CN110939485A - 具备阻尼装置的涡轮机动叶片 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种涡轮机动叶片的阻尼装置,包括:阻尼槽,由第一槽及第二槽形成,该第一槽及第二槽互彼此相向地沿着轴方向设置于沿着涡轮机转子轮盘的圆周面以辐射状配置的多个涡轮机动叶片中互相相邻的第一涡轮机动叶片及第二涡轮机动叶片的各平台下面;及阻尼销,配置在所述阻尼槽内;紧贴在所述第一槽内的所述阻尼销其一部分从所述第一槽的入口突出,所述阻尼销从所述第一槽的入口突出的高度小于所述第一涡轮机动叶片与第二涡轮机动叶片之间的间隙距离。
Description
技术领域
本发明涉及一种涡轮机动叶片,更详细地说,涉及包括在涡轮机转子轮盘上互相相邻的涡轮机动叶片的平台下面相对地形成的阻尼槽及设于其内的阻尼销的涡轮机动叶片。
背景技术
涡轮机是一种利用蒸汽、气体之类的可压缩流体的流动以冲击力或反作用力获得旋转力的机械装置,主要包括利用蒸汽的蒸汽涡轮机及利用高温燃气的燃气涡轮机等。
燃气涡轮机主要包括压气机、燃烧室及涡轮机。所述压气机具备供空气导入的空气导入口,压气机外壳内交替配置有多个压气机静叶片与压气机动叶片。从外部导入的空气经过以多级构成的旋转的压气机动叶片的过程中逐渐被压缩而上升至目标压力。
燃烧室对所述压气机所压缩的压缩空气供应燃料并且利用燃烧装置点火而生成高温高压的燃气。
涡轮机在涡轮机外壳内交替配置有多个涡轮机静叶片与涡轮机动叶片。而且,贯穿压气机、燃烧室、涡轮机及排气室的中心部地配置了转子。
所述转子的两端部被轴承支撑为能够旋转。而且,所述转子上固定有多个轮盘而得以连接各个动叶片的同时还在排气室侧的端部连接发电机等的驱动轴。
该燃气涡轮机由于没有诸如四冲程内燃机的活塞之类的往复运动机构而不具备活塞-缸体之类的相互摩擦部位,因而润滑油的消耗极少,从而大幅减少了作为往复运动的特征的振幅,具有能够进行高速运动的优点。
燃气涡轮机的振动虽然相比于四冲程内燃机少,但是在运转的过程中涡轮机动叶片可能会发生振动。例如,高温燃气流动发生变动时,该燃气流动的变化有时会使涡轮机动叶片振动。因此,在设计燃气涡轮机,尤其是在设计涡轮机时需要基本控制涡轮机动叶片的高循环疲劳,亦即,回避或尽量减少涡轮机动叶片的固有频率上的共振、强制响应或气动弹性不稳定性(aero-elastic instabilities)所致动态应力。
为了改善涡轮机动叶片的高循环疲劳,而通常具备在相邻的涡轮机动叶片的平台下面形成阻尼槽并且在其内部配置阻尼销的阻尼装置,凭借摩擦消耗振动能量并且在运转过程中减少振动的振幅。作为阻尼销通常使用具有圆筒形或非对称多角形柱形态的销。
然而,由于阻尼槽是在相邻的涡轮机动叶片之间形成的凹入型空间,因此会出现高压燃气通过阻尼槽流入或冷却空气通过阻尼槽流出之类的密封方面的问题。而且,更为优选地,在阻尼销插入到一侧的涡轮机动叶片侧的状态下把另一侧的涡轮机动叶片组装到涡轮机转子轮盘时阻尼销不应引起干涉,也不必为了适用规格不同的阻尼销而全面重新设计阻尼槽。
目前还很难找到符合前述诸多要求的阻尼装置,因此需要对其进行改善。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)大韩民国专利注册第10-1338722号(2013.12.02.注册)
发明内容
解决的技术课题
本发明的目的在于,通过改善涡轮机动叶片所具备的阻尼装置的结构,而使得密封性能相比于现有技术提高,并且实现优异的组装性能,还能轻易适用各种规格的阻尼销。
解决课题的技术方案
本发明涉及一种涡轮机动叶片的阻尼装置,其包括:阻尼槽,由第一槽及第二槽形成,该第一槽及第二槽互彼此相向地沿着轴方向设置于沿着涡轮机转子轮盘的圆周面以辐射状配置的多个涡轮机动叶片中互相相邻的第一涡轮机动叶片及第二涡轮机动叶片的各平台下面;及阻尼销,配置在所述阻尼槽内;紧贴在所述第一槽内的所述阻尼销其一部分从所述第一槽的入口突出,所述阻尼销从所述第一槽的入口突出的高度小于所述第一涡轮机动叶片与第二涡轮机动叶片之间的间隙距离。
在本发明的一个实施方式中,其特征在于,所述阻尼销是圆筒形阻尼销,所述圆筒形阻尼销的直径大于所述第一槽的深度。
而且,其特征在于,在垂直于所述轴方向的截面上查看所述阻尼槽时,所述圆筒形阻尼销的直径小于和所述阻尼槽所形成的收容空间相切的圆的直径。
根据本发明的另一个实施方式,其特征在于,所述阻尼销是多角形阻尼销,所述多角形阻尼销的至少两个面紧贴在所述第一槽内时,所述多角形阻尼销从所述第一槽的入口突出的高度小于所述第一涡轮机动叶片与第二涡轮机动叶片之间的间隙距离。
而且,其特征在于,在垂直于所述轴方向的截面上查看所述阻尼槽时,所述多角形阻尼销的最大宽度大于和所述阻尼槽所形成的收容空间相切的圆的直径。
而且,所述第一槽及第二槽的各上表面可以构成往离心力的方向倾斜的倾斜面。
另一方面,可以是,以所述圆筒形阻尼销的垂直于其长度方向的圆形截面为基准,把所述圆形截面以直径为界分成第一半圆领域与第二半圆领域时,第一半圆领域的比重低于所述第二半圆领域,凭此,所述阻尼销的重心偏置于所述第二半圆领域。
在此,在所述第一半圆领域形成有密度低于所述阻尼销的材质的低比重领域。
而且,可以是,在所述低比重领域填充有密度低于所述阻尼销的材质的物质,或者所述低比重领域以中空部形成。
而且,所述低比重领域可以在所述第一半圆领域更偏向所述阻尼销的圆周面侧地分布。
另一方面,本发明揭示涡轮机动叶片总成,其包括:涡轮机转子轮盘;多个涡轮机动叶片,沿着所述涡轮机转子轮盘的圆周面以辐射状配置;及阻尼装置,包括阻尼槽和配置在所述阻尼槽内的阻尼销,所述阻尼槽由第一槽及第二槽形成,所述第一槽及第二槽彼此相向地沿着轴方向设置于所述多个涡轮机动叶片中互相相邻的第一涡轮机动叶片及第二涡轮机动叶片的各平台下面;紧贴在所述第一槽内的所述阻尼销其一部分从所述第一槽的入口突出,所述阻尼销从所述第一槽的入口突出的高度小于所述第一涡轮机动叶片与第二涡轮机动叶片之间的间隙距离。
有益效果
具有上述结构的本发明的涡轮机动叶片阻尼装置,使阻尼槽的空间收容各种规格的阻尼器规格,还有效地减少收容空间的尺寸,从而能够提高密封效果,而且组装性方面也没有问题。
而且,本发明在适用圆筒形阻尼销或者包含多角形阻尼销在内的各种形态的阻尼销时,具有不仅抑制卡涩(jamming)的危险,还能发挥出足够的振动能量消散效果的优点。
附图说明
图1是示出适用本发明的一个实施例的燃气涡轮机的概略结构的剖视图。
图2是示出涡轮机动叶片的立体图。
图3是示出形成于相邻涡轮机动叶片之间的阻尼槽中安装了阻尼销的状态的图。
图4是示出本发明的阻尼装置的一个实施方式的图。
图5是示出本发明的阻尼装置的另一个实施方式的图。
图6是示出圆筒形阻尼销的一个实施方式的图。
图7是以垂直于长度方向的方向剖切图6所示圆筒形阻尼销的剖视图。
图8是说明图6所示圆筒形阻尼销在燃气涡轮机运转过程中在阻尼槽内部不旋转而是维持一定姿势的状态的图。
具体实施方式
本发明可以实行各种变化并且具有各种实施例,下面例示特定实施例并且在详细说明中予以详细说明。但其并不是用来把本发明限定于特定实施方式,本发明的思想及技术范围内所包含的一切变换、均值物乃至替代物均应阐释为属于本发明。
本发明中使用的术语仅为说明特定实施例,并不是用来限定本发明的。除非在句子的脉理中可以明显地加以区分,否则单数表现方式也包括复数的情形。本发明的“包括”或“具有”等术语只是指定说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、零件或它们的组合的存在,不得视为事先排除了一个或一个以上的其它特征、数字、步骤、动作、构成要素、零件或它们的组合的存在或附加可能性的存在。
下面参考附图详细说明本发明的优选实施例。此时,附图中尽量使用同一附图标记表示。而且,将省略那些可能混淆本发明的主旨的公知结构或功能的相关说明。根据同样的理由,附图中一部分构成要素可能会夸张地图示或概略地图示或予以省略。
请参阅图1,其图示了适用本发明一个实施例的燃气涡轮机100的一例。所述燃气涡轮机100具备壳体102,壳体102的后侧具备把通过了涡轮机的燃气排放的扩压器106。而且,扩压器106的前侧配置了接受压缩空气后予以燃烧的燃烧室104。
若以空气的流动方向为基准说明,则压气机区段110位于壳体102的上游侧,涡轮机区段120则配置在下游侧。而且,在压气机区段110与涡轮机区段120之间配置扭矩管130,该扭矩管130作为扭矩传递构件把涡轮机区段上产生的旋转扭矩传递到压气机区段。
压气机区段110具备多个(例如14个)压气机转子轮盘140,各个压气机转子轮盘140凭借着拉杆(tie rod)150在轴方向不隔离地被紧固。
具体地说,各个压气机转子轮盘140以拉杆150贯穿其大致中央部位的状态互相沿着轴方向对齐。在此,相邻的各个压气机转子轮盘140由于相对的面被拉杆150压接而无法相对旋转地配置。
在压气机转子轮盘140的外周面以辐射状结合多个动叶片144。各个动叶片144则具备叶根部146而紧固到压气机转子轮盘140。
各个转子轮盘140之间设有固定在壳体(housing)地配置的静叶片(未图示)。不同于转子轮盘,所述静叶片固定而不旋转,起到把通过了压气机转子轮盘的动叶片的压缩空气的流动予以整理并把空气导引到位于下游侧的转子轮盘的动叶片的作用。
叶根部146的紧固方式有切线式(tangential type)与轴流式(axial type)。可以根据商用燃气涡轮机的所需结构而选择其方式,可以具备人们所周知的燕尾或枞树形态(Fir-tree)。也可以视情况而利用所述形态以外的其它诸如键或螺栓之类的紧固装置把动叶片紧固到转子轮盘。
拉杆150贯穿多个压气机转子轮盘140的中心部地配置,一侧的端部紧固在位于最上游侧的压气机转子轮盘内,另一侧的端部则在扭矩管(torque tube)130内固定。
拉杆150的形态可以根据燃气涡轮机而形成各式各样的结构,因此不必限定于图1所揭示的形态。亦即,可以如图所示地成为一个拉杆贯穿转子轮盘的中央部的形态,也可以是多个拉杆在圆周上配置的形态,也可以将其混用。
虽然没有图示,但燃气涡轮机的压气机为了把流体压力提高后进入燃烧室入口的流体的流动角和设计流动角对齐而可以在扩压器(diffuser)的下一个位置安装发挥导翼作用的静叶片,将其称为消涡器(deswirler)。
燃烧室104中使流入的压缩空气和燃料混合并燃烧而生成高能量的高温高压燃气,通过定压压燃烧过程把燃气温度提高到燃烧室及涡轮机零件能承受的耐热极限。
在以壳体(shell)形态形成的机壳内可以排列多个构成燃气涡轮机的燃烧系统的燃烧室,该燃烧室包括包含燃料喷射喷嘴等的燃烧装置(Burner)、形成燃烧腔的燃烧室火焰筒(Combustor Liner)以及作为燃烧室与涡轮机的连接部的过渡段(Transition Piece)地构成。
具体地说,火焰筒提供燃烧空间,该燃烧空间供燃料喷嘴所喷射的燃料和压气机的压缩空气混合并燃烧。该火焰筒可以包括:筒体,提供使和空气混合的燃料燃烧的燃烧空间;和导流衬套(flow sleeve),包裹筒体地形成环形空间。而且,燃料喷嘴结合在火焰筒的前端,点火器则结合在侧墙。
另一方面,火焰筒的后端连接过渡段以便把燃气往涡轮机侧移送。该过渡段为了避免被燃气的高温毁损而由压气机所供应的压缩空气冷却外墙部。
为此,所述过渡段设有用于冷却的孔以便把空气喷射到内部,压缩空气通过孔冷却了内部的本体后往火焰筒侧流动。
冷却了前述过渡段的冷却空气则在火焰筒的环形空间流动,压缩空气从导流衬套的外部通过设于导流衬套的冷却孔作为冷却空气被供应而和火焰筒的外墙碰撞。
另一方面,出自燃烧室的高温高压燃气被供应到前述涡轮机区段120。所供应的高温高压的燃气发生膨胀而碰撞涡轮机的旋转翼并给予反作用力引起旋转扭矩,如此得到的旋转扭矩则经过前述扭矩管传递到压气机区段,超出用于驱动压气机所需动力的动力则用来驱动发电机等。
涡轮机区段的结构和压气机区段基本类似。亦即,涡轮机区段120也具备和压气机区段的压气机转子轮盘相似的多个涡轮机转子轮盘180。因此,涡轮机转子轮盘180也包含以辐射状配置的多个涡轮机动叶片184。涡轮机动叶片184也能以燕尾之类的方式结合在涡轮机转子轮盘180。与此同时,涡轮机转子轮盘180的动叶片184之间也具备固定在壳体的静叶片(未图示)而导引通过了动叶片的燃气的流动方向。
下面结合图2至图8详细说明本发明。
图2为以能看到第一槽190的方向示出了第一涡轮机动叶片184的图。以平台186为基准,第一涡轮机动叶片184往上方长长地延伸出从燃气接受流体力学方面的力的动叶片(叶型)185。往平台186的下方,形成有第一槽190,具备提供冷却空气流动空间的柄部(shank)187,而且,往柄部187的下方紧接着具备结合在涡轮机转子轮盘的圆周面的叶根部(燕尾型)188。
第一槽190沿着燃气涡轮机的轴方向AX形成于第一涡轮机动叶片184的平台186下面,如图3所示,在涡轮机转子轮盘上沿着圆周方向相邻的第二涡轮机动叶片184'的平台186下面也形成有相对的第二槽190'。这样相邻的第一及第二涡轮机动叶片184、184'的各平台186下面沿着燃气涡轮机的轴方向AX形成互相相对的凹入的第一及第二槽190、190'而构成一个阻尼槽195,阻尼销200则插入并安装在该阻尼槽195内。阻尼槽195与阻尼销200构成一个阻尼装置,在燃气涡轮机运转过程中,阻尼销200因涡轮机动叶片184、184'的振动而和阻尼槽195的内周面发生摩擦,该摩擦则使得涡轮机动叶片184、194'的振动能量消散。
图4与图5分别以垂直于轴方向AX的截面示出了本发明的阻尼装置的一个实施形态。图4是适用了圆筒形阻尼销200'的实施方式,图5是适用了多角形阻尼销200"的实施方式,即使阻尼销的截面形态不同,两者的阻尼槽195形态依然相同。
下面说明附图所示阻尼槽195与阻尼销200的几何关系,紧贴在第一槽190内的阻尼销200其一部分从第一槽190的入口突出。也就是说,第一槽190以无法收容整个阻尼销200的程度的浅深度形成。而且,阻尼销200从第一槽190的入口突出的高度是受到制约的,亦即,所述突出高度应小于相邻的第一涡轮机动叶片184与第二涡轮机动叶片184'之间的间隙距离S。
如前所述,从密封方面来说,阻尼槽195的体积(和截面上的深度成比例)越小越有利。现有的阻尼装置其阻尼槽以阻尼销充分进入第一槽内而不从第一槽入口突出的程度形成得深,因此无效空间变大而在涡轮机动叶片的密封方面不利。与其相比,本发明的第一槽190以阻尼销200从第一槽190的入口突出而出来的程度浅的深度形成,因此密封性能相比于现有技术提高。
在此,本发明包含下列条件,亦即,阻尼销200从第一槽190的入口突出的高度应小于相邻的第一涡轮机动叶片184与第二涡轮机动叶片184'之间的间隙距离S。这是考虑阻尼装置的组装性而设定的,即使把阻尼销200安置在第一涡轮机动叶片184的第一槽190内后沿着轴方向AX把第二涡轮机动叶片184'的叶根部(未图示,请参阅图2)结合到涡轮机转子轮盘180(请参阅图1),所突出的阻尼销200也不会和第二涡轮机动叶片184'发生干涉。组装第二涡轮机动叶片184'时阻尼销200临时附接在第一槽190内,只要燃气涡轮机旋转就会因为振动及/或离心力而解除附接状态而使得阻尼销200往阻尼槽195内部移动。
图4示出了阻尼销200适用圆筒形阻尼销200'的实施方式。圆筒形阻尼销200'的直径d大于第一槽190的深度,凭此,圆筒形阻尼销200'的一部分从第一槽190的入口突出。当然,圆筒形阻尼销200'的突出的高度小于第一涡轮机动叶片184与第二涡轮机动叶片184'之间的间隙距离S。
在此,如图4所示地在垂直于轴方向AX的截面上查看阻尼槽195时,圆筒形阻尼销200'的直径d小于和阻尼槽195所形成的收容空间相切的圆的直径D。也就是说,圆筒形阻尼销200'在阻尼槽195内处于能自由移动及旋转的状态。像这样圆筒形阻尼销200'只有在阻尼槽195内处于能自由移动及旋转的状态才能防止阻尼销200'被夹在第一及第二涡轮机动叶片184、184'之间的卡涩(jamming)危险。
图5示出了阻尼销200适用多角形阻尼销200"的实施方式。多角形阻尼销200"指的是截面形态不是圆形而是具有多个面与角部的多角形以及具有与其相似的形态的阻尼销。对于多角形阻尼销200"也同样,至少两个面紧贴在第一槽190内时,多角形阻尼销200"从第一槽190的入口突出的高度小于第一及第二涡轮机动叶片184、184’之间的间隙距离S。
相比于圆筒形阻尼销200',多角形阻尼销200"由于和阻尼槽195的上表面的接触面积大了很多,因此能凭借摩擦作用发挥出更优异的振动能量消散效果。与此相反地,相比于圆筒形阻尼销200',由于其形状具有多个面与角部而使得卡涩危险高。
为了降低适用了多角形阻尼销200"时的卡涩危险,在垂直于轴方向AX的截面上查看阻尼槽195时,本发明使多角形阻尼销200"的最大宽度W大于和阻尼槽195所形成的收容空间相切的圆的直径D。多角形阻尼销200"的最大宽度W指的是连接多角形阻尼销200"的角部而成的线中最长的对角线的长度,也就是说,指的是多角形阻尼销200"中最厚的厚度。
由于多角形阻尼销200"的最大宽度W大于相对于阻尼槽195收容空间的内切圆的直径D,因此多角形阻尼销200"在阻尼槽195内无法自由旋转,而是在配置于第一槽190内的初始状态下,在往阻尼槽195内部移动的稍微改变姿势这种程度的旋转范围内凭借离心力紧贴到阻尼槽195的上表面。如前所述,通过限制多角形阻尼销200"的旋转与姿势的变更而大幅减少卡涩的危险。
而且,阻尼销200凭借离心力所接触的第一槽190及第二槽190'的各上表面,可以构成往离心力的方向倾斜的倾斜面。阻尼槽195的上表面朝着对离心力收敛的方向凹入而实现阻尼销200稳定的接触。
另一方面,由于圆筒形阻尼销200'是能自由旋转的形态,因此存在振动能量消散效果变低的缺陷。亦即,振动能量的一部分不产生摩擦作用而是转换成圆筒形阻尼销200'的旋转运动而无法实现振动能量的充分消散。本发明揭示了能解决这种圆筒形阻尼销200'的问题的一个实施方式,其由图6至图8示出。
下面结合图6说明本发明的圆筒形阻尼销200'的结构,本发明的圆筒形阻尼销200'的特征在于,以阻尼销200'的垂直于长度方向的圆形截面为基准,把所述圆形截面以直径为界分成第一半圆领域210与第二半圆领域220时,第一半圆领域210的比重低于第二半圆领域220,凭此使阻尼销200'的重心偏置于第二半圆领域220。
本发明的圆筒形阻尼销200'为了消除摩擦面积的损失并且降低卡涩的危险性,而使阻尼销200'在整体长度上都具备均匀的圆形截面。因此,本发明并非为通过阻尼销200'的形状设计来形成重心偏置的结构,而是通过打造新的阻尼销200'内部结构来形成重心偏置。
为此,第一半圆领域210形成有密度低于阻尼销200'材质的低比重领域230。也就是说,通过在第一半圆领域210的至少一部分形成密度(比重)低的低比重领域230,而使得第一半圆领域210的整体比重低于第二半圆领域220。因此,整个阻尼销200'的重心在圆形截面上往第二半圆领域220侧移动。也就是说,圆形截面的圆中心与阻尼销200'的重心不一致,重心偏置于第二半圆领域220。
图8为说明本发明的阻尼销200'在燃气涡轮机运转过程中不在阻尼槽195内旋转而是维持一定姿势的状态的图。
图8的(a)是燃气涡轮机没有运转的状态,圆筒形阻尼销200'以任意姿势置躺在阻尼槽195的底面。若在这种状态下燃气涡轮机运转使得涡轮机动叶片184按照一定速度以上的速度旋转,则如图8的(b)所示地阻尼销200'受离心力CF而紧贴在阻尼槽195的凹入的上表面。在如图8的(b)所示状态下,阻尼销200'受离心力CF的压迫而和阻尼槽195的表面发生强烈的摩擦,从而使振动能量消散。
离心力CF的大小和物体的重量成比例,所图示的圆筒形阻尼销200'由于第二半圆领域220的比重大于第一半圆领域210,因此施加在第二半圆领域220的离心力CF的大小相对更大。因此,阻尼销200'会受比重更大的第二半圆领域220试图位于离心力CF的外侧(半径方向外侧,在图中是上侧)的力。而且,由于振动正传递到阻尼销200',因此阻尼销200'由于在振动的期间受离心力CF,因此第二半圆领域220以位于半径方向的外侧的方式一点一点地旋转。其结果,随着第二半圆领域220向半径方向外侧的旋转,阻尼销200'被定位在阻尼销200'的重心与离心力CF的方向一致的方向,该状态就是图8的(c)状态。
在图8的(c)状态下,阻尼销200'由于受振动而往左右稍微旋转。然而,若阻尼销200'从其重心与离心力CF的方向一致的方向偏离,则由于离心力CF以垂直于旋转中心轴的方向施加,因此和偏离重心的程度成比例地产生驱使重回图8的(c)状态的分力。也就是说,在燃气涡轮机运转过程中把图8的(c)状态作为中立状态,施加到重心偏置的圆筒形阻尼销200'的离心力CF还发挥出驱使回到所述中立状态的复原力RF的作用。
因此,本发明将圆筒形阻尼销200'自由旋转这一缺点反而转换成在燃气涡轮机运转过程中容易回到预设的中立状态的性质,这样本发明的圆筒形阻尼销200'在燃气涡轮机运转过程中不容易发生旋转,因此提高摩擦对振动能量的消散效果。
作为在第一半圆领域210形成低比重领域230的方法,有在第一半圆领域210开设长度方向的孔来形成中空部、或者在制作出来的中空部填充密度低于阻尼销200'材质的物质的方式。而且,若适当地选择填充到中空部的低密度物质的材质话,则还能为阻尼销200'赋予其它功能。例如,通过把较轻的碳材料填充到中空部,能够提高热传导性能,热传导性能良好的阻尼销200'有助于涡轮机动叶片184的冷却。
而且,图7是以垂直于长度方向的方向剖切本发明的圆筒形阻尼销200'的剖视图,低比重领域230能以多种形态形成,例如,如图7的(a)所示以圆形截面的形态形成,或者如图7的(b)所示以丘陵模样扩宽的形态等。但是,低比重领域230在第一半圆领域210更偏向阻尼销200'的圆周面侧分布可能会更好。亦即,如图7的(a)所示把圆形截面形态的低比重领域230更接近圆周面侧地配置,或者如图7的(b)所示把丘陵形态的低比重领域230往圆周面侧扩宽地分布。这是因为离心力对阻尼销200'的外侧相对更强地施加(离心力的大小和离旋转中心轴的距离成比例),因此为了增强施加在第二半圆领域220的圆周面侧的离心力的效果,第一半圆领域210的圆周面侧越轻越有利。
前文说明了本发明的一个实施例,本发明所属技术领域中具有通常知识者可以自不脱离权利要求书所记载的本发明技术思想的范围内进行构成要素的附加、变更、删除或添加等措施而对本发明进行各种修改及修饰,这些修改及修饰应阐释为属于本发明的权利范围。
附图标记说明
184:第一涡轮机动叶片 185:动叶片(叶型)
186:平台 187:柄部
188:叶根部(燕尾型) 190:第一槽
184':第二涡轮机动叶片 190':第二槽
195:阻尼槽 200:阻尼销
200':圆筒形阻尼销 210:第一半圆领域
220:第二半圆领域 230:低比重领域
200":多角形阻尼销 AX:轴方向
CF:离心力 RF:复原力
S:涡轮机动叶片之间的间隙距离
D:相对于阻尼槽收容空间的内切圆的直径
d:圆筒形阻尼销的直径
W:多角形阻尼销的最大宽度
Claims (20)
1.一种涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
包括:
阻尼槽,由第一槽及第二槽形成,该第一槽及第二槽互彼此相向地沿着轴方向设置于沿着涡轮机转子轮盘的圆周面以辐射状配置的多个涡轮机动叶片中互相相邻的第一涡轮机动叶片及第二涡轮机动叶片的各平台下面;及
阻尼销,配置在所述阻尼槽内;
紧贴在所述第一槽内的所述阻尼销其一部分从所述第一槽的入口突出,所述阻尼销从所述第一槽的入口突出的高度小于所述第一涡轮机动叶片与第二涡轮机动叶片之间的间隙距离。
2.根据权利要求1所述的涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
所述阻尼销是圆筒形阻尼销,所述圆筒形阻尼销的直径大于所述第一槽的深度。
3.根据权利要求2所述的涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
在垂直于所述轴方向的截面上查看所述阻尼槽时,所述圆筒形阻尼销的直径小于和所述阻尼槽所形成的收容空间相切的圆的直径。
4.根据权利要求1所述的涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
所述阻尼销是多角形阻尼销,所述多角形阻尼销的至少两个面紧贴在所述第一槽内时,所述多角形阻尼销从所述第一槽的入口突出的高度小于所述第一涡轮机动叶片与第二涡轮机动叶片之间的间隙距离。
5.根据权利要求4所述的涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
在垂直于所述轴方向的截面上查看所述阻尼槽时,所述多角形阻尼销的最大宽度大于和所述阻尼槽所形成的收容空间相切的圆的直径。
6.根据权利要求1所述的涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
所述第一槽及第二槽的各上表面形成往离心力的方向倾斜的倾斜面。
7.根据权利要求3所述的涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
以所述圆筒形阻尼销的垂直于长度方向的圆形截面为基准,把所述圆形截面以直径为界分成第一半圆领域与第二半圆领域时,第一半圆领域的比重低于所述第二半圆领域,凭此,所述阻尼销的重心偏置于所述第二半圆领域。
8.根据权利要求7所述的涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
在所述第一半圆领域形成有密度低于所述阻尼销的材质的低比重领域。
9.根据权利要求8所述的涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
在所述低比重领域填充有密度低于所述阻尼销的材质的物质,或者所述低比重领域以中空部形成。
10.根据权利要求8所述的涡轮机动叶片的阻尼装置,其特征在于,
所述低比重领域在所述第一半圆领域更偏向所述阻尼销的圆周面侧地分布。
11.一种涡轮机动叶片总成,其特征在于,
包括:
涡轮机转子轮盘;
多个涡轮机动叶片,沿着所述涡轮机转子轮盘的圆周面以辐射状配置;及
阻尼装置,包括阻尼槽和配置在所述阻尼槽内的阻尼销,所述阻尼槽由第一槽及第二槽形成,所述第一槽及第二槽彼此相向地沿着轴方向设置于所述多个涡轮机动叶片中互相相邻的第一涡轮机动叶片及第二涡轮机动叶片的各平台下面;
紧贴在所述第一槽内的所述阻尼销其一部分从所述第一槽的入口突出,所述阻尼销从所述第一槽的入口突出的高度小于所述第一涡轮机动叶片与第二涡轮机动叶片之间的间隙距离。
12.根据权利要求11所述的涡轮机动叶片总成,其特征在于,
所述阻尼销是圆筒形阻尼销,所述圆筒形阻尼销的直径大于所述第一槽的深度。
13.根据权利要求12所述的涡轮机动叶片总成,其特征在于,
在垂直于所述轴方向的截面上查看所述阻尼槽时,所述圆筒形阻尼销的直径小于和所述阻尼槽所形成的收容空间相切的圆的直径。
14.根据权利要求11所述的涡轮机动叶片总成,其特征在于,
所述阻尼销是多角形阻尼销,所述多角形阻尼销的至少两个面紧贴在所述第一槽内时,所述多角形阻尼销从所述第一槽的入口突出的高度小于所述第一涡轮机动叶片与第二涡轮机动叶片之间的间隙距离。
15.根据权利要求14所述的涡轮机动叶片总成,其特征在于,
在垂直于所述轴方向的截面上查看所述阻尼槽时,所述多角形阻尼销的最大宽度大于和所述阻尼槽所形成的收容空间相切的圆的直径。
16.根据权利要求11所述的涡轮机动叶片总成,其特征在于,
所述第一槽及第二槽的各上表面形成往离心力的方向倾斜的倾斜面。
17.根据权利要求13所述的涡轮机动叶片总成,其特征在于,
以所述圆筒形阻尼销的垂直于长度方向的圆形截面为基准,把所述圆形截面以直径为界分成第一半圆领域与第二半圆领域时,第一半圆领域的比重低于所述第二半圆领域,凭此,所述阻尼销的重心偏置于所述第二半圆领域。
18.根据权利要求17所述的涡轮机动叶片总成,其特征在于,
在所述第一半圆领域形成有密度低于所述阻尼销的材质的低比重领域。
19.根据权利要求18所述的涡轮机动叶片总成,其特征在于,
在所述低比重领域填充有密度低于所述阻尼销的材质的物质,或者所述低比重领域以中空部形成。
20.根据权利要求18所述的涡轮机动叶片总成,其特征在于,
所述低比重领域在所述第一半圆领域更偏向所述阻尼销的圆周面侧地分布。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114075998A (zh) * | 2020-08-21 | 2022-02-22 | 斗山重工业建设有限公司 | 涡轮动叶的密封组装结构和包含其的燃气轮机以及涡轮动叶的密封组装方法 |
CN114320484A (zh) * | 2020-09-29 | 2022-04-12 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 阻尼器和涡轮转子 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102348487B1 (ko) * | 2020-06-24 | 2022-01-06 | 두산중공업 주식회사 | 터빈 블레이드 및 이를 포함하는 가스 터빈 |
KR102401100B1 (ko) * | 2020-07-22 | 2022-05-25 | 두산에너빌리티 주식회사 | 로터 및 이를 포함하는 터보머신 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050186074A1 (en) * | 2004-02-23 | 2005-08-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Moving blade and gas turbine using the same |
US20090097980A1 (en) * | 2007-09-11 | 2009-04-16 | Yasushi Hayasaka | Steam turbine rotor blade assembly |
CN102465718A (zh) * | 2010-11-11 | 2012-05-23 | 通用电气公司 | 涡轮机叶片组件 |
CN204312143U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-05-06 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种涡轮叶片振动阻尼器装置 |
CN205936703U (zh) * | 2016-08-12 | 2017-02-08 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种高压涡轮转子叶片阻尼封严结构 |
CN106499442A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 通用电气公司 | 用于涡轮叶片的阻尼器销 |
CN106499441A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 通用电气公司 | 用于涡轮叶片的阻尼器销 |
CN106499443A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 通用电气公司 | 阻尼销及涡轮发动机 |
CN106499446A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 通用电气公司 | 用于使相邻涡轮叶片减振的阻尼器销 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7534090B2 (en) * | 2006-06-13 | 2009-05-19 | General Electric Company | Enhanced bucket vibration system |
EP3380704B1 (en) * | 2016-01-12 | 2023-09-06 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Flexible damper for turbine blades |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050186074A1 (en) * | 2004-02-23 | 2005-08-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Moving blade and gas turbine using the same |
US20090097980A1 (en) * | 2007-09-11 | 2009-04-16 | Yasushi Hayasaka | Steam turbine rotor blade assembly |
CN102465718A (zh) * | 2010-11-11 | 2012-05-23 | 通用电气公司 | 涡轮机叶片组件 |
CN204312143U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-05-06 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种涡轮叶片振动阻尼器装置 |
CN106499442A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 通用电气公司 | 用于涡轮叶片的阻尼器销 |
CN106499441A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 通用电气公司 | 用于涡轮叶片的阻尼器销 |
CN106499443A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 通用电气公司 | 阻尼销及涡轮发动机 |
CN106499446A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 通用电气公司 | 用于使相邻涡轮叶片减振的阻尼器销 |
CN205936703U (zh) * | 2016-08-12 | 2017-02-08 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种高压涡轮转子叶片阻尼封严结构 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114075998A (zh) * | 2020-08-21 | 2022-02-22 | 斗山重工业建设有限公司 | 涡轮动叶的密封组装结构和包含其的燃气轮机以及涡轮动叶的密封组装方法 |
CN114320484A (zh) * | 2020-09-29 | 2022-04-12 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 阻尼器和涡轮转子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200095872A1 (en) | 2020-03-26 |
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CN110939485B (zh) | 2022-05-17 |
KR102111662B1 (ko) | 2020-05-15 |
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