專利名稱：葉片裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葉片裝置，該葉片裝置具有轉(zhuǎn)子和多個(gè)沿轉(zhuǎn)子的圓周 布置在輪緣上的葉片，其中，至少兩個(gè)阻尼元件沿轉(zhuǎn)子的周向前后相繼地 布置在兩個(gè)直接相鄰的葉片之間，并且，其中由于沿徑向作用的離心力， 在轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，相鄰的阻尼元件相互接觸，并且兩個(gè)所述阻尼 元件中的一個(gè)與兩個(gè)所述葉片中的一個(gè)相接觸，而另一個(gè)阻尼元件則與兩 個(gè)所述葉片中的另 一個(gè)相接觸。
背景技術(shù)：
業(yè)已公知，在渦輪機(jī)(例如燃?xì)廨啓C(jī))中使用的葉片裝置配備有阻尼元 曲振動(dòng)以及扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行阻尼。以這種方式能夠避免由于高振幅造成的
HCF損傷(HCF損傷是"High Cycle Fatigue"損傷的縮寫，意為高周期性疲 勞損傷)，這種損傷會(huì)導(dǎo)致材料提前疲勞并由此導(dǎo)致葉片以及葉片裝置的壽 命縮短。阻尼元件在此布置在各個(gè)葉片之間。通常采用松散物作為阻尼元 件，所述松散物在靜止?fàn)顟B(tài)下首先在葉片的葉根之間抵靠在轉(zhuǎn)子或者相應(yīng) 的支承結(jié)構(gòu)上，并在轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)由于沿徑向作用的離心力而壓在相鄰葉片 的葉片平臺(tái)的下側(cè)。每個(gè)阻尼元件在此以相同的時(shí)間與兩個(gè)相鄰的葉片平 臺(tái)相接觸。這樣就可以通過有關(guān)的葉片平臺(tái)和抵靠在該葉片平臺(tái)上的阻尼 元件之間的摩擦將由于振動(dòng)而引起的葉片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱 能。這對(duì)振動(dòng)進(jìn)行了阻尼，并總體上導(dǎo)致葉片裝置的振動(dòng)負(fù)荷的降低。
專利文獻(xiàn)EP1154125A2公開了一種葉片裝置，其中，至少兩個(gè)阻尼元 件沿轉(zhuǎn)子的周向前后相繼地布置在相鄰的葉片之間，以便對(duì)整個(gè)葉片裝置 實(shí)現(xiàn)有效的阻尼。在此專利文獻(xiàn)中公開的阻尼元件按照彼此不同的形狀實(shí) 施，以便可以盡可能地對(duì)多種不同振動(dòng)模式進(jìn)行阻尼。通過在阻尼元件和 葉片之間、并進(jìn)一步地通過各阻尼元件之間構(gòu)成的接觸區(qū)域可以為了進(jìn)行 振動(dòng)阻尼而通過摩擦作用將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。不過，在各阻尼元件之間構(gòu)成的接觸區(qū)域的形式僅為線接觸，與這種線接觸相聯(lián)系的是僅略樣i顯現(xiàn) 出的阻尼作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種帶有阻尼元件的葉片裝置， 利用所述葉片裝置還可以更有效地對(duì)不希望的振動(dòng)進(jìn)行阻尼。
根據(jù)本發(fā)明，這一技術(shù)問題通過本文開頭所述類型的葉片裝置解決， 其中，阻尼元件這樣地構(gòu)造并且沿轉(zhuǎn)子的周向前后相繼地布置，使得阻尼 元件和葉片之間的三個(gè)接觸處中的兩個(gè)是面接觸式的，并且三個(gè)觸點(diǎn)中的 一個(gè)是線接觸式的。通過這種兩個(gè)作用方式不同的阻尼元件的組合使得多 種不同的振動(dòng)狀態(tài)能夠被有效地阻尼，其中，除了對(duì)反相振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行阻 尼之外，也對(duì)同相振動(dòng)進(jìn)行阻尼，因?yàn)橥ㄟ^楔形阻尼元件的面接觸阻止了 圓形元件在與葉片平臺(tái)的線接觸處的滾動(dòng)。通過組合與 一個(gè)葉片平臺(tái)面接
觸而與該葉片對(duì)的另 一葉片平臺(tái)線接觸(Hertz's Scher Kontakt，赫茲剪切接 觸)的阻尼元件，產(chǎn)生了一種動(dòng)力學(xué)上穩(wěn)固的裝置，該裝置防止了全部接觸 面的傾斜以及局部抬起。
在根據(jù)本發(fā)明的葉片裝置的結(jié)構(gòu)中，阻尼元件的位置既沒有被定位不 足，也沒有被過定位。這樣就可以利用分布式的阻尼器實(shí)現(xiàn)最佳可能的阻 尼。相鄰阻尼元件在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的接觸區(qū)域優(yōu)選按照面接觸的形式構(gòu) 成。以這種方式相對(duì)于公知的葉片裝置明顯增大了阻尼元件之間的所提供 的總摩擦面積，在公知的葉片裝置中，阻尼元件僅以線接觸的形式相互接 觸。摩擦面積根據(jù)本發(fā)明的增大導(dǎo)致對(duì)整個(gè)葉片裝置起到非常有效的振動(dòng) 阻尼作用。而且，不同振動(dòng)模式也可以如此地被有效地阻尼?？偟膩砜矗?根據(jù)本發(fā)明的葉片裝置通過附加的摩擦阻尼使得振動(dòng)幅度和應(yīng)力得以降 低。
在另一種結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)阻尼元件中的一個(gè)與兩個(gè)葉片中的一個(gè)之間的 接觸是面接觸，而另一阻尼元件和另一葉片之間的接觸是線接觸。顯然， 也可以可選地在阻尼元件之間也設(shè)置唯——個(gè)線接觸。
在一種優(yōu)選的擴(kuò)展中，各阻尼元件的不同之處在于它們的幾何形狀。 因此，根據(jù)本發(fā)明也可以以適當(dāng)成型的阻尼元件對(duì)這樣的振動(dòng)模式進(jìn)行有 效的阻尼，即，所述振動(dòng)模式在所有阻尼元件結(jié)構(gòu)相同的情況下不能被有效地阻尼。優(yōu)選阻尼元件的質(zhì)量也可以不同，以便通過與適當(dāng)?shù)膸缀涡螤?的組合對(duì)盡可能大數(shù)量的不同振動(dòng)模式進(jìn)行有效的阻尼。而且，可以通過 使用由不同材料制成的阻尼元件影響接觸區(qū)內(nèi)的摩擦特性(摩擦系數(shù)、粗糙 度)，以便能夠?qū)Ω嗄Ｊ竭M(jìn)行有針對(duì)性的阻尼，尤其是在增大的頻率范圍 內(nèi)進(jìn)行有針對(duì)性的阻尼。
為能夠?qū)⒆枘嵩m當(dāng)?shù)夭贾迷谙噜徣~片之間，優(yōu)選將阻尼元件構(gòu)造 為桿狀。
在根據(jù)本發(fā)明的葉片裝置的 一種具體擴(kuò)展中，兩個(gè)阻尼元件沿轉(zhuǎn)子的 周向前后相繼地布置，其中，阻尼元件優(yōu)選構(gòu)造為桿狀，并且一個(gè)阻尼元 件具有楔形的橫截面而另一阻尼元件則具有四分之一圓形的橫截面。尤其
是通過阻尼元件的這種相互協(xié)調(diào)的橫截面形狀可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu) 點(diǎn)。
在一種可選的優(yōu)選擴(kuò)展中，三個(gè)阻尼元件沿轉(zhuǎn)子的周向前后相繼地布 置。通過另 一個(gè)優(yōu)選具有與其它的阻尼元件不同的幾何形狀的阻尼元件， 能夠必要時(shí)對(duì)其它干擾的振動(dòng)模式進(jìn)行有效的阻尼。在此，優(yōu)選僅兩個(gè)外 側(cè)的、沿轉(zhuǎn)子的周向前后相繼地布置的阻尼元件通過構(gòu)造在葉片對(duì)的葉片
上的摩擦面與葉片對(duì)的葉片相接觸。根據(jù)應(yīng)用情形的不同，還有如下優(yōu)點(diǎn) 在兩個(gè)相鄰葉片之間前后相繼地布置多于三個(gè)阻尼元件。
在另一種具體擴(kuò)展中，阻尼元件由鋼或陶瓷制成，即由能夠有效實(shí)現(xiàn) 阻尼的材料制成。


下面結(jié)合附圖詳細(xì)解釋根據(jù)本發(fā)明的葉片裝置的一個(gè)實(shí)施形式，在附 圖中
圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的葉片裝置在一垂直于轉(zhuǎn)子軸線的剖面 的局部剖視圖，并且，
圖2示意地示出了兩個(gè)阻尼元件組在葉片的軸向延伸上的布置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一種根據(jù)本發(fā)明的葉片裝置1在一垂直于轉(zhuǎn)子軸線的剖面 的示意剖視圖。該剖視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的葉片裝置1的相鄰葉片的兩個(gè)葉片平臺(tái)3。所述葉片掛置在葉片裝置1的轉(zhuǎn)子輪盤上，并且相互之間具 有小的間距。在兩個(gè)葉片平臺(tái)3之間松散地布置有兩個(gè)阻尼元件5、 7。兩 個(gè)阻尼元件5、 7構(gòu)成一個(gè)阻尼器組并沿軸向構(gòu)造為桿狀，其中阻尼元件7 具有四分之一圓形的橫截面，而阻尼器5具有楔形的橫截面。
兩個(gè)葉片平臺(tái)3的下側(cè)形成摩擦面9、 11。兩個(gè)阻尼元件5、 7在轉(zhuǎn)子(未 示出)旋轉(zhuǎn)時(shí)由于離心力的作用而被壓在所述摩擦面9、 11上。摩擦面9、 11此時(shí)與由徑向方向R和轉(zhuǎn)子軸線張成的平面成特定的角度5和s，使得 這兩個(gè)摩擦面共同構(gòu)成一個(gè)V形導(dǎo)向裝置，阻尼元件5、 7由于離心力而被 壓在該V形導(dǎo)向裝置內(nèi)。楔形阻尼元件5具有摩擦面13,該摩擦面的斜度 與角度5相適應(yīng)，以便在阻尼元件5和對(duì)應(yīng)的葉片平臺(tái)3之間提供有效的 面摩擦接觸。角度5和s在此優(yōu)選在20°至70°的范圍內(nèi)，其中更優(yōu)選的是 40°至60°的范圍內(nèi)。
在渦輪機(jī)(例如燃?xì)廨啓C(jī))中使用根據(jù)本發(fā)明的葉片裝置1的情況下，在 葉片裝置1中由于不同的激勵(lì)而經(jīng)常形成形式為彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的不 希望的振動(dòng)。這些振動(dòng)通常導(dǎo)致兩個(gè)相鄰的葉片平臺(tái)3之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 而該相對(duì)運(yùn)動(dòng)又導(dǎo)致楔形阻尼元件5和摩擦面9之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、四分之 一圓形的阻尼元件7和摩擦面ll之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、以及兩個(gè)阻尼元件5和 7在接觸區(qū)15(在圖1中示意地以虛線示出)內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，可 以以這種方式在所有三個(gè)接觸區(qū)將振動(dòng)能通過摩擦轉(zhuǎn)化成熱能，以便實(shí)現(xiàn) 有效的振動(dòng)阻尼。在此，首先利用楔形阻尼元件5對(duì)同相地出現(xiàn)的振動(dòng)進(jìn) 行有效的阻尼。
根據(jù)本發(fā)明，阻尼元件5和7這樣地構(gòu)造并沿轉(zhuǎn)子周向前后相繼地布 置，使得在接觸區(qū)15內(nèi)的接觸是一種面接觸15，正如阻尼元件5和葉片平 臺(tái)3之間的接觸一樣。在阻尼元件5和7之間所提供的總摩擦面積以這種 方式相對(duì)于公知的葉片裝置顯著地增大，在公知的葉片裝置中，阻尼元件 之間的接觸區(qū)不是被構(gòu)造為面接觸，而是被構(gòu)造為線接觸(赫茲剪切接觸)。 與其中使用提供了兩個(gè)線接觸和一個(gè)面接觸的兩個(gè)阻尼元件的^^知技術(shù)方 案不同的是，根據(jù)本發(fā)明有兩個(gè)面接觸和僅一個(gè)線接觸(具體在阻尼元件7 和葉片平臺(tái)3之間)。根據(jù)本發(fā)明通過面接觸15另外地提供的摩擦面對(duì)整個(gè) 葉片裝置1起到了非常有效振動(dòng)阻尼的作用。
盡管此時(shí)面接觸15與徑向R平行地延伸，但是也可以通過相應(yīng)地選擇角度a和|3相對(duì)于徑向R傾斜。在此，角度ot優(yōu)選處于70°至90°的范圍內(nèi)， 而角度I3則處于110°至90°的范圍內(nèi)。
圖2示意地示出了兩個(gè)阻尼元件組25、 27的布置。各包括一定數(shù)量的 阻尼元件的阻尼元件組25、 27的位置示意地以圓圏表示。阻尼元件沿軸向 呈桿狀地延伸，其中，阻尼元件組沿著葉片17的軸向延伸(軸向23)分布。 葉片17包括葉身19、葉片平臺(tái)3、葉根21、葉片前緣29以及葉片后緣31。 此時(shí)阻尼元件組27處于葉片前緣29上，而阻尼元件組25處在葉片后緣31 上。流動(dòng)方向33由一箭頭表示。通過將阻尼元件組25、 27沿軸向23不對(duì) 稱地布置或構(gòu)造，可以根據(jù)本發(fā)明對(duì)不同振動(dòng)模式進(jìn)行有效的阻尼。
權(quán)利要求
1.一種葉片裝置(1)，具有一轉(zhuǎn)子和多個(gè)沿所述轉(zhuǎn)子的周向布置在輪緣上的葉片(17)，其中，在兩個(gè)直接相鄰的所述葉片(17)之間沿所述轉(zhuǎn)子的周向前后相繼地布置至少兩個(gè)阻尼元件(5、7)，并且，其中，相鄰的所述阻尼元件(5、7)在所述轉(zhuǎn)子繞一轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)由于一沿徑向作用的離心力相互接觸，并且，所述兩個(gè)阻尼元件(5、7)中的一個(gè)與兩個(gè)所述葉片(17)中的一個(gè)相接觸，而所述兩個(gè)阻尼元件(7、5)中的另一個(gè)則與兩個(gè)所述葉片(17)中的另一個(gè)相接觸，其特征在于，上述三處接觸中的兩處是面接觸，而兩處接觸中的一處是線接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片裝置，其中，所述阻尼元件(5、 7)這樣 地構(gòu)造并沿所述轉(zhuǎn)子的周向前后相繼地布置，使得所述阻尼元件之間的接 觸是面接觸(15)，并且使得所述兩個(gè)阻尼元件(5)中的一個(gè)和兩個(gè)所述葉片 (17)中的一個(gè)之間的接觸是一種面接觸，而所述兩個(gè)阻尼元件(7)中的另一個(gè) 和兩個(gè)所述葉片(17)中的另一個(gè)之間的接觸是線接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉片裝置(1),其中，所述阻尼元件(5、 7)的幾何形狀不同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的葉片裝置(l),其中，所述阻尼 元件(5、 7)的質(zhì)量不同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的葉片裝置(l),其中，所述阻尼 元件(5、 7)被構(gòu)造為桿狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的葉片裝置(l)，其中，所述阻尼 元件(5、 7)被構(gòu)造為桿狀，其中， 一阻尼元件(5)具有楔形的橫截面，而另一 阻尼元件(7)具有呈四分之一 圓形的橫截面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的葉片裝置(l),其中，三個(gè)阻尼 元件沿所述轉(zhuǎn)子的周向前后相繼地布置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的葉片裝置(l)，其中，所述阻尼 元件(5、 7)由鋼或陶瓷制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種葉片裝置(1)，該葉片裝置具有轉(zhuǎn)子和多個(gè)布置在該轉(zhuǎn)子周長上的葉片(17)，其中，多個(gè)阻尼元件(5，7)沿轉(zhuǎn)子周向前后相繼地布置在至少一個(gè)由兩個(gè)相鄰葉片(17)構(gòu)成的葉片對(duì)的葉片(17)之間，并且其中相鄰的阻尼元件(5，7)在轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)由于沿徑向作用的離心力而相互接觸，而且，還將阻尼元件(5，7)這樣地構(gòu)造且沿轉(zhuǎn)子周向前后相繼地布置，使得所述接觸是一種面接觸。
文檔編號(hào)F01D5/22GK101542073SQ200780043687
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月23日
發(fā)明者安德烈亞斯·凱澤 申請(qǐng)人:西門子公司