CN113631814A - 具有标准化外壳和芯体的圆筒形压缩机 - Google Patents

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彼得·亚当斯泽维斯基
泰森·戴利
卡塔日娜·基尔斯卡
埃弗里特·约翰逊
斯科特·诺伦
雅罗斯瓦夫·吉尔瓦诺夫斯基
贾恩·沃杰纳尔
马克·帕特
凯尔·森贝拉
康拉德·斯拉沃米尔·斯基宾斯基
阿图尔·科斯拉
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Abstract

提供了用于具有标准化外壳和芯体的圆筒形压缩机的系统、装置和制造方法。压缩机包括圆筒形铸造金属外壳，该圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，该外壳孔纵向延伸穿过该圆筒形铸造金属外壳，并被构造成接纳圆筒形铸造金属芯体。芯体具有芯体孔，该芯体孔纵向延伸穿过芯体，并限定在预定直径范围内并对应于外壳孔直径的芯体孔直径。芯体具有外径，该外径被构造成当芯体设置在外壳内时，提供芯体和外壳之间的过盈配合。压缩机包括多个阀组件，该多个阀组件延伸穿过外壳和芯体，以便使阀组件的阀与芯体孔对接，并且压缩机还包括联接到外壳的缸头、被构造成位于芯体孔内的活塞杆组件、和联接到芯体的填料箱。

Description

具有标准化外壳和芯体的圆筒形压缩机
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月15日提交的美国临时申请第62/806,606号的权益，该申请通过引用结合于此。
背景技术
压缩机是通常用于石油和天然气开采环境内以压缩天然气以便在开采环境中进行分配或进一步处理的机械装置。石油和天然气开采环境中常用的天然气压缩机包括通常采用机械联动件来减少气体的体积的正排量式气体压缩机。机械联动件(诸如在压缩机内操作的活塞组件)的正排量使得压缩机经由输入阀或阀组件接纳未压缩的天然气，在内部容积或孔内压缩所接纳的气体，并且经由输出阀或阀组件以较高的压力分配天然气作为压缩后的天然气。
典型的压缩机包括外壳、外壳内用于接纳活塞组件的孔、以及多个阀组件，该多个阀组件可以可操作以接纳未压缩的天然气并可以分配已经通过活塞组件被压缩的天然气。根据开采环境的操作要求，压缩机内的孔尺寸可以具有较宽的尺寸范围。对于提供具有可能的附加部件的许多组合的不同尺寸的压缩机产品的各种组合的制造商来说，在库存中保持每个可能的产品组合不是成本有效的，这是因为这样做可能会产生更大的存储库存占用空间。相反，一旦下了订单，每个定制的压缩机被单独制造。以这样的方式制造压缩机可能会导致更长的交货时间和交付给客户的延迟。
发明内容
总体上，提供了用于制造用于压缩和分配天然气的压缩机的装置、套件和方法。
在一个方面中，提供了用于组装用于压缩和分配天然气的压缩机的零部件的套件，并且该零部件的套件包括第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳。第一圆筒形铸造金属外壳可以具有外壳孔，该外壳孔纵向延伸穿过第一圆筒形铸造金属外壳并限定第一外壳孔直径，该第一外壳孔直径被构造成接纳圆筒形金属芯体，该圆筒形金属芯体具有在第一预定直径范围内的芯体孔直径，并且第二圆筒形铸造金属外壳可以具有外壳孔，该第二圆筒形铸造金属外壳的外壳孔纵向延伸穿过第二圆筒形铸造金属外壳并限定第二外壳孔直径，该第二外壳孔直径不同于第一外壳孔直径，并被构造成接纳圆筒形金属芯体，所述圆筒形金属芯体具有在第二预定直径范围内的芯体孔直径。第一预定直径范围可以不同于第二预定直径范围。套件还可以包括圆筒形金属芯体，该圆筒形金属芯体具有外径，当圆筒形金属芯体设置在第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔内时，所述外径提供圆筒形金属芯体与第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中的所述一个圆筒形铸造金属外壳之间的过盈配合。圆筒形金属芯体可以具有芯体孔，所述芯体孔纵向延伸穿过所述圆筒形金属芯体并限定在第一预定直径范围和第二预定直径范围中的一个预定直径范围内的芯体孔直径。套件还可以包括：缸头，该缸头被构造成以可移除的方式联接到圆筒形铸造金属外壳的第一端；活塞组件，该活塞组件被构造成定位在芯体孔内，并包括联接到活塞杆的活塞；和填料箱，该填料箱被构造成在圆筒形铸造金属外壳的第二端处联接到圆筒形金属芯体，该填料箱被构造成允许活塞杆纵向行进通过芯体孔。
在另一方面中，提供了一种制造用于压缩和分配天然气的压缩机的方法，该方法包括选择第一第二圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳。第一圆筒形铸造金属外壳可以具有外壳孔，所述外壳孔纵向延伸穿过第一圆筒形铸造金属外壳并限定第一外壳孔直径，该第一外壳孔直径被构造成接纳圆筒形金属芯体，所述圆筒形金属芯体具有在第一预定直径范围内的芯体孔直径。第二圆筒形铸造金属外壳可以具有外壳孔，所述外壳孔纵向延伸穿过第二圆筒形铸造金属外壳并限定第二外壳孔直径，该第二外壳孔直径不同于第一外壳孔直径，并被构造成接纳圆筒形金属芯体，所述圆筒形金属芯体具有在第二预定直径范围内的芯体孔直径。第一预定直径范围可以不同于第二预定直径范围。该方法还可以包括：机加工铸造金属杆，以形成圆筒形金属芯体，该圆筒形金属芯体具有外径，当圆筒形金属芯体设置在第一第二圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔内时，所述外径提供圆筒形金属芯体与第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳之间的盈配合。该方法还可以包括：机加工圆筒形金属芯体，以具有芯体孔，所述芯体孔纵向延伸穿过圆筒形金属芯体，所述芯体孔限定芯体孔直径，该芯体孔直径在第一预定直径范围和第二预定直径范围中的对应于第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的一个预定直径范围内。该方法还可以包括：将圆筒形金属芯体插入到第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔中；将活塞组件插入到圆筒形金属芯体的芯体孔内；将缸头紧固到第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的第一端；以及在第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的第二端处，将填料箱紧固到圆筒形金属芯体。填料箱可以包括填料箱凸缘，并且所述填料箱可以允许活塞组件的活塞杆纵向行进通过芯体孔。
一般而言，本文中提供了一种用于包括多个阀组件的压缩机的零部件的套件以及一种制造包括多个阀组件的压缩机的方法。在一个方面中，提供了一种用于组装用于压缩和分配天然气的压缩机的零部件的套件，并且该零部件的套件包括第一圆筒形铸造金属外壳，第一圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，所述外壳孔纵向延伸穿过第一圆筒形铸造金属外壳并限定第一外壳孔直径，该第一外壳孔直径被构造成接纳圆筒形金属芯体，所述圆筒形金属芯体具有在第一预定直径范围内的芯体孔直径。套件还包括第二圆筒形铸造金属外壳，该第二圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，所述第二圆筒形铸造金属外壳的所述外壳孔纵向延伸穿过第二圆筒形铸造金属外壳并限定第二外壳孔直径，该第二外壳孔直径不同于第一外壳孔直径，并被构造成接纳圆筒形金属芯体，所述圆筒形金属芯体具有在第二预定直径范围内的芯体孔直径。第二预定直径范围可以不同于第一预定直径范围。套件还可以包括多个第一阀组件，所述多个第一阀组件被构造成被接纳在芯体孔内，该芯体孔延伸穿过第一圆筒形铸造金属外壳并穿过设置在该第一圆筒形铸造金属外壳中的圆筒形金属芯体。多个第一阀组件可以具有不同的阀尺寸，且多个第一阀组件中的每一个的尺寸落在与第一预定直径范围相关的范围内。套件还可以包括多个第二阀组件，该多个第二阀组件被构造成被接纳在芯体孔内，该芯体孔延伸穿过第二圆筒形铸造金属外壳并穿过设置在该第二圆筒形铸造金属外壳中的圆筒形金属芯体。多个第二阀组件可以具有不同的阀尺寸，其中多个第二阀组件中的每一个的尺寸落在与第二预定直径范围相关的范围内。套件还可以包括：缸头，该缸头被构造成以可移除的方式联接到第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳的第一端；活塞组件，该活塞组件构造成定位在设置在第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳中的铸造金属芯体中的芯体孔内；以及填料箱，该填料箱构造成联接到第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳的第二端。
在另一方面中，提供了一种制造用于压缩和分配天然气的压缩机的方法，该方法包括选择第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳。第一圆筒形铸造金属外壳可以具有外壳孔，该外壳孔纵向延伸穿过第一圆筒形铸造金属外壳并限定第一外壳孔直径，该第一外壳孔直径被构造成接纳圆筒形金属芯体，该圆筒形金属芯体具有在第一预定直径范围内的芯体孔直径，并且第二圆筒形铸造金属外壳可以具有外壳孔，所述第二圆筒形铸造金属外壳的外壳孔纵向延伸穿过第二圆筒形铸造金属外壳并限定第二外壳孔直径，该第二外壳孔直径不同于第一外壳孔直径，并被构造成接纳圆筒形金属芯体，该圆筒形金属芯体具有在第二预定直径范围内的芯体孔直径。第一预定直径范围可以不同于第二预定直径范围。该方法还可以包括：机加工铸造金属杆，以形成圆筒形金属芯体，该圆筒形金属芯体具有外径，当圆筒形金属芯体设置在第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔内时，所述外径提供圆筒形金属芯体与第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳之间的过盈配合。该方法还可以包括：将圆筒形金属芯体插入到第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔中。该方法还可以包括：机加工圆筒形金属芯体以具有芯体孔，所述芯体孔纵向延伸穿过圆筒形金属芯体，所述芯体孔限定芯体孔直径，该芯体孔直径在第一预定直径范围和第二预定直径范围中对应于第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳。该方法还可以包括：机加工穿过圆筒形金属芯体和第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的至少一个阀组件孔，并将至少一个阀组件插入到该至少一个阀组件孔中；将活塞组件插入到圆筒形金属芯体的芯体孔内；将缸头紧固到第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的第一端；以及在第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的第二端处，将填料箱紧固到圆筒形金属芯体，填料箱包括填料箱凸缘，并允许活塞组件的活塞杆纵向行进穿过芯体孔。
总体上，本文中提供了一种包括多个阀组件的压缩机和一种包括包含多个阀组件的压缩机的系统。在一个方面中，提供了一种用于压缩和分配天然气的压缩机，并且该压缩机包括外壳/芯体组件，该外壳/芯体组件具有：圆筒形铸造金属外壳，该圆筒形铸造金属外壳具有纵向延伸穿过圆筒形铸造金属外壳并限定外壳孔直径；以及圆筒形金属芯体，该圆筒形金属芯体通过过盈配合被保持在外壳孔内。圆筒形金属芯体可以具有芯体孔，所述芯体孔纵向延伸穿过圆筒形金属芯体、所述芯体孔限定芯体孔直径，并且外壳/芯体组件可以具有至少一个阀组件孔，所述至少一个阀组件孔延伸穿过外壳的侧壁和芯体的侧壁，以便与芯体孔连通。压缩机还可以包括至少一个阀组件，所述至少一个阀组件设置在至少一个阀组件孔内，使得至少一个阀组件的一部分被安置在芯体内。压缩机还可以包括：缸头，该缸头联接到外壳的第一端；活塞组件，该活塞组件被定位在芯体孔内，并包括联接到活塞杆的活塞；以及填料箱，该填料箱在外壳的第二端处联接到芯体，填料箱构造成允许活塞杆纵向行进穿过芯体孔。
在其他方面中，提供了一种用于在石油和天然气开采环境中压缩和分配天然气的系统，并且该系统包括发动机和马达中的至少一个、抽吸脉动装置、排放脉动装置和压缩机框架，该压缩机框架被构造有以可操作的方式连接到发动机和马达中的至少一个的多个压缩机缸。多个压缩机缸中的每一个都可以包括外壳/芯体组件，该外壳/芯体组件具有：圆筒形铸造金属外壳，该圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，该外壳孔纵向延伸穿过圆筒形铸造金属外壳并限定外壳孔直径；和圆筒形金属芯体，该圆筒形金属芯体通过过盈配合被保持在外壳孔内。圆筒形金属芯体可以具有芯体孔，该芯体孔纵向延伸穿过圆筒形金属芯体，该芯体孔限定芯体孔直径，并且外壳/芯体组件可以具有至少一个阀组件孔，所述至少一个阀组件孔延伸穿过外壳的侧壁和芯体的侧壁，以便与芯体孔连通。至少一个阀组件可以设置在至少一个阀组件孔内，以使得至少一个阀组件的一部分被安置在芯体内，缸头可以联接到外壳/芯体的第一端，活塞组件可以被定位在芯体孔内，并包括联接到活塞杆的活塞，并且填料箱可以在外壳/芯体的第二端处联接到外壳/芯体，填料箱被构造成允许活塞杆纵向行进穿过芯体孔。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中，将更容易理解这些和其他特征，在附图中：
图1是具有标准化外壳和芯体的圆筒形压缩机的一个实施例的分解立体图；
图2是图1的圆筒形压缩机的剖视图；
图3A是装配有第一标准化外壳和芯体的第一圆筒形压缩机的剖视图，该芯体具有在第一预定直径范围内的芯体孔直径；
图3B是装配有第二标准化外壳和芯体的第二圆筒形压缩机的剖视图，该芯体具有在第二预定直径范围内的芯体孔直径；
图3C是具有第三标准化外壳和芯体的第三圆筒形压缩机的剖视图，该芯体具有在第三预定直径范围内的芯体孔直径；
图3D是具有第四标准化外壳和芯体的第四圆筒形压缩机的剖视图，该芯体具有在第四预定直径范围内的芯体孔直径；
图4是示出了用于与四种不同的标准化外壳一起使用的芯体和阀的示例性尺寸范围的表；
图5A是具有被构造有缸头垫圈的标准化外壳和芯体的圆筒形压缩机的实施例的剖视图；
图5B是具有缸头垫圈的图5A的标准化外壳和芯体的放大剖视图；
图6A是具有被构造有填料箱O形环的标准化外壳和芯体的圆筒形压缩机的实施例的剖视图；
图6B是具有填料箱O形环的图6A的标准化外壳和芯体的放大剖视图；
图7A是具有被构造有一组指示器端口的标准化外壳和芯体的圆筒形压缩机的另一实施例的剖视图；
图7B是具有被构造有一组润滑油通道的标准化外壳和芯体的圆筒形压缩机的另一实施例的剖视图；
图8是圆筒形压缩机的另一实施例的剖视图，其中固定螺钉将标准化芯体固定在标准化外壳内；以及
图9是示出用于使用图1的压缩机在石油和天然气开采环境内压缩和分配天然气的系统的示意图。
注意，附图不一定按比例绘制。附图旨在仅描绘本文公开的主题的典型方面，并且因此不应被视为限制本公开的范围。
具体实施方式
提供了用于制造和组装压缩机和系统的各种示例性装置、套件和方法。各种示例性装置、套件和方法使用各自被构造成接纳芯体的不同尺寸的标准化外壳，其中该芯体可以被机加工以具有落入可接受以与所选择的标准化外壳一起使用的预定直径范围内的芯体孔直径。以这样的方式，一组预成型的标准化外壳中的一个可以被储存在库存中，并且根据需要基于期望的尺寸被选择，并且芯体可以被容易地机加工以具有与所选择的标准化外壳相关联的芯体孔直径的范围。而且，一个或多个阀孔可以被机加工以穿过外壳/芯体组件，并且阀孔可以被构造成将阀安置在芯体内。这种构造允许一系列阀尺寸与每个标准化芯体一起使用。与具有仅延伸到外壳中而没有延伸到芯体中以与孔对接的阀组件的压缩机相比，阀在芯体内的位置可以实现增加的效率。改进的压缩机的额外部件(诸如填料箱、缸头和一个或多个活塞组件)也可以相对于标准化外壳和芯体被标准化。
改进的压缩机以及制造和组装方法使得制造商能够减少收到客户订单的时间与将压缩机交付给客户的时间之间的交货时间。通过使用单独的模块化部件(诸如标准化外壳和芯体)，可以使用更少的外壳铸件来覆盖较宽范围的压缩机尺寸和规格。以这样的方式，标准化外壳和芯体以及额外的标准化部件可以积聚在库存中，并被快速地机加工成最终规格，同时保持较小的库存占地空间，从而降低与存储和保持必要库存相关联的成本。另外，，与常规制造方法(其中必须根据特定客户已经订购的压缩机的具体尺寸为铸造的每个非标准化外壳重复创建新的铸造模式)相比，通过标准化外壳构造，制造商将需要更少的铸件，从而导致铸造模式的更少的维护和保养。
改进的压缩机设计和制造方法还允许质量控制成本方面的降低，因为与非标准化铸件(其中每个铸件的尺寸被确定为与另一铸件独特不同的铸件)相比，铸造或机加工误差可以被包含在相对较小的一组铸造模式或加工方法中。质量控制成本进一步降低，真实因为内部芯体可以是可以与外壳分离的可替换部件。以这样的方式，当在特定芯体内发现缺陷时，外壳可以被重新使用，和/或当在特定外壳内发现缺陷时，芯体可以被重新使用。压缩机设计和制造的这种方法还可以允许制造商在接收客户订单之前大量购买部件库存，这可以进一步降低制造成本，并允许保持足够的库存以满足非预期的客户需求。
本文中的装置、套件和方法还产生了许多额外的优点和/或技术效果。
本文中讨论了用于在石油和天然气生产环境中使用的具有标准化外壳和芯体的改进的天然气压缩机的系统、装置和相对应的制造方法的实施例。然而，本公开的实施例可以没有限制地用于其它类型的生产环境中的非气体压缩机，诸如流体压缩机。
图1是示出具有标准化外壳105和芯体115的圆筒形压缩机100的一个示例性实施例的示意图。如图所示，外壳105具有纵向延伸穿过该外壳105的外壳孔110，并且芯体115具有纵向延伸穿过该芯体115的芯体孔120。压缩机100还包括活塞组件125、填料箱130和缸头135。压缩机100还包括定位在多个阀孔145中的一个阀孔内的阀组件140。阀组件140包括阀150、阀座155和阀盖160。在一些实施例中，压缩机100还可以包括润滑油通道和指示器端口。
外壳105可以由各种材料并使用各种技术形成。在示例性实施例中，外壳由金属(诸如ASTM A536 80-55-06铸铁)铸造。外壳105可以被铸造有形成在该外壳105中的外壳孔110，或者外壳孔110可以被机加工成将芯体115组装在外壳孔110内所需的公差。一旦芯体120已经定位在外壳孔110内以形成外壳/芯体组件，随后可以在所组装的外壳和芯体中机加工出一个或多个阀孔145。大量标准化外壳可以被保留在库存中，并且每个标准化外壳可以具有外壳孔110，所述外壳孔110具有彼此不同的内径Si。每个外壳孔直径Si可以允许外壳接纳具有在预定直径范围内的芯体孔直径Ci的芯体115。这种构造允许具有不同芯体孔直径Ci的外壳/芯体组件由单个标准化外壳105和可选的单个芯体120构造而成，如将在下面更详细地讨论的那样。
芯体115也可以由各种材料并使用各种技术形成。在示例性实施例中，芯体115由金属杆料形成。在一些实施例中，芯体115可以由
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形成。芯体115可以具有芯体外径Co，所述芯体外径Co对应于外壳孔110的直径Si，以使得在两个直径之间存在较小的重叠，以确保外壳105和芯体115之间的过盈配合。为了实现过盈配合，芯体115可以被冷却，从而导致芯体收缩以帮助插入到外壳105中。在插入时，外壳105和所插入的芯体115可以被加热或被允许返回到室温，从而导致芯体115膨胀，并通过过盈配合接合外壳105。
制造商可以保持具有与标准化外壳105中的每一个的外壳内径Si相对应的不同外径Co的杆料库存，或者制造商可以根据需要加工杆料以具有特定的外径Co。在将芯体115插入到外壳105中之前或之后，芯体115可以被机加工成具有延伸穿过芯体并限定芯体孔内径Ci的芯体孔120。如上所述，芯体115可以被机加工成具有在预定直径范围内并适于与标准化外壳105中的所选择的一个标准化外壳一起使用的芯体孔直径Ci。
如图1所示，压缩机100还包括活塞组件125。活塞组件可以被定位在芯体孔120内，并且可以以可操作的方式联接到发动机或电动马达，如将在下面参照图8更详细地解释的那样。在曲轴箱转动时，活塞组件125的活塞215纵向或轴向行进穿过芯体孔120，从而使得压缩机通过输入阀组件吸入未压缩的天然气，并通过输出阀组件输出压缩后的天然气。多种标准化活塞组件125可以被构造成对应于芯体孔内径Ci。在一些实施例中，活塞组件125可以是单件式组件。在其他实施例中，活塞组件125可以是多件式组件，诸如三件式组件。
如图1进一步所示，压缩机100还包括填料箱130。填料箱130通过多个螺栓抵靠在芯体115上被组装而成，并且填料箱130的尺寸以标准化的方式被设定，以对应于与该填料箱附接的芯体115的尺寸。填料箱130被构造成在压缩机100的操作期间允许活塞杆行进穿过该填料箱130。包括填料箱130的压缩机100的端部可以被称为“曲柄端”。填料箱130可以包括被定位在曲柄端处的O形环，如将参照图6进行更详细的讨论的那样。O形环可以将填料箱130密封为与外壳105和与该外壳附接的芯体115接触。
如图1所示，压缩机100还包括缸头135。缸头135在压缩机100的“头端”处抵靠在外壳105和芯体115的凹入表面上被组装而成，并通过多个螺栓固定。缸头135可包括被定位成与凹入表面接触的垫圈，该垫圈可以允许均匀密封由于将芯体插入到外壳中而存在于外壳105和芯体115之间的过盈线。参照图5更详细讨论的缸头垫圈可以进一步防止压缩机100的喷出。在一些实施例中，缸头135还可以包括固定螺钉165，该固定螺钉用作过盈配合的备用锁定机构，以在外壳/芯体组件中机加工出芯体孔120和阀组件孔145时，保持芯体115牢固地定位在外壳105内。以这样的方式，在随后的机加工操作期间，芯体115不太可能在外壳105内旋转。
如图1所示，压缩机100还包括阀组件140。虽然图1示出了用于安置多达8个阀组件的8个阀孔，但是根据压缩机100的操作规格和芯体孔120的直径，压缩机100可以包括任意数量的阀组件140。可以在外壳105和芯体115中机加工出空白或空的阀孔145，并用阀盖160覆盖该阀孔145，直到需要扩展压缩机的容量，或者直到已经接收到指定阀组件的构造的客户订单。
所示的示例性阀组件140包括弹簧致动阀150、阀座155和阀盖160，该阀盖可以通过多个螺栓连接到阀组件孔。每个阀组件140被定位在阀组件孔145内，在将芯体插入到外壳中之后，该阀组件孔已经被机加工成穿过外壳105和芯体115。结果，阀组件140的一部分(例如阀150)被定位在阀组件孔的延伸穿过芯体120的一部分内。以这样的方式，由于将阀组件140的阀150被定位成尽可能靠近芯体孔120从而减小阀150和活塞215之间的间隙，压缩机100的效率因此可以被最大化。
图2是处于组装状态下的图1的压缩机100的剖视图。为了有助于讨论压缩机100，在图的左下部分中提供了参考轴指示器。X轴可以被认为与水平横穿图2的平面相关联，而Y轴可以被认为与竖直横穿图2的平面相关联。Z轴可以被认为与延伸到图2中示出的图中和从所述图中延伸出的平面相关联。
如图2所示，压缩机100包括输入阀组件205和排放阀组件210。阀组件以双作用方式操作，以使得在活塞组件125的活塞215和活塞杆220在芯体孔120内在第一方向上行进时，例如朝向曲柄端(例如朝向填料箱130)行进时，未压缩的天然气通过输入阀组件205被拉入到芯体孔中。在活塞组件225的活塞215和活塞杆220在相反方向朝向头端(例如，朝向缸头135)行进时，压缩后的天然气经由排放阀组件210被排放。在动力源(诸如发动机或电动机)操作以连续地旋转联接到活塞组件125的曲轴箱时，活塞215在头端和曲柄端之间行进，从而使得未压缩的天然气经由输入阀组件205进入压缩机芯体孔120，同时经由排放阀组件210从芯体孔120排放压缩后的天然气。
每个阀组件(诸如输入阀组件205和排放阀组件210)可以包括弹簧加载阀150。在操作中，当输入阀组件205中的阀两端的压差足够大时，阀150可以打开。一旦压差相等，弹簧加载阀150可以关闭。类似地，随着芯体孔120内的压力由于活塞215压缩天然气而增加，排放阀组件210中的弹簧加载阀150打开，以通过排放阀组件210释放压缩后的天然气。弹簧加载阀150可以包括弹簧，所述弹簧被构造为基于不同压力打开的弹簧。以这样的方式，包括在输入阀组件205中的弹簧加载阀150和包括在排放阀组件210中的弹簧加载阀150不会同时打开。
如上所述，可以提供具有不同外壳内径Si的多个标准化外壳105(根据需要铸造或保持在库存中)，并且每个标准化外壳105可以被构造成与芯体115、一个或多个阀组件140、活塞组件125、填料箱130和缸头135联接。不同的尺寸可能会影响给定外壳尺寸与这些部件中的任何一个联接的能力。特别地，外壳孔110的直径Si允许外壳105接纳芯体115，该芯体具有在对应于特定外壳孔直径Si的预定直径范围内的芯体孔内径Si。小于预定范围的芯体孔内径Ci可能会影响压缩机的有效操作，而大于预定范围的芯体孔内径Ci可能会使得具有薄侧壁的芯体115可能经受破裂或断裂。而且，芯体孔直径Ci决定了芯体115的侧壁的厚度，这又可能会影响被形成为穿过外壳/芯体组件的一个或多个阀孔145的可接受尺寸范围。因此，可以提供不同尺寸的多个阀组件140，并且每个标准化外壳因此可以具有在可接受以用于与特定的标准化外壳一起使用的范围内的不同尺寸的相对应的一组阀组件。每个阀尺寸也可以被构造为具有高度Hv在预定范围内的阀座，从而允许对于任何给定阀改变阀座高度。另外，芯体孔直径120也可以用于确定缸头135在其与芯体115的附接点处的直径的标准化尺寸(在压缩机100的头头处表示为“DH”)。因此，可以提供不同尺寸的标准化外壳105，并且每个外壳尺寸可以允许与具有不同芯体孔直径Ci的各种芯体115、具有不同尺寸的各种阀组件140以及不同尺寸的各种填料箱130和缸头135中的一个或多个联接。而且，每个尺寸的阀组件140可以具有不同尺寸的阀座155。
标准化外壳105的特定数量以及与该外壳105联接的零部件可以如任何给定制造商可能期望的那样变化。在一个示例性实施例中，四个标准化外壳105以四种不同的尺寸提供，如图3A至图3D所示。图4是示出用于可以与四个示例性外壳一起使用的芯体孔和阀组件的示例性大小的图表。
图3A示出了具有带有第一尺寸的外壳内径Si的第一外壳305A的第一压缩机300A。第一外壳305A被构造成接纳具有在第一直径范围内的芯体孔直径Ci的芯体315A。作为非限制性示例，芯体孔直径Ci的第一范围可以在大约4.5英寸和9.0英寸之间，如图4所示。在芯体315A组装在外壳305A中的情况下，一个或多个阀孔345A可以被加工成穿过其中，以用于安置一个或多个阀组件。每个阀孔345A可以被加工成具有与第一外壳305A的尺寸相关联的预定范围内的阀孔尺寸。通过非限制性示例的方式，阀孔345A的尺寸可以被设计成容纳大约90mm与158mm之间的阀尺寸，如图4所示。针对阀孔345A，可以提供具有在第一范围内的预定尺寸的一组阀组件。示例性阀组件包括90mm(尺寸A)、102mm(尺寸B)、127mm(尺寸C)和158mm(尺寸D)的阀尺寸，如图4所示。每个阀尺寸可以进一步容纳一系列可接受的阀座长度。例如，阀尺寸A可以容纳大约7种不同的阀座长度，而阀尺寸B、C和D可以容纳大约10种不同的阀座长度。
图3A还示出了可变容积间隙调节装置305，该可变容积间隙调节装置305可以联接到可变容积间隙调节活塞310并与所述活塞310一起被构造而成。活塞310可以可操作，以调节可变容积间隙袋315的容积，并且因此增加或减少压缩机100中存在的总死区容积。可变容积间隙调节装置305可以是被构造成位于缸头335A内以允许压缩机操作者改变压缩机300A内的死区容积的螺旋致动机构等。例如，可变容积间隙调节装置305可以被调节，从而使得可变容积间隙调节活塞310相对于被构造成位于缸头335A内的可变容积间隙调节头312定位，以使得可变容积间隙袋315的尺寸可以基于调节而增加或减小。减小可变容积间隙袋315的尺寸(例如通过将容积间隙调节活塞310定位得更靠近填料箱330A)可以进一步减小芯体孔320A内的死区容积，并增加压缩机300A的效率。这种可变容积调节机构可以用在本文中公开的压缩机中的任何一个中。
图3B示出了具有带有比第一尺寸大的第二尺寸的外壳内径Si的第二外壳305B的第二压缩机300B。第二外壳305B被构造成接纳具有在第二直径范围内的芯体孔直径Ci的芯体315B，在所示实施例中，该第二直径范围大于第一直径范围。通过非限制性示例的方式，芯体孔直径Ci的第二范围可以在大约9.25英寸和14.0英寸之间，如图4所示。在芯体315B组装在外壳305B中的情况下，一个或多个阀孔345B可以被加工成穿过其中，以用于安置一个或多个阀组件。每个阀孔345B可以被加工成具有在与第二外壳305B的尺寸相关联的预定范围内的阀孔尺寸。通过非限制性示例的方式，阀孔345B的尺寸可以被设计成容纳在大约158mm与190mm之间的阀尺寸，如图4所示。针对阀孔345B，可以提供具有在第二范围内的预定尺寸的一组阀组件。示例性的阀组件包括158mm(尺寸D)、169mm(尺寸E)和190mm(尺寸F)的阀尺寸，如图4所示。如上面参考图3A所解释的那样，每个阀尺寸可以进一步容纳一系列可接受的阀座长度。例如，阀尺寸E可以容纳大约22种不同的阀座长度，而阀尺寸F可以容纳大约9种不同的阀座长度。
图3C示出了具有带有比第二尺寸大的第三尺寸的外壳内径Si的第三外壳305C的第三压缩机300C。第三外壳305C被构造成接纳具有在第三直径范围内的芯体孔直径Ci的芯体315C，在所示实施例中，该第三直径范围大于第二直径范围。通过非限制性示例的方式，芯体孔直径Ci的第三范围可以在大约14.25英寸和20.0英寸之间，如图4所示。在芯体315C组装在外壳305C中的情况下，一个或多个阀孔345C可以被加工成穿过其中，以用于安置一个或多个阀组件。每个阀孔345C可以被加工成具有在与第三外壳305C的尺寸相关联的预定范围内的阀孔尺寸。通过非限制性示例的方式，阀孔345C的尺寸可以被设计成容纳大约190mm与221mm之间的阀尺寸，如图4所示。针对阀孔345C，可以提供具有在第三范围内的预定尺寸的一组阀组件。示例性阀组件包括190mm(尺寸F)和221mm(尺寸G)的阀尺寸，如图4所示。如上所解释那样，每个阀尺寸可以容纳一系列可接受的阀座长度。例如，阀尺寸G可以容纳大约25种不同的阀座长度。
图3D示出了具有带有比第三尺寸大的第四尺寸的外壳内径Si的第四外壳305D的第四压缩机300D。第四外壳305D被构造成接纳具有在第四直径范围内的芯体孔直径Ci的芯体315D，在所示实施例中，该第四直径范围大于第三直径范围。通过非限制性示例的方式，芯体孔直径Ci的第四范围可以在大约20.0英寸和26.5英寸之间，如图4所示。在芯体315D组装在外壳305D中的情况下，一个或多个阀孔345D可以被加工成穿过其中，以用于安置一个或多个阀组件。每个阀孔345D可以被加工成具有在与第四外壳305D的尺寸相关联的预定范围内的阀孔尺寸。通过非限制性示例的方式，阀孔345D的尺寸可以被设计成容纳大约190mm与221mm之间的阀尺寸，如图4所示。这与容纳在第三外壳内的阀尺寸的范围相同。然而，也可以使用不同的阀尺寸。针对阀孔345D，可以提供具有在第四范围内的预定尺寸的一组阀组件。示例性阀组件包括190mm(尺寸F)和221mm(尺寸G)的阀尺寸，如图4所示。
如从图4和前面提及的描述中显而易见的那样，每个范围内的阀尺寸可以重叠，并且同一阀可以用于不同的外壳。这可以基于每个外壳的特定尺寸而变化。
如图4进一步所示，每个外壳都可以被构造成每个角部都具有一定数量的阀。外壳的四个角部分别与位于外壳/芯体组件的头端处的抽吸或输入阀组件、位于外壳/芯体组件的曲柄端处的抽吸或输入阀组件、位于外壳/芯体组件的头端处的排放或输出阀组件、以及位于外壳/芯体组件的曲柄端处的排放或输出阀组件相关联。例如，第一外壳305A可以在压缩机300A的每个角部处具有单个阀，而第二外壳305B可以在选择阀尺寸D的情况下每个角部具有两个阀，在选择阀尺寸E的情况下每个角部具有一个或两个阀，或者在选择阀尺寸F的情况下每个角部仅具有一个阀。类似地，第三外壳305C在阀尺寸F或G的情况下每个角部可以具有两个阀，而第四外壳305D在阀尺寸F或G的情况下每个角部可以具有三个阀。
压缩机100可以包括对应于可以以类似的方式被标准化成如下所述的特定外壳的其他部件或特征的额外的实施例。在一些实施例中，构造有第一外壳、第二外壳、第三外壳或第四外壳中的任何一个的压缩机可以被构造成容纳5英寸、6英寸或7英寸的冲程长度。参考图3A，冲程是活塞315在芯体孔320A内的行程长度，并且对应于外壳305A和芯体315A的纵向长度。
在一些实施例中，构造有多个标准化外壳尺寸中的任何一个的压缩机可以容纳各种活塞杆设计。这四种活塞杆设计中的每一种可以对应于以可操作的方式与活塞和活塞组件连接的不同的压缩机框架和曲轴箱构造。每个框架和曲轴箱构造与描述给定的框架和曲轴箱构造能够承受的最大马力和最大负载的不同的操作包线相关联。以这样的方式，标准化压缩机可以被构造有一系列压缩机框架和曲轴箱构造，这在传统的压缩机设计的情况中是不可能的。
在一些实施例中，构造有标准化外壳中的任何一个的压缩机可以包括用于活塞组件的活塞杆的“标准”或“长”杆长度。在一些实施例中，活塞杆直径可以是2.0英寸、2.25英寸、2.50英寸或2.75英寸。
在一些实施例中，被构造有多个标准化外壳中的一个的压缩机可以支撑活塞组件中两个不同活塞尺寸中的一个。例如，使用第一外壳305A和阀尺寸A或B制成的压缩机可以与直径为4.5英寸至6.5英寸的单件式活塞一起使用。在其他实施例中，使用第一外壳305A和阀尺寸C或D制成的压缩机可以与直径为6.75英寸至14.0英寸的三件式活塞一起使用。另外，使用第二外壳305B和阀尺寸D、E或F制成的压缩机可以与直径为6.75英寸至14.0英寸的三件式活塞一起使用。在其他实施例中，利用第三或第四外壳305C、305D和阀尺寸F或G制成的压缩机可以与直径为14.25至26.5的三件式活塞一起使用。较小的活塞(例如4.5英寸至6.5英寸的活塞)足够轻，从而成为单件式部件，而较大的活塞可以由轻质合金制成，并且因此可以被分成三个件。
使用多种外壳尺寸中的任何一种组装而成的任何压缩机也可以包括经润滑的活塞类型和未经润滑的活塞类型。
在一些实施例中，由第一外壳305A、第二外壳305B、第三外壳305C和第四外壳305D中的任何一个组装而成的压缩机可以包括四种不同的标准化填料箱构造，所述填料箱可以是经润滑的填料箱或未经润滑的填料箱。填料箱中的任何一个可以适用于与“脱硫气体”或“酸性气体”一起使用。脱硫气体可能包括不需要额外的健康和安全设备来为压缩机操作者提供个人保护的无腐蚀性、无毒气体。脱硫气体可能被认为是清洁的天然气。酸性气体可能包括要求由压缩机操作者佩戴额外的强制性安全装置的腐蚀性和/或有毒气体。酸性气体可能包括已经被硫化氢污染的天然气。在一些实施例中，填料箱中的任何一个可以被构造成包括净化管线，以将酸性气体排到安全位置。
在一些实施例中，填料箱中的任何一个可以被构造成被冷却。例如，填料箱可以包括多个冷却剂通道，以将冷却剂分配到整个填料箱中，以便保持填料箱的期望操作温度。另外，填料箱中的任何一个可以被构造有电阻温度检测器(RTD)，或被构造成没有RTD。RTD是可以用于监控填料箱130密封件的健康的温度测量装置。
在一些实施例中，与所组装的外壳/芯体一起使用的缸头可以是“标准”型缸头135，如图1和2所示，或者所述缸头可以是“可变容积间隙袋”型缸头335A，如图3A所示和所述。
本文公开的压缩机还可以具有各种其他特征以便于组装和适当功能。图5A示出了具有构造有缸头535和垫圈506的标准化外壳505和芯体515的圆筒形压缩机500的实施例。如图5B中更详细示出的那样，垫圈506被定位在压缩机100的头端(例如，缸头135端)处。垫圈506可以被构造在凹部内，可以在所组装的芯体515和外壳505中机加工出所述凹部。垫圈506可以呈纤维垫圈、橡胶垫圈、合成垫圈等的形式。垫圈506可以通过将缸头535固定到外壳505的一个或多个缸头螺栓510的力固定在组装好的芯体515和外壳505与缸头535之间。垫圈506可以在压缩机容积(诸如图3A中示出的压缩机容积315)和环境之间形成密封。垫圈506可以被构造成防止过程气体从压缩机逸出。垫圈506可以被定位在凹部中，以防止由于压缩机500的正常操作范围之外的压力条件引起的喷出。垫圈506还可以密封出现在外壳505和芯体515之间的分割管线。
图6A示出了具有构造有填料箱632的标准化外壳605和芯体引5的压缩机600的另一实施例。在图6B中更详细地示出了在图6A的虚线矩形中示出的填料箱632的构造。如图6B所示，O形环635可以被定位在压缩机600的曲柄端(例如，填料箱632端)处。O形环635可以密封压缩机600的曲柄端。O形环635可以被定位在外壳唇缘610和填料箱凸缘640之间。O形环635可以被定位在绕填料箱凸缘640的圆周机加工出的沟槽中。O形环635还可以为润滑通道620内的润滑剂提供密封，以使得引入到填料箱632内的润滑剂保持在润滑通道620内。例如，返回参考图6A，被定位成更靠近芯体615的O形环635可以防止润滑剂进入芯体孔620，而被定位成更靠近填料箱632的O形环635可以防止润滑剂从填料箱632逸出。O形环635可以呈橡胶O形环、合成O形环等的形式。
如图6A进一步所示，压缩机600包括排出通道625。排出通道625可以通过填料箱632内的通路联接到图6B中示出的润滑通道620和排泄通道630。排出通道625可以排出或以其他方式去除可能通过填料箱632泄漏的过程气体烟雾，以减轻压缩机600的操作期间的安全或环境问题。排泄通道630可以去除在压缩机600的操作期间可能通过填料箱632持续泄漏的润滑剂，诸如润滑油。如果不去除，多余的油使压缩机600的性能劣化，并且可能会损坏压缩机，这可能会导致安全或环境问题。
图7A示出了压缩机700A的另一实施例的头端(例如，缸头135端)，示出了一组指示器端口，所述一组指示器端口包括指示器端口706和707。在芯体715已经插入到外壳705中并通过干涉配合被固持之后，所示的指示器端口706和707被机加工以穿过外壳705和芯体715。指示器端口706和707允许在压缩机700A在压缩循环期间操作时测量压力和温度条件。这种测量允许压缩机操作者监控压缩机700A的性能。
图7B示出了包括一组润滑通道的压缩机700B。如图7B所示，压缩机700B包括从压缩机700B的外部延伸穿过外壳705和芯体715并进入到芯体孔720中的第一润滑通道708和第二润滑通道709。润滑通道708和709可以在芯体715已经插入到外壳705中之后形成。润滑通道708和709可以联接到润滑储存器，并且可以将润滑剂从润滑储存器引导到芯体孔720中。经由润滑通道708和709输送的润滑剂可以增加压缩机700B的效率和寿命性能。
图8是压缩机800的剖视图，示出了固定螺钉865。固定螺钉865可以用于将芯体815固定在外壳805内。以这样的方式，固定螺钉865提供了用于在对外壳/芯体组件执行后续机加工操作期间将芯体815固定在外壳805内的额外机构。另外，图8中示出的压缩机800还包括一组润滑通道，该组润滑通道被示出为润滑通道808和809。润滑通道808和809可以被加工成穿过外壳805和芯体815，以在芯体孔820内提供润滑剂。
本文公开的模块化压缩机可允许制造商储备具有预先定义的尺寸的有限数量的外壳，并配置具有较宽的尺寸范围、变化的芯体孔直径和阀尺寸的压缩机。为了由标准化外壳组装压缩机，可以选择多个标准化外壳尺寸中的一种。在下面的描述中，参考图1的压缩机100仅仅是为了参考的目的。
基于可接受以用于与所选择的外壳105一起使用的预定范围的芯体孔直径，铸造金属杆可以被机加工以形成具有外径Co的芯体115，当芯体115设置在所选择的外壳105的外壳孔110内时，所述外径提供芯体115和所选择的外壳105之间的过盈配合。在一些实施例中，杆没有被机加工，并且从制造商的库存中可获得的杆料中选择。库存中的杆料可以包括具有尺寸被适当地设定以便于插入到所选择的外壳105中的一个外壳中的外径的杆。
在选择或机加工杆以形成芯体115之后，芯体可以被插入到所选择的外壳105的外壳孔110中，以形成外壳/芯体组件，该外壳/芯体组件提供结构增强的部件，该部件适于机加工孔120以穿过芯体115，并且机加工阀孔145以穿过外壳/芯体组件，以便与芯体孔120对接。在一些实施例中，芯体115可以在插入之前被冷却，以便容易地将芯体115定位在所选择的外壳105内。在插入之后，外壳/芯体组件可以被加热，或者可以在不加热的情况下被允许返回到环境温度，这会使芯体115膨胀，从而通过过盈配合将芯体115固定在外壳105内。在一些实施例中，芯体115可以通过固定螺钉(诸如图8中示出的固定螺钉865)固定在外壳105内。
利用外壳和芯体组件，芯体115可以被机加工以形成芯体孔120，所述芯体孔120纵向延伸穿过芯体115，所述芯体孔120限定芯体孔直径Ci。芯体孔直径可以在对应于所选择的外壳105的预定直径范围中的一个预定直径范围内。通过在芯体115已经插入到外壳105中之后机加工芯体孔120，当形成芯体孔120时，机加工误差的机会更少，这是因为芯体115被过盈配合在外壳115内，从而形成刚性体结构。
一旦已经在芯体115中机加工出芯体孔120，至少一个阀组件孔145可以被机加工以穿过芯体115和所选择的外壳105。外壳/芯体组件提供刚性结构，从而允许机加工阀组件孔145，以便使阀组件140与芯体孔120对接。在机加工阀组件孔145之后，基于所选择的外壳尺寸具有可接受尺寸的至少一个阀组件140可以被插入到阀组件孔145中的每一个内。阀组件140可以包括可以被插入到阀组件孔145中的阀座155。阀组件140还可以包括被定位在阀组件孔145内并与芯体孔120对接的弹簧致动阀。在一些实施例中，机加工阀组件孔145包括机加工能够接纳阀盖160的螺钉螺纹，该阀盖可以被拧到阀组件孔145的顶部以固定阀组件140。
在机加工阀组件孔145之后，活塞杆组件125可以被插入到芯体115中，以使得活塞215和活塞杆220被定位在芯体孔120内。
在活塞杆组件125已经被插入之后，缸头135可以通过多个螺栓紧固到所选择的外壳105的第一端。在一些实施例中，在缸头135被紧固到外壳105的第一端之前，可以在缸头135中以及外壳105和芯体115中机加工出凹部。在一些实施例中，当被形成为外壳/芯体组件时，在外壳105和芯体115中机加工出凹部。一旦已经机加工出凹部，垫圈可以被定位在凹部内。另外或替代性地，在将缸头135紧固到所选择的外壳105之前，可变容积间隙调节装置可以被安装到缸头135中。可变容积间隙调节装置可以包括可变容积间隙活塞，当缸头135被紧固到所选择的外壳105时，该可变容积间隙活塞可以对接到可变容积间隙调节头312。
此外，填料箱130可以在所选择的外壳105的第二端处紧固到芯体115。填料箱130可以包括凸缘，并且可以允许活塞杆220纵向行进穿过芯体孔120。在一些实施例中，在将填料箱130紧固到芯体115之前，可以在填料箱凸缘的圆周中机加工出多个沟槽，并且可以利用每个沟槽定位O形环。在其他实施例中，在将填料箱130紧固到芯体115之前，可以在填料箱凸缘的圆周中机加工出润滑通道。
一旦压缩机被组装而成，该压缩机就可以用在用于在石油和天然气开采环境中压缩和分配天然气的系统中，如图9所示。所示的系统900包括冷却器905、发动机910、抽吸脉动装置915、被构造有多个压缩机100的压缩机框架920、洗涤器925和排放脉动装置930。发动机910可以是被构造成燃烧燃料(诸如汽油)的内燃机，或者发动机910可以被构造成燃烧气体(诸如天然气)。在一些实施例中，发动机910可以接纳由系统900处理的天然气作为其燃料源。发动机910可以包括电动马达或电驱动器。发动机910可以包括曲轴箱和传动装置，该传动装置可操作以使将发动机联接到一个或多个压缩机100的曲轴旋转。在发动机910的操作期间产生的曲轴旋转可以使被定位在每个压缩机100内的活塞和活塞杆组件在压缩机孔内行进。结果，由压缩机100通过输入阀组件接纳未压缩的天然气。天然气通过活塞和活塞杆组件在压缩机孔内的作用被压缩，并通过与孔对接的输出阀组件从压缩机100分配。冷却器905可以被构造为给发动机910以及系统900的其他部件提供冷却。在一些实施例中，冷却器905可以为被输入到压缩机100的未压缩的天然气和/或从压缩机100输出的压缩后的天然气提供冷却。抽吸脉动装置915可以联接到压缩机100的输入阀组件，并且可以被构造成平衡提供给压缩机100的未压缩的天然气的体积。抽吸脉动装置915可以联接到天然气源，并且可以充当收集装置，以在未压缩的天然气被系统900进一步压缩和分配之前积聚所述未压缩的天然气。根据系统900被构造成生成的独特压力的大小，系统900可以被构造有一个或多个抽吸脉动装置915。所示的系统900还包括洗涤器925，该洗涤器联接到抽吸脉动装置915，并且可操作以清洁或以其他方式改善经由抽吸脉动装置915提供给压缩机100的天然气的质量。系统900还可以包括排放脉动装置930，该排放脉动装置联接到每个压缩机100的输出阀组件，并且可以被构造成在开采环境中进行进一步分配之前接收压缩后的天然气。排放脉动装置930可以被构造为均衡由压缩机100输出的经压缩的天然气的体积。排放脉动装置930可以充当收集装置，以在压缩后的天然气被系统900进一步分配之前积聚所述压缩后的天然气。根据系统900被构造成生成的独特压力的大小，系统900可以被构造有一个或多个排放脉动装置930。压缩机框架920可以为压缩机100提供结构支撑机构，并且一个或多个压缩机100可以附着在压缩机框架920上。
系统900可以部署在石油和天然气开采环境中的一个或多个位置处。系统900可以被预先构建，并根据需要部署在需要天然气的压缩的多个地点处。在一些实施例中，系统900还可以包括热交换器、传感器系统、控制系统、安全装置、电池以及燃料和润滑储存器。在一些实施例中，系统900可以被构造在框架或滑轨上，该框架或滑轨包括用于将系统100从一个位置运输到另一位置的机构。一旦被定位在期望的操作位置处，系统900可以连接到低压侧天然气输入部，在该低压侧天然气输入部处，未压缩的天然气由系统900接收。系统900可以进一步连接到高压侧气体输出部，在该高压侧气体输出部处，压缩后的天然气从系统900被分配。
通过非限制性示例的方式，本文描述的设备、系统和制造方法的示例性技术效果包括在石油和天然气开采环境中通过具有可分离外壳的圆筒形天然气压缩机改进的性能。通过将内部芯体插入以向压缩机外壳和所联接的外壳和芯体组件本身提供结构支撑形成压缩机，由于更靠近压缩机孔机加工阀开口，因此压缩机操作性能可以被增加。结果，压缩机可以更有效地输入未压缩的天然气，并且通过直接对接到压缩机孔容积的阀更加有效地排放压缩后的天然气。
通过非限制性示例的方式，本文描述的设备、系统和制造方法的另外的示例性技术效果还包括减少的压缩机设计维护。通过标准化压缩机部件尺寸和各种外壳之间的部件相互操作性，与基于客户订单专门定制和从头开始铸造的压缩机设计相比，可能需要更少的压缩机设计。与非标准化压缩机设计相比，针对有限定义的一组压缩机设计组合，提供了本文所述的标准化压缩机设计，这些组合可以被学习和记录，并且因此需要减少的培训文档以及更少的资源来维护这些设计组。
通过非限制性示例的方式，本文描述的设备、系统和制造方法的另一示例性技术效果还包括标准化库存和供应链管理。本文描述的标准化压缩机设计为制造商提供了库存管理的降低的复杂性。例如，压缩机部件和尺寸的标准化允许制造商更早地计划和获取库存、减少产品销售文档和内部会计系统分类账以及可用于管理库存的计算系统方面的变化和改变。另外，供应链管理可以通过压缩机部件的标准化来简化，使得制造商知道所有部件的确切规格，并且因此可以更有效地以更高的质量采购部件。非标准化压缩机制造商不能实现这些益处，这是因为每个压缩机按订单制造并且基于客户订单中标识的规格被定制。
已经描述了某些示例性实施例，以提供对本文公开的系统、设备和方法的结构、功能、制造和用途的原理的全面理解。这些实施例的一个或多个示例已经在附图中示出。本领域的技术人员将理解，本文中具体描述并在附图中示出的系统、设备和方法是非限制性的示例性实施例，并且本发明的范围仅由权利要求限定。结合一个示例性实施例示出或描述的特征可以与其他实施例的特征相结合。这种修改和改变旨在包括在本发明的范围内。进一步，在本公开中，实施例中的相似命名的部件通常具有类似的特征，并且因此在特定实施例内，每个相似命名的部件的每个特征不一定被完全阐述。
在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可以被应用以修改任何定量表示，该定量表示可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能方面的变化。因此，由诸如“大约”、“近似”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此以及整个说明书和权利要求书中，范围限制可以被组合和/或互换，这样的范围被标识并且包括其中所包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示除外。
本领域技术人员将基于上述实施例理解本发明的进一步特征和优点。因此，本申请不受已经具体示出和描述的内容的限制，除非由所附权利要求指出的那样外。本文引用的所有出版物和参考文献明确地通过引用整体并入本文。

Claims (18)

1.一种用于组装用于压缩和分配天然气的压缩机的零部件的套件，所述零部件的套件包括：
第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳，所述第一圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，所述外壳孔纵向延伸穿过所述第一圆筒形铸造金属外壳并限定第一外壳孔直径，所述第一外壳孔直径被构造成接纳具有在第一预定直径范围内的芯体孔直径的圆筒形金属芯体，并且所述第二圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，所述第二圆筒形铸造金属外壳的所述外壳孔纵向延伸穿过所述第二圆筒形铸造金属外壳并限定第二外壳孔直径，所述第二外壳孔直径不同于所述第一外壳孔直径并被构造成接纳具有在第二预定直径范围内的芯体孔直径的圆筒形金属芯体，所述第一预定直径范围不同于所述第二预定直径范围；
圆筒形金属芯体，所述圆筒形金属芯体具有外径，当所述圆筒形金属芯体设置在所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔内时，所述外径提供所述圆筒形金属芯体与所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中的所述一个圆筒形铸造金属外壳之间的过盈配合，并且所述圆筒形金属芯体具有芯体孔，所述芯体孔纵向延伸穿过所述圆筒形金属芯体，所述芯体孔限定在所述第一预定直径范围和所述第二预定直径范围中的一个预定直径范围内的芯体孔直径；
缸头，所述缸头被构造成以能够移除的方式联接到所述圆筒形铸造金属外壳的第一端；
活塞组件，所述活塞组件被构造成定位在所述芯体孔内，并包括联接到活塞杆的活塞；和
填料箱，所述填料箱被构造成在所述圆筒形铸造金属外壳的第二端处联接到所述圆筒形金属芯体，所述填料箱被构造成允许活塞杆纵向行进穿过所述芯体孔。
2.根据权利要求1所述的套件，还包括：
第三圆筒形铸造金属外壳，所述第三圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，所述第三圆筒形铸造金属外壳的所述外壳孔纵向延伸穿过所述第三圆筒形铸造金属外壳并限定第三外壳孔直径，所述第三外壳孔直径不同于所述第二外壳孔直径，所述第三外壳孔直径被构造成接纳具有在第三预定直径范围内的芯体孔直径的圆筒形金属芯体，所述第三预定直径范围不同于所述第二预定直径范围；和
第四圆筒形铸造金属外壳，所述第四圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，所述第四圆筒形铸造金属外壳的所述外壳孔纵向延伸穿过所述第四圆筒形铸造金属外壳并限定第四外壳孔直径，所述第四外壳孔直径不同于所述第三外壳孔直径，所述第四外壳孔直径被构造成接纳具有在第四预定直径范围内的芯体孔直径的圆筒形金属芯体，所述第四预定直径范围不同于所述第三预定直径范围。
3.根据权利要求2所述的套件，其中，所述第一预定直径范围包括4.5英寸至9.0英寸，所述第二预定直径范围包括9.25英寸至14.0英寸，所述第三预定直径范围包括14.25英寸至20.0英寸，以及所述第四预定直径范围包括20.0英寸至26.5英寸。
4.根据权利要求1所述的套件，其中，所述活塞组件包括多个活塞组件，每个活塞组件都具有彼此不同的活塞直径和活塞杆尺寸。
5.根据权利要求2所述的套件，其中，所述活塞组件包括多个活塞组件，每个活塞组件都具有活塞直径和活塞杆尺寸，并且其中所述多个活塞组件包括活塞直径在4.5英寸至6.5英寸的范围内的第一活塞、活塞直径在6.75英寸至14.0英寸的范围内的第二活塞、和活塞直径在14.25英寸至26.5英寸的范围内的第三活塞。
6.根据权利要求5所述的套件，其中，所述第一活塞杆具有2.0英寸的活塞杆尺寸，所述第二活塞杆具有2.25英寸的活塞杆尺寸，所述第三活塞杆具有2.5英寸的活塞杆尺寸，以及所述第四活塞杆具有2.75英寸的活塞杆尺寸。
7.根据权利要求1所述的套件，其中，所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳的侧壁的厚度小于所述圆筒形金属芯体的侧壁的厚度。
8.根据权利要求1所述的套件，还包括至少一个O形环，所述至少一个O形环被构造成定位在沿着所述填料箱的凸缘的圆周形成的一个或多个沟槽中，所述至少一个O形环中的每一个都被构造成相对于所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳的唇缘密封所述填料箱。
9.根据权利要求1所述的套件，还包括垫圈，所述垫圈被构造成被安置在所述缸头的凹部内，以使得当所述圆筒形金属芯体设置在所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中的所述一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔内时，所述垫圈与所述圆筒形铸造金属外壳和所述圆筒形金属芯体的一部分重叠。
10.根据权利要求1所述的套件，还包括定位螺钉，所述定位螺钉被构造成当所述圆筒形金属芯体设置在所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔内时，保持所述圆筒形金属芯体相对于所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中的所述一个圆筒形铸造金属外壳的位置。
11.一种用于制造用于压缩和分配天然气的压缩机的方法，所述方法包括：
选择第一圆筒形铸造金属外壳和第二圆筒形铸造金属外壳中的一个圆筒形铸造金属外壳，所述第一圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，所述外壳孔纵向延伸穿过所述第一圆筒形铸造金属外壳并限定第一外壳孔直径，所述第一外壳孔直径被构造成接纳具有在第一预定直径范围内的芯体孔直径的圆筒形金属芯体，并且所述第二圆筒形铸造金属外壳具有外壳孔，所述第二圆筒形铸造金属外壳的所述外壳孔纵向延伸穿过所述第二圆筒形铸造金属外壳并限定第二外壳孔直径，所述第二外壳孔直径不同于所述第一外壳孔直径并被构造成接纳具有在第二预定直径范围内的芯体孔直径的圆筒形金属芯体，所述第一预定直径范围不同于所述第二预定直径范围；
机加工铸造金属杆，以形成圆筒形金属芯体，所述圆筒形金属芯体具有外径，当所述圆筒形金属芯体设置在所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔内时，所述外径提供所述圆筒形金属芯体与所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳之间的过盈配合；以及
将所述圆筒形金属芯体插入到所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔中；
机加工所述圆筒形金属芯体以具有芯体孔，所述芯体孔纵向延伸穿过所述圆筒形金属芯体并限定芯体孔直径，所述芯体孔直径在所述第一预定直径范围和所述第二预定直径范围中的对应于所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的一个预定直径范围内；
将活塞组件插入到所述圆筒形金属芯体的所述芯体孔内；
将缸头紧固到所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的第一端；以及
在所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的第二端处，将填料箱紧固到所述圆筒形金属芯体，所述填料箱包括填料箱凸缘并允许所述活塞组件的活塞杆纵向行进穿过所述芯体孔。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述缸头被紧固到所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的第一端之前，在所述缸头中机中并在所述圆筒形铸造金属外壳和所述圆筒形金属芯体中机加工出凹部。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在将所述缸头紧固到所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的第一端之前，将可变容积间隙调节装置安装到所述缸头中，所述可变容积间隙调节装置包括可变容积间隙调节活塞，当所述缸头被紧固到所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的第一端时，所述可变容积间隙调节活塞对接到被构造成位于所述缸头内的可变容积间隙调节头。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在将所述填料箱紧固到所述圆筒形金属芯体之前，在所述填料箱凸缘的圆周中机加工出多个沟槽，并且O形环被定位在每个沟槽内。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在将所述填料箱紧固到所述圆筒形金属芯体之前，在所述填料箱凸缘的圆周中机加工出润滑通道。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在将所述圆筒形金属芯体插入到所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔中之后，加工至少一个阀组件孔，所述至少一个阀组件孔被构造成接纳阀组件。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
将至少一个阀组件安装到所述阀组件孔中的至少一个中，所述至少一个阀组件包括弹簧致动阀、阀座和阀，所述弹簧致动阀被定位在所述阀组件孔内以使所述阀与所述芯体孔对接，所述阀座插入到所述阀组件孔中，所述阀盖附接到所述阀组件孔。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：
使用固定螺钉，固定插入到所述第一圆筒形铸造金属外壳和所述第二圆筒形铸造金属外壳中所选择的所述一个圆筒形铸造金属外壳的外壳孔中的所述圆筒形铸造金属芯体。
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