[发明专利]具有平行的偏压弹簧的差压阀和用于减少弹簧颤动的方法

说明书

技术领域

公开的实施例大体涉及差压阀，即涉及由跨过阀的压差自动地促动的阀。一些示例性实施例特别涉及往复式压缩机阀，例如具体而言高压压缩机的提动阀(poppet valve)。

背景技术

能够产生高达或超过3000巴的气体压力水平的那些高压压缩机广泛地用于工业应用中，包括(但不限于)产生低密度聚乙烯或LDPE。这些压缩机的效率性能至少部分地由吸入和排出自动提动阀控制。图1示出了传统技术的高压压缩机2的一部分的剖面，高压压缩机2包括两个提动阀10。图2示出了图1中显示的压缩机的在打开位置上的一个传统提动阀的放大截面。根据现有技术的提动头导引件在US-A-2010/0024891中有所公开。

如图1中显示，高压压缩机2通常包括壳体3，缸体4形成于壳体3中。活塞杆5在缸体4中往复地滑动，以从吸入管道6吸入流体，以及在排出管道7中以较高的压力排出流体。提动阀10布置在各个所述吸入管道6和排出管道7中。在图1中，参考标号10S标示吸入管道6中的提动阀，而参考标号10D标示排出管道7中的提动阀。各个提动阀10S、10D如图2中显示的那样设计，并且在其中标示为10。

如图2中显示的那样，传统提动阀10包括：阀本体11，阀本体11在其中包含构造成打开和关闭进出高压压缩机1的气体流径的提动头或提动闸(poppet shutter)12；弹簧14，其构造成将提动闸12抵靠着由阀本体11的内表面的一部分形成的关闭座13而保持在关闭位置上；以及闸导引件16，其包含提动闸12和弹簧14。如显示的那样，当提动闸12被迫打开时，形成从传统的提动阀10的流入口18到流出口20的流道17(在图2中由若干箭头标示)，流径由提动闸12和阀本体11之间以及闸导引件16和阀本体11之间形成的空间限定。传统提动阀10的闸导引件16进一步包括沿着闸导引件16的轴线A-A的排出开口22，排出开口22在流滞区域中将闸导引件16的内室26连接到流道17，内室26中的背压至少部分地由在传统提动阀10的轴线A-A周围的流道17的区域中的静压力限定。

提动阀10、10S、10D的打开和关闭由跨过阀的差压自动地控制。这些阀因此有时称为“自动阀”，并且与受控制的阀区别开，例如在内燃机发动机中常使用的那些，其中阀的打开和关闭由外部促动器控制，例如借助于凸轮轴。

吸入提动阀10S布置成使得其在活塞杆5的吸入行程期间在高压压缩机2的缸体4中的压力减小时打开。吸入管道6中的压力克服弹簧14的力；跨过阀的差压使阀打开，并且流体被吸入压缩机缸体4中。排出阀10D被关闭。一旦活塞杆5到达底部死点，移动就反向，并且缸体中的流体的压缩开始。在跨过压缩机缸体4和排出管道7之间的排出阀10D的差压克服相关弹簧的力时，缸体4中的增大的压力自动地关闭吸入阀10S且打开排出阀10D。

在各个关闭运动时，相关提动阀10、10S、10D的提动闸12会猛烈地撞击阀本体11的座13，并且各个打开行程使提动闸12撞击闸导引件16。

这些提动阀在用于产生LDPE的装置中使用的高压压缩机的可靠性方面扮演重要的角色。这样的阀的性能不仅取决于所选择的材料属性和经受高运行气体压力的适当的设计，而且还取决于提动闸12的恰当的动态行为。阀的恰当的打开和关闭受与作用在阀上的若干动态力有关的各种设计约束影响，除了别的之外，这包括：作用在提动闸12和闸导引件16上以打开阀的牵引力，这个牵引力由气体流与所提到的阀部件的相互作用产生；作用在闸导引件16上以关闭传统阀10的气体压力，这个气体压力由作用在闸导引件16的后表面上的流背压产生；与提动闸12的质量相关联的惰性力；以及弹簧14所产生来关闭阀的弹簧力。

高压压缩机通常在150rpm和300rpm之间的速度范围中运行。在各个循环时，所有阀执行打开和关闭运动，提动闸对应地冲击座13和闸导引件16。重复的冲击导致冲击磨损和前沿损伤，这最终导致提动头失效。冲击磨损导致材料消耗和表面不规则，这可产生形成裂缝的可能点位。这些可通过冲击疲劳(由于冲击导致的动态载荷产生的应力波引起)而传播，直到提动闸最终破裂。在高冲击速度的情况下，冲击疲劳本身可为裂纹的核心，即便是在缺乏冲击磨损的情况下。