专利名称：包括叶片调节系统的涡轮机械的制作方法
技术领域：
本文中公开的主题涉及涡轮机械的技术，并且更特别地，涉及包括叶片调节系统的涡轮机械。
背景技术：
许多涡轮机械包括压缩机部分和燃烧器组件，该压缩机部分通过共同压缩机/涡轮轴或转子连结于涡轮部分。压缩机部分朝向燃烧器组件将压缩空气引导穿过许多连续级。在燃烧器组件中，压缩空气流与燃料混合以形成可燃混合物。可燃混合物在燃烧器组件中燃烧以形成热气体。热气体通过过渡件引导到涡轮部分。热气体沿着热气体路径膨胀穿过涡轮部分，并且将力给予安装于转子的一系列动叶或叶片，该转子进而联接于轴。力使叶片旋转，从而产生功，其通过轴输出，以例如向发电机、泵提供功率，或者为车辆提供功率。除了提供用于燃烧的压缩空气之外，压缩空气流的部分出于冷却目的而穿过涡轮部分。在叶片上面流动的热气体产生声音轨迹。也就是说，叶片拥有被热气体流触发的固有频率特性。有时，叶片的固有频率可与燃烧器音频范围匹配。在该情况下，涡轮机械可过度地振动。
发明内容
根据示例性实施例的一个方面，涡轮机械包括:压缩机部分；涡轮部分，其操作性地连接于压缩机部分；燃烧器组件，其流体地连接于压缩机部分和涡轮部分中的每一个；叶片元件，其包括基部部分、翼型部分和在叶片元件的旋转期间产生的固有频率。叶片元件可旋转地安装在压缩机部分和涡轮部分中的一个内，并且叶片调节部件可旋转地安装在压缩机部分和涡轮部分中的一个中。叶片调节部件构造用于与叶片元件接合，以改变固有频率。根据示例性实施例的另一个方面，用于在操作期间调整涡轮机械中的叶片元件的固有频率的方法包括使叶片元件在涡轮机械内旋转；使具有预定刚度的叶片调节部件定位成接触叶片元件；和通过在叶片元件与叶片调节部件之间的接触调整叶片元件的固有频率。这些和其他的优点和特征从结合附图进行的下列描述将变得更加显而易见。
被认为是本发明的主题在说明书的结尾处的权利要求中被特别地指出并且清楚地要求权利。本发明的前述和其他的特征和优点从结合附图进行的下列详细描述是显而易见的，在该附图中:
图1是根据示例性实施例的包括叶片调节系统的涡轮机械的示意 图2是图1的涡轮机械的涡轮部分的局部截面图3是叶片调节部件的详细视图，该叶片调节部件具有接触形成在图2的涡轮部分的叶片上的叶片调节构件的叶片调节元件；
图4是根据示例性实施例的另一个方面的接触叶片调节构件的图3的叶片调节元件的详细视图；并且
图5是第一和第二叶片调节部件的详细视图，该第一和第二叶片调节部件接触形成在图3的叶片的上游侧和下游侧上的对应叶片调节构件。详细描述参考附图经由实例说明本发明的实施例以及优点和特征。部件列表:
2涡轮机械
4压缩机部分 6涡轮部分 8燃烧器组件
10多个周向地隔开的燃烧器 12共同压缩机/涡轮轴 18气体路径 20第一级 21第二级
30多个第一级定子或喷嘴
32多个第一级动叶或叶片元件
34第一级转子轮
37多个第二级定子或喷嘴
39多个第二级动叶或叶片元件
41第二级转子轮
60基部部分
61翼型部分
63基部部分
64翼型部分
70叶片调节部件
78附近流动路径密封件
86第一叶片调节元件
87第二叶片调节元件
90第一端部
91第二端部
93冠状元件
96叶片调节构件
99凸出部
102叶片调节构件
103凸出部
104径向地凸出的附属部 111上游侧 112下游侧
113叶片调节构件
114凸出部
115叶片调节元件
116第一端部
117第二向外伸展端部
119冠状元件。
具体实施例方式参考图1和图2，根据示例性实施例构造的涡轮机械大体以2表示。涡轮机械2包括操作性地连接于涡轮部分6的压缩机部分4。燃烧器组件8流体地连接于压缩机部分4和涡轮部分6。燃烧器组件8由多个周向地隔开的燃烧器形成，该燃烧器中的一个以10表示。当然，应当理解，燃烧器组件8可包括燃烧器的其它配置。压缩机部分4还通过共同压缩机/涡轮轴12连结于涡轮部分6。利用该配置，压缩机部分4将压缩空气传送到燃烧器组件8。压缩空气与可燃流体或燃料混合以形成可燃混合物。可燃混合物在燃烧器10中燃烧以形成燃烧产物或热气体，其通过过渡件(未示出)传送到涡轮部分6。热气体沿着气体路径18膨胀穿过涡轮部分6，以向例如发电机、泵、车辆等(也未示出)提供功率。在示出的示例性实施例中，涡轮部分6包括限定气体路径18的第一级20和第二级21。当然，应当理解，涡轮部分6中的级的数量可变化。第一级20包括多个第一级定子或喷嘴和多个第一级动叶或叶片元件，该多个第一级定子或喷嘴中的一个以30表示，该多个第一级动叶或叶片元件中的一个以32表示，安装于第一级转子轮34。第二级21包括多个第二级定子或喷嘴和多个第二级动叶或叶片元件，该多个第二级定子或喷嘴中的一个以37表示，该多个第二级动叶或叶片元件中的一个以39表示，安装于第二级转子轮41。叶片元件32包括基部部分60和翼型部分61。同样地，叶片元件39包括基部部分63和翼型部分64。叶片元件32和39还包括与叶片元件几何形状和叶片元件材料相关的固有频率特性。根据示例性实施例，涡轮机械2包括配置在第一涡轮级20与第二涡轮级21之间的叶片调节部件70。如在下面将变得更完全明显的，叶片调节部件70构造成调整叶片元件32和39的固有频率。在示出的示例性实施例中，叶片调节部件70采取附近流动路径密封件78的形式。然而，应当理解，叶片调节部件70可为设置在涡轮部分6中的分离结构。在示出的示例性实施例中，叶片调节部件70包括第一叶片调节元件86和第二叶片调节元件87。第一叶片调节元件86从叶片调节部件70向外伸展，并且朝向叶片元件32的基部部分60延伸。第二叶片调节元件87从叶片调节部件70向外伸展，并且朝向叶片元件39的基部部分63延伸。在这点上，应当理解，叶片调节部件72和74包括大体相似的结构。如在图3中最佳地示出的，叶片调节元件87包括延伸到第二端部91的第一端部90。第二端部91包括冠状元件93，其接触叶片元件39的基部部分63并且将压力于其上。更具体地，叶片元件39包括具有凸出部99的叶片调节构件96，凸出部99从基部部分63向上游轴向地延伸。叶片调节元件87具有刚度特性，其选择性地选定以将叶片元件39的固有频率特性调节到预定值。利用该配置，叶片元件39的固有频率特性可调整以减少振动响应。在这点上，应当理解，叶片调节元件86以相似的方式作用在叶片元件32的基部部分60上。图4示出了具有凸出部103的叶片调节构件102，凸出部103设置有径向地凸出的附属部104。冠状部件93接触径向地延伸的附属部104并且将压力施加于其上，以改变叶片元件39的固有频率特性。径向地凸出的附属部104的具体长度可变化，以实现用于叶片元件39的期望固有频率特性。图5示出了基部部分63的上游侧111和下游侧112。叶片调节构件96配置在上游侧111上，并且具有凸出部114的另一个叶片调节构件113配置在下游侧112上。叶片调节元件87作用在叶片调节构件96上，并且叶片调节部件72作用在叶片调节构件113上。更具体地，叶片调节部件72包括作用在叶片调节构件113上的叶片调节元件115。叶片调节元件115包括第一端部116，其从叶片调节部件72延伸到第二向外伸展端部117。第二端部117包括作用在凸出部114上的冠状元件119。利用该配置，叶片调节部件70作用在基部部分63上，以调节叶片元件39的固有频率特性。在这点上，应当理解，示例性实施例描述用于调整旋转涡轮机械叶片元件的固有频率特性的系统。叶片调节部件作用在旋转叶片元件的基部部分上以改变叶片元件刚度。以该方式，叶片元件刚度可调整以将每个叶片元件的固有频率特性调节到期望值。通过将元件添加于动叶的基部部分，增大或减小叶片调节元件的长度，改变叶片调节元件的厚度，调整冠状元件的高度，或者改变叶片调节元件的体积，例如在叶片调节元件中形成中空区域，可调整刚度。选择性地改变或者调节每个叶片元件排的固有频率特性将使一个级的固有频率特性与另一个级的固有频率分离，以改进频率容限(frequency margin)要求。虽然仅连同有限数量的实施例详细地描述本发明，但是应当容易理解，本发明不受限于这种公开的实施例。相反地，本发明可修改成并入迄今为止未描述但是与本发明的精神和范围相称的、任何数量的变化、改变、替换或等同配置。另外，虽然描述本发明的各种实施例，但是将理解，本发明的方面可仅包括描述的实施例中的一些。因此，本发明将不看作是被前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
权利要求
1.一种涡轮机械，其包括: 压缩机部分； 涡轮部分，其操作性地连接于所述压缩机部分； 燃烧器组件，其流体地连接于所述压缩机部分和所述涡轮部分中的每一个； 叶片元件，其包括基部部分、翼型部分和在所述叶片元件的旋转期间产生的固有频率，所述叶片元件可旋转地安装在所述压缩机部分和所述涡轮部分中的一个内；和 叶片调节部件，其可旋转地安装在所述压缩机部分和所述涡轮部分中的一个中，所述叶片调节部件构造用于与所述叶片元件接合，以改变所述固有频率。
2.根据权利要求1所述的涡轮机械，其特征在于，所述叶片调节部件包括叶片调节元件，其构造用于与所述叶片元件接合，以改变所述固有频率。
3.根据权利要求2所述的涡轮机械，其特征在于，所述叶片调节元件从所述叶片调节部件向外伸展。
4.根据权利要求2所述的涡轮机械，其特征在于，所述叶片元件包括叶片调节构件，其构造用于与所述叶片调节元件接合。
5.根据权利要求4所述的涡轮机械，其特征在于，所述叶片调节构件设置在所述叶片元件的基部部分上。
6.根据权利要求5所述的涡轮机械，其特征在于，所述叶片调节构件包括凸出部，其从所述基部部分轴向向外凸出。
7.根据权利要求6所述的涡轮机械，其特征在于，所述叶片调节构件包括径向地凸出的附属部。
8.根据权利要求2所述的涡轮机械，其特征在于，所述叶片调节元件包括冠状元件，其构造用于接合所述叶片元件。
9.根据权利要求1所述的涡轮机械，其特征在于，所述叶片调节部件包括所述涡轮部分的附近流动路径密封件。
10.根据权利要求1所述的涡轮机械，其特征在于，所述涡轮机械包括配置在所述叶片元件上游的第一叶片调节部件和配置在所述叶片元件下游的第二叶片调节部件。
11.根据权利要求10所述的涡轮机械，其特征在于，所述第一叶片调节部件包括第一叶片调节元件，并且所述第二叶片调节部件包括第二叶片调节元件。
12.根据权利要求11所述的涡轮机械，其特征在于，所述叶片元件包括上游侧和下游侦U，所述上游侧包括构造用于与所述第一叶片调节元件接合的第一叶片调节构件，并且所述下游侧包括构造用于与所述第二叶片调节元件接合的第二叶片调节构件。
13.一种用于在操作期间调整涡轮机械中的叶片元件的固有频率的方法，所述方法包括: 使叶片元件在所述涡轮机械内旋转； 使具有设定刚度的叶片调节部件定位成接触所述叶片元件；和 通过在所述叶片元件与所述叶片调节部件之间的接触调整所述叶片元件的固有频率。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括:通过所述叶片调节部件将压力施加于所述叶片元件。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括:选择性地调整所述叶片调节部件的刚度，以获得所述叶片元件的期望固有频率。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，选择性地调整所述叶片元件的刚度包括使所述叶片元件与叶片调节元件接触，所述叶片调节元件具有从所述叶片调节部件向外伸展的变化厚度。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，选择性地调整所述叶片元件的刚度包括使所述叶片元件与叶片调节元件接触，所述叶片调节元件具有从所述叶片调节部件向外伸展的中空部分。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，选择性地调整所述叶片元件的刚度包括使所述叶片元件与冠状元件接触，所述冠状元件大体从所述叶片调节部件径向向外凸出。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，选择性地调整所述叶片元件的刚度包括使设置在所述叶片元件上的叶片调节构件与所述叶片调节部件接触。
20.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使所述叶片调节部件定位包括将第一叶片元件调节部件配置在所述叶片元件上游，并且将第二叶片元件调节部件配置在所述叶片元件 下游。
全文摘要
本发明涉及一种包括叶片调节系统的涡轮机械。涡轮机械包括压缩机部分；涡轮部分，其操作性地连接于压缩机部分；燃烧器组件，其流体地连接于压缩机部分和涡轮部分中的每一个；叶片元件，其包括基部部分、翼型部分和在叶片元件的旋转期间产生的固有频率。叶片元件可旋转地安装在压缩机部分和涡轮部分中的一个内，并且叶片调节部件可旋转地安装在压缩机部分和涡轮部分中的一个中。叶片调节部件构造用于与叶片元件接合，以改变固有频率。
文档编号F01D5/16GK103216272SQ201310026200
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月18日 优先权日2012年1月20日
发明者R.Z.齐格勒, S.A.卡雷夫, B.D.波特 申请人:通用电气公司