無(wú)閥往復(fù)式壓縮的制造方法
【專(zhuān)利摘要】往復(fù)式壓縮機(jī)包括具有進(jìn)氣口(100)和排氣口(102)的壓縮氣缸(12)，以及設(shè)置在壓縮氣缸(12)內(nèi)的活塞組件?；钊M件包括活塞(36)，其構(gòu)造成在活塞組件相對(duì)于壓縮氣缸(12)移動(dòng)時(shí)選擇性地阻塞進(jìn)氣口(100)?；钊M件還包括從活塞(36)延伸的流量控制部件(110)，其在活塞組件相對(duì)于壓縮氣缸(12)移動(dòng)時(shí)選擇性地阻塞排氣口(102)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】無(wú)閥往復(fù)式壓縮機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及往復(fù)式機(jī)械，諸如往復(fù)式壓縮機(jī)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及無(wú)閥往復(fù)式壓縮機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]該部分意圖向讀者介紹本領(lǐng)域的各個(gè)方面，其可與本發(fā)明的各個(gè)方面相關(guān)，該本發(fā)明的各個(gè)方面在下面被描述和/或要求權(quán)利。該論述被認(rèn)為有助于為讀者提供背景信息，以便于更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。因此，應(yīng)當(dāng)理解，這些敘述將照此(in thislight)被閱讀，而非作為現(xiàn)有技術(shù)的準(zhǔn)入門(mén)濫(admiss1n)。
[0003]往復(fù)式壓縮機(jī)是正排量裝置，其利用馬達(dá)來(lái)經(jīng)由曲柄軸和連桿驅(qū)動(dòng)一個(gè)或更多個(gè)活塞。各個(gè)活塞在壓縮氣缸中來(lái)回往復(fù)，以將工藝流體(例如天然氣、空氣、二氧化碳等)吸取到室中，壓縮在室內(nèi)的工藝流體，并且將工藝流體從室放出至期望的輸出部。在某些往復(fù)式壓縮機(jī)中，閥可用于控制進(jìn)出室的工藝流體的流。然而，閥擁有固有的操作低效率。另夕卜，閥維護(hù)顯著地增加了與操作壓縮機(jī)相關(guān)聯(lián)的成本。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0004]當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些以及其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中，同樣的標(biāo)記遍及附圖表示同樣的部件，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)的透視圖；
圖2是圖1的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)的橫截面圖，其示出了往復(fù)式壓縮機(jī)的內(nèi)部構(gòu)件；圖3是往復(fù)式壓縮機(jī)的實(shí)施例的橫截面圖，該往復(fù)式壓縮機(jī)具有流量控制部件，其構(gòu)造成選擇性地阻塞進(jìn)氣口和排氣口；
圖4是圖3的往復(fù)式壓縮機(jī)的橫截面圖，其示出了活塞組件相對(duì)于壓縮氣缸的移動(dòng)；圖5是往復(fù)式壓縮機(jī)的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖，該往復(fù)式壓縮機(jī)具有活塞和流量控制部件，該活塞構(gòu)造成選擇性地阻塞進(jìn)氣口，該流量控制部件構(gòu)造成選擇性地阻塞排氣P ;
圖6是圖5的往復(fù)式壓縮機(jī)的橫截面圖，其示出了活塞組件相對(duì)于壓縮氣缸的移動(dòng)；圖7是往復(fù)式壓縮機(jī)的又一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖，該往復(fù)式壓縮機(jī)具有活塞，其構(gòu)造成選擇性地阻塞進(jìn)氣口和排氣口 ；以及
圖8是圖7的往復(fù)式壓縮機(jī)的橫截面圖，其示出了活塞相對(duì)于壓縮氣缸的移動(dòng)。

【具體實(shí)施方式】
[0005]將在下面描述本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)特定實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，可不在說(shuō)明書(shū)中描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在任何此類(lèi)實(shí)際實(shí)施的開(kāi)發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須作出許多特定實(shí)施決定以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目的，諸如符合系統(tǒng)相關(guān)且商業(yè)相關(guān)的約束，這可從一個(gè)實(shí)施變化到另一個(gè)實(shí)施。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，此類(lèi)開(kāi)發(fā)努力可為復(fù)雜且耗時(shí)的，但是對(duì)于受益于本公開(kāi)的技術(shù)人員而言，仍將是設(shè)計(jì)、制作和制造的日常工作。
[0006]當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”、“所述”等意圖表示存在元件中的一個(gè)或更多個(gè)。用語(yǔ)“包括”、“包含”、“具有”等意圖是包含的，并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。此外，“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”以及這些用語(yǔ)的變體的使用是出于方便而作出的，但不需要構(gòu)件的任何特別定向。
[0007]本公開(kāi)的實(shí)施例可通過(guò)提供活塞組件而相當(dāng)大地提高往復(fù)式壓縮機(jī)的操作效率，該活塞組件構(gòu)造成經(jīng)由壓縮氣缸內(nèi)的活塞組件的移動(dòng)，選擇性地阻塞進(jìn)氣口和排氣口。例如，在某些實(shí)施例中，往復(fù)式壓縮機(jī)包括具有進(jìn)氣口和排氣口的壓縮氣缸。壓縮機(jī)還包括設(shè)置在壓縮氣缸內(nèi)的活塞組件?；钊M件構(gòu)造成在活塞組件沿第一方向移動(dòng)時(shí)相繼阻塞進(jìn)氣口，壓縮壓縮氣缸的內(nèi)部容積內(nèi)的流體，并且通過(guò)排氣口排放流體。另外，活塞組件構(gòu)造成在活塞組件沿與第一方向相反的第二方向移動(dòng)時(shí)相繼阻塞排氣口，減小內(nèi)部容積內(nèi)的流體的壓力，并且通過(guò)進(jìn)氣口將附加流體吸取到內(nèi)部容積中。因?yàn)檫M(jìn)氣口和排氣口被活塞組件選擇性地阻塞，所以排除了閥(例如止回閥)，其另外可用于控制穿過(guò)端口的流體流。結(jié)果，可相當(dāng)大地減少或消除與閥維護(hù)相關(guān)聯(lián)的操作成本。另外，因?yàn)榛钊M件不干擾穿過(guò)端口的流，所以與采用閥的構(gòu)造相比，可顯著地增強(qiáng)往復(fù)式壓縮機(jī)的效率，該閥可在處于開(kāi)啟位置時(shí)部分地阻塞端口。
[0008]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，在圖1中示出了示例性往復(fù)式壓縮機(jī)10。在目前示出的實(shí)施例中，往復(fù)式壓縮機(jī)10包括聯(lián)接于框架14的一對(duì)壓縮氣缸12。各種內(nèi)部構(gòu)件可設(shè)置在壓縮氣缸12和框架14內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)流體的引入到壓縮氣缸12中的壓縮。例如，在某些實(shí)施例中，往復(fù)式壓縮機(jī)10可用于壓縮天然氣。然而，在其它實(shí)施例中，往復(fù)式壓縮機(jī)10可構(gòu)造成和/或用于壓縮除了別的以外的其它流體，諸如空氣、二氧化碳或氮等。
[0009]機(jī)械功率源或驅(qū)動(dòng)器16，諸如燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)可聯(lián)接于往復(fù)式壓縮機(jī)10，以向各種內(nèi)部構(gòu)件提供機(jī)械功率，以實(shí)現(xiàn)流體在壓縮氣缸12內(nèi)的壓縮。為了便于接近此類(lèi)內(nèi)部構(gòu)件，如可出于診斷或維護(hù)目的而期望的，框架14中的開(kāi)口可被提供，并且經(jīng)由可除去蓋18選擇性地接近。此外，壓縮氣缸12還可包括活塞組件20。如以下詳細(xì)論述的，各個(gè)壓縮氣缸12包括進(jìn)氣口和排氣口。設(shè)置在壓縮氣缸12內(nèi)的活塞組件20構(gòu)造成在活塞組件沿第一方向移動(dòng)時(shí)阻塞進(jìn)氣口。活塞組件20還構(gòu)造成在活塞組件20沿與第一方向相反的第二方向移動(dòng)時(shí)阻塞排氣口。因?yàn)檫M(jìn)氣口和排氣口被活塞組件20選擇性地阻塞，所以排除了閥(例如止回閥)，其可另外用于控制穿過(guò)端口的流體流。結(jié)果，可相當(dāng)大地減少或消除與閥維護(hù)相關(guān)聯(lián)的操作成本。另外，因?yàn)榛钊M件不干擾穿過(guò)端口的流，所以與采用閥的構(gòu)造相比，可顯著地增強(qiáng)往復(fù)式壓縮機(jī)的效率，該閥可在處于開(kāi)啟位置時(shí)部分地阻塞端口。
[0010]圖2是圖1的示例性往復(fù)式壓縮機(jī)10的橫截面圖，其示出了往復(fù)式壓縮機(jī)10的內(nèi)部構(gòu)件。在目前示出的實(shí)施例中，示例性往復(fù)式壓縮機(jī)10的框架14包括中空的中心體或外殼22，其大體限定了內(nèi)部容積24，在內(nèi)部容積24內(nèi)可收納各種內(nèi)部構(gòu)件，諸如曲柄軸26。在一個(gè)實(shí)施例中，中心體22可具有大體彎曲或圓筒形的形狀。然而，應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施例，中心體22可具有其它形狀或構(gòu)造。
[0011]在操作中，驅(qū)動(dòng)器16使曲柄軸26旋轉(zhuǎn)，曲柄軸26支承在框架14的內(nèi)部容積24內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，曲柄軸26經(jīng)由連桿28和銷(xiāo)32聯(lián)接于十字頭30。十字頭30設(shè)置在十字頭引導(dǎo)部34內(nèi)，十字頭引導(dǎo)部34大體從中心體22延伸，并且便于將壓縮氣缸12連接于往復(fù)式壓縮機(jī)10。在一個(gè)實(shí)施例中，往復(fù)式壓縮機(jī)10包括兩個(gè)十字頭引導(dǎo)部34，其大體從中心體或外殼22的相對(duì)側(cè)垂直地延伸，但可使用其它構(gòu)造。曲柄軸26的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由連桿28轉(zhuǎn)變成十字頭引導(dǎo)部34內(nèi)的十字頭30的往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)。
[0012]壓縮氣缸12構(gòu)造成接收流體，用于壓縮。在示出的實(shí)施例中，十字頭30經(jīng)由活塞桿38聯(lián)接于設(shè)置在壓縮氣缸12內(nèi)的活塞36。十字頭30的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由活塞36實(shí)現(xiàn)壓縮氣缸12內(nèi)的流體的壓縮。具體地說(shuō)，當(dāng)活塞組件20向前(S卩，從中心體22向外)驅(qū)動(dòng)到壓縮氣缸12中時(shí)，活塞組件20的活塞36迫使氣缸內(nèi)的流體變成較小的體積，從而增大流體的壓力?；钊M件20的進(jìn)一步向前移動(dòng)消除阻塞排氣口，從而使壓縮流體能夠離開(kāi)壓縮氣缸12?；钊M件20接著可進(jìn)行向后沖程，從而消除阻塞進(jìn)氣口。因此，附加流體可通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入壓縮氣缸12，用于以上述的相同方式壓縮。因?yàn)檫M(jìn)氣口和排氣口被活塞組件選擇性地阻塞，所以排除了閥(例如止回閥)，其另外可用于控制穿過(guò)端口的流體流。
[0013]圖3是往復(fù)式壓縮機(jī)10的實(shí)施例的橫截面圖，往復(fù)式壓縮機(jī)10具有流量控制部件，其構(gòu)造成選擇性地阻塞進(jìn)氣口和排氣口。如所示，壓縮氣缸12包括進(jìn)氣口 40和排氣口42。進(jìn)氣口 40經(jīng)由穿過(guò)壓縮氣缸12的內(nèi)部通道46流體聯(lián)接于入口 44。在操作中，入口44接收流體流48，其經(jīng)由內(nèi)部通道46傳送至進(jìn)氣口 40。雖然在示出的實(shí)施例中，進(jìn)氣口40經(jīng)由內(nèi)部通道46流體聯(lián)接于入口 44，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，備選實(shí)施例可利用外部通道，或內(nèi)部通道和外部通道的組合來(lái)將入口 44聯(lián)接于進(jìn)氣口 40。
[0014]在示出的實(shí)施例中，排氣口 42經(jīng)由內(nèi)部通道52和外部通道54流體聯(lián)接于出口50。如以下詳細(xì)論述的，壓縮機(jī)10通過(guò)排氣口 42排出壓縮流體56。流體接著流過(guò)內(nèi)部通道52和外部通道54至出口 50。雖然排氣口 42經(jīng)由內(nèi)部通道52和外部通道54流體聯(lián)接于出口 50，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在備選實(shí)施例中，排氣口 42和出口 50可由例如內(nèi)部通道或外部通道直接聯(lián)接。
[0015]在示出的實(shí)施例中，活塞組件20包括活塞36，和流量控制部件58，其從活塞36沿軸向方向60延伸。流量控制部件58可與活塞36集成，或者聯(lián)接于活塞36 (例如經(jīng)由緊固件、焊接連接等)。如以下詳細(xì)論述的，流量控制部件58構(gòu)造成在壓縮沖程的至少一部分期間阻塞進(jìn)氣口 40，以便于壓縮氣缸12內(nèi)的流體壓縮。流量控制部件58還構(gòu)造成在進(jìn)氣沖程的至少一部分期間阻塞排氣口 42，以便于流體流入壓縮氣缸12中。以該方式，往復(fù)式壓縮機(jī)10可從入口 44循環(huán)地接收流體流，壓縮壓縮氣缸12內(nèi)的流體，并且通過(guò)出口 50排出壓縮流體。在示出的實(shí)施例中，活塞36壓縮流體，并且流量控制部件58控制進(jìn)出壓縮氣缸12的流體流。
[0016]如所示，流量控制部件58延伸穿過(guò)進(jìn)氣口 40，并且包括突出部62，其從流量控制部件58沿徑向方向64向外延伸。如以下詳細(xì)論述的，徑向突出部62構(gòu)造成選擇性地阻塞進(jìn)氣口 40，從而建立便于流體壓縮的基本上密封的容積。在示出的實(shí)施例中，流量控制部件58包括繞著徑向突出部62設(shè)置的密封件66。密封件66構(gòu)造成在徑向突出部62與進(jìn)氣口40對(duì)準(zhǔn)時(shí)基本上阻塞了穿過(guò)進(jìn)氣口 40的流體流。如將認(rèn)識(shí)到的，密封件66可包括例如巴比特密封件、迷宮式密封件、刷式密封件，和/或環(huán)形密封件。
[0017]另外，流量控制部件58包括內(nèi)部通道68，其從壓縮氣缸12的內(nèi)部容積70延伸至流量控制部件58的外表面74中的孔口 72。如以下詳細(xì)論述的，流量控制部件58構(gòu)造成在孔口 72從排氣口 42偏離時(shí)阻塞排氣口 42，并且當(dāng)孔口 72與排氣口 42對(duì)準(zhǔn)時(shí)便于穿過(guò)排氣口 42的流。為了便于流體從內(nèi)部容積70流至內(nèi)部通道68，流量控制部件58包括多個(gè)孔76，其沿徑向方向64從內(nèi)部容積70延伸至內(nèi)部通道68。如將認(rèn)識(shí)到的，孔76的數(shù)量、大小和/或形狀可特別地選擇成提供進(jìn)入內(nèi)部通道68中的期望流體流，同時(shí)保持活塞組件20的結(jié)構(gòu)完整性。
[0018]在示出的實(shí)施例中，流量控制部件58包括繞著流量控制部件58的外表面74設(shè)置在孔口 72的相對(duì)軸向側(cè)上的密封件78。密封件78構(gòu)造成阻塞來(lái)自內(nèi)部通道68的流體流，直到孔口 72與排氣口 42對(duì)準(zhǔn)。密封件78還構(gòu)造成在孔口和排氣口對(duì)準(zhǔn)時(shí)便于流體從孔口 72流至排氣口 42。如將認(rèn)識(shí)到的，密封件78可包括例如巴比特密封件、迷宮式密封件、刷式密封件，和/或環(huán)形密封件。在示出的實(shí)施例中，活塞36、流量控制部件58、徑向突出部62以及密封件66和78為環(huán)形結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，活塞36、流量控制部件58、徑向突出部62，以及密封件66和78在備選實(shí)施例中可為其它形狀(例如矩形、多邊形等)。
[0019]在操作中，活塞組件20構(gòu)造成經(jīng)由沿軸向方向60的循環(huán)移動(dòng)壓縮壓縮氣缸12內(nèi)的流體。例如，當(dāng)活塞組件20驅(qū)動(dòng)成沿第一軸向方向80移動(dòng)時(shí)，密封件66接觸進(jìn)氣口 40的內(nèi)表面82，從而阻塞進(jìn)入內(nèi)部容積70中的流體流。當(dāng)孔口 72不與排氣口 42對(duì)準(zhǔn)時(shí)，建立了基本上密封的容積，其包括內(nèi)部容積70和內(nèi)部通道68。當(dāng)活塞組件20繼續(xù)沿方向80平移時(shí)，基本上密封的容積的大小在活塞36朝向內(nèi)部容積70的內(nèi)表面83被驅(qū)動(dòng)時(shí)減小。因此，基本上密封的容積內(nèi)的流體壓力逐漸地增大。一旦孔口 72與排氣口 42對(duì)準(zhǔn)，則加壓流體56流過(guò)排氣口 42朝向出口 50。
[0020]一旦活塞組件20已經(jīng)到達(dá)壓縮沖程的終點(diǎn)，則沿相反的軸向方向84驅(qū)動(dòng)活塞組件20，以便于附加流體流入內(nèi)部容積70中。例如，當(dāng)活塞組件20驅(qū)動(dòng)成沿第二軸向方向84移動(dòng)時(shí)，孔口 72從排氣口 42偏離。結(jié)果，密封件78基本上阻塞穿過(guò)排氣口 42的流體流。此外，當(dāng)密封件66與進(jìn)氣口 40的內(nèi)表面82接觸時(shí)，建立了基本上密封的容積，其包括內(nèi)部容積70和內(nèi)部通道68。當(dāng)活塞組件20繼續(xù)沿方向84平移時(shí)，基本上密封的容積的大小在活塞36遠(yuǎn)離內(nèi)部容積70的內(nèi)表面83被驅(qū)動(dòng)時(shí)增大。因此，保留在基本上密封的容積內(nèi)的流體的壓力逐漸地減小。一旦密封件66從進(jìn)氣口 40的內(nèi)表面82偏離，則內(nèi)部容積70內(nèi)的減小的流體壓力將附加流體48從入口 44通過(guò)進(jìn)氣口 40抽吸到內(nèi)部容積70中。一旦活塞組件20到達(dá)進(jìn)氣沖程的終點(diǎn)，則沿第一軸向方向80驅(qū)動(dòng)活塞組件20，并且重復(fù)該過(guò)程。
[0021]在示出的實(shí)施例中，往復(fù)式壓縮機(jī)10包括雙作用活塞組件20，其構(gòu)造成壓縮壓縮氣缸12的第一側(cè)85內(nèi)的流體，同時(shí)將流體接收到壓縮氣缸12的第二側(cè)87中。在該構(gòu)造中，活塞組件20沿第一軸向方向80的移動(dòng)壓縮壓縮氣缸12的第一側(cè)85內(nèi)的流體，并且將流體接收到壓縮氣缸12的第二側(cè)87中。相反地，活塞組件20沿第二軸向方向84的移動(dòng)壓縮壓縮氣缸12的第二側(cè)87內(nèi)的流體，并且將流體接收到壓縮氣缸12的第一側(cè)85中。如所示，活塞組件20包括兩個(gè)流量控制部件，其構(gòu)造成控制壓縮氣缸12的相應(yīng)容積內(nèi)的流體流。第一流量控制部件58構(gòu)造成控制與活塞36的第一側(cè)88相鄰的第一容積86內(nèi)的流體流。類(lèi)似地，第二流量控制部件90構(gòu)造成控制與活塞36的第二側(cè)94相鄰的第二容積92內(nèi)的流體流。
[0022]在操作中，當(dāng)活塞組件20沿方向80移動(dòng)時(shí)，第一流量控制部件58相繼阻塞進(jìn)氣口 40、驅(qū)動(dòng)活塞36以壓縮第一容積86內(nèi)的流體，并且通過(guò)排氣口 42排放流體。另外，第二流量控制部件90相繼阻塞排氣口 42，驅(qū)動(dòng)活塞36以減小第二容積92內(nèi)的流體壓力，并且通過(guò)進(jìn)氣口 40將附加流體接收到第二容積92中。相反地，當(dāng)活塞組件20沿方向84移動(dòng)時(shí)，第一流量控制部件58相繼阻塞排氣口 42，驅(qū)動(dòng)活塞36以減小第一容積86內(nèi)的流體壓力，并且通過(guò)進(jìn)氣口 40將附加流體接收到第一容積86中。另外，第二流量控制部件90相繼阻塞進(jìn)氣口 40，驅(qū)動(dòng)活塞36以壓縮第二容積92內(nèi)的流體，并且通過(guò)排氣口 42排放流體。因?yàn)橥鶑?fù)式壓縮機(jī)10每個(gè)沖程都輸出壓縮流體，所以壓縮流體的流率可大于采用單作用活塞組件的壓縮機(jī)，該單作用活塞組件具有單個(gè)流量控制部件。雖然示出的實(shí)施例采用雙作用活塞組件20來(lái)提供增大的壓縮流體流，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，備選實(shí)施例可采用單作用活塞組件。
[0023]因?yàn)檫M(jìn)氣口 40和排氣口 42被活塞組件20選擇性地阻塞，所以排除了閥(例如止回閥)，其另外可用于控制穿過(guò)端口的流體流。結(jié)果，可相當(dāng)大地減少或消除與閥維護(hù)相關(guān)聯(lián)的操作成本。例如，為了維修帶閥的壓縮機(jī)(例如為了更換閥簧，為了更換閥桿等)，壓縮機(jī)可被去激勵(lì)和拆卸。接著，可更換和/或修理磨損構(gòu)件，并且重新裝配壓縮機(jī)。在某些壓縮機(jī)構(gòu)造中，可例如每三至六個(gè)月執(zhí)行此類(lèi)閥維護(hù)。結(jié)果，閥維護(hù)可導(dǎo)致增大的操作成本，以及延長(zhǎng)的壓縮機(jī)不可用性。因?yàn)槭境龅膶?shí)施例排除了閥，所以可顯著地減少壓縮機(jī)維護(hù)成本，同時(shí)增強(qiáng)壓縮機(jī)的可用性。此外，因?yàn)榛钊M件20不干擾穿過(guò)端口 40和42的流，所以與采用閥的構(gòu)造相比，可顯著地增強(qiáng)往復(fù)式壓縮機(jī)的效率，該閥可在處于開(kāi)啟位置時(shí)部分地阻塞端口。
[0024]圖4是圖3的往復(fù)式壓縮機(jī)10的橫截面圖，其示出了活塞組件10相對(duì)于壓縮氣缸12的移動(dòng)。如所示，第一流量控制部件58的密封件66與進(jìn)氣口 40的內(nèi)表面82接觸，從而建立了基本上密封的容積，其包括內(nèi)部容積70和內(nèi)部通道68。當(dāng)活塞組件20沿方向80平移時(shí)，基本上密封的容積的大小在活塞36朝向內(nèi)部容積70的內(nèi)表面83被驅(qū)動(dòng)時(shí)減小。在示出的實(shí)施例中，活塞桿38的沖程驅(qū)動(dòng)活塞36平移一距離96，從而使基本上密封的容積的大小減小如下量，該量等于活塞36的外徑向部分97的橫截面積乘以沖程距離96。當(dāng)容積減小時(shí)，基本上密封的容積內(nèi)的流體的壓力逐漸地增大。一旦孔口 72與排氣口 42對(duì)準(zhǔn)，則加壓流體56流過(guò)排氣口 42朝向出口 50。
[0025]如將認(rèn)識(shí)到的，基本上密封的容積的大小的變化至少部分地取決于沖程距離96和活塞36的直徑98。例如，增大沖程距離96提供了流體體積的更大變化，從而增大了壓縮。相反地，減小沖程距離96提供了流體體積的減小的變化，從而減小了壓縮。此外，具有較大直徑98的活塞36建立了較大的密封容積，而具有較小直徑98的活塞36建立了較小的密封容積。密封容積的初始大小限定了壓縮之前的流體體積。因此，較大的初始容積比較小的初始容積便于每沖程壓縮更多流體。如將認(rèn)識(shí)到的，足以壓縮壓縮氣缸12內(nèi)的流體的力至少部分地取決于初始的流體體積和流體壓縮的程度。因此，沖程距離96和活塞36的直徑98可特別地選擇成提供期望程度的壓縮，穿過(guò)往復(fù)式壓縮機(jī)10的期望流率，以及由功率源16施加的期望功。
[0026]圖5是往復(fù)式壓縮機(jī)10的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖，往復(fù)式壓縮機(jī)10具有活塞和流量控制部件，該活塞構(gòu)造成選擇性地阻塞進(jìn)氣口，該流量控制部件構(gòu)造成選擇性地阻塞排氣口。如所示，壓縮氣缸12包括進(jìn)氣口 100和排氣口 102。進(jìn)氣口 100經(jīng)由穿過(guò)壓縮氣缸12的內(nèi)部通道106流體聯(lián)接于入口 104。在操作中，入口 104接收流體流48，其經(jīng)由內(nèi)部通道106傳送至進(jìn)氣口 100。雖然在示出的實(shí)施例中，進(jìn)氣口 100經(jīng)由內(nèi)部通道106流體聯(lián)接于入口 104，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，備選實(shí)施例可利用外部通道，或內(nèi)部通道和外部通道的組合來(lái)將入口 104聯(lián)接于進(jìn)氣口 100。
[0027]在示出的實(shí)施例中，排氣口 102經(jīng)由內(nèi)部通道109流體聯(lián)接于出口 108。如以下詳細(xì)論述的，壓縮機(jī)10通過(guò)排氣口 102排出壓縮流體56。流體接著流過(guò)內(nèi)部通道109至出口 108。雖然在示出的實(shí)施例中，排氣口 102經(jīng)由內(nèi)部通道109流體聯(lián)接于出口 108，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，備選實(shí)施例可利用外部通道，或內(nèi)部通道和外部通道的組合來(lái)將出口 108聯(lián)接于排氣口 102。在示出的實(shí)施例中，入口 104和出口 108被沿徑向方向64從壓縮氣缸12向外指引。因此，與采用聯(lián)接于壓縮氣缸12的軸向端部的彎曲導(dǎo)管的構(gòu)造相比，基本上筆直的導(dǎo)管可聯(lián)接于入口 104和出口 108，從而增強(qiáng)流效率。在示出的實(shí)施例中，出口 108定位在壓縮氣缸12的頂部上，而入口 104定位在壓縮氣缸12的底部上。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，入口 104可定位在頂部上，而出口 108可定位在底部上。在此類(lèi)實(shí)施例中，進(jìn)氣口 100可定位在壓縮氣缸12內(nèi)的排氣口 102上方。此類(lèi)構(gòu)造可便于增強(qiáng)穿過(guò)壓縮機(jī)10中的壓縮氣缸12的流，壓縮機(jī)10具有定位在氣缸12上方的入口管和定位在氣缸12下方的排放管。
[0028]在示出的實(shí)施例中，活塞組件20包括活塞36，和流量控制部件110，其從活塞36沿軸向方向60延伸。流量控制部件110可與活塞36和/或活塞桿38集成，或者聯(lián)接于活塞36和/或活塞桿38 (例如經(jīng)由緊固件、焊接連接等)。如以下詳細(xì)論述的，流量控制部件110構(gòu)造成在進(jìn)氣沖程的至少一部分期間阻塞排氣口 102，而活塞36構(gòu)造成在壓縮沖程的至少一部分期間阻塞進(jìn)氣口 100。以該方式，往復(fù)式壓縮機(jī)10可從入口 104循環(huán)地接收流體流，壓縮壓縮氣缸12內(nèi)的流體，并且通過(guò)出口 108排出壓縮流體。
[0029]在示出的實(shí)施例中，活塞36構(gòu)造成在活塞36被沿方向84驅(qū)動(dòng)時(shí)阻塞進(jìn)氣口 100，從而建立便于流體壓縮的基本上密封的容積70。為了提供基本上密封的容積70，活塞組件20包括第一密封件112，其設(shè)置在活塞36的外表面114中的凹部113內(nèi)。第一密封件112構(gòu)造成基本上阻塞在活塞36的外表面114和壓縮氣缸12的內(nèi)表面116之間的流體流。另夕卜，活塞組件20包括第二密封件118，其設(shè)置在壓縮氣缸12的內(nèi)表面116中的凹部119內(nèi)。類(lèi)似于第一密封件112，第二密封件118構(gòu)造成基本上阻塞在活塞36的外表面114和壓縮氣缸12的內(nèi)表面116之間的流體流。如將認(rèn)識(shí)到的，密封件112和118可包括例如巴比特密封件、迷宮式密封件、刷式密封件，和/或環(huán)形密封件。雖然在示出的實(shí)施例中采用兩個(gè)密封件112和118來(lái)示出不同的密封位置，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，備選實(shí)施例可包括單個(gè)密封件(例如第一密封件112或第二密封件118)，以基本上阻塞在活塞36的外表面114和壓縮氣缸12的內(nèi)表面116之間的流體流。
[0030]在示出的實(shí)施例中，流量控制部件110包括突出部120，其從流量控制部件110徑向向外延伸。徑向突出部120構(gòu)造成在徑向突出部120與排氣口 102對(duì)準(zhǔn)時(shí)阻塞排氣口102。為了提供基本上密封的容積70，活塞組件20包括密封件122，其構(gòu)造成基本上阻塞在徑向突出部120的外表面124和壓縮氣缸12的內(nèi)表面126之間的流體流。如將認(rèn)識(shí)到的，密封件122可包括例如巴比特密封件、迷宮式密封件、刷式密封件，和/或環(huán)形密封件。雖然示出的密封件122設(shè)置在壓縮氣缸12的內(nèi)表面126中的凹部127內(nèi)，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在備選實(shí)施例中，密封件122可設(shè)置在徑向突出部120的外表面124中的凹部?jī)?nèi)。
[0031]示出的往復(fù)式壓縮機(jī)10還包括填料密封件128，其繞著徑向突出部120設(shè)置，并且構(gòu)造成基本上阻塞流體流出壓縮氣缸12。雖然在示出的實(shí)施例中采用了兩個(gè)密封件122和128，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，備選實(shí)施例可包括更多或更少的密封件，以基本上阻塞在徑向突出部120的外表面124和壓縮氣缸12的內(nèi)表面126之間的流體流。在示出的實(shí)施例中，活塞36、流量控制部件110、徑向突出部120以及密封件112，118，122和128為環(huán)形結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，活塞36、流量控制部件110、徑向突出部120，以及密封件112，118，122和128可在備選實(shí)施例中為其它形狀(例如矩形、多邊形等)。
[0032]在操作中，活塞組件20構(gòu)造成經(jīng)由沿軸向方向60的循環(huán)移動(dòng)壓縮壓縮氣缸12內(nèi)的流體。例如，當(dāng)活塞組件20驅(qū)動(dòng)成沿方向84移動(dòng)時(shí)，活塞36橫跨進(jìn)氣口 100移動(dòng)，從而阻塞流體流入內(nèi)部容積70中。當(dāng)徑向突出部120與排氣口 102對(duì)準(zhǔn)時(shí)，建立了基本上密封的容積70。當(dāng)活塞組件20繼續(xù)沿方向84平移時(shí)，基本上密封的容積70的大小在活塞36被朝向壓縮氣缸12的內(nèi)軸向表面129驅(qū)動(dòng)時(shí)減小。因此，基本上密封的容積70內(nèi)的流體的壓力逐漸地增大。一旦徑向突出部120從排氣口 102偏離，并且流量控制部件110的減小的半徑部分130與排氣口 102對(duì)準(zhǔn)，則建立流動(dòng)路徑，其便于壓縮流體流過(guò)排氣口 102朝向出口 108。
[0033]一旦活塞組件20已經(jīng)到達(dá)壓縮沖程的終點(diǎn)，則沿相反的軸向方向80驅(qū)動(dòng)活塞組件20，以便于附加流體流入內(nèi)部容積70中。例如，當(dāng)活塞組件20驅(qū)動(dòng)成沿軸向方向80移動(dòng)時(shí)，徑向突出部120與排氣口 102對(duì)準(zhǔn)。結(jié)果，基本上阻塞了穿過(guò)排氣口 102的流體流。此外，當(dāng)活塞36阻塞了進(jìn)氣口 100時(shí)，建立了基本上密封的容積70。當(dāng)活塞組件20繼續(xù)沿方向80平移時(shí)，基本上密封的容積的大小在活塞36被遠(yuǎn)離壓縮氣缸12的內(nèi)軸向表面129驅(qū)動(dòng)時(shí)增大。因此，保留在基本上密封的容積70內(nèi)的流體的壓力逐漸地減小。一旦活塞36從進(jìn)氣口 100偏離，則內(nèi)部容積70內(nèi)的減小的流體壓力將附加流體48從入口 104通過(guò)進(jìn)氣口 100抽吸到內(nèi)部容積70中。一旦活塞組件20到達(dá)進(jìn)氣沖程的終點(diǎn)，則沿相反的軸向方向84驅(qū)動(dòng)活塞組件20，并且重復(fù)該過(guò)程。
[0034]因?yàn)檫M(jìn)氣口 100和排氣口 102被活塞組件20選擇性地阻塞，所以排除了閥(例如止回閥)，其另外可用于控制流體流。結(jié)果，可相當(dāng)大地減少或消除與閥維護(hù)相關(guān)聯(lián)的操作成本。此外，因?yàn)榛钊M件20不干擾穿過(guò)端口 100和102的流，所以與采用閥的構(gòu)造相比，可顯著地增強(qiáng)往復(fù)式壓縮機(jī)10的效率，該閥可在處于開(kāi)啟位置時(shí)部分地阻塞端口。例如，某些往復(fù)式壓縮機(jī)包括止回閥以控制穿過(guò)進(jìn)氣口和排氣口的流體流。在此類(lèi)構(gòu)造中，各個(gè)閥由彈簧偏壓向閉合位置。當(dāng)壓力差將比彈簧偏壓更大的力施加在閥上時(shí)，提升閥被提升離開(kāi)座部，從而便于流體流過(guò)閥。然而，穿過(guò)開(kāi)啟閥的流面積被閥升程高度限制。另外，當(dāng)接近閥的流體經(jīng)由與提升閥接觸而直接側(cè)向向外時(shí)，流體流近似90度轉(zhuǎn)向。由于受限制的流面積和轉(zhuǎn)動(dòng)的流，故壓縮流體的壓力可在流體流過(guò)閥時(shí)下降，從而降低了壓縮機(jī)效率。相反，因?yàn)槭境龅膶?shí)施例排除了閥，所以流體可無(wú)限制且無(wú)轉(zhuǎn)向地流過(guò)端口 100和102，從而提高了往復(fù)式壓縮機(jī)10的效率。
[0035]圖6是圖5的往復(fù)式壓縮機(jī)的橫截面圖，其示出了活塞組件20相對(duì)于壓縮氣缸12的移動(dòng)。在示出的實(shí)施例中，往復(fù)式壓縮機(jī)10包括雙作用活塞組件20，其構(gòu)造成壓縮壓縮氣缸12的第一側(cè)133內(nèi)的流體，同時(shí)將流體接收到壓縮氣缸12的第二側(cè)135中。在該構(gòu)造中，活塞組件20沿軸向方向84的移動(dòng)壓縮壓縮氣缸12的第一側(cè)133內(nèi)的流體，并且將流體接收到壓縮氣缸12的第二側(cè)135中。相反地，活塞組件20沿相反的軸向方向80的移動(dòng)壓縮壓縮氣缸12的第二側(cè)135內(nèi)的流體，并且將流體接收到壓縮氣缸12的第一側(cè)133中。如所示，活塞組件20包括兩個(gè)流量控制部件，其構(gòu)造成控制壓縮氣缸12的相應(yīng)容積內(nèi)的流體流。第一流量控制部件110構(gòu)造成控制與活塞36的第一側(cè)132相鄰的第一容積131內(nèi)的流體流。類(lèi)似地，第二流量控制部件134構(gòu)造成控制與活塞36的第二側(cè)138相鄰的第二容積136內(nèi)的流體流。
[0036]在示出的實(shí)施例中，第二流量控制部件134被活塞36驅(qū)動(dòng)移動(dòng)。因此，當(dāng)活塞桿38引起活塞36沿軸向方向80移動(dòng)時(shí)，第二流量控制部件134驅(qū)動(dòng)成沿軸向方向80移動(dòng)。相反地，當(dāng)活塞桿38引起活塞36沿軸向方向84移動(dòng)時(shí)，第二流量控制部件134驅(qū)動(dòng)成沿軸向方向84移動(dòng)。如所示，第二流量控制部件134設(shè)置在蓋帽組件140內(nèi)，蓋帽組件140聯(lián)接于壓縮氣缸12 (例如經(jīng)由緊固件)。蓋帽組件140包括第二內(nèi)部通道109，其從第二排氣口 102延伸至出口 108。蓋帽組件140還包括第一密封件142和第二密封件144，它們?cè)O(shè)置在第二排氣口 102的相對(duì)的軸向側(cè)上。類(lèi)似于密封件122和128，密封件142和144構(gòu)造成在第二流量控制部件134的徑向突出部120與排氣口 102對(duì)準(zhǔn)時(shí)阻塞流體流過(guò)排氣口102。如將認(rèn)識(shí)到的，密封件142和144可包括例如巴比特密封件、迷宮式密封件、刷式密封件，和/或環(huán)形密封件。
[0037]在操作中，當(dāng)活塞組件20沿方向84移動(dòng)時(shí)，活塞36相繼阻塞進(jìn)氣口 100，并且壓縮第一容積131內(nèi)的流體。第一流量控制部件110的徑向突出部120接著移動(dòng)成不與排氣口 102對(duì)準(zhǔn)，從而便于流體流過(guò)排氣口 102。另外，活塞36相繼驅(qū)動(dòng)第二流量控制部件134以阻塞第二排氣口 102，減小第二容積136內(nèi)的流體壓力，并且便于流體通過(guò)第二進(jìn)氣口 100流入第二容積136中。相反地，當(dāng)活塞組件20沿方向80移動(dòng)時(shí)，第一流量控制部件110相繼阻塞排氣口 102，驅(qū)動(dòng)活塞36以減小第一容積131內(nèi)的流體壓力，并且將活塞36驅(qū)動(dòng)成不與進(jìn)氣口對(duì)準(zhǔn)，從而便于附加流體流入第一容積131中。另外，活塞36相繼阻塞第二進(jìn)氣口 100，壓縮第二容積136內(nèi)的流體，并且將第二流量控制部件134的徑向突出部120驅(qū)動(dòng)成不與排氣口 102對(duì)準(zhǔn)，從而便于流體流過(guò)排氣口 102。因?yàn)橥鶑?fù)式壓縮機(jī)10每個(gè)沖程都輸出壓縮流體，所以壓縮流體的流率可大于采用單作用活塞組件的壓縮機(jī)，該單作用活塞組件具有單個(gè)流量控制部件。雖然示出的實(shí)施例采用雙作用活塞組件20來(lái)提供增大的壓縮流體流，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，備選實(shí)施例可采用單作用活塞組件。
[0038]如所示，活塞36與進(jìn)氣口 100對(duì)準(zhǔn)，從而阻塞穿過(guò)進(jìn)氣口 100的流，并且建立基本上密封的容積131。當(dāng)活塞組件20沿方向84平移時(shí)，基本上密封的容積131的大小在活塞36被朝向壓縮氣缸12的內(nèi)軸向表面129驅(qū)動(dòng)時(shí)減小。在示出的實(shí)施例中，活塞桿38的沖程驅(qū)動(dòng)活塞36平移一距離146，從而使基本上密封的容積131的大小減小如下量，該量等于活塞36的外徑向部分147的橫截面積乘以沖程距離146。當(dāng)容積減小時(shí)，基本上密封的容積131內(nèi)的流體的壓力逐漸地增大。一旦流量控制部件110的減小的半徑部分130與排氣口 102對(duì)準(zhǔn)，則加壓流體56流過(guò)排氣口 102朝向出口 108。
[0039]如將認(rèn)識(shí)到的，基本上密封的容積131的大小的變化至少部分地取決于沖程距離146和活塞36的直徑148。例如，增大沖程距離146提供了流體體積的更大變化，從而增大了壓縮。相反地，減小沖程距離146提供了流體體積的減小的變化，從而減小了壓縮。此外，具有較大直徑148的活塞36建立了較大的密封容積131，而具有較小直徑148的活塞36建立了較小的密封容積131。密封容積的初始大小限定了壓縮之前的流體體積。因此，較大的初始容積比較小的初始容積每沖程壓縮更多流體。如將認(rèn)識(shí)到的，足以壓縮壓縮氣缸12內(nèi)的流體的力至少部分地取決于初始的流體體積和流體壓縮的程度。因此，沖程距離146和活塞36的直徑148可特別地選擇成提供期望程度的壓縮，穿過(guò)往復(fù)式壓縮機(jī)10的期望流率，以及由功率源16施加的期望功。
[0040]圖7是往復(fù)式壓縮機(jī)的又一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖，該往復(fù)式壓縮機(jī)具有活塞，其構(gòu)造成選擇性地阻塞進(jìn)氣口和排氣口。如所示，壓縮氣缸12包括進(jìn)氣口 150和排氣口 152。如以下詳細(xì)論述的，活塞36構(gòu)造成在壓縮沖程的至少一部分期間阻塞進(jìn)氣口 150，并且在進(jìn)氣沖程的至少一部分期間阻塞排氣口 152。以該方式，往復(fù)式壓縮機(jī)10可通過(guò)進(jìn)氣口 150循環(huán)地接收流體流，壓縮壓縮氣缸12內(nèi)的流體，并且通過(guò)排氣口 152排出壓縮流體。
[0041]在示出的實(shí)施例中，活塞36包括內(nèi)部通道154，其從壓縮氣缸12的內(nèi)部容積70延伸至活塞36的外表面157中的孔口 156。如以下詳細(xì)論述的，活塞36構(gòu)造成在孔口 156從排氣口 152偏離時(shí)阻塞排氣口 152。相反地，當(dāng)孔口 156與排氣口 152對(duì)準(zhǔn)時(shí)，內(nèi)部通道154建立了從內(nèi)部容積70至排氣口 152的流動(dòng)路徑，從而便于壓縮流體流過(guò)排氣口 152。在示出的實(shí)施例中，活塞36是環(huán)形結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，活塞36可在備選實(shí)施例中為其它形狀(例如矩形、多邊形等)。
[0042]在操作中，活塞組件20構(gòu)造成經(jīng)由沿軸向方向60的循環(huán)移動(dòng)壓縮壓縮氣缸12內(nèi)的流體。例如，當(dāng)活塞組件20驅(qū)動(dòng)成沿軸向方向84移動(dòng)時(shí)，活塞36阻塞進(jìn)氣口 150，從而阻塞流體流入內(nèi)部容積70中。當(dāng)孔口 156不與排氣口 152對(duì)準(zhǔn)時(shí)，建立了基本上密封的容積158，其包括內(nèi)部容積70和內(nèi)部通道154。當(dāng)活塞組件20繼續(xù)沿方向84平移時(shí)，基本上密封的容積158的大小在活塞36被朝向內(nèi)部容積158的內(nèi)表面159驅(qū)動(dòng)時(shí)減小。因此，基本上密封的容積158內(nèi)的流體的壓力逐漸地增大。一旦孔口 156與排氣口 152對(duì)準(zhǔn)，則通過(guò)排氣口 152排出加壓流體。
[0043]一旦活塞組件20已經(jīng)到達(dá)壓縮沖程的終點(diǎn)，則沿相反的軸向方向80驅(qū)動(dòng)活塞組件20，以便于附加流體流入內(nèi)部容積158中。例如，當(dāng)活塞組件20驅(qū)動(dòng)成沿軸向方向80移動(dòng)時(shí)，孔口 156從排氣口 152偏離。結(jié)果，活塞36基本上阻塞穿過(guò)排氣口 152的流體流。此夕卜，當(dāng)活塞36阻塞進(jìn)氣口 150時(shí)，建立了基本上密封的容積158，其包括內(nèi)部容積70和內(nèi)部通道154。當(dāng)活塞組件20繼續(xù)沿方向80平移時(shí)，基本上密封的容積158的大小在活塞36被遠(yuǎn)離內(nèi)部容積158的內(nèi)表面159驅(qū)動(dòng)時(shí)增大。因此，保留在基本上密封的容積158內(nèi)的流體的壓力逐漸地減小。一旦活塞36從進(jìn)氣口 150偏離，則內(nèi)部容積158內(nèi)的減小的流體壓力將附加流體通過(guò)進(jìn)氣口 150抽吸到內(nèi)部容積158中。一旦活塞組件20到達(dá)進(jìn)氣沖程的終點(diǎn)，則沿相反的軸向方向84驅(qū)動(dòng)活塞組件20，并且重復(fù)該過(guò)程。
[0044]在示出的實(shí)施例中，往復(fù)式壓縮機(jī)10包括雙作用活塞組件20，其構(gòu)造成壓縮壓縮氣缸12的第一側(cè)161內(nèi)的流體，同時(shí)將流體接收到壓縮氣缸12的第二側(cè)163中。在該構(gòu)造中，活塞組件20沿軸向方向84的移動(dòng)壓縮壓縮氣缸12的第一側(cè)161內(nèi)的流體，并且將流體接收到壓縮氣缸12的第二側(cè)163中。相反地，活塞組件20沿軸向方向80的移動(dòng)壓縮壓縮氣缸12的第二側(cè)163內(nèi)的流體，并且將流體接收到壓縮氣缸12的第一側(cè)161中。如所不，往復(fù)式壓縮機(jī)10包括與活塞36的第一側(cè)160相鄰的第一容積158。第一容積158由壓縮氣缸12、活塞36，以及聯(lián)接于壓縮氣缸12 (例如經(jīng)由緊固件)的端蓋162限定。另外，往復(fù)式壓縮機(jī)10包括與活塞36的第二側(cè)166相鄰的第二容積164。第二容積164由壓縮氣缸12、活塞36、以及聯(lián)接于壓縮氣缸12 (例如經(jīng)由緊固件)的端蓋168限定。
[0045]在操作中，當(dāng)活塞組件20沿方向84移動(dòng)時(shí)，活塞36相繼阻塞進(jìn)氣口 150，并且壓縮第一容積158內(nèi)的流體。一旦孔口 156與排氣口 152對(duì)準(zhǔn)，則壓縮流體流過(guò)內(nèi)部通道154，并且通過(guò)排氣口 152排出。另外，活塞36相繼阻塞第二排氣口 152，減小第二容積164內(nèi)的流體壓力，并且消除阻塞第二進(jìn)氣口 150，以便于附加流體流入第二容積164中。相反地，當(dāng)活塞組件20沿方向80移動(dòng)時(shí)，活塞36相繼阻塞第一排氣口 152，減小第一容積158內(nèi)的流體壓力，并且消除阻塞第一進(jìn)氣口 150，以便于附加流體流入第一容積158中。另外，活塞36相繼阻塞第二進(jìn)氣口 150，并且壓縮第二容積164內(nèi)的流體。一旦第二孔口 170與第二排氣口 152對(duì)準(zhǔn)，則壓縮流體流過(guò)第二內(nèi)部通道172，并且通過(guò)第二排氣口 152排出。因?yàn)橥鶑?fù)式壓縮機(jī)10每個(gè)沖程都輸出壓縮流體，所以壓縮流體的流率可大于采用單作用活塞組件的壓縮機(jī)。雖然示出的實(shí)施例采用雙作用活塞組件20來(lái)提供增大的壓縮流體流，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，備選實(shí)施例可采用單作用活塞組件。
[0046]在示出的實(shí)施例中，活塞36包括凹部174，和通道176，其構(gòu)造成接收活塞桿38。在某些實(shí)施例中，活塞桿38延伸穿過(guò)端蓋162，從而使活塞桿38能夠沿軸向方向80和84驅(qū)動(dòng)活塞36。如將認(rèn)識(shí)到的，密封件(例如巴比特密封件、迷宮式密封件、刷式密封件、環(huán)形密封件等)可繞著活塞桿38設(shè)置，以阻塞流體從壓縮氣缸12流出。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，附加密封件可遍及往復(fù)式壓縮機(jī)10設(shè)置。例如，密封件可定位在孔口 156和170的相對(duì)的軸向端部上，以阻塞流體流過(guò)排氣口 152，直到各個(gè)孔口與相應(yīng)的端口對(duì)準(zhǔn)。另外，密封件可繞著進(jìn)氣口 150設(shè)置，以在活塞36與相應(yīng)的進(jìn)氣口對(duì)準(zhǔn)時(shí)阻塞流體流過(guò)各個(gè)進(jìn)氣口。
[0047]因?yàn)檫M(jìn)氣口 150和排氣口 152被活塞36選擇性地阻塞，所以排除了閥(例如止回閥)，其另外可用于控制穿過(guò)端口 150和152的流體流。結(jié)果，可相當(dāng)大地減少或消除與閥維護(hù)相關(guān)聯(lián)的操作成本。另外，因?yàn)榛钊M件20不干擾穿過(guò)端口 150和152的流，所以與采用閥的構(gòu)造相比，可顯著地增強(qiáng)往復(fù)式壓縮機(jī)10的效率，該閥可在處于開(kāi)啟位置時(shí)部分地阻塞端口。此外，穿過(guò)活塞36的內(nèi)部通道154和172可相當(dāng)大地減小壓縮機(jī)10的往復(fù)質(zhì)量，從而減小用于驅(qū)動(dòng)活塞組件20，使之沿軸向方向80和84移動(dòng)的能量。結(jié)果，與采用實(shí)心活塞的構(gòu)造相比，可增強(qiáng)往復(fù)式壓縮機(jī)10的效率。
[0048]圖8是圖7的往復(fù)式壓縮機(jī)的橫截面圖，其示出了活塞組件20相對(duì)于壓縮氣缸12的移動(dòng)。如所示，活塞36與進(jìn)氣口 150對(duì)準(zhǔn)，從而建立了基本上密封的容積158。當(dāng)活塞組件20沿方向84平移時(shí)，基本上密封的容積158的大小在活塞36被朝向內(nèi)部容積158的內(nèi)表面159驅(qū)動(dòng)時(shí)減小。在示出的實(shí)施例中，活塞桿38的沖程驅(qū)動(dòng)活塞36平移一距離178，從而使基本上密封的容積158的大小減小如下量，該量等于活塞36的橫截面積乘以沖程距離178。當(dāng)容積減小時(shí)，基本上密封的容積158內(nèi)的流體的壓力逐漸地增大。一旦孔口 156與排氣口 152對(duì)準(zhǔn)，則通過(guò)排氣口 152排出加壓流體。
[0049]如將認(rèn)識(shí)到的，基本上密封的容積158的大小的變化至少部分地取決于沖程距離178和活塞36的直徑180。例如，增大沖程距離178提供流體體積的更大變化，從而增大了壓縮。相反地，減小沖程距離178提供流體體積的減小的變化，從而減小了壓縮。此外，具有較大直徑180的活塞36建立了較大的密封容積，而具有較小直徑180的活塞36建立了較小的密封容積。密封容積的初始大小限定了壓縮之前的流體體積。因此，較大的初始容積比較小的初始容積每沖程壓縮更多的流體。如將認(rèn)識(shí)到的，足以壓縮壓縮氣缸12內(nèi)的流體的力至少部分地取決于初始的流體體積和流體壓縮的程度。因此，沖程距離178和活塞36的直徑180可特別地選擇成提供期望程度的壓縮，穿過(guò)往復(fù)式壓縮機(jī)10的期望流率，以及由功率源16施加的期望功。
[0050]雖然本發(fā)明可容易受到各種修改和備選形式的影響，但是特定的實(shí)施例已經(jīng)經(jīng)由圖中的示例示出，并且已經(jīng)在本文中詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不意圖限制于公開(kāi)的特別形式。相反地，本發(fā)明將涵蓋落在由以下所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物和備選方案。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 壓縮氣缸，其構(gòu)造成安裝于往復(fù)式壓縮機(jī)，其中所述壓縮氣缸包括進(jìn)氣口和排氣口 ；和 活塞組件，其設(shè)置在所述壓縮氣缸內(nèi)，其中所述活塞組件包括活塞，其構(gòu)造成在所述活塞組件相對(duì)于所述壓縮氣缸移動(dòng)時(shí)選擇性地阻塞所述進(jìn)氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞組件包括從所述活塞延伸的流量控制部件，其中所述流量控制部件構(gòu)造成在所述活塞組件相對(duì)于所述壓縮氣缸移動(dòng)時(shí)選擇性地阻塞所述排氣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流量控制部件包括徑向突出部，其構(gòu)造成在所述徑向突出部與所述排氣口對(duì)準(zhǔn)時(shí)選擇性地阻塞所述排氣口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括密封件，其設(shè)置在所述活塞的外表面和所述壓縮氣缸的內(nèi)部容積的內(nèi)表面之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括密封件，其設(shè)置在所述流量控制部件的外表面和所述壓縮氣缸的內(nèi)部容積的內(nèi)表面之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括入口，其經(jīng)由穿過(guò)所述壓縮氣缸的內(nèi)部通道流體聯(lián)接于所述進(jìn)氣口。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括出口，其經(jīng)由穿過(guò)所述壓縮氣缸的內(nèi)部通道流體聯(lián)接于所述排氣口。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流量控制部件構(gòu)造成控制與所述活塞的第一側(cè)相鄰的第一容積內(nèi)的流體流，所述活塞組件包括從所述活塞延伸的第二流量控制部件，并且所述第二流量控制部件構(gòu)造成控制與所述活塞的第二側(cè)相鄰的第二容積內(nèi)的流體流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞構(gòu)造成在所述活塞組件相對(duì)于所述壓縮氣缸移動(dòng)時(shí)選擇性地阻塞所述排氣口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞包括內(nèi)部通道，其從所述壓縮氣缸的內(nèi)部容積延伸至所述活塞的外表面中的孔口，并且其中所述活塞構(gòu)造成在所述孔口從所述排氣口偏離時(shí)阻塞所述排氣口。
11.一種系統(tǒng)，包括: 壓縮氣缸，其構(gòu)造成安裝于往復(fù)式壓縮機(jī)，其中所述壓縮氣缸包括進(jìn)氣口和排氣口 ；和 設(shè)置在所述壓縮氣缸內(nèi)的活塞組件，其中所述活塞組件包括活塞； 其中所述活塞組件構(gòu)造成在所述活塞組件沿第一方向移動(dòng)時(shí)相繼利用所述活塞阻塞所述進(jìn)氣口，壓縮所述壓縮氣缸的內(nèi)部容積內(nèi)的流體，并且通過(guò)所述排氣口排出所述流體，并且其中所述活塞組件構(gòu)造成在所述活塞組件沿與所述第一方向相反的第二方向移動(dòng)時(shí)相繼阻塞所述排氣口，減小所述內(nèi)部容積內(nèi)的所述流體的壓力，并且通過(guò)所述進(jìn)氣口將附加流體吸取到所述內(nèi)部容積中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞組件包括從所述活塞延伸的流量控制部件，并且其中所述流量控制部件構(gòu)造成在所述活塞組件沿所述第二方向移動(dòng)時(shí)阻塞所述排氣口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流量控制部件包括徑向突出部，其構(gòu)造成在所述徑向突出部與所述排氣口對(duì)準(zhǔn)時(shí)選擇性地阻塞所述排氣口。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一密封件，其設(shè)置在所述活塞的外表面和所述壓縮氣缸的內(nèi)部容積的內(nèi)表面之間；和 第二密封件，其設(shè)置在所述流量控制部件的外表面和所述壓縮氣缸的內(nèi)部容積的內(nèi)表面之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞構(gòu)造成在所述活塞組件沿所述第二方向移動(dòng)時(shí)阻塞所述排氣口，所述活塞包括內(nèi)部通道，其從所述壓縮氣缸的內(nèi)部容積延伸至所述活塞的外表面中的孔口，并且所述活塞構(gòu)造成在所述孔口從所述排氣口偏離時(shí)阻塞所述排氣口。
16.—種系統(tǒng)，包括: 壓縮氣缸，其構(gòu)造成安裝于往復(fù)式壓縮機(jī)，其中所述壓縮氣缸包括進(jìn)氣口和排氣口 ；和 設(shè)置在所述壓縮氣缸內(nèi)的活塞組件，其中所述活塞組件包括活塞； 其中所述活塞組件構(gòu)造成在所述活塞組件沿第一方向移動(dòng)時(shí)利用所述活塞阻塞所述進(jìn)氣口，并且在所述活塞組件沿與所述第一方向相反的第二方向移動(dòng)時(shí)阻塞所述排氣口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞組件包括從所述活塞延伸的流量控制部件，并且其中所述流量控制部件構(gòu)造成在所述活塞組件沿所述第二方向移動(dòng)時(shí)阻塞所述排氣口。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流量控制部件包括徑向突出部，其構(gòu)造成在所述徑向突出部與所述排氣口對(duì)準(zhǔn)時(shí)選擇性地阻塞所述排氣口。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞構(gòu)造成在所述活塞組件沿所述第二方向移動(dòng)時(shí)阻塞所述排氣口。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞包括內(nèi)部通道，其從所述壓縮氣缸的內(nèi)部容積延伸至所述活塞的外表面中的孔口，并且其中所述活塞構(gòu)造成在所述孔口從所述排氣口偏離時(shí)阻塞所述排氣口。
【文檔編號(hào)】F04B7/04GK104520584SQ201280071610
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月19日
【發(fā)明者】拉馬庫(kù)馬 K., M. 卡比爾 O., 阿什拉夫 K. 申請(qǐng)人:通用電氣石油和天然氣壓縮系統(tǒng)有限責(zé)任公司