CN102656339B - 一种具有受控加载的涡轮机叶片阻尼装置的涡轮机转子 - Google Patents

一种具有受控加载的涡轮机叶片阻尼装置的涡轮机转子 Download PDF

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Abstract

一种用于涡轮机转子中的阻尼结构。阻尼结构包括细长缓冲器元件，细长缓冲器元件包括第一缓冲器端部和相反的第二缓冲器端部，第一缓冲器端部刚性附接至第一叶片并且朝向相邻的第二叶片延伸，第二缓冲器端部与和第二叶片相关联的配合面邻近地设置。缓冲器元件具有中心线，中心线沿着缓冲器元件的在第一缓冲器端部和第二缓冲器端部之间的至少一部分、在从第一叶片朝向第二叶片的方向上径向向内延伸。转子的旋转运动实现第二缓冲器端部与配合面之间的相对运动，以通过由缓冲器元件上的离心力确定的预定阻尼力将第二缓冲器端部设置为与配合面摩擦接合。

Description

一种具有受控加载的涡轮机叶片阻尼装置的涡轮机转子
本发明是根据美国能源部颁发的编号为DE-FC26-05NT42644的合同在美国政府的支持下进行的。美国政府对本发明拥有一定的权利。 
相关申请的交叉引用 
本申请与律师案号为“2009P14036US”、题为“具有受控加载的涡轮机叶片阻尼装置”的申请相关并且与该申请在同一天提交，在此将该申请的全部内容通过参引并入本文。 
技术领域
本发明总体上涉及涡轮机中的涡轮叶片的振动阻尼，并且更具体地涉及一种包括提供受控阻尼力的缓冲器的阻尼结构。 
背景技术
诸如蒸汽轮机或燃气轮机之类的涡轮机被在沿着转子的圆周布置以便形成环形的叶片布置的转子叶片之间流动的热工作气体驱动，并且能量通过转子叶片从热工作气体传递到转子轴。随着发电厂的容量增加，通过工业涡轮发动机的流的容积也增加得越来越大，并且操作条件(例如操作温度和压力)变得更加严格。另外，增大了转子叶片的尺寸以利用工作气体内的更多能量从而改善效率。以上所有这些的结果是转子叶片所受的应力(例如热应力、振动应力、弯曲应力、离心应力、接触应力和扭转应力)水平的增加。 
为了限制叶片内的振动应力，可向叶片提供多种结构以在叶片之间形成用来衰减转子旋转过程中产生的振动的配合结构。例如，可提供从叶片上的中跨位置延伸以彼此接合的例如柱状隔离件(standoffs)的中跨(mid-span)缓冲器。两个中跨缓冲器在叶片的两侧位于同一高度， 其中它们各自的接触面指向相反的方向。当叶片静止时，相邻叶片上的缓冲器接触面分开小的间隙。然而，当叶片在满载状态下旋转并且在离心力的作用下变松(untwisting)时，相邻叶片上的缓冲器表面相互接触。此外，每个涡轮叶片可设置有位于叶片的外边缘并且具有前、后护罩接触面的外护罩，该前、后护罩接触面随着转子开始旋转而相互接触。叶片之间在前护罩接触面和后护罩接触面上以及在缓冲器接触面上的接合被设计为改善在巨大离心力下叶片的强度，并且进一步操作为通过接触的缓冲器表面上的摩擦来衰减振动。缓冲器衰减的缺点是通常难以在大直径叶片上实现期望的由于叶片的离心变松而在缓冲器之间产生的接触力。此外，与大直径叶片相关联的大的机械负载一般要求更大的缓冲器结构以获得机械稳定性，以避免缓冲器的向外弯曲，从而由于定位在高速流动区域内的更大缓冲器通过部分跨度(part-span)区域的流动限制而导致增大的空气动力学损失和流动低效性。 
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种涡轮机转子中的阻尼结构，涡轮机转子包括转子盘和多个叶片。阻尼结构包括细长缓冲器元件，细长缓冲器元件包括第一缓冲器端部和相反的第二缓冲器端部，第一缓冲器端部刚性附接至第一叶片并且朝向相邻的第二叶片延伸，第二缓冲器端部与至少部分地形成在第二叶片上的配合面邻近地设置。缓冲器元件具有中心线，中心线沿着缓冲器元件的在第一缓冲器端部和第二缓冲器端部之间的至少一部分、在从第一叶片朝向第二叶片的方向上径向向内延伸。配合面限定轴向延伸区，轴向延伸区用于容纳当第一叶片和第二叶片在转子加速旋转期间变松时第二缓冲器端部沿着配合面的轴向运动。转子的旋转运动实现第二缓冲器端部与配合面之间的相对运动，以通过由缓冲器元件上的离心力确定的预定阻尼力将第二缓冲器端部设置为与配合面摩擦接合。 
阻尼结构可以位于所述叶片的叶片根部与叶片尖端之间的中跨位置处。 
缓冲器元件的中心线可以包括大致平滑的曲线，大致平滑的曲线具有从第一缓冲器端部向第二缓冲器端部延伸的径向向外地面向的凹侧。 
缓冲器元件的中心线可以包括第一线性中心线段和第二线性中心线段以及在中心线段之间的位于第一叶片和第二叶片之间的中间点处的折角，第一中心线段从第一缓冲器端部向中间点径向向内倾斜并且第二中心线段从中间点向第二缓冲器端部径向向外倾斜。 
配合面可以包括周向面向侧和径向向内面向侧，周向面向侧至少部分地形成在第二叶片的侧面上，径向向内面向侧形成在从所述第二叶片延伸的凸缘上。周向面向侧和径向向内面向侧可以限定用于容纳第二缓冲器端部的凹部。 
在第一和第二叶片之间限定中间点，并且缓冲器元件的径向厚度可以从叶片中的每一个向中间点减小。 
根据本发明的另一方面，提供了一种涡轮机转子中的中跨阻尼结构，涡轮机转子包括转子盘和多个叶片。中跨阻尼结构包括：细长缓冲器元件，细长缓冲器元件包括第一缓冲器端部和相反的第二缓冲器端部，第一缓冲器端部刚性附接至第一叶片并且朝向相邻的第二叶片延伸，第二缓冲器端部与至少部分地形成在第二叶片的侧面上并且限定轴向弯曲支承面的配合面邻近地设置。缓冲器元件具有中心线，中心线沿着缓冲器元件的在第一端部与中间点之间的一部分、在从第一叶片朝向第二叶片的方向上径向向内延伸并且从中间点朝向第二缓冲器端部径向向外延伸，其中中间点是第一叶片与第二叶片之间的中间点。转子的旋转运动实现第二缓冲器端部与配合面之间的相对运动，以通过由缓冲器元件上的离心力确定的预定阻尼力将第二缓冲器端部设置为与配合面摩擦接合。 
附图说明
尽管说明书以特别指出并清楚主张了本发明的权利要求书作为结论，但通过结合附图的以下描述可更好地理解本发明，在附图中相同的参考数字表示相同的元件，并且在附图中： 
图1是沿着垂直于旋转轴线的平面所截取、从轴向流动方向所看到的转子的局部端视图，其示出了本发明的实施方式； 
图1A是缓冲器端部与叶片的配合面之间的接触位置的放大视图； 
图2是在图1中的2-2线所指示的平面所截取的视图； 
图3是示出图1中的实施方式的替代构造的局部端视图； 
图4是沿垂直于旋转轴线的平面所截取并且示出本发明的替代实施方式的转子的局部端视图；以及 
图5是示出图4的实施方式的替代构造的局部端视图。 
具体实施方式
在优选实施方式的以下具体描述中，对构成优选实施方式的一部分的附图进行了参考，并且在附图中通过示例而非限制的方式示出了可以实施本发明的具体的优选实施方式。应当理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下使用其它实施方式并且作出改变。 
参照图1，图示了例如用于燃气轮机或蒸汽轮机的涡轮机(未示出)的转子10的截面。转子10包括转子盘12和多个叶片14，所述多个叶片14在这里示为第一叶片14a和相邻的第二叶片14b。叶片14包括从与转子盘12接合的叶片根部16延伸到叶片尖端18的径向细长结构。叶片14a、14b中的每一个包括压力侧表面20和吸力侧表面22。转子10还包括在第一和第二叶片14a、14b之间延伸并且位于叶片14a、14b的叶片根部16与叶片尖端18之间的中跨处的阻尼结构24。 
阻尼结构24包括细长缓冲器结构26，细长缓冲器结构26包括第一缓冲器端部28，第一缓冲器端部28刚性附接至第一叶片14a的吸力侧表面22并且朝向第二叶片14b的相邻压力侧表面20延伸。缓冲器元件26另外包括邻近与第二叶片14b相关联的配合面32定位的相反的第二缓冲器端部30。配合面32至少部分地形成在第二叶片14b的压力侧表面20上。 
缓冲器元件26限定有中心线34，中心线34沿着缓冲器元件26的在第一缓冲器端部28与中间点38之间的第一部分36、在从第一叶片14a朝向第二叶片14b的方向上径向向内延伸，该中间点38是第一和第二叶片14a、14b之间的中间点。中心线34沿着缓冲器元件26的从中间点38到第二缓冲器端部30的第二部分40径向向外延伸。中间点38可限定为大体上位于缓冲器元件26的设置成与第一和第二叶片14a、14b均周向隔开的中央区域上的任一点。在图1中图示的实施方式中， 中心线34包括大致平滑的曲线，该大致平滑的曲线从在第一和第二缓冲器端部28、30的上边缘之间延伸的周向线42开始以例如古罗马拱门的方式向内弯曲并且具有从第一缓冲器端部28向第二缓冲器端部30延伸、径向向外地面向的凹侧。此外，中心线34通过第一和第二叶片14a、14b的质心C。 
进一步参照图1A，当转子10静止时，第二缓冲器端部30通常定位成在缓冲器端面44与配合面32之间设置有小的缓冲器间隙G。配合面32包括周向面向侧46，周向面向侧46可沿径向向外方向周向向内地倾斜并且面向缓冲器端面44的同样倾斜的周向面向部44a。配合面32另外包括形成在从第二叶片14b的吸力侧22延伸的凸缘50上的径向向内面向侧48。周向面向侧46和径向向内面向侧48限定用于容纳第二缓冲器端部30的凹部52。周向面向侧46优选倾斜为使得其大致垂直于缓冲器元件26的中心线34并且大体上平行于周向面向部44a。缓冲器端面44的径向外部44b与凸缘50的径向向内面向侧48邻近地设置。 
在图2中可见，配合面32的周向面向侧46沿着轴向方向延伸以与缓冲器端面44上的相应的周向面向部44a接合。另外，配合面的周向面向侧46和缓冲器端面44的周向面向部44a都可形成有沿着轴向方向的曲率以容纳这些构件之间在叶片的变松过程中的相对运动。 
在转子10的加速旋转(spin-up)过程中，施加在缓冲器元件26上的离心力引起第二缓冲器端部30径向向外运动并且与配合面32摩擦接合。具体地，在转子10的旋转过程中，缓冲器元件26绕第一缓冲器端部28枢转并且第二缓冲器端部30的径向向外运动引起缓冲器端面44和配合面32的各自的偏斜或倾斜表面44a和46沿着大体上平行于或相切于中心线34并且延伸穿过质心C的方向以预定力相互接合。另外，缓冲器端面44的径向外部44b与凸缘50的径向向内面向部48接合，限定出窝区，以限制第二缓冲器端部30的向外运动并且将第二缓冲器端部30保持在凹部52内。 
此外，因为第一缓冲器端部28刚性附接至第一叶片14a，随着第一叶片在转子10的加速旋转过程中的变松，缓冲器元件26将与第一叶片14a在大体上平行于轴向和周向方向的平面内枢转。如图2所示，缓冲器元件26在叶片变松过程中由方向箭头54所描绘的枢转运动将引起第二缓冲器端部30在轴向上沿弧线运动，如箭头56所描绘的。如上所述， 配合面32的周向面向侧46和缓冲器端面44的周向面向侧44a的轴向方向上的曲率容纳或引导第二阻尼端面44在叶片14变松时的运动。同样，设置在缓冲器端面44和配合面32之间的缓冲器间隙G在离心力产生将缓冲器端面44锁定至配合面32的接合力之前提供用于这些部件之间的相对运动的减小的摩擦界面。 
第二缓冲器端部30以预定的最小阻尼力接合配合面32，其中阻尼力可由缓冲器元件26的向内的角和质量来控制。应当指出，理想的是将缓冲器元件26构造为产生这样的阻尼力：该阻尼力在大致不超过这种最小阻尼力的情况下足以在第二缓冲器端部30和配合面32之间的界面上产生用以控制叶片振动的阻尼。该位置上的过量力可导致缓冲器元件26和配合面32上的过度磨损和应力。 
由缓冲器元件26的曲率形成的向内的角——如中心线34所限定——大致改变了由缓冲器元件26上的离心力产生的阻尼力。施加在缓冲器元件26上的离心力引起缓冲器元件26向外弯曲并且变得更少凹入，从而产生叶片14之间的阻尼力。较大的中心线曲率将在缓冲器元件26上产生较大的离心负载并且产生施加在第二缓冲器端部30与配合面32之间的较大的阻尼力。例如，认为具有与悬链曲线匹配的曲率的缓冲器元件26会引起缓冲器元件26在叶片14之间产生大致比衰减振动所需的阻尼力更大的阻尼力。另外，构造有具有相对较浅的曲线的中心线34的缓冲器结构26被认为足以在缓冲器结构26上产生足够的离心力并且在有效控制所施加的力的水平的同时提供减少叶片振动的必要阻尼力。 
为了最小化或降低缓冲器元件26上的惯性负载，缓冲器元件26可形成有从两个缓冲器端部28、30中的任一个朝向中间点38延伸的如图1所示的逐渐变细形状。即，缓冲器元件26的径向厚度可以从缓冲器端部28、30朝向中间点38逐渐减小。此外，该逐渐变细形状可以通过使缓冲器26设有减小的横截面面积来降低空气动力学阻力，从而促进在叶片之间通过涡轮机的流动。 
应当指出，尽管公开了用于容纳第二缓冲器端部30的轴向运动的特定构造，但也可以提供其它接合结构以容纳叶片的变松。例如，可提供球窝结构，在这种情况下，配合面32可以形成为用于容纳形成在第二缓冲器端部30上的球或部分球面的圆形窝面。 
参照图3，图示了包括图1中示出的实施方式的变型的替代构造。图3中对应于图1中的元件的元件通过在相同的参考数字上增加100来标记。 
在图3中，缓冲器元件126包括刚性固定至第一叶片114a的第一缓冲器端部128和邻近第二叶片114b上的配合面132被支撑的第二缓冲器端部130。缓冲器元件126形成有第一和第二线性部136、140，其中缓冲器元件126的中心线134包括第一线性中心线段134a和第二线性中心线段134b。中心线段134a、134b以折角(inflexion angle)θ在第一和第二叶片114a、114b之间的中间点138处会合。第一中心线段136从第一缓冲器端部128向中间点138径向向内倾斜，并且第二中心线段140从中间点138向第二缓冲器端部130径向向外倾斜。 
图3的构造提供了具有三角形构造的阻尼结构124，该阻尼结构124包括从周向线142径向向内延伸的缓冲器元件126。在优选实施方式中，第一和第二中心线段134a和134b中的每一个从周向线142以角度α向内倾斜。角度α可在从大约3°到大约20°的范围内，并且优选是大约6°，使得折角θ是大约178°。阻尼结构124以以上对于阻尼结构24描述的方式操作，其中施加在缓冲器元件126上的离心力引起第二缓冲器端部130以预定力接合配合面132，以提供用于衰减叶片振动的受控阻尼力。另外，可提供与图2的轴向延伸的配合面32类似的配合面结构，以容纳第二缓冲器端部130和配合面132之间的相对轴向运动。 
参照图4，描述本发明的另一实施方式，图4中对应于图1中的元件的元件通过在相同的参考数字上增加200来标记。图示了包括阻尼结构224的转子210，阻尼结构224包括缓冲器元件226，缓冲器元件226包括从第一叶片214a朝向相邻的第二叶片214b延伸的细长第一缓冲器元件260。第一缓冲器元件260包括刚性附接至第一叶片214a的第一缓冲器端部262、和延伸至中间点238的相反的第二缓冲器端部264。细长第二缓冲器元件266从第二叶片214b朝向第一叶片214a延伸并且包括刚性附接至第二叶片214b的第一缓冲器端部268、和延伸至中间点238的相反的第二缓冲器端部270。 
第一缓冲器元件260的第二缓冲器端部264在第一和第二叶片214a、214b之间的中间点238处限定接合面272，接合面272与第二缓冲器元件266的第二缓冲器端部270上的配合面274邻近地设置。当转 子210静止时，即没有离心力作用于第一和第二缓冲器元件260、266时，在相邻的表面272、274之间限定有缓冲器间隙G。 
第一和第二缓冲器元件260、266限定有中心线234，中心线234沿着从第一叶片214a朝向中间点238的方向径向向内延伸并且沿着从第二叶片214b朝向中间点238的方向径向向内延伸。由第一和第二缓冲器元件260、266限定的中心线234包括具有凹侧的大致平滑的曲线，该凹侧朝向周向线242径向向外地面向，该周向线242在第一缓冲器元件260的第一缓冲器端部262的径向外边缘和第二缓冲器元件266的第一缓冲器端部268的径向外边缘之间延伸。 
转子210的旋转运动实现了第一和第二缓冲器元件260、266的第二缓冲器端部264、270之间的相对运动以闭合缓冲器间隙G并且通过由作用于第一和第二缓冲器元件260、266的离心力确定的预定阻尼力将接合面272设置成与配合面274摩擦接合。特别地，作用在第一和第二缓冲器260、266上的离心力实现缓冲器元件260、266的径向向外运动，该运动引起缓冲器元件260、266朝向彼此枢转并使缓冲器间隙G被闭合。此外，应当指出，缓冲器元件260、266的第二端部264、270被设置为在叶片214a、214b之间的如下位置限定缓冲器间隙G：在该位置，第二端部264、270在转子加速旋转和相应的叶片变松的过程中相对于彼此保持在大致相同的位置。因此，不管叶片在转子加速旋转的过程中的变松如何，接合面272都将保持与配合面274的面对关系，并且在涡轮机的运转过程中接合面272将被设置为锁定摩擦接合。 
参照图5，图示了包括图4中示出的实施方式的变型的替代构造。图5中对应于图4中的元件的元件通过在相同的参考数字上增加100来标记。 
在图5中，图示了包括阻尼结构324的转子310。阻尼结构324包括缓冲器元件326，缓冲器元件326包括从第一叶片314a朝向相邻的第二叶片314b延伸的细长第一缓冲器元件360。第一缓冲器元件360包括刚性附接至第一叶片314a的第一缓冲器端部362、和延伸至中间点338的相反的第二缓冲器端部364。细长第二缓冲器元件366从第二叶片314b朝向第一叶片314a延伸并且包括刚性附接至第二叶片314b的第一缓冲器端部368、和延伸至中间点338的相反的第二缓冲器端部370。 
第一缓冲器元件360的第二缓冲器端部364在第一和第二叶片314a、314b之间的中间点338处限定接合面372，接合面372设置为邻近第二缓冲器元件366的第二缓冲器端部370上的配合面374。当转子310静止时，即没有离心力作用于第一和第二缓冲器元件360、366时，在相邻的接合面372、374之间限定有缓冲器间隙G。第一和第二缓冲器元件360、366限定中心线334，其中中心线334包括分别沿着第一和第二缓冲器元件360、366延伸的第一线性中心线段334a和第二线性中心线段334b。中心线段334a、334b在第一和第二叶片314a、314b之间的中间点338以折角θ会合。 
图5中的构造提供了具有三角形构造的阻尼结构324，该阻尼结构324包括从周向线342径向向内延伸的第一和第二缓冲器元件360、366，该周向线342连接第一缓冲器元件360的第一缓冲器端部362的径向外边缘和第二缓冲器元件366的第一缓冲器端部368的径向外边缘。在优选实施方式中，第一和第二中心线段334a和334b中的每一个从周向线342以角度α向内倾斜。角度α可在从大约3°到大约20°的范围内，并且优选是大约6°，使得当转子310静止时折角θ是大约178°。阻尼结构324以以上对于图4中的阻尼结构224描述的方式操作，其中转子310的旋转运动在第一和第二缓冲器元件360、366上产生离心力以使缓冲器元件360、366径向向外移动。随着缓冲器元件360、366向外移动，缓冲器元件360、366朝向彼此枢转并且闭合缓冲器间隙G。当缓冲器间隙G被闭合时，接合面372通过由加载于第一和第二缓冲器元件360、366的离心力确定的预定阻尼力设置为与配合面374摩擦接合。包括以所描述的6°的角度定位的第一和第二缓冲器元件360、366的阻尼结构324被认为可在缓冲器间隙G处产生大约500N的力，该力高于由于例如叶片变松造成的叶片334a、334b的运动可能产生的任何力。 
在参照图4和图5描述的本发明的实施方式中，为了最小化或降低第一和第二缓冲器元件260、266(360、366)上的惯性负载，可使这些元件从各自的第一和第二叶片214a、214b(314a、314b)朝向中间点238(338)处的缓冲器间隙G逐渐变细。即，径向厚度可以从缓冲器端部262、268(362、368)朝向中间点238(338)逐渐减小。此外，该逐渐变细形状可以通过使缓冲器260、266(360、366)设有减小的横截面面积来降低空气动力学阻力以在叶片之间流过涡轮机。 
在上述实施方式的每一个中，应当指出，提供了使用径向向内延伸的构造来控制在缓冲器元件和配合面之间的缓冲器间隙处的阻尼力的结构，以在接合面处产生预定的向外指向的离心力和相应的周向指向的阻尼力。 
本发明特别适于设计用于高温(即，850℃)应用的大直径、受冷却的涡轮机叶片，例如可用于工业用燃气轮机。本发明通过中跨缓冲器结构实现了受控阻尼力的应用，如对于受到增大的空气动力学振动的大直径叶片的振动阻尼所需要的，其中阻尼结构可通过使用作用在向内倾斜的一个或多个缓冲器元件上的预定离心力来根据需要在缓冲器间隙处提供较大或较小的力。 
尽管已图示和描述了本发明的具体实施方式，但对于本领域普通技术人员来说显然的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出多种其它改变和修改。因此本发明意图在所附权利要求书内覆盖本发明范围内的所有这些改变和修改。 

Claims (5)

1.一种涡轮机转子，所述涡轮机转子包括转子盘、多个叶片以及中跨阻尼结构，所述中跨阻尼结构包括：
细长缓冲器元件(26,126)，所述细长缓冲器元件(26,126)包括第一缓冲器端部(28,128)和相反的第二缓冲器端部(30,130)，所述第一缓冲器端部(28,128)刚性附接至第一叶片(14a,114a)并且朝向相邻的第二叶片(14b,114b)延伸，所述第二缓冲器端部(30,130)与至少部分地形成在所述第二叶片(14b,114b)的侧面(20,120)上并且限定轴向弯曲支承面的配合面(32,132)邻近地设置；
所述缓冲器元件(26,126)具有中心线(34,134)，所述中心线(34,134)沿着所述缓冲器元件(26,126)的在所述第一缓冲器端部(28,128)与中间点(38,138)之间的一部分(36,136)、在从所述第一叶片(14a,114a)朝向所述第二叶片(14b,114b)的方向上径向向内延伸并且从所述中间点(38,138)朝向所述第二缓冲器端部(30,130)径向向外延伸，其中，所述中间点(38,138)是所述第一叶片(14a,114a)与所述第二叶片(14b,114b)之间的中间点；以及
其中，所述转子(10,110)的旋转运动实现所述第二缓冲器端部(30,130)与所述配合面(32,132)之间的相对运动，以通过由所述缓冲器元件(26,126)上的离心力确定的预定阻尼力将所述第二缓冲器端部(30,130)设置为与所述配合面(32,132)摩擦接合。
2.根据权利要求1所述的涡轮机转子，其中，所述缓冲器元件(26)的所述中心线(34)包括大致平滑的曲线，所述大致平滑的曲线具有从所述第一缓冲器端部(28)向所述第二缓冲器端部(30)延伸的径向向外地面向的凹侧。
3.根据权利要求1所述的涡轮机转子，其中，所述缓冲器元件(126)的所述中心线(134)包括第一线性中心线段(134a)和第二线性中心线段(134b)以及在所述第一线性中心线段(134a)和所述第二线性中心线段(134b)之间的位于所述第一叶片(114a)和所述第二叶片(114b)之间的中间点(138)处的折角(θ)，所述第一线性中心线段(134a)从所述第一缓冲器端部(128)向所述中间点(138)径向向内倾斜并且所述第二线性中心线段(134b)从所述中间点(138)向所述第二缓冲器端部(130)径向向外倾斜。
4.根据权利要求1所述的涡轮机转子，其中，所述配合面(32,132)限定轴向弯曲的窝区，所述轴向弯曲的窝区用于容纳当所述第一叶片(14a,114a)和所述第二叶片(14b,114b)在转子加速旋转期间变松时所述第二缓冲器端部(30,130)沿着所述配合面(32,132)的轴向运动。
5.根据权利要求4所述的涡轮机转子，其中，所述配合面(32,132)包括周向面向侧(46)和径向向内面向侧(48)，所述周向面向侧(46)至少部分地形成在所述第二叶片(14b,114b)的侧面(20,120)上，所述径向向内面向侧(48)形成在从所述第二叶片(14b,114b)延伸的凸缘(50)上，所述周向面向侧(46)和所述径向向内面向侧(48)限定用于容纳所述第二缓冲器端部(30,130)的凹部(52)。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5558095B2 (ja) * 2009-12-28 2014-07-23 株式会社東芝 タービン動翼翼列および蒸気タービン
US8684692B2 (en) * 2010-02-05 2014-04-01 Siemens Energy, Inc. Cooled snubber structure for turbine blades
US20130011271A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 United Technologies Corporation Ceramic matrix composite components
BR112016006514A2 (pt) 2013-09-26 2017-08-01 Franco Tosi Mecc S P A estágio de rotor de turbina axial com uma variação de velocidade adaptativa para tensões dinâmicas
US9719355B2 (en) * 2013-12-20 2017-08-01 General Electric Company Rotary machine blade having an asymmetric part-span shroud and method of making same
JP6280769B2 (ja) * 2014-02-28 2018-02-14 三菱日立パワーシステムズ株式会社 動翼及び回転機械
FR3037097B1 (fr) * 2015-06-03 2017-06-23 Snecma Aube composite comprenant une plateforme munie d'un raidisseur
US10132169B2 (en) 2015-12-28 2018-11-20 General Electric Company Shrouded turbine rotor blades
US10287895B2 (en) 2015-12-28 2019-05-14 General Electric Company Midspan shrouded turbine rotor blades
JP6955021B2 (ja) * 2017-03-13 2021-10-27 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト 向上した耐フラッタ性を備えるスナバ化翼
FR3075282B1 (fr) * 2017-12-14 2021-01-08 Safran Aircraft Engines Dispositif amortisseur
CN111615584B (zh) * 2017-12-18 2022-08-16 赛峰飞机发动机公司 阻尼装置
EP3521565A1 (de) 2018-01-31 2019-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel mit stabilisierungselement und zugehöriger rotor
FR3096734B1 (fr) * 2019-05-29 2021-12-31 Safran Aircraft Engines Ensemble pour turbomachine
EP4112884A1 (en) 2021-07-01 2023-01-04 Doosan Enerbility Co., Ltd. Blade for a turbomachine, blade assembly, and turbine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB711572A (en) * 1951-02-27 1954-07-07 Rateau Soc Improvements in vibration damping means for bladings in fluid actuated or actuating rotary machines
US3771922A (en) * 1972-10-30 1973-11-13 Mc Donnell Douglas Corp Stabilized rotary blades
US4257743A (en) * 1978-03-24 1981-03-24 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Coupling devices of moving blades of steam turbines
US4734010A (en) * 1985-05-31 1988-03-29 Bbc Brown, Boveri & Company, Limited Damping element for independent turbomachine blades
US6341941B1 (en) * 1997-09-05 2002-01-29 Hitachi, Ltd. Steam turbine

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1034375A (fr) 1950-03-24 1953-07-22 Bbc Brown Boveri & Cie Amortisseur de vibrations pour ailettes de turbo-machines
FR1033197A (fr) * 1951-02-27 1953-07-08 Rateau Soc Amortisseurs de vibrations pour aubages mobiles de turbo-machines
GB770528A (en) 1954-02-05 1957-03-20 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to steam turbines
GB910239A (en) 1959-12-07 1962-11-14 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to steam turbines
GB987016A (en) 1962-08-22 1965-03-24 Ass Elect Ind Improvements in turbine rotors
US3216699A (en) 1963-10-24 1965-11-09 Gen Electric Airfoil member assembly
GB1234566A (zh) 1967-06-06 1971-06-03
US3451654A (en) 1967-08-25 1969-06-24 Gen Motors Corp Blade vibration damping
DE2117387A1 (de) 1970-04-13 1971-11-04 Mini Of Aviat Supply Beschaufelter Rotor für ein Gasturbinenstrahltriebwerk
JPS49120901U (zh) * 1973-02-15 1974-10-16
US4257741A (en) * 1978-11-02 1981-03-24 General Electric Company Turbine engine blade with airfoil projection
JPS5692303A (en) 1979-12-24 1981-07-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Structure of rotor blade for turbine or the like
US5695323A (en) 1996-04-19 1997-12-09 Westinghouse Electric Corporation Aerodynamically optimized mid-span snubber for combustion turbine blade
US6568908B2 (en) 2000-02-11 2003-05-27 Hitachi, Ltd. Steam turbine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB711572A (en) * 1951-02-27 1954-07-07 Rateau Soc Improvements in vibration damping means for bladings in fluid actuated or actuating rotary machines
US3771922A (en) * 1972-10-30 1973-11-13 Mc Donnell Douglas Corp Stabilized rotary blades
US4257743A (en) * 1978-03-24 1981-03-24 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Coupling devices of moving blades of steam turbines
US4734010A (en) * 1985-05-31 1988-03-29 Bbc Brown, Boveri & Company, Limited Damping element for independent turbomachine blades
US6341941B1 (en) * 1997-09-05 2002-01-29 Hitachi, Ltd. Steam turbine

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Publication number Publication date
JP2013513755A (ja) 2013-04-22
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