[发明专利]燃气涡轮叶片的减振方法和实施该方法所用的减振器有效
申请号: | 201180063983.8 | 申请日: | 2011-12-20 |
公开(公告)号: | CN103282604A | 公开(公告)日: | 2013-09-04 |
发明(设计)人: | 吉恩-卢克·皮埃尔·萨赫瑞斯;米歇尔·弗朗索瓦·里昂·鲍库斯特 | 申请(专利权)人: | 涡轮梅坎公司 |
主分类号: | F01D5/22 | 分类号: | F01D5/22;F01D5/26;F01D5/30;F01D11/00 |
代理公司: | 中国商标专利事务所有限公司 11234 | 代理人: | 宋义兴;曾海艳 |
地址: | 法国*** | 国省代码: | 法国;FR |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 燃气 涡轮 叶片 方法 实施 所用 减振器 | ||
技术领域
本发明涉及安装在燃气涡轮上的叶片的减振方法,以及一种用来实施这种方法的减振器。特别是,本发明涉及涡轮发动机的涡轮叶轮,但同时也适用于带有叶片嵌入件的风扇和低压压缩机。
燃气涡轮包括至少一个驱动涡轮的压缩机,该压缩机在燃烧室入口处输送压缩空气。在燃烧后,包含涡轮级的移动转子的叶片因为与热燃气接触而会承受高温,所述热的燃气来自燃烧室。然后,热的燃气在由环形管道构成的通道区域内循环,并带动布置在该区域内的涡轮转子叶片旋转。
为此,叶片和其所安装的轮盘轮缘需要进行急剧冷却。叶片冷却装置通常由空气流构成,该空气流在叶片内部的冷却管路内循环。冷却空气来自外部和/或来自与涡轮级相关的压缩机级的空气部分。围绕轮盘的空气循环也可使轮盘下游端面得到冷却。
现有技术状态
这种燃气流的存在和叶片转动的动态激励造成了振动现象。为了限制这种振动,叶片上都在叶片平台下方装有支撑减振器,所述平台在转子级处构成了空气区域的内部子午线(meridian line)。
通常,这类减振器的形状由小型金属片材冲压成型,具有重要程度不同的切开(cutoff)边缘,振动时,叶片和平台运动所产生的能量因所述金属薄片与平台摩擦而被消耗。金属薄板在运动时,在离心力的作用下,会被夹紧,顶在平台上,这种摩擦现象在滑动阶段和与平台的附着阶段交替形成。减振器和平台之间的适配程度越好,阻尼效果最好。例如,专利文件FR2,503,247介绍了这种弹性摩擦减振器。
金属片的厚度在0.2到0.7mm之间,该厚度的选择取决于叶片的振动情况和其所承受的动态激励,特别是,取决于其共振速度。确定最佳质量,以便精确阻尼每个振动环境的共振,考虑了涡轮共振类型和涡轮转速范围以及其它设计标准(几何形状、材料等)。特别是,在低速涡轮或低压空气流的情况下,其最佳质量通常大于高速涡轮时的最佳质量。
因此,在具有多级自由涡轮的大功率涡轮发动机上,且该涡轮具有低机械负荷的情况下,所谓的低速涡轮转速(30,000rpm以下)大体上低于单级涡轮的较快转速(大约35,000至45,000rpm)。此外,双极涡轮带有较薄的叶片,数量多(例如,40到60个叶片),于是,这些叶片之间的平台间空间较小。
为此,采用这种技术来获得最佳质量从而控制摩擦力,变得越来越难。此外,当减振器座凹槽允许时,使用较厚金属薄板,例如,厚于1mm,则不利于能量耗散以及金属薄板的挠性,即不利于离心力作用下使其扭曲变形,从而也就不利于其摩擦和振动吸收特性。那么,平台下方摩擦点的这种非常局部化现象说明减振器和平台之间接触区域分布不佳。
在这种情况下,最佳质量和摩擦效果之间会出现不兼容,所述最佳质量由振动环境形成,一般在低速涡轮情况下,会趋于增加减振器的挠性。然而,实际上,在低速涡轮情况下,在平台之间减小空间内使用越来越厚的金属片材,会降低减振器挠性和与叶片/减振器接触的适配性,从而降低减振性能。
发明内容
本发明旨在通过提供具有最佳质量的减振器以解决这种不兼容性,这种最佳质量适用于根据涡轮振动环境来阻尼共振,特别是低速涡轮,与此同时,增加与减振器座支撑表面适配的灵活性。为此,本发明设想将质量功能和挠性功能分开。
更确切地说,本发明的目的是提供一种安装在燃气涡轮低速叶轮轮盘上的叶片的减振方法,所述涡轮在叶片平台下方设有减振器座,适用于安装减振器。所述方法就是独立地操纵夹紧至平台的挠性部分(flexible portion)和集中力的质量部分(mass portion),从而通过夹紧动作和将两个部分可逆的连接以及将由两个部分如此组成的减振器插入专用减振器座内而将摩擦力引向平台。
通过将挠性部分至少一个夹紧区域抵住平台,形成至少局部地围绕所述质量部分,从而有利地实现两个部分的联接。所述挠性部分挠性充分,足以使其在所要求接触水平上适应---例如---补偿定位方面的不足,适应叶片与叶片之间平台下方几何形状的分布,或者抵消铸造公差。所述质量部分可通过另一种不同的材料质量来改变,或者在减振作用不够的情况下,通过增加附加质量来增大质量部分。
本发明还涉及到用来实施上述方法的减振器。所述减振器包括片状部件和至少一个平衡块,所述片状部件采用金属薄板冲压而成,并基本上比平衡块薄。这种片状部件的壁能够挠性地接触至少一个叶片平台,特别是两个相邻叶片的平台,同时,又可至少局部地围绕所述平衡块的一个端面。
根据优选实施例:
-片状部件的材料比支撑表面材料更软,片状部件在所述表面上可调整接触;
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