CN114382549B - 涡轮和航空发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种涡轮和航空发动机，涡轮包括：第一转子叶片，包括第一叶片缘板径向外表面和位于第一叶片缘板径向外表面的径向内侧的第一接触表面；第二转子叶片，与第一转子叶片相邻，包括与第一叶片缘板径向外表面相邻的第二叶片缘板径向外表面和位于第二叶片缘板径向外表面的径向内侧的第二接触表面，第二接触表面和第一接触表面相邻；自适应阻尼器，位于第一接触表面和第二接触表面的径向内侧，包括相互铰接的第一阻尼块和第二阻尼块，第一阻尼块和第二阻尼块的径向外侧分别设有与第一接触表面和第二接触表面相对的第一阻尼表面和第二阻尼表面，在涡轮转动时，第一阻尼表面和第二阻尼表面在离心力的作用下分别压紧第一接触表面和第二接触表面。

Description

涡轮和航空发动机
技术领域
本发明涉及动力机械领域，特别涉及一种涡轮和航空发动机。
背景技术
航空发动机或燃气轮机的涡轮的转子叶片在工作时，常遇到非稳态流场造成振动，过高的振动载荷会导致涡轮叶片疲劳失效等损坏。需要一种装置来减小涡轮工作时转子叶片的振动，以保护涡轮的转子叶片。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有自适应阻尼器的涡轮，该涡轮的自适应阻尼器能够有效减小涡轮工作时转子叶片的振动。
本发明第一方面公开一种涡轮，包括：
第一转子叶片，包括第一叶片缘板径向外表面和位于所述第一叶片缘板径向外表面的径向内侧的第一接触表面；
第二转子叶片，与所述第一转子叶片相邻，包括与所述第一叶片缘板径向外表面相邻的第二叶片缘板径向外表面和位于所述第二叶片缘板径向外表面的径向内侧的第二接触表面，所述第二接触表面和所述第一接触表面相邻；
自适应阻尼器，位于所述第一接触表面和所述第二接触表面的径向内侧，包括相互铰接的第一阻尼块和第二阻尼块，所述第一阻尼块和所述第二阻尼块的径向外侧分别设有与所述第一接触表面和所述第二接触表面相对的第一阻尼表面和第二阻尼表面，在所述涡轮转动时，所述第一阻尼表面和所述第二阻尼表面在离心力的作用下分别压紧所述第一接触表面和所述第二接触表面。
在一些实施例中，
所述第一转子叶片包括第一叶片缘板和位于第一叶片缘板的径向内侧的第一榫头，所述第一叶片缘板包括所述第一叶片缘板径向外表面和所述第一接触表面，所述第一阻尼块位于所述第一叶片缘板和所述第一榫头之间形成的凹槽中；
所述第二转子叶片包括第二叶片缘板和位于第二叶片缘板的径向内侧的第二榫头，所述第二叶片缘板包括所述第二叶片缘板径向外表面和所述第二接触表面，所述第二阻尼块位于所述第二叶片缘板和所述第一榫头之间形成的凹槽中。
在一些实施例中，所述第一阻尼块的端部包括开口槽和第一销轴孔，所述第二阻尼块的端部包括凸起部和第二销轴孔，所述凸起部插入所述开口槽内，所述自适应阻尼器还包括插销，所述插销插入所述第一销轴孔和所述第二销轴孔以使所述第一阻尼块和所述第二阻尼块铰接。
在一些实施例中，所述插销与所述第一销轴孔的配合为间隙配合，所述凸起部与所述开口槽的槽壁之间存在间隙。
在一些实施例中，所述凸起部与所述开口槽的槽底之间存在间隙。
在一些实施例中，所述第二阻尼块包括连接所述凸起部的肩部，所述肩部朝向所述第一阻尼块的表面为弧形表面。
本发明第二方面公开一种航空发动机，包括任一所述的涡轮。
基于本发明提供的涡轮，通过设置带有相互铰接的两个阻尼块的自适应阻尼器，在涡轮工作时，两个阻尼块能够相对转动使各自的阻尼表面在离心力的作用下压紧涡轮的相邻的转子叶片的接触表面，从而能够有效可靠地对涡轮的相邻的转子叶片进行减振。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的涡轮的相邻转子叶片和自适应阻尼器配合的结构示意图；
图2为本发明另一实施例的涡轮的相邻转子叶片和自适应阻尼器配合的结构示意图；
图3为图1所示的自适应阻尼器的结构示意图；
图4为图1所示的自适应阻尼器的另一角度的结构示意图；
图5为图1所示的自适应阻尼器的又一角度的结构示意图；
图6为图2所示的自适应阻尼器的部分结构示意图；
图7为图2所示的自适应阻尼器的第二阻尼块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图1至图7所示，本实施例的涡轮包括第一转子叶片、第二转子叶片和自适应阻尼器3。
第一转子叶片包括第一叶片缘板径向外表面121和位于第一叶片缘板径向外表面121的径向内侧的第一接触表面122。第一转子叶片包括第一叶片缘板12，第一叶片缘板12的第一叶片缘板径向外表面121用于通过高温气体，在如图1和图2所示的实施例中，第一接触表面122为第一叶片缘板12的下表面。在一些图示未示出的实施例中，第一接触表面122也可以为第一叶片缘板12下方的其他部件的表面。
第二转子叶片与第一转子叶片相邻，第二转子叶片与第一转子叶片为涡轮的两个相邻的动叶。第二转子叶片包括与第一叶片缘板径向外表面121相邻的第二叶片缘板22径向外表面221和位于第二叶片缘板径向外表面221的径向内侧的第二接触表面222，第二接触表面222和第一接触表面122相邻。同第一转子叶片，第二转子叶片包括第二叶片缘板22，第二叶片缘板22的第二叶片缘板径向外表面221用于通过高温气体，在如图1和图2所示的实施例中，第二接触表面222为第二叶片缘板22的下表面。在一些图示未示出的实施例中，第二接触表面222也可以为位于第二叶片缘板22下方的其他部件的表面。
本实施例的径向均以涡轮作为参考，涡轮轴所在的涡轮中心为涡轮的径向内侧。如图1和图2所示，自适应阻尼器3位于第一接触表面122和第二接触表面222的径向内侧，自适应阻尼器3包括相互铰接的第一阻尼块31和第二阻尼块32，第一阻尼块31和第二阻尼块32的径向外侧分别设有与第一接触表面122和第二接触表面222相对的第一阻尼表面311和第二阻尼表面321。在涡轮转动时，第一阻尼表面311和第二阻尼表面321在离心力的作用下分别压紧第一接触表面122和第二接触表面222。涡轮转动时，离心力会驱使第一阻尼块31和第二阻尼块32绕铰接轴线向径向外侧方向转动，从而第一阻尼表面311和第二阻尼表面321会自适应的压紧第一接触表面122和第二接触表面222，保证同时对第一转子叶片和第二转子叶片的良好接触，损耗第一转子叶片和第二转子叶片的振动能量，有效可靠地对涡轮的相邻的转子叶片进行减振。第一阻尼块31和第二阻尼块32铰接，在涡轮转动时，第一阻尼块31和第二阻尼块32沿涡轮轴向的受力能相互平衡，自适应阻尼器的安装也更加可靠。
第一阻尼表面311和第二阻尼表面321分别与第一接触表面122和第二接触表面222的表面形状相适配。在如图所示的实施例中第一接触表面122和第二接触表面222均为平面，在一些图示未示出的实施例中，第一接触表面122和第二接触表面222的表面也可以为曲面，从而第一阻尼表面311和第二阻尼表面321的表面形状为分别与对应曲面相适配的曲面。
在一些实施例中，如图1和图2所示，第一转子叶片包括第一叶片缘板12和位于第一叶片缘板12的径向内侧的第一榫头13，第一叶片缘板12包括第一叶片缘板径向外表面121和第一接触表面122，第一阻尼块31位于第一叶片缘板12和第一榫头13之间形成的凹槽中。通过第一榫头13与涡轮的叶盘的榫槽的配合，从而将第一转子叶片安装至涡轮的叶盘上。第一阻尼块31位于第一叶片缘板12与第一榫头13之间的凹槽中，方便安装。由于转子叶片与榫头之间的凹槽沿周向延伸时存在一定的扭曲，从而也有助于第一阻尼块31在凹槽中的周向的限位。
第二转子叶片包括第二叶片缘板22和位于第二叶片缘板22的径向内侧的第二榫头23，第二叶片缘板22包括第二叶片缘板径向外表面221和第二接触表面222，第二阻尼块32位于第二叶片缘板22和第一榫头13之间形成的凹槽中。同理，第二榫头23用于将第二转子叶片安装至涡轮的叶盘上。第二阻尼块32安装于该凹槽中也方便安装，有助于周向限位。在图2所示的实施例中，第一榫头13和第二榫头23还可以设置钩状突出部131，从而能使自适应阻尼器的安装更稳定。
在一些实施例中，如图3至图7所示，第一阻尼块31的端部包括开口槽312和第一销轴孔313，第二阻尼块32的端部包括凸起部322和第二销轴孔324，第二销轴孔324设在凸起部上，凸起部322从开口槽312的开口插入开口槽312内，自适应阻尼器3还包括插销33，插销33插入第一销轴孔313和第二销轴孔324以使第一阻尼块31和第二阻尼块32铰接。开口槽312如图所示为U型槽。
在一些实施例中，插销33与第一销轴孔313的配合为间隙配合，凸起部322与开口槽312的槽壁之间存在间隙。如图3所示，凸起部322与开口槽312相对的第一槽壁3122和第二槽壁3123之间都存在间隙，当自适应阻尼器设置于叶片缘板与榫头之间的凹槽中时，该间隙可以允许用于冷却转子叶片的叶片缘板的冷气气体流过，减少了对叶片缘板的冷却效果的影响。同时插销33可相对第一销轴孔313沿插销的轴向滑动，从而第一阻尼块31和第二阻尼块32之间可在小范围内做简单滑动，增加了自适应阻尼器32的减振效果。
在一些实施例中，如图4和图5所示，凸起部322与开口槽312的槽底3121之间存在间隙。该设置可避免在第一阻尼块31和第二阻尼块32在相对转动时凸起部322和开口槽312的槽底3121之间的干涉，同时该间隙也可以允许用于冷却转子叶片的叶片缘板的冷气气体流过，减少了对叶片缘板的冷却效果的影响。
在一些实施例中，如图3、图4、图6和图7所示，第二阻尼块32包括连接凸起部322的肩部323，肩部323朝向第一阻尼块31的表面为弧形表面。如图所示，该肩部323的表面可以为倒圆角形成的圆弧表面。该设置，可进一步保证第一阻尼块31和第二阻尼块32相对转动时的干涉，增加第一阻尼块31和第二阻尼块32之间相对转动的灵活性。
在一些实施例中还公开一种航空发动机，包括以上实施例的涡轮。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种涡轮，其特征在于，包括：
第一转子叶片，包括第一叶片缘板径向外表面(121)和位于所述第一叶片缘板径向外表面(121)的径向内侧的第一接触表面(122)；
第二转子叶片，与所述第一转子叶片相邻，包括与所述第一叶片缘板径向外表面(121)相邻的第二叶片缘板径向外表面(221)和位于所述第二叶片缘板径向外表面(221)的径向内侧的第二接触表面(222)，所述第二接触表面(222)和所述第一接触表面(122)相邻；
自适应阻尼器，位于所述第一接触表面(122)和所述第二接触表面(222)的径向内侧，包括相互铰接的第一阻尼块(31)和第二阻尼块(32)，所述第一阻尼块(31)和所述第二阻尼块(32)的径向外侧分别设有与所述第一接触表面(122)和所述第二接触表面(222)相对的第一阻尼表面(311)和第二阻尼表面(321)，在所述涡轮转动时，所述第一阻尼表面(311)和所述第二阻尼表面(321)在离心力的作用下分别压紧所述第一接触表面(122)和所述第二接触表面(222)；所述第一阻尼块(31)的端部包括开口槽(312)和第一销轴孔(313)，所述第二阻尼块(32)的端部包括凸起部(322)和第二销轴孔(324)，所述凸起部(322)插入所述开口槽(312)内，所述自适应阻尼器还包括插销(33)，所述插销(33)插入所述第一销轴孔(313)和所述第二销轴孔(324)以使所述第一阻尼块(31)和所述第二阻尼块(32)铰接，所述插销(33)与所述第一销轴孔(313)的配合为间隙配合，所述凸起部(322)与所述开口槽(312)的槽壁之间存在间隙，所述凸起部(322)与所述开口槽(312)的槽底(3121)之间存在间隙。
2.如权利要求1所述的涡轮，其特征在于，
所述第一转子叶片包括第一叶片缘板(12)和位于第一叶片缘板(12)的径向内侧的第一榫头(13)，所述第一叶片缘板(12)包括所述第一叶片缘板径向外表面(121)和所述第一接触表面(122)，所述第一阻尼块(31)位于所述第一叶片缘板(12)和所述第一榫头(13)之间形成的凹槽中；
所述第二转子叶片包括第二叶片缘板(22)和位于第二叶片缘板(22)的径向内侧的第二榫头(23)，所述第二叶片缘板(22)包括所述第二叶片缘板径向外表面(221)和所述第二接触表面(222)，所述第二阻尼块(32)位于所述第二叶片缘板(22)和所述第一榫头(13)之间形成的凹槽中。
3.如权利要求1所述的涡轮，其特征在于，所述第二阻尼块(32)包括连接所述凸起部(322)的肩部(323)，所述肩部(323)朝向所述第一阻尼块(31)的表面为弧形表面。
4.一种航空发动机，其特征在于，包括如权利要求1至3任一所述的涡轮。
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