用于减小阀附近的气流湍流和压力波动中的至少一个的系统和方法与流程

背景技术：

本发明涉及一种压缩机机头。本发明结合包括冷却板和两个排放簧片阀的压缩机机头得到特定应用，该排放簧片阀将空气从相关联的压缩机排放到压缩机机头并且将特别参照本发明对其进行描述。然而，将了解，本发明还适合于其它应用。

一些压缩机机头包括冷却板，以便在空气在被接纳在压缩机机头中之后行进穿过空气通道时延长路径，沿着该路径引导空气经过相邻于冷却通道的冷却壁。例如，在空气穿过冷却板中的孔并在空气通道的顶部部分中沿着冷却壁的顶部部分被引导之前，冷却板在空气通道的底部部分中沿着冷却壁的底部部分引导空气。沿着冷却壁延长路径用于促进空气在离开空气通道之前的进一步温度降低。

簧片阀通常定位在压缩机机头的相同部分中（即，在冷却板的相同侧上），但在压缩机机头的不同侧上（例如，左侧和右侧）。更具体来说，虽然两个簧片阀在压缩机机头的相同部分（例如，底部部分）中，但簧片阀中的一个定位在压缩机机头的左侧上，而簧片阀中的另一个定位在压缩机机头的右侧上。

虽然两个簧片阀在冷却板的相同侧上，但簧片阀中的一个相对地更靠近于孔定位。当空气离开空气通道时，更靠近于孔的簧片阀附近的空气动力学可在该簧片阀中引起颤动。该颤动往往导致更靠近于冷却板孔的簧片阀过早发生故障。例如，更靠近于冷却板孔的簧片阀往往在离该孔更远的簧片阀之前发生故障。

本发明提供一种解决上述问题的新颖且经改进的装置和方法。

技术实现要素：

在本发明的一个方面中，可构思一种用于在压缩机机头内引导空气的隔板，其包括：沿着第一方向延伸的第一腿，其定位在所述压缩机机头的第一阀附近；以及沿着所述第一方向延伸并大致平行于所述第一腿的第二腿，其定位在所述压缩机机头的第二阀附近。空气的第一部分从第一腿的第一侧被传递到第一腿的第二侧到所述第一腿的端部外。所述第一腿中的孔将空气的第二部分从所述第一腿的所述第一侧传递到所述第一腿的所述第二侧。通过将空气的所述第二部分从所述第一腿的所述第一侧传递到所述第二侧来减小所述第一阀附近的湍流和/或压力波动。

附图说明

在并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图中，示出本发明的实施例，其连同上文给出的本发明的概括性描述和下文给出的详细描述一起用于举例说明本发明的实施例。

图1示出根据示出本发明的原理的装置的一个实施例的包括压缩机和压缩机机头的组件；

图2示出根据示出本发明的原理的装置的一个实施例的图1的组件的分解视图；

图3示出根据示出本发明的原理的装置的一个实施例的压缩机机头的板的下表面；

图4示出根据示出本发明的原理的装置的一个实施例的压缩机机头的板的上表面；

图5a示出显示具有不带任何分隔件孔的分隔件的现有技术的压缩机机头中的气流的略图；并且

图5b示出图5a的压缩机机头的压力对时间的曲线图。

具体实施方式

参考图1，示出根据本发明的一个实施例的包括压缩机12和压缩机机头14的组件10。

参考图1和图2，压缩机机头14包括第一部分16（例如，下部部分）、第二部分20（例如，上部部分）以及定位在压缩机机头14的第一（例如，下部）部分16与第二（例如，上部）部分20之间的板22。第一密封设备24（例如，垫圈）以密封方式定位在压缩机机头14的第一部分16（例如，下部部分）与板22的第一表面26（例如，下表面）之间。第二密封设备30（例如，垫圈）以密封方式定位在压缩机机头14的第二部分20（例如，上部部分）与板22的第二表面32（例如，上表面）之间。

在所示出实施例中，分隔件34（例如，隔板）是限定板22的铸件的一部分。替代性地，分隔件34是固定在压缩机机头14的第二（例如，上部）部分20与板22之间的单独件。

图3示出板22的第一表面26（例如，下表面）。当与下部部分16（参见图2）组装在一起时，板22的第一表面26（例如，下表面）与压缩机机头14的第一（例如，下部）部分16（参见图2）配合以限定空气通道36的第一部分361（例如，下部部分）和冷却通道40的第一部分401（例如，下部部分）。空气通道361的第一部分（例如，下部部分）相邻冷却通道401的第一部分（例如，下部部分）并由壁421的第一部分（例如，下部部分）分开。

图4示出板22的第二表面32（例如，上表面）。当与上部部分20（参见图2）组装在一起时，板22的第二表面32（例如，上表面）与压缩机机头14的第二（例如，上部）部分20（参见图2）配合以限定空气通道36的第二部分362（例如，上部部分）和冷却通道40的第二部分402（例如，上部部分）。空气通道362的第二部分（例如，上部部分）相邻冷却通道402的第二部分（例如，上部部分）并由壁422的第二部分（例如，上部部分）分开。

分隔件34（例如，隔板）定位在空气通道36的相应第一部分361与第二部分362之间。

参考图1和图2，压缩机机头14的第一部分16（例如，下部部分）包括第一阀44和第二阀46。在所示出实施例中，第一和第二阀44,46分别将空气从压缩机12排放到空气通道36的第一部分361（例如，下部部分）。因此，第一和第二阀44,46分别可以称为排放阀。在一个实施例中，第一阀44和第二阀46是簧片阀（reedvalve）。

如图2、图3和图4中示出的，分隔件34为大致u形并且包括第一腿50和第二腿52。第一腿50的第一表面54（例如，下表面）面向第一阀44；并且第一腿50的第二表面56（例如，上表面）背对第一阀44。第二腿52的第一表面60（例如，下表面）面向第二阀46；并且第二腿52的第二表面62（例如，上表面）背对第二阀46。

分隔件34还在第一腿50与第二腿52之间相应包括中心部分64。第一和第二腿50,52分别包括沿着第一方向66延伸并且大致相互平行的相应纵向轴线。另外，在一个实施例中，分别沿着第一和第二腿50,52的第一方向66的纵向轴线大致与第一和第二阀44,46（例如，簧片阀）的也沿着第一方向66延伸的相应纵向轴线平行。第一腿50定位在第一阀44附近。第二腿52定位在第二阀46附近。例如，第一腿50与第一阀44定位“成直线”。换句话说，如图2中示出的，第一腿50定位在第一阀44的上方。在其它取向中，还可以说第一腿50定位在第一阀44的对面（across）。

在分隔件34中包括至少一个(1)分隔件孔70a（例如，隔板孔）。在所示出实施例中，在分隔件34中包括三个(3)分隔件孔70a,70b,70c。出于论述目的，分隔件孔70a,70b,70c分别称为第一、第二和第三分隔件孔。替代性地，分隔件孔70a,70b,70c中的一个(1)可被简称为分隔件孔，而分隔件孔70a,70b,70c中的另外两个(2)可被称为至少一个额外分隔件孔（例如，第一和第二额外分隔件孔）。分隔件孔70a,70b,70c统称为70。虽然示出三个(3)分隔件孔70a,70b,70c，但应理解，可构思任何数量的分隔件孔70。至少一个分隔件孔70完全穿过分隔件34并且在分隔件34的第一表面72（例如，下表面）与分隔件34的第二表面74（例如，上表面）之间提供流体连通。因此，至少一个分隔件孔70在空气通道36的第一部分361与空气通道36的第二部分362之间提供流体连通。

在一个实施例中，可构思，分隔件孔70a,70b,70c中的每个大体沿着第一方向66对准。

在所示出实施例中，在分隔件34的第一腿50中包括分隔件孔70中的每个。如下文更详细论述的，分隔件孔70中的至少一个(1)在第一阀44附近。例如，分隔件孔70中的至少一个(1)与第一阀44“成直线”。如上所述的，术语“成直线”指示分隔件孔70中的至少一个(1)定位在第一阀44上方或在第一阀44对面。如下文所论述的，分隔件孔70中的至少一个还可构思为沿着从第二阀46到第一阀44的路径82在第一阀44之前。

板孔76在第一腿50的端部80（例如，边缘）附近定位在板22中。

参考图3和图4，箭头82分别示出围绕板22的第一和第二空气通道部分361,362中的气流路径。空气分别经由第一和第二阀44,46（参见图2）进入空气通道361的第一（例如，下部）部分。由于第一阀44（参见图2）定位在第一腿50附近，因此经由第一阀44（参见图2）进入的空气在第一腿50附近进入空气通道361的第一（例如，下部）部分。类似地，由于第二阀46（参见图2）定位在第二腿52附近，因此经由第二阀46（参见图2）进入的空气在第二腿52附近进入空气通道361的第一（例如，下部）部分。空气在空气通道361的第一（例如，下部）部分中沿着路径82在从板22的第二腿52朝向第一腿50（例如，从第二阀46（参见图2）朝向第一阀44（参见图2））的由箭头指示的方向上流动。如下文更详细论述的，空气的一部分继续沿着路径82在从第一阀44（参见图2）朝向第一腿50的端部80处的板孔76的由箭头指示的方向上流动。

进入空气通道361的第一（例如，下部）部分（分别经由第一和第二阀44,46（参见图2））的空气的第一部分，在经由板孔76从空气通道361的沿着板22的第一表面26（例如，下表面）的第一（例如，下部）部分流体传递到空气通道362的沿着板22的第二表面32（例如，上表面）的第二（例如，上部）部分之前，沿着路径82流动并经过第一腿50的端部80。例如，空气的第一部分经由板孔76从空气通道361的沿着板22的第一表面26（例如，下表面）的第一（例如，下部）部分流体传递到空气通道362的沿着板22的第二表面32（例如，上表面）的第二（例如，上部）部分。

进入空气通道361的第一（例如，下部）部分（分别经由第一和第二阀44,46（参见图2））的空气的额外部分沿着路径82流动，并且经由分隔件孔70中的至少一个从空气通道361的沿着板22的第一表面26（例如，下表面）的第一（例如，下部）部分流体传递到空气通道362的沿着板22的第二表面32（例如，上表面）的第二（例如，上部）部分。例如，由箭头82a所示的空气的第二部分经由分隔件孔70a从空气通道361的沿着第一表面26（例如，下表面）的第一（例如，下部）部分流体传递到空气通道362的沿着板22的第二表面32（例如，上表面）的第二（例如，上部）部分；由箭头82b所示的空气的第三部分经由分隔件孔70b从空气通道361的沿着第一表面26（例如，下表面）的第一（例如，下部）部分流体传递到空气通道362的沿着板22的第二表面32（例如，上表面）的第二（例如，上部）部分；并且由箭头82c所示的空气的第四部分经由分隔件孔70c从空气通道361的沿着第一表面26（例如，下表面）的第一（例如，下部）部分流体传递到空气通道362的沿着板22的第二表面32（例如，上表面）的第二（例如，上部）部分。分隔件孔70沿着气流路径82定位在第一腿50的端部80之前。

一旦空气传递到空气通道362的沿着板22的第二表面32（例如，上表面）的第二（例如，上部）部分，则空气的第一部分便在第一腿50的第二表面56上遇到空气的额外部分。空气的第一部分与空气的额外部分在第一腿50的第二表面56上的混合，减小在第一阀44附近并影响第一阀44的空气通道361的沿着第一腿50的第一表面54的第一（例如，下部）部分中空气的空气湍流和压力波动。然后，空气继续沿着路径82流动，该路径82沿着板22的第二表面32（例如，上表面）从第一腿50朝向第二腿52。空气在路径82的端部附近从压缩机机头14的第二部分20（例如，上部部分）排放。由于空气通道36相邻于冷却通道40，因此通过延长空气流过通道361,2的第一和第二部分的路径82，延长了空气流过冷却通道401,2的第一和第二部分的相邻壁421,2并由其冷却的时间。

参见图1-3，通过提供板孔76以及用于使空气在空气通道361的第一（例如，下部）部分中沿着路径82行进的至少一个分隔件孔70，减小了当空气行进通过空气通道361的第一（例如，下部）部分时第一阀44附近（例如，上方）的气流湍流和压力波动中的至少一个。第一阀44附近的气流湍流和压力波动可影响第一阀44的柔性部分（例如，簧片阀的簧片部分）以便以一种方式弯曲，使得柔性部分（例如，簧片部分）的寿命缩短。例如，气流湍流和压力波动可导致第一阀44的柔性部分以“波”形弯曲，其中柔性部分（例如，簧片部分）的一个部分被向上牵拉远离压缩机机头14的第一（例如，下部）部分16，而柔性部分（例如，簧片部分）的另一部分被朝向压缩机机头14的第一（例如，下部）部分16向下推动。由于簧片阀的柔性部分受到此类不均匀结构应力的不利影响，因此期望减小第一阀44附近的气流湍流和压力波动中的至少一个。

参考图5a和图5b，示出说明具有不带任何分隔件孔的分隔件的压缩机机头中的气流90的略图。第一压力传感器921定位在第一阀941附近在上部空气通道961中，并且第二压力传感器922定位在第二阀942附近在下部空气通道962中。第一压力传感器921处的压力（例如，磅/平方英寸(psi)）相对于时间（例如，毫秒(ms)）的变化被示出为曲线图981。类似地，第二压力传感器922处的压力（例如，psi）相对于时间（例如，ms）的变化被示出为曲线图982。由于经由第二阀942进入下部空气通道961的空气在被传递到上部空气通道962（并经由端口100离开）之前行进经过第一阀941、而经由第一阀941进入下部空气通道961的空气在被传递到上部空气通道962之前并不行进经过第二阀942，因此第二阀942上的压力（以及点942a,942b之间的压力差）被假定为大致恒定。在这方面，第二阀942上的压力近似为第二压力传感器922处的压力，并且点942a,942b之间的压力差被假定为约零(0)。另一方面，由于经由第一和第二阀941,942两者进入下部空气通道961的空气在被传递到上部空气通道962之前都行进经过第一阀941，因此第一阀941上的压力（以及点941a,941b之间的压力差）被假定为波动。在这方面，第一阀941上的压力（例如，点941a,941b之间的压力差）近似为第一和第二压力传感器921,922之间的压力差。再次参考图1-3，应理解，第一阀44附近（例如，上方）的气流湍流和压力波动中的至少一个因为当空气行进通过空气通道361的第一（例如，下部）部分时沿着路径82行进的空气的一部分能够绕过第一阀44而减小。

至少一个分隔件孔70相对于第一阀44的相应位置也影响第一阀44附近的湍流和气压。例如，将分隔件孔70中的至少一个定位在第一阀44前方（沿着从第二阀46到第一阀44的路径82测量）进一步减小第一阀44附近的湍流和气压波动。

如上所述的，至少一个分隔件孔70和/或至少一个分隔件孔70相对于第一阀44的相应位置充当用于在空气通道36的相应第一和第二部分361,361之间引导空气的构件。另外，至少一个分隔件孔70和/或至少一个分隔件孔70相对于第一阀44的相应位置充当用于减小第一阀44附近的空气的湍流、减小第一阀44上的结构应力并延长第一阀44的使用寿命的构件。

在如本文中所述包括具有三个(3)分隔件孔70a,70b,70c的分隔件34的压缩机机头14与包括不带任何分隔件孔的分隔件的压缩机机头之间比较性能。从包括具有三个(3)分隔件孔70a,70b,70c的分隔件34的压缩机机头14在路径82的端部处排放的空气在3000rpm下具有约300°f的排放空气温度。从包括不带任何分隔件孔的分隔件的压缩机机头排放的空气在3000rpm下也具有约300°f的排放空气温度。因此，与包括不带任何分隔件孔的分隔件的压缩机机头相比，包括具有三个(3)分隔件孔70a,70b,70c的分隔件34的压缩机机头14的性能并不具有排放空气温度的显著上升。此外，与包括不带任何分隔件孔的分隔件的压缩机机头相比，包括具有三个(3)分隔件孔70a,70b,70c的分隔件34的压缩机机头14中的板孔76附近的第一阀44（例如，簧片阀）具有为其约40倍的平均使用寿命（例如，在故障之前）。

虽然已经通过对本发明的实施例的描述示出本发明，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是申请人的意图并不是限制所附权利要求的范围或以任何方式将所附权利要求的范围限于这些细节。额外优点和修改将对所属领域的技术人员显而易见。因此，本发明在其更宽泛方面并不限于所示出和所描述的具体细节、代表性装置以及示例性实例。因此，可在不偏离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下根据这些细节做出偏离。