CN106150560B - 具有带槽道的销的涡轮叶片阻尼系统 - Google Patents

具有带槽道的销的涡轮叶片阻尼系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有带槽道的销的涡轮叶片阻尼系统。具体而言，提供用于涡轮的阻尼系统(90)，该涡轮具有相邻的涡轮动叶平台(104)，该相邻的涡轮动叶平台(104)包括具有相对沟槽(126)的相对斜面(122)。该系统包括具有基本上圆柱形的主体(129)的销，该圆柱形的主体(129)构造成用于在该相对沟槽(126)中定位。该组槽道(130、230)提供在销的外表面(132)中且在沿其间隔的轴向部位处。该组槽道(130、230)沿相对于涡轮动叶平台(104)径向朝外的方向面对。

Description

具有带槽道的销的涡轮叶片阻尼系统
技术领域
本公开涉及具有带槽道的阻尼销的阻尼系统，该阻尼系统用于配置在涡轮动叶平台的相邻斜面(slash face)之间，以用于阻尼其动叶振动以满足零件寿命要求。
背景技术
工业涡轮(诸如燃气涡轮)已趋向于朝向增大的进口焚烧温度和增大的功率输出。在输出增大时，气体路径温度和操作振动增大。因此，动叶平面斜面逐渐地呈现包括氧化、蠕变和低周疲劳破裂的困境。动叶平台斜面的困境可损伤该平台，且导致阻尼的损失，从而导致损伤，诸如压缩机排出流泄漏，从而导致降低的发动机效率。
现有的涡轮布置在斜面之间采用阻尼销以阻尼振动。大部分现有的销具有一致的外部表面，其沿线接合涡轮平台的斜面。提供冷却和一些阻尼的一种途径使用大体圆柱形的销，其具有沿其形成的多个通道，以用于通过该通道连通冷却介质。通道沿销的相反侧延伸且交错。尽管在现有途径中的通道的布局提供冷却，但它可能不提供适当的阻尼或阻尼定制。
发明内容
本公开的第一方面提供用于涡轮的阻尼系统，该涡轮具有相邻的涡轮动叶平台，相邻的涡轮动叶平台包括具有相对沟槽的相对斜面，该系统包括：销，其具有基本上圆柱形的主体，该基本上圆柱形的主体构造成用于在相对沟槽中定位；和一组槽道，其在该销的外表面中且在沿其间隔的轴向部位处，该组槽道朝向相对于涡轮动叶平台径向朝外的方向。
本公开的第二方面提供用于阻尼系统的阻尼销，该阻尼系统用于涡轮，该涡轮具有相邻的涡轮动叶平台，相邻的涡轮动叶平台具有相对斜面，相对斜面具有相对沟槽，该阻尼销包括：基本上圆柱形的主体，其构造成用于在相对沟槽中定位；和一组槽道，其在主体的外表面中在沿其间隔的轴向部位处，该组槽道朝向相对于涡轮动叶平台径向朝外的方向。
准备本公开的例示方面以解决在本文中描述的问题和/或未论述的其他问题。
附图说明
根据结合附图作出的本公开的各种方面的下列详细描述，本公开的这些和其他特征将更容易理解，附图绘出本公开的各种实施例，在附图中：
图1是涡轮动叶的透视图，该涡轮动叶包括翼型件、平台和根部、以及根据本发明实施例的阻尼系统。
图2是例示沿涡轮动叶平台的斜面的根据本发明实施例的阻尼销的局部透视图。
图3是例示在相邻斜面之间的根据本发明实施例的阻尼销的部位的轴向端部视图。
图4是例示邻接斜面之间的阻尼销的沿图1中的4-4线的截面图。
图5是例示根据一个实施例的用于阻尼振动的阻尼销中的槽道的放大截面图。
图6是例示根据另一实施例的用于阻尼振动的阻尼销中的槽道的侧视图。
图7是例示根据另一实施例的用于阻尼振动的阻尼销中的槽道的放大截面图。
图8和9分别为例示阻尼销的一个实施例的侧视图和截面图。
图10和11分别为例示阻尼销的另一实施例的仰视图和截面图。
图12和13分别为例示阻尼销的另一实施例的侧视图和截面图。
图14和15分别为例示阻尼销的另一实施例的侧视图和截面图。
图16-17是例示阻尼销的其他实施例的侧截面图。
应注意的是，本公开的附图不按照比例。附图意图仅绘出本公开的典型方面，并因此不应认为限制本公开的范围。在附图中，类似的标号代表附图之间的类似元件。
部件列表
104 动叶平台
106 根部部分
108 柄
120 燕尾件
122 斜面
124 间隙
126 沟槽
128 阻尼销
128 阻尼销
127 成形区段
114 平台
129 圆柱形的主体
130, 230槽道
132 外表面
140,240朝外的表面
150 无槽道的其余部分
152 内表面
154 轴向地弯曲的底表面。
具体实施方式
如上面指出的，本公开提供一种阻尼系统，其具有带有槽道的阻尼销，该阻尼系统用于配置在涡轮动叶平台的相邻斜面之间，以用于阻尼所需的涡轮动叶平台的动叶振动，以满足零件寿命要求。槽道朝向相对于涡轮动叶平台径向朝外的方向，且可定制以提供期望的阻尼。
现在参照图1，例示用于涡轮的阻尼系统90，该涡轮具有相邻的涡轮动叶平台，该相邻的涡轮动叶平台包括具有相对沟槽的相对斜面。更具体而言，阻尼系统90示为具有涡轮动叶，该涡轮动叶大体上标为100，包括翼型件102、动叶平台104、包括柄108和燕尾件120的根部部分106。将理解的是，当放置在涡轮叶轮(未示出)中时，涡轮动叶100为围绕涡轮叶轮的外围固连的涡轮动叶的环形阵列中的一个。尽管公开了轴向进口动叶，但将理解的是，此阻尼系统可应用于切向进口动叶。如在图4中最好地例示的，相邻的涡轮动叶平台114包括斜面122之间的间隙124(图2)。如在图1和2中示出的，各斜面122还包括沟槽126的用于接收阻尼销128的一部分(图1和4)。
阻尼销128定位在相邻平台114的沟槽126中，以阻尼相邻平台之间的振动。如图1、16和17中所例示的，销128的相反端部可具有成形区段127(为了清晰性而从其他附图中省略)，以用于沿斜面122与对应的成形区段协作以维持在沟槽126中的定向。尽管成形区段127例示为具有平面的半圆柱形区段，但可使用各种匹配形状中的任一种。为了实现阻尼，阻尼销128与平台114的限定沟槽126的表面协作，以提供沟槽126与阻尼销128之间的各种接触构造。本发明的实施例提供各种阻尼销128构造，以允许阻尼销的振动阻尼功能的定制。
在本发明的一个实施例中，如本文所描述的，阻尼销128包括销，该销具有构造成用于定位在相对沟槽126(图4)中的基本上圆柱形的主体129(图1)。如在图5-6中所示，除了常规阻尼销以外且与常规阻尼销不同，阻尼销128包括一组槽道130，该组槽道130在销的外表面132中且在沿其间隔的轴向部位处。如图5所示，该组槽道130朝向相对于涡轮动叶平台114径向朝外的方向(在所有图中的页面上向上，除了图10)。如由图4中的箭头所示的，径向朝外方向远离平台114经过翼型件102。以此方式，该组槽道130以以下方式接合沟槽126：使得槽道130的定制作用为定制振动的阻尼。如将论述的，根据本发明的实施例，槽道130的各种布置是可能的。
在图5-6和8-17中示出的一些实施例中，各槽道130可包括朝外的表面140。在图5-6和8-17中示出的一些实施例中，朝外的表面是平坦的，使得朝外的表面140相对于基本上圆柱形销作为弦(chord)延伸。备选地，如图7中所示，朝外表面的240可朝内凹入，即，以弦的方式朝内中凹或弯曲。尽管示为分开地使用朝外的表面140、240，但它们还可一起用在单个销128上。
在例如在图6和10中示出一些实施例中，槽道130可沿销128一致地间隔。即，各相邻的销之间的空间是基本上相同的，例如，+/-0.1mm。然而，在例如在图8、12和14中示出的其他实施例中，槽道130可沿销128不一致地间隔。即，各相邻的槽道之间的空间沿销128的纵向长度不同。在任何情况下，间隔可由用户限定，以解决阻尼担忧。此外，在一些实施例中，槽道130可具有到销128中的一致的深度。在图5-13、16和17的实施例中示出了具有一致深度的槽道。在图14和15中示出的备选实施例中，至少两个槽道230可具有到销128中的不同深度。可提供具有不同深度的任何数量的槽道230且它们可以以任何方式轴向地布置，例如，两种深度交替、依次、全部不同的深度等。
进一步关于槽道的深度，槽道130、230的组的平均深度与销的直径之比(图6中d/D)的范围可从接近40%至接近80%，例如+/-1%。尽管该范围内的任何百分比都是可能的，但作为示例，图5-6示出大约45%，图8-9示出大约20%，图11示出大约80%(注意与图12和14中的侧视图不同，图10示出仰视图)，图12-13示出大约60%且图14-15示出具有在所声明的范围内变化的深度的槽道。槽道130还可描述为以不同角度在围绕销128的外表面132处延伸。例如，槽道130可延伸接近90°(图9)到接近320°(图11)，例如+/-2°。例如，如图7所示，各槽道130可围绕销128的外表面132延伸接近150°。在图10和11中，各槽道130围绕销128的外表面132延伸接近320°。关于后一情形，图11示出销128，销128将在操作期间定位(见图5和7)为槽道130沿相对于涡轮动叶平台114(图5)径向朝外的方向(向页面上方)面对。在此，销128的无槽道的其余部分150面对相对于涡轮动叶平台114径向朝内的方向(向图11中的页面下方)。(在图10中，无槽道的其余部分150面对读者。)
在图16中所示其他实施例中，槽道130不需要具有与销128的轴线垂直地延伸的侧面。例如，如图16所示，各槽道330可具有内表面152，该内表面152相对于销的轴线以非垂直的角度成角度。该角度可由用户限定，例如45°到60°。在图17中示出的另一实施例中，各槽道430可具有轴向地弯曲的底表面154。
尽管已以具体方式示出了各种实施例，但应强调的是，可一起使用上述版本中的任何一个。即，用户可根据需要选择实施例中的任一个的任何部分且将它们结合，以定制由阻尼系统100和阻尼销128提供的阻尼。在任何情况下，系统100和销128与一致平面的销相比允许更大的接触面积，这又允许来自销128的非常好的阻尼。已发现阻尼销128对无遮盖的动叶是尤其有效的，其中阻尼销可为用于阻尼的唯一来源。槽道130可加工到新的或之前用过的销128中。因此，可通过从现有的阻尼销移除材料以制造槽道130而容易地改进槽道130。
本文中使用的用语仅用于描述特定实施例，且不意图限制本公开。如在本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还应理解的是，当在本说明书中使用时，用语“包括”、和/或“包括…的”规定所声明的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或构件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、构件、和/或它们的组的存在。
以下权利要求中的所有装置或步骤加功能要素的对应结构、材料、动作和等同物意图包括用于与具体要求保护的其他要求保护的要素结合地执行功能的任意结构、材料或动作。已为了例示和描述提出了本公开的描述，但不意图为穷举的，或者限于处于所公开形式的公开。许多更改和变更对本领域技术人员而言将是显而易见的，而不脱离本公开的范围和精神。选择和描述实施例，以便最好地解释本公开的原理和实际应用，且使其他本领域技术人员能够根据具有适于所构想的特定用途的各种修改的各种实施例来理解本公开。

Claims (10)

1.一种用于涡轮的阻尼系统(90)，所述涡轮具有相邻的涡轮动叶平台(104)，所述相邻的涡轮动叶平台(104)包括具有相对沟槽(126)的相对斜面(122)，所述系统包括：
销，其具有基本上圆柱形的主体(129)，所述基本上圆柱形的主体(129)构造成用于在所述相对沟槽(126)中定位；和
一组槽道(130、230)，其在所述销的外表面(132)中且在沿所述销的外表面(132)间隔的轴向部位处，该组槽道(130、230)朝向相对于所述涡轮动叶平台(104)径向朝外的方向。
2.根据权利要求1所述的阻尼系统(90)，其中，该组槽道(130、230)沿所述销一致地间隔。
3.根据权利要求1所述的阻尼系统(90)，其中，该组槽道(130、230)沿所述销不一致地间隔。
4.根据权利要求1所述的阻尼系统(90)，其中，各槽道包括朝外的表面(140、240)，其中，所述朝外的表面(140、240)为平面的，使得所述朝外的表面(140、240)相对于该基本上圆柱形的销作为弦延伸。
5.根据权利要求1所述的阻尼系统(90)，其中，该组槽道(130、230)各自包括朝外的表面(140、240)，且其中，所述朝外的表面(140、240)为朝内凹入的。
6.根据权利要求1所述的阻尼系统(90)，其中，各槽道围绕所述销的外表面(132)延伸接近150°。
7.根据权利要求1所述的阻尼系统(90)，其中，各槽道围绕所述销的外表面(132)延伸接近320°，且所述销的无槽道的其余部分(150)面对相对于所述涡轮动叶平台(104)径向朝内的方向。
8.根据权利要求1所述的阻尼系统(90)，其中，各槽道具有内表面(152)，所述内表面(152)相对于所述销的轴线以非垂直的角度成角度。
9.根据权利要求1所述的阻尼系统(90)，其中，各槽道具有轴向地弯曲的底表面(154)。
10.根据权利要求1所述的阻尼系统(90)，其中，该组槽道(130、230)包括具有到所述销中的不同深度的至少两个槽道(130、230)。
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