CN105090671A - 具有压力脉冲阻尼器和止回阀的压缩机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有压力脉冲阻尼器和止回阀的压缩机系统。在所公开的系统中，压力脉冲阻尼器与压缩流体形成流体连通。所述脉冲阻尼器可操作用于减少流体内的压力脉冲。在一些实施例中，止回阀可以与所述脉冲阻尼器流体连通，以防止所述压缩流体的倒流。

Description

具有压力脉冲阻尼器和止回阀的压缩机系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年1月16日提交的美国临时专利申请61/928,190的权益，该申请的内容整体结合在此以作参考。

技术领域

本公开总体上涉及一种具有止回阀的压力脉冲阻尼器和一种包括设有止回阀的压力脉冲阻尼器的压缩机系统。

背景技术

离开压缩机的工作流体中可能出现压力脉冲，这些压力脉冲(例如)可能有相对大的振幅，并且可能对下游的管道部件造成损坏，并且可能导致相对极端的噪声水平。例如，额定为105psi表压(psigage)的典型的无油压缩机，可能在与端口通过频率有关的频率下，在压缩机的排放处具有从90psig到120psig的动态压力。端口通过频率表示压缩机排放端口打开以允许压缩空气离开压缩机的次数。这些脉冲在压缩机的排放处开始，并且穿过整个管道系统向下游迁移。

有些止回阀可能不适合在某些压缩机的出口长期有效地使用，而且这些止回阀还可能容易出现流引发的振动。压力脉冲可能会反复地冲击止回阀柱塞，从而引起过量的振动和应力，这样可能会导致发生故障。

压缩机机械制造商可能使用传统的消声器形式的设计来设计脉冲抑制设备。有些压力脉冲阻尼器设计可能包含传统上在消声器和排气系统中设置的部件。有些阻尼器设计可能包括例如扼流管、孔板、支管和亥姆霍兹(Helmholtz)共振器、吸收衬里和/或穿孔管等部件。声学家可以使用在波动方程的解的基础上建立的声学原理来设计消声器系统。在许多消声器设计中，假设压力脉冲作为以声速行进的声波传播。声波传播定义为通过声波传播介质中的分子的压缩和膨胀来传输能量。声波以声速传播，并且对于室温下的空气，该速度大约是341m/sec。

有些现有的系统相对于某些应用有各种缺点、缺陷和不足。因此，该技术领域中仍然需要进一步的贡献。

发明内容

本发明的一个实施例是一种独特的压力脉冲阻尼器和一种止回阀组件。其他实施例包括压力脉冲阻尼器和止回阀组件用的装置、系统、设备、硬件、方法和组合。通过说明和随附的各图，将容易了解本申请的其他实施例、形式、特征、方面、益处和优点。

附图说明

本文中的说明参照了附图，其中几个视图中始终用相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：

图1是示例性压缩机系统的示意框图；

图2是示例性压力脉冲阻尼器和止回阀组件的侧视图的横截面图解说明；

图3是示例性压力脉冲阻尼器和止回阀组件的侧视图的另一个横截面图解说明；

图4是从工作流体流经止回阀组件的方向看的示例性止回阀组件中心主体的一部分的透视图；

图5是从与工作流体流经止回阀组件的方向相反的方向看的示例性止回阀组件中心主体的一部分的透视图；

图6A是从工作流体流经止回阀组件的方向看的示例性止回阀组件柱塞的透视图；

图6B是从工作流体流经止回阀组件的方向看的另一个示例性止回阀组件柱塞的横截面侧视图；

图7是从与工作流体流经止回阀组件的方向相反的方向看的示例性止回阀组件柱塞的透视图；

图8是从工作流体流经止回阀组件的方向看的示例性止回阀组件中心主体和柱塞的透视图；

图9是从工作流体流经止回阀组件的方向看的示例性止回阀组件中心主体和柱塞的立面透视图；

图10是示例性中心主体和柱塞的横截面侧视图；

图11是在工作流体穿过示例性压力脉冲阻尼器和止回阀组件时的工作流体流线的图解说明；

图12是在工作流体穿过示例性压力脉冲阻尼器和止回阀组件时该工作流体中的压力梯度的示例性图解说明；

图13是示出了穿过示例性压力脉冲阻尼器和止回阀组件的工作流体流的流线的示例性图解说明；

图14是设有止回阀组件的示例性压力脉冲阻尼器的立面侧视图；

图15是示例性止回阀组件的分解图；

图16是阀处在打开位置时的示例性止回阀组件的横截面侧视图；

图17是示例性压力脉冲阻尼器的横截面侧视图；并且

图18是阀处在关闭位置时的示例性止回阀组件的横截面侧视图；并且

图19是示例性系统的一部分的横截面剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明的原理，现在将参照图中图解说明的实施例，并且将使用具体的语言来说明这些实施例。尽管如此，应当理解，对本发明的某些实施例的图解和说明，并不意在限制本发明的范围。另外，对图解的和/或说明的实施例的任何更改和/或修改可考虑为都属于本发明的范围。而且，本发明所涉及的领域的技术人员一般将想到的对本文中图解和/或说明的本发明的原理的任何其他应用，考虑都属于本发明的范围。

本公开总体上涉及使用压力脉冲阻尼器和空气动力止回阀组件，抑制、减少和/或减轻脉冲源附近或近场中的工作流体中的压力脉冲。该止回阀组件设计可以降低止回阀组件和止回阀部件上受到的应力，以便降低这些零件的故障率。本领域的普通技术人员应理解，本文中说明的压力脉冲阻尼设备和止回阀组件还可以用于抑制其他流体流中和例如压缩机或鼓风机等任何设备的输出处的脉冲。

无源噪声和流体动态控制有一些相似的物理原理。声场的波速是声速，而流体动态涡流(涡旋)场的波速是气体对流速度。气体动态流的波长是两个涡流之间的长度。通过声学研究，我们得知C＝λ*f，其中C是声速，λ是声学波长，并且f是频率。通过流体动力学，我们得知U＝L*F，其中U是气体的对流速度，L是涡流分隔距离，并且f是气体非稳态动力频率。在压缩机中，C典型地比U大很多，即，在大多数压缩机应用中，定义为m＝u/c的马赫数小于0.2。在给定上述关系的情况下，气体动力学用的无源控制设备将必需有更小的几何长度(λ比L大很多)尺度，才能成功地消除振荡。本公开教示了一种气体动态无源消除设备。该设备的长度尺度是根据气体流速U选择的。虽然存在该设备，但是还是会从压缩机发生声场，而本文中公开的装置和方法将通过消除涡流来减弱声场的任何进一步的产生。下文将更具体地解释，在脉冲阻尼器的侧面设有一个限定出口的环状入口将使得流的流线和相关的涡流在其中行进不同的长度，因为根据流的方位入口角，每个路径的长度是不同的。

在近场，在压缩机的排放附近，压缩机出口处的流体中存在压力脉冲，这是由非稳态气体动态流产生的。气体动态成为压力脉冲的起源，该压力脉冲源作为以气体对流速度行进的空气动力波而传播。总体来说，近场中的噪声的主要来源是因为气体动态紊乱，这些气体动态紊乱源于压缩机出口处的排放端口的打开和关闭。在压缩机排放附近产生压力脉冲可以称为空气动力现象。在压缩机排放端口的下游，空气动力的不稳定现象减轻，而压力脉冲紊乱发展成声场。声场以声速传播，并且声场就是我们从压缩机中听到的噪声的来源。

离开压缩机中的工作流体可以称为气塞(slugsofair)，每当转子打开和关闭时，会排放出气塞。气体流主要受到其在近场中的空气动力属性的影响；压力脉冲以气塞的对流速度行进，并且压力脉冲的速度取决于穿过压缩机的质量流和管道的横截面面积。在更靠下游的位置，在远场中，流体缓流分解成小涡流结构。远场中仍然存在压力脉冲的空气动力分量，但是该空气动力分量的振幅强度总体上已经减弱。压力脉冲的声学分量始终存在，现在压力脉冲的声学分量成为了主项，因为远场中的空气动力分量减弱了。

工作流体被引导到压力脉冲阻尼器，然后，在一些实施例中，工作流体可以穿过止回阀组件，该止回阀组件设计成具有空气动力学形状，以便使阀两端的压降最小化。止回阀两端的流体的平稳过渡使得止回阀受到的因流引起的振动最小化，这样可以降低止回阀组件的故障率。止回阀组件可以与压力脉冲阻尼器的主体整合，以便减少在实施改进型压力脉冲阻尼器和止回阀时必需的零件数目。在其他实施例中，止回阀组件可以与压力脉冲阻尼器分开，并且可以具有与压力脉冲阻尼器的流路径轴向对准的流路径，从而确保工作流体从压力脉冲阻尼器到止回阀组件的空气动力学过渡。压力脉冲阻尼器和止回阀组件的这种空气动力学设计可以减少止回阀组件两端的压降，并且保护止回阀组件的零件免受不必要的磨损。止回阀进一步设计成被弹簧偏压在关闭位置，以防例如在压缩机未受负载时工作流体倒流回到压缩机中。

压力脉冲阻尼器为近场中的工作流体形成经过特别设计的流路径，这条流路径在减轻压缩机或鼓风机的压力脉冲时发挥主要作用。止回阀组件具有一种空气动力学设计，这种空气动力学设计可以提高止回阀组件的可靠性和该系统的效率。根据空气动力学原理减轻工作流体流的近场中的压力脉冲还有一个效果，即很可能会减弱工作流体流的远场中的声学振动。本文中使用的空气动力学该术语包括流体动力学和/或气体动力学，这取决于在特定压力脉冲阻尼器中使用的工作流体。

参照各图，并且尤其是参照图1，根据本说明书的一个实施例描绘了压缩机系统10的一个非限制性示例的一些方面。压缩机系统10可以包括压缩机或鼓风机24，该压缩机或鼓风机24在排放侧设有入口12和出口14。工作流体22经由入口12流到压缩机中，并且经由出口14离开压缩机。压缩机出口14与压力脉冲阻尼器20的入口16直接地或间接地流连通。系统10可以包括止回阀组件60，止回阀组件60可以与压力脉冲阻尼器20整合，或者可以是单独的一个组件。另外，止回阀组件60可以与阻尼器之外的其他类型的设备一起使用，或者用作独立的组件。

在一种形式中，压缩机24是螺杆式压缩机。在一种特定形式中，压缩机24是无油螺杆式压缩机。在其他实施例中，压缩机24可以是活塞式压缩机、叶状压缩机(lobedcompressor)或者任何正位移压缩机。在另外其他实施例中，压缩机24可以是离心压缩机、叶片式压缩机、鼓风机、风扇或流体泵。压缩机24配置成经由压缩机出口14排放加压的工作流体22，并且排放到期望的位置。压缩机24也可以是任何能够排出含有需要阻尼的压力脉冲的工作流体的装置，本领域的普通技术人员应当理解这一点。

在一个实施例中，压缩机24给例如空气的工作流体22加压，并且在出口14处排放加压流体以供下游的部件使用。加压的工作流体22可以直接地或间接地行进到压力脉冲阻尼器20的入口16。然后，工作流体22在其出口18处离开压力脉冲阻尼器20，并且穿过止回阀组件60。工作流体22离开止回阀组件60时的压力脉冲振幅小于工作流体22进入入口16时存在的压力脉冲振幅。

图2图解说明压力脉冲阻尼器20和止回阀组件60的一个实施例。在图2中示出的实施例中，止回阀组件60连接或安装到压力脉冲阻尼器20上，但是止回阀组件60并不与压力脉冲阻尼器20整合。

例如空气的工作流体22从入口16进入腔室30，然后被引导到环状区段40中。环状区段40可以是一个在流的轴向方向上径向地扩张的环形。例如，环状区段40在环状区段40的入口处的径向扩张率可以高于在出口处的径向扩张率，这样使得环状区段40的总体形状是钟形。压力脉冲阻尼器20的形状设计成接下来将工作流体22流引导到环形或环面(toroidal)腔室50中，在这里，流体流总体上在环状区段40的圆周或横切的方向上。腔室50可以像图2中示出的一样具有环面的形状，但是也考虑其他形状。在一个实施例中，压力脉冲阻尼器20可以用延性铸铁或任何其他合适的材料铸造成一个零件。

压力脉冲阻尼器20的形状设计成允许在环状区段40中流动的流体在环面腔室50的圆周周围的任何点进入环面腔室50。然后，工作流体22从环面腔室50的单个端口离开。在一个实施例中，工作流体22从位于环面腔室50的内径上的一个出口开口26离开。在另一个实施例中，工作流体22从位于环面腔室50的外径上的一个出口开口离开。在其他实施例中，工作流体22可以在环面腔室50的其他位置(包括多个开口)离开，和/或穿过其他类型的出口离开。工作流体22在环面腔室50内部行进的距离取决于工作流体22在进入腔室50之前所沿循的罗盘方向。

例如，当工作流体22离环面腔室50的出口开口26一百八十度进入环面腔室50并且工作流体22在出口开口的方向上流动时，工作流体22行进的距离将比工作流体22离出口开口26一度进入腔室并且在朝开口26的方向上行进的情况下更远。压力脉冲阻尼器20的环状区段40和环面腔室50形成多条路径，供工作流体22在出口开口26处重新组合之前流动。当工作流体22中的涡旋结构在环面腔室50的出口开口26处重新会合时，总量一起平均。不同流路径的行进长度的组合差引起相位差，这些相位差会产生净流(netflow)，该净流能抵消大的涡流结构，从而减少工作流体22的流中的初始压力脉冲。

压力脉冲阻尼器20设计成能减少(例如)从压缩机24中流出的工作流体22的近场中的压力脉冲的空气动力分量。远场中的声波发生的改进通常是因为近场中的有效阻尼。

图2还示出了环状区段40中的阻尼器20的形状可以在流体流路径的轴向方向上径向地扩张，环状区段40的出口44处的流区域的最大环状半径大于环状区段40的入口42处的最大环状半径。在一个特定实施例中，最大环状半径在环状流路径的入口42处的扩张速度快于环状流路径的出口44处的扩张速度，这样使得阻尼器20在环状区段40中具有钟形的形状。

工作流体22离开环状区段40的出口44后被引导进入环面腔室50。考虑工作流体22可以在环面腔室50的圆周周围的任何点进入。在图2中示出的实施例中，来自环状区段40的工作流体22可以在环面腔室50的底部进入，并且环状流-环面流的汇合点52可以由不受阻碍的环组成。在其他实施例中，环状流-环面流的汇合点52可以部分地用(例如)端口或叶片受到阻碍，本领域的普通技术人员应理解这一点。还可以在压力脉冲阻尼器20的主体内部的各种其他点上使用引导叶片或端口。例如，另外的实施例还可以在压力脉冲阻尼器20和/或止回阀组件60的主体上的各个位置上包括清除端口56、压力接头57和仪器端口。

然后，工作流体22在总体上与环状流路径40横切的方向上在环面腔室50内行进，直到工作流体22到达环面腔室的出口开口26为止。环面腔室50内的工作流体22可以在顺时针或逆时针方向上行进，这取决于空气在进入环面腔室50之前所沿循的罗盘方向。在一个实施例中，环面腔室50的出口开口26位于环面腔室50的内周上。

然后，工作流体22在出口端口26处离开环面腔室50之后，被引导到止回阀组件60。止回阀组件60包括中心主体70，中心主体70设有中心零件72和柱塞80。止回阀组件60经过空气动力学设计，使得工作流体在中心零件72周围流动时的压降最小化。

柱塞80在阀座82附近设有阀头84，用于邻接动作。在一些实施例中，阀座82可以在压力脉冲阻尼器出口18处直接安装到压力脉冲阻尼器20的主体上，或者在其他实施例中，阀座82可以安装到安装板81上，安装板81安装到压力脉冲阻尼器20的出口18上。在又一实施例中，阀座82可以安装到止回阀组件60上。在一些实施例中，阀座82可以具有倒角表面98，以便增加阀座与柱塞阀头84或柱塞阀头92的表面区域直接接触的表面区域，从而提高抵靠工作流体22的流的密封的有效性。在某些实施例中，阀头84可以突出到压力脉冲阻尼器20的出口部分中。

在一个实施例中，离开压力脉冲阻尼器20的流路径D2的外径可以大概等于进入止回阀组件60的流路径D1的外径，以便使得工作流体22能从压力脉冲阻尼器20平稳地空气动力地传递到止回阀组件60。

在一些实施例中，可以在压力脉冲阻尼器20的阀座82上安装一个例如垫圈或其他材料的密封零件83，用以形成密封，从而防止工作流体22在阀座82与柱塞阀头84之间的流。在一些实施例中，密封零件83可以是固定的或可卸除的，并且密封零件83可以由任何适合于为工作流体22流形成密封的材料构成，例如橡胶、金属或例如PTFE的各种聚合物，本领域的普通技术人员应理解这一点。在一些实施例中，阀座82可以可卸除地固定到安装板81上，然后安装板81可卸除地固定到压力脉冲阻尼器20的主体上；或者，阀座82可以可卸除地固定到压力脉冲阻尼器20的主体上。

当没有工作流体22离开压力脉冲阻尼器20时，柱塞80被弹簧偏压在关闭位置，使得阀头84安放在阀座82上。当工作流体22离开压力脉冲阻尼器20时，工作流体22接触阀头84，并且逆着偏压弹簧75的力将阀头84移动到打开位置。

图3图解说明压力脉冲阻尼器90和止回阀组件92的另一个实施例。工作流体22在入口16处进入压力脉冲阻尼器90，穿过环状区段40、环形或环面腔室50，并且穿过止回阀组件92离开。

在图3中示出的实施例中，止回阀组件92的阀座87可以是压力脉冲阻尼器90的主体的一体式部分。此外，止回阀组件92的阀座87可以支撑密封零件83，从而在阀处在关闭位置时形成密封，使得工作流体22无法通过。在图3中可以看到，当阀座87和密封零件83位于压力脉冲阻尼器90内并且中心零件72延伸到压力脉冲阻尼器90中时，止回阀组件92与压力脉冲阻尼器90整合。

考虑在压力脉冲阻尼器或止回阀组件的一个实施例中，可以使用压力脉冲阻尼器或止回阀组件的另一个实施例中的一些部件或零件。

图4是从工作流体流经止回阀组件60的方向看中心主体70的示例性实施例的透视图。中心主体70和中心零件72的形状经过空气动力学设计，使得阀两端的压降最小化。在一个实施例中，止回阀组件60可以由不锈钢或铸铁制造而成。在一个实施例中，中心零件72的外径在流体流的轴向方向上平稳地减小，以便使在工作流体22在中心零件72周围流动时可能在中心零件72后方发生的任何涡流最小化。中心零件72的空气动力学设计可以提供使阀的功能不会受到阀头84的区域中的湍流的负面影响，该湍流可能导致阀头84抬离阀座87。中心零件72的底表面74面朝的方向与工作流体流经止回阀组件的方向相反，而顶表面78(见图5)面朝工作流体流经止回阀组件的方向。当止回阀组件60的柱塞80处在打开位置时，底表面74邻近于柱塞阀头84的背面。中心零件74的底表面可以包含凹座76，凹座76设计成与偏压弹簧75轴向对准，偏压弹簧75用于将柱塞80弹簧偏压在正常关闭位置。

图5是从与工作流体22流经止回阀组件60的方向相反的方向看中心主体70的示例性实施例的透视图。可以看到中心零件78的顶表面及其平滑弯曲的表面。这种空气动力学设计有助于使工作流体流经阀组件60时的压降最小化。在一个实施例中，当工作流体流经中心零件72时，可以引导工作流体穿过三个引导叶片79。叶片79可以设计并且定位成减少任何旋转的湍流。在一个实施例中，这些叶片还用于将中心零件72支撑在中心主体70里面。考虑在其他实施例中可以使用不同数目的引导叶片79。

图6A是从工作流体22流经止回阀组件60的方向看柱塞80的示例性实施例的透视图。柱塞阀头84有两个相反的表面。在一个实施例中，第一基本平滑的凸面表面85与离开压力脉冲阻尼器20的工作流体22流连通，以便使工作流体22经过止回阀组件60时的压降最小化。

考虑表面85的形状可以与图6A中看到的不一样，例如柱塞阀头84的边缘周围的一部分是平坦的，和/或与表面85的其余部分处在不同的角度。例如，在其他实施例中，图6B中示出了柱塞阀头组件90，其中柱塞阀头92的外边缘上有倒角。柱塞阀头92的中心表面94具有总体上凸面的形状，其表面可以是未经抛光的铸造金属。柱塞阀头92的外周表面96可以有倒角，以便与阀座82密封地接合，并且外周表面96可以例如是经过抛光的铸造金属。考虑在任何其他实施例中可以使用图6B中示出的柱塞阀头组件90。

图7是从与工作流体22流经止回阀组件60的方向相反的方向看柱塞80的示例性实施例的透视图。柱塞阀头84具有第二表面86，与凸面表面85相反，第二表面86基本是平面的。这种空气动力学设计可以有助于使工作流体22流经止回阀组件60时的压降最小化，并且使止回阀组件60的零件上的机械磨损最小化。图7示出了阀头84的基本平面的表面86的示例性实施例，该基本平面的表面86设计成与中心主体70的中心零件72邻接。在一个实施例中，阀头84的最大外周与中心主体70中的中心零件72的最大外周大概相同。这样可以最小化柱塞80和中心主体70的中心零件72突出到经过止回阀组件60的工作流体22流中的突出，从而减少流体流中的湍流和止回阀组件60两端的压降。图7还示出了凹座88，在一些实施例中，凹座88配置成与偏压弹簧75轴向对准，以便将柱塞80弹簧偏压在关闭位置。

图8是从工作流体22流经止回阀组件60的方向看的中心主体70和柱塞80的示例性实施例的透视图，当柱塞80处在打开位置时，中心主体70与柱塞80彼此相邻。该视图示出了当柱塞80处在打开位置时，中心零件72的底表面74邻近于阀头84的基本平面的表面86。该视图还示出了阀头84的最大外周与中心主体70中的中心零件72的最大外周大概相同。

图9是从工作流体22流经止回阀组件60的方向看的立面图中的中心主体70和柱塞80的透视图，当柱塞80处在打开位置时，中心主体70与柱塞80彼此相邻。该视图还示出了当柱塞80处在打开位置时，中心零件72的底表面74邻近于阀头84的基本平面的表面86，并且柱塞阀头84的最大外周与中心主体70中的中心零件72的最大外周大概相同。

图10是当柱塞80处在打开位置时中心主体70和柱塞80的示例性实施例的侧视横截面图。在一个实施例中，柱塞阀头84的最大外周大概等于中心零件72的最大外周，这样当中心零件72与柱塞阀头84彼此相邻并且阀处在打开位置时，穿过中心主体70的工作流体22流的湍流极小。

图10还示出了引导叶片79中的一个的横截面。在一个实施例中，引导叶片不是在工作流体22流的轴向方向上在中心主体70的整个长度上延伸，而是小于中心主体70的轴向长度的大约一半。在一个实施例中，中心主体70在环状流路径中引导工作流体，这条环状流路径在穿过中心主体70中的工作流体流的轴向方向上径向地减小。在一个实施例中，有一个压力端口77，当阀被工作流体22流推到打开位置中时，该压力端口77允许工作流体22从阀头84下面流出。压力端口77使得被拦住的工作流体22将不会产生与柱塞阀头84的打开相反的力。

图11是在流体穿过设有止回阀组件60的压力脉冲阻尼器20的实施例时的工作流体流线的图解说明。本文中说明的压力脉冲阻尼器20与止回阀组件60组合可以减少工作流体22中存在的压力脉冲。

图12是示出了压力脉冲阻尼器20和止回阀组件60的实施例的侧视图的图，其中用线条表示压力的每处变化。环状区段40上游的压力梯度P1所表示的压力梯度大于压力梯度P2，压力梯度P2在进入止回阀组件60之前已经在出口端口18处离开压力脉冲阻尼器20。

图13是压力脉冲阻尼器20和止回阀组件60的实施例的侧视图，图中示出了一些流线，这些流线表示工作流体22在穿过压力脉冲阻尼器20和止回阀组件60时可以采用的流路径。当工作流体22从环状区段40行进到环面腔室50中时，可能存在一些分开的、湍流的或再循环的流，这些用流线予以示出，并且是本领域的普通技术人员应当理解的。

图14是示例性压力脉冲阻尼器20和止回阀组件60的侧视图。具体来说，图14示出了任选的入口端口56，入口端口56可以用于在压力脉冲阻尼器20和/或止回阀组件60周围的护套58(见图17)中引导第二工作流体，以便实现与第一工作流体22的热传递，例如冷却或加热。在其他实施例中，端口56可以用于其他用途，例如清除端口、仪器端口或压力接头。在一个实施例中，压力接头57位于压力脉冲阻尼器20的入口腔室30附近。

图15是示例性止回阀组件60的分解图。在一个实施例中，偏压弹簧75可以部分地封围在套筒73内。

图16是阀头处在打开位置时的止回阀组件的横截面侧视图。

图17示出了设有入口端口56的护套58的任选的位置，入口端口56用于使第二工作流体流实现与第一工作流体22的热传递。在另一个实施例中，入口端口56也可以例如是清除端口。在又一个实施例，靠近入口腔室的压力脉冲阻尼器主体中还可以包括压力接头57。

参照图18，图18是阀头处在关闭位置时的止回阀组件的横截面侧视图。

图19是根据本说明书的实施例的压缩机系统的非限制性示例的图解说明。该压缩机系统可以包括压缩机或鼓风机，该压缩机或鼓风机设有一个出口，该出口与压力脉冲阻尼器的入口直接地或间接地流连通。压力脉冲阻尼器的出口与止回阀组件的入口直接地或间接地流连通。

再次参照图16-19，可以容易弄清压力脉冲阻尼器和止回阀系统的操作。可以将例如压缩机100所产生的非稳态加压流体流101的来源传递到压力脉冲阻尼器110的入口通路102。脉冲阻尼器110在第一端部112与第二端部114之间延伸。流体总体上在箭头116所表示的轴向方向上流到入口102中和从出口104流出，然而应了解，也考虑与本文中说明的流模式不同的流模式，本领域的普通技术人员应当了解这一点。脉冲阻尼器110包括外罩118，外罩118具有外壁120，外壁120总体上沿着其长度限定径向外部流路径边界121。中央主体122(也称为内部主体或中心主体)位于外罩118内，在外壁120的径向内侧。虽然可以使用例如中央或中心的术语来说明系统中的中央主体122或其他部件，但是应当理解，这些术语并不要求中央主体或任何类似称谓的部件位于外罩118的几何中心位置，而是实际上可以位于外罩内的任何期望位置。

中央主体122包括周壁124，周壁124限定中央主体122的形状。在一种形式中，中央主体122可以是基本中空的，并且在其他形式中，中央主体可以是部分中空的。在中央主体122的外壁120与周壁124之间形成中央通路或环状流路径130。在一种形式中，中央通路130基本是钟形形状的，在其他形式中，随着流路径130总体上沿着箭头116限定的轴向流路径方向向外径向地移动时，该形状可以发生变化。周壁120不限于一种配置或形状，并且可以通过多种形状中的任一种来限定。在一种特定形式中，前向端部125可以包括线性部分，如图17所示，但是在备选实施例中，前向端部125也可以包括拱形的部分。

可以通过外壁120的内表面138限定中央通路130的径向外部流路径边界121。可以通过中央主体122的周壁124的外表面142限定中央通路130的径向内部流路径边界140。在一种形式中，入口102的横截面面积可以基本等于中央通路130的横截面流面积，使得沿着流路径发生的膨胀和收缩所致的压力损失最小化。此外，横截面流面积沿着中央通路130的流方向可以基本保持不变。

环形或环面腔室150可以位于中央通路130下游。环面腔室150围绕中央主体122形成圆周通路，并且可以具有任何期望的横截面形状，包括圆形、椭圆形或线性与拱形区段的组合。360度过渡通道152位于中央通路130与环面腔室150之间，并且用作中央通路130的离开口和环面腔室150的流入口。环面腔室150总体上将流体流从中央通路130所限定的总体上轴向和径向向外的方向引导到圆周流模式中。环面出口端口160形成在中央主体122的周壁124中。出口端口160可以具有期望的任何形状和尺寸，但是，在示例性实施例中示出的一种形式中，该形状可以是椭圆形的，并且流面积基本等于过渡通道152的流面积。各个流的流线将在顺时针或逆时针方向上围绕圆周环面腔室150流动，该方向取决于流体动力，例如速度、方向、角动量和在进入腔室150时相对于出口端口160的位置的位置。因为每条流线采用不同的路径到达出口端口，所以流的因为涡流或涡旋流所致的非稳态部分将至少部分地被减少或抵消，这又使得流体流中的压力脉冲的一部分减少。在流体穿过出口端口160离开环面腔室150之后，流体被引导而径向向内进入中央主体122的中空部分161，并且通过出口流路径104从脉冲阻尼器110出去。在一些实施例中，出口引导叶片170可以位于脉冲阻尼器110的流路径中的一条或多条中，以便于实现期望的流速度。

特别参照图16和图18，止回阀200可以位于脉冲阻尼器110下游。止回阀200在第一端部212与第二端部214之间延伸。流体流总体上在箭头216所表示的轴向方向上流动到入口通路202中和从出口通路204流出，但是应了解，考虑与本文中说明的流模式不同的流模式，本领域的技术人员应当了解这一点。止回阀200包括外罩218，外罩218具有外壁220，外壁220限定了一条基本S形的流体流路径或通路222的外部径向边界壁。应当注意，虽然在环状流路径222一侧上的横截面中观看时，通路是限定为基本S形的，但是也可以用反向S形或其他蛇形形状或类型的流路径来描述通路222。

内部主体或中心主体230位于外罩218内，在外壁220的径向内侧。内部主体230的外部异形(profile)壁232限定了S形通路222的内部径向边界壁。当通路222从内部主体230周围的环状流路径过渡到内部主体230下游的出口通路204时，S形通路222将流体流总体上从径向外侧位置引导到径向内侧位置。

内部主体230内形成的阀杆通道240可以总体上沿着轴向方向从第二端部214朝第一端部212延伸。在一种形式中，阀杆通道240的内部包括长型孔隙242，例如盘簧等的弹性构件250定位在该长型孔隙242里面。阀杆254连接到阀头256的情况下，阀252可以与阀杆通道240操作性接合。在一种形式中，阀杆254可以滑动地接合在阀杆通道240内，在其他形式中，界面可以颠倒，其中阀杆254可以包括中空部分，阀杆通道240滑动地接合在该中空部分里面。阀252可以在对应于完全关闭位置和完全打开位置的第一位置与第二位置之间移动。图18中示出了完全关闭位置，并且图16中示出了完全打开位置。弹性构件250可以联接在内部主体230与阀252之间，以便将阀促动到正常关闭位置。

阀头256具有总体上凸面的外表面260，面向总体上由箭头216限定的流方向。在一种形式中，凸面的外表面260是球形的形状。本文中也考虑其他形状。阀头256的尾侧262从阀杆254延伸到面朝尾部的外环264，从而形成具有限定的宽度和外径的密封表面。

圆周腔270可以形成在内部主体230的阀杆通道240周围，以便将阀杆通道240与外部异形壁232的一部分互相隔开。外部异形壁232终止于前缘272处，从而限定具有限定的宽度和外径的环形密封面274。在一种形式中，外部异形壁232的密封面274的宽度基本等于外环264的宽度，以便在阀252处在打开位置时形成相配的密封界面。环形密封表面274和异形壁的外环264的限定的外径可以基本相同，从而使得阀头256与内部主体的外部异形壁232之间的流路径过渡是基本齐平的。这样的话，加压的流体流将无法迫使阀头256朝向关闭位置移动，或者在加压流沿着S形通路222经过从阀头256到内部主体230的过渡区域时导致阀发生振颤。

在通过S形通路222之后，加压的流体流被传输穿过在止回阀外罩218的第二端部214附近形成的出口通路204。在一种形式中，沿着出口通路204的横截面流面积基本等于S形通路222和入口流通路202的环状流面积。

一个或多个出口引导叶片280可以横跨S形通路222的一部分在止回阀外罩218的内部主体230与外壁220之间延伸。出口引导叶片280可以构造成在期望的方向上引导各个流的流线的速度轮廓。在一种形式中，期望的方向可以基本在箭头216所限定的轴向方向上。在其他形式中可以期望其他方向或速度轮廓。

排放孔隙或通孔290可以形成在内部主体230的尾端292中，并且延伸到阀杆通道240中。排放孔隙290配置成向阀杆254提供与内部主体230的尾端292处的相对低压区域的流体连通，这样低压将用于帮助使阀252保持在打开位置，并且在阀杆从关闭位置移动到打开位置时防止阀杆通道240中堆积压力。

在一个方面中，本公开限定了一种系统，该系统包括：压缩机，其能够操作用于压缩流体；脉冲阻尼器，其与所述压缩机下游的压缩流体形成流体连通，所述脉冲阻尼器设有带有外周壁的外罩；止回阀，其连接在所述脉冲阻尼器下游，所述止回阀设有外罩，位于所述外罩中的阀能够在关闭位置与打开位置之间移动；并且其中，所述止回阀外罩包括：外壁，其围绕所述阀在圆周上延伸；内部主体，其与所述外壁隔开，并且位于所述外壁的径向内侧；以及流体通路，其围绕所述内部主体形成在所述内部主体与所述外壁之间的空间中，其中，所述流体通路由基本S形配置来限定，所述基本S形配置沿着S形通路的长度具有基本不变的横截面流面积。

在一些改良的方面中，本公开限定了一种流体引导叶片，流体引导叶片，所述流体引导叶片横跨所述S形通路从中央主体延伸到所述止回阀外罩的所述外壁；止回阀出口通路，所述止回阀出口通路的横截面流面积基本等于所述S形通路的横截面流面积；其中，所述内部主体还包括：第一端部和第二端部，所述第一端部定位为接近所述止回阀的流体入口，所述第二端部定位为接近所述止回阀的流体出口；所述S形流路径的内部径向壁的一部分，其形成在所述第一端部与第二端部之间；具有限定宽度的密封面，其形成在所述第一端部的前缘处的圆周边沿上；阀杆通道，其沿着轴向方向形成在所述第一端部与所述第二端部之间；以及中空腔，其位于所述阀杆通道与所述圆周边沿之间；贯通孔隙，所述贯通孔隙在所述阀杆通道与所述内部主体的所述第二端部之间延伸；偏压构件，所述偏压构件位于所述阀杆通道内；其中，所述偏压构件配置成将所述阀朝所述关闭位置促动；其中，所述阀包括：阀头；杆，其从所述阀头延伸，所述杆能够与所述内部主体的所述阀杆通道滑动地接合；以及阀头尾面，其形成在所述阀头的圆周外周上，具有与所述中心主体的密封面的宽度和形状互补的宽度和形状，使得当所述阀处在所述打开位置时，所述阀头尾面和所述内部主体的所述密封面相互密封接合；其中，所述阀头尾面和所述密封面的外边缘在密封接合时在径向方向上基本对准；其中，在所述关闭位置中，所述阀头的一部分延伸经过所述脉冲阻尼器外罩的所述外周壁；其中，所述内部主体的所述内部径向壁沿着所述S形流路径从所述第一端部径向向内突出到所述第二端部；出口通路，所述出口通路位于所述止回阀下游，所述出口通路的横截面流面积基本等于所述S形通路的横截面流面积；阀座，所述阀座配置成当所述阀处在所述关闭位置时与所述阀形成不透流体的密封；其中，所述阀座与所述脉冲阻尼器外罩一起形成；其中，排放孔隙穿过所述内部主体的尾端形成，并且延伸到所述阀杆通道；其中，所述脉冲阻尼器包括出口通路，所述出口通路的横截面流面积基本等于所述S形通路的横截面流面积；其中，所述脉冲阻尼器的所述外罩还包括：第一端部和第二端部，所述第一端部和第二端部总体上限定轴向流方向；外圆周壁，其具有内表面，所述内表面限定外部径向流路径壁；入口通路，其由所述外圆周壁限定；中央主体，其具有开放腔，位于所述入口通路下游；中央通路，其围绕所述中央主体形成，由所述中央主体的周壁和位于所述周壁径向外侧的所述外圆周壁限定；环面通路，其形成在所述中央主体周围，在所述中央通路下游；入口孔隙，其穿过所述周壁形成，以便在所述环面通路与所述中央主体内的所述开放腔之间提供流体连通；以及出口通路，其形成在所述中央主体的所述开放腔下游。

本公开的另一个方面限定了止回阀，所述止回阀包括：外罩，其具有在第一端部与第二端部之间延伸的外壁；内部主体，其从所述外壁径向向内隔开；基本S形通路，其围绕所述内部主体形成，以便将所述内部主体与所述外壁隔开，所述S形通路沿着在所述第一端部与第二端部之间延伸的流方向具有基本不变的横截面流面积；中央入口通路，其位于所述S形通路上游；中央出口通路，其位于所述S形通路下游；其中，所述入口通路和出口通路包括基本等于所述S形通路的横截面流面积的横截面流面积；以及阀，其位于所述外罩内，能够在打开位置与关闭位置之间移动。

在本公开的改良的方面中，所述内部主体还包括：阀杆通道，其沿着轴向方向在所述第一端部与第二端部之间延伸；侧壁，其限定所述S形流路径的内部径向流路径壁；以及中空腔，其形成在所述阀杆通道与所述侧壁的第一端部之间；其中，圆周环形成为接近所述侧壁的所述第一端部；其中，所述环包括基本平坦部分，所述基本平坦部分延伸到外边缘，所述外边缘配置成形成密封表面；其中，所述阀包括阀头，所述阀头在面向流体流方向的前向侧上具有球形形状，并且具有形成在其尾侧上的环形密封表面；所述阀头的所述环形密封表面包括外边缘，当所述阀处在打开位置时，所述外边缘与所述内部主体的所述侧壁的所述圆周环的外边缘基本对准；其中，当所述阀处在所述打开位置时，所述阀头的所述环形密封表面与所述内部主体的所述圆周环之间形成不透流体的密封；阀杆，所述阀杆能够与所述阀杆通道滑动地接合；弹性构件，所述弹性构件配置成将所述阀促动到所述关闭位置；排放孔隙，所述排放孔隙穿过所述内部主体的尾端形成，并且延伸到所述阀杆通道；以及引导叶片，所述引导叶片位于所述止回阀的外罩内。

本公开的另一个方面包括一种方法，所述方法包括：产生具有非稳态压力脉冲的加压流体流；使用脉冲阻尼器减小所述压力脉冲，所述脉冲阻尼器包括入口流通路、出口流通路和中间通路，所述中间通路由至少部分地位于所述入口通路的径向外侧的环面几何形状限定；当减少所述产生时，防止加压流体回流，其中，所述防止包括具有S形通路的止回阀将所述加压流体从径向外侧位置传输到由止回阀出口通道限定的径向内侧位置，横截面流面积穿过所述S形通路和所述止回阀出口通道基本不变；并且其中，所述止回阀组件的阀座与所述压力脉冲阻尼器是一体的。

虽然在图示和前面的说明中具体图解和说明了本发明，但是应当将图示和前面的说明的性质视为说明性而不是限制性的，应当理解，仅仅示出和说明了优选实施例，并且所有属于本发明的精神内的变化和修改都期望受到保护。应当理解，虽然上文的说明中所利用的例如较佳的、较佳地、优选或更优选的等词语的使用是表示所说明的特征可能更加符合期望，但是该特征可能不是必需的，并且也预期没有该特征的实施例属于本发明的范围，本发明的范围由随附权利要求书限定。在阅读权利要求书时，期望当使用例如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一个部分”等词语时，并不意在将该权利要求限于唯一一个物项，除非该权利要求中明确陈述是限于唯一一个物项。当使用“至少一部分”和/或“一部分”这样的语言时，该物项可以包括一部分和/或整个物项，除非明确陈述不是这样。

除非另有说明或限制，否则“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”这样的术语及其变型是在广义上使用，并且包涵直接和间接两种安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理或机械上的连接或联接。

Claims (29)

1.一种系统，包括：

压缩机，其能够操作用于压缩流体；

脉冲阻尼器，其与所述压缩机下游的压缩流体形成流体连通，所述脉冲阻尼器设有带有外周壁的外罩；

止回阀，其连接在所述脉冲阻尼器下游，所述止回阀设有外罩，位于所述外罩中的阀能够在关闭位置与打开位置之间移动；并且

其中，所述止回阀外罩包括：

外壁，其围绕所述阀在圆周上延伸；

内部主体，其与所述外壁隔开，并且位于所述外壁的径向内侧；以及

流体通路，其围绕所述内部主体形成在所述内部主体与所述外壁之间的空间中，其中，所述流体通路由基本S形配置来限定，所述基本S形配置沿着S形通路的长度具有基本不变的横截面流面积。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括流体引导叶片，所述流体引导叶片横跨所述S形通路从中央主体延伸到所述止回阀外罩的所述外壁。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括止回阀出口通路，所述止回阀出口通路的横截面流面积基本等于所述S形通路的横截面流面积。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内部主体还包括：

第一端部和第二端部，所述第一端部定位为接近所述止回阀的流体入口，所述第二端部定位为接近所述止回阀的流体出口；

所述S形流路径的内部径向壁的一部分，其形成在所述第一端部与第二端部之间；

具有限定宽度的密封面，其形成在所述第一端部的前缘处的圆周边沿上；

阀杆通道，其沿着轴向方向形成在所述第一端部与所述第二端部之间；以及

中空腔，其位于所述阀杆通道与所述圆周边沿之间。

5.根据权利要求4所述的系统，还包括贯通孔隙，所述贯通孔隙在所述阀杆通道与所述内部主体的所述第二端部之间延伸。

6.根据权利要求4所述的系统，还包括偏压构件，所述偏压构件位于所述阀杆通道内。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述偏压构件配置成将所述阀朝所述关闭位置促动。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀包括：

阀头；

杆，其从所述阀头延伸，所述杆能够与所述内部主体的所述阀杆通道滑动地接合；以及

阀头尾面，其形成在所述阀头的圆周外周上，具有与所述中心主体的密封面的宽度和形状互补的宽度和形状，使得当所述阀处在所述打开位置时，所述阀头尾面和所述内部主体的所述密封面相互密封接合。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述阀头尾面和所述密封面的外边缘在密封接合时在径向方向上基本对准。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，在所述关闭位置中，所述阀头的一部分延伸经过所述脉冲阻尼器外罩的所述外周壁。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内部主体的所述内部径向壁沿着所述S形流路径从所述第一端部径向向内突出到所述第二端部。

12.根据权利要求1所述的系统，还包括出口通路，所述出口通路位于所述止回阀下游，所述出口通路的横截面流面积基本等于所述S形通路的横截面流面积。

13.根据权利要求1所述的系统，还包括阀座，所述阀座配置成当所述阀处在所述关闭位置时与所述阀形成不透流体的密封。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述阀座与所述脉冲阻尼器外罩一起形成。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，排放孔隙穿过所述内部主体的尾端形成，并且延伸到所述阀杆通道。

16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述脉冲阻尼器包括出口通路，所述出口通路的横截面流面积基本等于所述S形通路的横截面流面积。

17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述脉冲阻尼器的所述外罩还包括：

第一端部和第二端部，所述第一端部和第二端部总体上限定轴向流方向；

外圆周壁，其具有内表面，所述内表面限定外部径向流路径壁；

入口通路，其由所述外圆周壁限定；

中央主体，其具有开放腔，位于所述入口通路下游；

中央通路，其围绕所述中央主体形成，由所述中央主体的周壁和位于所述周壁径向外侧的所述外圆周壁限定；

环面通路，其形成在所述中央主体周围，在所述中央通路下游；

入口孔隙，其穿过所述周壁形成，以便在所述环面通路与所述中央主体内的所述开放腔之间提供流体连通；以及

出口通路，其形成在所述中央主体的所述开放腔下游。

18.一种止回阀，包括：

外罩，其具有在第一端部与第二端部之间延伸的外壁；

内部主体，其从所述外壁径向向内隔开；

基本S形通路，其围绕所述内部主体形成，以便将所述内部主体与所述外壁隔开，所述S形通路沿着在所述第一端部与第二端部之间延伸的流方向具有基本不变的横截面流面积；

中央入口通路，其位于所述S形通路上游；

中央出口通路，其位于所述S形通路下游；

其中，所述入口通路和出口通路包括基本等于所述S形通路的横截面流面积的横截面流面积；以及

阀，其位于所述外罩内，能够在打开位置与关闭位置之间移动。

19.根据权利要求18所述的止回阀，其中，所述内部主体包括：

阀杆通道，其沿着轴向方向在所述第一端部与第二端部之间延伸；

侧壁，其限定所述S形流路径的内部径向流路径壁；以及

中空腔，其形成在所述阀杆通道与所述侧壁的第一端部之间。

20.根据权利要求19所述的止回阀，其中，圆周环形成为接近所述侧壁的所述第一端部。

21.根据权利要求20所述的止回阀，其中，所述环包括基本平坦部分，所述基本平坦部分延伸到外边缘，所述外边缘配置成形成密封表面。

22.根据权利要求21所述的止回阀，其中，所述阀包括阀头，所述阀头在面向流体流方向的前向侧上具有球形形状，并且具有形成在其尾侧上的环形密封表面；所述阀头的所述环形密封表面包括外边缘，当所述阀处在打开位置时，所述环形密封表面的所述外边缘与所述内部主体的所述侧壁的所述圆周环的外边缘基本对准。

23.根据权利要求22所述的止回阀，其中，当所述阀处在所述打开位置时，所述阀头的所述环形密封表面与所述内部主体的所述圆周环之间形成不透流体的密封。

24.根据权利要求18所述的止回阀，还包括阀杆，所述阀杆能够与所述阀杆通道滑动地接合。

25.根据权利要求18所述的止回阀，还包括弹性构件，所述弹性构件配置成将所述阀促动到所述关闭位置。

26.根据权利要求18所述的止回阀，还包括排放孔隙，所述排放孔隙穿过所述内部主体的尾端形成，并且延伸到所述阀杆通道。

27.根据权利要求18所述的止回阀，还包括引导叶片，所述引导叶片位于所述止回阀的外罩内。

28.一种方法，包括：

产生具有非稳态压力脉冲的加压流体流；

使用脉冲阻尼器减小所述压力脉冲，所述脉冲阻尼器包括入口流通路、出口流通路和中间通路，所述中间通路由至少部分地位于所述入口通路的径向外侧的环面几何形状限定；

当减少所述产生时，防止加压流体回流，其中，所述防止包括具有S形通路的止回阀将所述加压流体从径向外侧位置传输到由止回阀出口通道限定的径向内侧位置，横截面流面积穿过所述S形通路和所述止回阀出口通道基本不变。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述止回阀组件的阀座与所述压力脉冲阻尼器是一体的。