[發明專利]改進的轉子葉片阻尼結構

在審

• 申請號: 202110274353.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113446067A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 馬丁·詹姆斯·賈斯珀;C·W·韋爾斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D5/16;F01D5/26;F04D29/26;F04D29/66;F02C3/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;楊忠

本發明題為“改進的轉子葉片阻尼結構”。本發明提供了轉子葉片(30)和渦輪機。轉子葉片(30)包括具有柄部(38)、平臺(42)和從柄部(38)徑向向外延伸的翼型件(36)的主體(35)。主體(35)還包括壓力側沖擊面(56)和吸力側沖擊面(58)。壓力側沖擊面(56)和吸力側沖擊面(58)中的每一者均包括阻尼器刃帶(90)、(120)并限定狹槽(70)。阻尼器刃帶(90)、(120)從狹槽(70)徑向向內設置。

技術領域

本公開整體涉及用于渦輪機的轉子葉片，并且更具體地，涉及改進的轉子葉片阻尼結構。

背景技術

渦輪機用于各種工業和應用中以用于能量傳遞目的。例如，氣體渦輪引擎通常包括壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段和排氣區段。壓縮機區段逐漸增加進入氣體渦輪引擎的工作流體的壓力，并且將該壓縮的工作流體供應到燃燒區段。經壓縮的工作流體和燃料(例如，天然氣)在燃燒區段內混合并在燃燒室中燃燒以生成高壓和高溫燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區段流入渦輪區段，在該渦輪區段中燃燒氣體膨脹以做功。例如，渦輪區段中燃燒氣體的膨脹可使連接到例如發電機的轉子軸旋轉以產生電力。然后燃燒氣體經由排氣區段離開氣體渦輪。

壓縮機區段和渦輪區段一般包括通常按多個級布置的多個轉子葉片。在引擎運行期間，可能將振動引入轉子葉片中。例如，被壓縮的工作流體或熱燃燒氣體或蒸汽的流動波動可導致轉子葉片振動。渦輪機設計者的一個基本設計考慮是避免或最小化與轉子葉片的自然頻率的諧振和由強制響應和/或氣動彈性不穩定性產生的動態應力，從而控制轉子葉片的高周疲勞。

例如，為了改進轉子葉片的高周疲勞壽命，通常在平臺下方和/或之間提供振動阻尼器，以在操作期間摩擦地耗散振動能量并減小振動的對應振幅。

在已知的轉子葉片平臺中使用振動阻尼器存在問題。轉子葉片平臺的設計直接影響振動阻尼器在操作期間的效果。例如，一個已知問題是保持結構完整性所需的已知葉片平臺的剛度導致較低的振動阻尼效果。許多已知的葉片平臺的另一個問題是平臺本身上安裝振動阻尼器的空間有限。例如，在葉片平臺上使用振動阻尼器可由于缺乏空間而限制或抑制防漏密封件的使用。

因此，本領域需要改進的轉子葉片平臺設計。具體地，期望提供減小的硬度同時仍為葉片提供所需結構完整性的平臺。此外，期望允許使用振動阻尼器和平臺密封件兩者的轉子葉片平臺設計。

發明內容

根據本公開的轉子葉片和渦輪機的各方面和優點將在以下描述中部分地闡述，或者可從描述中顯而易見，或者可通過本技術的實踐來學習。

根據一個實施方案，提供了一種用于渦輪機的轉子葉片。該轉子葉片包括具有柄部、平臺和從該柄部徑向向外延伸的翼型件的主體。該主體還包括壓力側沖擊面和吸力側沖擊面。壓力側沖擊面和吸力側沖擊面中的每一者均包括阻尼器刃帶并限定狹槽。在壓力側沖擊面和吸力側沖擊面兩者中，阻尼器刃帶從狹槽徑向向內設置。

根據另一個實施方案，提供了一種渦輪機。渦輪機包括壓縮機區段、燃燒器區段和渦輪區段。該渦輪機還包括設置在壓縮機區段或渦輪區段中的至少一者中的多個轉子葉片。該述多個轉子葉片中的每個轉子葉片包括具有柄部、平臺和從該柄部徑向向外延伸的翼型件的主體。該主體包括壓力側沖擊面和吸力側沖擊面。壓力側沖擊面和吸力側沖擊面中的每一者均包括阻尼器刃帶并限定狹槽。在壓力側沖擊面和吸力側沖擊面兩者中，阻尼器刃帶從狹槽徑向向內設置。

參照以下描述和所附權利要求書，本發明的轉子葉片和渦輪機的這些和其他特征、方面和優點將變得更好理解。結合到本說明書中并構成其一部分的附圖示出了本技術的實施方案，并與描述一起用于解釋本技術的原理。

附圖說明

本說明書中參考附圖闡述了涉及本領域的普通技術人員的本發明的阻尼器堆疊、轉子葉片和渦輪機的完整且能夠實現的公開內容，包括制造和使用本發明的系統和方法的最佳模式，其中：

圖1示出了根據本公開的實施方案的渦輪機的示意圖；