[发明专利]在定子和转子之间具有密封轮廓的旋转阀和相关方法

说明书

提供了一种具有在其转子和定子之间带有密封轮廓的受促动旋转阀的用于油气工业中的往复式压缩机及相关方法。受促动旋转阀500包括具有定子开口的定子，和具有转子开口的转子。转子和定子中的至少一个具有从转子的或定子的表面朝向它们之间的交接部突出的密封轮廓，该密封轮廓围绕转子开口或定子开口中的相应的一个。

背景

技术领域

本文公开的主题的实施例大体涉及用于往复式压缩机中的旋转阀，且更具体的，涉及在定子(有时也称作阀座)和转子(有时也称作逆置阀座(counter-seat)之间具有密封轮廓的受促动旋转阀。

背景技术

用于油气工业中的压缩机，必须满足行业特殊需求，这些行业特殊要求考虑到例如压缩流体常常是腐蚀性的且可燃。美国石油协会(API)一对用于油气工业的设备设定被认可的工业标准的组织一发布了文件API618，其列出了往复式压缩机的最小需求的完全集合。

压缩机可以分为正排量压缩机(例如，往复式、螺杆式或叶片式压缩机)或动态压缩机(例如，离心式或轴流式压缩机)。在正排量压缩机中，通过陷闭固定体积的气体并且随后减小该体积来压缩气体。在动态压缩机中，通过将来自旋转元件(例如，叶轮)的动能传递到待由压缩机压缩的气体来对气体进行压缩。

图1是用于油气工业中的常规双室往复式压缩机10(即，正排量压缩机)的示意。压缩发生在缸20中。待压缩流体(例如，天然气)通过入口30输入到缸20中，且在压缩之后，其通过出口40输出。压缩机以循环过程运行，在此过程期间，由于活塞50在缸20内、在头端26和曲柄端28之间的运动，流体被压缩。活塞50将缸20分为在循环过程的不同阶段中运行的两个压缩室22和24，当压缩室24的体积在其最大值时压缩室22的体积在其最小值，反之亦然。

吸入阀32和34打开以允许要被压缩(即具有第一/吸入压力P₁)的流体从入口30分别进入到压缩室22和24中。排出阀42和44打开以允许已经被压缩(即具有第二/排出压力P₂)的流体分别从压缩室22和24通过出口40排出。由于从曲柄轴60通过十字头(crosshead)70和活塞杆80传递的能量，活塞50移动。

传统上，用于往复式压缩机的吸入和压缩阀是由于跨过阀(即阀两侧)的压差在关闭状态和打开状态之间切换的自动阀。图2A和2B示出了具有阀座110和逆置阀座120的自动阀100的运行。图2A示出了阀100在打开状态并且图2B示出了阀100在关闭状态。

在图2A所示的打开状态中，闸板130被向下推动进入逆置阀座120中，从而允许流体流过入口140和出口150。闸板130的形状可以是碟形、盘形(poppet)、多盘形或环形，形状的该不同给予阀如下名称：盘形阀、提升阀、多提升阀或环形阀。图2A和2B表示不依赖于有关闸板130的实际形状的细节的一般构造。

弹簧160位于闸板130和逆置阀座120之间。依赖于其变形状态，弹簧160主动参与到建立阀的打开点中，弹性变形作用力叠加于沿着流动路径的压力之上(叠加的压力等于作用力除以闸板130的面积)。在打开状态，从流体源(未示出)而来并沿着入口140的第一压力p₁大于流体目的地处(未示出)并沿着出口150的压力p₂。如果当闸板130被向下推动进入逆置阀座120中时(如图2A所示)弹簧160变形，则压差(p₁-p₂)必须大于由弹簧160产生的压力(即弹性变形作用力除以闸板的面积的比率)。

在图2B所示的关闭状态中，闸板130防止流体从入口140朝向出口150流动。弹簧160通常构造为利于阀的较快速关闭(并且保持阀关闭)，并且因此，其公知为“回复”弹簧。弹簧160帮助关闭阀100，即使在源处的压力p₁和目的地(压力)p₂相等(p₁＝p₂)的情况下也如此。