專利名稱：一種用于渦輪機(jī)定子的減振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及諸如渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)等 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其目的是提供一種用于定子部件的減振裝置。
背景技術(shù)：
航空渦輪機(jī)由多個(gè)動(dòng)葉輪組成，也就是說，在其周圍M動(dòng)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)輪盤， 這些葉片處于燃?xì)饬?，它們與形成定子葉片固定環(huán)或上游燃?xì)饬鲗?dǎo)向葉片部件(根 據(jù)涉及的是壓縮機(jī)還是渦輪機(jī))的定葉輪相互作用。渦輪機(jī)可以由包括幾個(gè)葉片的 環(huán)狀扇形體形式的組件組成，每個(gè)單葉片一例如一帶有可變螺距。這些部件都屬于 特別敏感的部件，因?yàn)閺某叽缃嵌葋碇v它們?cè)跈C(jī)械上都必須滿足抗溫度和抗氣動(dòng)力 負(fù)載的必要^#,與此同時(shí)還需提供燃?xì)饬鞯拿芊夤δ堋Ｋ羞@些方面都意味著， 這些結(jié)構(gòu)是帶靜負(fù)載的，由于其使用壽命的需要，它們所承受的振動(dòng)幅度必須始終 很小。由于渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)和調(diào)整涉及至哆個(gè)方面的相互協(xié)調(diào)，尺寸確定過程經(jīng)常反復(fù)。 為了防止在工作范圍內(nèi)出現(xiàn)危急情況，必須進(jìn)行振動(dòng)尺寸計(jì)算。在設(shè)計(jì)研制周期最后階段，要進(jìn)行該組件的評(píng)估，該評(píng)估工作M過發(fā)動(dòng)機(jī)i，，行，旨在測(cè)量振 動(dòng)幅度。高振動(dòng)級(jí)有時(shí)會(huì)看上去是由于強(qiáng)制同步或異步響應(yīng)或由于不穩(wěn)定所弓胞的。 為此，定子葉片固定環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部件就必須重新設(shè)計(jì)，而這種設(shè)計(jì)工藝特別 耗費(fèi)時(shí)間，且成本很高。為此，在生產(chǎn)時(shí)，人們的目的就是在尺寸確定周期中盡可能早地預(yù)測(cè)各個(gè)結(jié)構(gòu) 構(gòu)件振動(dòng)響應(yīng)的等級(jí)，從而能夠在設(shè)計(jì)中盡可能早地采取必要的修改措施。其中， 機(jī)械減振是設(shè)計(jì)師們所考慮的一個(gè)重要問題。為了確保這些部件之堅(jiān)固禾號(hào)能夠足以鵬振動(dòng)疲勞， 一個(gè)解決方案就是增加 結(jié)構(gòu)專用裝置，用于能量耗散源。例如，根據(jù)EP 1253290號(hào)專利文件，已知一種可 在壓縮機(jī)動(dòng)葉輪葉片上使用的減，置。這種裝置由一層粘彈性材料和一個(gè)應(yīng)力層 組成。由于葉片的型面是在燃?xì)饬鞣较颍撐募岢龅慕鉀Q方案在葉片型面中挖 出一個(gè)凹槽，用來安裝減織置。因此，與燃?xì)饬飨嘟佑|的葉片型面的表面就不會(huì) 呈現(xiàn)不規(guī)則形，燃?xì)饬鲃?dòng)不會(huì)受到影響。這種布置形式由于葉片厚度擅故而使得 加工工藝t歐隹實(shí)施。此外，在同一個(gè)葉輪上，各個(gè)葉片之間會(huì)出現(xiàn)不平衡的風(fēng)險(xiǎn)， 進(jìn)而導(dǎo)致渦輪機(jī)^ffl失衡。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的^M過提供動(dòng)態(tài)減振方式來消除同步或異步應(yīng)力下結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響 應(yīng)，不論這種應(yīng)力是否因氣動(dòng)力所致。根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成定子葉片固定環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部件的渦輪定子包括多個(gè)徑 向位于第一內(nèi)環(huán)和第二外環(huán)之間的葉片，兩個(gè)環(huán)為同心的，第二環(huán)帶有圓柱形外表 面部分，這種渦輪定子的突出之處在于，在戶搬卜表面部分上固定了至少一個(gè)減振 層壓材料，所述層壓材料包括至少一層與所述表面部分接觸的粘彈性材料和一個(gè)剛 性材料背層。本發(fā)明的目的是，使用由至少一層禾占彈性材料和至少一個(gè)應(yīng)力層的層壓材料， 所述層壓材料粘結(jié)到結(jié)構(gòu)上，從而可以耗散部i牛上的振動(dòng)能量。振動(dòng)能量的耗散可通過在動(dòng)態(tài)應(yīng)力下變形的結(jié)構(gòu)和慣性拉伸的應(yīng)力層之間使得粘彈性材料的剪切力變形來獲得。這些層壓材料在外冠部以扇形體形式粘結(jié)到或附著到定子葉片固定環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部件的外部，直接對(duì)戶艦部件的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行 阻尼。本發(fā)明可以增加金屬部件的結(jié)構(gòu)阻尼，解決設(shè)計(jì)時(shí)遇到的振動(dòng)問題最終會(huì)縮 短相關(guān)的研審訴口調(diào)試時(shí)間，降低成本。另外，它還可以擴(kuò)展傳統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，而這些因?yàn)橐獫M足抵抗交替載荷和間接重 量增加而受到限制。不論動(dòng)態(tài)負(fù)載的類型如何，本發(fā)明均旨辦適用與發(fā)動(dòng)機(jī)諧振交叉，異步或聲 激勵(lì)，航空彈性不穩(wěn)定性或通過轉(zhuǎn)子定子接觸的激勵(lì)等。 根據(jù)各種實(shí)施方案，減振層壓材料可以沿軸向或周向覆蓋所述外表面部分。定子葉片固定環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部件包括多個(gè)在整個(gè)外表面部分上沿周向 分布的層壓材料。各層之間連接在一起。各層之間通過粘結(jié)而連接在一起。岡勝材料背層包括一個(gè)機(jī)械固定構(gòu)件；機(jī)械固定構(gòu)件將剛性材料背層連接到定子葉片固定環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部件上。機(jī)械固定構(gòu)件使得粘齊性層緊緊壓抵在所述外表面部分上。層壓材料由一堆粘彈性材料層和交替剛性材料層組成。粘彈性材料的特性在層與層之間可以是不同的。粘彈性材料的特性在層與層之間可以是相同的。剛性材料的特性在層與層之間可以是不同的。岡l勝材料的特性在層與層之間可以是相同的。另外，本發(fā)明還涉及到包括了至少一個(gè)戶/f述定子葉片固定環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部 件的渦輪機(jī)。它可以是渦輪級(jí)的一個(gè)上游導(dǎo)向葉片部件或者是壓縮級(jí)的一個(gè)定子葉 片固定環(huán)。下面結(jié)合附圖，通過如下本發(fā)明實(shí)施例的介紹，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)就會(huì) 顯現(xiàn)出來。


圖1為能夠使用本發(fā)明的定子的渦輪機(jī)軸向剖面示意圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明的減振層壓材料的咅靦圖； 圖3為裝有根據(jù)本發(fā)明的減振層壓材料的定子扇形體的透視圖 圖4為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。
具體實(shí)施方式
圖1為雙轉(zhuǎn)子渦輪自發(fā)動(dòng)機(jī)1形式的渦輪機(jī)示意圖。前端的風(fēng)扇2向發(fā)動(dòng)機(jī) 掛共風(fēng)力。 壓縮的空氣分布到兩個(gè)同心流。二股空氣流f趙接排到了大氣中，并提供了發(fā)動(dòng)機(jī)推力的主要部分。而原始空氣^ii過幾個(gè)壓縮級(jí)導(dǎo)向燃燒室，在燃燒室內(nèi)與燃料混合后燃燒。熱燃?xì)馓峁┙o各個(gè)渦輪級(jí)，從而推動(dòng)纖和壓縮級(jí)。燃 氣然后被排入大氣中。這種發(fā)動(dòng)機(jī)包括幾個(gè)定子葉片環(huán)葉輪 一個(gè)在風(fēng)扇下游的葉輪可<，二股氣流 被噴射前使其同步，壓縮機(jī)的動(dòng)葉輪和高壓與低壓渦輪葉輪之間上游導(dǎo)向葉片部件 之間的葉輪。根據(jù)本發(fā)明，在至少一部分外定子葉片固定環(huán)和上游導(dǎo)向葉片部件的外表面部 分上使用減振層壓材料。如圖2所示，層壓材料30呈現(xiàn)為若干個(gè)材料層彼此堆砌在一起。根據(jù)本發(fā)明， 層壓材料包括一層粘彈性材料32和一背層剛性材料34。層壓材料由粘彈性材料層 32應(yīng)用到需要減振的構(gòu)件的表面31上。粘彈性是一禾中固體或液體類的特性，當(dāng)其受至授形時(shí)，由于同時(shí)耗散和儲(chǔ)存機(jī) 械能量，就會(huì)呈現(xiàn)一種粘性和齊性的特性。在所要求的熱態(tài)和頻率工作范圍內(nèi)，剛性材料背層34的彈性的均質(zhì)或非均質(zhì)特 性要優(yōu)于粘彈性材料的齊性的均質(zhì)或非均質(zhì)特性。作為一個(gè)示例—但荊又限于所示 示例，剛性材料層34可以是金屬類型或復(fù)合材料，而豐占彈性材料層32可以是橡膠、 硅、聚合物、玻璃和環(huán)氧樹脂類材料等。就會(huì)糧耗棘講，在預(yù)期的預(yù)定鵬和頻 率范圍內(nèi)，該岡啦材料必須非常有效。可以從特性剪切模數(shù)中選擇，其表示形式為 變形和速度。根據(jù)其它實(shí)施例，fM層壓材料包括幾層粘彈性材料32和幾個(gè)背層剛性材料34，二者交替布置。圖2所示示例一本發(fā)明并不僅限于所示示例一給出了帶有三層粘彈 性材料32和三個(gè)背層剛性材料34的減振層壓材料。根據(jù)應(yīng)用情況，粘彈性材料層 32和剛性材料背層34的尺寸可以相同也可以不同。如果層壓材料是由幾層粘彈性 材料32組成時(shí)，后者可以全部為相同機(jī)械特性，也可以為不同的機(jī)械特性。如果層 壓材料是由幾個(gè)背層剛性材料34組成時(shí)，后者可以全部為相同機(jī)械特性，也可以為 不同的機(jī)械特性。粘彈性材料32和剛性材料34最好通過一道膠粘膜或通過聚合反 應(yīng)彼此相互粘結(jié)在一起。圖3示出了第一個(gè)實(shí)施例。定子扇形體40—在此例中為渦輪上游導(dǎo)向葉片部件 扇形體一包括一個(gè)徑向內(nèi)環(huán)部件41，在一側(cè)支撐密封部件42并在另一側(cè)形成了燃 氣流的內(nèi)壁。多個(gè)葉片43自內(nèi)環(huán)部件41處向徑向外環(huán)部件44處徑向延伸。部件 44在一側(cè)形成了從葉片43上掃過的燃?xì)饬鞯耐獗?。外環(huán)部件44包括上游和下游固 定構(gòu)件45和46。部件44的外表面44e實(shí)際上為圓柱形狀。由兩層一粘彈性材料層 32和剛性材料背層34—組成的層壓材料30就固定到該表面部分44e。層壓材料30 是通過粘彈性層的粘結(jié)或聚合作用而附著到表面部分44e上。該層壓材料在表面部 分44e的旨軸線部分上延伸。理想的是，所述層壓材料能夠在旨扇形體上沿周 向延伸。當(dāng)扇形體40安裝到渦輪機(jī)殼體內(nèi)時(shí)，這些扇形體就構(gòu)成了完整的上游導(dǎo)向 葉片葉輪，，上游導(dǎo)向葉片部件外表面的整個(gè)圓周范圍內(nèi)使用了減振層壓材料。在使用時(shí)，定子葉片固定環(huán)和上游導(dǎo)向葉片部件扇形體的振動(dòng)狀態(tài)以及葉片的 振動(dòng)狀態(tài)均會(huì)被層壓材料所阻尼，同時(shí)又不會(huì)影響燃?xì)饬髦袣鈩?dòng)力流。圖4示出了第二個(gè)實(shí)施方案。定子葉片固定環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部件扇形體在徑 向外環(huán)部件44上從軸向剖面看去與內(nèi)環(huán)部件41和外環(huán)部件44如上相同。此處，減 振層壓材料30'還包括一個(gè)粘彈性材料層32鄰一個(gè)剛性材料背層34'。其區(qū)別在于與 定子葉片環(huán)環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部件扇形體的連接方式。剛性材料背層34'包括一，iJ 向延伸部分34a'，后者壓在外環(huán)部件44的更堅(jiān)固和更厚的部肚。在這個(gè)示例中， 該部件為上游固定構(gòu)件45。偵晌延伸部分34a'采用螺栓或任何其它裝置連接到固 定構(gòu)件45上。這就是定子在必須承受的各種情況期間^g振層壓材料仍能保證良好性 能的原因。在這個(gè)清況下，層壓材料不一定必須粘結(jié)到外環(huán)部分44的外端面上。 機(jī)械固定構(gòu)件賦予層壓材料一個(gè)壓力，使其緊緊壓在該表面上，這樣，如果出現(xiàn)振 動(dòng)，該振動(dòng)就會(huì)被傳送至鵬彈性材料層上。正如前面示例戶腿，在定子外環(huán)，用 粘彈性減振層壓材料的方案可以酌瞎使用。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)定子，其定子葉片固定環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部件定子包括多個(gè)徑向位于第一內(nèi)環(huán)(42)和第二外環(huán)(44)之間的葉片(43)，兩個(gè)環(huán)為同心，第二環(huán)帶有一個(gè)圓柱形外表面部分(44e)，其特征在于，在所述外表面部分(44e)，使用了至少一個(gè)減振層壓材料(30，30′)，該層壓材料包括至少一層與所述表面部分(44e)相接觸的粘彈性材料(32)和一個(gè)背層剛性材料(34)。
2. 根據(jù)前面權(quán)利要求所述的渦輪機(jī)定子，其特征在于，層壓材料部分地覆蓋了 所述外表面部分(44e)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1戶誠(chéng)的渦輪機(jī)定子，其特征在于包括在齡外表面部分沿周 向分布的多個(gè)層壓材料。
4. 根據(jù)前面其中一項(xiàng)權(quán)禾頓求戶脫的渦輪機(jī)定子，其特征在于，兩種材料層(32， 34)是連接在一起的。
5. 根據(jù)前面權(quán)禾腰求戶腿的渦輪機(jī)定子，其特征在于，兩種材料層(32, 34)是通過粘結(jié)方式連接在一起的。
6. 根據(jù)前面其中一項(xiàng)權(quán)利要求所述的渦輪機(jī)定子，其特征在于，剛性材料(34') 包括一個(gè)機(jī)械固定構(gòu)銜34'a)。
7. 根據(jù)前面權(quán)利要求戶脫的渦輪機(jī)定子，其特征在于，機(jī)械固定構(gòu)銜34'a)將背 層剛性材料連接到定子上。
8. 根據(jù)前面權(quán)利要求戶艦的渦輪豐幾定子，其特征在于，機(jī)械固定構(gòu)銜34'a)將粘 彈性材料緊壓在0f述外表面部分上。
9. 根據(jù)前面其中一項(xiàng)權(quán)利要求所述的渦輪機(jī)定子，其特征在于，層壓材料包括 粘彈性材料層(32)和交替布置的剛性材料層(34)。
10. 根據(jù)前面權(quán)禾腰求戶腿的渦輪機(jī)定子，其特征在于，粘彈性材料的特性在層 與層之間是不同的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪機(jī)定子，其特征在于，粘彈性材料的特性在層與 層之間是相同的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9到11中其中一項(xiàng)權(quán)利要求所述的渦輪機(jī)定子，其特征在于， 岡l勝材料的特性在層與層之間是不同的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的渦輪機(jī)定子，其特征在于，剛性材料的特性在層與層 之間是相同的。
14. 一種渦輪機(jī)，其包括至少一個(gè)根據(jù)上面權(quán)利要求所述的渦輪機(jī)定子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于渦輪機(jī)定子的減振裝置，具體涉及渦輪機(jī)定子，其定子葉片固定環(huán)或上游導(dǎo)向葉片部件的渦輪機(jī)定子包括多個(gè)徑向位于第一內(nèi)環(huán)(42)和第二外環(huán)(44)之間的葉片(43)，兩個(gè)環(huán)為同心，第二環(huán)帶有一個(gè)圓柱形外表面部分(44e)。定子的特征在于，在所述外表面部分(44e)上，使用了至少一個(gè)減振層壓材料(30，30′)，該層壓材料包括至少一層與所述表面部分(44e)相接觸的粘彈性材料(32)和一個(gè)背層剛性材料(34)。
文檔編號(hào)F01D25/04GK101333943SQ20081011148
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者葉羅米·阿蘭·德皮克斯, 弗朗西斯·茂里斯·伽西, 斯坦弗尼·讓·約瑟夫·伯姆豪爾, 讓-皮埃爾·弗朗西斯·萊姆博德 申請(qǐng)人:斯奈克瑪