатого колеса 384 находятся в зацеплении с зубьями 392А зубчатого колеса 392). Стержень 380 может иметь буртики 386 и втулки 388, расположенные с обеих сторон крышки 365, для улучшения стабильности в процессе работы.

На фиг. З показано, что исполнительный механизм 350 и зубчатая передача расположены ближе к всасывающему отверстию 320. Однако в других вариантах выполнения он может быть расположен ближе к выпускному отверстию 330, или в другом месте вокруг камеры 310 сжатия. Следует понимать, что между компонентами, показанными на фиг. 3, или в других иллюстративных вариантах выполнения, показанных на чертежах, относительная взаимосвязь размеров не выдержана.

В нефтегазовой промышленности поршневой компрессор со сдвоенной камерой (или двустороннего действия) используют чаще, чем поршневой компрессор с одной камерой (или одностороннего действия). Фиг. 5 показывает поршневой компрессор 500 со сдвоенной камерой в соответствии с еще одним иллюстративным вариантом выполнения. Сжатие текучей среды происходит благодаря возвратно-поступательному перемещению поршня 510, расположенного внутри корпуса 520 между торцевой пластиной 530 со стороны головки поршня и торцевой пластиной 540 со стороны кривошипа. Поршень 510 делит корпус 520 на две камеры 522 и 524 сжатия, работающие в разных фазах, так что при минимальном значении величины объема камеры 522 величина объема камеры 524 имеет максимальное значение и наоборот. Поршень 510 перемещается назад и вперед за счет энергии, получаемой им, например от кривошипа через ползун (не показаны) и шток 512 поршня.

Через торцевую пластину 530 со стороны головки поршня проходят всасывающее отверстие 532 и выпускное отверстие 534, сообщающиеся с камерой 522 сжатия. Подобным образом, через торцевую пластину 540 со стороны кривошипа проходят всасывающее отверстие 542 и выпускное отверстие 544, сообщающиеся с камерой 524 сжатия. Снаружи корпуса 520 расположены поворотные диски 550 и 560, соответственно, у торца со стороны головки и торца со стороны кривошипа. Диски 550 и 560 выполнены с возможностью поворота благодаря угловому перемещению, воспринимаемому, соответственно, от исполнительных механизмов 570 и 580. Каждый из дисков 550 и 560 имеет первое отверстие, создающее возможность для поступления потока текучей среды в соответствующую камеру 522 или 524 сжатия, когда первое отверстие совмещается, соответственно, с всасывающим отверстием 532 или 542. Кроме того, каждый из дисков 550 и 560 имеет второе отверстие, создающее возможность для выхода потока текучей среды из соответствующей камеры 522 или 524 сжатия, когда второе отверстие совмещается, соответственно, с выпускным отверстием 534 или 544. Конструкция дисков 550 и 560 может быть подобна конструкции диска 340, показанного на фиг. 4. Некоторые из деталей торцевой стороны, обращенной к кривошипу (т.е. вокруг диска 560), не показаны, чтобы не загораживать детали, имеющие отношение к данному вопросу.

Зубчатые передачи 575 и 585 выполнены с возможностью передачи углового перемещения, соответственно, от исполнительных механизмов 570 и 580, соответственно, к дискам 550 и 560. Крышки 555 и 565 отделяют объем текучей среды от внешней среды. Подробное описание каждого из компонентов зубчатых передач не приведено, так как указанные передачи аналогичны передаче, описанной для компрессора 300 с одной камерой.

Несмотря на то что поршневой компрессор 500 со сдвоенной камерой показан на фиг. 5 с поворотными клапанами (образованными поворотными дисками) 550 и 560, расположенными на обоих торцах как со стороны головки поршня, так и со стороны кривошипа, тем не менее, другие варианты выполнения могут содержать поворотный клапан только на одном из этих торцов, а также клапаны другого типа, расположенные на другом конце камер сжатия.

Фиг. 6 иллюстрирует поршневой компрессор 600 со сдвоенной камерой, содержащий поворотные клапаны, расположенные на торцах как со стороны головки поршня, так и со стороны кривошипа. Диски 550 и 560 компрессора 600 приводит в действие один и тот же исполнительный механизм 590 вместо двух исполнительных механизмов 570 и 580, показанных на фиг. 5. Поскольку компоненты компрессора 600 аналогичны компонентам компрессора 500, то их описание не приведено.

Существующие в настоящее время поршневые компрессоры с автоматизированными клапанами могут быть модернизированы с использованием приводного поворотного клапана (клапанов). На фиг. 7 показана блок-схема способа 700 модернизации поршневого компрессора, изначально содержащего два автоматизированных клапана, расположенных на торцевой пластине камеры сжатия указанного компрессора. На этапе S710 способ 700 включает удаление подвижных частей автоматизированных клапанов, с сохранением при этом седел этих клапанов на своем месте, причем каждое седло имеет отверстие, проходящее во внутреннюю часть камеры сжатия. Седло всасывающего клапана может служить в качестве всасывающего отверстия, а седло выпускного клапана может служить в качестве выпускного отверстия.

Способ 700 на этапе S720 дополнительно включает обеспечение исполнительного механизма, выполненного и присоединенного с возможностью создания углового перемещения, а на этапе S730 - монтаж снаружи торца камеры сжатия поворотного диска, имеющего два отверстия в различных угловых положениях.

На этапе S740 способ 700 также включает присоединение поворотного диска к исполнительному механизму для обеспечения возможности поворота диска в результате углового перемещения в положения, в которых одно из отверстий диска совмещается, соответственно, с отверстием одного из седел, создавая возможность для прохождения через них потока текучей среды в направлении камеры сжатия или из нее.

Способ 700 может дополнительно включать монтаж зубчатой передачи для передачи углового перемещения от исполнительного механизма к поворотному диску. Зубчатая передача может быть выполнена так, что она проходит через крышку поршневого компрессора, отделяющую объем, заполненный текучей средой, от внешней среды, где расположен исполнительный механизм.

Если модернизируемый поршневой компрессор является поршневым компрессором, содержащим в корпусе две последовательные камеры сжатия и изначально содержащим два вторых автоматических клапана, расположенных на торце корпуса, противоположном торцу, на котором расположены два первых автоматических клапана, то способ 700 может дополнительно включать этапы: замены двух вторых автоматических клапанов на новый поворотный клапан. Таким образом, способ 700 может включать (1) удаление подвижных частей вторых двух клапанов с сохранением при этом седел этих клапанов на своем месте, причем каждое седло имеет отверстие, проходящее во внутреннюю часть второй камеры сжатия, (2) монтаж снаружи противоположного торца нового поворотного диска, имеющего два вторых отверстия в различных угловых положениях, и (3) присоединение второго поворотного диска к исполнительному механизму с возможностью поворота этого диска, обусловленного угловым перемещением, в положения, в которых одно из отверстий второго поворотного диска совмещается, соответственно, с одним из двух вторых отверстий, создавая возможность для прохождения через них потока текучей среды во вторую камеру сжатия или из нее.

Раскрытые иллюстративные варианты выполнения предлагают поршневые компрессоры по меньшей мере с одним поворотным клапаном и способ модернизации существующих в настоящее время поршневых компрессоров с размещением в них по меньшей мере одного поворотного клапана. Следует понимать, что это описание не предназначено для ограничения изобретения. Напротив, подразумевается, что иллюстративные варианты выполнения охватывают варианты, модификации и их эквиваленты, которые включены в сущность и объем правовой охраны данного изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения. Кроме того, в подробном описании иллюстративных вариантов выполнения приведено описание многочисленных конкретных деталей, чтобы обеспечить всестороннее понимание заявленного изобретения. Однако специалисту следует понимать, что различные варианты выполнения могут быть реализованы на практике без использования подобных конкретных деталей.

Несмотря на то что признаки и элементы представленных иллюстративных вариантов выполнения описаны в конкретных сочетаниях, каждый признак или элемент может использоваться индивидуально без других признаков и элементов данных вариантов выполнения, или в различных сочетаниях с другими признаками и элементами, рассмотренными в данном документе, или без них.

В изложенном описании используются примеры изобретения, дающие возможность специалисту осуществить его на практике, включая выполнение и использование любых устройств или систем, а также выполнение любых относящихся к этому способов. Объем правовой охраны изобретения определен его формулой, при этом оно может включать другие примеры, которые встретятся специалистам. Подразумевается, что такие примеры подпадают под объем правовой охраны формулы изобретения.

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.

1. Поршневой компрессор, содержащий:

камеру сжатия, имеющую объем, предназначенный для сжатия текучей среды, поступившей в камеру сжатия через всасывающее отверстие, при этом указанная среда выпускается из указанной камеры сжатия через выпускное отверстие после процесса сжатия;

крышку компрессора;

исполнительный механизм, выполненный с возможностью создания углового перемещения; и

поворотный клапан, выполненный с возможностью восприятия указанного углового перемещения с помощью стержня, расположенного со стороны клапана, причем стержень, расположенный со стороны клапана, выполнен с возможностью прохождения через крышку компрессора, и регулирования открытия и закрытия всасывающего отверстия и выпускного отверстия в зависимости от углового перемещения, при этом поворотный клапан содержит:

поворотный диск, выполненный с возможностью поворота, обусловленного угловым перемещением;

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,

при этом первый конец стержня, расположенного со стороны исполнительного механизма, прикреплен к исполнительному механизму, а второй конец стержня, расположенного со стороны исполнительного механизма, прикреплен к зубчатой передаче.

2. Поршневой компрессор по п. 1, в котором зубчатая передача расположена вне камеры сжатия и выполнена с возможностью передачи углового перемещения от исполнительного механизма к поворотному диску поворотного клапана.

3. Поршневой компрессор по п. 2, в котором зубчатая передача содержит:

стержень, расположенный со стороны исполнительного механизма и присоединенный к исполнительному механизму, и

по меньшей мере два зубчатых колеса, включающих первое зубчатое колесо, прикрепленное к указанному стержню, расположенному со стороны исполнительного механизма, с возможностью поворота вместе с ним, и второе зубчатое колесо, предназначенное для передачи углового перемещения поворотному диску поворотного клапана.

4. Поршневой компрессор по п. 3, в котором зубчатая передача содержит второе зубчатое колесо на одном конце стержня, расположенного со стороны клапана, и

третье зубчатое колесо, присоединенное к другому концу стержня, расположенного со стороны клапана, и находящееся в зацеплении с первым зубчатым колесом.

5. Поршневой компрессор по п. 4, в котором

стержень, расположенный со стороны клапана, имеет первый буртик, расположенный между крышкой и вторым зубчатым колесом, и второй буртик, расположенный между крышкой и третьим зубчатым колесом, и

зубчатая передача дополнительно содержит первую втулку, расположенную между первым буртиком и крышкой, и вторую втулку, расположенную между вторым буртиком и крышкой.

6. Поршневой компрессор по п. 1, который является поршневым компрессором, содержащим две камеры сжатия, при этом поворотный клапан расположен на его торце со стороны головки поршня или на торце со стороны кривошипа, а указанная камера сжатия является одной из указанных двух камер сжатия.

7. Поршневой компрессор по п. 6, дополнительно содержащий:

второй поворотный клапан, выполненный с возможностью регулирования открытия и закрытия всасывающего отверстия и выпускного отверстия второй из указанных двух камер сжатия в зависимости от приведения в угловое движение, переданное второму поворотному диску, выполненному с возможностью поворота, обусловленного приведением в угловое движение, и имеющий:

другое первое отверстие, обеспечивающее возможность поступления потока всасываемой текучей среды во вторую из двух камер сжатия, когда другое первое отверстие совмещается с всасывающим отверстием, и

другое второе отверстие, обеспечивающее возможность выхода выпускного потока текучей среды из второй из двух камер сжатия, когда другое второе отверстие совмещается с выпускным отверстием.

8. Поршневой компрессор по п. 7, содержащий:

по меньшей мере одну зубчатую передачу, выполненную с возможностью передачи углового перемещения от исполнительного механизма для приведения в угловое движение поворотного диска по меньшей мере одного из указанных двух поворотных клапанов.

9. Поршневой компрессор по п. 1, в котором крышка отделяет внешнюю среду от объема, в котором расположен поворотный диск, при этом указанный объем расположен между крышкой и дном камеры сжатия.

10. Поршневой компрессор по п. 1, в котором стержень, расположенный со стороны клапана, соединяет исполнительный механизм с поворотным диском.

11. Способ модернизации поршневого компрессора, изначально содержащего два автоматизированных клапана, расположенных на торцевой пластине камеры сжатия поршневого компрессора, включающий:

удаление подвижных частей клапанов с сохранением при этом седел указанных клапанов на своем месте, причем каждое седло имеет отверстие, проходящее во внутреннюю часть камеры сжатия,

обеспечение исполнительного механизма, выполненного с возможностью создания углового перемещения, при этом исполнительный механизм выполнен так, что он не находится в контакте с текучей средой, сжимаемой компрессором,

монтаж снаружи указанного торца камеры сжатия поворотного диска, имеющего два отверстия, расположенных в различных угловых положениях, так что одно отверстие поворотного диска совмещается с отверстием одного седла в первом угловом положении, а другое отверстие поворотного диска совмещается с отверстием другого седла во втором угловом положении, отличающемся от первого углового положения, и

присоединение поворотного диска к исполнительному механизму через крышку компрессора с обеспечением возможности поворота указанного диска, обусловленного угловым перемещением, при этом стержень, расположенный со стороны клапана, на одном своем конце соединен с поворотным диском, а на другом своем конце соединен с исполнительным механизмом.

12. Способ по п. 11, в котором крышка отделяет внешнюю среду от объема, в котором расположен поворотный диск.

13. Способ по п. 11, в котором стержень, расположенный со стороны клапана, соединяет исполнительный механизм с поворотным диском.