KR19990062719A - Rotor stage for gas turbine engine - Google Patents

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예히아 엠 엘에이니
브래드포드 에이 코울즈
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레비스 스테픈 이
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Abstract

가스 터빈 엔진용 로터 스테이지는 로터 디스크 및 복수개의 로터 블레이드를 포함한다. 로터 블레이드는 디스크의 외측 반경방향 표면으로부터 반경방향 외측으로 연장되며, 얼마간 떨어져서 서로 분리되어 있다. 이 거리는 로터 블레이드의 공기역학적 댐핑을 증가시키도록 선택적으로 변경된다.The rotor stage for a gas turbine engine includes a rotor disk and a plurality of rotor blades. The rotor blades extend radially outward from the outer radial surface of the disk and are separated from each other at some distance. This distance is optionally changed to increase the aerodynamic damping of the rotor blades.

Description

가스 터빈 엔진용 로터 스테이지Rotor stage for gas turbine engine

본 발명은 일반적으로 가스 터빈 엔진 로터 조립체에 관한 것으로, 특히 로터 스테이지내에서 진동을 제어하기 위한 장치에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to gas turbine engine rotor assemblies and, more particularly, to apparatus for controlling vibration in rotor stages.

가스 터빈 엔진내의 대부분의 통상의 로터 스테이지는 축선 주위로 회전하기 위한 디스크에 기계적으로 부착된 복수개의 로터 블레이드를 포함한다. 로터 블레이드는 통상적으로 디스크의 외측 반경방향 표면에 배치된 결합 슬롯내에 결합되는 전나무(fir-tree)형 또는 도브테일(dovetail)형 블레이드 루트를 구비한다. 기계적으로 부착된 로터 블레이드의 단점은 상당한 응력이 부착 슬롯에 인접한 하중(load)하에서 디스크내에 나타나는 것이다. 디스크 외측 직경을 증가시키면 인접한 슬롯 사이의 거리는 응력을 최소로하는데 조력한다. 불행하게도, 디스크 직경의 증가는 로터 스테이지의 전체적 크기 및 무게를 증가시킨다. 최근에는, 비교적 경량인 일체식 블레이드형 로터(integrally bladed rotors: IBR)가 보다 널리 이용된다. IBR의 블레이드는 디스크에 기계적으로 부착되기보다는 디스크와 함께 일체식으로(야금술적으로 부착된 블레이드를 포함함) 형성된다. 일체식 블레이드는 통상의 기계적인 부착 설계와 비교하여 블레이드의 하중을 이동하는데 보다 효과적이다. 그 결과, 로터 디스크의 크기 및 무게는 이점적으로 작아진다.Most conventional rotor stages in a gas turbine engine include a plurality of rotor blades mechanically attached to a disk for rotating about an axis. The rotor blades typically have fir-tree or dovetail blade roots that engage in engagement slots disposed on the outer radial surface of the disk. A disadvantage of mechanically attached rotor blades is that significant stresses appear in the disc under load adjacent to the attachment slot. Increasing the disc outer diameter helps the distance between adjacent slots to minimize stress. Unfortunately, increasing the disk diameter increases the overall size and weight of the rotor stage. In recent years, relatively lightweight integrated bladed rotors (IBR) are more widely used. The blades of the IBR are formed integrally with the disk (including metallurgically attached blades) rather than mechanically attached to the disk. Integral blades are more effective at moving the load of the blade compared to conventional mechanical attachment designs. As a result, the size and weight of the rotor disk is advantageously small.

통상의 로터 스테이지는 진동 응답을 피하도록 자주 조정되며, 발생하는 임의의 진동 응답을 줄이도록 댐핑(damped)된다. 조정(turning)은 통상적으로 로터 스테이지의 고유 주파수(natural frequency)가 변하는 곳에서 조정되어 로터 스테이지의 작동 환경에서 나타나는 주기적인 강제 작용의 주파수를 피하는 것으로 알려진다. 댐핑(damping)은 일반적으로 주기적인 또는 비주기적인(임의의로 설명될 수 있음) 강제 작용에 의해 발생되는 진동 응답이 최소화되게 취해지는 조정으로 알려진다. 주기적인 강제 작용은 별개의 주파수에서 작동하며, 강제 작용의 주파수가 로터 블레이드의 고유 주파수와 일치하게 될 때 로터 블레이드내의 반향하는(resonant) 응답을 발생할 수 있다. 한편, 비주기적인 강제 작용은 특정 주파수에서 발생하지 않으나, 오히려 로터 블레이드가 비주기적 형태에서 응답(편향)하게 된다. 충분한 댐핑이 없을 경우에, 주기적인 및 비주기적인 자극 힘 모두는 동작 속도 범위에서 나타나는 모든 모드의 진동을 위한 높은 블레이드 진동 응답을 제공할 수 있다.Conventional rotor stages are often adjusted to avoid vibrational response and damped to reduce any vibrational response that occurs. The turning is typically known to be adjusted where the natural frequency of the rotor stage changes to avoid the frequency of periodic forcing appearing in the operating environment of the rotor stage. Damping is generally known as an adjustment that is taken to minimize the vibrational response generated by periodic or aperiodic (optionally described) forcing action. The periodic force acts at a separate frequency and can produce a resonant response in the rotor blades when the frequency of the force matches the natural frequency of the rotor blades. On the other hand, aperiodic forcing does not occur at a particular frequency, but rather the rotor blades respond (deflect) in aperiodic form. In the absence of sufficient damping, both periodic and non-periodic stimulus forces can provide a high blade vibration response for all modes of vibration appearing in the operating speed range.

기계적, 공기유동학적 및 재료적 댐핑은 로터 스테이지에서 잠재적으로 이용되는 3개의 주요한 댐핑 유형으로 나타난다. 통상의 로터 스테이지와 IBR 등에 발생되는 재료적 댐핑은 3가지 유형중에서 가장 효과가 적으며, 일반적으로 그것만으로 로터 블레이드의 적절한 댐핑을 제공하지 못할 것이다. 한편, 기계적 댐핑은 3가지 유형중에서 최대의 효과를 나타내며, 몇몇의 상이한 방법에 의해 달성될 수 있다. 하나의 방법에 있어서, 진동 운동은 블레이드 루트와 디스크 슬롯 사이의 마찰, 즉 블레이드 루트 댐핑에 의해 댐핑된다. 다른 방법에 있어서, 마찰 장치는 로터 블레이드에 외측으로 또는 내측으로 부착되어 운동(motion)이 댐핑된다. 다른 예시에 있어서, 블레이드 대 블레이드 슈라우드(blade-to-blade shrouds)는 에너지가 블레이드 팁을 따라 사라지게 된다. 그러나, 이러한 기계적 댐핑의 예시는 IBR 블레이드의 일체식 특징으로 인해 최적의 IBR을 갖는데 실제적이지 않다. IBR 로터 블레이드와 디스크 사이의 분리형 댐퍼 장치 또는 인접한 IBR 로터 블레이드 사이의 장치는 모두 실제적이지 않다.Mechanical, aerodynamic and material damping appears to be the three main types of damping potentially used in rotor stages. The material damping that occurs in conventional rotor stages and IBRs is the least effective of the three types and generally will not provide adequate damping of the rotor blades alone. On the other hand, mechanical damping has the greatest effect among three types and can be achieved by several different methods. In one method, the vibratory motion is damped by friction between the blade root and the disk slot, ie blade root damping. In another method, the friction device is attached to the rotor blades outward or inward so that motion is damped. In another example, blade-to-blade shrouds cause energy to disappear along the blade tip. However, this example of mechanical damping is not practical in having an optimal IBR due to the integral nature of the IBR blades. Neither the separate damper device between the IBR rotor blades and the disc or the device between adjacent IBR rotor blades is practical.

통상적으로 공기유동학적 댐핑은 로터 스테이지와 로터 스테이지를 통과하는 공기 사이에서 일(work)로 바뀌는 것으로 알려진다. 예를 들면, 로터 블레이드상의 공기에 의해 수행되는 네트 일(net work)은 공기중의 로터 블레이드에 의해 수행되는 일을 초과하게 되면, 공기는 블레이드에 에너지를 추가하게 된다. 이것은 불안정한 상태를 초래하며, 블레이드 진동은 피로에 대한 크기 및 궁극적인 결과로 시작 및/또는 증가할 수 있다. 한편, 공기중의 로터 블레이드에 의해 수행되는 네트 일은 로터 블레이드상의 공기에 의해 수행된 일을 초과하게 되면, 로터 블레이드는 에너지를 공기유동(airflow)내로 사라지게 한다. 로터 블레이드로부터 멀어지는 이러한 에너지 전달은 공기유동학적 댐핑의 바람직한 상태를 나타낸다.Aerodynamic damping is commonly known to turn into work between the rotor stage and the air passing through the rotor stage. For example, if the net work performed by air on the rotor blades exceeds that performed by the rotor blades in the air, the air adds energy to the blades. This results in an unstable condition, and blade vibrations can start and / or increase with magnitude and ultimate consequences for fatigue. On the other hand, when the net work performed by the rotor blades in air exceeds the work performed by the air on the rotor blades, the rotor blades dissipate energy into the airflow. This energy transfer away from the rotor blades represents a desirable state of aerodynamic damping.

따라서, 요구되는 것은 IBR에서 이용될 수 있고, 주기적인 강제 작용 및 비주기적인(임의의) 섭동(perturbations)을 댐핑하며, 중간 및 낮은 형상의 로터 블레이드에서 효과적으로 댐핑되는 로터 스테이지내의 진동 응답을 댐핑하기 위한 장치 및/또는 방법이다.Thus, what is needed can be used in IBRs, damping periodic coercive forces and aperiodic (optional) perturbations, and damping vibration responses in the rotor stage that are effectively damped in medium and low shaped rotor blades. Apparatus and / or method for

따라서, 본 발명의 목적은 댐핑 진동용 장치를 구비하는 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a rotor stage for a gas turbine engine having a device for damping vibrations.

본 발명의 다른 목적은 IBR내에 이용될 수 있는 진동을 댐핑하기 위한 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for damping vibrations that can be used in an IBR.

본 발명의 다른 목적은 주기적 강제 작용 및 비주기적 섭동에 의해 발생되는 진동에 대해 효과적으로 진동을 댐핑하기 위한 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for effectively damping vibrations against vibrations generated by periodic forced action and aperiodic perturbation.

본 발명의 다른 목적은 중간 및 낮은 형상비의 로터 브레이드에서 진동을 효과적으로 댐핑하는 진동 댐핑용 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an apparatus for vibration damping that effectively damps vibrations in rotor blades of medium and low aspect ratios.

본 발명에 따르면, 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지는 로터 디스크 및 복수개의 로터 블레이드를 포함한다. 로터 블레이드는 디스크의 외측 반경방향 표면으로부터 반경방향 외측으로 연장되며, 얼마간 떨어져서 서로 분리되어 있다. 거리는 로터 블레이드의 공기유동하적 댐핑을 증가시키도록 선택적으로 변경된다.According to the invention, the rotor stage for a gas turbine engine comprises a rotor disk and a plurality of rotor blades. The rotor blades extend radially outward from the outer radial surface of the disk and are separated from each other at some distance. The distance is optionally changed to increase the airflow damping of the rotor blades.

관찰자의 공기유동학적 댐핑 포인트로부터 로터 블레이드로 전달되는 에너지는 진동의 주기중에 블레이드에 의해 통과되는 공기중의 블레이드에 의해 수행되는 불안정한 일로 기술될 수 있으며, 다음의 수학식 1을 이용하게 된다.The energy transferred from the observer's aerodynamic damping point to the rotor blades can be described as the unstable work performed by the blades in the air passing by the blades during the period of vibration, using Equation 1 below.

여기서, 는 진동 운동을 받는 블레이드의 결과로서 시간의 영향으로 인해 임의의 포인트에서 로터 블레이드의 흡입 및 압력 측면 표면상에 작용하는 불안정한 공기 압력의 차이를 나타내며, W(x,y,z,t)는 시간의 영향에 따른 임의의 방향에서의 로터 블레이드 편향을 나타낸다. 일 수학식(work expression)은 시간 주기 T에 걸쳐 일치되며, 여기서 T는 하나의 블레이드 진동의 지속 시간과 동일하다. 사이클 당 양의 일(일 수학식의 양의 값에 의해 나타남)은 통과하는 공기에 의해 블레이드상에 수행되는, 즉 불안정한 상태의 일을 나타낸다. 사이클 당 음의 일(일 수학식의 음의 값에 의해 나타남)은 통과하는 공기에 따른 블레이드에 의해 수행되는, 즉 공기유동학적 댐핑의 소망하는 상태의 일을 나타낸다. 일 수학식의 제로(zero) 값은 중립 상태(neutral condition)로 불려지며, 즉 블레이드는 일을 받거나 수행하지 않게 된다.here, Denotes the difference in unstable air pressure acting on the suction and pressure side surfaces of the rotor blades at any point due to the effect of time as a result of the blade under oscillating motion, where W (x, y, z, t) Rotor blade deflection in any direction according to the The work expression is matched over time period T, where T is equal to the duration of one blade vibration. Positive work per cycle (indicated by the positive value of one equation) represents work performed on the blade by the passing air, i.e., work in an unstable state. Negative work per cycle (indicated by the negative value of one equation) represents the work in the desired state of aerodynamic damping, ie performed by the blades along with the passing air. The zero value of one equation is called a neutral condition, ie the blade will not accept or perform work.

공기유동학적 댐핑의 목적이 소정의 진동 운동을 댐핑하는 것이기 때문에, 상기 수학식 1에서의 편향 함수[W(x,y,z,t)]가 다르지 않은 것으로 고려될 수 있는 것으로 나타날 수 있다. 따라서, 공기유동학적 댐핑은 불안정한 압력 함수 를 조정하는 것에 의해 일을 보장하는 것이 달성될 수 있으며, 블레이드상에 수행되고 대향되는 블레이드에 의해 수행된다. 로터 블레이드상에 작용하는 불안정한 압력의 차이는 1) 로터 블레이드를 통과하는 공기와 2) 인접한 로터 블레이드 사이의 공기의 체적 및 3) 인접한 블레이드의 상대적 운동의 함수이다. 본 발명에 있어서, 인접한 로터 블레이드 사이의 공기의 체적은 로터 블레이드 사이의 거리를 선택적으로 변경하는 것에 의해 조정되고 있다.Since the purpose of aerodynamic damping is to damp certain vibrational motions, it can be seen that the deflection function W (x, y, z, t) in Equation 1 can be considered not different. Thus, aerodynamic damping is an unstable pressure function Ensuring work can be achieved by adjusting the pressure, which is carried out on the blades and by the opposite blades. The unstable pressure difference acting on the rotor blades is a function of 1) the volume of air passing through the rotor blades and 2) the volume of air between adjacent rotor blades and 3) the relative motion of the adjacent blades. In the present invention, the volume of air between adjacent rotor blades is adjusted by selectively changing the distance between the rotor blades.

본 발명의 이점은 공기유동학적 댐핑용 수단이 제공되는 것이다. 임의의 적용에 있어서, 공기유동학적 댐핑은 기계적 및/또는 재료적 댐핑을 증대하도록 이용될 수 있다. 기계적 및/또는 재료 댐핑이 제한되는(예컨대, IBR) 다른 적용에 있어서, 공기유동학적 댐핑의 주요 댐핑 수단으로 제공될 수 있다.An advantage of the present invention is that a means for aerodynamic damping is provided. In any application, aerodynamic damping can be used to increase mechanical and / or material damping. In other applications where mechanical and / or material damping is limited (eg IBR), it may serve as the primary damping means of aerodynamic damping.

본 발명의 다른 이점은 로터 스테이지 댐핑 장치가 주기적인 강제 작용 및 비주기적 섭동에 의해 발생되는 진동에 대해 효과적이라는 것이다. 본 발명의 선택적인 로터 블레이드 간격은, 블레이드가 주기적인 강제 작용이 비주기적인 섭동을 받는 것에 관계 없이, 로터 블레이드가 이를 통과하는 공기에 의해 일을 수행할 수 있다.Another advantage of the present invention is that the rotor stage damping device is effective against vibrations generated by periodic forcing and aperiodic perturbation. The optional rotor blade spacing of the present invention allows the rotor blade to perform work by the air passing through it, regardless of whether the periodic forced action is subjected to aperiodic perturbation.

본 발명의 다른 이점은 중간 및 낮은 형상비의 로터 블레이드에서 진동이 효과적으로 댐핑될 수 있다는 것이다. 통상적으로 부착되거나 일체형으로 형성되는 중간 및 낮은 형상비의 로터 블레이드는 진동의 현 모드(chordal modes)에 특히 적절하다. 본 발명의 선택적인 로터 블레이드 간격은 로터 블레이드가 원리의 주기적 및 비주기적 섭동과 진동의 복잡한 현 모드에 의해 발생되는 편향을 댐핑할 수 있다.Another advantage of the present invention is that vibrations can be effectively damped in the rotor blades of medium and low aspect ratios. Medium and low aspect ratio rotor blades, which are typically attached or integrally formed, are particularly suitable for chordal modes of vibration. The optional rotor blade spacing of the present invention allows the rotor blades to damp the deflections caused by the complex current modes of periodic and aperiodic perturbation and vibration in principle.

본 발명의 다른 이점은 추가의 하드웨어, 내측 블레이드 장치 등이 요구되지 않는다는 것이다. 또한, 본 발명은 로터 디스크의 외측 반경방향의 표면 주위에 로터 블레이드를 선택적으로 배치하는 것에 의해 댐핑을 제공한다. 당업자라면 명료성(simplicity)이 통상적으로 신뢰성과 동일하다는 것을 주지할 것이다.Another advantage of the present invention is that no additional hardware, inner blade arrangement, or the like is required. The present invention also provides damping by selectively placing the rotor blades around the outer radial surface of the rotor disk. Those skilled in the art will appreciate that simplicity is typically the same as reliability.

본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 도시된 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 명료하게 될 것이다.These and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the invention, as shown in the accompanying drawings.

도 1은 가스 터빈 엔진의 개략적인 단면도,1 is a schematic cross-sectional view of a gas turbine engine,

도 2는 종래 기술에 따른 가스 터빈 로터 스테이지의 개략적인 사시도,2 is a schematic perspective view of a gas turbine rotor stage according to the prior art,

도 3은 본 발명에 따른 가스 터빈 로터 스테이지의 개략적인 사시도,3 is a schematic perspective view of a gas turbine rotor stage according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 로터 디스크로부터 외부로 연장된 로터 블레이드의 직선 표시를 도시한 것으로 블레이드간의 간격을 나타낸 도면.Figure 4 shows a straight line representation of the rotor blades extending outward from the rotor disk according to the present invention, showing the spacing between the blades.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 가스 터빈 엔진 12 : 팬10 gas turbine engine 12 fan

18 : 연소기 26 : 노즐18: burner 26: nozzle

34 : 디스크 36 : 로터 블레이드34: disk 36: rotor blade

40 : 외측 반경방향 표면 42 : 인접한 로터 블레이드간의 거리40: outer radial surface 42: distance between adjacent rotor blades

도 1을 참조하면, 가스 터빈 엔진(10)은 팬(12), 저압 압축기(14), 고압 압축기(16), 연소기(18), 저압 터빈(20), 고압 터빈(22), 오그멘터(24) 및 회전 축선(28)에 대해 대칭적으로 배치된 노즐(26)을 포함한다. 팬(12)은 노즐(26)의 전방에 있으며, 노즐은 팬(12)의 후미에 있다. 팬(12)과 저압 압축기(14)는 서로 연결되며, 저압 터빈(20)에 의해 구동된다. 고압 압축기(16)는 고압 터빈(22)에 의해 구동된다. 팬(12)에 의해 작동되는 공기는 코어 가스(core gas)로 저압 압축기(14)로 유입하거나 또는 바이패스 공기(bypass air)로 엔진 코어 외부의 통로(30)로 유입할 것이다.Referring to FIG. 1, the gas turbine engine 10 includes a fan 12, a low pressure compressor 14, a high pressure compressor 16, a combustor 18, a low pressure turbine 20, a high pressure turbine 22, and an augmenter ( 24 and nozzles 26 arranged symmetrically about the axis of rotation 28. The fan 12 is in front of the nozzle 26 and the nozzle is at the rear of the fan 12. The fan 12 and the low pressure compressor 14 are connected to each other and driven by the low pressure turbine 20. The high pressure compressor 16 is driven by the high pressure turbine 22. The air actuated by the fan 12 will enter the low pressure compressor 14 as core gas or into the passage 30 outside the engine core as bypass air.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 로터 스테이지(32)는 디스크(34) 및 복수개의 로터 블레이드(36)를 포함한다. 디스크(34)는 회전 축선(28)과 동심을 이루는 보어(38)(도 3) 및 외측 반경방향의 표면(40)을 포함한다. 로터 블레이드(36)는 외측 반경방향 표면(40)으로부터 반경방향 외측으로 연장되며, 통상적인 부착 방법(예컨대, 전나무 또는 도브테일 루트 - 도시되지 않음)을 통해 디스크(34)에 부착될 수 있으며, 또는 일체식 블레이드형 로터(integrally bladed rotor: IBR)의 일부로서 일체식으로 부착될 수 있다.2 to 4, the rotor stage 32 includes a disk 34 and a plurality of rotor blades 36. The disc 34 includes a bore 38 (FIG. 3) concentric with the axis of rotation 28 and an outer radial surface 40. The rotor blades 36 extend radially outward from the outer radial surface 40 and may be attached to the disk 34 via conventional attachment methods (eg, fir or dovetail roots—not shown), or It can be integrally attached as part of an integrally bladed rotor (IBR).

통상적인 로터 스테이지(32)(도 2)에 있어서, 로터 블레이드(36)는 로터 블레이드(36)의 숫자에 의해 나누어지는 디스크 외측 반경방향 표면(40)의 원주방향 길이와 동일한 거리 D(즉, D는 인접한 로터 블레이드의 중심선간의 거리임)에 의해 서로 동일하게 이격된다. 본 발명(도 3 및 도 4)에 있어서, 인접한 로터 블레이드(36) 사이의 거리(42)(즉, 로터 블레이드간의 거리)는 공기유동학적 댐핑에 대한 증가를 얻도록 선택적으로 변경된다. 변경된 각각의 로터 블레이드간의 거리(42) 양은 모두는 아니지만 당해 적용상태에 좌우된다. 용어 균일한 로터간의 간격 거리(D)에 있어서, 인접한 로터 블레이드(36) 사이의 거리(42)는 통상적으로 균일한 간격 값의 80%(0.80D) 보다 크며, 균일한 값 D의 120%(1.20D) 보다 작다. 그러나, 로터 블레이드간의 거리(42)는 균일한 간격 값의 85%와 95%(0.85D-0.95D) 사이 또는 균일한 간격 값 D의 115%와 105%(1.15D-1.05D) 사이가 바람직하다. 인접한 로터 블레이드(36) 사이의 최적의 거리(42)(따라서 최적의 댐핑)는 적용 환경의 함수이며, 분석적으로 또는 경험적으로 결정될 수 있다. 도 4는 D, D- 및 D+와 동일한 로터 블레이드간의 거리를 도시하는 것에 의해 선택적으로 변경된 간격을 개략적으로 도시한 것이며, 여기서 D는 상기 균일한 로터 블레이드간의 거리를 나타내며, D-는 D 보다 작은 거리를 나타내며, D+는 D 보다 큰 거리를 나타낸다.In a typical rotor stage 32 (FIG. 2), the rotor blades 36 have a distance D (ie, equal to the circumferential length of the disc outer radial surface 40 divided by the number of rotor blades 36). D is equally spaced apart from each other by the distance between the centerlines of adjacent rotor blades). In the present invention (FIGS. 3 and 4), the distance 42 between adjacent rotor blades 36 (ie, the distance between rotor blades) is optionally modified to obtain an increase in aerodynamic damping. The amount of distance 42 between each altered rotor blade is not all but dependent on the application. In terms of the spacing distance D between uniform rotors, the distance 42 between adjacent rotor blades 36 is typically greater than 80% (0.80D) of the uniform spacing value and 120% of the uniform value D ( Less than 1.20D). However, the distance 42 between the rotor blades is preferably between 85% and 95% (0.85D-0.95D) of the uniform spacing value or between 115% and 105% (1.15D-1.05D) of the uniform spacing value D. Do. The optimum distance 42 (and thus the optimal damping) between adjacent rotor blades 36 is a function of the application environment and can be determined analytically or empirically. FIG. 4 schematically shows the spacing selectively altered by showing the distance between rotor blades equal to D, D- and D +, where D represents the distance between the uniform rotor blades, where D- is less than D Distance, and D + represents distance greater than D.

임의의 적용에 있어서, 대부분의 로터 블레이드(36)는 서로 거리 D로 균일하게 이격되며, 단지 몇몇의 로터 블레이드(36)는 인접한 로터 블레이드(36)에 대해 균일하지 않게 이격된다. 다른 적용에 있어서, 대부분의 또는 모든 로터 블레이드간의 거리(42)는 균일하지 않게 될 것이다. 그러나, 균형을 위해서, 이격된 로터 블레이드(36)에 대한 로터 디스크(34) 반부(halves) 사이에 대칭을 이루는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제 1 블레이드가 균일하게 이격된 위치의 좌측으로 소정 거리 맡큼 바뀌게 되면, 제 2 블레이드는 통상적으로 제 1 블레이드로부터 180˚이격되어 위치되며, 우측에 대해 동일한 양만큼 균일한 간격 위치로부터 이동하는 것, 즉 로터 블레이드가 서로 180˚ 오프셋(offset)되게 유지하는 것이 바람직하다.In some applications, most rotor blades 36 are evenly spaced apart from each other at a distance D, with only a few rotor blades 36 being non-uniformly spaced relative to adjacent rotor blades 36. In other applications, the distance 42 between most or all rotor blades will be uneven. However, for balance, it is desirable to achieve symmetry between the halves of the rotor disk 34 relative to the spaced rotor blades 36. For example, if the first blade is shifted a certain distance to the left of the evenly spaced position, the second blade is typically located 180 ° away from the first blade and from the uniformly spaced position by the same amount relative to the right side. It is desirable to move, ie, keep the rotor blades 180 ° offset from each other.

본 발명은 상세한 실시예에 따라 도시하고 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 형상 및 세부사항이 다양하게 변형될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 임의의 원주방향에서 0.80D 보다 작은 로터 블레이드간의 거리 또는 1.20D보다 큰 로터 블레이드간의 거리를 갖는 것이 바람직할 수도 있다.While the invention has been shown and described in accordance with the specific embodiments thereof, those skilled in the art will recognize that various changes may be made in the form and details of the invention without departing from the spirit and scope of the invention. For example, it may be desirable to have a distance between rotor blades less than 0.80D or a distance between rotor blades greater than 1.20D in any circumferential direction.

따라서, 본 발명은 IBR에 이용될 수 있으며, 주기적 강제 작용 및 비주기적 섭동에 의해 발생되는 진동에 대해 효과적이며, 중간 및 낮은 형상비의 로터 브레이드에서 진동을 효과적으로 댐핑한다.Thus, the present invention can be used in IBR and is effective against vibrations generated by periodic forced action and aperiodic perturbation, and effectively damps vibrations in the rotor braids of medium and low aspect ratios.

Claims (23)

회전 축선 주위로 회전하기 위한 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지에 있어서,A rotor stage for a gas turbine engine for rotating around a rotation axis, 상기 회전 축선과 동심을 이루는 보어와 원주방향의 길이를 갖는 외측 반경방향 표면을 구비하는 로터 디스크와,A rotor disk having a bore concentric with said axis of rotation and an outer radial surface having a circumferential length; 상기 외측 반경방향 표면으로부터 반경방향 외부로 연장되는 복수개의 로터 블레이드를 포함하며, 상기 인접한 로터 블레이드는 로터간의 거리에 의해 서로 분리되며, 상기 로터간의 거리는 선택적으로 변경된 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And a plurality of rotor blades extending radially outward from the outer radial surface, wherein the adjacent rotor blades are separated from each other by the distance between the rotors, the distance between the rotors being selectively modified. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 선택적으로 변경된 로터간의 거리는 균일한 로터간의 거리의 적어도 80%인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And said selectively modified distance between rotors is at least 80% of the distance between uniform rotors. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 선택적으로 변경된 로터간의 거리는 상기 균일한 로터간의 거리의 적어도 85%인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And wherein said selectively changed distance between rotors is at least 85% of the distance between said uniform rotors. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 선택적으로 변경된 로터간의 거리는 상기 균일한 로터간의 거리의 단지 120%인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.Wherein the distance between the selectively modified rotors is only 120% of the distance between the uniform rotors. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 선택적으로 변경된 로터간의 거리는 상기 균일한 로터간의 거리의 단지 115%인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And said selectively modified distance between rotors is only 115% of the distance between said uniform rotors. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 선택적으로 변경된 로터간의 거리는 상기 균일한 로터간의 거리의 단지 120%인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.Wherein the distance between the selectively modified rotors is only 120% of the distance between the uniform rotors. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 선택적으로 변경된 로터간의 거리는 상기 균일한 로터간의 거리의 단지 115%인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And said selectively modified distance between rotors is only 115% of the distance between said uniform rotors. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 로터 디스크와 로터 블레이드는 일체식 블레이드형 로터인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And said rotor disk and rotor blades are integral blade type rotors. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 각각의 상기 로터 블레이드는 상기 로터 블레이드의 다른 하나로부터 180˚오프셋되는 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And each said rotor blade is offset 180 [deg.] From the other of said rotor blades. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 로터간의 거리중 적어도 하나는 선택적으로 변경된 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.Wherein at least one of the distances between the rotors has been selectively modified. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 복수개의 상기 로터간의 거리는 선택적으로 변경된 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.A rotor stage for a gas turbine engine, wherein the distance between a plurality of said rotors is optionally changed. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 대부분의 상기 로터간의 거리는 선택적으로 변경된 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.Rotor stage for a gas turbine engine, wherein the distance between most of the rotors is optionally changed. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 로터 디스크와 로터 블레이드는 일체식 블레이드형 로터인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And said rotor disk and rotor blades are integral blade type rotors. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 각각의 상기 로터 블레이드는 상기 로터 블레이드중 다른 하나로부터 180˚오프셋되는 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.Each rotor blade is offset 180 ° from the other of the rotor blades. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 로터간의 거리중 적어도 하나는 선택적으로 변경된 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.Wherein at least one of the distances between the rotors has been selectively modified. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 복수개의 상기 로터간의 거리는 선택적으로 변경된 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.A rotor stage for a gas turbine engine, wherein the distance between a plurality of said rotors is optionally changed. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 로터 디스크와 로터 블레이드는 일체식 블레이드형 로터인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And said rotor disk and rotor blades are integral blade type rotors. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 각각의 상기 로터 블레이드는 상기 로터 블레이드중 다른 하나로부터 180˚오프셋되는 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.Each rotor blade is offset 180 ° from the other of the rotor blades. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 로터간의 거리중 적어도 하나는 선택적으로 변경된 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.Wherein at least one of the distances between the rotors has been selectively modified. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 복수개의 상기 로터간의 거리는 선택적으로 변경된 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.A rotor stage for a gas turbine engine, wherein the distance between a plurality of said rotors is optionally changed. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 선택적으로 변경된 로터간의 거리는 상기 균일한 로터간의 거리의 단지 120%인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.Wherein the distance between the selectively modified rotors is only 120% of the distance between the uniform rotors. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 로터 디스크와 로터 블레이드는 일체식 블레이드형 로터인 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And said rotor disk and rotor blades are integral blade type rotors. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 각각의 상기 로터 블레이드는 상기 로터 블레이드의 다른 하나로부터 180˚오프셋되는 가스 터빈 엔진용 로터 스테이지.And each said rotor blade is offset 180 [deg.] From the other of said rotor blades.
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