CN106247401B - 用于涡轮机中部件的阻尼装置和组装所述阻尼装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于涡轮机中部件的阻尼装置和组装所述阻尼装置的方法，公开了用于吸收涡轮机的第一部件和第二部件之间的结构振动或高激励频率的阻尼装置，特别是结合高温运行条件。第一部件可以是燃气涡轮的燃烧室或者燃烧器，并且第二部件可以是例如连接到或穿过所述第一部件的壁（110）的燃料供应管线（130）。根据本发明，阻尼装置由至少一个丝网元件（200）构成。根据优选实施例，丝网元件200插入外壳（250）内，并且丝网元件（200）的径向外表面被外壳（250）挤压，且丝网元件（200）的径向内表面紧密地围绕第二部件（130），其中所述外壳（250）例如由焊缝（280）固定地连接到第一部件的壁（110）。此外，本发明涉及用于组装所述阻尼装置的方法。

Description

用于涡轮机中部件的阻尼装置和组装所述阻尼装置的方法

技术领域

本发明涉及涡轮机的技术。其涉及用于吸收涡轮机的第一部件和第二部件之间的结构振动或高激励频率的阻尼装置。根据本发明的优选实施例，第一部件是燃气涡轮的燃烧室或者燃烧器，并且第二部件是连接到或穿过所述第一部件的壁的管，例如燃料供应管线。此外，本发明涉及用于组装所述阻尼装置的方法。

背景技术

诸如蒸汽涡轮、燃气涡轮、压缩机的涡轮机在额定条件下运行之前经过若干瞬态运行模式。在包括额定运行条件的所有运行模式期间，可能发生严重的结构振动。

如果不使这些结构振动适当衰减，则它们可以引起某些机器部件的损坏或减少某些机器部件的寿命。

出于保护敏感部件免受破坏性结构振动的目的，在机器工程领域中普遍已知的是应用丝网元件以便隔离或者抑制这样的破坏性振动。此外，丝网元件提供一定的抗冲击性和高达1000℃的耐热性。

丝网由呈相互交错的针法形式的连续或准连续丝制成。在接触位置处的极小的接触表面与空腔中捕获的空气的结合确保了低的热传递速率。网状物是三维挠性的并且提供了良好的弹性和拉伸特性。

图1示出振动隔离和阻尼元件300的典型结构。这样的隔离和阻尼元件300的核心是丝网元件（衬垫）200。图1示出一件式丝网元件200。这种类型的隔离和阻尼元件300广泛地用于机器的振动隔离或阻尼轴承，例如，用作振动机器的底座的基体。通常，这些隔离/阻尼元件300由插入互补形状的外壳320内的圆形或矩形（未示出）衬垫200构成，其中衬垫200由编织的压缩不锈钢丝制成。衬垫200可以设有中央孔310，以用于机器底座或者用于在底部上安装机器的螺钉或螺栓。可以存在基板330，其带有螺丝孔340以便将阻尼元件螺纹旋拧在基体上。外壳320与基板330或与机器底座中的任一者连接。

文件US 2009/0304313 A1描述了柔性混合气体轴颈轴承，包括柔性混合轴承垫，该轴承垫具有流体静力凹槽和毛细管限流器，以便向轴承提供加压气体流。轴承也包括邻近轴承垫的内圈（inner rim）、外圈和内圈和外圈之间的阻尼器桥。阻尼器桥具有小于轴承垫和外圈的轴向长度的轴向长度，以在阻尼器桥的每侧上形成阻尼器腔。一体式丝网阻尼器位于阻尼器桥的每侧上的阻尼器腔内。一体式居中弹簧位于内圈和外圈之间，以便为轴承垫提供径向和旋转柔性。无油轴承设计解决了现今柔性空气箔片轴承设计中固有的低阻尼和低承载能力的特性问题，同时保持了对转子几何构造变化的适应性。

EP 0 989 289 A1描述了一种振动解耦接头，在这种类型的振动解耦接头中，能够密封地固定到待连接的管的相应的相对部分的两个环状端部件通过第一金属波纹管形套筒和第二金属套筒彼此连接，其中所述第一金属波纹管形套筒能够弹性地变形并且将端部件与流体密封的密封件连接，所述第二金属套筒限定机械地支撑所述连接的、位于波纹管套筒和端部件的径向外侧、轴向配合在端部件上的零件；第一端部件具有内部导流元件，该内部导流元件的形状适于限定带有径向游隙地轴向延伸进入第一金属套筒内并朝向第二端部件延伸的管道的悬臂部分，其从第一端部件开始并且沿流动方向延伸直到其到达第二端部件；导流元件由环状塞形成，所述塞呈由丝网形成的管的形式，其由被折叠以形成多个径向层的管状金属套（sock）构成，并且由被编织以形成链接式网的不锈钢丝制成。

所引用的现有技术水平没有公开或提出结合涡轮机、特别是结合燃气涡轮的热负载部件使用丝网元件作为阻尼装置。

发明内容

本发明的目标是开启使用所述丝网元件的新领域，即用于吸收涡轮机的第一部件和第二部件之间的结构振动或高激励频率，具体地结合高温运行条件，例如结合燃气涡轮的燃烧室或燃烧器。

该目标通过根据权利要求1的阻尼装置和根据权利要求14的用于组装阻尼装置的方法实现。

根据本发明的阻尼装置用于吸收涡轮机的第一部件（例如，燃气涡轮的燃烧室或者燃烧器）和该涡轮机的第二部件之间的结构振动或高激励频率，其中例如管、具体地燃料供应管线的管的第二部件连接到或穿过所述第一部件的壁。该阻尼装置的特征在于其包括至少一个丝网元件。

根据优选实施例，丝网元件被设计成多零件元件。

具体地，丝网元件由两个半壳构成。

根据另一优选实施例，丝网元件被插入外壳内，并且丝网元件的径向外表面被外壳压缩，且丝网元件的径向内表面紧密地围绕第二部件，其中，所述外壳固定地连接到第一部件。

根据进一步的重要实施例，外壳由可拆卸地相互连接的至少两个半部组装成。

最优选地，外壳由通过诸如螺钉的可拆卸紧固件相互连接的两个半部组装成。

最优选地，丝网元件由两个半壳构成，并且外壳由两个半部组装成，其中在组装条件下，丝网半壳和外壳半部具有相同的分型面。

根据另一实施例，外壳由焊接接头或钎焊接头连接到第一部件。

在另一实施例中，外壳装备有滑动套筒，其围绕丝网元件。滑动套筒允许丝网元件在外壳内的一定轴向运动，以补偿制造公差或运行期间的变形。

根据本发明的用于组装阻尼装置的方法的特征在于以下步骤：

（1）将丝网元件的第一半壳插入外壳的第一半部内，

（2）将丝网元件的第二半壳插入外壳的第二半部内，

（3）围绕所述第二部件定位所述外壳的所述第一半部和所述第二半部，

（4）通过至少一个可拆卸紧固件将所述外壳的所述第一半部和所述第二半部相互连接，

（5）使已组装的外壳运动到涡轮机的所述第一部件的壁，

（6）通过进一步收紧所述至少一个可拆卸紧固件来压缩外壳和第二部件之间的丝网半部，

（7）将外壳焊接或钎焊到第一部件的壁。

附图说明

现在将参考附图更具体地解释本发明的额外特征和优点。

图1示出根据现有技术的带有丝网元件的振动阻尼器的典型结构；

图2示出由两个半壳零件构成的丝网元件的实施例；

图3示出根据图4的阻尼装置的横截面视图；

图4示出根据本发明的阻尼装置的主要简图；

图5示出在组装的半完成步骤期间根据本发明的阻尼装置的透视图；

图6示出处于其最终状态的根据本发明的阻尼装置的透视图；

图7a-c示出通过使用滑动套筒的丝网元件的可变位置；

图8以透视图示出图7a-c的实施例。

具体实施方式

图2至图4以非常概略的方式示出根据本发明的阻尼装置的基本特征的主要简图（principal sketch）。通过涡轮机的第一部件（例如，燃气涡轮的燃烧室或者燃烧器）的壁的管130受到保护以免受该部件的结构振动。出于该目的，阻尼元件200、210围绕管130。为了容易地组装和拆卸，阻尼元件200被设计成两件式元件210，其由两个相同的丝网半壳210a、210b构成。这些丝网半壳210、210a、210b的内表面适应于管130的外轮廓。外壳250围绕管130和丝网半壳210、210a、210b。外壳250将这两个丝网半壳210、210a、210b压向管130，从而在管130和外壳250之间形成摩擦和形式配合连接。出于容易地组装和拆卸阻尼元件的目的，外壳250也由两个半部260构成，类似于丝网元件200、210。因此，有利的是将外壳半部260和丝网半壳210、210a、210b设置成使得它们形成共用分型面120。优选地，分型面120与已组装外壳250的对称轴线重合。在这种情况下，能够使用相同设计的外壳半部260和相同形状和尺寸的丝网半壳210、210a、210b。通过将两个外壳半部260螺栓连接在一起（见图5和图6），丝网元件210向管130施加必要的接触压力。外壳250的每个半部260均具有内表面，其适应于丝网半壳210的外轮廓，以便将所述半壳210插入外壳半部260内。如前文所述，将半壳210插入使得所有零件形成相同的分型面120。在运行条件下，外壳250固定地连接到带有结构振动的所述第一部件（100）的壁110。

图5示出处于半完成组装步骤的根据本发明的阻尼装置。管130（例如，用于向燃气涡轮的燃烧室或燃烧器供应燃料的管）在不直接接触所述燃烧室或燃烧器的壁110的情况下穿过该壁110。出于该目的，壁110设有相应通孔（未示出）并且管130由周围的丝网元件200保持在其位置中。丝网元件200相应地插入外壳250内。由两个半部260构成的外壳250提供中央通孔以便管130穿过。同时，该通孔的尺寸适应于用于插入丝网阻尼元件200。为了容易地组装二者，外壳250和丝网元件200被设计为多零件部件，特别是设计为两件式零件260、210。每个外壳半部260提供半圆腔以便插入丝网元件200的半壳210a、210b。两个外壳半部260被定位成围绕管130并且由螺钉270连接，以在外壳半部260之间形成活动接头（loose joint ）并且将外壳半部260围绕管130保持在其恰当位置中。在下述步骤中，使已组装的外壳250运动到所述第一部件的壁110，并且收紧螺钉270。通过收紧螺钉270，丝网半部210、210a、210b被压在管130上，并且在管130和外壳250之间形成摩擦和形式配合连接。

最后，通过焊接将外壳250连接到壁110。

图6示出这种最终状态。外壳250由焊缝280固定地连接到第一部件100的壁110。如果认为必要，则可以向连接螺钉270施加额外的焊缝280作为螺钉锁定手段。丝网元件200同心地或准同心地围绕管130。由于丝网元件200的振动阻尼和隔离性质及其耐热性，实现了壁110和管130之间的振动吸收连合（conjunction），即使在燃气涡轮燃烧室或燃烧器的高温环境下也是这样。

外壳250至少满足下述功能。其形成用于丝网元件200的容器，在运行期间保护其免受外部危险、维持其完整性和形式稳定性，并且确保固定且永久地连接到所述燃烧室或燃烧器的壁110等等。

此外，如上所述，外壳250向丝网元件200施加压力以实现丝网元件200和管130之间的摩擦和形式配合连接。

图7a）、图7b）、图7c）和图8图释了根据本发明的设备的原理，其允许丝网元件200、210在外壳250内或外壳半部260内的一定的轴向可变定位或一定的轴向运动，以在安装或运行期间补偿所涉及的部件的制造公差或变形。这种额外的可变性可以通过滑动套筒290实现，该套筒290被整合到外壳250、260中，并且能够在外壳250或外壳半部260内沿轴向方向移动。滑动套筒290允许一定的轴向运动（例如，在高达10 mm的范围中），但是阻止旋转运动。图7a）至图7c）示出相比于外壳250处于不同轴向位置，并且因而在组装之后相对于燃烧室或燃烧器的壁110处于不同轴向位置的管130。如果在运行条件下需要，则滑动套筒290可以例如由焊点280固定。

根据本发明的阻尼装置的优点包括：

在具有低的固有零件重量的情况下具有高阻尼率；

高抗腐蚀性；

高达1000℃的高耐热性；

短的组装时间和拆卸时间；

高的静态和动态应变速率。

附图标记列表

100第一部件，例如燃气涡轮的燃烧室或燃烧器

110第一部件的壁

120分型面

130第二部件，例如管

200丝网元件

210多零件丝网元件的零件

210a，210b丝网元件的半壳

250外壳

260外壳半部

270螺钉

280焊缝

290滑动套筒

300振动隔离/阻尼元件

310中央孔

320外壳

330基板

340螺丝孔。

Claims (17)

1.用于吸收涡轮机的第一部件（100）和所述涡轮机的第二部件（130）之间的结构振动或高激励频率的阻尼装置，所述第二部件（130）连接到或穿过所述第一部件（100）的壁（110），其特征在于，所述阻尼装置由至少一个丝网元件（200）构造成；

所述丝网元件（200）插入外壳（250）内，并且所述丝网元件（200）的径向外表面被所述外壳（250）的径向内表面挤压，并且所述丝网元件（200）的径向内表面紧密地围绕所述第二部件（130），其中，所述外壳（250）固定地连接到所述第一部件（100），其中能够轴向运动的滑动套筒（290）插入所述外壳（250）内。

2.根据权利要求1所述的阻尼装置，其特征在于，所述丝网元件（200）被设计成多零件元件（210）。

3.根据权利要求2所述的阻尼装置，其特征在于，所述丝网元件（200）由两个半壳（210a、210b）构造成。

4.根据权利要求1所述的阻尼装置，其特征在于，所述外壳（250）满足所述至少一个丝网元件（200）的容器的功能。

5.根据权利要求1所述的阻尼装置，其特征在于，所述丝网元件（200）和所述第二部件（130）之间的接头和/或所述丝网元件（200）和所述外壳（250）之间的接头允许所述第二部件（130）相对于所述第一部件（100）的轴向和/或径向和/或倾斜运动，以便在安装或运行期间补偿所涉及部件的制造公差或变形。

6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的阻尼装置，其特征在于，所述外壳（250）由可拆卸地相互连接的至少两个零件（260）组装成。

7.根据权利要求6所述的阻尼装置，其特征在于，所述外壳（250）由通过可拆卸紧固件（270）相互连接的两个零件（260）组装成。

8.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的阻尼装置，其特征在于，所述外壳（250）通过焊接或钎焊连接到所述第一部件（100）的所述壁（110）。

9.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的阻尼装置，其特征在于，所述丝网元件（200）由金属制成。

10.根据权利要求9所述的阻尼装置，其特征在于，所述丝网元件（200）由钢或钢合金或Cr-Ni基合金制成。

11.根据权利要求1所述的阻尼装置，其特征在于，所述第一部件（100）是燃气涡轮的燃烧室或燃烧器，并且所述第二部件（130）是通向所述燃烧室或燃烧器的燃料供应管线的管。

12.用于组装根据权利要求1-11中任一项权利要求所述的阻尼装置的方法，其特征在于如下步骤：

（1）将所述丝网元件（200）的第一半壳（210a）插入所述外壳的第一半部内，

（2）将所述丝网元件（200）的第二半壳（210b）插入所述外壳的第二半部内，

（3）围绕所述第二部件（130）定位所述外壳（250）的所述第一半部和所述第二半部，

（4）通过至少一个可拆卸紧固件（270）将所述外壳（250）的所述第一半部和所述第二半部相互连接，

（5）使已组装的所述外壳（250）运动到所述涡轮机的所述第一部件（100）的所述壁（110），

（6）通过进一步收紧所述至少一个可拆卸紧固件（270）挤压所述外壳（250）和所述第二部件（130）之间的所述丝网元件的第一半壳和第二半壳，

（7）将所述外壳（250）焊接或钎焊到所述第一部件（100）的所述壁（110）。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可拆卸紧固件是螺钉（270）。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述螺钉（270）由焊缝（280）固定。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一部件（100）是燃气涡轮的燃烧室或燃烧器。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二部件（130）是管。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述管是燃料供应管线。

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