本發(fā)明大體上涉及具有多個沿周向?qū)实臏u輪葉片的渦輪機。更具體而言，本發(fā)明涉及具有用于提供相鄰渦輪葉片之間的振動阻尼的多個環(huán)的阻尼器銷。

背景技術(shù)：

也稱為渦輪輪葉或渦輪轉(zhuǎn)子葉片的渦輪葉片通過引起渦輪機的轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)來將來自流動流體如熱燃燒氣體或蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成機械能。在渦輪機過渡穿過各種操作模式時，渦輪葉片經(jīng)受機械應(yīng)力和熱應(yīng)力兩者。

渦輪葉片大體上包括從平臺沿徑向向外延伸的翼型件、從平臺沿徑向向內(nèi)延伸的柄，以及從柄沿徑向向內(nèi)延伸的燕尾或安裝部分。各個渦輪葉片的燕尾部裝固在限定于轉(zhuǎn)子輪或盤中的互補槽口內(nèi)。轉(zhuǎn)子輪聯(lián)接于轉(zhuǎn)子軸。

在發(fā)動機操作期間，振動可引入到渦輪葉片中。例如，熱燃燒氣體或蒸汽的流的波動可引起它們振動。渦輪機設(shè)計者的一個基本設(shè)計考慮在于避免或最小化關(guān)于渦輪葉片的自然頻率的共振，以及由被迫響應(yīng)和/或空氣彈性不穩(wěn)定性產(chǎn)生的動態(tài)應(yīng)力，因此控制渦輪葉片的高周疲勞。為了改進渦輪葉片的高周疲勞壽命，振動阻尼器典型地設(shè)在平臺下方和/或其間，以摩擦地消散振動能，并且減小操作期間的振動的對應(yīng)幅度。由振動阻尼器除去的振動能的量隨振動阻尼器的動態(tài)重量和反作用負載而變。

盡管已知的阻尼器可在典型操作期間在很大程度上足夠，但存在對改進總體阻尼器效力的期望。用以實現(xiàn)振動的阻尼的先前嘗試包括圓形阻尼器銷、金屬片平阻尼器或復雜的楔形阻尼器。通常，這些類型的阻尼器的真實阻尼器性能不是已知的，直到第一次發(fā)動機測試。然而，在當時，渦輪葉片中的阻尼器凹穴幾何形狀由硬工具鎖住(lock in)。因此，如果阻尼器并未如預期執(zhí)行，則可需要潛在地昂貴的工具返工。因此，存在對阻尼銷的期望，該阻尼銷提供用于共振模式激勵避免的自然頻率調(diào)節(jié)工具，并且實現(xiàn)獨立模式調(diào)節(jié)選擇，而不需要對現(xiàn)有渦輪葉片的設(shè)計的改變。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面和優(yōu)點在以下描述中在下面闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發(fā)明的實踐學習。

本發(fā)明的一個實施例為一種用于使聯(lián)接于轉(zhuǎn)子軸的相鄰渦輪葉片減振的阻尼器銷。阻尼器銷包括與第二端部部分沿軸向?qū)什⑶遗c其沿軸向間隔的第一端部部分，以及與第一端部部分和第二端部部分同軸地對準并且設(shè)置在它們之間的固持銷。固持銷將第一端部部分聯(lián)接于第二端部部分。阻尼器銷還包括多個環(huán)，其與第一端部部分與第二端部部分之間的固持銷同軸地對準并且沿其設(shè)置。第一端部部分、第二端部部分和多個環(huán)限定阻尼器銷的大體弓形的外表面，其構(gòu)造成與限定在相鄰渦輪葉片之間的凹槽接觸。

本發(fā)明的另一個實施例為一種渦輪發(fā)動機。渦輪發(fā)動機包括在渦輪發(fā)動機內(nèi)沿軸向延伸的轉(zhuǎn)子軸，以及聯(lián)接于轉(zhuǎn)子軸的相鄰的一對渦輪葉片。各個渦輪葉片至少部分地限定凹槽，其沿對應(yīng)渦輪葉片的斜面(slash face)延伸。渦輪發(fā)動機還包括阻尼器銷，其設(shè)置在相鄰渦輪葉片之間的凹槽內(nèi)。阻尼器銷包括與第二端部部分沿軸向?qū)什⑶已剌S向間隔的第一端部部分，以及與第一端部部分和第二端部部分同軸地對準并且設(shè)置在它們之間的固持銷。固持銷將第一端部部分聯(lián)接于第二端部部分。阻尼器銷還包括多個環(huán)，其與第一端部部分與第二端部部分之間的固持銷同軸地對準并且沿其設(shè)置。第一端部部分、第二端部部分和多個環(huán)限定阻尼器銷的大體弓形的外表面，其構(gòu)造成與限定在相鄰渦輪葉片之間的凹槽接觸。

技術(shù)方案1. 一種用于使聯(lián)接于轉(zhuǎn)子軸的相鄰渦輪葉片減振的阻尼器銷，所述阻尼器銷包括：

第一端部部分，其與第二端部部分沿軸向?qū)什⑶遗c其沿軸向間隔；

固持銷，其與所述第一端部部分和所述第二端部部分同軸地對準并且設(shè)置在它們之間，其中所述固持銷將所述第一端部部分聯(lián)接于所述第二端部部分；以及

多個環(huán)，其與所述第一端部部分與所述第二端部部分之間的所述固持銷同軸地對準并且沿其設(shè)置，其中所述第一端部部分、所述第二端部部分和所述多個環(huán)限定所述阻尼器銷的大體弓形的外表面，其構(gòu)造成與限定在所述相鄰渦輪葉片之間的凹槽接觸。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的阻尼器銷，其特征在于，所述多個環(huán)包括由不同材料形成的兩個或更多個環(huán)。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的阻尼器銷，其特征在于，所述多個環(huán)中的各個環(huán)圍繞所述固持銷沿周向延伸。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的阻尼器銷，其特征在于，所述多個環(huán)包括第一組環(huán)和第二組環(huán)，所述第一組環(huán)中的各個環(huán)具有大致等于所述第一端部部分和所述第二端部部分的直徑的直徑，所述第二組環(huán)中的各個環(huán)具有小于所述第一端部部分和所述第二端部部分的所述直徑的直徑。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的阻尼器銷，其特征在于，所述固持銷就座在由所述第一端部部分限定的開口內(nèi)。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的阻尼器銷，其特征在于，所述固持銷就座在由所述第二端部部分限定的開口內(nèi)。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的阻尼器銷，其特征在于，長形外本體的所述第一端部部分或所述第二端部部分中的至少一個為半圓柱形的。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的阻尼器銷，其特征在于，所述阻尼器銷還包括施加于所述阻尼器銷的所述外表面的至少一部分的低摩擦耐磨涂層。

技術(shù)方案9. 一種渦輪發(fā)動機，包括：

轉(zhuǎn)子軸，其在所述渦輪發(fā)動機內(nèi)沿軸向延伸；

相鄰的一對渦輪葉片，其聯(lián)接于所述轉(zhuǎn)子軸，各個渦輪葉片至少部分地限定凹槽，所述凹槽沿對應(yīng)渦輪葉片的斜面延伸；以及

阻尼器銷，其設(shè)置在所述凹槽內(nèi)，所述阻尼器銷包括：

第一端部部分，其與第二端部部分沿軸向?qū)什⑶遗c其沿軸向間隔；

固持銷，其與所述第一端部部分和所述第二端部部分同軸地對準并且設(shè)置在它們之間，其中所述固持銷將所述第一端部部分聯(lián)接于所述第二端部部分；以及

多個環(huán)，其與所述第一端部部分與所述第二端部部分之間的所述固持銷同軸地對準并且沿其設(shè)置，其中所述第一端部部分、所述第二端部部分和所述多個環(huán)限定所述阻尼器銷的大體弓形的外表面，其構(gòu)造成與限定在所述相鄰渦輪葉片之間的凹槽接觸。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述多個環(huán)包括由不同材料形成的兩個或更多個環(huán)。

技術(shù)方案11. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述多個環(huán)中的各個環(huán)圍繞所述固持銷沿周向延伸。

技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述多個環(huán)包括第一組環(huán)和第二組環(huán)，所述第一組環(huán)中的各個環(huán)具有大致等于所述第一端部部分和所述第二端部部分的直徑的直徑，所述第二組環(huán)中的各個環(huán)具有小于所述第一端部部分和所述第二端部部分的所述直徑的直徑。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述固持銷就座在由所述第一端部部分限定的開口內(nèi)。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述固持銷就座在由所述第二端部部分限定的開口內(nèi)。

技術(shù)方案15. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，長形外本體的所述第一端部部分或所述第二端部部分中的至少一個為半圓柱形的。

技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述渦輪發(fā)動機還包括施加于所述阻尼器銷的所述外表面的至少一部分的低摩擦耐磨涂層。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案16所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述低摩擦耐磨涂層施加于所述第一端部部分和所述第二端部部分。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案16所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述低摩擦耐磨涂層施加于所述環(huán)中的一個或更多個。

技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述渦輪發(fā)動機為燃氣渦輪發(fā)動機。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將在審閱說明書時更好地認識到此類實施例及其它實施例的特征和方面。

附圖說明

包括針對本領(lǐng)域技術(shù)人員的其最佳模式的本發(fā)明的完整且開放的公開在說明書的其余部分中(包括參照附圖)更具體地闡述，在該附圖中：

圖1示出了如可并入本發(fā)明的至少一個實施例的示例性燃氣渦輪的功能圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的示例性渦輪葉片的透視圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的設(shè)置在沿周向相鄰的渦輪葉片之間的阻尼器銷的示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性阻尼器銷的側(cè)視圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的如圖4中所示的示例性阻尼器銷的局部截面?zhèn)纫晥D；以及

圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的如圖4中所示的示例性阻尼器銷的局部截面?zhèn)纫晥D。

部件列表

10 燃氣渦輪

12 入口區(qū)段

14 壓縮機區(qū)段

16 燃燒區(qū)段

18 渦輪區(qū)段

20 排氣區(qū)段

22 軸

24 轉(zhuǎn)子軸

26 轉(zhuǎn)子盤

28 轉(zhuǎn)子葉片

30 外殼

32 熱氣體路徑

34 熱氣體

36 翼型件

38 基部/平臺

40 前緣

42 后緣

44 壓力側(cè)

46 吸入側(cè)

48 斜面

50 斜面

52 根部分

54 柄

56 根結(jié)構(gòu)

58 阻尼器銷

60 凹槽/槽口

100 阻尼器銷

102 第一端部部分

104 第二端部部分

106 軸向中心線

108 肩部

110 肩部

112 平支承表面

114 平支承表面

116 固持銷

118(a) 端部部分

118(b) 端部部分

120(a) 開口

120(b) 開口

122 環(huán)

122(a) 環(huán)

122(b) 環(huán)

124 外表面

126 第一組環(huán)

128 第二組環(huán)。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的本實施例，其一個或更多個實例在附圖中示出。詳細描述使用了數(shù)字和字母標記來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的標記用于表示本發(fā)明的相似或類似的部分。如本文中使用的，用語"第一"、"第二"和"第三"可以可互換地使用，以將一個構(gòu)件與另一個區(qū)分開，并且不意圖表示獨立構(gòu)件的位置或重要性。

用語"上游"和"下游"是指相對于流體通路中的流體流的相對方向。例如，"上游"是指流體流自的方向，并且"下游"是指流體流至的方向。用語"徑向地"是指大致垂直于特定構(gòu)件的軸向中心線的相對方向，并且用語"軸向地"是指大致平行于和/或同軸地對準于特定構(gòu)件的軸向中心線的相對方向。

各個實例經(jīng)由闡釋本發(fā)明提供，而不限制本發(fā)明。實際上，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，可在本發(fā)明中作出改型和變型，而不脫離其范圍或精神。例如，示為或描述為一個實施例的部分的特征可用于另一個實施例上以產(chǎn)生又一個實施例。因此，意圖是，本發(fā)明覆蓋如歸入所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。盡管在本文中示出和描述了工業(yè)或陸基燃氣渦輪，但如所示和本文中所述的本發(fā)明不限于陸基和/或工業(yè)燃氣渦輪，除非在權(quán)利要求中另外指出。例如，如本文中所述的本發(fā)明可用于任何類型的渦輪機(包括但不限于蒸汽渦輪、飛行器燃氣渦輪或船舶燃氣渦輪)中。

現(xiàn)在參照附圖，圖1示出了燃氣渦輪10的一個實施例的示意圖。燃氣渦輪10大體上包括入口區(qū)段12、設(shè)置在入口區(qū)段12下游的壓縮機區(qū)段14、設(shè)置在壓縮機區(qū)段14下游的燃燒器區(qū)段16內(nèi)的多個燃燒器(未示出)、設(shè)置在燃燒器區(qū)段16下游的渦輪區(qū)段18，以及設(shè)置在渦輪區(qū)段18下游的排氣區(qū)段20。此外，燃氣渦輪10可包括聯(lián)接在壓縮機區(qū)段14與渦輪區(qū)段18之間的一個或更多個軸22。

渦輪區(qū)段18可大體上包括轉(zhuǎn)子軸24，其具有多個轉(zhuǎn)子盤26(示出了其中一個)，以及從轉(zhuǎn)子盤26沿徑向向外延伸且互連于其的多個轉(zhuǎn)子葉片28。各個轉(zhuǎn)子盤26繼而可聯(lián)接于延伸穿過渦輪區(qū)段18的轉(zhuǎn)子軸24的一部分。渦輪區(qū)段18還包括外殼30，其沿周向包繞轉(zhuǎn)子軸24和轉(zhuǎn)子葉片28，由此至少部分地限定穿過渦輪區(qū)段18的熱氣體路徑32。

在操作期間，工作流體如空氣流過入口區(qū)段12并且到壓縮機區(qū)段14中，其中空氣被逐漸地壓縮，因此將加壓空氣提供至燃燒區(qū)段16的燃燒器。加壓空氣與燃料混合，并且在各個燃燒器內(nèi)焚燒，以產(chǎn)生燃燒氣體34。燃燒氣體34從燃燒器區(qū)段16流過熱氣體路徑32到渦輪區(qū)段18中，其中能量(動能和/或熱能)從燃燒氣體34傳遞至轉(zhuǎn)子葉片28，因此引起轉(zhuǎn)子軸24旋轉(zhuǎn)。機械旋轉(zhuǎn)能接著可用于對壓縮機區(qū)段14供能并且/或者生成電。離開渦輪區(qū)段18的燃燒氣體34接著可從燃氣渦輪10經(jīng)由排氣區(qū)段20排出。

圖2示出了包括翼型件36、平臺38、柄40和燕尾或安裝部分42的常規(guī)渦輪葉片或輪葉28。圖3提供了一對沿周向相鄰的渦輪葉片28(a),28(b)的下游視圖。如圖2中所示，燕尾部42用于將渦輪葉片28裝固于轉(zhuǎn)子盤26(圖1)的外周，如本領(lǐng)域中公知的。平臺38限定用于流過渦輪區(qū)段18(圖1)的熱氣體路徑32的燃燒氣體34的向內(nèi)流動邊界。在本發(fā)明的各種實施例中，阻尼器銷44沿渦輪葉片平臺38附近(即，其徑向內(nèi)側(cè))的一個軸向邊緣(或斜面)46定位。將認識到的是，類似的阻尼器銷44位于轉(zhuǎn)子盤26(圖1)上的相鄰的各對渦輪葉片28(a),28(b)(圖3)之間，如從圖3顯而易見的。在特定實施例中，如圖2中所示，阻尼器銷44位于沿渦輪葉片28的整個斜面46延伸的長形凹槽48(圖1)中。

阻尼器銷44用作振動阻尼器。當安裝時，如圖3中所示，阻尼器銷44定位在相鄰的渦輪葉片28(a),28(b)之間。在操作中，阻尼器銷44摩擦地消散振動能，并且減小對應(yīng)的振動幅度。由阻尼器銷44除去的振動能的量隨若干因素而變，其包括但不限于阻尼器銷44的動態(tài)重量、阻尼器銷44的幾何形狀和相鄰渦輪葉片28(a),28(b)之間的反作用負載。

圖4提供了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性阻尼器銷100的側(cè)視圖。圖5提供了如圖4中所示的阻尼器銷100的局部截面?zhèn)纫晥D。圖6提供了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的阻尼器銷100的局部截面?zhèn)纫晥D。將理解的是，圖4中所示的阻尼器銷100可替代如圖2和3中所示的阻尼器銷44。

在一個實施例中，如圖4,5和6中共同所示，阻尼器銷100包括相對于阻尼器銷100的軸向中心線106與第二端部部分104沿軸向間隔的第一端部部分102。在特定實施例中，第一端部部分102和第二端部部分104可相對于中心線106同軸地對準。

在特定實施例中，如圖4-6中所示，阻尼器銷100的第一端部部分102和/或第二端部部分104可為大致半圓柱形的。如圖4中所示，第一端部部分102和/或第二端部部分104可分別包括肩部108,110。該構(gòu)造產(chǎn)生平支承表面112,114，其適于在形成于渦輪葉片斜面46中的凹槽48的相對端部處依靠在加工的渦輪葉片平臺表面或肩部上，由此向阻尼器銷100提供支承，同時在機器操作期間防止不合乎需要的過度旋轉(zhuǎn)。

如圖5和6中所示，阻尼器銷100還包括固持銷116。固持銷116將第一端部部分102聯(lián)接于第二端部部分104。固持銷116可與第一端部部分102和第二端部部分104同軸對準并且設(shè)置在它們之間。在特定實施例中，如圖5中所示，固持銷108的一個或兩個端部部分118(a),118(b)可就座在分別由第一端部部分102和第二端部部分104限定的開口120(a),120(b)內(nèi)。例如，在一個實施例中，端部118(a)就座在開口120(a)內(nèi)，而另一端部118(b)固定地連接于第二端部部分104。在另一個實施例中，端部118(b)就座在開口120(b)內(nèi)，而另一端部118(a)固定地連接于第一端部部分102。在這些構(gòu)造中的任一個中，固持銷108可與第一或第二端部部分102,104分開。在備選方案中，如圖6中所示，固持銷108的兩個端部118(a),118(b)可固定地連接于第一端部部分102和第二端部部分104。

在各種實施例中，如圖4-6中共同所示，阻尼器銷100包括多個環(huán)122，其至少部分地沿周向包繞固持銷108。環(huán)122可與第一端部部分102與第二端部部分104之間的固持銷108同軸地對準并且沿其設(shè)置。第一端部部分102、第二端部部分104和多個環(huán)122限定阻尼器銷100的大體弓形的外表面124。外表面124的至少一部分構(gòu)造(形狀和/或尺寸確定)成與限定在相鄰渦輪葉片28(a),28(b)之間的凹槽48的內(nèi)表面接觸。在一個實施例中，頂部部分124的至少一部分可涂覆有低摩擦耐磨涂層。環(huán)122的形狀、尺寸和材料可基于分析結(jié)果或通過測試結(jié)果選擇。環(huán)122提供沿特定方向調(diào)節(jié)剛性同時沿備選方向保持剛性的能力。

在一個實施例中，如圖4中所示，多個環(huán)122可包括由不同材料形成的兩個或更多個環(huán)122(a)和122(b)。例如，環(huán)122(a)可由金屬材料形成，而122(b)可由金屬材料或復合材料或具有與環(huán)122(a)不同的阻尼或機械性質(zhì)的其它材料形成。環(huán)122(a)和122(b)可放置成沿軸向相鄰，或者可沿固持銷108與彼此沿軸向間隔。

在一個實施例中，如圖6中所示，多個環(huán)122可包括第一組環(huán)126和第二組環(huán)128。第一組環(huán)126中的各個環(huán)126具有大致等于第一端部部分102和第二端部部分104的直徑的直徑。第二組環(huán)128中的各個環(huán)128具有小于第一端部部分102和第二端部部分104和/或第一組環(huán)126中的環(huán)126的直徑的直徑。

圖4-6中所示和本文中所述的阻尼器銷100提供了優(yōu)于現(xiàn)有阻尼器銷的各種技術(shù)益處。例如，環(huán)提供自然頻率調(diào)節(jié)工具用于避免渦輪葉片的共振模式激勵，并且可實現(xiàn)獨立模式調(diào)節(jié)選擇，而不需要對渦輪葉片自身的修改。

該書面的描述使用實例以公開本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這些其它實例包括不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。