CN110073104A - 用于往复式压缩机气缸中阀的夹紧配置 - Google Patents

Abstract

本公开大体上涉及用于往复式压缩机阀组件(例如吸气阀或排气阀)的夹紧配置。更具体地，本公开描述了一种用于将阀组件紧固到气缸上的夹紧配置。夹紧配置可包括阀组件、夹紧机构以及用于将阀组件直接紧固到压缩机气缸上的多个紧固件。夹紧机构不与把阀笼与周围环境密封隔离开的阀盖直接接触或交互作用。这样，消除了对阀密封压盖的需要。在使用中，夹紧机构的形式可为用于通过多个紧固件将阀组件直接紧固到气缸上的夹紧环或一体凸缘。夹紧配置还可包括位于阀组件与气缸之间的改进密封件。

Description

用于往复式压缩机气缸中阀的夹紧配置

技术领域

本公开大体上涉及用在往复式压缩机气缸中的阀组件。更具体地，本公开描述了往复式压缩机气缸中所用阀组件的改进夹紧配置。

背景技术

参考图1到图3，大体上已知压缩机10，更具体地是活塞式压缩机。此类压缩机10可为双作用式压缩机，其包括一个或多个气缸12，气缸12包括位于其中的可移动活塞14。

一般来说，并且如普通技术人员容易了解的，压缩机10可包括气缸12，一个或多个活塞14可滑动地安置在气缸12中以在其中往复移动。活塞杆16在一端处固定到活塞14，且在另一端处固定到十字头18，十字头18可被往复引导以直线移动。驱动轴19的转动借助于可连接到连杆22的曲柄20传输到十字头18。随着曲柄20转动，曲柄促使连杆22沿着包括水平运动分量和竖直运动分量两者的路径移动。连杆22联接到十字头18，使得十字头18能够因十字头18所被引导的方式而移动。

在使用中，压缩机10可为双作用式，其中，压缩腔室25A、25B在气缸12中形成在活塞14两侧。每个压缩腔室25A、25B设置有一对阀组件50(例如，阀组件50可为入口阀和出口阀，也称为吸气阀和排气阀)，阀组件50位于安置在压缩机10的气缸12上的阀笼40内。如一般所知，气缸12可包括任何数目的阀组件50。活塞14在第一方向上的移动促使处于吸气压力的气体借助于入口阀引入第一压缩腔室25A中。同时，第二压缩腔室25B中存在的气体被压缩且借助于出口阀在排出压力下排出。

如先前所提及，阀组件50可为排气阀或吸气阀。参考图4A，如本领域普通技术人员将容易理解的是，常规排气阀60可包括阀座61和阀护罩62。如下文将更详细地描述，阀座61可安放在气缸12的表面13上。阀护罩62可通过紧固件(例如所示的螺纹式螺栓和螺母63)联接到阀座61。可替代地，阀护罩62可安放在气缸12的表面13上，且阀座61可安放在阀护罩的表面上。阀护罩62还可包括多个弹簧64和密封元件65。参考图4B，如本领域普通技术人员将容易理解的是，常规吸气阀70可包括阀护罩71和阀座72。如下文将更详细地描述，阀座72可安放在气缸12的表面13上。阀座72可通过紧固件(例如所示的螺纹式螺栓和螺母73系统)联接到阀护罩71。阀护罩71还可包括多个弹簧74和密封元件75。此外，吸气阀70可包括可选的卸荷器76、多个卸荷器臂77和多个卸荷器指78，或可选的插塞式卸荷器。应理解，排气阀60和吸气阀70仅出于参考目的而示出，本公开可用于任何阀组件50。

参考图5，示出在往复式压缩机10中所用阀组件50(例如，排气阀60或吸气阀70)的示范性夹紧方法的细节图。阀组件50容纳在与气缸12相关联的阀笼40内。更具体地是，阀组件50可借助大体上包括阀盖56和阀密封压盖54的配置而被夹紧在阀笼40内。如先前关于排气阀60和吸气阀70所描述，阀组件50可包括阀护罩51和阀座52。阀座52和/或阀护罩51(例如，取决于所用的阀组件50的类型)可安放在或接触气缸12的表面13，以把阀组件50支撑在其上且使阀组件50暴露于气缸12的内部部分中。阀密封压盖54位于阀笼40内，从而使得阀密封压盖54的一端接触阀组件50更具体地是接触阀座52或阀护罩51，阀密封压盖54另一端接触阀盖56。在这样布置的情况下，当把阀盖56压向阀笼40(例如，通过把安置在阀盖56与阀笼40之间的多个紧固件拧紧)时，阀盖56接触阀密封压盖54且把阀密封压盖54向下压在阀组件50上，从而将阀组件50夹紧到气缸12上。

虽然所示的密封压盖夹紧配置在过去已证明是可接受的，但是使用阀密封压盖54来为阀组件50提供所需夹紧和密封配置的一个问题在于，这种方式会导致阀组件50尺寸、阀密封压盖54尺寸、阀盖56尺寸和阀笼40尺寸之间相对复杂的几何和尺寸依赖性。如果各构件的公差未适当地控制，则这种几何和尺寸依赖性会导致密封问题。在一些应用中，例如，在冷工艺气体被压缩的液化天然气(LNG)再气化和(再)液化装置中，这种几何依赖性引发了会导致接合表面之间低效密封的问题。这继而会要求返工、频繁更换密封件、和/或要求采用更复杂的密封件或更复杂的压紧方案。作为替代或除此以外，由于各构件必须保持非常紧密的尺寸公差，因此会导致制造成本增加。

此外，采用阀密封压盖54来把阀组件夹紧到气缸12上的阀组件50常规构造会导致相对更昂贵的系统。作用于阀密封压盖54上的大力要求阀密封压盖54设计成具有一定的最小壁厚。此外，在阀密封压盖54的壁中形成必要的开口55以准许气体流动会导致阀密封压盖54比所希望的具有更复杂的设计。

一个替代方案(未示出)是加入单独的压紧螺栓，其穿过阀盖突出以向下直接压到阀密封压盖上。然而，通过在阀盖中应用单独的压紧螺栓以向下压在阀密封压盖上要求加入用于阀盖的平密封件和用于穿过阀盖突出的每个压紧螺栓的单独密封件。此外，阀密封件导致复杂和昂贵的方案，原因是所有螺栓必须分别被拉紧且密封并会分别地失效。此外，存在与随着时间推移螺栓松动相关联的风险。

鉴于以上问题，希望提供一种在压缩机中所用阀组件的新式改进夹紧方法。

发明内容

提供此概述，用于以简化形式介绍一些概念，这些概念在下面的具体实施方式中进一步描述。此概述不旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护主题的范围。

本文中公开了一种用于将阀组件紧固到往复式压缩机中气缸上的改进夹紧装置。阀组件至少部分地安置在通过阀盖而与周围环境密封隔离开的阀笼内。夹紧装置包括用于将阀组件紧固到气缸上的夹紧机构，其中，夹紧机构不与阀盖接触。

夹紧机构可包括用于将阀组件直接紧固到气缸上的夹紧环。夹紧环可配置成围绕阀组件的周边部分延伸且与之接触。夹紧环可包括用于接收多个紧固件的多个开口，紧固件用于将夹紧环且因此将阀组件紧固到气缸上。

替代地，夹紧机构可与阀组件成一体。夹紧机构可包括与阀组件成一体的夹紧凸缘，夹紧凸缘用于将阀组件直接紧固到气缸上。一体的夹紧凸缘可包括用于接收多个紧固件的多个开口，紧固件用于将一体的夹紧凸缘且因此将阀组件紧固到气缸上。

所述多个紧固件可为邻近于阀盖延伸但不接触阀盖的细长紧固件。

在替代实施例中，本公开涉及一种用于将阀组件(即吸气阀或排气阀)紧固到往复式压缩机气缸上的阀夹紧组件。阀夹紧组件可包括：阀组件，其至少部分地安置在阀笼中；阀盖，其用于把阀盖与周围环境密封隔离开；夹紧机构，其用于将阀组件夹紧到气缸上，夹紧机构具有多个开口；和多个紧固件，其延伸到所述多个开口中或穿过所述多个开口延伸，以用于将夹紧机构直接紧固到气缸上，从而将阀组件紧固到气缸上，其中，夹紧机构和所述多个紧固件不与阀盖接触。

夹紧机构可包括用于将阀组件直接紧固到气缸上的夹紧环。夹紧环可配置成围绕阀组件的周边延伸。替代地，夹紧机构可与阀组件成一体。一体的夹紧凸缘可将阀组件直接紧固到气缸上。

本公开还公开了一种用于将阀组件紧固到往复式压缩机气缸上的方法。方法可包括以下步骤：将阀组件置于阀笼中；借助夹紧机构将阀组件紧固到气缸上，夹紧机构具有用于接收多个第一紧固件的多个开口；以及将阀盖紧固到阀笼上，阀盖具有用于接收多个盖紧固件的多个第二开口，其中，夹紧机构和所述多个第一紧固件不与阀盖接触。

夹紧机构可为围绕阀组件周边延伸的夹紧环。替代地，夹紧机构可为与阀组件成一体的凸缘。

附图说明

借助于实例，现在将参考附图描述所公开装置的具体实施例，其中：

图1示出了例示性活塞式压缩机的侧视立体图；

图2示出了图1所示活塞式压缩机的剖视图；

图3示出了结合图1所示活塞式压缩机所用气缸的剖视图；

图4A示出了结合图1所示活塞式压缩机所用常规排气阀的剖视立体图；

图4B示出了结合图1所示活塞式压缩机所用常规吸气阀的剖视立体图；

图5示出了结合图1所示活塞式压缩机所用阀组件的现有技术夹紧配置的剖视立体图；

图6A示出了往复式压缩机所用阀组件的剖视立体图，阀组件通过根据本公开的示范性外部夹紧配置而紧固到气缸上；

图6B示出了往复式压缩机所用阀组件的剖视立体图，阀组件通过根据本公开的示范性一体夹紧配置而紧固到气缸上；

图6C示出了往复式压缩机所用阀组件的另一剖视立体图，阀组件通过图6B所示示范性一体夹紧配置而紧固到气缸上，该一体夹紧配置包括细长紧固件；

图7示出了位于气缸内的阀组件的剖视立体图，阀组件通过图6B所示示范性一体夹紧配置而紧固到气缸上；

图8A是阀组件的立体图，阀组件包括图6B所示示范性一体夹紧配置，该一体夹紧配置包括示范性实施例的密封件；且

图8B是图8A所示阀组件的仰视图，阀组件包括图6B所示示范性一体夹紧配置和示范性实施例的密封件。

具体实施方式

现在，下文将参考附图更全面地描述根据本公开的装置和方法，附图中示出了装置和方法的优选实施例。然而，所公开的装置和方法可按许多不同形式实施，不应解释为只限于本文中所阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开将彻底且完整，且会将装置和方法的范围完全传达给本领域技术人员。在所有附图中，相同的标号表示相同的元件。

本公开描述了一种用于在往复式压缩机中所用阀组件的夹紧配置。更具体地是，本公开描述了一种用于例如在压缩机气缸中所用阀组件的夹紧配置。参考图6A到6C，夹紧配置100、200可包括阀组件50、夹紧机构120、220、以及用于将阀组件50直接紧固到气缸12上的多个紧固件130。如下文将更详细地描述，在使用中，多个紧固件130可将阀组件50直接紧固到气缸12上。如图6C最佳所见，改进的夹紧配置200还可包括用于覆盖和密封阀笼40的阀盖56。尽管示出了改进的夹紧配置200，但同样也适用于夹紧配置100。如先前所提及，阀组件50可为排气阀60或吸气阀70，但可以设想的是所公开的夹紧配置可结合其它类型的阀组件使用。此外，尽管本公开示出和论述了用于结合压缩机(更具体地是活塞式压缩机)所用阀组件的夹紧配置，但可以设想的是这种改进的夹紧方法可结合在任何其它适当应用中所用任何阀或阀组件来使用。

通过加入不与阀盖56接触或直接交互作用的单独夹紧机构120、220，本公开实现了所期望的结果。这样，无需采用阀密封压盖54(图5)。参考图6A，夹紧配置100包括单独的夹紧机构120(在所示实施例中为夹紧环122)，以向阀组件50提供所需压紧力。正如所指出的，单独的夹紧机构120的形式可为围绕阀组件50的周边延伸的夹紧环122。夹紧环122可包括多个开口，用于接收多个紧固件130，紧固件130用于将夹紧环122且因此阀组件50紧固到气缸12上。阀组件50且更具体地是阀座61、72和/或阀护罩62、71(取决于阀组件的类型)可包括接收在压缩机气缸12的上表面13上的圆周唇116。在使用中，夹紧环122可接触阀组件50的上表面，更具体地是接触阀座61、72和/或阀护罩62、71的圆周唇116，从而当紧固件130拧紧时，夹紧环122提供对唇116的夹紧力以使唇116和阀组件50夹紧在气缸12上。在使用中，如先前所提及，夹紧环122不与阀盖56有任何接触或其它直接交互作用。

可替代地，参考图6B、图6C和图7，夹紧配置200可包括一体的夹紧机构220。一体的夹紧机构220可包括具有一体夹紧凸缘222的阀组件50。一体的夹紧凸缘222可配置成接收紧固件130，以向阀组件50提供所需压紧力。如所示，一体的夹紧凸缘222可与阀组件50成一体。一体的夹紧凸缘222可包括多个开口，用于接收多个紧固件130，紧固件130用于将一体的夹紧凸缘222且因此将阀组件50紧固到气缸12上。一体的夹紧凸缘222可包括接收在压缩机气缸12的上表面13上的圆周唇。在这样布置的情况下，当紧固件130拧紧时，一体的夹紧凸缘222夹紧在气缸12上，因此使阀组件50相对于气缸12紧固就位。替代地，一体的夹紧凸缘222的特征可以是仅占总圆周一部分的唇。在使用中，如先前所提及，一体的夹紧凸缘222不与阀盖56有任何接触或其它交互作用。

以此方式，公开了一种用于阀组件的新式改进夹紧方法，其与由阀盖56提供的或通过阀盖56引导的任何夹紧力无关，而是采用包括有围绕阀组件50周边间隔开的多个开口的单独夹紧环122或一体夹紧凸缘222来提供所需压紧力。夹紧环122或一体夹紧凸缘222在所示实施例中与阀盖56完全没有任何物理接触。

在使用中，夹紧环122或一体夹紧凸缘222可通过多个紧固件130紧固到气缸12上。紧固件130可为现在已知或以后开发的任何紧固件，包括但不限于螺柱/螺栓和螺母(如大体上所示)、螺钉等。此外，参考图6C，所述多个紧固件130可为邻近于阀盖56延伸但不与阀盖56接触或以其它方式交互作用的延长或细长紧固件，例如细长螺栓。通过加入所示的细长紧固件130，可实现所需的预拉紧，同时最小化由于热效应或热弛豫所致随时间推移张力损耗的影响。应理解，虽然已结合夹紧配置200示出和描述了细长紧固件，但是此细长紧固件还可结合关于图6A所描述的夹紧配置100使用。

在使用中，紧固件130可提供所需压紧力以将阀组件50紧固到气缸12上。在所示实施例中，紧固件130可按围绕阀组件50周边的圆形图案定位在气缸12的气体填充通道区域内。如所提及，紧固件130也不与阀盖56有任何物理接触或接合。

以此方式，施加到阀组件50的压紧力可由与阀组件50外周边相关联的单独夹紧机构120直接施加，以将阀组件50直接紧固到气缸12上。替代地，施加到阀组件50的压紧力可由具有圆形孔图案的延伸一体圆周凸缘222直接施加，先前所提及的压紧紧固件130可延伸穿过延伸一体圆周凸缘222且多个螺母(或螺栓头)可下压在延伸一体圆周凸缘222上。此延伸圆周凸缘222可为阀组件50的一体组成部分。

根据本公开，改进的夹紧配置100、200消除了阀盖56的夹紧功能，而是向阀组件50直接施加夹紧配置。如先前所指出的，改进的夹紧配置只需构件有不太精确的尺寸公差、更容易组装、不同密封件的可靠性增加、所需空间最小化且因此可产生更小和更轻气缸。

一个或多个密封件可安置在阀组件50与气缸12(更具体地是形成在气缸12上的表面13)之间。密封件可为现在已知或以后开发的任何常规密封件。例如，密封件可为常规圆形密封件，其邻近于阀组件周边安放在气缸12与阀组件底面之间。参考示出了夹紧配置200的图8A和图8B，密封件250可包括之字形或波浪形图案。如图所示，密封件250的一部分251邻近于一体凸缘222的周边225安放在紧固件开口140之间，但在每个紧固件开口140处，密封件250的一部分252安放在紧固件开口140的内侧(例如，远离周边向内)。这样，密封件250提供了比简易圆形密封件更大的密封区域。密封件250还能够更好地解决与夹紧配置250相关联的非均匀表面压力分布(由于紧固件圆周分布位置以及一体夹紧凸缘实际刚度的影响，表面压力不均匀地分布)。应理解，虽然已结合夹紧配置200示出和描述了密封件250，但密封件250还可结合夹紧配置100使用。在使用中，通过使密封件250设置成之字形或波浪形图案，可减少阀座和阀护罩的弯曲，这改进了阀组件的密封能力。密封件250可由任何已知的材料制成，包括但不限于金属材料或非金属材料。此外，密封件250可由这些材料组合制成。

如本文中所使用，以单数形式陈述且以字词“一”或“一个”为前缀的元件或步骤应理解为不排除多个元件或步骤，除非明确指出这种排除。此外，本发明提到“一个实施例”并不旨在解释为要排除也包含有所陈述特征的其他实施例的存在。

虽然已在本文中描述了本公开的一些实施例，但是并不意图将本公开限于此，因为本意是本公开的范围与本领域所允许的范围一样广泛且本说明书应被同等地阅读。因此，上述描述不应解释为限制性的，而是仅作为特定实施例的例示。本领域技术人员可以设想在所附权利要求书的范围和实质内的其它变型。

Claims (12)

1.一种夹紧装置，用于将吸气阀或排气阀的阀组件紧固到往复式压缩机中的气缸上，阀组件至少部分地安置在阀笼内，通过阀盖和密封件把阀笼与周围环境密封隔离开，夹紧装置包括：

夹紧机构，用于将阀组件紧固到气缸上，

其中，夹紧机构不与阀盖接触。

2.根据权利要求1所述的夹紧装置，其中，夹紧机构包括用于将吸气阀或排气阀的阀组件直接紧固到气缸上的夹紧环。

3.根据权利要求2所述的夹紧装置，其中，夹紧环配置成围绕吸气阀或排气阀的阀组件的周边部分延伸且与之接触。

4.根据权利要求2所述的夹紧装置，其中，夹紧环包括用于接收多个紧固件的多个开口，紧固件用于将夹紧环且因此将吸气阀或排气阀的阀组件紧固到气缸上。

5.根据权利要求1所述的夹紧装置，其中，夹紧机构与吸气阀或排气阀的阀组件是一体的。

6.根据权利要求5所述的夹紧装置，其中，夹紧机构包括与吸气阀或排气阀的阀组件成一体的夹紧凸缘，夹紧凸缘用于将吸气阀或排气阀的阀组件直接紧固到气缸上。

7.根据权利要求6所述的夹紧装置，其中，一体的夹紧凸缘包括用于接收多个紧固件的多个开口，紧固件用于将一体的夹紧凸缘且因此将吸气阀或排气阀的阀组件紧固到气缸上。

8.根据权利要求4或7所述的夹紧装置，其中，所述多个紧固件为邻近于阀盖延伸但不接触阀盖的细长紧固件。

9.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，还包括位于阀组件与气缸之间的密封件，其中，密封件包括之字形或波浪形图案，使得密封件的一部分邻近于阀组件的周边安放在各紧固件开口之间，而密封件的一部分安放在紧固件开口的内侧。

10.一种用于将阀组件紧固到往复式压缩机的气缸上的方法，方法包括以下步骤：

将阀组件置于阀笼中；

借助夹紧机构将阀组件紧固到气缸上，夹紧机构具有用于接收多个第一紧固件的多个开口；且

将阀盖紧固到阀笼上，阀盖具有用于接收多个盖紧固件的多个第二开口；

其中，夹紧机构和所述多个第一紧固件不与阀盖接触。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，夹紧机构是围绕阀组件周边延伸的夹紧环。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，夹紧机构是与阀组件成一体的凸缘。