用于轴向涡轮机转子的压电阻尼系统技术方案

本发明专利技术涉及一种压缩机或轴向涡轮机的转子，其包括振动阻尼系统，所述振动阻尼系统装配成圈状分布并连接到消耗谐振电路(36)的压电换能器(28)。所述电路是闭合的，并且装配有电阻器和线圈。所述压电换能器(28)分成两组交替的换能器，每组连接到无源RLC电路。为了确保其电容和电流的集合，所述压电换能器(28)并联连接。在操作过程中，所述转子经受转动激励并很可能根据具有变形波(30)的带直径的模态振型而振动和变形。换能器的数目等于模式的直径数目的四倍，以便能够利用这种具有直径的模式的对称性。以相同方式变形的压电换能器(28)的分组使得可用由此集合的相同装置阻尼所述压电换能器。

【技术实现步骤摘要】
用于轴向涡轮机转子的压电阻尼系统
本专利技术涉及一种轴向涡轮机转子。更具体地，本专利技术涉及一种用于阻尼轴向涡轮机转子的振动的系统。更具体地，本专利技术涉及一种用于以消耗电路阻尼轴向涡轮机转子的叶轮的振动的系统。
技术介绍
在操作期间，环形异质流(annularheterogeneousflow)穿过轴向涡轮机。事实上，位于轴向均匀流中的任何物体会在其周围环境中产生气动压力的变化，从而使所述流不均匀。其中，这些物体可以是叶片、壳体支柱或可变排放门。当叶片转子的叶片在具有这种周向异质性的环状流中转动时，压力的每个突然变化会被认为是点状激励。与给定旋转速度相关联的在360°范围内的激励数目导致特定的激励频率。如果其对应于转子的固有频率，则转子会根据由一定数量的波节直径构成的特定变形模式产生共振。当叶片转子轮在特定变形模式范围内产生共振时，会产生增加的振动水平。例如在整体叶盘或一体式叶鼓的情况下，结构的固有阻尼水平越弱，这些振动水平会越大。由于这些振动水平与高应力状态相关联，这会显著降低结构的疲劳寿命并可能导致结构损坏，所以要避免这样的振动水平。在这种情况下，为了确保叶轮的耐疲劳性，不可避免地要使用阻尼设备。在可设想用于经受直径变形的叶片涡轮机转子轮的阻尼设备中，压电分流系统代表了一种有趣的方案。所形成的是连接到消耗电路的压电片。文献JP19960861295公开了一种叶片转子，借助分布在所述转子周界范围内的压电片来减少所述叶片转子的振动。每个片连接到包括消耗电阻器的闭合电路。操作原理在于变形存在于压电片的相同位置，一旦变形，所述压电片便产生由所连接的电路的电阻器消耗的电流。该阻尼方法使得可减少转子的振动，并且对每个频率带来相同的功效。然而，对于具有强振幅的振动，该阻尼方法是无效的。该系统还涉及为每个闭合电路提供部件，从而增加了质量和成本。用于装配各电路所需的空间是不利的。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是克服现有技术所提出的问题中的至少一个。本专利技术的目的是改进用于阻尼轴向涡轮机转子的振动的系统的功效，该振动呈现具有静止或转动直径的模式。本专利技术的另一目的是提出一种用于阻尼涡轮机转子的振动的系统，所述系统在高频时能够与在低频时同样有效。本专利技术的另一目的是减少用于阻尼涡轮机转子的振动的系统的重量。技术方案本专利技术涉及一种转子，尤其是压缩机的转子，包括振动阻尼系统，所述振动阻尼系统包括成圈状地分布在所述转子上并连接到至少一个消耗电路的至少一组压电换能器，显著特征在于，压电换能器连接起来以集合(pool)消耗电路或消耗电路中的每个与并联连接的至少两个换能器的相应组，所述组的或每个组的换能器均匀地角分布在所述转子上。所述压电换能器有利地布置成每个换能器能够在所讨论的换能器位置处跟随所述转子的变形而弯曲地变形。根据本专利技术的有利实施例，所述转子能够在根据具有直径的模态振型(amodalshapewithdiameters)的振动下变形，所述组或每个组的压电换能器的数目等于所述模态振型的直径数目的两倍。根据本专利技术的有利实施例，具有直径的模态振型基本上包括具有波节直径的两个正交变形波，在任何情况下，所述压电换能器角分布在两个变形波的两个相邻的波节直径之间。术语“两个相邻的波节直径”意味着两个变形波的两个连续的波节直径。一个波节直径属于两个正交变形波中的一个，而另一个波节直径属于两个变形波中的另一个。根据本专利技术的有利实施例，该阻尼系统包括均与消耗电路中的相应一个并联连接的多组至少两个换能器，每个组的换能器的极性连接成当所述换能器在相同方向上变形时，所述换能器均在其相应消耗电路中产生具有相同符号的电流。根据本专利技术的有利实施例，所述阻尼系统仅包括连接到消耗电路的一组至少两个、优选至少四个换能器，所述组的换能器的极性连接成当所述换能器在相同方向上变形时，所述换能器均在所述消耗电路中产生具有相同符号的电流。根据本专利技术的有利实施例，所述阻尼系统包括两组至少两个换能器，所述组角偏移成所有组的所有换能器均匀地角分布在所述转子上。根据本专利技术的有利实施例，所述转子能够在根据具有直径的模态振型的振动下变形，所述阻尼系统包括两组压电换能器，两组压电换能器相对彼此以一小部分的回转(afractionofrevolution)而异相，所述一小部分的回转等于所述具有直径的模态振型的直径数目的四倍的倒数。根据本专利技术的有利实施例，消耗电路或消耗电路中的至少一个包括至少一个感应器，以与并联连接的换能器形成谐振电路，所述消耗电路或消耗电路中的至少一个优选地基本上与对应组的压电换能器组合而形成闭合电路。根据本专利技术的有利实施例，所述消耗电路或消耗电路中的至少一个没有外部电源。根据本专利技术的有利实施例，所述转子具有至少一个谐振频率ωR，所述消耗电路是阻尼电路，优选地是谐振电路，其中，所述消耗电路的阻尼频率ωA等于要被阻尼的转子谐振频率ωR。根据本专利技术的有利实施例，所述转子是叶轮或叶鼓。根据本专利技术的有利实施例，所述叶片一体地形成。根据本专利技术的有利实施例，压电换能器的厚度表现为超过叶片厚度的5％、优选地30％、更优选地100％。根据本专利技术的有利实施例，压电换能器中的至少一个布置在柱形表面或垂直于转子的旋转轴线的表面上，优选地位于气动流之外。根据本专利技术的有利实施例，所述换能器布置成在由转子的弯曲移运导致的拉伸/压缩下变形，优选地跟随所述转子的壳体的弯曲变形。本专利技术还涉及一种包括转子的涡轮机，显著的特征在于，所述转子根据本专利技术而形成，并且所述转子优选地是压缩机的转子或涡轮的转子。根据本专利技术的有利实施例，在处于临界速度的操作期间，所述转子以根据具有直径的模式的谐振频率振动，每个组的压电换能器的数目大于或等于共振模式的直径数目的两倍，优选地等于直径数目的四倍。有利地，所述压电换能器是完全相同的。提供的优势本专利技术使得可利用叶片转子轮在给定的具有直径的模式范围内的变形对称性。通过在360°范围内均匀地布置压电换能器，能够阻尼静止或转动的振动模式。通过将压电换能器分成两组并且对其极性进行控制，可组合它们的电容。RLC电路的谐振频率由表示，电容的集合会产生增加的等效电容。因此，在相等频率时，电感值能够更低。该消耗装置集合起来并用于许多压电换能器。整体功效得以增强，并且用于处理降低的频率的可能性得以改进。附图说明图1示出了根据本专利技术的轴向涡轮机。图2是图1的涡轮机的低压压缩机的图示。图3示出了根据本专利技术的转子，所述转子根据具有两个正交波的带直径(在呈现的例子中有三个)模式而变形。图4示出了根据本专利技术的振动阻尼系统。图5示出了根据本专利技术的用于消耗电能的电路。具体实施方式在下面的描述中，术语内部和外部指的是相对于轴向涡轮机的旋转轴线的位置。图1示出了一种轴向涡轮机。在该特定情况下，所述涡轮机是涡轮风扇。涡轮风扇2包括第一压缩级(称为低压压缩机4)、第二压缩级(称为高压压缩机6)、燃烧室8和一个或多个涡轮级10。在操作期间，涡轮10的机械动力经由中心轴传输，并使两个压缩机4和6移动。减速传动装置可以增加或减小传输至压缩机的旋转速度。在另一实施例中，涡轮的不同级均能够经由同心轴连接到压缩机级。这些轴包括由定子叶片轮隔开的许多叶片转子轮。叶片转子轮绕其旋转轴线14的旋转由此使得可产生气流，并逐渐压本文档来自技高网...

【技术保护点】
转子(12)，尤其是压缩机(4、6)的转子，包括振动阻尼系统，所述振动阻尼系统包括成圈状地分布在所述转子上并连接到至少一个消耗电路(36)的至少一组压电换能器(28)，其特征在于，所述压电换能器(28)连接起来以集合消耗电路(36)或消耗电路中的每个与并联连接的至少两个换能器的相应组，所述组或每个组的换能器(28)均匀地角分布在所述转子上。

【技术特征摘要】
2013.10.14 EP 13188506.31.转子(12)，包括振动阻尼系统，所述振动阻尼系统包括成圈状地分布在所述转子上并连接到至少一个消耗电路(36)的至少一组压电换能器(28)，其特征在于，所述压电换能器(28)连接起来以使消耗电路(36)与包含至少两个压电换能器的相应组集合，相应组中的至少两个压电换能器是并联连接的，所述组或每个组的压电换能器(28)均匀地角分布在所述转子上，其中，所述振动阻尼系统包括两组至少两个压电换能器(28)，所述组角偏移成所有组中的所有压电换能器均匀地角分布在所述转子上。2.根据权利要求1所述的转子(12)，其特征在于，所述转子能够在根据具有直径的模态振型的振动下变形，所述组或每个组的压电换能器(28)的数目等于所述模态振型的直径数目的两倍。3.根据权利要求2所述的转子(12)，其特征在于，所述具有直径的模态振型基本上包括具有波节直径(32)的两个正交变形波(30)，在各情况下，所述压电换能器(28)角分布在两个变形波(30)的两个相邻的波节直径(32)之间。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的转子(12)，其特征在于，所述振动阻尼系统包括均与所述消耗电路(36)中的相应一个并联连接的多组至少两个压电换能器(28)，每个组的压电换能器的极性连接成当所述压电换能器在相同方向上变形时，所述压电换能器(28)均在相应的消耗电路(36)中产生具有相同符号的电流。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的转子(12)，其特征在于，所述振动阻尼系统仅包括连接到消耗电路(36)的一组至少两个压电换能器(28)，所述组的压电换能器的极性连接成当所述压电换能器在相同方向上变形时，所述压电换能器(28)均在所述消耗电路(36)中产生具有相同符号的电流。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的转子(12)，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：R维吉，D维尔赫尔斯特，A普罗伊蒙特，B莫克拉尼，R巴斯泰特斯，
申请(专利权)人：航空技术空间股份有限公司，布鲁塞尔自由大学，
类型：发明
国别省市：比利时;BE