[發明專利]一種渦輪減振方法及減振結構

有效

• 申請號: 201310018713.6
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103061830A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 陳巍
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01D25/04
• 分類號: F01D25/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于航空發動機&燃氣輪機總體結構設計領域，涉及一種轉子系統減振方法及減振結構，具體地說，是指一種渦輪減振方法及減振結構。

背景技術

微小型燃氣輪機總體結構設計中，會在渦輪前端設置導流盤與其預緊安裝，目的在于壓緊渦輪葉片榫頭，防止松動（對于分體式渦輪）；同時，在空氣系統中，起密封、導流作用（對于分體式&整體式渦輪）。傳統的渦輪減振技術多采用彈性阻尼器、磁浮軸承、箔片軸承和干摩擦減振技術等，這些減振技術雖然可以一定程度上降低轉子系統尤其是渦輪的振動，但存在安裝結構復雜、成本較高等不足，且不利于控制渦輪端橫向振動、擺振、扭振等各方向的振動。因而，有必要對現有的渦輪減振技術進行改進，以簡化渦輪減振結構的形式及安裝工藝，同時提高減振效果，有效控制渦輪端橫向振動、擺振、扭振等各方向的振動。

發明內容

本發明的目的在于利用現有零件結構，在現有結構、功能上，在不增加系統結構的復雜度的前提下，提出一種新型的渦輪減振方法及減振結構，以配合轉子系統減振方案，更有效控制渦輪端橫向振動、擺振、扭振等各方向的振動。

根據本發明的一方面，提供了一種渦輪減振方法，其特征在于，所述方法包括：

渦輪導流盤固定套裝在渦輪的輪轂處；

渦輪導流盤沿軸向預緊壓裝在渦輪上，使渦輪導流盤的端部外緣面緊密頂抵在渦輪端面上以增加二者間的摩擦接觸，

在渦輪導流盤的所述端部外緣面和所述渦輪端面上分別加工有網狀花紋，并在所述網狀花紋內涂覆石墨涂層，利用所述端部外緣面和所述渦輪端面上的石墨涂層的相互摩擦消耗振動能量，達到對渦輪減振的目的。

優選地，渦輪導流盤沿軸向預緊壓裝在渦輪上，使渦輪導流盤生一定程度的變形，壓緊渦輪盤端面。

優選地，在花紋表面涂抹一定厚度的石墨涂層，該石墨涂層完全覆蓋網格花紋，防止金屬網格彼此摩擦。

優選地，加大所述端部外緣面和所述渦輪端面的摩擦配合面，以增強減振效果。優選地，在渦輪導流盤的端部增設外表面較大的摩擦環，所述端部外緣面形成在摩擦環的外表面上。

優選地，為保證最佳減振效果，導流盤軸向預緊量應在一定范圍內調整，使渦輪端的振動能量可以克服摩擦配合面的靜摩擦力。

優選地，渦輪與渦輪導流盤通過裝配銷釘過盈配合聯接，銷釘沿圓周方向分布。

根據本發明的一方面，還提供了一種渦輪減振結構，包括渦輪導流盤和渦輪，所述渦輪導流盤固定套裝在渦輪的輪轂處，其特征在于，渦輪導流盤沿軸向預緊壓裝在渦輪上，使渦輪導流盤的端部外緣面壓緊在渦輪端面上，

在渦輪導流盤的端部外緣面和渦輪端面上分別加工有網狀花紋，在所述網狀花紋表面涂覆石墨涂層。

優選地，所述渦輪與渦輪導流盤通過裝配銷釘過盈配合聯接，銷釘沿圓周方向分布。

優選地，在渦輪導流盤的端部設置摩擦環，所述端部外緣面形成在摩擦環的外表面上。即渦輪導流盤與渦輪端的接觸摩擦面可以單獨加工一個零件，并將該零件焊接在導流盤原摩擦面，再與渦輪配合安裝。

優選地，網狀花紋傾斜角可為45°或其它任意角度；網格類型可為方形格或其它任意多邊形。

本發明中渦輪導流盤為薄壁結構，安裝時對其進行軸向預緊，產生一定程度的變形，壓緊渦輪盤端面。在二者的配合面上加工網格狀花紋，并在花紋表面涂抹一定厚度的石墨涂層，該涂層應能覆蓋網格花紋，防止金屬網格彼此摩擦。此時，配合面的面積越大，減振效果將越好。軸向預緊力應在一合適范圍內變化，才能保證最佳的減振效果。預緊力過小時，摩擦配合面正壓力小，摩擦力消耗的振動能量相對小，減振效果相對降低；預緊力過大時，渦輪端的振動能量無法克服摩擦配合面的靜摩擦力，產生相對摩擦，也就無法消耗振動能量，達到減振的目的，并且此時導流盤與渦輪成為一個整體共同振動。在適當的預緊力范圍內，石墨分子之間可產生切向分子粘合力。在微觀尺度內，隨渦輪的帶動，克服分子粘合力，發生隨意方向的位移，從而消耗大量的振動能量。且吸收振動能量的能力，隨振動頻率提高而大幅提高。石墨耐高溫的特性，使其可以在渦輪端高溫的環境下長時間可靠工作。

本發明的優點：形式簡單，工藝簡單，減振效果明顯。

附圖說明

圖1(a)為渦輪導流盤和渦輪的裝配示意圖；圖1(b)為圖1(a)中A-A向剖面示意圖；圖1(c)為圖1(a)中I的局部放大圖；

圖2為渦輪導流盤的局部剖面示意圖；

圖3配合面網狀花紋形狀示意圖；

圖4為渦輪導流盤的端部加設摩擦環的結構示意圖。