NO20101423L

NO20101423L - Hode pa en kompressorsylinder med variabelt volum

Info

Publication number: NO20101423L
Application number: NO20101423A
Authority: NO
Inventors: Gene Mcclendon
Original assignee: Cameron Int Corp
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2010-11-24
Also published as: GB2472961B; GB2472961A; BRPI0912310A2; GB2489631A; US20110020144A1; GB2489631B; GB201212335D0; US9897207B2; GB201021730D0; US20140338526A1; WO2009146222A1

Abstract

Det offentliggjøres en innretning som inkluderer et naturgasskompresjonssystem som har en naturgassdrevet forbrenningsmotor, en kompresjonssylinder konfigurert til å motta naturgass og avgi komprimert naturgass, et stempel anordnet i kompresjonssylinderen og konfigurert til å bevege seg gjennom kompresjonssylinderen som respons på mekanisk effekt mottatt fra den naturgassdrevne forbrenningsmotor, og et hode med variabelt volum montert på kompresjonssylinderen og konfigurert til å variere et komprimert volum i kompresjonssylinderen. l enkelte tilfeller inkluderer hodet med variabelt volum et hodelegeme, en justeringsskrue roterbart koplet til hodelegemet, en plugg bevegelig i gjenget inngrep med justeringsskruen, og en antirotasjonsinnretning koplet til pluggen, hodelegemet eller begge deler. Antirotasjonsinnretningen kan være konfigurert til å hindre pluggen i å rotere i forhold til hodelegemet når justeringsskruen roterer.

Description

KRYSSREFERANSE TIL BESLEKTED SØKNAD

[0001]Denne søknad krever prioritet fra US foreløpig patentsøknad nr. 61/057,790, med tittel "Hode med variabelt volum" ("Variable-Volume Head"), innlevert 30. mai 2008, som herved innlemmes som referanse i sin helhet.

OPPFINNELSENS OMRÅDE

[0001]Utførelser av den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt kompressorer. Mer bestemt, enkelte utførelser av den foreliggende oppfinnelse vedrører kompressorer som har hoder med variabelt volum.

BAKGRUNN

[0002]Denne seksjon er ment å introdusere leseren for forskjellige aspekter av teknikk som kan relateres til forskjellige aspekter av den foreliggende oppfinnelse, som er beskrevet eller som kreves beskyttet nedenfor. Denne drøftelse antas å være nyttig for å forsyne leseren med bakgrunnsinformasjon for å fremme en bedre forståelse av de forskjellige aspekter av den foreliggende oppfinnelse. Det skal følgelig forstås at disse angivelser skal leses i dette lys, og ikke som innrømmelser av kjent teknikk

[0003]Frem- og tilbakegående kompressorer blir ofte brukt til å komprimere og transportere fluider, så som naturgass. En frem- og tilbakegående kompressor inkluderer generelt et stempel og en sylinder. Under kompresjon åpnes innløpsventiler midlertidig for å tillate fluidet å strømme inn i sylinderen. Deretter stenger innløpsventilene, og stempelet drives gjennom sylinderen, hvilket reduserer volumet i sylinderen hvor fluidet er anordnet, og hever trykket i fluidet. Forandringen i volumet i sylinderen under kompresjonsslaget av stempelet refereres til som "slagvolumet". Nær enden av stempelets vandring åpnes en utløpsventil, og det komprimerte fluidet strømmer fra sylinderen.

[0004]Kompressorer blir oftekarakterisert vedsin volumetriske kompresjonsvirkningsgrad. Denne parameter er forholdet mellom slagvolumet og det totale volum i sylinderen som rommer fluidet som blir komprimert. En høy volumetrisk virkningsgrad er generelt korrelert med et større utløpstrykk, ettersom en betydelig andel av volumet i sylinderen blir sveipet over av stempelet, og en lav volumetrisk virkningsgrad er generelt korrelert med et lavere utløpstrykk, ettersom den prosentvise reduksjon i sylinderens volum under et stempelslag er lavere.

[0005]Den volumetriske kompresjonsvirkningsgrad for en gitt kompressor behøver ikke å være tilpasset det system hvor kompressoren opererer. En kompressor-design kan brukes i et mangfold i systemer som utsetter kompressorene for forskjellige betingelser. Foreksempel kan kompressoren, over systemer, bli utsatt for varierende innløpstrykk eller utløpstrykk, ettersom komponenter oppstrøms eller nedstrøms for kompressoren kan hemme strømning til eller fra kompressoren 1 forskjellige grader i forskjellige anvendelser. Disse variasjoner og andre kan påvirke ytelsen til en kompressor. Det ville følgelig være nyttig å være i stand til å avstemme en kompressors volumetriske kompresjonsvirkningsgrad i henhold til karakteristika for oppstrøms og nedstrøms komponenter.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0006]Disse og andre trekk, aspekter og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil bedre forstås når den følgende detaljerte beskrivelse leses med henvisning til de ledsagende tegninger, hvor like tegn representerer like deler gjennomgående på tegningene, hvor:

[0007]Figur 1 illustrerer et delvis gjennomskåret sideriss av en utførelse av en kompressor;

[0008]figur 2 illustrerer et sideriss i tverrsnitt av en utførelse av et hode med variabelt volum som kan inkluderes i kompressoren på figur 1;

[0009]figur 3 illustrerer et perspektivriss av en utførelse av en plugg som kan inkluderes i hodet med variabelt volum på figur 2;

[0010]figur 4 illustrerer et perspektivriss av en utførelse av en justeringsskrue som kan inkluderes i hodet med variabelt volum på figur 2;

[0011]figur 5 illustrerer et perspektivriss av hodet med variabelt volum på figur 2 idet det blir justert i samsvar med en utførelse av den foreliggende teknikk;

[0012]figur 6 illustrerer et sideriss i tverrsnitt av hodet med variabelt volum på figur 2 justert til å øke volumetrisk kompresjonsvirkningsgrad i samsvar med en utførelse av den foreliggende teknikk;

[0013]figur 7 illustrerer et annet sideriss i tverrsnitt som generelt er ortogonalt på rissene på figurene 2 og 6; og

[0014]figur 8 illustrerer et blokkdiagram av en utførelse av et gasskompresjons-system.

DETALJERT BESKRIVELSE AV SPESIFIKKE UTFØRELSER

[0015]En eller flere spesifikke utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet nedenfor. I en innsats for å tilveiebringe en konsis beskrivelse av disse utførelser, kan det være at alle trekk ved en faktisk implementering ikke er beskrevet i patentskriftet. Det skal forstås at i utviklingen av enhver slik faktisk implementering, som i et hvert prosjekt med ingeniørarbeid eller design, må det foretas tallrike implementeringsspesifikke beslutninger for å oppnå utviklerens spesifikke mål, så som overensstemmelse med systemrelaterte og forretningsrelaterte restriksjoner, som kan variere fra en implementering til en annen. Dessuten skal det forstås at en slik utviklingsinnsats kan være kompleks og tidkrevende, men vil likevel være et rutineforetakende med design, fabrikasjon og fremstilling for de som har ordinær fagkunnskap som har fordelen av å ha denne offentliggjøring.

[0016]Ved introdusering av elementer av forskjellige utførelser, er artiklene "en", "et", "den", "nevnte" og liknende ment å bety at det er ett eller flere av elementene. Utrykkene "omfattende", "inkluderende", "har" og liknende er ment å være inkluderende og bety at det kan være ytterligere andre elementer enn de opplistede elementer. Bruken av "topp", "bunn", "ovenfor", "nedenfor" og variasjoner av disse utrykk er gjort av praktiske årsaker, men krever ikke en bestemt orientering av komponentene i forhold til en fast referanse, så som gravitasjonens retning. Utrykket "fluid" omfatter væsker, gasser, damper og kombinasjoner av disse.

[0017]Figur 1 illustrerer et sideriss av en utførelse av en kompressor 10.1 denne utførelse inkluderer kompressoren 10 et hode 12 med variabelt volum som justerer volumet i en sylinder 14 av kompressoren 10. Som forklart nedenfor forbruker hodet 12 med variabelt volum forholdsvis liten plass sammenlignet med konvensjonelle design og er justerbart med forholdsvis liten kraft. I tillegg er det illustrerte hode 12 med variabelt volum forholdsvis bestandig mot omgivende korrosive elementer. Ikke alle utførelser tilveiebringer imidlertid alle disse fordeler, og enkelte utførelser kan tilveiebringe andre fordeler. Før hodet 12 med variabelt volum beskrives i detalj, blir andre trekk ved kompressoren 10 beskrevet.

[0018]Den illustrerte kompressor 10 inkluderer en motor 16, et veivhus 18, et svinghjul 20, et stempel 22, en stang 24, ventiler 26 og 28, og en skliramme 30.1 denne utførelser er motoren 16 en generelt horisontalt montert motor med innvendig forbrenning med et frem- og tilbakegående stempel. Motoren kan være en gnisttenningsmotor eller en kompresjonstenningsmotor, eksempelvis en dieselmotor. Andre utførelser kan inkludere andre kilder for mekanisk effekt, så som elektriske motorer eller pneumatiske drivinnretninger. I operasjon driver motoren 16 en stang koplet til en veivaksel i veivhuset 18 via et krysshode. Veivakselen i veivhuset 18 er ved hjelp av en aksel koplet til svinghjulet 20, som tilveiebringer en treghetsmasse som funksjonerer som et reservoar for massetreghetsmoment. Veivakselen i veivhuset 18 er også forbundet til stempelet 22 via stangen 24 og et annet krysshode. Stempelet 22 og sylinderen 14 har en generelt komplementær generelt rettsirkulær sylindrisk form som generelt er konsentrisk omkring en senterakse 32. Sylinderen 14 inkluderer innløpspassasjer 34 og utløpspassasjer 36 som er i flytkommunikasjon med ventilene 26 og 28. Ventilene 26 og 28 kan inkludere et mangfold av typer av ventilorganer, så som en flerhet av tallerkenventiler som er forbelastet mot åpninger forbundet til passasjene 34 og 36.1 enkelte utførelser er ventilene 26 og 28 tilbakeslagsventiler konfigurert til å åpne som respons på et trykk i sylinderen som er større enn et terskeltrykk eller mindre enn et terskeltrykk.

[0019]I operasjon driver motoren 16 svinghjulet 20 og stempelet 22. Når svinghjulet 20 roterer sammen med veivakselen i veivhuset 18, forårsaker bevegelsen av veivakselen at stempelet 22 oscillerer aksialt, frem og tilbake gjennom sylinderen 14, som illustrert med pilen 38. Samtidig som stempelet 22 beveger seg tilbake mot veivhuset 18, åpner ventilen 28 som respons på fallet i trykk i sylinderen 14, og fluid trekkes inn i sylinderen 14 gjennom innløpspassasjen 34. Deretter, når stempelet 22 translaterer bort fra veivhuset 18, stenger ventilen

28 som respons på økningen i trykk, og stempelet 22 reduserer volumet i denne sylinderen 14 hvor fluidet er anordnet, hvilket hever fluidets trykk. Som angitt ovenfor, det parti av sylinderen 14 som overflaten av stempelet 22 translaterer gjennom refereres til som slagvolumet av sylinderen 14. Når stempelet 22 nærmer seg enden av sin vandring bort fra veivhuset 18, åpner ventilen 26 som respons på økningen i trykk, og trykksatt fluid forlater sylinderen 14 gjennom utløpspassasjen 36.1 enkelte utførelser kan ventilene 26 og 28 være trykkaktuerte ventiler, så som tilbakeslagsventiler. For eksempel kan ventilen 28 være en tilbakeslagsventil konfigurert til å åpne som respons på et fluidtrykk i sylinderen 14 under en terskel, eksempelvis et delvis vakuum, korresponderende til et inntaksslag, og ventilen 26 kan være en tilbakeslagsventil konfigurert til å åpne som respons på et trykk i sylinderen 14 over en terskel korresponderende til enden av et kompresjonsslag.

[0020]Figur 2 illustrerer et sideriss i tverrsnitt av en utførelse av hodet 12 med variabelt volum. I denne utførelse inkluderer hodet 12 med variabelt volum et hodelegeme 40, en plugg 42, en justeringsskrue 44, en krage 46 og en hette 48. Hver av disse illustrerte komponenter 40, 42, 44, 46 og 48 er generelt konsentriske omkring senteraksen 32, og er laget av stål eller andre passende materialer.

[0021]I den illustrerte utførelse inkluderer hodelegemet 40 en flens 50, et rørformet parti 52 og et distalt parti 54. Den illustrerte flens 50 er et generelt ringformet organ utformet til å koples til en distal overflate 56 av sylinderen 14. Flensen 50 kan inkludere et gjenget hull 58 for mottak av en øyebolt eller andre strukturer konfigurert til å holde hodet 12 med variabelt volum under installasjon. En sammenføringsoverflate 60 av flensen 50 kan være generelt ortogonal på senteraksen 32. Nær den innvendige diameter av sammenføringsoverflaten 60 inkluderer den illustrerte flens 50 et spor 62 og en leppe 64 som strekker seg aksialt lenger enn sammenføringsoverflaten 60. En tetning 66, så som en O-ring-eller en T-ringtetning, er anordnet i sporet 62. Leppen 64 overlapper en skulder 68 nær det distale parti av sylinderen 14. En flerhet av bolter 70 strekker seg aksialt gjennom flensen 50 og kopler hodet 12 med variabelt volum til gjengede hull i sylinderen 14.1 andre utførelser kan andre koplingsmekanismer, så som en sveis, en låsering eller gjenge, brukes til å fastholde hodet 12 med variabelt volum til sylinderen 14.

[0022]Det rørformede parti 52 strekker i denne utførelse seg generelt perpendikulært fra flensen 50 og avgrenser et indre 72 med en generelt rettsirkulær sylindrisk form. Det indre 72 kan være generelt konsentrisk omkring senteraksen 32 og generelt koaksialt med et indre 74 i sylinderen 14.1 andre utførelser er disse volumer 72 og 74 ikke koaksiale eller er ikke rette sirkulære sylindre, for eksempel kan hodet 12 med variabelt volum være montert på siden av sylinderen 14 og kan strekke seg generelt radialt eller i en vinkel. Det indre 72 kan ha en diameter 76 mellom ca 127 mm og ca 711,2 mm. I andre utførelser kan det indre 72 ha andre former, for eksempel kan det indre 72 være enn generelt rett elliptisk sylinder, eller det kan ha en annen krumlinjet eller ikke-krumlinjet form. Det distale parti 52 strekker seg radialt innover fra det rørformede parti 52 og er generelt ortogonalt på senteraksen 32.1 denne utførelse inkluderer det distale parti 54 et hull 78 og en sammenføringsoverflate 80. Hullet 78 avgrenser generelt et rettsirkulært sylindrisk volum som generelt er konsentrisk omkring og koaksialt med senteraksen 32. Det illustrerte hull 78 strekker seg gjennom det distale parti 54 til det indre 72 i hodelegemet 40. Sammenføringsoverflaten 80 er generelt perpendikulær på senteraksen 32 og er utformet til å føres sammen med en komplementær overflate på kragen 46.

[0023]Som illustrert på figur 2 er pluggen 42 anordnet i det indre 72 i hodelegemet 40.1 enkelte utførelser inkluderer pluggen 42 et ytre rørformet organ 82, en basis 84 og et indre rørformet organ 86. Det ytre rørformede organ 82 er i denne utførelse generelt konsentrisk omkring, og koaksialt med, senteraksen 32. Det ytre rørformede organ 82 inkluderer en tettende overflate 88, generelt ringformede spor 90 og 92, og et forsenket parti 94. Den tettende overflate 88 er generelt komplementær til overflaten av det indre 72 i hodelegemet 40. Sporene 90 og 92 rommer tetningsorganer 96 og 98 som er konfigurert til å tette mot overflaten av det indre 72 i hodelegemet 40.1 enkelte utførelser er tetningsorganene 96 og 98 karbonfylte teflonringtetninger som er forbelastet mot overflaten av det indre 72 i hodelegemet 40. Det forsenkede parti 94 har en mindre diameter enn den tettende overflate 88, og er generelt komplementær til det indre 74 i sylinderen 14.

[0024]Den illustrerte basis 84 strekker seg radialt mellom det ytre rørformede organ 82 og det indre rørformede organ 86, og er generelt ortogonal på senteraksen 32.1 denne utførelse inkluderer basisen 84 en utsparing 100 hvor et distalt parti av justeringsskruen 44 kan anordnes.

[0025]I den foreliggende utførelse strekker det indre rørformede organ seg generelt aksialt fra basisen 84, og er generelt konsentrisk omkring, og koaksialt med, senteraksen 32. Det indre rørformede organ 86 er anordnet inne i det ytre rørformede organ 82. Det illustrerte indre rørformede organ 86 inkluderer en overgang 102 nær der hvor det indre rørformede organ 86 møter basisen 84. Et gjenget hull 102 strekker seg gjennom det indre rørformede organ 86 til utsparingen 100. Det gjengede hull 104 er generelt koaksialt med, og konsentrisk omkring, senteraksen 32. Ytterligere detaljer ved pluggen 42 er beskrevet nedenfor med henvisning til figur 3, som illustrerer et perspektivriss av pluggen 42.

[0026] I denne utførelse er justeringsskruen 44 et generelt rettsirkulært sylindrisk organ som strekker seg generelt koaksialt med senteraksen 32. Den illustrerte

justeringsskrue 44 strekker seg gjennom pluggen 42, kragen 46 og inn i hetten 48. Den foreliggende beskrevne justeringsskrue 44 inkluderer et gjenget parti 106, en tettende overflate 108, et annet gjenget parti 110, en annen tettende overflate 112 og et verktøygrensesnitt 114. Disse trekk ved justeringsskruen 44 beskrives videre nedenfor med henvisning til figur 4, som illustrerer et perspektivriss av justeringsskruen 44. Med henvisning til figur 2 skal det anføres at det gjengede parti 106 er konfigurert til å føres sammen med det gjengede hull 104 i pluggen 42, og at det gjengede parti 110 er konfigurert til å føres sammen med komplementære gjenger på kragen 46. Den tettende overflate 108 er utformet til å danne en glidende og roterende tetning med kragen 46, og den tettende overflate 112 er utformet til å danne en generelt statisk tetning med hetten 48.1 enkelte utførelser avgrenser de tettende overflater generelt rettsirkulære sylindriske volumer.

[0027]I den illustrerte utførelse inkluderer kragen 46 et rørformet parti 116, en flens 118 og et annet rørformet parti 120. Det rørformede parti 116 inkluderer en distal tettende overflate 122 som generelt står ortogonalt på senteraksen 32. Det illustrerte rørformede parti 116 inkluderer også et ventilasjonshull 124 som strekker seg til et gjenget hull 126 gjennom kragen 46, og en smørenippel 128 for smøring av det gjengede hull 126. Ventilasjonshullet 124 kan inkludere en tilbakeslagsventil eller en annen innretning konfigurert til å avlaste trykk i det gjengede hull 126. Som forklart nedenfor med henvisning til figur 4, som illustrerer komplementære strukturer på justeringsskruen 44, er det gjengede hull 126 i denne utførelse gjenget i en motsatt retning i forhold til det gjengede hull 104 i pluggen 42. Videre, som også forklares nedenfor, kan gjengende i det gjengede hull 126 ha en finere gjengestigning enn gjengende i det gjengede hull 104, for å redusere bevegelsen av justeringsskruen 44 i forhold til bevegelse av pluggen 42.

[0028]Flensen 118 er et generelt ringformet organ som strekker seg generelt perpendikulært på senteraksen 32. En flerhet av bolter 130 strekker seg aksialt gjennom flensen 118 og fastholder kragen 46 til gjengede åpninger i hodelegemet 40. Boltene 130 overfører også laster fra pluggen 42 til hodelegemet 40 via kragen 46. Disse krefter overføres gjennom justeringsskruen til kragen 46 av den kopling som er dannet mellom det gjengede parti 110 og det gjengede hull 126. Et tetningsorgan 132, så som en O-ringtetning, er forbelastet mot sammenføringsoverflaten 80 av hodelegemet 40 for å danne en tetning.

[0029]Det illustrerte rørformede organ 120 strekker seg generelt aksialt gjennom hullet 78 i hodelegemet 40. Det indre i det rørformede organ 120 inkluderer et ikke-gjenget hull 134 som er en forlengelse av det gjengede hull 126, og et tetningsorgan 136, så som en T-ringtetning. I den tilstand som er illustrert på figur 2, strekker det distale parti av det rørformede organ 120 seg inn i det ytre rørformede organ 82 av pluggen 42 og ligger an mot det indre rørformede organ 86. Imidlertid, som forklart nedenfor, posisjonen til pluggen 42 kan forflyttes i forhold til kragen 46 når hodet 12 med variabelt volum justeres.

[0030]I denne utførelse inkluderer hetten 48 et indre 138 og tetninger 140 og 142. Hetten 48 kan være skrudd på justeringsskruen 44, eller den kan være fastholdt til justeringsskruen 44 med en friksjonspasning eller en annen koplingsmekanisme. Det indre 138 i hetten 48 inkluderer en generelt konisk tupp 144 og et generelt rettsirkulært sylindrisk parti 146 som strekker seg gjennom resten av hetten 48. Tetningene 140 og 142 kan inkludere et mangfold av typer av tetninger. For eksempel kan tetningen 142 være en T-ringtetning, og tetningen 140 kan være en O-ringtetning. I enkelte utførelser er tetningene 140 og 142 tildannet med elastomerer. Hetten 48 kan være avtakbar fra justeringsskruen 44 med eller uten verktøy. Hetten 48 i den illustrerte utførelse kan for eksempel tas av for hånd. Som forklart nedenfor kan hetten 48 tas av for adgang til verktøygrensesnittet 114 av justeringsskruen 44. Når justeringsskruen 44 ikke blir justert, er hetten 48 returnert til justeringsskruen 44, for å beskytte justeringsskruen 44 mot omgivelsene.

[0031]Figur 3 illustrerer ytterligere detaljer ved pluggen 42.1 denne utførelse inkluderer pluggen 42 et spor 148. Det illustrerte spor 148 er forsenket generelt radialt inn i pluggen 42, ortogonalt på senteraksen 32, og strekker seg generelt parallelt til senteraksen 32. Det illustrerte spor 148 penetrerer ikke helt gjennom det ytre rørformede organ 82, men det strekker seg aksialt langs og radialt inn i både den tettende overfalte 88 og det forsenkede parti 94. Sporet 148 inkluderer et dypere parti 150 og et grunnere parti 152 som frembringer en bunnflate 154 i sporet 148 som generelt har lik avstand fra senteraksen 32. Som forklart nedenfor, sporet 148 er del av en antirotasjonsinnretning som hindrer pluggen 42 i å rotere, samtidig som den tillater pluggen 42 å translatere aksialt. Enkelte utførelser inkluderer en flerhet av spor som er like sporet 148 fordelt rundt pluggen 148, eksempelvis to spor 180 grader fra hverandre.

[0032]Figur 4 illustrerer ytterligere detaljer ved justeringsskruen 44. Som vist inkluderer det gjengede parti 106 og det gjengede parti 110 gjenger med forskjellige stigninger og forskjellige orienteringer. I enkelte utførelser er det gjengede parti 106 høyregjenget, og det gjengede parti 110 er venstregjenget. Rotasjon av justeringsskruen 44 i en retning er følgelig tilbøyelig til å bringe gjenstander som er koplet til de gjengede partier 106 og 110 mot hverandre, og rotasjon i den andre retningen er tilbøyelig til å drive disse gjenstander bort fra hverandre. I andre utførelser kan orienteringen av gjengende 106 og 110 være reversert, eller den kan være den samme. Å ha motsatt orientere gjengede partier 106 og 110 antas å øke den mekaniske kraftforsterkning for de gjengede koplinger som er dannet av de gjengede partier 106 og 110, ettersom begge gjengede partier 106 og 110 samvirker til å drive pluggen 42 (figur 2) aksialt. Når justeringsskruen 44 roteres, skyver det gjengede parti 110 mot kragen 46 (figur 2) og det gjengede parti 110 skyver i den samme retning mot pluggen 42 (figur 2).

[0033] Stigningen av det gjengede parti 106 kan være betydelig større enn stigningen av det gjengede parti 110, slik at et gitt omfang av rotasjon av justeringsskruen 44 frembringer mer bevegelse av en gjenstand som er koplet til det gjengede parti 106 enn i en gjenstand som er koplet til det gjengede parti 110. For eksempel kan det gjengede parti 110 ha flere enn fire gjenger per tomme (25,4 mm), eksempelvis generelt lik 8 gjenger eller flere per tommer (25,4mm ). I tillegg kan det gjengede parti 106 ha færre enn fire gjenger per tomme (25,4 mm.), eksempelvis generelt lik eller færre enn to gjenger per tomme (25,4 mm.). Som forklart nedenfor, å ha gjenger med forholdsvis fin stigning på det gjengede parti 110 kan resultere i forholdsvis liten aksial bevegelse av justeringsskruen 44 gjennom kragen 80 (figur 2) under justering, hvilket reduserer volumet av plass som forbrukes av hodet 12 med variabelt volum (figur 2) når justeringsskruen 44 justeres mellom sine maksimum- og minimumposisjoner. Videre, å inkludere forholdsvis grove gjenger i det gjengede parti 106 er tilbøyelig til å frembringe en forholdsvis stor bevegelse av pluggen 42 (figur 2) for et gitt omfang av rotasjon av justeringsskruen 44, hvilket også er tilbøyelig å redusere omfanget av plass som forbrukes av hodet 12 med variabel volum, ettersom pluggen 42 (figur 2) kan nå sine maksimum- og minimumposisjoner med forholdsvis liten bevegelse av justeringsskruen 44.

[0034]I enkelte utførelser translaterer justeringsskruen 44 ikke aksialt ettersom den roterer. For eksempel kan det gjengede parti 110 utelates (hvilket ikke er å foreslå at andre trekk heller ikke kan utelates), og en ringformet flens kan strekke seg generelt radialt fra justeringsskruen 44 nær der hvor det gjengede parti 110 er posisjonert. Flensen kan føres sammen med et ringformet spor i kragen 46 (figur 2), og sammen kan disse komponenter tillate justeringsskruen 44 å rotere under generelt aksial tvangsstyring av justeringsskruen 44.1 et annet eksempel kan justeringsskruen 44 inkludere et ringformet spor, og kragen 46 (figur 2) kan inkludere en ringformet flens som strekker seg generelt radialt innover, inn i sporet, hvilket hindrer aksial bevegelse av justeringsskruen 44, samtidig som rotasjon tillates.

[0035]Figur 5 illustrerer hodet 12 med variabelt volum idet det blir justert. For å flytte posisjonen til pluggen 42, og dermed justere volumet av det indre 72 i sylinderen 14 (figur 2), fjernes hetten 48, og justeringsskruen 44 roteres. I enkelte utførelser tas hetten 48 av ved å skru hetten 48 av fra justeringsskruen 44, eller i andre utførelser blir hetten 48 tatt av ved å påføre en aksial kraft på hetten 48 og overvinne friksjon som fastholder hetten 48 til justeringsskruen 44.

[0036]I enkelte utførelser inkluderer hetten 48 en måler 156 som korrelerer aksial bevegelse av justeringsskruen 44 med forandringer i volumet av det indre 74 i sylinderen 14 (figur 2) frembrakt ved bevegelse av pluggen 42. For å bruke måleren 156 blir hetten 48 snudd opp ned og plassert på flensen 118 av kragen 46 for aksial innretting av måleren 156 med hodet 12 med variabelt volum. Deretter bestemmes et initialt volum av det indre 74 i sylinderen 14 (figur 2) ved identifisering av hvilket merke på måleren 156 som korresponderer med en indikator på justeringsskruen 44, så som toppen av justeringsskruen 44.

[0037]Etter å ha foretatt en initial avlesning, blir justeringsskruen 44 rotert for å forflytte posisjonen til pluggen 42. Bevegelsesområdet for pluggen 42 er illustrert på figurene 2 og 6, som illustrerer pluggen 42 inntrukket henholdsvis utstrukket. Justeringsskruen 44 kan roteres manuelt ved anvendelse av et verktøy, så som en skrunøkkel eller et ratt, på verktøygrensesnittet 114 og rotering av verktøyet omkring aksen 32, som angitt med piler 158 på figur 5.1 enkelte utførelser kan justeringsskruen 44 roteres med en drevet innretning, så som en elektrisk motor eller en pneumatisk motor. Ettersom justeringsskruen 44 roteres, samvirker det gjengede parti 110 (figur 4) med det gjengede hull 126 (figur 2) for aksialt å forflytte både justeringsskruen 44 og pluggen 42 (figur 6). Når justeringsskruen 44 roterer og translaterer aksialt, både fører den pluggen 42 og roterer inne i pluggen 42. Pluggen 42 hindres i å rotere sammen med justeringsskruen 42 av et organ, så som en styrepinne (et eksempel på dette er beskrevet nedenfor med henvisning til figur 7), anordnet i sporet 148 og montert på hodelegemet 40. Rotasjonen av det gjengede parti 106 inne i det gjengede hull 104 (figur 2) i pluggen 42 forårsaker at pluggen 42 translaterer aksialt langs justeringsskruen 44, som selv også translaterer aksialt på grunn av det gjengede partiet 110 (figur 4). Den aksiale bevegelse av justeringsskruen 44 i forhold til kragen 46 og den aksiale bevegelse av pluggen 42 i forhold til justeringsskruen 44 adderes således sammen, for å gi en netto bevegelse av pluggen 42 som er større enn hver av den individuelle aksiale bevegelse.

[0038] Etter justering av justeringsskruen 44 kan måleren 156 (figur 5) brukes til å bestemme forandringen i volum av det indre 74 i sylinderen 14 (figur 2). Den nye aksiale posisjon til justeringsskruen 44 korreleres med et volum av det indre 74 ved posisjonering av hetten 48 på flensen 18 (figur 2) og fastleggelse av hvilket merke og måleren 156 som generelt korresponderer med et gitt punkt på justeringsskruen 44. Merket viser det volum av det indre 74 (figur 2) som korresponderer til posisjonen til justeringsskruen 44.

[0039]Som nevnt ovenfor, bevegelsesområdet for pluggen 42 er illustrert ved sammenlikning av figur 2 og figur 6. Figur 2 illustrerer pluggen 42 i sin inntrukne posisjon. I sin inntrukne posisjon er volumet av det indre 74 i sylinderen 14 generelt økt eller maksimert. Som et resultat av dette, i den tilstand som er illustrert på figur 2, opererer kompressoren 10 (figur 1) med en forholdsvis lav, eksempelvis minimert, volumetrisk kompresjonsvirkningsgrad. I likningen for volumetrisk kompresjonsvirkningsgrad, det vil si slagvolumet delt på det totale volum i sylinderen 14 (figur 1), blir nevneren økt ved å trekke pluggen 42 inn til den tilstand som er illustrert på figur 2. Det vil si at det totale volum er økt i den tilstand som er illustrert på figur 2. Inntrekking av pluggen 42 og økning av volumet i sylinderen 14 reduserer således den volumetriske kompresjonsvirkningsgrad, ettersom slagvolumet forblir generelt konstant og det totale volum av sylinderen økes.

[0040]I kontrast til dette illustrerer figur 6 pluggen 42 i sin utstrukkede posisjon. I denne tilstand har pluggen 42 penetrert inn i det indre 74 i sylinderen 14, og som et resultat av dette er volumet av det indre 74 redusert. Redusering av volumet av det indre 74 øker, eksempelvis maksimerer, den volumetriske kompresjonsvirkningsgrad for kompressoren 10 (figur 1), ettersom nevneren i likningen for volumetrisk kompresjonsvirkningsgrad reduseres ved å redusere det totale volum av det indre 74. Det vil si at mens slagvolumet kan forbli generelt konstant, minker det totale volum.

[0041]Som illustrert på figur 6 beveges pluggen 42 en større aksial avstand 160 enn den aksiale avstand 162 beveget av justeringsskruen 44. Dette skyldes forskjellen i gjengestigning forde gjengede partier 106 og 110 (figur4). I enkelte utførelser er avstanden 160 større enn eller generelt lik to ganger avstanden 162, tre ganger avstanden 162, fire ganger avstanden 162 eller fem ganger avstanden 162.

[0042]Tetningene 96 og 98 og den gjengede kopling mellom det gjengede parti 106 og det gjengede hull 104 kan hindre eller tette fluider fra å strømme mellom det indre 74 i sylinderen 14 og det indre 72 i hodelegemet 40. Skulle trykket i det indre 72 stige, er tetningene 136 og 132 tilbøyelige til å hindre dette trykket i å presse fluid til atmosfæren.

[0043]Videre antas den gjengede kopling mellom de forholdsvis fine gjenger av det gjengede parti 110 og det gjengede hull 126 i kragen 46 og indre smuss i å penetrere kragen 46 og komme inn det indre 72 i hodelegemet 40. Dette antas å forlenge levetiden til hodet 12 med variabelt volum.

[0044]Figur 7 illustrerer et annet tverrsnitt av hodet 12 med variabelt volum som generelt er ortogonalt på det riss som er illustrert på figur 6. Dette riss illustrerer operasjonen av sporet 148 og en styrepinne 164 for å hindre pluggen 42 i å rotere sammen med justeringsskruen 44. Den illustrerte styrepinne 164 er et generelt rettsirkulært sylindrisk organ som strekker seg radialt gjennom flensen 40, generelt ortogonalt på senteraksen 32, inn i sporet 148. Styrepinnen 164 påfører et dreiemoment på sideveggene i sporet 148 for å hindre eller forebygge pluggen 42 fra å rotere. Styrepinnen 164 translaterer aksialt gjennom sporet 148 når pluggen 42 translaterer aksialt. I enkelte utførelser kan pluggen 42 karakteriseres som å ha en enkelt frihetsgrad i forhold til hodelegemet 40. Enkelte utførelser kan inkludere flere spor og styrepinner. For eksempel kan et annet spor og styrepinne være anordnet motsatt styrepinnen 164 og sporet 148, eksempelvis ca 180 grader rundt pluggen 42.

[0045]Sporet 148 og styrepinnen 164 kan sammen refereres til som en antirotasjonsinnretning. Andre utførelser kan inkludere andre typer av antirotasjonsinnretninger. For eksempel kan pluggen 42 og det indre 72 ha en generelt ikke-sirkulær form, så som en generelt rettelliptisk-sylindrisk form, som er tilbøyelig til å hindre rotasjon omkring senteraksen 32.1 et annet eksempel kan styrepinnen 164 være posisjonert på pluggen 42, nær det distale parti av pluggen 42, med utstrekning generelt radialt utover, og sporet 148 kan være anordnet i de indre vegger av sylinderen 14 (figur 2). I enkelte utførelser er sporet 148 ikke nødvendigvis rett, for eksempel kan sporet 148 være i spiral, hvilket forårsaker at pluggen 42 roterer idet den translaterer aksialt, selv om rotasjonen kan være mindre enn rotasjonen av justeringsskruen 44.

[0046]Figur 8 illustrerer et eksempel på et kompresjonssystem 166 som inkluderer hodet 12 med variabelt volum beskrevet ovenfor. Systemet 166 inkluderer en naturgassbrønn 168, motoren 16, en kompressor 10 som inkluderer det ovenfor beskrevne hode 12 med variabelt volum (figur 2) og en rørledning , lagring eller annen fluiddestinasjon 169. Gassbrønnen 168 kan være en undersjøisk naturgassbrønn eller en naturgassbrønn på overflaten. Motoren 16 kan være en totaktsforbrenningsmotor som har mellom 29,8 og 596,6 kW, eksempelvis mellom 29,8 og 149,1 kW.

[0047]I operasjon strømmer naturgass fra gassbrønnen 168 til kompressoren 10, som illustrert med pilen 170. En andel av denne strømmen avledes til motoren 16, som illustrert med pilen 172. Den avledede strøm i 172, kan kondisjoneres ved fjerning av fuktighet eller ved å forandre gasstrykket før den blir innført i motoren 16. Motoren 16 forbrenner det avledede drivstoff 172 og driver en aksel 174 eller annen mekaniske mekanisme, så som en veivaksel og stenger, som driver kompressoren 10. Kompressoren 10 komprimerer strømmen 170 fra gassbrønnen 168 og produserer en utløpsstrøm 176 ved et høyere trykk. Den volumetriske kompresjonsvirkningsgrad til kompressoren 10 kan justeres med hodet 12 med variabelt volum (figur 2) for å ta hånd om trykket i innløpsstrømmen 170 eller utløpsstrømmen 176. Utløpsstrømmen 169 strømmer til en fluiddestinasjon, så som en rørledning, lagring, raffineringsutstyr eller andre fluiddestinasjoner.

[0048]Selv om oppfinnelsen kan ha forskjellige modifikasjoner og alternative former, har spesifikke utførelser blitt vist som eksempel på tegningene og har her blitt beskrevet i detalj. Det skal imidlertid forstås at det ikke er meningen at oppfinnelsen skal begrenses til de bestemte former som er offentliggjort. Snarere skal oppfinnelsen dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller innenfor oppfinnelsens ide og omfang som angitt i de følgende ledsagende krav.

Claims

1 Innretning, omfattende: et naturgasskompresjonssystem, omfattende: en naturgassdrevet forbrenningsmotor, en kompresjonssylinder konfigurert til å motta naturgass og avgi komprimert naturgass; et stempel anordnet i kompresjonssylinderen og konfigurert til å translatere gjennom kompresjonssylinderen som respons på mekanisk effekt mottatt fra den naturgassdrevne forbrenningsmotor; et hode med variabelt volum montert på kompresjonssylinderen og konfigurert til å variere et kompressibelt volum i kompresjonssylinderen, hvor hodet med variabelt volum omfatter: et hodelegeme; en justeringsskrue roterbart koplet til hodelegemet; en plugg bevegelig i gjenget inngrep med justeringsskruen; og en antirotasjonsinnretning koplet til pluggen, hodelegemet eller begge deler, hvor antirotasjonsinnretningen er konfigurert til å hindre pluggen i å rotere i forhold til hodelegemet når justeringsskruen roterer.

2. Innretning som angitt i krav 1, hvor antirotasjonsinnretningen omfatter: et spor; og en styrepinne som strekker seg inn i sporet, hvor styrepinnen strekker seg mellom pluggen og hodet med variabelt volum.

3. Innretning som angitt i krav 1, hvor justeringsskruen omfatter: et første gjenget parti som strekker seg inn i pluggen; og et annet gjenget parti gjennom hvilket justeringsskruen er roterbart koplet til hodelegemet.

4. Innretning som angitt i krav 3, hvor det første gjengede parti og det annet gjengede parti er motsatt orienter, slik at det ene er høyregjenget og det andre er venstregjenget.

5. Innretning som angitt i krav 3, hvor det første gjengede parti har en første gjengestigning som er betydelig større enn en annen gjengestigning av det annet gjengede parti.

6. Innretning som angitt i krav 5, hvor det første gjengede parti og det annet gjengede parti er motsatt orientert.

7. Innretning, omfattende: et hode med variabelt volum, omfattende: et bevegelig organ konfigurert til å variere størrelsen av et volum som rommer et kompressibelt fluid, hvor det bevegelige organ omfatter et første gjenget hull; en justeringsskrue som har et første gjenget parti ført sammen med det første gjengede hull i det bevegelige organ.

8. Innretning som angitt i krav 7, hvor justeringsskruen omfatter et annet gjenget parti.

9. Innretning som angitt i krav 8, hvor det første gjengede parti har første gjenger som er orientert i en motsatt retning i forhold til andre gjenger av det annet gjengede parti.

10. Innretning som angitt i krav 8, hvor det første gjengede parti har en første gjengestigning som er betydelig større enn en annen gjengestigning av det annet gjengede parti.

11. Innretning som angitt i krav 8, omfattende et hodelegeme koplet til justeringsskruen via det annet gjengede parti.

12. Innretning som angitt i krav 11, omfattende en krage som har et annet gjenget hull ført sammen med det annet gjengede parti, hvor hodelegemet er koplet til justeringsskruen via kragen.

13. Innretning som angitt i krav 7, omfattende en antirotasjonsinnretning konfigurert til å hindre rotasjon av det bevegelige organ og tillate det bevegelige organ å translatere.

14. Innretning som angitt i krav 13, hvor antirotasjonsinnretningen omfatter et spor og en styrepinne anordnet i sporet.

15. Innretning som angitt i krav 7, omfattende en kompressor koplet til hodet med variabelt volum.

16. Fremgangsmåte, omfattende: Rotering av et organ i forhold til en kompressor over en første vinkelavstand; translatering av organet en første aksial avstand som respons på rotering over vinkelavstanden; rotering av organet i forhold til en plugg over en annen vinkelavstand; aksial beveging av pluggen den første aksiale avstand pluss en annen aksial avstand bestemt av den annen vinkelavstand; og forandring av et kompressibelt volum i en kompressor med pluggen.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 16, hvor den første vinkelavstand generelt er lik den annen vinkelavstand.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 16, hvor den første aksiale avstand er betydelig mindre enn den annen aksiale avstand.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 16, omfattende mottaking av dreiemoment fra et verktøygrensesnitt.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 16, omfattende forbelasting av pluggen bort fra eller mot et indre i en sylinder av kompressoren.