NO340081B1

NO340081B1 - «Kompressorsammenstilling og fremgangsmåte for operering av en ventil som styrer fluidstrøm gjennom en kompressor»

Info

Publication number: NO340081B1
Application number: NO20071376A
Authority: NO
Inventors: Omar M Kabir; John C Bartos
Original assignee: Cameron Int Corp
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2017-03-06
Also published as: GB2431978B; GB0704198D0; NO20071376L; WO2006031392A3; CA2578869C; BRPI0515274A; GB2431978A; WO2006031392B1; US7073775B2; WO2006031392A2; US20060054850A1; CA2578869A1

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt fremgangsmåter og anordninger for styring av strømmen av gasser gjennom kompresjonsutstyr. Mer bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelse fremgangsmåter og anordninger for tilbakeslagsventil for kompresjonsutstyr. Enda mer bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelse tilbakeslagsventiler med roterende stengeorganer.

Frem- og tilbakegående kompressorer anvender en syklisk prosess for komprimering av fluider som involverer sug av lavtrykksfluid inn i kompressoren, komprimering av dette fluidet og å tillate utstrømming av trykksatt fluid fra kompressoren. Ventiler, generelt kjent som tilbakeslagsventiler, brukes til å styre suget og utstrømmingen av fluider inn i og ut av kompressoren.

Mange eksisterende suge- og utstrømningsventiler for fortrengnings-kompresjonsutstyr utgjøres av plater, fjærer og seter. Operasjonen av denne ventilen er slik at ventilplaten løftes opp fra setet av gasskreftene, og fjæren tvinger ventilplaten til å sette seg selv. Denne handlingen forårsaker at ventil-delene bøyer seg på en utmattende måte hver gang stempelet gjennomgår en syklus. Denne utmattende handlingen begrenser levetiden til ventilkomponentene til en kort varighet, typisk mindre enn et år. Som et resultat av dette krever suge-og utstrømningsventilene hyppig vedlikehold, hvilket utgjøren svært høy kostnad på grunn av tap av produkt og kostnader ved utbytting av komponenter.

For å forlenge levetiden til konvensjonelle tilbakeslagsventiler, søker designere ofte å minimere bøyingen av komponentdelene. For å minimere bøyingen, er ventilenes løftehøyde begrenset, hvilket også begrenser det areal som er tilgjengelig for strømmen av fluider. Fordi det areal som er tilgjengelig for strømmen er en begrensende faktor for pumpens kapasitet, fører redusering av dette arealet ofte til design som anvender flere ventiler. Flere ventiler øker ikke bare den initiale kapitalkostnad for utstyret, men øker også kostnaden ved vedlikehold.

De variabler som brukes til å designe konvensjonelle ventiler er tallrike, og designere er historisk sett svært avhengige av empiriske og eksperimentelle data ved bestemmelse av løftehøyde og åpningstrykk. Så snart et konvensjonelt tilbakeslagsventilsystem er designet og bygget, er operasjonen av disse ventilene begrenset til de driftsparametere som opprinnelig ble valgt. Enhver forandring av fluidets fysikalske egenskaper, termodynamiske egenskaper og driftsprosedyrer kan derfor negativt påvirke ytelsen til kompresjonsutstyret og føre til enda kortere levetid for tilbakeslagsventilene.

Det gjenstår således et behov for å utvikle fremgangsmåter og anordninger for styring av strøm gjennom kompresjonsutstyr som overvinner noen av de fore-gående vankeligheter samtidig som det tilveiebringes mer fordelaktige samlede resultater.

US 5,181,580 beskriver en fluidreguleringsventil for luftputefartøy som i en foretrukket utførelse omfatter ett eller flere roterende ventilelementer hvor ventilelementene har åpninger som samsvarer med hverandre og/eller med en strømningspassasje og dermed danner en åpning for fluidstrøm ved ventilsykluser.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer i et første aspekt en kompressorsammenstilling som omfatter et kompresjonskammer, et ventilhulrom i fluidkommunikasjon med kompresjonskammeret, en fluidkanal i fluidkommunikasjon med ventilhulrommet, et ventillegeme som er anordnet inne i ventilhulrommet; en kontaktfri tetning som er funksjonsdyktig til å begrense strømmen av fluid mellom ventilhulrommet og ventillegemet, en åpning gjennom ventillegemet; og en drivsammenstilling som er funksjonsdyktig til å rotere ventillegemet slik at åpningen er intermitterende i fluidkommunikasjon med kompresjonskammeret og ventilhulrommet.

I et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for operering av en ventil som styrer fluidstrøm gjennom en kompressor, som omfatter å anordne et ventillegeme inne i et ventilhulrom, hvor ventillegemet omfatter én eller flere gjennomgående åpninger, begrense strømmen av fluid mellom ventillegemet og ventilhulrommet med en kontaktfri tetning, og rotere ventillegemet slik at det intermitterende tillater fluid å omgå den kontaktfrie tetning gjennom den ene eller de flere åpninger.

Utførelsene av den foreliggende oppfinnelse er rettet mot fremgangsmåter og anordninger for styring av strømmen gjennom en kompressor med en ventilsammenstilling som omfatter et roterende legeme med en utvendig overflate. Det roterende legeme er anordnet inne i et ventilhulrom i kompressoren. En kontaktfri tetning opereres for å begrense strømmen av fluid mellom den utvendige overflate av det roterende legeme og ventilhulrommet. En åpning er anordnet gjennom det roterende legeme. En drivsammenstilling roterer det roterende legeme, slik at åpningen intermitterende tillater fluid å omgå den kontaktfrie tetning når det roterende legeme roteres.

I visse utførelser omfatter en kompressorsammenstilling et kompressor-kammer i fluidkommunikasjon med et ventilhulrom, hvilket er i fluidkommunikasjon med en fluidkanal. Et ventillegeme er anordnet inne i ventilhulrommet. En kontaktfri tetning begrenser strømmen av fluid mellom ventilhulrommet og ventillegemet. En åpning er anordnet gjennom ventillegemet. En drivsammenstilling roterer ventillegemet slik at åpningen intermitterende er i fluidkommunikasjon med kompressorkammeret og ventilhulrommet.

I enkelte utførelser omfatter ventillegemet et sylindrisk skall som har en lukket ende og en åpen ende i fluidkommunikasjon med kompressorkammeret. Åpningen penetrerer det sylindriske skall av ventillegemet. I visse utførelser omfatter drivsammenstillingen en magnet som er montert på den lukkede ende av det sylindriske skall og en motorspole som er fastholdt til kompressoren. En strøm-forsyning er elektrisk forbundet til motorspolen, slik at en elektrisk strøm som påføres på motorspolen forårsaker at magneten roterer. Den kontaktfrie tetning er anordnet aksialt i umiddelbar nærhet av hver side av åpningen, og omfatter en labyrinttetningsflate på den utvendige overflate av det roterende legeme og en hvitmetallbelagt flate som er anordnet på ventilhulrommet.

I visse utførelser omfatter ventillegemet en skive med en aksel som strekker seg fra en aksial flate av skiven. En åpning penetrerer aksialt gjennom skiven. Drivsammenstillingen omfatter en magnet som er montert på akselen og en motorspole som er fastholdt til kompressoren. Den kontaktfrie tetning omfatter en labyrinttetningsflate på en utvendig sylindrisk overflate av skiven og en hvitmetallbelagt flate som er anordnet på ventilhulrommet.

I utvalgte utførelser omfatter en fremgangsmåte for operering av en ventil som styrer fluidstrøm gjennom en kompressor anordning av et ventillegeme inne i et ventilhulrom, hvor ventillegemet omfatter én eller flere gjennomgående åpninger. Strømmen av fluid mellom ventillegemet og ventilhulrommet er begrenset av en kontaktfri tetning. Ventillegemet roteres slik at det intermitterende tillater fluid å omgå den kontaktfrie tetning gjennom den ene eller de flere åpninger. Ventillegemet kan roteres ved påføring av en elektrisk strøm på en motorspole som er fastholdt til kompressoren, hvor en magnet som er fastholdt til ventillegemet roterer som respons på den elektriske strøm som påføres på motorspolen.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter således en kombinasjon av trekk og fordeler som gjør det mulig å overvinne forskjellige problemer ved tydeligere inn-retninger. De forskjellige karakteristika som er beskrevet ovenfor, så vel som andre trekk, vil klart fremgå for de som har fagkunnskap innen teknikken ved lesing av den følgende detaljerte beskrivelse av de foretrukne utførelser av oppfinnelsen, og med henvisning til de ledsagende tegninger.

For en mer detaljert beskrivelse av den foretrukne utførelse av den foreliggende oppfinnelse, skal det nå vises til de ledsagende tegninger, hvor: Fig. 1 er et tverrsnittsriss av en frem- og tilbakegående fortrengnings-kompressor som anvender tilbakeslagsventiler ifølge kjent teknikk; Fig. 2 er et tverrsnittsriss fra siden av en tilbakeslagsventil-sammenstilling som er konstruert i samsvar med utførelser av oppfinnelsen;

Fig. 3 er et tverrsnittsplanriss av tilbakeslagsventil-sammenstillingen på

fig. 2;

Fig. 4 er et tverrsnittsriss fra siden av en tilbakeslagsventil-sammenstilling som er konstruert i samsvar med utførelser av oppfinnelsen; Figurene 5A og 5B er riss av det roterende legeme i tilbakeslagsventil-sammenstillingen på fig. 4; Figurene 6A og 6B er riss av det stasjonære legeme i tilbakeslagsventil-sammenstillingen på fig. 4; Fig. 7 er et tverrsnittsriss fra siden av en tilbakeslagsventil-sammenstilling som er konstruert i samsvar med utførelser av oppfinnelsen; og

Fig. 8 er et tverrsnittsplanriss av tilbakeslagsventil-sammenstillingen på

fig. 7.

Det skal nå vises til fig. 1, hvor en frem- og tilbakegående kompressor-sammenstiling 10 inkluderer et kompresjonskammer 12 som harsugeinnløp 14 og utstrømningsutløp 16. Stempelet 18 beveger seg inn i og ut av kompresjonskammeret 12. Sugeventilen 20 er anordnet inne i innløpet 14 og styrer strømmen fra fluidtilførselen 28 inn i kompresjonskammeret 12. Utstrømningsventilen 22 er anordnet inne i utløpet 16 og styrer strømmen fra kompresjonskammeret 12 inn i fluidutløpet 30. Når stempelet 18 beveger seg ut av kompresjonskammeret 12, minker trykket inne i kammeret, og sugeventilen 20 åpnes, hvilket tillater strømning 24 å komme inn i kammeret. Når stempelet 18 beveger seg tilbake inn i kompresjonskammeret 12, øker trykket inne i kammeret, og utstrømningsventilen 22 åpnes, hvilket tillater trykksatt strømning å drives ut fra kammeret.

Det vises nå til figurene 2 og 3, hvor en roterende ventilsammenstilling 200 er vist. Ventilsammenstillingen 200 er installert i kompressoren 201 og omfatter et roterende legeme 202 og et drivsystem 220. Det roterende legeme 202 er et sylinderisk legeme som danner strømningskammeret 204. Vinduer 208 tilveiebringer strømningsløp for bevegelse av gasser mellom strømningskammeret 204 og kompressorgasspassasjene 206. Kontaktfrie tetninger 210, omfattende en labyrinttetningsflate 212 og en hvitmetallbelagt flate 214, på hver side av vinduene 208, begrenser strømmen av gasser mellom det roterende legeme 202 og kompressoren 201. En lavkontaktkrafttetning 216 tilveiebringer også en omkrets-tetning mellom det roterende legeme 202 og kompressoren 201 mellom tetningene 210 og vinduene 208. Det roterende legeme 202 er således tettet på alle sider, for å sørge for at gassen kun kan strømme gjennom vinduene 208.

Det roterende legeme 202 er roterbart forbundet til kompressoren 201 via en aksel 218. Rotasjon gjøres mulig av drivsammenstillingen 220 som inkluderer lager 222, motorspole 224, magnet 226 og elektriske ledninger 228. Det roterende legeme 202 bæres av lageret 222. Motorspolen 224 er fastholdt til kompressoren 201 og forblir stasjonær. Magnet 226 er fastholdt til det roterende legeme 202 og forårsaker at legemet roterer som respons på en strøm som påføres på spolen 22 gjennom ledningene 228. Denne strømmen kan justeres for å variere hastigheten av det roterende legeme 202, som overvåkes av sonden 230 (turtalls-/faseføler). En plate 232 bærer det roterende legeme 202 og drivsammenstillingen 220, og er forbundet til kompressoren 201 via bolter 234. Et ventildeksel 236 dekker platen 232 og tilveiebringer en passasje for elektriske ledninger 228 og sonden 230.

Lageret 222 kan være et radial-aksial-lager, eller, kan i visse utførelser være et lager av antifriksjonsrulletypen, et enkelt eller dobbelt rygg-mot-rygg

antifriksjonskulelager, eller et hydrodynamisk lager, og/eller en kombinasjon av de ovennevnte lagre. I alternative utførelser kan drivsammenstillingen 220 omfatte en induksjonsmotor eller en DC-motor som et alternativ til høyhastighetsmotoren med permanentmagnet, som vist.

Når det roterende legeme 202 roterer, er vinduene 208 intermitterende i fluidkommunikasjon med gasspassasjene 206. Når vinduet 208 er innrettet med gasspassasjen 206, kan gass passere gjennom vinduet 208 enten inn i eller ut av strømningskammeret 204. Hvis den brukes som en sugeventil, passerer gass fra gasspassasjene 206 inn i strømningskammeret 204 når legemet 202 roterer. Hvis den brukes som en utstrømningsventil, passerer gass fra strømningskammeret 204 inn i gasspassasjene 206 når legemet 202 roterer. Når vinduene 208 ikke er i fluidkommunikasjon med gasspassasjene 206, er kompressoren 201 enten i kompresjonssyklusen eller inntaksposisjonen. Rotasjonshastigheten til det roterende legeme 202 kan synkroniseres med stempelslaget, slik at vinduene 208 er i fluidkommunikasjon med gasspassasjene 206 når kompresjonssyklusen trenger å avgi eller trekke inn gass.

Kompressorens kontrollsystem, eller anleggets hovedkontrollsystem, kjent som det DCS, kan anvendes til å synkronisere innrettingen av det stasjonære vindu med åpningen i det roterende legeme. Synkronisering kan oppnås ved overvåking av stempelets slag, hvilket er direkte og fysisk forbundet til kompressorens hoveddrivinnretning. Når stempelet når nær sitt øvre dødpunkt, vil de stasjonære og roterende vinduer også innrette seg selv. For sikkert å verifisere denne innrettingen, kan trykksensoren 239 være lokalisert i sylindersiden av ventilkammeret. Når trykket inne i kammeret når den trykkgrense som er satt for ventilkammeret, kan kontrolleren øke eller sette ned hastigheten til det roterende ventillegeme 202 via driversammenstillingen 220, slik at vinduene rettes inn.

Størrelsen av vinduene 208 og rotasjonshastigheten til legemet 202, inkludert eventuelle tidsforsinkelser, kan velges basert på stempelets slag og/eller andre kompresjonssykluser. Det roterende legeme 202 kan ha ett eller flere vinduer for å muliggjøre gass-strømmen. Størrelsen og formen av vinduene 208 kan være valgt basert på mengden, hastigheten og termodynamiske egenskaper til gassen (trykk, temperatur, molekylvekt, hastighet, osv.). For eksempel kan vinduet 208 være et sirkulært hull med en hvilken som helst diameter, eller kan også være en rektangulær eller en polygonal form. Materialet for tilvirkning av ventillegemet kan være en hvilken som helst type metall eller komposittmaterialer som er egnet for benyttelsen av prosessgassen.

Den komprimerte gass-strøm gjennom vinduet 208 sørges for ved arrangementet av tetninger 210, 216, som er lokalisert mellom det roterende legeme 202 og kompressoren 201. Tetningene 210 er kontaktfrie tetninger, hvor en tett relasjon opprettholdes mellom to overflater, men overflatene er ikke egentlig i kontakt. Tetningene 216 kan være lavkontaktkrafttetninger hvor det er kontakt mellom de to overflater, men kontaktkraften er svært lav. Bruken av kontaktfrie tetninger og lavkontaktkrafttetninger tilveiebringer et system som tilveiebringer svært lang tetningslevetid og svært liten friksjonsfrembrakt bevegelsesmotstand på det roterende legeme 202.

Én type av tetning som kan brukes er en kombinasjon av labyrinttetninger 210 av konvensjonell type med tetninger 216 av børstetypen. Labyrinttetningene 210 omfatter en stasjonær, glatt, myk overflate (hvitmetallbelagt design) 214 og Iabyrinttenner212 i ett med det roterende legeme 202. Dette arrangementet kan også være omvendt, slik at den stasjonære del vil bestå av designen med labyrinttenner og den roterende del som er den myke og glatte hvitmetallbelagte overflate. Tetninger 216 av børstetypen kan brukes til å sørge for at gass kun strømmer gjennom vinduene 208.

I tillegg er andre typer av tetninger, så som mekaniske tetninger, tørr gasstetning, oljetetning, børstetetning, enkel foringstetning, celletetning og andre typer av tetninger også mulige tetninger som kan anvendes for å tette og sørge for at gassen strømmer gjennom vinduene 208. Videre vil størrelsen, mengden av gass-strømmen og konfigurasjonen av tetningen bli valgt basert på termo-dynamikken og hastigheten til gassen som går gjennom ventillegemet, som i konvensjonelle kriterier for valg og design av tetninger. I visse applikasjoner kan tetningene være lokalisert på innsiden av det roterende legeme 202 og tette mot en sylinder som er anordnet inne i legemet.

Det skal nå vises til fig. 4-6B, hvor en roterende ventilsammenstilling 400 er vist. Ventilsammenstillingen 400 er installert inne i kompressoren 401 og omfatter en ventilsammenstilling 402 og et drivsystem 420. Ventilsammenstillingen 402 omfatter et stasjonært legeme 409 og et roterende legeme 402, som omfatter en aksel 403 og et legeme 404 med porter. Roterende porter 408 og stasjonære porter 411 tilveiebringer, når de er innrettet, et strømningsløp for bevegelse av gasser mellom kammeret 413 og gasspassasjene 406. Kontaktfrie tetninger 410, omfattende en labyrinttetningsflate 412 og en hvitmetallbelagt flate 414, på omkretsen av legemet 404 med porter, begrenser strømmen av gasser mellom det roterende legeme 402 og kompressoren 401. Lavkontakt-krafttetningen 416 tilveiebringer en tetning mellom det roterende legeme 402 og det stasjonære legeme 409. Det roterende legeme 402 er således tettet på alle sider, for å sørge for at gassen kun kan strømme gjennom portene 408, 411.

Det roterende legeme 402 er roterbart forbundet til kompressoren 401 via akselen 418. Rotasjon er muliggjort av drivsammenstillingen 420 som inkluderer et lager 422, motorspole 424, magnet 426 og elektriske ledninger 428. Det roterende legeme 402 bæres av lageret 422. Motorspolen 424 er fastholdt til kompressoren 401 og forblir stasjonær. Magneten 426 er fastholdt til det roterende legeme 402 og forårsaker at legemet roterer som respons på en strøm som påføres på spolen 422 gjennom ledningene 428. Denne strømmen kan justeres for å variere hastigheten av det roterende legeme 402, som overvåkes av sonden 430. Platen 432 bærer det roterende legeme 402 og drivsammenstillingen 420, og er forbundet til kompressoren 401 via bolter 434. Ventildekslet 436 dekker platen 432 og tilveiebringer en passasje for elektriske ledninger 428 og sonden 430.

Lageret 422 kan være et radial-aksial-lager, eller, kan i visse utførelser være et antifriksjonslager av rulletypen, et enkelt eller dobbelt rygg-mot-rygg

antifriksjonskulelager, eller et hydrodynamisk lager, og/eller en kombinasjon av de ovennevnte lagre. I alternative utførelser kan drivsammenstillingen 420 omfatte en induksjonsmotor eller en DC-motor som et alternativ til høyhastighetsmotoren med permanentmagnet, som vist.

Når det roterende legeme 402 roterer, blir portene 408 og 411 intermitterende innrettet for å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom kammeret 413 og gasspassasjene 406. Hvis den brukes som en sugeventil, passerer gass fra gasspassasjene 406 inn i kammeret 413, og hvis den brukes som en ut-strømningsventil, passerer gass fra kammeret 413 inn i gasspassasjene 406. Når portene 408 og 411 ikke er innrettet, er kompressoren 401 enten i kompresjonssyklusen eller inntakssyklusen. Stempelslaget bestemmes fra veivakselens vinkel. Rotasjonshastigheten for det roterende legeme 402 kan synkroniseres med stempelslaget, slik at portene 408 og 411 er innrettet når kompresjonssyklusen behøver å avgi eller trekke inn gass.

Størrelsen og arrangementet av porter 408 og 411 og den roterende hastighet til legemet 402, inkludert eventuelle tidsforsinkelser, kan velges basert på stempelets slag og/eller andre kompresjonssykluser. Størrelsen og formen av portene 408, 411 kan velges basert på mengden, hastigheten og de termodynamiske egenskaper til gassen (trykk, temperatur, molekylvekt, hastighet, osv.). For eksempel kan porten 408 være et sirkulært hull av en hvilken som helst diameter, eller kan også være en rektangulær eller en hvilken som helst polygonal form. Materialet for tilvirkning av ventillegemet kan være en hvilken som helst type av metall eller komposittmaterialer som er egnet for benyttelse av prosessgassen.

Det skal nå vises til figurene 7 og 8, hvor en annen roterende ventilsammenstilling 700 er vist. Ventilsammenstillingen 700 er installert i kompressoren 701 og omfatter et roterende ventillegeme 702. Det roterende legeme 702 inkluderer en strømningsport 708 og en aksel 718. Strømningsporten 708 tilveiebringer et strømningsløp for bevegelse av gasser mellom kammeret 704 og gasspassasjen 706. Kontaktfrie tetninger 710, omfattende en labyrinttetningsflate 712 og en hvitmetallbelagt flate 714, på omkretsen av legemet 702, begrenser strømmen av gasser mellom det roterende legeme 702 og kompressoren 701. Lavkontaktkrafttetningen 716 tilveiebringer en tetning mellom det roterende legeme 702 og kompressoren 701. Det roterende legeme 702 er således tettet på alle sider, for å sørge for at gassen kun kan strømme gjennom porten 708.

Det roterende legeme 702 er roterbart forbundet til kompressoren 701 via akselen 718. Rotasjon er muliggjort av den samme type av drivsammenstilling som på fig. 3 er vist som drivsammenstillingen 220 og/eller som på fig. 4 er vist som drivsammenstillingen 420. Når det roterende legeme 702 roterer, blir porten 708 intermitterende innrettet med gasspassasjen 706 og kammeret 704 for å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom kammeret 704 og gasspassasjen 706. Hvis den brukes som en sugeventil, passerer gass fra gasspassasjen 706 inn i kammeret 704, mens hvis den brukes som en utstrømningsventil, passerer gass fra kammeret 704 inn i gasspassasjen 706. Når porten 708 ikke er innrettet, er kompressoren 701 enten i kompresjonssyklusen eller i statisk posisjon. Rotasjonshastigheten for det roterende legeme 702 kan synkroniseres med stempelslaget, slik at porten 708 er innrettet når kompresjonssyklusen trenger å avgi eller trekke inn gass.

Størrelsen og arrangementet av porten 708 og rotasjonshastigheten til legemet 702, inkludert eventuelle tidsforsinkelser, kan velges basert på stempelslaget og/eller andre kompresjonssyklusen Størrelsen og formen av porten 708 kan velges basert på gass-strømmens størrelse, hastighet og termodynamiske egenskaper for gassen (trykk, temperatur, molekylvekt, hastighet, osv.). For eksempel kan porten 708 være en sirkulær passasje av en hvilken som helst diameter, eller kan også være en rektangulær eller en hvilken som helst polygonal form.

Materialet for tilvirkning av ventillegemet kan være en hvilken som helst type metall eller komposittmaterialer som er egnet for benyttelsen av prosessgassen. Dette eksempel på utførelsen vil mest generelt bli anvendt når kompresjonsgass-strømmen, så som H2S eller andre, er svært korrosive og ordinært svært vanskelige og kostbare for håndtering av konvensjonelle ventiler. Denne konfigurasjonen tillater at den korrosive gass-strøm kanaliseres gjennom ventillegemet uten at den kommer i kontakt med noen andre ventilkomponenter enn tetningene, som kan beskyttes av ren og ikke-korrosiv buffergass.

Som beskrevet i de ovenstående utførelser, krever de roterende komponenter ingen fysisk kontakt med de stasjonære komponenter, inkludert tetnings-sammenstillingene. Slitasje, slik den oppleves ved andre metodologier, inkludert eksisterende konvensjonelt system, har derfor blitt eliminert. Den roterende ventil kan også anordnes i en hvilken som helst orientering, og tetningsoverflaten behøver ikke å stå perpendikulært på rotasjonsaksen. På grunn av fleksibiliteten ved arrangementet av komponenter og orientering av rotasjonsaksen, er mange andre konfigurasjoner av den roterende ventil mulige. For eksempel kan rotasjonsaksen anordnes i en hvilken som helst ønsket vinkel i forhold til tetningsflaten.

Alle ventilkomponentene, inkludert drivsystemet, kan befinne seg fullstendig inne i inneslutningen i ventillommen. Fordi ingen roterende komponenter rager ut på utsiden av ventillommen, er ingen dynamiske tetninger påkrevet, og kompre-sjonsgassen er fullstendig innestengt inne i lommen, hvilket beskytter omgivelsen mot enhver kontaminasjon, uansett. Denne isolasjonen kan også tillate at en ren buffergass, som er forenlig med prosessgass, brukes for beskyttelse av drivsammenstillingen, for å sørge for lang levetid for alle systemkomponentene.

Selv om foretrukne utførelser av denne oppfinnelse har blitt vist og beskrevet, kan modifikasjoner av denne gjøres av én med fagkunnskap innen

teknikken uten å avvike fra denne oppfinnelses omfang og lære. De utførelser som her er beskrevet er kun eksemplifiserende, og er ikke begrenset av størrelse, form og/eller retningsavhengighet av det roterende legeme mot det stasjonære legeme. Mange variasjoner og modifikasjoner av systemet og anordningen er mulige og er innenfor omfanget av oppfinnelsen. For eksempel, kan de relative dimensjoner av forskjellige deler, materialer som de forskjellige deler er laget av, og andre para-metere varieres, så lenge anordningen beholder de fordeler som her er omtalt. Beskyttelsesomfanget er følgelig ikke begrenset til de utførelser som er her beskrevet, men er kun begrenset av de følgende krav, idet deres omfang skal inkludere alle ekvivalenter til kravenes gjenstand.

Claims

1. Kompressorsammenstilling,karakterisert vedat den omfatter: et kompresjonskammer; et ventilhulrom i fluidkommunikasjon med kompresjonskammeret; en fluidkanal i fluidkommunikasjon med ventilhulrommet; et ventillegeme (202, 402, 702) som er anordnet inne i ventilhulrommet; en kontaktfri tetning (210, 410, 710) som er funksjonsdyktig til å begrense strømmen av fluid mellom ventilhulrommet og ventillegemet; en åpning (208, 408, 411, 708) gjennom ventillegemet; og en drivsammenstilling (220, 420) som er funksjonsdyktig til å rotere ventillegemet slik at åpningen er intermitterende i fluidkommunikasjon med kompresjonskammeret og ventilhulrommet.

2. Kompressorsammenstilling som angitt i krav 1, hvor ventillegemet omfatter et sylindrisk skall som har en lukket ende og en åpen ende i fluidkommunikasjon med kompresjonskammeret.

3. Kompressorsammenstilling som angitt i krav 2, hvor åpningen penetrerer det sylindriske skall av ventillegemet.

4. Kompressorsammenstilling som angitt i krav 2 eller 3, hvor drivsammenstillingen omfatter: en magnet som er montert på den lukkede ende av det sylindriske skall; en motorspole som er fastholdt til kompressoren; og en strømforsyning som er forbundet elektrisk til motorspolen.

5. Kompressorsammenstilling som angitt et hvilket som helst av kravene 1 til 4, hvor den kontaktfrie tetningen er anordnet aksialt i umiddelbar nærhet av hver side av åpningen.

6. Kompressorsammenstilling som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 til 4, hvor den kontaktfrie tetning omfatter en labyrinttetningsflate på den utvendige overflate av ventillegemet og en hvitmetallbelagt flate som er anordnet på ventilhulrommet.

7. Kompressorsammenstilling som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 til 6, hvor ventillegemet omfatter: en skive; og en aksel som strekker seg fra en aksial flate av skiven.

8. Kompressorsammenstilling som angitt i krav 7, hvor åpningen penetrerer aksialt gjennom skiven.

9. Kompressorsammenstilling som angitt i krav 7 eller 8, hvor drivsammenstillingen omfatter: en magnet som er montert på akselen; en motorspole som er fastholdt til kompressoren; og en strømforsyning som er forbundet elektrisk til motorspolen.

10. Kompressorsammenstilling som angitt i et hvilket som helst av kravene 7 til 9, hvor den kontaktfrie tetningen omfatter en labyrinttetningsflate på en utvendig sylindrisk overflate av skiven og en hvitmetallbelagt flate som er anordnet på ventilhulrommet.

11. Fremgangsmåte for operering av en ventil som styrer fluidstrøm gjennom en kompressor,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: anordne et ventillegeme (202, 402, 702) inne i et ventilhulrom, hvor ventillegemet omfatter én eller flere gjennomgående åpninger (208); begrense strømmen av fluid mellom ventillegemet og ventilhulrommet med en kontaktfri tetning (210, 410, 710), og rotere ventillegemet slik at det intermitterende tillater fluid å omgå den kontaktfrie tetning gjennom den ene eller de flere åpninger.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, hvor ventillegemet roteres ved påføring av en elektrisk strøm på en motorspole som er fastholdt til kompressoren, hvor en magnet som er fastholdt til ventillegemet roterer som respons på den elektriske strøm som påføres på motorspolen.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 11 eller 12, hvor ventillegemet omfatter et sylindrisk skall som har en åpen ende og en lukket ende, hvor den ene eller de flere åpninger penetrerer det sylindriske skall av ventillegemet.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, hvor den kontaktfrie tetningen er anordnet aksialt i umiddelbar nærhet av hver side av åpningen og omfatter en labyrinttetningsflate på utsiden av det sylindriske skallet og en hvitmetallbelagt flate som er anordnet på ventilhulrommet.

15. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 11 til 14, hvor ventillegemet omfatter en sylindrisk skive med en utstrekkende aksel, hvor det ene eller de flere åpninger penetrerer aksialt gjennom den sylindriske skiven.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, hvor den kontaktfrie tetningen omfatter en labyrinttetningsflate på en utsiden av den sylindriske skiven og en hvitmetallbelagt flate som er anordnet på ventilhulrommet.