ITCO20110070A1

ITCO20110070A1 - Metodi e dispositivi per usare costruttivamente le pulsazioni di pressione in installazioni di compressori alternativi

Info

Publication number: ITCO20110070A1
Application number: IT000070A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Bagagli; Leonardo Tognarelli
Original assignee: Nuovo Pignone Spa
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-06-21
Also published as: CA2798261A1; US20130156611A1; JP2013130194A; CN103174627A; CA2798261C; RU2607442C2; JP6163301B2; EP2607697B1; EP2607697A3; EP2607697A2; RU2012155089A; CN103174627B

Description

TITLE / TITOLO :

METHODS AND DEVICES FOR CONSTRUCTIVELY USING THE PRESSURE PULSATIONS IN RECIPROCATING COMPRESSORS INSTALLATIONS / METODI E DISPOSITIVI PER USARE COSTRUTTIVAMENTE LE PULSAZIONI DI PRESSIONE IN INSTALLAZIONI DI COMPRESSORI ALTERNATIVI

ARTE NOTA CAMPO TECNICO

Le forme di realizzazione dell'oggetto divulgato dal presente documento si riferiscono in generale a installazioni per le quali vengono utilizzati compressori alternativi nel settore del petrolio e del gas e, più precisamente, all'uso costruttivo delle pulsazioni di pressione per migliorare l'efficienza volumetrica del compressore, ottenendo, ad esempio, un effetto del caricamento a impulsi.

TRATTAZIONE DELL'ARTE NOTA

I compressori utilizzati nel settore del petrolio e del gas devono essere conformi a requisiti specifici del settore che prendono in considerazione, ad esempio, il fatto che il gas compresso risulta essere spesso corrosivo e infiammabile. L'American Petroleum Institute (API), l'organizzazione che stabilisce lo standard di settore riconosciuto per le apparecchiature utilizzate nel settore del petrolio e del gas, ha emesso un documento, API618, in cui viene riportato l'insieme completo dei requisiti minimi per i compressori alternativi.

I compressori possono essere classificati come compressori volumetrici (ad es. compressori alternativi, a vite o a palette) e compressori dinamici (ad es. compressori centrifughi o assiali). Nei compressori volumetrici, la compressione viene ottenuta intrappolando il gas e riducendo il volume in cui esso è contenuto. Nei compressori dinamici la compressione viene ottenuta trasformando l'energia cinetica (ad es. quella di elemento rotante) in energia di pressione in un punto predeterminato all'interno del compressore.

Un ciclo di compressione ideale (illustrato graficamente nella Figura 1 attraverso il tracciamento dell'evoluzione della pressione rispetto al volume) comprende almeno quattro fasi: espansione, aspirazione, compressione e scarico. Quando il fluido compresso viene evacuato da una camera di compressione al termine del ciclo di compressione, una piccola quantità di fluido alla pressione di mandata P1rimane intrappolata in uno spazio nocivo V1(ovvero il volume minimo della camera di compressione). Durante la fase di espansione 1 e la fase di aspirazione 2 del ciclo di compressione, il pistone si sposta per accrescere il volume della camera di compressione. Al principio della fase di espansione 1 , la valvola di mandata si chiude (mentre la valvola di aspirazione rimane chiusa) e, quindi, la pressione del fluido intrappolato diminuisce all'aumentare del volume disponibile nella camera di compressione. La fase di aspirazione del ciclo di compressione comincia quando la pressione all'interno della camera di compressione diventa uguale alla pressione di aspirazione P2e la valvola di aspirazione viene attivata aprendosi al volume V2. Durante la fase di aspirazione 2 il volume della camera di compressione e la quantità di fluido da comprimere (alla pressione P2) aumentano finché non viene raggiunto il volume massimo della camera di compressione V3.

Durante le fasi di compressione e scarico del ciclo di compressione, il pistone si muove in direzione opposta rispetto a quella delle fasi di espansione e di aspirazione al fine di ridurre il volume della camera di compressione. Durante la fase di compressione 3 sia la valvola di aspirazione che quella di mandata sono chiuse (e quindi il fluido non entra né esce dal cilindro) e la pressione del fluido nella camera di compressione aumenta (dalla pressione di aspirazione P2alla pressione di mandata Pi) poiché il volume al suo interno diminuisce fino a V4. La fase di erogazione 4 del ciclo di compressione comincia quando la pressione all'interno della camera di compressione diventa uguale alla pressione di mandata Pi e viene attivata l'apertura della valvola di mandata. Durante la fase di erogazione 4 il fluido alla pressione di mandata P2viene evacuato dalla camera di compressione finché non viene raggiunto il volume (nocivo) minimo V1della camera di compressione.

Una misura dell'efficienza del compressore è rappresentata dall'efficienza volumetrica, che è il rapporto tra il volume della camera di compressione attraversato dal pistone del compressore alternativo durante la fase di aspirazione V3- V2e il volume totale V3- V1attraversato dal pistone durante il ciclo di compressione.

Il fenomeno delle pulsazioni di pressione, che si verifica all'esterno del compressore alternativo, è dovuto alla natura discontinua del flusso di gas all'interno del compressore alternativo stesso. Queste pulsazioni di pressione possono provocare ampie vibrazioni e sollecitazioni dovute alla fatica, un livello elevato di rumore e la riduzione delle prestazioni del compressore. Il documento API618 comprende i requisiti dettagliati per uno studio sull'acustica da effettuarsi durante la progettazione di un'installazione comprendente un compressore alternativo, che abbia tra i suoi scopi quello di evitare l'effetto dannoso delle pulsazioni di pressione. Per evitare che tali pulsazioni si propaghino all'interno di tutta l'installazione, vengono installati degli smorzatori di pulsazioni prima delle valvole di aspirazione e dopo le valvole di mandata dei compressori, in modo da proteggere il compressore alternativo dal resto dell'installazione.

Ad esempio, la Figura 2 mostra un modello semplificato di un'interfaccia tra un compressore alternativo 10 e il resto dell'installazione. In questo caso il termine "interfaccia" si riferisce a tutti i componenti presenti tra la valvola 20 del compressore alternativo 10 e la tubatura 30 attraverso la quale il gas viene incanalato dal resto dell'installazione oppure verso di essa (ad es. un impianto per il petrolio e il gas). Il compressore alternativo 10 possiede un pistone 40 e viene collegato attraverso un tubo 50 a uno smorzatore di pulsazioni 60. Lo smorzatore di pulsazioni 60 viene quindi collegato all'impianto per il petrolio e il gas attraverso la conduttura dell'impianto 30.

Lo smorzatore di pulsazioni 60, riempito con il gas da comprimere o con il gas compresso (a seconda che lo smorzatore preceda la valvola di aspirazione oppure segua la valvola di scarico o il compressore alternativo 10), è caratterizzato da un'elevata impedenza acustica e funge da riflettore delle pulsazioni, consentendo solo a una piccola frazione di essere trasmessa verso la conduttura dell'impianto 30.

La frequenza delle pulsazioni di pressione generate dal compressore alternativo 10 è la frequenza del processo di compressione all'interno del compressore alternativo. La risonanza si verifica quando la frequenza naturale f della conduttura 30 uguaglia la frequenza delle pulsazioni di pressione generate dal compressore alternativo. La frequenza naturale f del tubo 50 dipende dalla velocità del suono nel gas c e dalla lunghezza L della conduttura 50. Secondo una prima approssimazione, esiste la seguente relazione tra queste quantità: f=c/(2L). Nel caso in cui si formino onde stazionarie di pressione lungo il tubo 50, i fori (ovvero la strozzatura circoscritta del tubo) possono essere impiegati per ridurre l'ampiezza delle suddette onde stazionarie di pressione.

In questo modo le pulsazioni di pressione (che si verificano in maniera inerente, per via della natura discontinua del flusso del gas, in un compressore alternativo) vengono convenzionalmente dissipate e non utilizzate.

Sarebbe auspicabile fornire metodi e dispositivi (inclusi o messi in pratica nelle installazioni relative a petrolio e gas naturale comprendenti un compressore alternativo) che utilizzassero in maniera costruttiva la pulsazione di pressione, per migliorare l'efficienza del compressore alternativo.

RIEPILOGO

Alcune delle realizzazioni presentano una valvola con attuatore e un dispositivo per la circolazione del gas configurati in modo da possedere una frequenza di risonanza sostanzialmente uguale alla frequenza dei cicli di compressione in esecuzione all'interno del compressore alternativo. La valvola viene azionata per migliorare l'efficienza volumetrica del compressore, utilizzando in maniera costruttiva le pulsazioni di pressione intrinseche. Questa maniera di utilizzare le pulsazioni di pressione per accrescere l'efficienza è nota come effetto del caricamento a impulsi. Secondo una forma di realizzazione esemplificativa, un apparato comprende un dispositivo per la circolazione del gas e un controller. Il dispositivo per la circolazione del gas fornisce un percorso attraverso il quale il gas (da comprimere oppure appena compresso) circola tra un compressore alternativo e uno smorzatore di pulsazioni, che protegge il collegamento del flusso di gas del compressore alternativo con l'impianto di petrolio e gas. Il dispositivo per la circolazione del gas viene configurato in modo da possedere una frequenza di risonanza sostanzialmente uguale alla frequenza dei cicli di compressione in esecuzione all'interno del compressore alternativo. Il controller viene configurato per regolare la temporizzazione dell'attivazione della valvola situata tra il compressore alternativo e il dispositivo di circolazione del gas, al fine di utilizzare in maniera costruttiva le pulsazioni di pressione che si verificano nel dispositivo di circolazione del gas, per accrescere l'efficienza volumetrica del compressore alternativo.

Secondo un'altra forma di realizzazione esemplificativa, viene fornito un metodo per utilizzare l'effetto del caricamento a impulsi per migliorare l'efficienza volumetrica di un compressore alternativo. Il metodo prevede la necessità di un dispositivo per la circolazione del gas tra una valvola del compressore alternativo e uno smorzatore di pulsazioni, che protegge il compressore alternativo stesso dall'impianto per il petrolio e il gas, con il dispositivo per la circolazione del gas configurato in modo tale da avere una frequenza di risonanza sostanzialmente uguale alla frequenza dei cicli di compressione in esecuzione all'interno del compressore alternativo. Il metodo prevede inoltre il controllo della temporizzazione dell'attivazione della valvola per utilizzare in maniera costruttiva le pulsazioni di pressione che si verificano in maniera inerente all'interno del dispositivo per la circolazione del gas, al fine di migliorare l'efficienza volumetrica del compressore alternativo.

In un'altra realizzazione esemplificativa, viene proposto un metodo per apportare delle innovazioni all'installazione di un compressore alternativo. Il compressore alternativo dell'installazione possiede un'uscita o un ingresso protetti dal resto dell'installazione grazie a uno smorzatore di pulsazioni. L'installazione del compressore alternativo viene migliorata per utilizzare l'effetto del caricamento a impulsi del compressore alternativo stesso, al fine di accrescere la sua efficienza volumetrica. Il metodo prevede la modifica del dispositivo per la circolazione del gas che collega un'uscita o un ingresso del compressore alternativo allo smorzatore di pulsazioni, mediante l'aggiunta di almeno un risonatore acustico a un tubo del dispositivo per la circolazione del gas, per far sì che esso presenti una frequenza di risonanza sostanzialmente identica alla frequenza dei cicli di compressione in corso all'interno del compressore alternativo. Il metodo prevede inoltre il collegamento di una valvola tra il compressore alternativo e il dispositivo di circolazione del gas a un controller configurato per regolare la temporizzazione dell'attivazione della valvola al fine di utilizzare in maniera costruttiva le pulsazioni di pressione che si verificano nel dispositivo di circolazione del gas per accrescere l'efficienza volumetrica del compressore alternativo.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

I disegni tecnici allegati nella descrizione dettagliata, e di cui costituiscono parte integrante, rappresentano una o più forme di realizzazione e, unitamente alla descrizione, spiegano tali forme di realizzazione. Nei disegni:

la Figura 1 rappresenta un grafico della pressione rispetto al volume che illustra un ciclo di compressione ideale;

la Figura 2 è un diagramma schematico di un'interfaccia convenzionale tra un compressore alternativo e un impianto per il petrolio e il gas;

la Figura 3 è un diagramma schematico di un'interfaccia tra un compressore alternativo e un impianto per il petrolio e il gas, secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 4 è un diagramma schematico di un'interfaccia tra un compressore alternativo e un impianto per il petrolio e il gas, secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 5 è un diagramma schematico di un'interfaccia tra un compressore alternativo e un impianto per il petrolio e il gas, secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 6 è un diagramma schematico di un'interfaccia tra un compressore alternativo e un impianto per il petrolio e il gas, secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 7 è un diagramma schematico di un'interfaccia tra un compressore alternativo e un impianto per il petrolio e il gas, secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 8 è un diagramma schematico di un'interfaccia tra un compressore alternativo e un impianto per il petrolio e il gas, secondo una forma di realizzazione esemplificativa;

la Figura 9 è un diagramma di flusso di un metodo di utilizzo delle pulsazioni generate in maniera inerente durante il funzionamento di un compressore alternativo, che ha lo scopo di accrescere l'efficienza del compressore, secondo una forma di realizzazione esemplificativa, e

la figura 10 è un diagramma di flusso di un metodo per apportare delle innovazioni all'installazione di un compressore alternativo, secondo una forma di realizzazione esemplificativa.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La seguente descrizione delle forme di realizzazione esemplificative fa riferimento ai disegni tecnici allegati. Numeri di riferimento uguali, ricorrenti in disegni diversi, rappresentano elementi simili o identici. La seguente descrizione dettagliata non limita l'invenzione. Al contrario, il campo di applicazione dell'invenzione è definito dalle rivendicazioni incluse. Le seguenti forma di realizzazione sono trattate, per ragioni di semplicità, in relazione alla terminologia e alla struttura dei compressori alternativi utilizzati in un impianto per petrolio e il gas (ovvero, installazione o apparecchiatura). Tuttavia le forme di realizzazione che saranno successivamente discusse non si limitano a questo sistema, ma possono essere applicate ad altre condizioni tecniche simili.

In tutta la descrizione dettagliata, il riferimento a "una forma di realizzazione" sta a indicare che una particolare caratteristica, struttura o proprietà descritta in relazione a una realizzazione è inclusa in almeno una forma di realizzazione dell'oggetto divulgato. Pertanto l'utilizzo dell'espressione "in una forma di realizzazione" in vari punti della descrizione dettagliata non farà necessariamente riferimento alla medesima realizzazione. Inoltre le particolari funzioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in qualsiasi modo adatto in una o più forme di realizzazione.

In alcune forme di realizzazione descritte di seguito, un dispositivo per la circolazione del gas, che fornisce un percorso attraverso il quale il gas (da comprimere oppure appena compresso) circola tra un compressore alternativo (ovvero la camera di compressione di cui sopra) e uno smorzatore di pulsazioni. Il dispositivo per la circolazione del gas viene configurato di modo da possedere una frequenza di risonanza sostanzialmente uguale alla frequenza dei cicli di compressione in esecuzione all'interno del compressore alternativo. Inoltre una valvola situata tra la camera di compressione e il dispositivo per la circolazione del gas viene controllata per essere aperta in relazione alla fase delle pulsazioni di pressione accanto alla valvola nel dispositivo per la circolazione del gas in modo da accrescere l'efficienza del compressore.

Se si considera che la valvola è quella di aspirazione, una maggiore pressione all'interno del dispositivo per la circolazione del gas accanto alla valvola di aspirazione mentre questa è aperta farà sì che una maggiore quantità di gas possa entrare nel volume da comprimere della camera di compressione. L'aspirazione che avviene a un pressione maggiore Ρ2+Δρ, dove Δρ è dovuta all'effetto del caricamento a impulsi, è illustrata come una linea tratteggiata nella Figura 1. Poiché il volume V2’ corrispondente all'intersezione della linea tratteggiata con la linea che rappresenta la fase 1 di espansione è inferiore rispetto a V2, l'efficienza volumetrica aumenta, perché cresce il numeratore del rapporto che la definisce V3- V2‘>V3- V2.

Infatti Δρ non rappresenta una deviazione costante della variazione della pressione nel tempo, tra un valore positivo massimo e un valore negativo massimo. Un controller potrebbe determinare il momento di apertura della valvola 20 in modo da ottenere una pressione massima Δρ (aggiunta o sottratta) al momento apertura della valvola oppure ottenere una pressione maggiore rispetto a quella di aspirazione durante la (o al termine della) fase di aspirazione.

La Figura 3 rappresenta un diagramma schematico di un'interfaccia 100 (ovvero un apparato) tra un compressore alternativo 10 e uno smorzatore di pulsazioni 60, che offre una protezione per il volume del gas per un impianto per il petrolio e il gas naturale, secondo una realizzazione esemplificativa. L'ampio volume di gas all'interno dello smorzatore di pulsazioni 60 previene o sostanzialmente smorza le pulsazioni di pressione che si verificano nel gas al di fuori del compressore alternativo 10 per via della variazione del flusso all'interno del compressore alternativo stesso 10 (e cioè a causa dell'effetto del caricamento a impulsi). L'interfaccia 100 comprende un dispositivo per la circolazione del gas e un controller 110. Il dispositivo per la circolazione del gas fornisce un percorso attraverso il quale il gas (da comprimere oppure appena compresso) circola tra il compressore alternativo 10 e lo smorzatore di pulsazioni 50. Il dispositivo per la circolazione del gas è configurato in modo da avere una frequenza di risonanza sostanzialmente uguale alla frequenza dei cicli di compressione in esecuzione all'interno del compressore alternativo. Il dispositivo per la circolazione del gas comprende un tubo 130 e un risonatore in linea 140 con una superficie maggiore rispetto a quella del tubo. L'esatta posizione del risonatore in linea 140 lungo il tubo 130 non influenza le caratteristiche acustiche del dispositivo per la circolazione del gas. Il controller 110 comanda un azionatore (non illustrato) che attiva la valvola 120. Ciò significa che il controller 110 regola la temporizzazione dell'attivazione della valvola 120 in relazione alla fase delle pulsazioni di pressione (dovute all'effetto del caricamento a impulsi) accanto alla valvola, di modo da utilizzare le pulsazioni di pressione per accrescere l'efficienza volumetrica del compressore. Se la valvola 120 è quella di aspirazione, il controller 110 regola la temporizzazione dell'attivazione della valvola 120 in modo da ottenere un valore della pressione massima Δp aggiunto alla pressione di aspirazione mentre la valvola 120 è aperta (cioè durante la fase di aspirazione del ciclo di compressione).

In un'altra forma di realizzazione esemplificativa illustrata nella Figura 4, il dispositivo per la circolazione del gas di un'interfaccia 101 include un risonatore laterale 150 oltre al risonatore in linea 140. Facoltativamente il risonatore laterale 150 può essere collegato al risonatore in linea 140 mediante una valvola 160. La valvola del risonatore 160 può essere utilizzata per collegare o scollegare il risonatore laterale 150 al/dal tubo 130, a seconda della composizione del gas (composizione che influenza la velocità del suono nel gas e quindi la frequenza di risonanza del dispositivo di circolazione del gas). Il controller 110 può gestire la valvola del risonatore 160.

In un'altra forma di realizzazione esemplificativa illustrata nella Figura 5, il dispositivo per la circolazione del gas di un'interfaccia 102 include un tubo laterale 170 invece del risonatore in linea 140. Facoltativamente il tubo laterale 170 può essere collegato al tubo 130 mediante una valvola del risonatore 180. La valvola del risonatore 180 può essere utilizzata per collegare o scollegare il tubo laterale 170 al/dal tubo 130, ad esempio, a seconda della composizione del gas (composizione che influenza la velocità del suono nel gas e quindi la frequenza di risonanza del dispositivo di circolazione del gas). Il controller 110 può gestire la valvola del risonatore 180.

Alternativamente in un'altra forma di realizzazione esemplificativa illustrata nella Figura 6, il dispositivo per la circolazione del gas di un'interfaccia 103 include un risonatore laterale 200 collegato al tubo 130. Facoltativamente il risonatore laterale 200 può essere collegato al tubo 130 mediante la valvola del risonatore 210. La valvola del risonatore 210 può essere utilizzata per collegare o scollegare il risonatore laterale 200 al/dal tubo 130, ad esempio, a seconda della composizione del gas (composizione che influenza la velocità del suono nel gas e quindi la frequenza di risonanza del dispositivo di circolazione del gas). Il controller 110 può gestire la valvola del risonatore 210.

In un'altra forma di realizzazione illustrata nella Figura 7, il dispositivo per la circolazione del gas dell'interfaccia 104 comprende un risonatore laterale aggiuntivo 220 collegato al risonatore laterale 200. Facoltativamente il risonatore laterale 200 e/o il risonatore laterale aggiuntivo 220 possono essere collegati al tubo 130 e al risonatore laterale 200, rispettivamente attraverso le valvole del risonatore 210 e 230. Le valvole del risonatore 210 e 230 possono essere utilizzate per collegare o scollegare il risonatore laterale 200 e il risonatore laterale aggiuntivo 220, rispettivamente, a seconda della composizione del gas (composizione che influenza la velocità del suono nel gas e quindi la frequenza di risonanza del dispositivo di circolazione del gas). Il controller 110 può gestire la valvola del risonatore 210 e/o 230.

In un'altra forma di realizzazione illustrata nella Figura 8, il dispositivo per la circolazione del gas dell'interfaccia 105 presenta un collegamento tra il risonatore laterale 200 e lo smorzatore di pulsazioni tramite una tubatura secondaria 240. La valvola del risonatore 250 situata sulla tubatura secondaria 240 viene attivata o disattivata in base alla composizione del gas.

In diverse forme di realizzazione illustrate nelle Figure da 3 a 8 e in altre forme di realizzazione equivalenti, viene utilizzato un metodo 300 per sfruttare le pulsazioni generate in maniera inerente all'esterno, ma a causa del funzionamento del compressore alternativo, per accrescere l'efficienza volumetrica del compressore. Come illustrato nella Figura 9, il metodo 300 prevede la necessità di un dispositivo per la circolazione del gas tra una valvola del compressore alternativo e uno smorzatore di pulsazioni che protegge il compressore alternativo stesso dall'impianto per il petrolio e il gas, con il dispositivo per la circolazione del gas configurato in modo tale da avere una frequenza di risonanza sostanzialmente uguale alla frequenza dei cicli di compressione in esecuzione all'interno del compressore alternativo, in S310. Il metodo 300 prevede inoltre il controllo della temporizzazione dell'attivazione della valvola per utilizzare le pulsazioni di pressione che si verificano in maniera inerente all'interno del dispositivo per la circolazione del gas a causa dell'effetto del caricamento a impulsi, al fine di migliorare l'efficienza volumetrica del compressore alternativo, in S320.

In una forma di realizzazione, la condizione S310 del metodo 300 può comprendere l'aggiunta di un risonatore laterale o di un tubo laterale a una tubatura che collega la valvola allo smorzatore di pulsazioni. In una forma di realizzazione, la condizione S310 del metodo 300 può comprendere l'attivazione o la disattivazione di una o più valvole dei risonatori che collegano i risonatori acustici alla tubatura che, a sua volta, collega la valvola allo smorzatore di pulsazioni.

Un'installazione di un compressore alternativo esistente può essere migliorata per poter essere in grado di utilizzare le pulsazioni generate in maniera inerente durante il funzionamento del compressore alternativo per accrescerne l'efficienza. La figura 10 è un diagramma di flusso di un metodo 400 per apportare delle innovazioni all'installazione di un compressore alternativo, secondo una forma di realizzazione esemplificativa. Il metodo 400 prevede la modifica del dispositivo per la circolazione del gas che collega un'uscita o un ingresso del compressore alternativo allo smorzatore di pulsazioni, mediante l'aggiunta di almeno un risonatore acustico a un tubo del dispositivo per la circolazione del gas, per far sì che esso presenti una frequenza di risonanza sostanzialmente identica alla frequenza dei cicli di compressione in corso all'interno del compressore alternativo, in S410. Il metodo 400 prevede inoltre il collegamento di una valvola tra il compressore alternativo e il dispositivo per la circolazione del gas a un controller configurato per gestire la temporizzazione dell'attivazione della valvola al fine di utilizzare le pulsazioni di pressione che si verificano nel dispositivo per la circolazione del gas a causa dell'effetto del caricamento a impulsi del compressore alternativo, per poter accrescere l'efficienza volumetrica del compressore alternativo stesso.

In una forma di realizzazione del metodo 400 il risonatore acustico può comprendere un risonatore acustico in linea, un risonatore acustico laterale o un tubo laterale. In un'altra forma di realizzazione il metodo 400 può inoltre comprendere il collegamento di almeno un risonatore acustico all'apparato attraverso la valvola del risonatore.

Le forme di realizzazione esemplificative divulgate forniscono apparati (dispositivi) e metodi per l'utilizzo costruttivo delle pulsazioni di pressione (ovvero l'effetto del caricamento a impulsi) che si verificano attorno ai compressori alternativi a causa della variazione del flusso, per accrescere l'efficienza volumetrica del compressore. Resta inteso che la presente descrizione non intende limitare l'invenzione. Al contrario, le forme di realizzazione esemplificative includono alternative, modifiche e soluzioni equivalenti rientranti nello spirito e nel campo di applicazione dell'invenzione, come definito dalle rivendicazioni allegate. Inoltre nella descrizione dettagliata delle forme di realizzazione esemplificative sono esposti numerosi dettagli specifici, al fine di consentire una comprensione esauriente dell'invenzione rivendicata. Tuttavia, chiunque sia esperto in materia comprende che varie forme di realizzazione possono essere attuate senza tali dettagli.

Nonostante le caratteristiche e gli elementi delle presenti forme di realizzazione esemplificative siano descritti nelle realizzazioni in particolari combinazioni, ciascuna caratteristica o ciascun elemento possono essere utilizzati singolarmente senza le altre caratteristiche e gli altri elementi delle forme di realizzazione o in varie combinazioni con o senza altre caratteristiche ed elementi divulgati dal presente documento.

La presente descrizione scritta utilizza degli esempi relativi all'oggetto divulgato per consentire a qualsiasi esperto in materia di attuare l'invenzione, compresi la realizzazione e l'utilizzo di qualsiasi dispositivo o sistema nonché l'esecuzione di qualsiasi metodo incluso. L'ambito brevettabile dell'oggetto del presente documento è definito dalle rivendicazioni e può includere altri esempi noti agli esperti in materia. Questi altri esempi rientrano nell'ambito delle rivendicazioni.

Claims

CLAIMS / RIVENDICAZIONI 1. Apparato, comprensivo di: un dispositivo per la circolazione del gas, che fornisce un percorso attraverso il quale il gas da comprimere circola tra un compressore alternativo, e uno smorzatore di pulsazioni, che protegge il compressore alternativo stesso da un'installazione, con il dispositivo per la circolazione del gas configurato in modo tale da avere una frequenza di risonanza sostanzialmente uguale alla frequenza dei cicli di compressione all'interno del compressore alternativo, e un controller configurato per gestire la temporizzazione dell'attivazione della valvola situata tra il compressore alternativo e il dispositivo di circolazione del gas, al fine di utilizzare in maniera costruttiva le pulsazioni di pressione che si verificano nel dispositivo di circolazione del gas, per accrescere l'efficienza volumetrica del compressore alternativo. 2. L'apparato della rivendicazione 1 , in cui il dispositivo per la circolazione del gas comprende un tubo e un risonatore in linea con una superficie maggiore rispetto a quella del tubo e con il tubo e il risonatore in linea sistemati tra il compressore alternativo e Io smorzatore di pulsazioni. 3. L'apparato della rivendicazione 2, in cui il dispositivo per la circolazione del gas comprende inoltre un risonatore laterale, sistemato di fianco al risonatore in linea al quale il risonatore laterale è collegato tramite una valvola del risonatore, la quale viene aperta e chiusa collegando o scollegando il risonatore laterale al risonatore in linea, a seconda della composizione del gas. 4. L'apparato della rivendicazione 1 , in cui il dispositivo per la circolazione del gas comprende un tubo sistemato tra il compressore alternativo e lo smorzatore di pulsazioni e un tubo laterale sistemato di fianco alla tubatura alla quale il tubo laterale è collegato tramite una valvola del risonatore, la quale viene aperta e chiusa collegando o scollegando il tubo laterale alla tubatura, a seconda della composizione del gas. 5. L'apparato della rivendicazione 4, in cui il dispositivo per la circolazione del gas comprende inoltre un risonatore laterale aggiuntivo collegato al risonatore laterale. 6. L'apparato della rivendicazione 5, in cui almeno uno dei risonatori laterali e il risonatore laterale aggiuntivo vengono collegati tramite una valvola, rispettivamente, alla tubatura o al risonatore laterale, con la valvola che viene aperta e chiusa collegando o scollegando il tubo laterale o il risonatore laterale, a seconda della composizione del gas. 7. L'apparato della rivendicazione 1, in cui il dispositivo per la circolazione del gas comprende un tubo sistemato tra il compressore alternativo e lo smorzatore di pulsazioni e un tubo laterale sistemato di fianco alla tubatura alla quale il tubo laterale è collegato tramite una valvola del risonatore, la quale viene aperta e chiusa collegando o scollegando il tubo laterale alla tubatura, a seconda della composizione del gas. 8. L'apparato della rivendicazione 1 , in cui la valvola è quella di aspirazione e il controller regola la temporizzazione dell'attivazione della valvola di modo da ottenere una pressione di pulsazione massima aggiunta alla pressione di aspirazione mentre la valvola è aperta. 9. Metodo per l'utilizzo dell'effetto del caricamento a impulsi, per accrescere l'efficienza volumetrica di un compressore alternativo, laddove il metodo comprende: la necessità di un dispositivo per la circolazione del gas tra una valvola del compressore alternativo e uno smorzatore di pulsazioni, che protegge il compressore alternativo stesso da un'installazione, con il dispositivo per la circolazione del gas configurato in modo tale da avere una frequenza di risonanza sostanzialmente uguale alla frequenza dei cicli di compressione in esecuzione all'interno del compressore alternativo; e il controllo della temporizzazione dell'attivazione della valvola, per utilizzare in maniera costruttiva le pulsazioni di pressione che si verificano in maniera inerente all'interno del dispositivo per la circolazione del gas, al fine di migliorare l'efficienza volumetrica del compressore alternativo. 10. Metodo per adeguare l'installazione di un compressore alternativo in cui l'uscita o l'ingresso del compressore sia protetta da uno smorzatore di pulsazioni rispetto al resto dell'installazione, la quale viene adeguata per poter sfruttare l'effetto del caricamento a impulsi del compressore alternativo stesso, al fine di accrescere la sua efficienza volumetrica; il metodo prevede: la modifica del dispositivo per la circolazione del gas che collega un'uscita o un ingresso del compressore alternativo allo smorzatore di pulsazioni, mediante l'aggiunta di almeno un risonatore acustico a un tubo del dispositivo per la circolazione del gas, per far sì che esso presenti una frequenza di risonanza sostanzialmente identica alla frequenza dei cicli di compressione in corso all'interno del compressore alternativo, e il collegamento di una valvola tra il compressore alternativo e il dispositivo di circolazione del gas a un controller configurato, per regolare la temporizzazione dell'attivazione della valvola al fine di utilizzare in maniera costruttiva le pulsazioni di pressione che si verificano nel dispositivo di circolazione del gas, per accrescere l'efficienza volumetrica del compressore alternativo. CLAIMS / RIVENDICAZIONI 1. An apparatus, comprising: a gas circulation device that provides a path through which a gas to be compressed circulates between a reciprocating compressor and a volume bottle buffering the reciprocating compressor from an installation, the gas circulation device being configured to have a resonance frequency substantially equal to a frequency of performing compression cycles in the reciprocating compressor; and a controller configured to control timing of switching a valve located between the reciprocating compressor and the gas circulation device in order to use constructively pressure pulsations occurring in the gas circulation device, to enhance a volumetric efficiency of the reciprocating compressor.
2. The apparatus of claim 1 , wherein the gas circulation device comprises a pipe and an in-line resonator having an area larger than the pipe area, the pipe and the in-line resonator being arranged in-between the reciprocating compressor and the volume bottle.
3. The apparatus of claim 2, wherein the gas circulation device further comprises a side-branch resonator, arranged lateral to the in-line resonator wherein the side-branch resonator is connected to the in-line resonator via a resonator valve, the resonator valve being switched between being opened and being closed thereby connecting or disconnecting the side-branch resonator to the in-line resonator depending on a composition of the gas.
4. The apparatus of claim 1 , wherein the gas circulation device comprises a pipe arranged between the reciprocating compressor and the volume bottle, and a side-branch pipe arranged lateral to the pipe, wherein the side-branch pipe is connected to the pipe via a resonator valve, the resonator valve being switched between being opened and being closed thereby connecting or disconnecting the side-branch pipe to the pipe depending on a composition of the gas.
5. The apparatus of claim 4, wherein the gas circulation device further comprises an additional side-branch resonator connected to the side resonator.
6. The apparatus of claim 5, wherein at least one of the side-branch resonator and the additional side-branch resonator is connected via a valve to the pipe or to the side-branch resonator, respectively, the valve being switched between being opened and being closed thereby connecting or disconnecting the side-branch pipe or the additional side-branch resonator thereof depending on a composition of the gas.
7. The apparatus of claim 1 , wherein the gas circulation device comprises a pipe arranged between the reciprocating compressor and the volume bottle, and a side-branch pipe arranged lateral to the pipe, the side-branch pipe being connected to the pipe via a resonator valve, the resonator valve being switched between being opened and being closed thereby connecting or disconnecting the side-branch pipe to the pipe depending on a composition of the gas.
8. The apparatus of claim 1 , wherein the valve is a suction valve and the controller controls the timing of actuating the valve to have a maximum pulsation pressure added to a suction pressure while the valve is open.
9. A method of using a pulse charging effect to enhance a volumetric efficiency of a reciprocating compressor, the method comprising: providing a gas circulation device between a valve of the reciprocating compressor and a volume bottle buffering the reciprocating compressor from an instalation, the gas circulation device being configured to have a resonance frequency substantially equal to a frequency of performing compression cycles in the reciprocating compressor; and controlling timing of actuating the valve to use constructively pressure pulses inherently occurring in the gas circulation device, to enhance the volumetric efficiency of the reciprocating compressor.
10. A method for retrofitting a reciprocating compressor installation in which an output or an input of a reciprocating compressor is buffered by a volume bottle from the rest of the installation, the installation being retrofitted to use a pulse charging effect of the reciprocating compressor to enhance a volumetric efficiency thereof, comprising: modifying a gas circulation device connecting an output or an input of the reciprocating compressor to the volume bottle, by adding at least one acoustic resonator to a pipe of the gas circulation device, to make the gas circulation device to have a resonance frequency substantially equal to a frequency of performing compression cycles in the reciprocating compressor; and connecting a valve between the reciprocating compressor and the gas circulation device, to a controller configured to control timing of actuating the valve in order to use constructively pressure pulsations occurring in the gas circulation device, to enhance a volumetric efficiency of the reciprocating compressor.