用同心阀对往复式压缩机的改装背景技术
工业压缩机包括三种基本类型：往复式、旋转螺旋式、旋转离心式。
往复式压缩机是容积式机器，其中活塞在缸内运动，其中该活塞在下行
冲程将可压缩流体引入缸中，并通过在上行冲程压缩可压缩流体排出可
压缩流体。排出的可压缩流体流经防止排出的可压缩流体回到缸的阀。
因此，活塞的多次往复运动使大量可压缩流体排入固定容积的容纳槽中，
从而在每次往复运动中增加容纳槽内的压力。活塞继续其往复运动，直
到容纳槽内达到所期待的压力。随着容纳槽内的可压缩流体被排出容纳
槽，活塞根据需要进行往复运动以维持期待的工作压力。
任何往复式压缩机的主要部件都包括：允许可压缩流体在下行冲程
流入缸的阀以及允许可压缩流体在上行冲程排出缸的阀。阀在其工作寿
命期间经历数百万次循环，并且当阀出现故障或者开始不再有效工作时，
压缩机的效率和效能显著恶化。图1示出了往复式压缩机组件200的第
一阶段的常见的配置。该组件包括具有内直径D1的活塞缸202，该活塞
缸联接至阀头204，活塞缸202与阀头204之间具有密封件206。阀头204
也可被称为缸头。阀头204是具有引入口208的分离式腔室头，引入口
208允许将可压缩流体引入至引入腔室210。两个引入阀组件212被放置
在引入腔室210内，并被配置成允许可压缩流体在活塞的下行冲程期间
进入缸202。为了方便起见，仅示出两个引入阀组件的一个。每个阀组件
都包括主体250。主体为圆柱形，并且可以被称作阀夹或阀保持器。圆柱
形主体250支撑圆形的单向引入阀253。阀支撑从打开位置移动至闭合位
置的一个或多个阀板(未示出)。每个阀组件212都是单向的、模块化的、
独立的阀组件。阀头204还包括至少两个排出阀组件214，排出阀组件
214被配置成允许可压缩流体在活塞的上行冲程期间流出缸202，流入排
出腔室216，并随后流出排出口218。为了方便起见，仅示出阀组件214
中的一个。每个阀组件都包括主体254。该主体为圆柱形，并且可以被称
作阀夹或者阀保持器。圆柱形主体250支撑圆形的单向排出阀257。阀保
持器从打开位置移动至闭合位置的一个或多个阀板(未示出)。该阀组件
是模块化的、单向的、独立的阀组件。每个主体250、254还可包括与其
阀相对的盖或封堵件(未示出)。每个引入阀组件都联接至阀头204，并
且与引入腔室210流体连通。每个阀组件212都通过腔室210的各自开
口210’和210’’延伸。开口通入腔室210的内部。每个引入阀组件212都
延伸至腔室210内。每个排出阀组件都联接至阀头204，并且与排出腔室
216流体连通。每个阀组件214都穿过腔室216的开口216’和开口216’’
延伸。开口通入室216的内部。每个阀组件214都延伸至腔室216内。
腔室210和开口210’、210’’是分离的，并且与腔室216和开口216’、216’’
隔离并封离。如图所示，通过螺纹220将阀组件212和阀组件214联接
至阀头204。如图所示，用多个头紧固件222将阀头204从上方联接至缸
活塞缸202，其中，多个头紧固件222通过头孔227并通过缸法兰226中
的缸孔224插入。阀头204支持四重阀装置。现有技术也包括双单向阀
装置。在这种情况下，仅有一个引入阀212以及一个排出阀214。阀头相
应地进行配置。
这些多阀压缩机中的许多一直在运转，并且已经达到其使用寿命终
点。在许多这些情况中，由于连接熔凝或者紧固件被腐蚀成一个点，所
以单个阀很难单独拆卸，使得很难拆除不能正常运行的单个阀。此外，
如果一个阀不正常运行，那么就变成了决定是否同时更换其他阀或等到
其他阀自己失效。这两个选项都会导致增加维护成本，因为在工作寿命
结束之前更换阀门是很浪费的，但是支付维修人员返回泵来更换阀也涉
及增加维护成本。而且，因为相对劳动力与材料成本差异已经改变，所
以行业维护标准已变为去除整个阀头和阀，并且用已经将新阀安装在所
述头内的、新的或者重新组装的包括阀头更换。该方法虽然比试图单独
更换一个或两个阀成本效益更高，但是仍然会产生相当大的浪费，并且
消耗不必要的维护成本资源。
这些压缩机的大多数有大量剩余使用寿命。
发明内容
一种改装往复式压缩机的方法体现了本发明。该方法包括选择第一
阀头以从活塞缸拆卸。第一阀头被配置成在其引入腔室中容纳至少引
入腔室单向引入阀组件以及在第一阀头的排出腔室中容纳至少单向排
出阀组件。引入腔室和排出腔室彼此封离。将第一阀头从汽缸拆卸。
选择第二阀头。第二阀头的底部可拆卸地联接至活塞缸。将同心双向
阀放置在第二阀头中。用具有顶盖的阀夹将同心双向阀夹固定在所述
第二阀头内。顶盖可拆卸地联接至第二阀头。
附图说明
附图组成说明书的一部分，并且与说明书相结合进行阅读，其中，
在各个视图中，相同的标号用于指示相同或相似的部分，在附图中：
图1是四重阀头的现有技术实施方式的立体图。
图2是根据本发明的教导的阀改装组件的一个实施方式的立体图。
图3是图2的阀改装组件的实施方式沿线3-3截取的剖面图
具体实施方式
参照附图对本发明进行以下详细描述，其中附图中示出了可以实施
本发明的具体实施方式。这些实施方式旨在充分详细地描述本发明的各
方面，以使本领域技术人员能够实施本发明。可以使用其他实施方式并
可以进行改变而不脱离本发明的范围。本发明由权利要求来限定，因此
该说明书不应被视为具有限制意义，并且不应限制权利要求所要求的等
同物的范围。
图2提供了同心阀头组件10的示例，以用图2所示的同心阀头组件
来改装图1所示的现有往复式压缩机活塞缸202。同心阀头组件10包括：
阀头12；容纳于阀头12中的同心阀14；在阀头12中固定同心阀144的
阀夹16。该组件还包括密封件18，密封件18用于防止引入的可压缩流
体和排出的可压缩流体逸出其指定的流动路径。阀头12也可以被称作缸
头12。阀头12包括顶部20、底部22、侧壁24、顶法兰26、引入口28、
排出口30和中央中空部31。因此，侧壁24部分地定义了基本上中空的
阀头12。
侧壁24具有外表面32和内表面34，并且具有由阀头12的顶部20
和底部22限定的轴向长度。而且如图所示，侧壁24的外表面32可包括
围绕其圆周的环形肋状件36，并且还可以包括大体从底部22跨越至顶部
20并围绕外表面32的圆周径向分布的垂直肋状件38。肋状件36和38
的样式可用于部分地增强侧壁24的刚度。它们还可以提供为与环境空气
进行热交换。可替代地，侧壁24可以具有基本上光滑的外表面和基本上
均匀的厚度(未示出)。
图3示出了围绕侧壁24的顶部20的圆周延伸的顶法兰26。法兰26
也可被称作阀头12的端壁。顶法兰26包括多个连续的头联接孔40，这
些头联接孔40连续地且基本垂直地延伸通过侧壁24的顶部20和底部22。
头联接孔40可以以已知样式围绕顶法兰26的圆周分布，该已知样式与
现有往复式压缩机组件200的缸孔224的样式相匹配。同心阀头组件10
可通过头紧固件42可拆卸地联接至现有往复式压缩机200的缸202，该
头紧固件42延伸通过头联接孔40并进入或穿过缸孔224。头紧固件42
被配置成将阀头12可拆卸地联接至图1所示的缸202。紧固件42和本公
开的所有紧固件可包括螺栓、螺钉、夹、或其他任何已知的或以后开发
的以便可拆卸地联接两个部件的紧固件。本发明的另一实施方式可包括
阀头12，阀头12通过永久联接方法(包括焊接或单件铸造)永久地联接
至缸。在这种情况下，单个铸件将取代单独铸造的现有阀头和缸。将被
取代的现有阀头和缸可为如本文所讨论的相同类型的单向模块化阀。
阀头12可被配置和确定比例，以与不同制造商和直径D1的现有活
塞缸202一起使用。顶法兰26以及其上的头联接孔40的样式和位置可
配置成与现在已知的或以后开发的不同制造商的活塞缸202上的孔的样
式相匹配。这样，用户可选择被配置成与具有某一尺寸的某一制造商的
活塞缸202一起使用的阀头12。
同心阀14是单个模块化部件，执行双重功能并代替两个单向阀。同
心阀14被分成至少两个可操作部分，包括引入部分46和排出部分48。
如图3最佳示出，同心阀14的一个实施方式为圆形，并且包括引入部分
46和排出部分48，引入部分46包括并围绕同心阀14的中心，排出部分
48占据同心阀14的外环。本发明的一个实施方式可包括具有大体相同面
积的排出部分48和引入部分46。同心阀14包括结合至一个部件的两个
圆形板。阀14在至少两个基本上相对的方向上提供以阀门调节的流体流。
第一板81位于顶部80。第二板85位于底部82。两个板为圆形并且可被
称作圆形盘。同心阀的结构在本领域是已知的，并且现在已知的以及以
后开发的任何这种结构都可被并入本发明的阀头组件10中。同心阀14
还可包括推杆组件，该推杆组件包括弹簧加压柱塞50，弹簧加压柱塞50
的主要功能是向下移动指状件52，从而保持阀14的引入部分打开，并从
而停止压缩过程。空气流入到引入部分46并且不经过压缩而排出。
图2还示出了包括顶盖54的阀夹16，顶盖54可包括联接突出片56。
凹进部分57位于每个突出片之间。每个突出片都有通过其的孔58。该配
置确保了当紧固件42位于孔44的安装位置以及阀头12被联接至缸202
时，突出片56安装在头紧固件42之间。阀夹16还包括上环60、多个位
于上环60与偏流器64之间的垂直腿62、以及从偏流器64向下延伸的排
出边缘66。垂直腿62被联接至上环58和偏流器64，并围绕上环60和
偏流器64的圆周进行分布，以提供用于在它们之间流动的流体的多个空
隙。如图2所示，排出边缘66包括多个排出孔68，多个排出孔68穿过
排出边缘66并绕排出边缘66的圆周进行分布，以允许可压缩流体流出
排出边缘66。将一个O形环18放置在上环60上且围绕上环60，并且将
另一O形环18放置在偏流器64上且围绕偏流器64。
下面参照图3，图3示出了装配后的本发明阀头组件10的剖面图。
如图所示，侧壁24的内表面34位于距阀头12中心的半径R1处，并且
限定了穿过其的单个轴向延伸中空通道，外表面32位于距阀头12中心
的半径R2处，其中，R2与R1的差大体上限定了侧壁24的厚度。如图
所示，阀头12的侧壁24的内表面34还包括围绕其整个圆周的凹进部分
70。该凹进部分基本上与引入口28的位置相对齐。而且，侧壁24的内
表面34包括阀座72，同心阀14在阀头12内压在阀座72上。
如图所示，圆形阀板在同心阀14的底部82处的一部分被放置在阀
座72上，并且阀夹16插入由阀头12的内表面限定的中空部内，以使得
阀夹16的排出边缘66抵靠同心阀14的顶部80。同心阀14也可通过本
领域已知的任何其他方式抵靠侧壁24的内表面34进行嵌套，这些方式
包括将同心阀的外部以向上或向下的角度进行设置，并且楔入内表面34
的一部分，其类似地配置成接收同心阀14。如图3中进一步示出，腿62
位于与引入口28基本上相同的垂直位置。每个口28和30都与同心阀14
流体连通。偏流器64包括弯曲壁74，该弯曲壁也抵靠同心阀14，从而
将同心阀14的排出部分48与引入部分46分开，由此使引入流体流和排
出流体流分开。偏流器64的弯曲壁74限定了具有直径D2的开口，直径
D2基本上对应于同心阀14的引入部分的直径。偏流器64以及阀头12
的配置和阀夹16大致提供了与引入口28流体连通的同心阀14的引入部
分46以及与排出口30流体连通的同心阀14的排出部分48。阀组件10
的一个实施方式可包括阀夹16的顶盖54的向下延伸杆78，阀夹16围绕
一部分柱塞50。
为了通过阀夹16将同心阀14固定在阀头12内，多个夹紧固件76
穿过阀夹16的顶盖54的孔58插入到顶法兰26的夹孔44中，并且操作
为将阀夹16可拆卸地联接至阀头12。如图3所示，一个或多个密封件或
O形环18可设置在阀夹16的上环60上或夹60的其他部件上，以防止
可压缩流体绕阀夹16逸出而流到阀头10外面。附加的密封件或O形环
18可设置在阀夹16的偏流器64上并围绕阀夹16的偏流器64以防止流
体在不期望的路径逸出阀头10。
本发明的阀头组件10通过以包括同心阀14的阀头组件10来替换四
重阀阀头204，从而改装往复式压缩机组件200的现有活塞缸202。用阀
头组件10来替换四阀头204使得往复式压缩机更有效地操作，并大幅降
低了更换损坏阀所带来的维护成本。为了实现替换，用户首先去除现有
的四重阀头204以及所有的阀212和214。通过释放多个紧固件222来去
除阀头与阀。去除密封件206，清洗并准备缸活塞202的缸法兰226以接
纳阀组件10的阀头12。替代密封件、密封剂或者其组合可放置在阀头
12与缸法兰226之间以提供气密封。虽然图1示出了四重阀，但是更换
双阀头也在本发明的范围内。在这种情况下，更换的阀头仅带有一个引
入阀212和一个排出阀214。
阀头12与缸法兰226接触放置并对齐，以使得头联接孔40与缸法
兰226中的孔224对齐。头紧固件42插入头联接孔40并延伸穿过头联
接孔40，并延伸穿过法兰226的孔224或由法兰226的孔224接收。紧
固件42可以紧固为牢固并可拆卸地将阀头12联接至活塞缸202。
同心阀14被置于中空阀头12中，以使得形成同心阀14的底部82
的一部分圆形板压在阀座72上。阀夹16插入中空阀头12中，以使得排
出边缘66抵靠同心阀14的顶阀81以及顶盖26的向下延伸臂或突出78
环绕柱塞50。在本发明的一个实施方式中，可以将柱塞50稍微向下移动
以保持阀14的入口部分打开并停止压缩。然后，阀夹16进行定位，以
使得孔58与顶法兰26上的夹孔44对齐。紧固件76穿过孔58插入，并
被接纳至夹孔44内以将阀夹16联接至阀头12。现有的引入管和排出管
可联接至阀头12，并且往复式压缩机准备好进行操作。
在操作时，当活塞缸202中的活塞进行冲程运动并在活塞缸202内
反复上下移动时，在下行冲程期间通过阀头12的引入口28来引入可压
缩流体，其中，流体通过垂直腿62的空隙流动，并通过偏流器64的弯
曲壁74转移至同心阀14的引入部分46中。同心阀14的引入部分46打
开以允许引入将被吸入缸202中的可压缩流体。在缸202内的活塞228
的上升冲程中，缸202中的可压缩流体被向上压缩。同心阀14的引入部
分46关闭，并且同心阀14的排出部分48打开，从而允许可压缩流体通
过同心阀14和排出边缘66中的孔68以及外排出口30被压到缸202外。
往复式压缩机200的活塞反复循环，直至同心阀部分46和48中的一个
或者两个损坏。
此时，用户将通过释放或去除紧固件76并向上将阀夹16拔至中空
阀头12之外来拆卸阀夹16。然后，用户可通过将同心阀14向上拔出阀
座72之外并从阀头12去除同心阀14来去除同心阀14。然后，用户可插
入新的同心阀14，以使得新的同心阀14放置在阀座72上，然后，如上
所述，用户可以将阀夹16再次插入中空阀头12中，并将顶盖54联接至
阀头12。
用如上所述的本发明阀头组件10改装现有往复式压缩机大幅地减少
了维护往复式压缩机所需的时间和材料，并且通过允许阀紧靠往复式压
缩机的活塞而提高了现有压缩机的效率。
从前面所述可以看出，本发明很好地适于实现上文所提出的所有目
的和目标以及其他显而易见且固有的其他优点。
应理解的是，某些特征和子组合具有实用性，并且可以不参照其他
特征和子组合而进行运用。这也由权利要求的范围涵盖，并且在权利要
求的范围之内。
由于在不脱离本发明范围的情况下可根据本发明形成许多可能的实
施方式，所以应理解的是，所有在本文所阐述的或在附图中所示出的内
容均应解释为说明性的，而非限制性的。