專(zhuān)利名稱(chēng)：用于渦輪引擎壓縮機(jī)、渦輪引擎定子的定子的角區(qū)部以及包括此區(qū)部的渦輪引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于例如飛機(jī)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪引擎中的壓縮機(jī)的定子的通常領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
渦輪引擎中的壓縮機(jī)由多個(gè)壓縮級(jí)組成，每個(gè)壓縮級(jí)包括安裝在引擎的軸上的移動(dòng)葉片的環(huán)形行，和安裝在引擎的外環(huán)形殼體上的定子。壓縮機(jī)定子可由環(huán)構(gòu)成，或其可被部分化(即由多個(gè)圍繞壓縮機(jī)的縱軸端對(duì)端周向連接的角區(qū)部組成)。貫穿于本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)“定子角區(qū)部”(或更簡(jiǎn)潔地稱(chēng)為“定子區(qū)部”)被用來(lái)表示定子的任何角區(qū)部，并表示小于或等于360°的角度。每個(gè)定子區(qū)部具有同軸設(shè)置的外罩和內(nèi)罩，以及一個(gè)(或多個(gè))在所述罩與之間徑向延伸，并經(jīng)其(它們的)徑向端部連接到所述罩上的葉片。在例中，每個(gè)定子角區(qū)部均通過(guò)為了與殼體中的對(duì)應(yīng)槽相接合而設(shè)置在所述區(qū)部的外罩的各軸向端部處的安裝片而安裝在引擎的外環(huán)形殼體中在運(yùn)轉(zhuǎn)中，這樣的定子區(qū)部受到高水平的機(jī)械應(yīng)力，包括靜態(tài)應(yīng)力和振動(dòng)應(yīng)力。在現(xiàn)有的定子中，其中葉片的前邊緣和后邊緣連接到外罩的非常厚和非常硬的部分上，這些機(jī)械應(yīng)力基本由連接到定子區(qū)部的外罩的前邊緣和后邊緣區(qū)域承受。由于這些連接區(qū)域較薄，并很結(jié)實(shí)，因此存在前、后邊緣被損壞甚或毀壞的風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)EP I 811 131介紹了通過(guò)減小定子葉片的連接的硬度而減小定子區(qū)部的葉片的前、后邊緣上的應(yīng)力，以?xún)?yōu)化從葉片向外罩的力的傳遞。為此，葉片的前和/或后邊緣與外罩的比特別連接到安裝片的外罩的區(qū)域剛性小的區(qū)域相連。然而，該方案在葉片的前和后邊緣與外罩相連的連接區(qū)域并不提供葉片的前和后邊緣令人滿(mǎn)意的阻尼器，以有效避免由于振動(dòng)而造成的葉片斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求提出一種定子角區(qū)部，其有效限制在運(yùn)轉(zhuǎn)中定子區(qū)部的各葉片，特別是在葉片的前和/或后邊緣上所受到的機(jī)械應(yīng)力。此目的通過(guò)用于渦輪引擎壓縮機(jī)的定子角區(qū)部來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述區(qū)部圍繞一徑向?qū)ΨQ(chēng)的軸延伸，并包括同軸套設(shè)的外罩和內(nèi)罩；和在所述罩之間徑向延伸并在其徑向端部連接到所述罩上的至少一個(gè)葉片；其中所述外罩具有用于將定子角區(qū)部安裝到引擎的殼體上的第一和第二安裝工具，所述第一和第二安裝工具沿相對(duì)方向平行于所述軸，并通過(guò)一中間部分連接到一起；其特征在于，所述外罩具有從所述中間部分延伸的至少一個(gè)軸向端部分，所述軸向端部分具有一自由端，并連接到所述葉片的徑向外端；至少一個(gè)阻尼器-形成插件適于與所述端部分相接觸；在超過(guò)一給定的用于所述端部分的振幅的值的情況下，所述阻尼器插件和所述端部分適于相對(duì)于彼此移動(dòng)，以改變與所述端部分一起移動(dòng)的總移動(dòng)質(zhì)量，從而改變所述端部分的振動(dòng)行為。在本申請(qǐng)中，除非有相反的說(shuō)明，“上游”和“下游”是相對(duì)于穿過(guò)引擎的正常氣流方向(從上游到下游)而限定。而且，引擎的軸為引擎的徑向?qū)ΨQ(chēng)軸。軸向?qū)?yīng)于引擎的軸沿其延伸的方向，而徑向是垂直于所述軸的方向。同樣，“軸向”平面為包含引擎軸的平面，“徑向”平面為垂直于所述軸的平面。除非有相反說(shuō)明，形容詞和副詞“軸向的”、“徑向的”、“軸向地”、“徑向地”是參照上述軸向和徑向來(lái)使用。最后，除非有相反說(shuō)明，形容詞“內(nèi)”和“外”是相對(duì)于徑向來(lái)使用，其方式為一元件的內(nèi)部分或面(即徑向內(nèi)部分或面)比該相同元件的外面或部分(即徑向外面或部分)更接近于引擎軸。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“軸向端部分”用來(lái)指外罩的沿定子區(qū)部的軸向延伸的部分。優(yōu)選地，此部分直接地連接到葉片的為減振的振動(dòng)活動(dòng)性所位于的部分。在本發(fā)明中，該阻尼器-形成插件用于在運(yùn)行中對(duì)抗所述端部分的徑行運(yùn)動(dòng)，以使與所述端部分相連的葉片的振動(dòng)水平可被限制。在阻尼器插件與端部分之間的互相作用將在下文中作詳細(xì)解釋。在一運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)例中，該靜止的阻尼器插件壓靠或至少接觸或緊固到所述端部分。對(duì)于所述端部分的振幅的第一范圍，該阻尼器插件和該端部分保持互相緊固并共同振動(dòng)。緊固到該端部分的總移動(dòng)質(zhì)量因而對(duì)應(yīng)于該端部分與該阻尼器插件的質(zhì)量和。然而，所述阻尼器插件并不通過(guò)一永久連接件而連接到該端部分。因此，當(dāng)該端部分達(dá)到足夠的振動(dòng)活動(dòng)性水平時(shí)(即當(dāng)該端部分的徑向移動(dòng)到達(dá)一限定值時(shí))，于是在慣性的作用下，該阻尼器與該端部分脫離接觸或不再與其緊固。在這種情況下，該阻尼器插件與該端部分分別振動(dòng)，緊固到該端部分上的總移動(dòng)質(zhì)量?jī)H等于該端部分的質(zhì)量。通過(guò)改變緊固到所述端部分上的總移動(dòng)質(zhì)量，所述阻尼器插件與振動(dòng)模式對(duì)抗，并改變振動(dòng)頻率。這防止定子的振動(dòng)模式進(jìn)入共振。該阻尼器插件在不對(duì)應(yīng)于其自身共振頻率之一的頻率由一激勵(lì)源所激勵(lì)，因此所述插件不進(jìn)入共振，而是有利于對(duì)抗定子的罩的運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)轉(zhuǎn)的另一實(shí)例中，所述端部分與靜止阻尼器插件之間的接觸是不確定(非永久)的。此脫離接觸可由于例如接觸面磨損而發(fā)生。在這種情況下，對(duì)于該端部分的較小水平的振動(dòng)，緊固到所述端部分的總移動(dòng)質(zhì)量小于所述阻尼器插件與所述端部分的質(zhì)量的和。當(dāng)所述端部分到達(dá)足夠的振動(dòng)活動(dòng)性水平時(shí)(即當(dāng)其徑向運(yùn)動(dòng)足以克服存在于所述端部分與所述阻尼器插件之間的初始間隙時(shí))，該阻尼器開(kāi)始?jí)嚎克龆瞬糠?，其質(zhì)量加到該端部分的質(zhì)量上。再一次，所述緊固到端部分的總移動(dòng)質(zhì)量的改變引起振動(dòng)頻率的改變。正由于此頻率的改變,不再產(chǎn)生任何共振。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述端部分與徑向設(shè)置在其外側(cè)上的大致共軸的舌配合，以限定至少一個(gè)向所述外罩的一軸向端敞開(kāi)的腔。換句話(huà)說(shuō)，該外罩包括，至少在一個(gè)軸向端，一個(gè)向所述軸向端敞開(kāi)，并在所述端部分與承載第一和第二安裝工具之一的外徑向舌之間延伸的腔。 在一具體實(shí)施例中，所述外罩包括一向該外罩的上游端敞開(kāi)的上游腔和一向該外罩的下游端敞開(kāi)的下游腔，至少一個(gè)阻尼器-形成插件容納于至少一個(gè)所述腔中。在一實(shí)施例中，至少一個(gè)阻尼器-形成插件可在各腔中設(shè)有外罩。應(yīng)當(dāng)理解，在這種情況下，所述外罩具有與所述外罩的上游和下游安裝工具相連的中心中間部分，和兩個(gè)軸向端部分，一個(gè)從所述中間部分向上游延伸，另一個(gè)從所述中間部分向下游延伸。在一實(shí)施例中，所述外罩制成為單一件。換句話(huà)說(shuō)，所述安裝工具、所述中間部分和所述軸向端部分全部都包括一單一件。該外罩可通過(guò)例如鑄造而直接獲得。在另一變化實(shí)施例中，其形狀可以是機(jī)加工的結(jié)果。在另一實(shí)施例中，該整個(gè)定子區(qū)部可制成為一單一件。換句話(huà)說(shuō)，該由外罩構(gòu)成的單元、該內(nèi)罩以及葉片構(gòu)成單一件結(jié)構(gòu)，該單一件結(jié)構(gòu)易于制造，并比相互組裝的一組幾個(gè)零件更結(jié)實(shí)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述阻尼器插件為一環(huán)部分，該環(huán)部分適于無(wú)間隙地安裝到所述外罩的軸向端部分上。所述環(huán)部分可例如為環(huán)形或大致圓柱形環(huán)的一部分。在一實(shí)施例中，至少一個(gè)與所述阻尼器插件形狀互補(bǔ)的凹部形成于所述軸向端部分上，形成用于該阻尼器插件的軸向保持工具。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述阻尼器插件包括一彈性的彈簧-形成夾，該夾具有套部分和從所述套部分徑向向外朝向所述外罩的敞開(kāi)軸向端部延伸的鉤部分，所述套部分適于徑向撐靠所述外罩的端部分，所述鉤部分適于徑向撐靠一與所述端部分相對(duì)的表面，例如撐靠所述外罩的徑向-外舌或撐靠所述引擎的殼體的表面。貫穿本申請(qǐng)，“夾”限定為一環(huán)部分，其包括套部分和從所述套部分徑向向外朝向其容納于其中的所述腔的敞開(kāi)端部延伸的鉤部分。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述夾的套部分適于撐靠所述外罩的中間部分。更具體說(shuō)，當(dāng)外罩具有限定在軸向端部分與徑向外舌之間的腔時(shí)，所述夾的套部分適于經(jīng)其朝向腔內(nèi)側(cè)的軸向端部而撐靠所述外罩的將所述端部分與所述徑向外舌連接在一起，并形成所述腔的端壁的中間部分。為此，所述套部分可例如具有一主部分，該主部分大致是一圓柱體的一部分，其可通過(guò)一沿徑向向外張開(kāi)的部分在其軸向端部朝向所述腔的內(nèi)側(cè)延伸。該套部分在其徑向-內(nèi)面還可包括至少一個(gè)凹口。此凹口節(jié)省重量，并使得所述夾與所述外罩的端部分之間的接觸更好地定位。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述外罩的徑向-外舌具有沿徑向朝向所述腔內(nèi)側(cè)的凸起，所述凸起形成用于所述夾的軸向保持止動(dòng)件。以此方式，可避免安裝錯(cuò)誤，因?yàn)樗鰥A是固定在所述外罩的腔內(nèi)。特別是，所述夾被防止在安裝過(guò)程中從腔中脫離并丟失。此結(jié)構(gòu)還使得可避免夾與殼體之間的直接接觸，從而保護(hù)殼體。在另一實(shí)施例中，所述軸向端部分限定封閉和密封的室或殼的至少一部分，所述室或殼在其中具有重量輕的或阻尼器-形成插件。在例中，該阻尼器插件可以是固體、粉末，特別是金屬粉末，或?qū)嶋H上是液體(或在運(yùn)轉(zhuǎn)溫度融化的什么其他材料)。該阻尼器插件優(yōu)選選擇為由密度大的材料制成，例如鋼、鎮(zhèn)、鶴、貧袖等。通常，所述室應(yīng)被幾乎完全填充，以減小阻尼器插件與該室之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)使用粉末時(shí)，其顆粒尺寸優(yōu)選選擇為很細(xì)，以避免系統(tǒng)參數(shù)經(jīng)過(guò)時(shí)間而被改變。運(yùn)轉(zhuǎn)模式與上述的一致。阻尼器插件在其與外罩的軸向端部分相接觸的位置與其與所述端部分不再接觸的位置之間運(yùn)動(dòng)。然而，在這種情況下，所述端部分可受到沿徑向向外和沿徑向向內(nèi)方向的錘擊。
通常，在本發(fā)明的所有實(shí)施例中，在一葉片中振動(dòng)的阻尼可總結(jié)如下。
所述外罩的軸向端部分在其振動(dòng)時(shí)在第一限定位置與第二限定位置之間運(yùn)動(dòng)。
在這兩個(gè)位置的至少一個(gè)中，所述阻尼器插件與所述端部分相接觸。
在第一和第二位置之間的一中間位置，和/或如果該阻尼器插件與所述端部分僅 在其中一個(gè)位置接觸，那么該阻尼器插件在這些位置中的另一位置不與該端部分接觸。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)緊固到所述端部分的總移動(dòng)質(zhì)量等于所述部分的質(zhì)量加上 所述阻尼器插件的質(zhì)量時(shí)，存在至少一瞬間tl，當(dāng)所述質(zhì)量減小到僅該端部分的質(zhì)量時(shí)，存 在至少一瞬間t2。
通過(guò)改變所述瞬間tl與t2之間的質(zhì)量，頻率被改變,使得振動(dòng)衰減,避免共振。
本發(fā)明還提供一種由上述限定的一個(gè)或多個(gè)定子角區(qū)部制成的渦輪引擎定子。本 發(fā)明還提供一種包括至少一個(gè)這樣的定子的渦輪引擎。


通過(guò)閱讀以下本發(fā)明的非限定性實(shí)施例，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將呈現(xiàn)。該描 述參照附圖，其中
圖1A為在本發(fā)明的第一實(shí)施例中包括至少一個(gè)定子角區(qū)部的渦輪引擎壓縮機(jī)的 局部縱截面圖1B顯示圖1A中實(shí)施例的一種變形；和
圖2A至6C為本發(fā)明其他實(shí)施例中定子角區(qū)部的局部軸向截面圖。
具體實(shí)施方式
部分圖示于圖1A中的壓縮機(jī)10包括多個(gè)壓縮級(jí)，僅顯示它們中的兩個(gè)。每個(gè)壓 縮級(jí)均包括安裝在由渦輪引擎的轉(zhuǎn)子軸(未示出)所承載的盤(pán)14上的移動(dòng)葉片12的環(huán)形 排，和由引擎的外殼體20所承載，并由一個(gè)或多個(gè)端對(duì)端周向設(shè)置的定子角區(qū)部構(gòu)成的靜 止的定子18。所述壓縮機(jī)的徑向?qū)ΨQ(chēng)的軸在圖1A中的附圖標(biāo)記為A。
圖1A中所示的那種定子區(qū)部18具有內(nèi)罩22和外罩24，例如形成圓柱體的部分， 一個(gè)在另一個(gè)內(nèi)延伸，并由一個(gè)或多個(gè)徑向葉片26連接在一起。每個(gè)這些葉片26均具有 凹的或壓力側(cè)表面，以及凸的或吸力側(cè)表面，所述表面在它們的上游和下游端連接在一起， 以形成用于流過(guò)壓縮機(jī)10的空氣的前邊緣28和后邊緣30。
所述內(nèi)罩22在其內(nèi)側(cè)表面上承載一耐磨的涂層32，用于與由轉(zhuǎn)子軸(未示出)所 承載的徑向凸輪34相配合，以避免氣流在內(nèi)罩22下的潛在回流。
在圖1A所示的例中，定子區(qū)部18的外罩24制成為單件，并具有葉片26的外徑向 端部連接于其上的徑向-內(nèi)舌36，和圍繞所述徑向-內(nèi)舌36同軸的徑向-外舌38，所述舌 由一中間部分40連接在一起。
還在所示的例中，中間部分40位于外罩24的上游端，徑向-內(nèi)舌36和徑向-外舌 38的上游端直接連接于其上。一向所述外罩36的下游端敞開(kāi)的腔42因此由所述徑向-內(nèi) 舌36和徑向-外舌38 (它們形成所述腔的壁)，以及所述中間部分40 (其構(gòu)成所述腔的端 壁)所限定。
在一未示出的實(shí)施例中，也可在所有或僅一些所述定子區(qū)部18的葉片26之間的徑向-內(nèi)舌36中加工狹槽。在外罩24的各軸向端部，外罩24具有用于將定子區(qū)部18安裝到引擎的殼體20上的工具。在圖1A中，這些安裝工具包括以圓柱體的一部分的形式，并從中間部分40向上游延伸的上游安裝片44，和在所述徑向-外舌38的端部形成，并由大致徑向向外延伸的環(huán)部分48和從所述環(huán)部分48的外徑向端部向下游延伸的圓柱體部分50組成的下游安裝片46。這些安裝片44、46中的每個(gè)均用于與殼體20中的對(duì)應(yīng)槽52、54相配合；在此例中，所述徑向-外舌38與中間部分40形成一將安裝片44與46連接在一起的中間部分41。所述徑向-內(nèi)舌36形成一從中間部分41延伸的軸向端部分，其具有自由端43，并與葉片26的外徑向端相連。應(yīng)當(dāng)理解，距離所述安裝片44、46與所述殼體20的槽52、54之間的接合較遠(yuǎn)的所述端部分36的剛性大大小于直接與所述片44、46相連的所述外罩24的區(qū)域41的剛性。所述端部分36優(yōu)選盡可能細(xì)，以使其更柔軟。應(yīng)觀(guān)察到，在圖3A-5所示的一簡(jiǎn)化的變化實(shí)施例中，所述下游安裝片還可簡(jiǎn)單地由一位于所述徑向-外舌38的端部，并以圓柱體46’的單一部分的形式的部分構(gòu)成。在本發(fā)明中，所述外罩24的腔42用來(lái)容納一阻尼器-形成插件(下文中稱(chēng)為“阻尼器插件”)。在圖1A所示的示例中，此阻尼器插件為一環(huán)形的環(huán)，用于安裝在一環(huán)形腔中，例如由多個(gè)端對(duì)端周向相連以形成定子的定子區(qū)部18的各腔42形成。更準(zhǔn)確說(shuō)，對(duì)于一給定的定子區(qū)部，阻尼行為由此容納于定子區(qū)部的腔42中，并與該定子區(qū)部延伸過(guò)相同角區(qū)部的環(huán)形環(huán)的部分601施加。所述環(huán)形環(huán)可構(gòu)成為單一的環(huán)形件。作為變形，其可由多個(gè)端對(duì)端相連，以形成一360°環(huán)的環(huán)部分等同構(gòu)成。為此，各環(huán)部分可在其兩個(gè)徑向端部的每個(gè)上包括一鉤形元件，或用于在拉力下將兩個(gè)零件固定在一起的任何其他機(jī)械連接工具。在一個(gè)軸向平面內(nèi)形狀與所述環(huán)區(qū)部大致互補(bǔ)的一環(huán)形槽部分62設(shè)置在所述徑向-內(nèi)舌36的外側(cè)面中，并形成用于所述環(huán)部分601的軸向保持工具。所述環(huán)部分601優(yōu)選無(wú)間隙地安裝在所述定子區(qū)部上。然而，其夾緊可在極端環(huán)境中(特別是在緊急模式的共振的瞬間)被優(yōu)化，特別是隨著溫度、零件的差異膨脹等而變化。所述環(huán)部分601作用在外罩24上的阻尼行動(dòng)發(fā)生如下在靜止時(shí)，該環(huán)部分601僅壓靠所述外罩24的徑向-內(nèi)舌36。不存在阻止該環(huán)部分601作徑向運(yùn)動(dòng)的零件。另外，不存在將該環(huán)部分601緊固到徑向-內(nèi)舌36的焊接、釬焊等類(lèi)型的永久連接。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，對(duì)于該徑向-內(nèi)舌超過(guò)振幅值的第一范圍，所述環(huán)部分601與所述徑向-內(nèi)舌36 —起運(yùn)動(dòng)(即這兩個(gè)零件共同振動(dòng))。當(dāng)所述徑向-內(nèi)舌36到達(dá)振幅的界限時(shí)，所述環(huán)部分601與所述徑向-內(nèi)舌相分離，使得與該徑向-內(nèi)舌共同移動(dòng)的總質(zhì)量改變。此質(zhì)量的改變和該徑向-內(nèi)舌剛性的改變導(dǎo)致該零件的共振模式或各共振模式的頻率的改變，該頻率不再對(duì)應(yīng)于激勵(lì)源的頻率，并因此削弱。由所述環(huán)部分601的存在所產(chǎn)生的狀態(tài)是一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)，其具有不連續(xù)分散能的優(yōu)點(diǎn)。圖1B顯示圖1A中實(shí)施例的變化，其中所述定子區(qū)部的外罩24不具有軸向腔。
如同上述例中那樣，所述外罩24具有指向上游的第一安裝片44、指向下游的第二安裝片46和連接到該二安裝片44、46并還連接到所述葉片26的頂端部分的中間部分41。在此變化中，所述第二安裝片46沿所述外罩24的軸向朝向外罩24的中間定位，即其位于比上述例中更上游的位置。此例中所述外罩24并不具有外徑向舌。僅連接到所述葉片26的頂端部并面對(duì)所述引擎的殼體20的部分的端部分36從所述中間部分41向下游延伸。以上參照附圖1A描述的阻尼器插件601可定位在中間部分41與自由端43之間的此端部分36上，以便以完全相同的方式操作。圖2A和2B顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中所述阻尼器插件為具有其內(nèi)側(cè)表面的圓柱形環(huán)的部分602，所述內(nèi)側(cè)表面靜止地壓靠在徑向-內(nèi)舌36的外側(cè)面上。與圖1A和IB的實(shí)施例對(duì)比，此形狀用于增加阻尼器插件與徑向-內(nèi)舌36之間的支撐面積。圖1A和IB的實(shí)施例所共同的所有元件具有相同的附圖標(biāo)記，為了簡(jiǎn)潔而不再描述。阻尼器插件602的操作也與參照?qǐng)D1A所描述的相同。在圖2A的例中，形狀與環(huán)部分602互補(bǔ)的凹部62’形成在所述徑向-內(nèi)舌36中。此凹部在所述環(huán)部分602 —旦安裝在腔42中時(shí)用于軸向固定該環(huán)部分602。在圖2B所示的優(yōu)選變化實(shí)施例中，凹部62’可向外罩24的下游端敞開(kāi)。這樣的凹部使得在所述環(huán)由于其形狀而相對(duì)剛性較大的情況下更容易地沿軸向插入圓柱形環(huán)。在此結(jié)構(gòu)中，該阻尼器插件首先被凹部62’，第二通過(guò)環(huán)部分602在組裝后撐靠殼體20，或在一旦環(huán)部分602放置于凹部62’內(nèi)時(shí)至少通過(guò)面對(duì)環(huán)部分602的軸向端部的殼體的表面的存在而被軸向固定。所述環(huán)部分602與外罩24的徑向-內(nèi)舌36之間的接觸的定位還可由形成在該環(huán)部分602的徑向-內(nèi)面中的凹口(未示出)來(lái)改進(jìn)。在其他實(shí)施例中，所述阻尼器插件可以是具有任何其他合適截面或質(zhì)量的環(huán)部分。其沿軸向在腔中的位置也可被優(yōu)化。優(yōu)選地，所述阻尼器插件應(yīng)定位在外罩的徑向移動(dòng)最大的區(qū)域中。通常，所述環(huán)應(yīng)設(shè)置為盡可能靠近所述徑向-內(nèi)舌36的自由邊緣。圖3A顯示本發(fā)明的第三實(shí)施例，其中所述阻尼器插件為一彈性彈簧-形成夾604，該彈性彈簧-形成夾在一旦被插入腔42內(nèi)時(shí)便撐靠所述外罩24的徑向-內(nèi)舌36和徑向-外舌38。如圖3A中可見(jiàn)，夾604在軸向平面中具有小寫(xiě)字母h形狀的截面，其垂直部分放置在外罩24的徑向-內(nèi)舌36上。更具體地，夾604為一具有套部分71的環(huán)部分和從所述套部分71沿徑向向外并朝腔42的敞開(kāi)端部延伸的鉤部分73。所述套部分71和鉤部分73形成以較弱的夾緊力徑向支撐所述外罩24的徑向-內(nèi)舌36和徑向-外舌38的彈簧。該夾604的柔韌性需要優(yōu)化，以獲得與所述徑向-內(nèi)舌和徑向-外舌的良好接觸，同時(shí)保持足夠的柔韌性以衰減徑向-內(nèi)舌的振動(dòng)，這將在下文中詳細(xì)說(shuō)明。所述套部分71具有主部分68，該主部分68為大致圓柱體形式，并在其軸向端部通過(guò)沿徑向向外展開(kāi)的部分72朝向腔42的內(nèi)側(cè)延伸。如圖3A中可見(jiàn)，展開(kāi)部分72的軸向端面70在安裝后，可撐靠所述腔42的端壁，即撐靠中間部分40，更具體說(shuō)是撐靠大致在一徑向平面內(nèi)延伸的中間部分40的面。
所述主部分68的內(nèi)側(cè)面抵靠外罩24的徑向-內(nèi)舌36。
在所示的例中，形成在主部分68的徑向-內(nèi)面中的凹口 82也用來(lái)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的節(jié) 省并改進(jìn)夾604與外罩24的徑向-內(nèi)舌36之間的接觸的定位。
所述套部分71在大約其兩軸向端部的中間延伸所述鉤部分73，該鉤部分73自身 具有構(gòu)成從主部分68沿徑向向外延伸的環(huán)的一部分的中間部分74，和大致為一個(gè)部分的 形式并從環(huán)部分74的徑向-外端朝向所述腔42的外側(cè)(在此例中向下游)延伸的端部分 76。
所述鉤部分73的徑向-外面可牢固地?fù)慰克鰪较?外舌38。
為了確保其牢固地支撐，所述端部分76具有一支撐部分，該支撐部分為額外厚度 的形式，其沿徑向向外延伸，該額外厚度的徑向-外面撐靠所述徑向-外舌38的面對(duì)表面。
在圖3A所示的實(shí)施例中，所述端部分76由一薄的第一段78和第二段80構(gòu)成，該 第一段78在柔韌性方面進(jìn)行了優(yōu)化，并與環(huán)部分74相連；該第二段80形成支撐部分并定 位為延伸所述第一段78,同時(shí)具有大于第一段78的徑向-外直徑的徑向-外直徑。該第二 段80的徑向-外面構(gòu)成適于在一旦夾604已插入腔42中的情況下與外罩24的徑向-外 舌38相接觸的徑向支撐表面。
圖3B顯示一優(yōu)選變化實(shí)施例，其中所述端部分76的支撐部分(額外厚度)80定 位為與凹口 82的中間沿軸向大致對(duì)正。此結(jié)構(gòu)用來(lái)避免夾604翻倒。
夾604可以是環(huán)形的或其可由區(qū)部構(gòu)成。
當(dāng)夾604被區(qū)部化時(shí)，各角區(qū)部的角可等于、小于或大于夾將安裝于其上的定子 區(qū)部的角。然而，該夾通常將延伸超過(guò)所述定子的整個(gè)角區(qū)部。
所述鉤部分73可選擇性地為一個(gè)或多個(gè)“子區(qū)部”的形式，每個(gè)子區(qū)部沿周向延 伸超過(guò)僅由所述套部分71所占據(jù)的角區(qū)部的一小部分。
更具體說(shuō)，所述圓柱形部分76可為鉤部分73的一個(gè)或多個(gè)“子區(qū)部”的形式，每 個(gè)子區(qū)部沿周向從僅環(huán)部分74的一小部分延伸。
上述夾604當(dāng)定子18的角區(qū)部具有小于360°的角時(shí)可通過(guò)在區(qū)部安裝到引擎的 殼體上之前切向滑動(dòng)，否則(特別是當(dāng)定子的角區(qū)部為360°時(shí))通過(guò)沿軸向滑動(dòng)而插入腔 42中。
如圖3A和3B中所示，一旦定子已安裝，夾604就經(jīng)其上游端而接靠腔42的端壁， 并經(jīng)鉤部分73的下游端84接靠所述引擎的殼體20。以此方式，其被軸向定位在腔42內(nèi)。
在一變化中或另外，所述夾604還可在安裝后經(jīng)所述套部分71的下游端撐靠殼體 20。
在另一變化實(shí)施例中，夾604的主部分68可容納在形成于外罩的徑向-內(nèi)舌中的 凹部中。該夾604于是以圖1、2A和2B中的實(shí)施例中的環(huán)部分601和/或602的相同的方 式沿軸向保持。
在另一示例中，圓柱形部分76的額外厚度80可構(gòu)造為形成在安裝在所述徑 向-外舌38的一對(duì)應(yīng)槽中，以軸向保持所述夾604的過(guò)程中適于插入的舌。
所述夾604還可通過(guò)增加一安裝在在外罩上的阻擋塊或任何其他止動(dòng)工具而防 止切向移動(dòng)。
在靜止時(shí)，夾604與外罩24中的腔42的兩壁均接觸，特別是與外罩24的徑向-內(nèi)舌36相接觸。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)所述徑向-內(nèi)舌的振幅小于一給定限值時(shí)，所述夾604和所述徑向-內(nèi)舌36在保持接觸時(shí)振動(dòng)。當(dāng)徑向-內(nèi)舌36達(dá)到并超過(guò)此振幅限值時(shí)，夾604與徑向-內(nèi)舌36分離，以使與該徑向-內(nèi)舌36移動(dòng)的總質(zhì)量減小。該徑向-內(nèi)舌36的質(zhì)量和剛性的此種改變產(chǎn)生共振頻率的改變,因?yàn)槠洳辉賹?duì)應(yīng)于激勵(lì)源的頻率,振動(dòng)將削弱。下面參照?qǐng)D4描述第四實(shí)施例。在此實(shí)施例中，阻尼器插件為具有與參照?qǐng)D3A和3B所描述的夾604相同結(jié)構(gòu)的夾605。特別是其同樣在一軸向平面中具有一截面，該截面為小寫(xiě)字母h的形狀，其垂直部分設(shè)置在外罩24的徑向-內(nèi)舌36上。因此不再詳細(xì)描述。此第四實(shí)施例與圖3A和3B中實(shí)施例的區(qū)別僅在于徑向-外舌38直接沿徑向朝腔42的內(nèi)側(cè)承載一凸起86，從而形成用于夾605形式的阻尼器插件的軸向保持止動(dòng)件。這樣，所述鉤部分73的端部既沿徑向撐靠在所述徑向-外舌38上，又經(jīng)其下游端面84而軸向撐靠所述保持止動(dòng)件86。該夾605因而軸向固定在外罩24的腔42的內(nèi)側(cè)，并無(wú)法從其中脫離，特別是在安裝過(guò)程中或在該定子區(qū)部18安裝在所述引擎的殼體20中之前。這些結(jié)構(gòu)還使得可避免夾605與殼體20之間的直接接觸，從而保護(hù)該殼體不會(huì)由于摩擦而磨損。在此實(shí)施例中，夾605通常通過(guò)切向滑動(dòng)而安裝。圖5顯示本發(fā)明的第五實(shí)施例。在此實(shí)施例中，徑向-外舌38在其徑向-內(nèi)面上承載一由第一段88和其內(nèi)直徑小于所述第一段88的內(nèi)直徑的第二段90構(gòu)成的軸向保持止動(dòng)件86’，使得在第一段88與第二段90之間形成一肩部92。如同上述第三和第四實(shí)施例中那樣，阻尼器插件為夾606，其在一軸向平面中具有一截面，該截面為小寫(xiě)字母h的形狀，其垂直部分撐靠在外罩24的徑向-內(nèi)舌36上。夾606具有套部分71，該套部分與夾604與605的套部分大致相同，并通過(guò)一具有沿徑向向外延伸的中間部分74和在此例中為從該中間部分74的徑向-外端向外展開(kāi)的截頭圓錐形的柔性端部分94的鉤部分73而延伸。由于該端部分94的形狀和其較小厚度，端部分94具有彈性性能，使得其在夾606沿軸向滑動(dòng)到腔42中時(shí)適于與所述軸向保持止動(dòng)件86’的第二段90柔性配合，并在一旦其經(jīng)過(guò)它時(shí)適于向外重新部署。一旦夾606安裝在腔42中，則套部分71的上游端面70就撐靠外罩24的中間部分40,該截頭圓錐形部分94的下游端抵靠所述肩部92,其中夾606固定于腔42內(nèi)。在此實(shí)施例中，當(dāng)夾606為環(huán)形時(shí)，有必要提供一用于使分解成為可能的裝置。在例中，如果鉤部分73被切割，并具有花彩或鋸齒，使其被彎曲以在所述軸向保持止動(dòng)件86的第二段90下被穿過(guò)，則有利于分解。在其中定子由多個(gè)端對(duì)端設(shè)置的角區(qū)部構(gòu)成的特定結(jié)構(gòu)中，在例如具有內(nèi)鏡孔的區(qū)部的至少一個(gè)角區(qū)部上必須設(shè)有一可拆卸裝置。在這種情況下，一旦此區(qū)部被移動(dòng)，則其他區(qū)部可根據(jù)刺刀緊固件的原理通過(guò)沿切向滑入構(gòu)造為使它們能夠被取走的區(qū)域中而更容易地移動(dòng)。在上述和所顯示的所有實(shí)施例中，后邊緣30連接到遠(yuǎn)離剛性更大的中間部分的軸向端部分36的端部(在這些例中為其下游端)。所述葉片26的后邊緣30因而連接到外罩24的剛性不很大，無(wú)論如何剛性小于葉片的前邊緣28連接于其上的部分的部分上。在所述葉片26的后邊緣30在運(yùn)轉(zhuǎn)中受到大于所述前邊緣28所經(jīng)受的運(yùn)動(dòng)的徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)，此結(jié)構(gòu)尤其適合。與此相反，可以設(shè)想在其下游端具有中間部分41的外罩24。在這種情況下，所述葉片26的前邊緣28將與所述外罩24的剛性不如葉片26的后邊緣30連接于其上的部分的部分(即軸向端部分36的末端)相連。此結(jié)構(gòu)在葉片26的前邊緣28在運(yùn)轉(zhuǎn)中受到大于所述后邊緣30所經(jīng)受的運(yùn)動(dòng)的徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)尤其適合。還可設(shè)想中間部分41位于與外罩24的軸線(xiàn)端部隔開(kāi)一定距離之處，沿外罩24的軸向優(yōu)選位于大致外罩24的中心。在此情況下，外罩24可例如具有兩個(gè)腔，朝外罩的上游端部敞開(kāi)的上游腔和朝其下游端部敞開(kāi)的下游腔。外罩的各徑向舌因而由兩對(duì)舌構(gòu)成，上游對(duì)和下游對(duì)，所述對(duì)經(jīng)所述中間部分連接在一起。所述上游腔由上游徑向-內(nèi)舌的一個(gè)部分、上游徑向-外舌的一個(gè)部分和所述中間部分所限定。以相同方式，所述下游腔由下游徑向-內(nèi)舌的一個(gè)部分、下游徑向-外舌的一個(gè)部分和所述中間部分所限定。可以設(shè)想一個(gè)或多個(gè)阻尼器-形成插件設(shè)置在僅一個(gè)或兩個(gè)腔中。還可設(shè)想具有至少一個(gè)安裝在外罩的各腔中的阻尼器插件。此結(jié)構(gòu)在葉片26的前邊緣28和后邊緣30均受到高等級(jí)的振動(dòng)行為，使得完全減弱振動(dòng)模式可分別在前邊緣28和后邊緣30上進(jìn)入共振時(shí)尤其適合。應(yīng)觀(guān)察到，在外罩的一個(gè)腔中插入一止動(dòng)-形成元件在腔的高度和深度較大時(shí)是容易的。在圖1A和2A-5中所示的實(shí)施例中，用于將定子區(qū)部18安裝在引擎的殼體20上的上游和下游安裝工具44，46和46’因而沿徑向相互偏移。例如，在圖1A中，尤其可以看至IJ，下游安裝片46 (即由徑向-外舌38所承載并位于腔42旁的安裝片)與殼體中的對(duì)應(yīng)槽54之間的接合點(diǎn)增大。此結(jié)構(gòu)使得可增加外罩的高度(沿徑向)，從而增加腔42的高度。當(dāng)所述腔通過(guò)機(jī)加工制成時(shí)，此結(jié)構(gòu)還使得可增加腔42的深度。由于與機(jī)加工相聯(lián)系的限制(特別是與所使用的具體刀具相聯(lián)系的限制)，腔42的高度決定其深度。腔42的高度越高，其可制成的深度越深，由阻尼器可作用到的徑向移動(dòng)越大。應(yīng)觀(guān)察到，參照?qǐng)D2A-5所描述的所有阻尼器插件可以相同方式與圖1B中所示的外罩相配合。在此情況下，夾604、605和606撐靠端部分36,還撐靠引擎的殼體20的面對(duì)的面。圖6A顯示本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例，其中外罩24的端部分36具有至少一個(gè)隆起49 (顯示于圖6B中，在下文中將更詳細(xì)地描述)，其中室45加工為適于通過(guò)被焊接的密封件或帽47而被封閉。室45由徑向-內(nèi)面45a、徑向-外面45b和橫向側(cè)45c所限定。其很大程度由液體、金屬粉末或特殊形狀的固體元件形式的阻尼器插件607所填充。如圖6A中的詳細(xì)示圖所示，可觀(guān)察到間隙e靜止于阻尼器插件607與室45的徑向-內(nèi)面45a和徑向-外面45b中的一個(gè)(取決于定子區(qū)部的朝向)之間。為了避免泄漏，由帽47所封閉的室45完全不漏。
對(duì)于阻尼器插件607，優(yōu)選選擇密度非常大的鋼或鎳類(lèi)型的材料。
此實(shí)施例的操作原理與上述實(shí)施例類(lèi)似。
在所述端部分靜止或具有較小振動(dòng)的情況下，阻尼器插件607與室45的徑向-內(nèi) 面與徑向-外面中的一個(gè)相接觸。
當(dāng)所述端部分達(dá)到一確定的振幅時(shí)，在慣性的作用下，阻尼器插件607移動(dòng)，以占 據(jù)其不再與室45的徑向-內(nèi)面45a或徑向-外面45b相接觸的一中間位置。
在那時(shí)，與端部分36移動(dòng)的總質(zhì)量改變。
此后，一旦總移動(dòng)質(zhì)量有更大的變化，則該阻尼器插件607撞擊室45的徑向-內(nèi) 面45a和徑向-外面45b中的另一個(gè)。
通過(guò)改變此總質(zhì)量，阻尼器插件607改變了共振頻率，并因此可長(zhǎng)期避免由于振 動(dòng)疲勞而導(dǎo)致的葉片斷裂。
應(yīng)觀(guān)察到，盡管所述腔可如上所述在外罩的端部分36中直接被加工，也可通過(guò)將 形成室45的橫向側(cè)45c和徑向-外面45b的不同元件焊接到端部分36上而作為一插件形 成它。在此情況下，僅室45的徑向-內(nèi)面45a由外罩24的端部分36構(gòu)成。
圖6B為本實(shí)施例中定子區(qū)部的透視圖。在此實(shí)施例中，多個(gè)葉片在內(nèi)罩22與外 罩24之間徑向延伸。為了保證軸向端部分36可彎曲，該軸向端部分36優(yōu)選被區(qū)段化，以 使其每個(gè)區(qū)段承載一個(gè)葉片26。
在所示的示例中，包含阻尼器插件607的室45延伸超過(guò)端部分36的一受限的小 部分。以此方式制成的阻尼器從而執(zhí)行局部阻尼。
然而，應(yīng)觀(guān)察到，室45的形狀或方位并不限制于所示的實(shí)施例，基本點(diǎn)在于該室 保持位于端部分36的最大局部移動(dòng)點(diǎn)或接近該點(diǎn)。
圖6C為顯示阻尼器插件607 (因此在此實(shí)施例中為室45)優(yōu)選設(shè)置為離葉片26 的端部盡可能遠(yuǎn)的示意性示圖。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪引擎壓縮機(jī)的定子角區(qū)部(18)，所述區(qū)部圍繞一徑向?qū)ΨQ(chēng)的軸(A)延伸，并包括 同軸套設(shè)的外罩(24)和內(nèi)罩(22);和 在所述罩(22，24)之間徑向延伸并在其徑向端部連接到所述罩上的至少一個(gè)葉片(26)； 其中所述外罩(24)具有用于將定子角區(qū)部(18)安裝到引擎的殼體(20)上的第一和第二安裝工具(44，46)，所述第一和第二安裝工具沿相對(duì)方向平行于所述軸，并通過(guò)一中間部分(41)連接到一起； 其特征在于，所述外罩(24)具有從所述中間部分(41)延伸的至少一個(gè)軸向端部分(36)，所述軸向端部分具有一自由端(43)，并連接到所述葉片(26)的徑向-外端部；至少一個(gè)阻尼器-形成插件(601，602，603，604，605，606，607)適于與所述端部分(36)相接觸； 在超過(guò)用于所述端部分(36)的振幅的一給定值的情況下，所述阻尼器插件出01，602，603,604,605,606,607)和所述端部分(36)適于相對(duì)于彼此移動(dòng)，以改變與所述端部分(36) 一起移動(dòng)的總移動(dòng)質(zhì)量，從而改變所述端部分(36)的振動(dòng)行為。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子角區(qū)部，其中所述外罩至少在一個(gè)軸向端部包括一朝向所述軸向端部敞開(kāi)的腔(42)，所述腔(42)在所述端部分(36)與承載所述第一和第二安裝工具(44，46)之一的外徑向舌(38)之間延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子角區(qū)部，其中所述外罩(24)包括一向該外罩的上游端敞開(kāi)的上游腔和一向該外罩的下游端敞開(kāi)的下游腔，至少一個(gè)阻尼器-形成插件容納于至少一個(gè)所述腔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的定子角區(qū)部，其中所述外罩(24)制成為單一件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的定子角區(qū)部，其中所述阻尼器-形成插件為一適于無(wú)間隙地安裝在所述外罩的端部分(36)上的環(huán)部分(601，602)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定子角區(qū)部，其中所述環(huán)部分￠01)為一環(huán)形環(huán)的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定子角區(qū)部，其中所述環(huán)部分(602)為一大致圓柱形的環(huán)部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)所述的定子角區(qū)部，其中至少一個(gè)與所述阻尼器-形成插件形狀互補(bǔ)的凹部形成于所述端部分(36)上，形成用于該阻尼器插件的軸向保持工具。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的定子角區(qū)部，其中所述端部分(36)至少限定部分具有設(shè)置于其中的阻尼器-形成插件￠07)的無(wú)漏損的室(45)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的定子角區(qū)部，其中所述阻尼器-形成插件￠07)為粉末。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的定子角區(qū)部，其中所述阻尼器-形成插件￠07)為液體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的定子角區(qū)部，其中所述阻尼器插件包括一彈簧-形成夾出04，605，606)，該夾具有套部分(71)和從所述套部分(71)徑向向外朝向所述外罩的敞開(kāi)軸向端部延伸的鉤部分(73)，所述套部分(71)適于徑向撐靠所述外罩(24)的端部分(36)，所述鉤部分(73)適于徑向撐靠一與所述端部分(36)相對(duì)的表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的定子角區(qū)部，其中所述套部分(71)適于撐靠所述外罩(24)的中間部分(41)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的定子角區(qū)部，其中所述套部分(71)在其徑向-內(nèi)面包括至少一個(gè)凹口(82)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任何一項(xiàng)所述的定子角區(qū)部，其中所述外罩(24)的徑向-外舌(38)具有沿徑向朝向所述腔(42)的內(nèi)側(cè)的凸起(86)，所述凸起(86)形成用于所述夾￠05,606)的軸向保持止動(dòng)件。
16.一種由根據(jù)權(quán)利要求1-15中任何一項(xiàng)所述的一個(gè)或多個(gè)定子角區(qū)部構(gòu)成的渦輪引擎定子。
17.—種包括根據(jù)權(quán)利要求16的至少一個(gè)定子的渦輪引擎。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于渦輪引擎壓縮機(jī)的定子角區(qū)部(18)，所述區(qū)部包括外罩(24)和內(nèi)罩(22)；和在所述罩(22，24)之間徑向延伸的至少一個(gè)葉片(26)，其中所述外罩(24)具有用于將定子角區(qū)部(18)安裝到引擎的殼體(20)上的第一和第二安裝工具(44，46)，所述工具沿相對(duì)方向平行于所述軸，并通過(guò)一中間部分(41)連接到一起。所述外罩(24)具有從所述中間部分延伸的至少一個(gè)軸向端部分(36)，至少一個(gè)阻尼器-形成插件(601)適于與所述端部分(36)相接觸，在超過(guò)用于所述端部分(36)的振幅的一給定值的情況下，所述阻尼器插件(601)和所述端部分(36)適于相對(duì)于彼此移動(dòng)，以改變與所述端部分(36)一起移動(dòng)的總移動(dòng)質(zhì)量，從而改變所述端部分(36)的振動(dòng)行為。
文檔編號(hào)F01D25/24GK103038455SQ201180040040
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者伊馮·克羅瑞克 申請(qǐng)人:斯奈克瑪