[发明专利]带倾斜的泄放孔的提升阀和用于减小其里面压力的方法

说明书

技术领域

所公开的实施例大体上涉及压缩机，更具体地而言，本发明涉及带有改进的泄放孔(purge hole)的超高压压缩机(hyper compressor)的提升阀。

背景技术

那些能够产生高达3,000巴或3000巴以上的气体压力级的超高压压缩机被广泛用于工业应用，包括但不局限于低密度聚乙烯或LDPE的生产。这些压缩机的有效性能至少部分地受到吸入和排出自动提升阀的控制。图1显示了一种处于打开位置的传统的提升阀10。如图所示，传统的提升阀10包括阀体11、弹簧14和阀芯导向器(poppet guide)16，阀体11包含阀芯(poppet)或阀芯闸门(poppet shutter)12，其配置成可打开和关闭流入和流出超高压压缩机的气体流动路径，弹簧14配置成可将阀芯12保持在关闭位置，阀芯导向器16包含阀芯12和弹簧14。如图所示，当阀芯闸门12被迫打开时，形成了从入口18至出口20的传统提升阀10的流通道17(如图1中的若干个箭头所标识)，此流动路径被位于阀芯闸门12和阀体11之间以及在阀芯导向器16和阀体11之间所形成的空间所限定。传统提升阀10的阀芯导向器16还包括沿着阀芯导向器16的轴线24的排出口22，其将阀芯导向器16的内室26连接到流动停滞区域中的流通道17上，阀芯室26中的背压至少部分地由在传统提升阀10的轴线24周围的流通道17的区域中的静压力来限定。

这些提升阀在用于生产LDPE的工厂中所使用的超高压压缩机的可靠性方面扮演重要的角色。这种阀门的性能不仅依赖于所选择的材料属性和用于承受高的操作气压的适当设计，而且还依赖于阀芯闸门12的固有的动态特性。阀门的正确打开和关闭受到各种设计约束的影响，其与若干作用在阀门上的动态作用力相关，包括作用在阀芯闸门12和阀芯导向器16上以打开阀门的阻力，该阻力是由气体流与所提到的阀门部件相互作用而产生的；作用在阀芯导向器16上以关闭传统阀门10的气体压力，该气体压力是由作用在阀芯导向器16背面上的回流压力而产生的；与阀芯闸门12的质量相关联的惯性力；以及尤其由弹簧14产生的用以关闭阀门的弹簧力。

上面提到的设计约束的一个示例包括在超高压压缩机的活塞的吸入冲程期间需要完全且稳定地打开闸门的要求。在这种情况下，减小的流动面积可能造成压力损失的增加和更高的气体温度，导致压缩机效率上的损失。此外，不稳定的闸门运动还可能导致在故障之间的维护保养时间减少，这主要是由于在移动部件和稳定部件之间的冲击数量增加的缘故。设计约束的另一示例涉及在活塞反向运动之前需通过复位弹簧来关闭闸门以避免回流的要求。另外，阀芯在早期关闭期间的运动可能由于作用在与弹簧力相同方向上的气体阻力而被进一步加速。又一示例涉及需要将移动部件和固定部件之间的冲击速度保持在可容许的限度内以防止或最大限度地减少冲击面磨损的要求，以及不必要地增加阀门构件的冲击强度的要求，因而增加了阀门的重量和成本。最后，设计约束的另一示例是对粘滞现象低敏感性的要求，粘滞现象尤其是由于气体中存在润滑油和其它污染物而造成的，其在相互接触的各种表面上造成粘滞，而导致冲击速度提高和阀门关闭延迟。

不同的因素，例如高的气体温度、提早磨损、聚合物的存在或大的噪声，都可能是不良阀门性能的迹象，其可能导致阀门寿命的下降。三维计算流体动力学(或CFD)已经广泛地用于精确地模拟各种阀门操作条件下的压力损失、阻力、压力分布和流量系数。基于这些模拟研究和实验结果，已经知晓阀芯运动可与临界性能因素关联起来，并可用于估算阀门寿命，并且在传统的阀门结构中，上面提到的阻力和压力不足以稳定地或完全地打开阀门。

因此，需要研制一种用于超高压压缩机的改进的提升阀，其将被更有效地打开并保持开启状态，因而提高了压缩机性能并减少了维护和停机时间。

发明内容

通过使提升阀后部分中的气体流动加速，在泄放的阀门内室中可获得减小的静压力，从而减小作用在阀芯闸门上以导致阀门关闭的气体压力，减小打开阀门所需要的沿着阀门的压差，并使阀门的动态开度稳定。

通过这样的提升阀可解决一个或多个上面概括的要求或本领域中的其它要求，该提升阀包括阀体；设置在阀体内部从而形成从该阀门入口至出口的流通道的阀芯导向器；设置在阀芯导向器内部的阀芯闸门；和偏压部件，其使阀芯闸门偏离阀芯导向器而朝向流入口的内表面，从而阻塞流通道，阀芯导向器还包括至少一个排出孔，其使阀芯导向器的内室与流通道的低静压力区域保持流体连通。