一种用于涡轮机转子(10)的阻尼结构(24)。阻尼结构包括细长缓冲器元件(60)，细长缓冲器元件(60)包括刚性附接至第一叶片(14a)并且朝向相邻的第二叶片(14b)延伸的第一缓冲器端部(62)和限定第一接合面(72)的相反的第二缓冲器端部(64)，第一接合面(72)与和第二叶片相关联的第二接合面(74)邻近地设置。缓冲器元件具有中心线(34)，中心线(34)沿着缓冲器元件的位于第一和第二缓冲器端部之间的至少一部分、在从第一叶片朝向第二叶片的方向上径向向内延伸。转子的旋转运动实现第一接合面和第二接合面之间的相对运动，以通过由缓冲器元件上的离心力确定的预定阻尼力将第一接合面设置为与第二接合面摩擦接合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及涡轮机中的涡轮叶片的振动阻尼，并且更具体地涉及一种包括提供受控阻尼力的缓冲器的阻尼结构。
技术介绍
诸如蒸汽轮机或燃气轮机之类的涡轮机被在沿着转子的圆周布置以便形成环形的叶片布置的转子叶片之间流动的热工作气体驱动，并且能量通过转子叶片从热工作气体传递到转子轴。随着发电厂的容量增加，通过工业涡轮发动机的流的容积也增加得越来越大，并且操作条件(例如操作温度和压力)变得更加严格。另外，增大了转子叶片的尺寸以利用工作气体内的更多能量从而改善效率。以上所有这些的结果是转子叶片所受的应力(例如热应力、振动应力、弯曲应力、离心应力、接触应力和扭转应力)水平的增加。为了限制叶片内的振动应力，可向叶片提供多种结构以在叶片之间形成用来衰减转子旋转过程中产生的振动的配合结构。例如，可提供从叶片上的中跨位置延伸以彼此接合的例如柱状隔离件(standoffs)的中跨(mid-span)缓冲器。两个中跨缓冲器在叶片的两侧位于同一高度，其中它们各自的接触面指向相反的方向。当叶片静止时，相邻叶片上的缓冲器接触面分开小的间隙。然而，当叶片在满载状态下旋转并且在离心力的作用下变松(untwisting)时，相邻叶片上的缓冲器表面相互接触。此外，每个涡轮叶片可设置有位于叶片的外边缘并且具有前、后护罩接触面的外护罩，该前、后护罩接触面随着转子开始旋转而相互接触。叶片之间在前护罩接触面和后护罩接触面上以及在缓冲器接触面上的接合被设计为改善在巨大离心力下叶片的强度，并且进一步操作为通过接触的缓冲器表面上的摩擦来衰减振动。缓冲器衰减的缺点是通常难以在大直径叶片上实现期望的由于叶片的离心变松而在缓冲器之间产生的接触力。此外，与大直径叶片相关联的大的机械负载一般要求更大的缓冲器结构以获得机械稳定性，以避免缓冲器的向外弯曲，从而由于定位在高速流动区域内的更大缓冲器通过部分跨度(part-span)区域的流动限制而导致增大的空气动力学损失和流动低效性。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种涡轮机转子中的阻尼结构，涡轮机包括转子盘和多个叶片。阻尼结构包括细长缓冲器元件，细长缓冲器元件包括第一缓冲器端部和相反的第二缓冲器端部，第一缓冲器端部刚性附接至第一叶片并且朝向相邻的第二叶片延伸，第二缓冲器端部限定第一接合面，第一接合面与和第二叶片相关联的第二接合面邻近地设置。缓冲器元件具有中心线，中心线沿着缓冲器元件的在第一缓冲器端部和第二缓冲器端部之间的至少一部分、在从第一叶片朝向第二叶片的方向上径向向内延伸。转子的旋转运动实现第二缓冲器端部与第二接合面之间的相对运动，以通过由缓冲器元件上的离心力确定的预定阻尼力将第二缓冲器端部的第一接合面设置为与第二接合面摩擦接合。阻尼结构可以位于叶片的叶片根部和叶片尖端之间的中跨位置处。配合面可以至少部分地形成在第二叶片的侧面上。缓冲器元件的中心线可以包括大致平滑的曲线，大致平滑的曲线具有从第一缓冲器端部向第二缓冲器端部延伸的径向向外地面向的凹侧。缓冲器元件的中心线可以包括第一线性中心线段和第二线性中心线段以及在中心线段之间的位于第一叶片和第二叶片之间的中间点处的折角，第一中心线段从第一缓冲器端部向中间点径向向内倾斜，第二中心线段从中间点向第二缓冲器端部径向向外倾斜。 缓冲器元件可以包括第一缓冲器元件，并且阻尼结构还可以包括具有第一缓冲器端部和第二缓冲器端部的第二缓冲器元件，该第一缓冲器端部刚性附接至第二叶片，该第二缓冲器端部邻近第一缓冲器元件的第二端部设置，第二缓冲器元件的第二缓冲器端部限定配合面。此外，当转子静止时，可以在第一缓冲器元件和第二缓冲器元件之间限定有缓冲器间隙，第一缓冲器元件和第二缓冲器元件可以限定从第一缓冲器端部朝向缓冲器间隙径向向内倾斜的相应的第一中心线段和第二中心线段，并且在转子的旋转过程中，第一缓冲器元件的第二端部和第二缓冲器元件的第二端部通过预定力径向向外运动以相互接合。在第一和第二叶片之间限定有中间点，并且缓冲器元件的径向厚度从叶片的每一个向中间点减小。根据本专利技术的另一方面，提供了一种涡轮机转子中的中跨阻尼结构，涡轮机包括转子盘和多个叶片。中跨阻尼结构包括细长第一缓冲器元件，细长第一缓冲器元件包括刚性附接至第一叶片的第一缓冲器端部和相反的第二缓冲器端部，第一缓冲器元件朝向相邻的第二叶片延伸；细长第二缓冲器元件，细长第二缓冲器元件包括刚性附接至第二叶片的第一缓冲器端部和相反的第二缓冲器端部，第二缓冲器元件朝向第一叶片延伸。第一缓冲器元件的第二端部邻近第二缓冲器元件的第二端部设置在第一叶片和第二叶片之间的中间点处。第一缓冲器元件和第二缓冲器元件限定中心线，中心线沿着从第一叶片朝向中间点的方向径向向内延伸以及沿着从第二叶片朝向中间点的方向径向向内延伸。转子的旋转运动实现第一缓冲器元件的第二缓冲器端部与第二缓冲器元件的第二缓冲器端部之间的相对运动，以通过由第一缓冲器元件和第二缓冲器元件上的离心力确定的预定阻尼力将第二缓冲器端部设置为彼此摩擦接合。由第一和第二缓冲器元件限定的中心线可以包括第一和第二线性中心线段，其中第一中心线段和第二中心线段中的每一个以大约6°的角度从在第一缓冲器元件的第一缓冲器端部和第二缓冲器元件的第一缓冲器端部之间延伸的周向线径向向内延伸，以限定大约178°的折角。附图说明尽管说明书以特别指出并清楚主张了本专利技术的权利要求书作为结论，但通过结合附图的以下描述可更好地理解本专利技术，在附图中相同的参考数字表示相同的元件，并且在附图中图I是沿着垂直于旋转轴线的平面所截取、从轴向流动方向所看到的转子的局部端视图，其示出了本专利技术的实施方式；图2是一对相邻叶片的局部端视图，示出了图I的实施方式的替代构造；以及图3是示出本专利技术的替代实施方式的一对相邻叶片的局部端视图。具体实施例方式在优选实施方式的以下具体描述中，对构成优选实施方式的一部分的附图进行了参考，并且在附图中通过示例而非限制的方式示出了可以实施本专利技术的具体的优选实施方式。应当理解，可以在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下使用其它实施方式并且作出改变。参照图1，图示了例如用于燃气轮机或蒸汽轮机的涡轮机(未示出)的转子10的截面。转子10包括转子盘12和多个叶片14，所述多个叶片14在这里示为第一叶片14a和相邻的第二叶片14b。叶片14包括从与转子盘12接合的叶片根部16延伸到叶片尖端18的径向细长结构。叶片14a、14b中的每一个包括压力侧表面20和吸力侧表面22。转子10还包括在第一和第二叶片14a、14b之间延伸并且位于叶片14a、14b的叶片根部16与叶片尖端18之间的中跨处的阻尼结构24。阻尼结构24包括细长缓冲器结构26，细长缓冲器结构26包括从第一叶片14a朝向相邻的第二叶片14b延伸的细长第一缓冲器元件60。第一缓冲器元件60包括刚性附接至第一叶片14a的第一缓冲器端部62、和延伸至中间点38的相反的第二缓冲器端部64。细长第二缓冲器元件66从第二叶片14b朝向第一叶片14a延伸并且包括刚性附接至第二叶片14b的第一缓冲器端部68、和延伸至中间点38的相反的第二缓冲器端部70。第一缓冲器元件60的第二缓冲器端部64在第一和第二叶片14a、14b之间的中间点38处限定第一接合面72，第一接合面72设本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.14 US 12/637,0661.一种涡轮机转子中的阻尼结构，所述涡轮机转子包括转子盘和多个叶片，所述阻尼结构包括 细长缓冲器元件，所述细长缓冲器元件包括第一缓冲器端部和相反的第二缓冲器端部，所述第一缓冲器端部刚性附接至第一叶片并且朝向相邻的第二叶片延伸，所述第二缓冲器端部限定第一接合面，所述第一接合面与和所述第二叶片相关联的第二接合面邻近地设置； 所述缓冲器元件具有中心线，所述中心线沿着所述缓冲器元件的在所述第一缓冲器端部和所述第二缓冲器端部之间的至少一部分、在从所述第一叶片朝向所述第二叶片的方向上径向向内延伸；以及 其中，所述转子的旋转运动实现所述第二缓冲器端部与所述第二接合面之间的相对运动，以通过由所述缓冲器元件上的离心力确定的预定阻尼力将所述第二缓冲器端部的所述第一接合面设置为与所述第二接合面摩擦接合。2.根据权利要求I所述的阻尼结构，其中，所述阻尼结构位于所述叶片的叶片根部和叶片尖端之间的中跨位置处。3.根据权利要求I所述的阻尼结构，其中，所述第二接合面至少部分地形成在所述第二叶片的侧面上。4.根据权利要求3所述的阻尼结构，其中，所述缓冲器元件的所述中心线包括大致平滑的曲线，所述大致平滑的曲线具有从所述第一缓冲器端部向所述第二缓冲器端部延伸的径向向外地面向的凹侧。5.根据权利要求3所述的阻尼结构，其中，所述缓冲器元件的所述中心线包括第一线性中心线段和第二线性中心线段以及在所述中心线段之间的位于所述第一叶片和所述第二叶片之间的中间点处的折角，所述第一中心线段从所述第一缓冲器端部向所述中间点径向向内倾斜，所述第二中心线段从所述中间点向所述第二缓冲器端部径向向外倾斜。6.根据权利要求I所述的阻尼结构，其中，所述缓冲器元件包括第一缓冲器元件，所述阻尼结构还包括具有第一缓冲器端部和第二缓冲器端部的第二缓冲器元件，该第一缓冲器端部刚性附接至所述第二叶片，该第二缓冲器端部邻近所述第一缓冲器元件的第二端部设置，所述第二缓冲器元件的第二缓冲器端部限定所述第二接合面。7.根据权利要求6所述的阻尼结构，其中，当所述转子静止时，在所述第一缓冲器元件和所述第二缓冲器元件之间限定有缓冲器间隙，所述第一缓冲器元件和所述第二缓冲器元件限定从所述第一缓冲器端部朝向所述缓冲器间隙径向向内倾斜的相应的第一中心线段和第二中心线段，并且在所述转子的旋转过程中，所述第一缓冲器元件的第二端部和所述第二缓冲器元件的第二端部通过预定力径向向外运动以相互接合。8.根据权利要求6所述的阻尼结构，其中，所述缓冲器元件的所述中心线包括大致平滑的曲线，所述大致平滑的曲线具有从所述第一缓冲器元件的第一缓冲器端部向所述第二缓冲器元件的第一缓冲器端部延伸的径向向外地面向的凹侧。9.根据权利要求6所述的阻尼结构，其中，所述缓冲器元件的所述中心线包括第一线性中心...
【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·R·贝克，
申请(专利权)人：西门子能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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