专利名称：可移除的安装在喉部的入口引导叶片的制作方法
可移除的安装在喉部的入口引导叶片对相关申请的交叉引用本申请要求2009年7月20日递交的颗目为“可移除的安装在喉部的入口引导叶片(removable throat mounted inlet guide vane)”的美国临时专利申请No. 61/227，032的优先权，该申请通过引用被整体并入本文。
背景技术：
这部分旨在给读者介绍可能与本发明的各个方面相关的领域的各个方面，本发明的各个方面将在下面被描述和/或被主张。该讨论被认为是有助于给读者提供背景信息的，以便于本发明的各个方面的更好的理解。相应地，应当可以理解的是，这些陈述是要以这个角度来解读的，而不是解读为承认是现有技术。气体压缩机被使用在广泛的行业种类中，所述行业种类包括航空与航天、汽车、石油和天然气、发电、食品和饮料、制药、水处理等等。被压缩的气体可以包括空气、氮气、氧气、天然气或者任何其他类型的气体。气体压缩机系统总地包括通过减小(例如，压缩)气体的体积来增加气体压力的装置。某些类型的气体压缩机采用一个或者更多个采用旋转扭矩来压缩进入气体(incoming gas)的机构。举例来说，在离心式气体压缩机系统中，气体通过入口被吸入壳体中，所述气体被旋转叶轮压缩，并且所述气体从所述壳体被排出。然而， 这些气体压缩机常常占用很大的空间。另外，这些气体压缩机往往相当复杂，由此使得维护和售后服务更费时和更昂贵。附图简要说明当参考附图阅读以下的具体描述时，本发明的各种特征、方面和优点将变得更好理解，在所有图中相同的符号代表相同的部分，其中
图1是离心式压缩机系统的示例性实施方案的透视图；图2是描绘在图1中的所述离心式压缩机系统的离心式压缩机级的示例性实施方案的透视图；图3是离心式压缩机级的外部壳体、间隔环和入口罩的示例性实施方案的局部剖开视图；图4是离心式压缩机级的示例性实施方案的局部剖开视图，示出各种组件是怎样装配在一起的；图5是离心式压缩机级的示例性实施方案的分解图，进一步示出所述各种组件是怎样装配在一起的；图6A和图6B是离心式压缩机级的涡形管壳、入口罩和入口引导叶片组件的示例性实施方案的局部剖视图；图7A和图7B是入口引导叶片组件的示例性实施方案的透视图，分别示出在部分打开取向(orientation)和关闭取向的入口引导叶片；图8是入口引导叶片组件的示例性实施方案的分解图；图9是入口引导叶片致动组件的示例性实施方案的某些组件的分解图；图10是入口引导叶片组件的局部侧视图；以及
图11是入口引导叶片组件的驱动轴、间隔环和气缸的示例性实施方案的局部剖视图。具体实施方案的详细描述本发明的一个或者更多个具体实施方案将在下面被描述。这些被描述的实施方案仅是本发明的示例性实施方案。附加地，为了给这些示例性实施方案提供简明的描述，实际实施方式的所有特征可以不在说明书中被描述。应当被理解的是，在任何这样的实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出众多实施方式特定的决策来达到开发者的具体目标，比如遵循系统相关约束和业务相关约束，所述系统相关约束和业务相关约束可以随实施方式的不同而变化。并且，应当被理解的是，这样的开发工作可能是复杂的并且费时的，但是对于得益于本公开的普通技术人员来说不过是设计、制造和生产的常规任务。如上所述，离心式压缩机系统趋向于占据大量的空间。如此，存在减小这些系统所占空间量的持续的需求。然而，减小离心式压缩机系统的尺寸的努力常常导致组件的整合， 这趋向于使系统更加复杂并且在许多情况下降低运转和维护这两者的灵活性。公开的实施方案通过提供离心式压缩机组件的某种程度的整合(integration)来应对这些不足，同时通过保持某些组件为可分离的组件也使得维护能够容易。特别地，公开的实施方案提供了一种入口引导叶片组件，所述入口引导叶片组件被配置为一可分离的单元，所述可分离的单元可以被安装在压缩机组件的喉部内。如此，公开的实施方案可以减小每个离心式压缩机级的整体尺寸并且减少对外部支持的需求。另夕卜，公开的实施方案还通过使分开的入口引导叶片组件更容易移除来便利维护。另外，与线性致动不同，公开的实施方案使得入口引导叶片能够进行旋转致动。这样做可以减少对更昂贵和更复杂的密封技术的需求。相反，公开的实施方案提供一种气缸，所述气缸围绕致动入口引导叶片的旋转驱动轴装配。气缸可以包括入口缓冲端口和出口缓冲端口。缓冲气体可以被注入到所述入口缓冲端口内，导致缓冲气体和沿驱动轴漏出的工艺气体通过出口缓冲端口被排出。另外，公开的实施方案提供围绕内部壳体的周向路径，所述周向路径允许为凸轮从动件提供路径，以最小化致动环相对于内部壳体的轴向位移。图1是离心式压缩机系统10的示例性实施方案的透视图。离心式压缩机系统10 被大体上配置来在各种应用中压缩气体。例如，离心式压缩机系统10可以被使用在与汽车工业、电子工业、航天和航空工业、石油和天然气工业、发电工业、石油化工工业等等相关的应用中。另外，离心式压缩机系统10可以被用来压缩包含某些腐蚀性元素的气体。例如， 所述气体可以包含碳酸、硫酸、二氧化碳等等。总地，离心式压缩机系统10包括一个或者更多个离心式压缩机级，所述一个或者更多个离心式压缩机级被配置来增加进入气体的压力(例如，压缩)。在一些实施方案中， 离心式压缩机系统10包括大约150至大约3000马力(hp)的额定功率、大约每平方英寸80 至150磅(psig)的排出压力和大约每分钟600至15000立方英尺(cfm)的输出容量。虽然说明性的实施方案仅包括多种压缩机结构中的一种，但是离心式压缩机系统10的其他实施方案可以包括各种压缩机结构和运行参数。例如，离心式压缩机系统10可以包括低马力额定功率、高马力额定功率等等，所述低马力额定功率适于具有低输出功率和/或低压力差的应用，所述高马力额定功率适于具有高输出功率和/或高压力差的应用。
在示例性实施方案中，离心式压缩机系统10包括控制面板12、驱动单元14、压缩机单元16、中间冷却器18、润滑系统20和共同基座22。共同基座22大体上提供离心式压缩机系统10的简化的组装和安装。例如，控制面板12、驱动单元14、压缩机单元16、中间冷却器18和润滑系统20被耦合到共同基座22。这使得离心式压缩机系统10能够作为模块化组件来安装和组装，所述模块化组件是预先组装和/或现场组装的。控制面板12包括各种装置和控制器，所述装置和控制器被配置来监视和调控离心式压缩机系统10的运转。例如，在一个实施方案中，控制面板12包括开关来控制系统电源，和/或指示离心式压缩机系统10的运行参数的众多装置(例如，液晶显示器和/或发光二极管)。在其他实施方案中，控制面板12包括高级功能，比如可编程逻辑控制器(PLC) 或诸如此类。驱动单元14大体上包括被配置来提供动力给离心式压缩机系统10的装置。驱动单元14被用来典型地以旋转驱动单元轴的形式提供能量，所述能量被用于压缩进入气体。 大体上，旋转驱动单元轴被耦合到压缩机单元16的内部工作区，并且驱动单元轴的旋转被转化为压缩进入气体的叶轮的旋转。在示例性实施方案中，驱动单元14包括被配置来提供旋转扭矩给驱动单元轴的电动机。在其他实施方案中，驱动单元14可以包括其他动力装置，比如压缩点火(例如，柴油)发动机、火花点火(例如，内部气体燃烧)发动机、燃气涡轮发动机或诸如此类。压缩机单元16典型地包括被耦合到驱动单元轴的变速箱24。变速箱M大体上包括各种机构，所述机构被用来将动力从驱动单元14 (驱动单元轴的旋转)分配到离心式压缩机级的叶轮。举例来说，在离心式压缩机系统10的运转中，驱动单元轴的旋转经由内部齿轮装置传送给第一离心式压缩机级沈、第二离心式压缩机级观和第三离心式压缩机级30的各种叶轮。在示例性实施方案中，变速箱M的内部齿轮装置典型地包括被耦合到传送旋转扭矩给叶轮的驱动轴的大齿轮。应该理解的是，这样的系统(例如，在所述系统中驱动单元14被间接地耦合到传送旋转扭矩给叶轮的驱动轴)被大体上称为间接驱动系统。在某些实施方案中，间接驱动系统可以包括一个或者更多个齿轮(例如，变速箱对)、离合器、变速器、皮带驱动(例如，皮带和滑轮)，或者任何其他的间接耦合技术。然而，离心式压缩机系统10的另一个实施方案可以包括直接驱动系统。在使用直接驱动系统的实施方案中，变速箱M和驱动单元14可以被实质上整合到压缩机单元16中，以直接地提供扭矩给驱动轴。例如，在直接驱动系统中，动力装置(例如，电动机)包围驱动轴，由此直接地(例如，没有中间齿轮装置)在驱动轴上赋予扭矩。因此，在使用直接驱动系统的实施方案中，多个电动机可以被用来在压缩机单元16的每级中驱动一个或者更多个驱动轴和叶轮。然而，任何类型的间接驱动或者直接驱动系统都可以被用在某些实施方案中。变速箱M包括这样的特征部分，所述特征部分提供离心式压缩机系统10的增加的可靠性和简化的维护。例如，为了提高性能，变速箱对可以包括整体铸造的多级设计。换言之，变速箱M可以包括单个铸件，所述单个铸件包括三个涡形管，来帮助减少典型地与离心式压缩机系统10相关联的组装和维护方面的问题。进一步地，变速箱M可以包括以水平方式分离的盖，以容易地移除和检查设置在变速箱M内部的组件。如上简要地论述的，压缩机单元16大体上包括一个或者更多个离心式压缩级，所述一个或者更多个离心式压缩级以串联方式压缩进入气体。例如，在示例性实施方案中，压缩机单元16包括三个离心式压缩级(例如，三级离心式压缩机)，所述三个离心式压缩级包括第一离心式压缩机级沈、第二离心式压缩机级观和第三离心式压缩机级30。离心式压缩机级沈、28、30中的每个包括离心式涡形管，所述离心式涡形管包括包围一个或者更多个气体叶轮的壳体。在运转中，进入气体在以升高的压力被排出前，顺序地进入离心式压缩机级沈、28、30中的每一个。离心式压缩机系统10的运作包括将气体经由压缩机入口 32并以箭头34的方向吸入第一离心式压缩机级26。如所示的，压缩机单元16还可以包括引导叶片36。引导叶片36可以包括叶片和其他机构，以当气体进入第一离心式压缩机级沈时引导所述气体的流动。例如，引导叶片36可以在与第一离心式压缩机级沈的叶轮相同的方向将旋涡运动赋予入口气体流，由此帮助减小在叶轮上输入的用以压缩进入气体的功。如在下面更详细地描述的，在某些实施方案中，引导叶片36可以被直接地并入每个单独的离心式压缩机级。在气体经由压缩机入口 32被吸入到离心式压缩机系统10中后，第一离心式压缩机级沈压缩并经由第一导管38排出压缩气体(compressed gas)。第一导管38将所述压缩气体导送(routes)到中间冷却器18的第一级40内。从第一离心式压缩机级沈排出的压缩气体被直接通过第一级中间冷却器40并且经由第二管道42从中间冷却器18被排出。总地，中间冷却器18的每个级包括热交换系统，以冷却压缩气体。在一个实施方案中，中间冷却器18包括管中水(water-in-tube)的设计，当压缩气体经过在中间冷却器 18内部的热交换元件时，所述设计有效地从所述压缩气体去除热量。中间冷却器级被提供在每个离心式压缩机级之后，以降低气体温度并且增加每个离心式压缩机级的效率。例如， 在示例性的实施方案中，在将气体导送到第三离心式压缩机级30之前，第二管道42将压缩气体导送到第二离心式压缩机级观和中间冷却器18的第二级44中。在第三离心式压缩机级30压缩气体之后，压缩气体经由压缩机排出口 46以箭头 47的方向被排出。在示例性实施方案中，压缩气体不经中间冷却步骤(例如，穿过第三中间冷却器级)被从第三离心式压缩机级30导送到排出口 46。然而，离心式压缩机系统10的其他实施方案可以包括第三中间冷却器级或者类似的装置，所述第三中间冷却器级或者类似的装置被配置来当压缩气体离开第三离心式压缩机级30时冷却压缩气体。进一步地，额外的管道可以被耦合到排出口 46，以有效地导送压缩气体，以在期望的应用中(例如，干燥应用)使用。图2是离心式压缩机级48(比如描绘在图1中的第一、第二和第三离心式压缩机级沈、28、30)的示例性实施方案的透视图。如上所述，气体可以如箭头52所示地，沿离心式压缩机级48的中心轴50轴向地流入离心式压缩机级48，并且可以如箭头56所示地，沿正切路径通过涡形管壳M以升高的压力离开离心式压缩机级48。如上所述，在某些实施方案中，不像描绘在图1中的外部引导叶片36那样，离心式压缩机级48可以包括整合的入口引导叶片58。如所示的，入口引导叶片58可以绕离心式压缩机级48的中心轴50以放射状布置。如在下面更详细的描述的，入口引导叶片58可以被旋转以改变进入到离心式压缩机级48内的气体流率(flow rate)。特别地，在某些实施方案中，旋转致动器60可以通过致动安装架64被安装到离心式压缩机级48的间隔环62。旋转致动器60可以被配置来如箭头70所示地绕驱动轴66的轴68来回地旋转所述驱动轴66。因此，旋转致动器60可以仅依靠旋转而不是直线运动来调整入口引导叶片58。在某些实施方案中，旋转致动器60可以是1/4圈旋转致动器。然而，在其他实施方案中，旋转致动器60可以是半圈或者3/4圈旋转致动器。如在下面更详细的描述的，驱动轴66绕所述驱动轴66的轴68的旋转可以影响入口引导叶片58相对于离心式压缩机级48的中心轴50的取向，由此调整流入到离心式压缩机级48中的气体量。 例如，每个引导叶片58可以响应于驱动轴66的旋转，绕垂直于中心轴50的轴(例如，径向轴)旋转。替代例如直线驱动器的旋转致动器60的使用可以减少致动系统的总成本，还减少对更复杂的、压力平衡的线性驱动系统的需求。另外，不同于沿驱动轴66的轴68轴向地平移所述驱动轴66，通过绕驱动轴66的轴68旋转所述驱动轴66来致动入口引导叶片58 可以减少对更复杂的密封装置的需求，由于驱动轴66进入或离开离心式压缩机级48的主体的轴向运动，所述需求是必要的。另外，在某些实施方案中，离心式压缩机级48可以包括在旋转致动器60和间隔环 62之间的气缸72。气缸72包围驱动轴66并且如在下面更详细地描述的，所述气缸72可以使在离心式压缩机级48中被压缩的气体的泄漏最小化。例如，气缸72可以包括一系列密封件(例如，0形环)和中间端口，所述中间端口可以被用于从所述密封件之间泄出和清除气体(例如，腐蚀性气体)。在图2中所示的离心式压缩机级48的其他组件包括外部壳体74和入口罩76。图3是离心式压缩机级48的外部壳体74、间隔环62和入口罩76的示例性实施方案的局部剖开视图，进一步示出通过离心式压缩机级48的气体的流动。如上所述，气体可以如箭头52所示地沿中心轴50进入离心式压缩机级48。入口引导叶片58可以改变进入离心式压缩机级48的入口罩76内的中心腔78中的气体流率。如上关于图1的描述，叶轮 80可以由驱动轴驱动，以导致叶轮80如箭头82所示地绕离心式压缩机级48的中心轴50 的旋转。叶轮80的叶片84的旋转导致在入口罩76的中心腔78内的气体的压缩。压缩气体如箭头86所示地从入口罩76排出，并且，如上所述，通过在图2中所示的涡形管壳M。如所示的，在某些实施方案中，离心式压缩机级48可以包括内部壳体88，所述内部壳体88，除其他之外，盖住入口引导叶片58。另外，在某些实施方案中，离心式压缩机级 48可以包括致动环90，如在下面更详细的描述的，所述致动环90可以被用于导致入口引导叶片58的取向(例如，旋转)的改变，由此调整进入到离心式压缩机级48内的气体的流率。 在某些实施方案中，致动环90可以被配置来与多个凸轮从动件92—起围绕内部壳体88旋转，所述多个凸轮从动件92保持致动环90相对于内部壳体88的轴向定位。特别地，如在下面关于图10的更详细的描述的，凸轮从动件92可以包括V形槽128，所述V形槽1 与从内部壳体88径向地延伸的V形轨道130配合。因此，当阻止沿轴50的轴向运动时，凸轮从动件92循着与轴50同心的环形路径运动。如还在下面更详细的描述的，经由多个连杆96，致动环90绕内部壳体88的旋转可以导致多个曲柄臂94的旋转，所述多个曲柄臂94的旋转可以导致入口引导叶片58改变取向(例如，绕相对于中心轴50的径向轴旋转)。特别地，曲柄臂94可以被固定到叶片轴，所述叶片轴径向地延伸通过由外部和内部壳体74、88限定的孔并且被连接到各自的入口引导叶片58。曲柄臂94的旋转可以导致叶片轴的旋转并且依次导致入口引导叶片58的旋转。图4是离心式压缩机级48的示例性实施方案的局部剖开视图，示出各种组件是怎样装配在一起的。如上所述，通过旋转致动器60，驱动轴66可以如箭头70所示地绕其轴 68来回地旋转。如在下面更详细的描述的，驱动轴66可以被直接地连接到主叶片轴，所述主叶片轴可以导致主入口引导叶片58的旋转。驱动轴66的旋转还可以导致直接地连接到所述驱动轴66的主曲柄臂98的旋转。主曲柄臂98的旋转可以导致致动环90绕内部壳体 88的旋转。特别地，一旦主曲柄臂98旋转，连接到所述主曲柄臂98的连杆96就可以导致致动环90相对于内部壳体88旋转。当致动环90相对于内部壳体88旋转时，其他曲柄臂 94导致它们各自的叶片轴的旋转，所述各自的叶片轴的旋转依次导致它们各自的入口引导叶片58的旋转。如此，驱动轴66的旋转导致主入口引导叶片58的直接旋转(例如，没有来自曲柄臂94或者连杆96的协助)，在具有致动环90的帮助时，驱动轴66的旋转导致其他入口引导叶片58的间接旋转(例如，具有来自曲柄臂94或者连杆96的协助)。图5是离心式压缩机级48的示例性实施方案的分解图，进一步示出各种组件是怎样装配在一起的。如所示的，入口罩76可以装配在涡形管壳M内。特别地，在某些实施方案中，入口罩76可以被配置来用螺栓安装到或者以其他方式连接到涡形管壳M，以形成整合的压缩机组件100。另外，在某些实施方案中，离心式压缩机级48的余下的组件可以被配置为连接在一起以形成可分离的、整合的入口引导叶片组件102。例如，在某些实施方案中，螺钉可以被用来将内部壳体88装配到外部壳体74并且沉头螺钉可以被用来将间隔环 62装配到外部壳体74。另外，在某些实施方案中，入口引导叶片组件102可以被配置为连接到压缩机组件100。例如，在某些实施方案中，螺钉可以延伸通过外部壳体74、间隔环62 和入口罩76，并且进入到涡形管壳M中的螺纹孔内。应当注意的是，可以被称为入口引导叶片致动组件104(例如，包括驱动轴66、曲柄臂94、连杆96、叶片轴、入口引导叶片58等等)的许多组件将相对于图8至图10在以下被更详细地描述。示于图5中的作为入口引导叶片组件102的一部分的所有组件可以从压缩机组件100以及从入口引导叶片组件102 的其他组件被移除。图6A和图6B是离心式压缩机级48的涡形管壳M、入口罩76和入口引导叶片组件102的示例性实施方案的局部剖视图。如图6A所示，气体可以如箭头52所示地沿中心轴50流入到入口引导叶片组件102中、进入在入口罩76内的中心腔78、被叶轮80压缩、如箭头86所示地排到涡形管壳M内，并且最终如箭头56所示地离开涡形管壳M。然而，图6A示出连接到入口罩76和涡形管壳M的可分离的入口引导叶片组件 102。相反地，图6B示出从入口罩76和涡形管壳M(例如，压缩机组件100)这两者分离的入口引导叶片组件102。实际上，将入口引导叶片组件102从入口罩76和涡形管壳M移除的能力是本实施方案的优点中的一个。特别地，入口引导叶片组件102可以被安装在入口罩76的喉部，同时仍然使得入口引导叶片组件102能够容易地移除。这使得入口引导叶片组件102和所述入口引导叶片组件102的相关组件能够增强维护灵活性，同时也使得离心式压缩机级48能够在更高的压力下运转。另外，通过将致动环90、内部壳体88和入口引导叶片致动组件104装入现存的压缩机组件100中，入口引导叶片组件102可以总地比常规的引导叶片组件(比如在图1中所示的外部引导叶片36)更小和重量更轻，同时仍然能够承受更高的运转压力。换言之，作为一包络体(enclosure)，致动环90、内部壳体88和入口引导叶片致动组件104从属于压缩机组件100，而不是使用独立于组件100的分开的包络体。因此，一旦与压缩机组件100组装，入口引导叶片组件102就成为被包络的，而不是自成一体的。图7A和图7B是入口引导叶片组件102的示例性实施方案的透视图，分别示出在部分打开取向和关闭取向的入口引导叶片58。特别地，图7A示出在部分打开取向的入口引导叶片58。换言之，入口引导叶片58相对于一平面被定向在一个角度，所述平面正交于中心轴50。相反地，图7B示出在关闭取向的入口引导叶片58。换言之，入口引导叶片58被沿一平面取向，所述平面正交于中心轴50。应当注意的是，为了帮助示出在关闭取向的入口引导叶片58，致动环90没有被示出于图7B中。在图7A和图7B所示的实施方案中，使用八个三角形的入口引导叶片58。然而，在其他实施方案中，可以使用其他数量(例如，四个、六个、十个、十二个等等)的入口引导叶片58。同时，如上所述，入口引导叶片58是可分离的入口引导叶片组件102整体的一部分，所述入口引导叶片组件102可以从压缩机级(例如， 压缩机组件100)的喉部被直接地连接或卸除。这例如不同于上面在图1中所示的外部引导叶片36，也不同于直接地整合到压缩机组件100内的引导叶片。图8是入口引导叶片组件102的示例性实施方案的分解图。另外，图8描绘了入口引导叶片致动组件104的主要组件。如上所述，入口引导叶片致动组件104可以包括驱动轴66、曲柄臂94、连杆96和入口引导叶片58。另外，入口引导叶片致动组件104可以包括上面提及的叶片轴106，所述叶片轴106包括主叶片轴108。如所示的，每个叶片轴106 可以具有一个连到所述叶片轴106末端的入口引导叶片58。如上所述，如箭头70所示的， 驱动轴66绕所述驱动轴66的轴68的旋转可以直接地导致主叶片轴108的旋转，由此调整主引导叶片110的取向。换言之，驱动轴66和主叶片轴108(以及主入口引导叶片110)彼此排成一线沿一共同的旋转轴68直接地旋转。同样如上所述，通过导致致动环90相对于内部壳体88的旋转，驱动轴66绕所述驱动轴66的轴68的旋转可以间接地导致其他(从)叶片轴106的旋转。特别地，驱动轴 66的旋转也可以导致主曲柄臂98的旋转。经由相关的连杆96，主曲柄臂98的旋转可以被接着传递到致动环90。连到致动环90的其他连杆96可以导致所述其他连杆96的各自的曲柄臂94的旋转，所述其他连杆96的各自的曲柄臂94的旋转依次导致所述其他连杆96 的各自的叶片轴106的旋转，由此导致其他(从)入口引导叶片58的旋转。如此，所有的入口引导叶片58的取向可以基本上被同步。应当注意的是，不像与主叶片轴108，驱动轴 66和从叶片轴106(以及从入口引导叶片58)不是彼此排成一线沿一共同的旋转轴直接地旋转。图9是入口引导叶片致动组件104的示例性实施方案的某些组件的分解图。特别地，驱动轴66可以被直接地连接到耦合接头112。在示例性实施方案中，驱动轴66可以包括具有缺口的端114，所述具有缺口的端114被配置来与在耦合接头112中的具有凹口的开口 116配合，从而来自驱动轴66的扭力可以被传送到耦合接头112。耦合接头112可以依次被配置来装配在主曲柄臂98上，以将主曲柄臂98耦合到驱动轴66。在某些实施方案中，一对耐磨止推垫圈118和一耐磨套管120可以被置于曲柄臂94 (比如主曲柄臂98和叶片轴106(例如，主叶片轴108))之间。叶片轴106(例如，主叶片轴108)还可以包括具有缺口的端122，所述具有缺口的端122被配置来与曲柄臂94 (例如，主曲柄臂98)配合。
如上所述，驱动轴66的旋转可以直接地导致主叶片轴108的旋转，并且如此可以直接地调整主入口引导叶片110的角度取向。另外，驱动轴66的旋转可以导致主曲柄臂98 的旋转，所述主曲柄臂98的旋转可以依次通过致动环90间接地导致其他叶片轴106的旋转。如此，驱动轴66的旋转可以间接地调整其他入口引导叶片58的取向。特别地，如上所述，主曲柄臂98的旋转可以通过连到主曲柄臂98的连杆96被传递到致动环90。如图9所示，经由连到每个曲柄臂94的一端部的球面轴承124，连杆96可以被连到曲柄臂94，比如主曲柄臂98。如图10所示，致动环90也可以包括球面轴承124，连杆96可以连接到所述球面轴承124。特别地，在连杆96的两个端部，连杆96可以包括两个圆形开口 126(例如， 眼形孔)，球面轴承1 可以装配在所述两个圆形开口 1 中。球面轴承连杆96的使用可以使得曲柄臂94的旋转能够传递到所述致动环90以及传递自所述致动环90，从而可以以致动环90相对于内部壳体88的最小轴向位移来便利所述致动环90相对于内部壳体88的旋转对准。如上所述，连到致动环90的凸轮从动件92可以进一步协助致动环90相对于内部壳体88的轴向对准。图10是入口引导叶片组件102的局部侧视图。如图10所示的，凸轮从动件92可以包括V形槽128，所述V形槽128与在内部壳体88的外表面132上的V形轨道130配合。特别地，V形轨道130是绕内部壳体88的外表面132的周长设置的环形轨道。因此，经由V形槽1 与V形轨道130之间的接触面，凸轮从动件92沿环形轨道被引导。如箭头134所示的，当致动环90相对于内部壳体88旋转时，凸轮从动件92沿V形轨道130骑行(ride)，最小化致动环90相对于内部壳体88的轴向运动。如上所述，如箭头134所示的，当致动环90相对于内部壳体88旋转时，连杆96可以导致曲柄臂94如箭头136所示地旋转。由于曲柄臂94被连接到叶片轴106，曲柄臂94 的旋转导致叶片轴106的旋转，由此引起在每个各自的叶片轴106的端部的入口引导叶片 58的旋转。如上所述，气缸72可以提供泄漏保护，从而沿驱动轴66漏出的压缩气体被最小化。图11是驱动轴66、间隔环62和气缸72的示例性实施方案的局部剖视图。如所示的， 在某些实施方案中，驱动轴66可以包括多个凹槽138 (例如，环形凹槽)，所述多个凹槽138 在围绕所述驱动轴66的这样的范围内延伸，其中密封件比如是滑动密封环(例如，环形密封件)可以被用来阻挡沿驱动轴66的一定数量的气体泄漏。示例性实施方案包括三个凹槽138，然而，其他实施方案可以包括不同数量的凹槽138 (例如，一个、两个、四个或者五个凹槽)。另外，气缸72还可以包括入口缓冲端口 140和出口缓冲端口 142。在某些实施方案中，缓冲气体(例如，空气或者其他无腐蚀性的气体)可以在升高的压力下被注入到入口缓冲端口 140中，从而沿驱动轴66漏出的工艺气体的压力可以被克服。不同于进一步沿驱动轴66漏出，这样做可以导致沿驱动轴66漏出的工艺气体通过出口缓冲端口 142被排出。 如所示的，入口和出口缓冲端口 140、142这两者都可以沿驱动轴66被大体上置于密封区 144内。换言之，入口和出口缓冲端口 140、142可以沿驱动轴66被大体上置于凹槽138对和相关联的密封件之间。公开的实施方案提供许多优点。例如，在外部不同于比如在图1中所示的引导叶片36，利用紧挨着压缩机组件100(例如，安装在压缩机组件100的喉部)的入口引导叶片组件102，由每个单独的离心式压缩机级48占据的空间可以被最小化。另外，对外部支持的需求也可以被减少。然而，通过使得入口引导叶片组件102和其组件能够从压缩机组件 100容易地移除，可分离的入口引导叶片组件102的使用可以便利维护。另外，不同于轴向地移动驱动轴66，通过径向地旋转驱动轴66致动入口引导叶片58，减少了对昂贵和复杂的密封技术的需求。相反，通过入口缓冲端口 140注入高压缓冲气体并且通过出口缓冲端口 142排出缓冲气体和沿驱动轴66漏出的工艺气体使得在此描述的气缸72可以提供足够的密封和通气能力。同时，保证致动环90和内部壳体88之间的最小轴向位移的凸轮从动件 92的使用可以证明是有益的。 尽管本发明可能具有各种修改和替代方式，具体实施方案已经以实施例的方式在附图中被示出，并且已在本文中被具体描述。然而，应当明白的是，本发明不是旨在被限制到被公开的特定形式。相反，本发明将覆盖落在如下所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有的修改、等同物和替代物。
权利要求
1.一种系统，所述系统包括入口引导叶片组件，所述入口引导叶片组件包括多个入口引导叶片，所述多个入口引导叶片围绕中心轴以放射状设置并且被配置来绕与所述中心轴正交的轴旋转；驱动轴，所述驱动轴被耦合到所述多个入口引导叶片的主入口引导叶片，其中所述驱动轴沿一共同的旋转轴旋转所述主入口引导叶片，并且所述驱动轴导致所述多个入口引导叶片的从入口引导叶片绕所述从入口引导叶片各自的轴旋转，所述从入口引导叶片各自的轴与所述共同的旋转轴是偏置的；以及旋转致动器，所述旋转致动器被耦合到所述驱动轴并且被配置来导致所述驱动轴的旋转。
2.权利要求1的所述系统，包括压缩机组件，所述压缩机组件被连接到所述入口引导叶片组件，其中所述压缩机组件包括入口罩和涡形管壳。
3.权利要求1的所述系统，其中所述入口引导叶片组件包括气缸，所述气缸围绕所述驱动轴设置，其中所述气缸包括入口缓冲端口和出口缓冲端口，所述入口缓冲端口被配置来接纳缓冲气体，所述出口缓冲端口被配置来排出所述缓冲气体和沿所述驱动轴漏出的工艺气体。
4.权利要求3的所述系统，其中所述驱动轴包括多个凹槽，所述多个凹槽围绕所述驱动轴周向地延伸，并且其中所述气缸的所述入口和出口缓冲端口在轴向上被定位在相邻的凹槽之间。
5.权利要求4的所述系统，其中所述入口引导叶片组件包括多个密封件，并且每个密封件被设置在所述驱动轴的分别的凹槽中。
6.权利要求1的所述系统，包括多个叶片轴，其中每个叶片轴被耦合到各自的入口引导叶片并且被配置来与所述各自的入口引导叶片一起绕所述各自的轴旋转。
7.权利要求6的所述系统，其中所述入口引导叶片组件包括多个曲柄臂，其中每个曲柄臂被连接到各自的叶片轴，并且每个曲柄臂被配置来与所述每个曲柄臂的各自的叶片轴一起旋转。
8.权利要求7的所述系统，其中所述入口引导叶片组件包括内部壳体，所述内部壳体围绕所述中心轴设置并且包围所述多个入口引导叶片；致动环，所述致动环围绕所述内部壳体设置；以及多个连杆，其中每个连杆被连接到各自的曲柄臂并且被连接到所述致动环。
9.权利要求8的所述系统，其中所述多个连杆被这样配置，即一旦所述曲柄臂旋转就导致所述致动环相对于所述内部壳体的旋转。
10.权利要求8的所述系统，其中所述入口引导叶片组件包括多个凸轮从动件，所述多个凸轮从动件被耦合到所述致动环，并且每个凸轮从动件包括V形槽，所述V形槽被配置来与V形轨道配合，所述V形轨道围绕所述内部壳体的外表面周向地延伸。
11.权利要求8的所述系统，其中所述多个连杆中的每个连杆包括一对眼形孔，所述一对眼形孔被配置来与在所述曲柄臂和所述致动环上的球面轴承配合。
全文摘要
在某些实施方案中，一种系统包括入口引导叶片组件(102)。所述入口引导叶片组件(102)包括多个入口引导叶片(58)，所述多个入口引导叶片(58)围绕中心轴(50)以放射状设置并且被配置来绕与所述中心轴(50)正交的轴旋转。所述入口引导叶片组件(102)还包括多个叶片轴(106)，每个所述叶片轴(106)被连接到各自的入口引导叶片(58)并且被配置来与所述各自的入口引导叶片(58)一起绕所述各自的正交的轴旋转。所述入口引导叶片组件(102)进一步包括驱动轴(66)，所述驱动轴(66)被直接地连接到叶片轴(108)中的一个并且被配置来直接地导致与所述驱动轴(66)直接连接的所述叶片轴(108)的旋转和间接地导致在所述多个叶片轴中剩余的叶片轴(106)的旋转。另外，所述入口引导叶片组件(102)包括旋转致动器(60)，所述旋转致动器(60)被连接到所述驱动轴(66)并且被配置来导致所述驱动轴(66)的旋转。
文档编号F01D17/16GK102575684SQ201080041887
公开日2012年7月11日 申请日期2010年7月19日 优先权日2009年7月20日
发明者J·D·克莱蒙斯, M·R·萨宾, T·E·格伯 申请人:卡梅伦国际公司