[发明专利]卧式活塞压缩机

说明书

技术领域

本发明的实施例一般涉及用于压缩气体的活塞压缩机，并且更具体地涉及并入自由浮动活塞布置的卧式活塞压缩机。

背景技术

卧式活塞压缩机众所周知。这种活塞压缩机一般为具有多个汽缸并且用于石油石化业的极大型双动压缩机。由压缩机的往复部分的大质量所导致的惯性力是将汽缸水平放置在机架中的主要原因。虽然可以通过平衡活塞/活塞连杆单元的移动来补偿大部分这些力，但是如果剩余的力是水平指向而非垂直指向，则可以通过压缩机的座板更容易地吸收施加在压缩机机架上的剩余力。

卧式活塞压缩机具有的众所周知问题是相对于压缩机的静止部分(即，形成其部分的机架和汽缸)支持往复活塞/活塞连杆单元。一般而言，在十字头侧，活塞/活塞连杆单元由引导在机架中的十字头支撑，而在另一侧，活塞靠在汽缸壁的底部。活塞常常设有一个或者多个可置换带，这些可置换带在圆周方向上位于活塞周围并且伸出活塞的主体。这些带被称为导向环。

随着时间的过去，导向环的磨损导致耗尽，这仅在某些限制内是允许的。已经通常将油用作在活塞与汽缸壁之间的润滑，以便防止轴承表面过度磨损并且使耗尽的发生最小化。然而，油润滑的问题在于润滑油可以污染压缩气体。正因为如此，将持续需要“无油”压缩机。为了制造“无油”压缩机，需要谨慎选择导向环的材料并且将其紧固至活塞。在一些情况下，导向环由具有有利的润滑作用和磨损性能的材料制成，诸如，通常称为特氟龙的聚四氟乙烯(PTFE)。

如之前所提及的，卧式活塞压缩机常常用于需要连续操作的情况。以及，虽然这种压缩机的机械结构已经发展为使压缩机可以高效率地连续操作多年，但导向环的磨损率仍大于所期望的。由此，在实际使用中，在几个月之后必须关闭压缩机，以便测量导向环的磨损，并且以便能够更换任何可能已经磨损到不可接受的程度的环。

这种维护对这种类型的压缩机的整体效率和可服务性带来不利影响。因此，需要在活塞压与缩机的汽缸之间提供一种使得可以连续操作压缩机的周期远远长于当前的压缩机的改进型轴承布置。

发明内容

公开了一种用于压缩气体的卧式活塞压缩机。所述压缩机可以包括：机架，所述机架具有沿水平轴定向的汽缸；以及活塞，所述活塞往复地容置在所述汽缸中。所述活塞可以具有内腔以及第一端壁和第二端壁。所述活塞和所述汽缸可以形成至少一个压缩腔，在所述压缩腔中压缩气体。所述压缩机可以进一步包括阀门和孔口，所述阀门和孔口设置在所述第一端壁的至少一部分中。所述阀门和孔口可以配置为在所述活塞的压缩冲程期间允许气体从所述压缩腔进入所述内腔。所述压缩机还可以包括气体轴承，所述气体轴承用于相对于所述机架支撑所述活塞。所述气体轴承可以包括外流开口，所述外流开口用于允许气体从所述内腔进入在所述活塞与所述汽缸之间的空间。所述至少一个外流开口的位置和所述气体的压力可能为使得允许进入所述空间的所述气体在所述活塞连杆单元上施加向上的压力。

在一些实施例中，所述阀门包括弹簧阀，并且所述孔口包括位于所述阀门与所述压缩腔之间的孔口插入件。在其他非限制性实施例中，所述阀门为1英寸标称阀门，并且所述孔口插入件具有从约2mm到约5mm的孔口直径以及约7mm的孔道长度。要了解，这些值仅仅是示例性的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他阀门类型、大小、孔口直径以及孔道长度。

在一些非限制性实施例中，所述外流开口配置为维持在所述内腔与在所述活塞与所述汽缸之间的所述空间之间的约0.6到约0.8的压差比。要了解，这些值仅仅是示例性的，并且可以使用其他值。要进一步了解，所述压差的值由所述活塞/活塞连杆单元的质量确定。

所述至少一个压缩腔可以包括第一压缩腔和第二压缩腔，其中，所述第一压缩腔由所述汽缸和所述活塞的所述第一端壁形成，以及所述第二压缩腔由所述汽缸和所述活塞的所述第二端壁形成。所述第一压缩腔可以具有第一入口阀和出口阀，并且所述第二压缩腔可以具有第二入口阀和出口阀。

当在所述至少一个压缩腔中的所述气体压力上升超过所述阀门的开启压力时，可以允许在所述至少一个压缩腔中的气体通过所述阀门进入所述活塞的所述内腔中。

在一些实施例中，所述外流开口包括多个外流开口。所述压缩机可以进一步包括设置在所述活塞的周边周围的第一导向环和第二导向环，其中，所述第一导向环和第二导向环包括多个所述外流开口。在其他实施例中，多个所述外流开口设置在所述第一导向环和第二导向环的底部。