[发明专利]涡轮机定子行进波抑制件

说明书

一种涡轮机组件包括包围转子(44)的环形定子(59)，转子围绕中心线轴线而包绕且可围绕其旋转。一个或多个非轴对称的部分弧形的环形的圆形加强件(60)围绕定子而设置在定子上，且可为螺旋形的。非轴对称的部分弧形的环形的圆形加强件可围绕圆周的三分之一到一半而延伸、为空心的，且定位在转子的一个或多个叶片级上。一个或多个环形中跨凸缘(70)可附连到定子，且沿轴向定位在空心的部分弧形的环形的圆形加强件内。一个或多个质量块或外部构件可在部分弧形的环形的圆形加强件的端部之间附连到一个或多个环形中跨凸缘中的至少一个或定子。环形定子和转子可具有引起与转子一起旋转的旋转定子波的匹配的频率。定子可为包围风扇转子的风扇壳体或包围迷宫式密封齿的迷宫式密封台(92)。

政府利益

本发明是根据国防部的政府合同No. FA8650-09-D-2922而在政府支持下作出的。政府对本发明具有一定的权利。

技术领域

本发明大体上涉及包围转子的涡轮机定子(诸如壳体)，并且更具体地涉及设计成通过抑制定子中的行进波来抑制转子与定子之间的破坏性模态相互作用的结构。

背景技术

诸如燃气涡轮发动机的涡轮机可用于发电，且可用于飞行器和船舶推进以及其它应用。涡轮机和其它机器结合在周围具有定子的情况下自旋或旋转的转子，诸如在为定子的风扇壳体内旋转的飞行器燃气涡轮发动机风扇转子。如果转子和定子具有匹配的频率且定子波与转子一起旋转或行进，则由于转子在定子上摩擦而引起的相互作用可引起不稳定的共振。用以避免该问题的一种设计将360度加强环或肋添加到定子，从而使共振移动到运行转子速度以上。

美国专利No. 8684671声明，在现有技术中已知通过周向加强件来加强壳体，以便增加壳体中的旋转波的传播速度。8684671教导了一种形成连续的环形环的涡轮机壳体，环形环围绕叶片轮延伸超过360度，且用作用于旋转波的传播介质，各旋转波由相同频率的两个驻波产生，并且壳体在其外围处包括至少一个纵向加强件，纵向加强件定尺寸且定位成使得将至少一个给定旋转波的两个驻波的频率分开。

然而，对壳体进行加强可能是不够的，或这可导致增加壳体上的材料的厚度，在要满足的重量和/或空间需求方面，增加厚度是不可接受的。

360度加强肋较大，且占据了发动机外部硬件或外部构件通常所需要的重量和宝贵空间。期望使用较轻的重量和较小的结构来避免与行进波相关联的共振问题。

发明内容

一种涡轮机组件包括包围转子的环形定子，转子和定子围绕中心线轴线而包绕。转子可围绕中心线轴线旋转，并且一个或多个非轴对称的部分弧形的环形的圆形或螺旋形加强件围绕定子而设置在定子上。

一个或多个非轴对称的部分弧形的环形的圆形加强件可为空心的。一个或多个环形中跨凸缘可围绕定子而设置且附连到定子。诸如涡轮机外部构件的一个或多个质量块可在部分弧形的环形的圆形加强件的周向端部之间附连到定子，或附连到一个或多个环形中跨凸缘中的至少一个。定子可在定子的前凸缘与后凸缘之间沿轴向延伸。

部分弧形的环形的圆形加强件可围绕定子的圆周的大约三分之一到一半而延伸。部分弧形的环形的圆形加强件可定位在转子的一个或多个叶片级上。中跨凸缘可沿轴向定位在空心的部分弧形的环形的圆形加强件内。

环形定子和转子具有匹配的频率，匹配的频率引起与转子一起旋转或行进的旋转定子波。环形定子可由复合材料制成。

飞行器燃气涡轮发动机可结合包围风扇转子的作为环形定子的环形风扇壳体，以及围绕风扇壳体且在风扇壳体上的一个或多个非轴对称的部分弧形的环形的圆形或螺旋形加强件。

一种飞行器燃气涡轮发动机包括：定子，其具有安装到非旋转壳体的迷宫式密封台；迷宫式密封齿，其安装在转子上而与迷宫式密封台成密封关系；以及围绕非旋转壳体且在非旋转壳体上的一个或多个非轴对称的部分弧形的环形的圆形或螺旋形加强件。