用于涡轮机叶片的阻尼器.pdf

本发明涉及一种涡轮机叶片阻尼器，其被构造成被容纳在两相邻涡轮机叶片中的平台的下面和转子盘轮缘之间，在转子盘上安装由叶片。这种阻尼器的特征在于：它包括配重(11)、具有承载在所述轮缘上的形状的承重板(13)及弹簧(12)，该弹簧将配重连接至承重板。

1.  一种涡轮机叶片阻尼器，被设计成被容纳在两相邻涡轮机叶片中平台的下面和转子盘轮缘之间，在所述转子盘上安装由叶片，所述阻尼器包括配重、具有承载在所述轮缘上的形状的承重板及弹簧，该弹簧将所述配重连接至所述承重板，以及至少一个所述配重由复合材料制造。

2.  如权利要求1所述的阻尼器，其中所述配重包括用于接触所述平台的表面部分，所述表面部分在弹簧松弛时与承重板形成小于90°的夹角，所述夹角由所述平台的内表面和所述轮缘之间夹角来确定。

3.  如权利要求1或者2所述的阻尼器，其中所述弹簧为在一端连接至所述配重且在其另一端连接至所述承重板的合页。

4.  如前面权利要求中所述的阻尼器，其材料为浸渍织物。

5.  如前面权利要求中所述的阻尼器，其中所述配重包括至少一个插入物，其密度不同浸渍材料的密度，其基于所述阻尼器的期望密度来确定。

6.  如前面权利要求中所述的阻尼器，其中所述插入物为金属的或属于泡沫结构。

7.  如前面权利要求所述的任一种阻尼器，包括在所述承重板或所述配重中的至少一个自由端上的合页部分，其形成停止或固定钩。

8.  如前面权利要求所述的任一种阻尼器，其中所述配重质量以下述方式调整：所述阻尼器是互相可改变的，不需要安装在其上的所述转子的再平衡。

9.  如前面权利要求所述的任一种阻尼器，包括在所述弹簧侧上从所述配重延伸的第二配重。

10.  一种涡轮机转子，包括轮缘，该轮缘具有单独单元和叶片，该叶片包括被容纳在该单元中的根部、翼片及在根部和翼片之间的平台，其中，如前面权利要求中之一所述的阻尼器被容纳在所述轮缘和两相邻叶片的两平台之间的空间中。

11.  如前面权利要求所述的涡轮机转子，其中所述阻尼器弹簧在装配期间被预挤压。

12.  一种用于燃气涡轮发动机的压缩机，其包括如权利要求10或者11中所述的转子。

13.  一种燃气涡轮发动机，其包括如权利要求10或者11所述的转子。

用于涡轮机叶片的阻尼器
技术领域
本发明涉及包括在轮缘上配置有叶片的至少一个转子盘的涡轮机，以及涉及安装在叶片平台下方的动阻尼器。尤其涉及轴向式压缩机。
背景技术
本发明所涉及的涡轮机组为包含至少一个转子盘类型的轴向式压缩机或轴向式涡轮，所述转子盘具有用于叶片的凹陷进其轮缘的腔室，所述叶片相对于机器轴径向延伸。这些叶片自身包括根部、机翼及在两者间的平台。根部被插入盘中的腔室，机翼由推进气体的流动推动，以及平台形成气流的径向内侧表面中的部分。
通过在叶片平台的下方添加质量，动阻尼的用途是改变涡轮机叶片的动态行为。因此，通过改变自然振动频率，工作中所产生的载荷减少了叶片根部中的应力。
现已有几种类型阻尼器，包括粘结阻尼器和适配阻尼器：粘结阻尼器通过将它们粘结至平台的内表面直接固定，意味着该表面最接近机器轴。使用这种方法，没有适配问题。然而，需要在被粘结之前准确放置配重以及粘结得足够强以防止阻尼器在工作中丢失。
适配阻尼器被安装在叶片之间。工作中，它们经受离心力且通过叶片平台在径向上被固定不动。这种系统要求合适环境、可以存取，以使阻尼器既可被装配又可被保持在适当位置。与前面解决方案不一样，因为没有粘结，所以不会发生阻尼器丢失的问题。另一方面，由于部件相互的摩擦，从而导致可能出现磨损问题。
本申请的目的是在两个方面改善适配阻尼器的技术：
·实现可能在难于存取的环境中装配它们，例如首先移动高压力压缩机的轮子；
·通过闭合与阻尼器接触环境中各种部件之间的间隙，降低由相互摩擦引起的磨损。
使用本发明，可能制造符合这些要求的阻尼器。
发明内容
涡轮机叶片阻尼器，依据本发明设计被容纳在两个相邻涡轮机叶片中的平台的下表面和安装叶片的转子盘的轮缘之间，包括配重、具有承载在所述轮缘上的形状的承重板及弹簧，该弹簧将配重连接至承重板，以及至少一个配重由复合材料制造。
通过弹簧功能，本发明的解决方案可实现设计一种阻尼器，该阻尼器形状使其能够被安装不易存取的空间中和在摩擦小和磨损风险小的情况下保持在适当位置。
在一个实施例中，该配重包括用于接触平台的表面部分，所述表面部分在弹簧没有激励时与承重板形成小于90°的夹角，所述夹角由平台的内表面和轮缘之间夹角来确定。因此，阻尼器的形状为容易制造的可变形的楔子。
尤其是，弹簧为在一端连接至配重且在其另一端连接至承重板的合页。
由于配重由复合材料制造，这种材料允许配重密度的宽范围，同时具有大的形状弹性。尤其是，该材料为浸渍织物。在所使用的材料及它们的结构的选择中，阻尼器中的弹簧部件可以不同于配重部件。
依据需求，配重可以包括至少一个插入物，其密度不同于浸渍材料的密度。基于阻尼器所期望的密度确定插入物。例如，如果密度增加，则可以为金属插入物，如果密度被替代减少，则可以为泡沫基材料。
为了便于装配，阻尼器包括在承重板或配重中的至少一个自由端上的合页部分，该合页部分形成停止或固定钩。
另一特征在于，阻尼器质量以下述方式调整：阻尼器是互相可改变的，不需要安装在其上的转子的再平衡。通过简单从配重的中心区域去除材料，来调整质量。
若必要，通过使用从在弹簧侧上的所述配重延伸的第二配重，可以进一步调整阻尼器的质量。
本申请还寻求保护轮缘的涡轮机转子，该轮缘具有单独单元和叶片，该叶片包括被容纳在该单元中的根部、翼片及在根部和翼片之间的平台，其中如在上面所限定的阻尼器被容纳在轮缘和两相邻叶片的两平台之间的空间中。为了得到这种结构的益处，阻尼器弹簧在装配期间被预挤压。
附图说明
参考附图，现在将更详细地描述本发明的实施例，附图中：
图1是本发明的阻尼器的散点透视图；
图2显示从另一角度看去的相同阻尼器的示意图；
图3是本发明的阻尼器的透视图，其位于燃气涡轮发动机的轴向压缩机转子的适当位置中，该转子以局部视图显示；
图4与图3一样是适当位置中的阻尼器的示意图，该转子在包含转子轴的径向平面上部分可见；
图5、6和7是将阻尼器装配在图3及4中转子的步骤的示意图；
图8是带有插入件的阻尼器的一个变型的示意图；
图9是带有改变接触表面的一个变型的示意图；
图10是带有另外配重的又一变型的示意图；以及
图11是对阻尼器中的配重的调整的示意图。
具体实施方式
图1和2是依据本发明的阻尼器1的透视图。它包括配重(weight)11、弹簧12和承重板13。配重适于在其中意欲安装阻尼器的环境的形状。在这个例子中，配重是加长形状，用于装配进燃气涡轮发动机的压缩机中的两相邻叶片之间、在两个叶片的平台下方的未占用空间。配重具有与平台接触的两个表面11A和11B以及两个横向表面11C和11D。配重11通过弹簧12，以围绕垂直配重纵向的轴弯曲的合页形式，在一端延伸。弹簧合页12被连接至平坦承重板，以合页的形式。在所示的例子中，在弹簧处于未激励和没有挤压时，配重与承重板平面形成一角度。离弹簧最远的配重和承重板二者的部每个分别地包括钩状合页14和15。
图3及4显示处于涡轮机转子中适当位置中的阻尼器。依据该例子，这是一种压缩机转子1，实质上是已知的，在考虑到气流方向时在图3中从下游端看去的。这种转子2由盘3组成，在其周边带有大量叶片4。轮缘31具有很多围绕其周边分布的基本上轴向的单元31′。在这个例子中，单元31′为楔形榫头截面的。
叶片4具有根部41、平台42和翼片43。根部在其下部41′中为楔形榫头截面的，以适配该单元的楔形榫头形状。因此，该单元具有抗离心力的用于叶片的径向保持力的承载表面。根部还包括在平台42下方的腿部41″。这个腿部配置有定向在下游方向的钩部41″′。这个钩部与环(未显示)相结合，该环与轮缘的下游面结合以在轴向上锁定叶片。在根部和单元底部之间的叶片下方使用模块，也可以获得锁定。如图3及4中所示，平台42相对于轮缘表面成夹角。这个例子是压缩机，在其中，该平台限制了在经受压缩的气流的横截面中的减少。横向肋42′在平台42下径向向叶片的下游侧的转子的轴延伸。
处在两个相邻叶片之间适当位置中的阻尼器1被定位在一空间，该空间被限定在轮缘31和两腿部41″之间的两个平台42下方。将弹簧12设计成处于张力状态下以使配重11永久挤压平台42。通过作用，承重板承载且挤压轮缘31。两钩状合页14及15被构造，以使一个合页14结合在径向肋条42′下，另一个合页15结合在轮缘31的下游边缘。图3中，所有能够被看到的阻尼器为两钩状合页14及15，从而其防止了不正确的装配。因此，仅仅匆匆一看就足以检查它们是否缺失或不正确装配。将会理解的是，逐渐定位与叶片接触的表面11A、11B、11C和11D因此被制成合适形状。
图5、6及7显示装配阻尼器的步骤。可以看出，径向肋条42′和盘的轮缘31之间的间隙是小的。所有所需要的是为了挤压阻尼器，以使配重触及承重板。在这种结构，阻尼器可以以箭头方向(图6)滑入该间隙。在该阻尼器被充分结合时，该弹簧以图7中所示箭头方向将配重强抵平台42。钩14还钩在轮缘上，以及合页15支撑在轮缘31的边缘上。
阻尼器优选由复合材料制造。制造的方法涉及将几层有机树脂浸渍纤维堆积在模具中。该树脂然后在高压锅内被固化。
该材料可以由预成形结构的树脂注塑织物制造，使用诸如在专利FR2759096中所描述的过程处理。该结构可以属于2D型(D为纬度)、3D型或真正的所谓2.5D型。纤维可以基于单种材料或变化的材料，例如碳纤维与玻璃纤维的混合物或已知的商标纤维.
整个阻尼器可以制造为一片或者可以由组装在一起的几个分离部分制造。材料可以不同。例如，形成弹簧部件和/或支撑板结构的纤维可以不同于形成配重的部件。与另一种相比较，通过期望赋予一部件的参数来确定该选择。
作为变型，一个或多个插入物116被结合进阻尼器100的配重110的纤维结构中，以获得所期望的密度。金属插入物将增加密度；单元结构的插入物(发泡形式)将降低配重的密度。阻尼器结构的另一方面，弹簧112和承重板113不是不同于阻尼器10。
图9显示阻尼器200的另一种变型，在其中与平台接触的表面积被减少至例如211B1和211B2的区域，这些区域尺寸被减小且沿配重长度被定位。目的在于将载荷定位在叶片平台上，以改善阻尼器效率。通过对配重表面进行加工来制造这些区域。
图10显示依据本发明的阻尼器的另一种变型。阻尼器300包括另外的配重317，其连接至弹簧312直至配重311的前头。这个版本使得当需要沿叶片的平台分配动态阻尼载荷得以实现。阻尼器300可以被制造成类似于前面实施例的一片，或者连接在一起的几个部件。
阻尼器的结构以使其质量可以使用极大精度来调整。有利地，配重的质量通过去除材料来调整，通过切削围绕配重惯性轴的中心的腔室，如在图1中所看到的。承重板被穿透在13′处中腔室19(虚线所示)，沿惯性轴J被切削。这种调整可能制造同等质量精确到0.5g的阻尼器。为了提供校正的余量且利于这种质量的调整，在制造期间，围绕重心来提供附加材料。以这种方法制造的所有阻尼器互相是可交换的。这可以限制可能引起转子不平衡的质量分布差异。