CN117365668A - 一种涡轮转子叶片阻尼减振结构和航空发动机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种涡轮转子叶片阻尼减振结构和航空发动机，该阻尼减振结构包括：具有榫槽的涡轮盘；安装在涡轮盘榫槽内的涡轮转子叶片，其具有缘板，相邻两个叶片的缘板之间形成阻尼块安装槽且缘板内侧设置有叶片榫头凸台；安装在阻尼块安装槽内的塔型阻尼块，塔型阻尼块包括塔型部和外沿，外沿分别搭接在两个相邻涡轮转子叶片的叶片榫头凸台上，从而实现塔型阻尼块的相对固定；其中，塔型阻尼块塔型部两侧设有斜面，叶片的缘板内侧设有匹配斜面的斜坡面，通过斜面与斜坡面的接触，实现涡轮转子叶片的阻尼减振；塔型阻尼块的外沿上设有冷却孔，发动机冷却气能够通过冷却孔对涡轮转子叶片的缘板进心冲击冷却，从而降低涡轮转子叶片的缘板温度。

Description

一种涡轮转子叶片阻尼减振结构和航空发动机

技术领域

本申请属于航空发动机/燃气轮机领域，特别涉及一种涡轮转子叶片阻尼减振结构和航空发动机。

背景技术

航空发动机高压涡轮转子叶片是航空发动机上负荷最高的零件，在承受高温燃气冲刷、离心应力和气动应力作用的同时，也要承受强迫振动或自激振动的考验。为了有效地减少振动的损害，高压涡轮转子叶片往往会采取必要的减振措施，并安装适当的阻尼减振结构。

目前现有的技术方案在考虑叶片阻尼减振上做了大量细致的工作，针对不同的叶片结构及不同的减振需要，设计了各种阻尼减振结构。如图1所示为现有技术中典型的涡轮转子叶片阻尼减振结构，阻尼块13设置在涡轮转子叶片的缘板11内侧凹槽12中，通过阻尼块13与缘板11的摩擦进行减振。然而现有技术中的阻尼减振结构更多的关注对振动的影响，对缘板的冷却设计考虑不足，特别是当发动机性能指标逐渐提升后，涡轮进口燃气温度不断提升的同时，涡轮转子叶片在缘板的冷却需求也越发强烈。

因此，亟需要一种兼顾冷却及阻尼减振作用的涡轮转子叶片阻尼减振结构。

发明内容

本申请的目的是提供了一种涡轮转子叶片阻尼减振结构和航空发动机，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种涡轮转子叶片阻尼减振结构，包括：

具有榫槽的涡轮盘；

安装在涡轮盘榫槽内的涡轮转子叶片，所述涡轮转子叶片具有缘板，相邻两个涡轮转子叶片的缘板之间形成阻尼块安装槽且相邻两个涡轮转子叶片的缘板内侧设置有叶片榫头凸台；

安装在阻尼块安装槽内的塔型阻尼块，所述塔型阻尼块包括沿着叶片径向方向延伸的塔型部和沿着缘板方向延伸且分布在塔型部两侧的外沿，塔型阻尼块两侧的外沿分别搭接在两个相邻涡轮转子叶片的叶片榫头凸台上，从而实现塔型阻尼块的相对固定；

其中，所述塔型阻尼块塔型部两侧设有斜面，所述涡轮转子叶片的缘板内侧设有匹配所述斜面的斜坡面，通过所述斜面与所述斜坡面的接触，实现涡轮转子叶片的阻尼减振；

所述塔型阻尼块的外沿上设有冷却孔，发动机冷却气能够通过所述冷却孔对涡轮转子叶片的缘板进心冲击冷却，从而降低涡轮转子叶片的缘板温度。

在本申请优选实施方式中，所述外沿上的冷却孔为多个，多个所述冷却孔按照直线或阵列方式排布。

在本申请优选实施方式中，所述冷却孔不被所述涡轮转子叶片上的叶片榫头凸台所遮挡或覆盖。

在本申请优选实施方式中，所述塔型阻尼块的塔型部为中空结构。

在本申请优选实施方式中，所述塔型阻尼器采用高温镍基合金或陶瓷基复合材料制成。

另外，本申请还提供了一种航空发动机，所述航空发动机包括如上任一所述的涡轮转子叶片阻尼减振结构。

本申请提供的涡轮转子叶片阻尼减振结构相比常规的阻尼减振结构，通过在阻尼块上设置外沿结构，同时在外沿上布置冷却孔，集成了阻尼减振和冲击冷却两种功能，在实现涡轮转子叶片阻尼减振的同时，可以对涡轮转子叶片当缘板同时进行冷却，通过一种技术集成结构，实现了多种功能的需求，可以满足高性能发动机高压涡轮转子叶片阻尼减振和缘板冷却的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为现有技术中典型的涡轮转子叶片阻尼减振结示意图。

图2为本申请的涡轮转子叶片阻尼减振结示意图。

图3为本申请中的塔型阻尼块结构示意图。

附图标记

20-涡轮转子叶片阻尼减振结

21-涡轮转子叶片

211-缘板

212-叶片榫头凸台

22-涡轮盘

23-塔型阻尼块

231-塔型部

232-外沿结构

233-斜面

234-冷却孔

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

本申请提供了一种具有冷却高压涡轮转子叶片缘板能力的阻尼减振结构，该阻尼减振结构整合了阻尼和冷却两种技术，该阻尼结构可以在高压涡轮转子叶片阻尼减振的同时，兼顾对高压涡轮转子叶片的缘板进行高效的冷却。

如图2和图3所示，本申请提供的涡轮转子叶片阻尼减振结构20包括：

具有榫槽的涡轮盘22；

安装在涡轮盘22榫槽内的相邻两个涡轮转子叶片21(高压涡轮转子叶片)，相邻两个涡轮转子叶片21的缘板211内侧设置有叶片榫头凸台212且形成阻尼块安装槽，用于对塔型阻尼块23进行限位；以及

安装在阻尼块安装槽内的塔型阻尼块23，该塔型阻尼块23包括沿着叶片径向方向延伸的塔型部231和沿着缘板(周向)方向延伸且分布在塔型部两侧的外沿232，塔型阻尼块23两侧的外沿232分别搭接在两个相邻涡轮转子叶片的叶片榫头凸台212上，从而实现塔型阻尼块23的相对固定。

其中，塔型阻尼块23的塔型部231两侧设有斜面233，涡轮转子叶片21的缘板211内侧设有匹配该斜面233的斜坡面。在发动机工作状态下，塔型阻尼块23的两个斜面233分别与左右两个相邻的涡轮转子叶片缘板211的斜坡面接触，通过摩擦产生阻尼减振效果。

在塔型阻尼块23的外沿232上设有冷却孔234，在发动机工作状态下，发动机冷却气沿着涡轮盘22的榫槽到达塔型阻尼块23，并通过塔型阻尼块外沿232上的冷却孔234对涡轮转子叶片21的缘板211进心冲击冷却，从而降低涡轮转子叶片的缘板温度，最终从相邻两个涡轮转子叶片缘板之间的缝隙流出。

在本申请一些实施例中，外沿232上的冷却孔234为多个，其按照直线或阵列方式排布。进一步的，冷却孔234的对着涡轮转子叶片21的缘板211，其不被叶片榫头凸台212所遮挡或覆盖。

在本申请一些实施例中，为了降低塔型阻尼器23的结构重量，可将塔型阻尼块23的塔型部231设置成中空结构。

在本申请一些实施例中，塔型阻尼器23可以采用高温镍基合金、陶瓷基复合材料等制成。

另外，本申请还提供了一种航空发动机或燃气轮机，该航空发动机或燃气轮机包括上述的阻尼减振结构。

本申请提供的涡轮转子叶片阻尼减振结构相比常规的阻尼减振结构，通过在阻尼块上设置外沿结构，同时在外沿上布置冷却孔，集成了阻尼减振和冲击冷却两种功能，在实现涡轮转子叶片阻尼减振的同时，可以对涡轮转子叶片当缘板同时进行冷却，通过一种技术集成结构，实现了多种功能的需求，可以满足高性能发动机高压涡轮转子叶片阻尼减振和缘板冷却的需要。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种涡轮转子叶片阻尼减振结构，其特征在于，包括：

具有榫槽的涡轮盘(22)；

安装在涡轮盘榫槽内的涡轮转子叶片(21)，所述涡轮转子叶片(21)具有缘板(211)，相邻两个涡轮转子叶片(21)的缘板(211)之间形成阻尼块安装槽且相邻两个涡轮转子叶片(21)的缘板(211)内侧设置有叶片榫头凸台(212)；

安装在阻尼块安装槽内的塔型阻尼块(23)，所述塔型阻尼块(23)包括沿着叶片径向方向延伸的塔型部(231)和沿着缘板方向延伸且分布在塔型部两侧的外沿(232)，塔型阻尼块(23)两侧的外沿(232)分别搭接在两个相邻涡轮转子叶片的叶片榫头凸台(212)上，从而实现塔型阻尼块(23)的相对固定；

其中，所述塔型阻尼块(23)塔型部(231)两侧设有斜面(233)，所述涡轮转子叶片(21)的缘板(211)内侧设有匹配所述斜面(233)的斜坡面，通过所述斜面与所述斜坡面的接触，实现涡轮转子叶片的阻尼减振；

所述塔型阻尼块(23)的外沿(232)上设有冷却孔(234)，发动机冷却气能够通过所述冷却孔(234)对涡轮转子叶片(21)的缘板(211)进心冲击冷却，从而降低涡轮转子叶片的缘板温度。

2.如权利要求1所述的涡轮转子叶片阻尼减振结构，其特征在于，所述外沿(232)上的冷却孔(234)为多个，多个所述冷却孔(234)按照直线或阵列方式排布。

3.如权利要求2所述的涡轮转子叶片阻尼减振结构，其特征在于，所述冷却孔(234)不被所述涡轮转子叶片(21)上的叶片榫头凸台(212)所遮挡或覆盖。

4.如权利要求1所述的涡轮转子叶片阻尼减振结构，其特征在于，所述塔型阻尼块(23)的塔型部(231)为中空结构。

5.如权利要求1所述的涡轮转子叶片阻尼减振结构，其特征在于，所述塔型阻尼器(23)采用高温镍基合金或陶瓷基复合材料制成。

6.一种航空发动机，其特征在于，所述航空发动机包括如权利要求1至5任一所述的涡轮转子叶片阻尼减振结构。