[发明专利]一种用于涡轮机定子的减振装置

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机领域，尤其涉及诸如涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机等 燃气涡轮发动机，其目的是提供一种用于定子部件的减振装置。

背景技术

航空涡轮机由多个动叶轮组成，也就是说，在其周围装有动叶片的转动轮盘， 这些叶片处于燃气流，它们与形成定子叶片固定环或上游燃气流导向叶片部件(根 据涉及的是压缩机还是涡轮机)的定叶轮相互作用。涡轮机可以由包括几个叶片的 环状扇形体形式的组件组成，每个单叶片-例如-带有可变螺距。这些部件都属于 特别敏感的部件，因为从尺寸角度来讲它们在机械上都必须满足抗温度和抗气动力 负载的必要条件，与此同时还需提供燃气流的密封功能。所有这些方面都意味着， 这些结构是带静负载的，由于其使用寿命的需要，它们所承受的振动幅度必须始终 很小。

由于涡轮机的设计和调整涉及到多个方面的相互协调，尺寸确定过程经常反复。 为了防止在工作范围内出现危急情况，必须进行振动尺寸计算。在设计研制周期最 后阶段，要进行该组件的评估，该评估工作是通过发动机试验来进行，旨在测量振 动幅度。高振动级有时会看上去是由于强制同步或异步响应或由于不稳定所引起的。 为此，定子叶片固定环或上游导向叶片部件就必须重新设计，而这种设计工艺特别 耗费时间，且成本很高。

为此，在生产时，人们的目的就是在尺寸确定周期中尽可能早地预测各个结构 构件振动响应的等级，从而能够在设计中尽可能早地采取必要的修改措施。其中， 机械减振是设计师们所考虑的一个重要问题。

为了确保这些部件之坚固程度能够足以抵抗振动疲劳，一个解决方案就是增加 结构专用装置，用于能量耗散源。例如，根据EP 1253290号专利文件，已知一种可 在压缩机动叶轮叶片上使用的减振装置。这种装置由一层粘弹性材料和一个应力层 组成。由于叶片的型面是在燃气流方向，该文件所提出的解决方案在叶片型面中挖 出一个凹槽，用来安装减振装置。因此，与燃气流相接触的叶片型面的表面就不会 呈现不规则形，燃气流动不会受到影响。这种布置形式由于叶片厚度之缘故而使得 加工工艺很难实施。此外，在同一个叶轮上，各个叶片之间会出现不平衡的风险， 进而导致涡轮机使用失衡。

发明内容

本发明的目的是通过提供动态减振方式来消除同步或异步应力下结构的动态响 应，不论这种应力是否因气动力所致。

根据本发明，构成定子叶片固定环或上游导向叶片部件的涡轮定子包括多个径 向位于第一内环和第二外环之间的叶片，两个环为同心的，第二环带有圆柱形外表 面部分，这种涡轮定子的突出之处在于，在所述外表面部分上固定了至少一个减振 层压材料，所述层压材料包括至少一层与所述表面部分接触的粘弹性材料和一个刚 性材料背层。

本发明的目的是，使用由至少一层粘弹性材料和至少一个应力层的层压材料， 所述层压材料粘结到结构上，从而可以耗散部件上的振动能量。

振动能量的耗散可通过在动态应力下变形的结构和惯性拉伸的应力层之间使得 粘弹性材料的剪切力变形来获得。这些层压材料在外冠部以扇形体形式粘结到或附 着到定子叶片固定环或上游导向叶片部件的外部，直接对所述部件的振动状态进行 阻尼。

本发明可以增加金属部件的结构阻尼，解决设计时遇到的振动问题：最终会缩 短相关的研制和调试时间，降低成本。

另外，它还可以扩展传统设计领域，而这些因为要满足抵抗交替载荷和间接重 量增加而受到限制。

不论动态负载的类型如何，本发明均能够适用：与发动机谐振交叉，异步或声 激励，航空弹性不稳定性或通过转子定子接触的激励等。

根据各种实施方案，

减振层压材料可以沿轴向或周向覆盖所述外表面部分。

定子叶片固定环或上游导向叶片部件包括多个在整个外表面部分上沿周向 分布的层压材料。

各层之间连接在一起。

各层之间通过粘结而连接在一起。

刚性材料背层包括一个机械固定构件；

机械固定构件将刚性材料背层连接到定子叶片固定环或上游导向叶片部件 上。

机械固定构件使得粘弹性层紧紧压抵在所述外表面部分上。

层压材料由一堆粘弹性材料层和交替刚性材料层组成。

粘弹性材料的特性在层与层之间可以是不同的。

粘弹性材料的特性在层与层之间可以是相同的。