[發明專利]結合了阻尼器和密封銷的渦輪機葉片及其相關方法

有效

• 申請號: 201110388814.3
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102536331A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: S·P·瓦辛格;D·H·特拉格澤;M·D·科利耶
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/16
• 分類號: F01D5/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本發明大體上涉及渦輪機，更確切地說，涉及設于轉子葉輪的相鄰葉片之間用于減弱葉片振動的阻尼器銷。

背景技術

眾所周知，渦輪機大體上包括轉子，其包括多個轉子葉輪，所述轉子葉輪中每者安裝有多個在圓周上相隔分布的葉片。每個葉片通常包括機翼、平臺、柄和鳩尾榫，所述鳩尾榫可收納于渦輪機葉輪的鳩尾槽中。機翼伸到渦輪機燃燒室下游的熱氣通道內，并將動能轉化為轉動機械能。在發動機運行過程中，會有振動進入渦輪機葉片中，如果不進行消除，就會造成葉片過早損壞。

已經有很多不同形式的阻尼器被提議用于最小化或消除振動。振動阻尼器通常呈細長的阻尼器銷的形狀，所述阻尼器銷固定在相鄰葉片之間，并通過吸收因改變氣動載荷而產生的諧波刺激能量來提供減振功能。阻尼器銷通常設于凹槽中，所述凹槽沿著圓周向的“斜面”(slash?face)形成于每對相鄰葉片中的一個的渦輪機葉片柄部中。阻尼器銷在運行過程中受到離心負載力，并且為防止葉片與葉片間發生粘合，必須機加工凹槽以便阻尼器銷能在凹槽中相對自由地擺動。

同時，經常要從軸流式渦輪機的壓縮機中提取高度壓縮的空氣用于冷卻渦輪機部件。必需通過這種冷卻空氣將渦輪機部件的溫度保持在運行可接受的水平，但這同時會對渦輪機的整體效率和產出造成損失。從渦輪機部件漏出的任何冷卻流實際上被浪費了。阻尼器銷凹槽所形成的凹穴是冷卻流從葉片柄部大量泄漏的通道。冷卻效率還會因為熱氣從熱氣通道進入葉片柄部而降低。

因此，另外需要為傳統阻尼器銷增加密封功能，以防止、最小化或控制冷卻流逸出受壓式柄腔，防止或最小化在非受壓式柄腔的情況下冷卻流穿過渦輪機葉片從前輪空間流到后輪空間，和/或防止熱氣通道的空氣進入柄部。

發明內容

根據第一示例性但非限制性實施例，本發明提供一種用于渦輪機葉片的阻尼器銷，包括：細長的主體部分，其具有實質一致的第一橫截面形狀以及軸向對齊的前端部分和后端部分，所述前端部分和后端部分位于所述主體部分的相對端、且具有相對較小的第二橫截面形狀，所述前端部分和后端部分在各自側翼上與所述細長的主體部分接合；以及密封元件，其位于所述相對設置的前端部分和后端部分中的一個或兩個，徑向向外伸到所述主體部分之外。

所述主體部分的所述實質一致的橫截面形狀為圓形，且由第一直徑界定。所述軸向對齊的前端部分和后端部分的橫截面形狀實質都是半圓形。每個所述相對的前端和后端的所述較小橫截面形狀的弧形范圍在180度到200度之間。每個所述的密封元件的形狀實質是圓形，其外圍表面的直徑大于所述第一直徑。所述密封元件由鎳基或鈷基合金構成。

所述密封元件的形狀實質為圓盤形，其中具有一個孔以允許將所述密封元件收納到所述軸向對齊的前端部分和后端部分中相應的一個上。所述密封元件也可一體形成于所述主體部分與所述軸向對齊的前端部分和后端部分之間相應的一個或兩個界面上，使所述密封元件形成對應的一個所述側翼。所述密封元件與一個對應的所述各自側翼相配合。所述密封元件位于所述前端部分和后端部分的一個或兩個自由端。

在另一示例性但非限制性實施例中，本發明提供一種渦輪機轉子葉輪，包括多個在圓周上配置的葉片，其中每個相鄰的葉片對之間插入有阻尼器銷，所述阻尼器銷包括細長的主體部分，其具有實質一致的第一橫截面形狀，及相對設置的、具有另一橫截面形狀的前端部分和后端部分；以及密封元件，其位于所述相對的前端部分和后端部分中的一個或兩個，徑向向外伸到所述主體部分之外。

所述主體部分的所述實質均一的橫截面形狀為圓形，且由第一直徑界定；且每個密封元件外圍表面的直徑大于所述第一直徑。所述軸向對齊的前端部分和后端部分的橫截面形狀實質都是半圓形。所述密封元件的形狀實質是圓盤形，其中具有一個孔以允許將所述密封元件收納于所述軸向對齊的前端部分和后端部分中對應的一個上。所述密封元件一體形成于所述主體部分與所述軸向對齊的前端部分和后端部分之間的一個或兩個相應的界面上，使所述密封元件形成對應的一個所述側翼。每個所述密封元件與所述各自側翼中的一個相配合。所述密封元件位于所述前端部分和后端部分的一個或兩個自由端。所述密封元件處于各自相稱的凹口中，所述凹口形成于所述相鄰葉片對的至少一個中。