专利名称：用于衰减燃气涡轮发动机中的振动的系统的制作方法
技术领域：
本文所公开的主题涉及燃气润轮发动机(gas turbine engine),且更具体而言涉及冲击套筒减振系统(impingement sleeve damping system)。
背景技术：
一般而言，燃气涡轮燃烧压缩空气与燃料的混合物来产生热燃烧气体。不利的是， 在燃气润轮发动机内的燃烧动态(combustion dynamics)和高速气流会造成振动,振动可导致涡轮构件的损坏。举例而言，振动可导致诸如冲击套筒这样的燃烧器构件损坏。
发明内容
在范围上符合最初要求保护的本发明的某些实施例在下文中总结。这些实施例预期并不限制所要求保护的本发明的范围，而是这些实施例预期仅提供本发明的可能形式的简要总结。实际上，本发明可涵盖可类似于或不同于下文所述的实施例的多种形式。在第一实施例中，一种系统包括涡轮燃烧器，该涡轮燃烧器包括第一壁，其安置于热燃烧气体的流动路径周围；第二壁，其安置于第一壁周围；以及，减振系统，其安置于第一壁与第二壁之间，其中，减振系统被配置为衰减(dampen)振动，且减振系统被关于涡轮燃烧器中的动态驱动进行调谐(tuned to dynamic drivers)。在第二实施例中，一种系统包括涡轮燃烧器减振器，其被配置为安装于绕热燃烧气体的流动路径安置的第一壁和第二壁之间，其中，涡轮燃烧器减振器被配置为衰减振动， 且涡轮燃烧器减振器关于包括燃烧动态的动态驱动进行调谐。在第三实施例中，一种方法包括获得关于涡轮发动机中振动的数据，以及设计关于该振动进行调谐的涡轮燃烧器减振器，其中，该涡轮燃烧器减振器被配置为安装于涡轮燃烧器的第一壁与第二壁之间。
当参看附图来阅读本发明下文的详细描述时，本发明的这些和其它特点、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件，其中图I是可采用冲击套筒减振系统的燃气涡轮发动机的一实施例的示意流程图；图2是具有冲击套筒减振系统的燃烧器的一实施例的局部截面图；图3是沿着图I和图2的线3-3所截取的具有减振系统的联接区域的实施例的截面图；图4是沿着图3的线4-4所截取的具有减振系统的联接区域的实施例的截面图；图5是减振系统的实施例的正视图；图6是具有多个减振指状部的减振系统的实施例的正视图；图7是减振系统的实施例的正视图；图8为图5的减振系统的实施例的局部透视图，其示出了 180度的部段；
图9为沿着线9-9所截取的图8的减振系统的实施例的局部透视图；图10是减振指状部的实施例的透视图；图11是如图6所示的减振指状部的实施例的透视图；图12是带有多层的减振指状部的实施例的侧视图；图13是带有多个不同长度的层的减振指状部的实施例的侧视图；图14是带有不同大小的孔ロ的减振指状部的实施例的侧视图；图15是图14的减振指状部的实施例的顶视图；图16是厚度变化的减振指状部的实施例的侧视图；图17是图16的减振指状部的实施例的顶视图；图18是在过渡件与冲击套筒之间的减振系统的实施例的侧视图；图19是在过渡件与冲击套筒之间的减振系统的实施例的侧视图；图20是在过渡件与冲击套筒之间的减振系统的实施例的侧视图；图21是在过渡件与冲击套筒之间的减振系统的实施例的侧视图；以及图22是说明用于设计和安装涡轮发动机中的减振系统的步骤的实施例的流程 图。元件清单10系统12燃气涡轮发动机16进气部段18压缩机20燃烧器部段22 涡轮24排气部段26 轴杆28燃烧器外壳30燃烧器40燃料喷嘴42燃烧器衬里44流动套筒46环形通路48燃烧腔室5O下游方向52过渡件54 内腔56冲击套筒57环形通路58联接区域60 孔 ロ70减振系统
72前框架
74过渡件端部
76间隔件
78臂
80间隔件
82内表面
84外表面
86内表面
88外表面
90第一端
92第二端
94端部
96间隔件
98端部
120减振指状部
122内表面
124冲击套筒端部
140减振系统
142条带
144减振指状部
146距离
170减振系统
172减振指状部
174距离
190减振系统
191突起
192条带
194突起
196凹陷
198距离
210减振系统
212 180度的部段
214条带部
216减振指状部
218 孔口
220间距
222曲率
224凹槽
240减振指状部
242平台部
244指状部部
246 孔口
248指状部孔口
250第一端
252第二端
254平坦部
256第一成角度部分
258第二成角度部分
260角度
262角度
264凹槽
280减振指状部
281S形部
282第一端
283向上弯曲部
284第二端
285向下弯曲部
290减振指状部
292层
294层
296层
298层
300第一端
302第二端
304波形
306向上弯曲部
308向下弯曲部
310减振指状部
312层
314层
316层
318层
330减振指状部
332第一端
334第二端
336 孔口
338 孔口
340 孔口0132]342 孔口0133]343箭头0134]344列0135]346列0136]348列0137]350列0138]360波形减振指0139]362第一端0140]364第二端0141]366第一端厚度0142]368第二端厚度0143]370箭头0144]372侧部0145]374侧部0146]376距离0147]378距离0148]390减振指状部0149]391波形弹簧0150]392第一端0151]394第二端0152]395向上弯曲部0153]396向下弯曲部0154]410减振指状部0155]411S形弹簧0156]412第一端部0157]414第二端部0158]416弯曲部0159]418弯曲部0160]428减振系统0161]430螺旋弹簧0162]438减振系统0163]440减振材料0164]450过程0165]452方框0166]454方框0167]456方框0168]458方框
具体实施方式
将在下文中描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简洁描述，在说明书中可不描述实际实施方式的所有特点。应了解在任何这样实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多具体实施决策来实现开发者的具体目的， 诸如符合系统相关和商务相关约束，对于不同的实施方式，这些约束可不同。此外，应了解， 这些开发努力可为复杂的且耗时的，但仍是受益于本公开的本领域普通技术人员设计、制作和制造的常规任务。当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”预期表示存在这些元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”预期是包括性的且意味着可存在除了所列出元件之外的额外元件。所公开的实施例衰减在燃气涡轮中由诸如燃烧动态、流体动态等动态驱动所造成的振动。特别地，所公开的实施例包括减振系统，其被配置为衰减在燃气涡轮的燃烧器，例如在冲击套筒中的振动。该减振系统包括沿着冲击套筒安直的多个减振指状部或多指状部减振结构。在一些实施例中，减振指状部可包括不同的形状、不同厚度、多个层、不同材料和基于各种参数来衰减振动的其它变型。因此，所公开的减振系统的实施例(例如，减振指状部)可关于燃烧动态、流体动态或在每个燃烧器和燃气涡轮中的其它驱动进行调谐。转至附图，图I为示范性系统10的方框图，其包括燃气涡轮发动机12，燃气涡轮发动机12可包括冲击套筒减振系统。在某些实施例中，该系统10可包括飞机、船只、机车、 发电系统或其组合。所图示的燃气涡轮发动机12包括进气部段16、压缩机18、燃烧器部段 20、涡轮22和排气部段24。涡轮22经由轴杆26联接到压缩机18。如由箭头所示，空气可通过进气部段16而进入燃气涡轮发动机12且流入到压缩机18内，压缩机18在空气进入到燃烧器部段20内之前压缩空气。所图示的燃烧器部段20 包括燃烧器外壳28，燃烧器外壳28绕轴杆26在压缩机18与涡轮22之间同心地或环形地安置。来自压缩机18的压缩空气进入燃烧器30，其中，压缩空气可在燃烧器30内与燃料混合并与燃料燃烧以驱动涡轮22。自燃烧器部段20，热燃烧气体通过涡轮22流动，经由轴杆26驱动压缩机18。举例而言，燃烧气体可向涡轮22内的涡轮转子叶片施加动力以使轴杆26旋转。在通过涡轮22流动之后，热燃烧气体可通过排气部段24离开燃气涡轮发动机 12。图2示出的涡轮系统10的实施例的截面侧视图。如图所描绘的那样，该实施例包括燃烧器30的环形阵列(例如，6个、8个、10个、12个或更多的燃烧器30)。每个燃烧器 30包括至少一个燃料喷嘴40 (例如，I个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多)，燃烧器衬里42和包围燃烧器衬里42的流动套筒44。如图2所示的衬里42和流动套筒44的布置大体上为同心的且可限定环形通路46。衬里42内部可限定基本上圆柱形燃烧腔室48。流动套筒44可包括多个入口，入口提供用于空气的至少一部分从压缩机18进入到环形通路46内的流动路径。换言之，流动套筒44可以开口的图案穿孔以限定穿孔环形壁。在燃烧腔室48内，燃料与空气混合并燃烧以生成热燃烧气体，热燃烧气体在下游方向50上远离燃料喷嘴40流动。如本文所用的术语“上游”和“下游”应理解为涉及在燃气涡轮发动机12中燃烧气体的流动。随着燃烧气体在下游方向50上流动，燃烧气体通过过渡件52朝向涡轮22。过渡件52的内腔54大体上提供燃烧气体从燃烧腔室48可导向至涡轮22内的路径。冲击套筒56可包围过渡件52。冲击套筒56限定孔口 60，孔口 60在环形通路57中绕过渡件52引导冷却空气流动。在所描绘的实施例中，衬里42、流动套筒 44、过渡件52和冲击套筒56可全都连接于联接区域58中。如下文所讨论的那样，联接区域58可包括减振系统70，减振系统70被配置为保护冲击套筒56避免由于燃烧动态、流体动态和其它驱动所造成的振动所致的损坏。举例而言，减振系统70可衰减振动以减小冲击套筒以其自然频率振动的可能性。如上文所讨论的那样，涡轮系统10在操作中可通过进气口 16吸入空气。受轴杆 26驱动的压缩机18旋转且压缩空气。压缩空气然后接触冲击套筒56且通过其孔口 60。随着压缩空气通过孔口 60，其冷却过渡件同时向上游导送(例如，在燃料喷嘴40的方向)使得空气流动经过过渡件52。空气流动然后继续向上游到环形通路46内朝向燃料喷嘴40， 其中空气与燃料14混合并在燃烧腔室48内点燃。所得到的燃烧气体从腔室48导送到过渡件腔54且到涡轮22。图3为沿着图I和图2的线3-3所截取的具有减振系统70的联接区域58的实施例的截面图。如上文所讨论的那样，联接区域58为衬里42、过渡件52、流动套筒44和冲击套筒56连接的位置。更具体而言，衬里42、流动套筒44和冲击套筒56全都连接到过渡件前框架72。前框架72包括过渡件端部74、间隔件76、臂78和间隔件80。在本实施例中，过渡件端部74包括内表面82和外表面84。臂78同样包括内表面86和外表面88以及第一端90和第二端92。间隔件76联接过渡件前端74的外表面84 和臂78的内表面86。如上文所解释的那样，衬里42、流动套筒44和冲击套筒56全都连接到过渡件前框架72。具体而言，衬里42限定带间隔件96的端部94。如图所示，间隔件96 连接到过渡件端部74的内表面82，因此将衬里42连接到过渡件52。而且，臂78在其外表面88上连接到流动套筒44和冲击套筒56。更具体而言，臂78的第一端90连接到流动套筒44的端部98。臂78的第二端92经由减振系统70连接到冲击套筒56。如上文所解释的那样，减振系统70可防止由于冲击套筒56振动，例如以其自然频率振动对冲击套筒56 造成损坏。换言之，减振系统70可衰减由动态驱动，诸如燃烧动态或流体动态所造成的振动。因此，减振系统70可延长冲击套筒56的寿命且减少燃气涡轮发动机12的停机时间。图4为沿着图3的线4-4所截取的具有减振系统70的联接区域58的实施例的截面图。如图4所不的那样，减振系统70包括减振指状部120。减振指状部120接触冲击套筒端部124的内表面122和臂78的底表面88。此减振指状部120的刚度可变化使得冲击套筒56的自然频率远离动态驱动调谐。由此，减小了损坏冲击套筒56和可能涡轮发动机 12内其它构件的可能性。图5为可安置于联接区域58中的减振系统140的实施例的正视图。减振系统140 包括条带142 (例如，环形条带)和附连到该条带142的减振指状部144。因此，该条带142 可完全环绕冲击套筒56的内表面122，如图4所示的那样。在图示实施例中，指状部144绕条带142彼此相同。在其它实施例中，指状部144的尺寸、形状、材料、间距和其它特征绕条带142可不同。举例而言，一些减振指状部144可由柔性更强的材料形成，而其它减振指状部144可由刚性更强的材料形成。因此，减振指状部144可具体地调谐为绕条带142的不同位置和因此的绕燃烧器30的不同位置的预期振动。如图所示的那样，减振指状部144可以距离146而彼此等距间隔开。在其它实施例中，在减振指状部144之间的间距146可不同。因此，减振指状部144可在需要额外刚度或更大支承的位置更靠近地集中在一起且在需要更少减振或刚度的位置更远地间隔开。最后，虽然图5示出了带有24个减振指状部144的减振系统140，但该系统140可包括任意多个减振指状部144，例如I至100个或更多。图6是具有多个离散减振指状部172的减振系统170的实施例的正视图。与图5 的减振系统170不同，减振系统170并不包括将指状部172连接在一起的条带142。替代地，指状部172是独立的且可个别地安装到如图4所示的冲击套筒56的内表面122上或臂 78的外表面88上。在图示实施例中，指状部172中每一个与另外的指状部172相同。在一些实施例中，指状部172的尺寸、形状、材料、间距或者其它特征相对于其它指状部172可不同。举例而言，某些减振指状部172可由柔性更强的材料形成，而其它减振指状部172可由刚性更强的材料形成。因此，减振指状部172可调谐为绕燃烧器30不同位置处的具体振动频率。而且，在本实施例中，减振指状部172可以距离174彼此等距间隔开。在其它实施例中，在减振指状部172之间的间距174可不同。因此，减振指状部172可在需要额外刚度或更大支承的位置更靠近地集中在一起且在需要更少减振或刚度的位置更远地间隔开。最后，虽然图6示出了带有24个减振指状部172的减振系统170，但该系统170可包括任意多个减振指状部172，例如I至100个或更多。图7是减振系统190的实施例的正视图。如图所示，减振系统190包括带交替突起194和凹陷196的条带192。凹陷196可接触臂79的外表面88，而突起191接触如图4 所示的内表面122。在图示实施例中，突起194可以距离198而彼此等距间隔开。在其它实施例中，在突起196之间的间距198可不同。因此，突起196可在需要额外刚度或更大支承的位置更靠近地集中在向一起且在需要更少减振或刚度的位置更远地间隔开。此外，虽然图7示出了带有24个减振突起194的减振系统190，但该系统190可包括任意多个减振突起194和相对应的凹陷196，例如10至100个或更多。最终，条带192可不为单个360度的整体结构，而是可替代地包括多个部段。举例而言，条带192可包括I至20个、I至10个、 2至4个或任何其它数量的部段。这些部段中的每一个可呈现等于或不同于其它部段的具体弧长。举例而言，部段可包括15度、30度、45度、60度、90度或180度的弧长。在另外的实例中，该条带192可包括10个部段，每个部段具有36度弧长。而且，这些部段中每一个可包括任意多个突起194和凹陷196，且这些部段中每一个可具有相同或不同构造(例如， 材料、形状、厚度等)。图8为诸如图5的减振系统140那样的减振系统210的局部透视图。特别地，图 8示出180度的部段212，其可与另一 180度的部段212组合以提供绕燃烧器30，例如冲击套筒56的减振指状部216的完整360条带。部段212包括条带部214、减振指状部216和附连孔口 218。如图所示的那样，减振指状部216中每一个可以相等距离220彼此间隔开。 在一些实施例中，间距220可不同(例如，均匀或不均匀)以定制减振指状部216的量，通过例如在更大减振需要的区域中更靠近的间距220和/或在更小减振需要的区域中更大间距 220。而且，减振系统210可包括任意多个各种弧长的部段212。举例而言，减振系统210可包括多个部段，其呈现以各种组合的10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度、80度、90 度或180度的具体弧长。举例而言，减振系统210可包括10个具有36度弧长的部段212， 20个具有18度弧长的部段212，4个具有90度弧长的部段212，或8个具有45度弧长的部段212。部段212可以各种方式彼此相同或不同，诸如减振指状部216的数量和间距，减振指状部216的材料、几何形状和/或减振指状部216的刚度。举例而言，部段212和/或减振指状部216可调谐用以裳减特定振动频率或振幅。图9为沿着线9-9所截取的图8的减振系统的实施例的局部透视截面图。如图所示的那样，条带214包括孔口 218。孔口 218便于减振系统210在图4的臂78与冲击套筒56 之间附连和对准。减振系统210可包括任意多个孔口 218，取决于设计，例如I至100个或更多的孔口 218。在一些实施例中，孔口 218可由诸如焊接接头的其它安装硬件(mounting hardware)或紧固件替换。在图示实施例中，减振指状部216限定相对于条带部214 (即,共同支架)的曲率222。减振指状部216的曲率222 (例如，曲率半径)可取决于在臂78与冲击套筒端部124之间的距离。因此，对于在臂78与冲击套筒端部124之间的更大距离， 减振指状部216的曲率222可增加。可选择曲率222以控制减振指状部216的刚度以及其它参数，诸如指状部216的材料、厚度和连续性(例如，穿孔)或无穿孔。减振指状部216 的曲率222便于衰减动态驱动，动态驱动可造成冲击套筒56在其自然频率振动，造成损坏。 最后，减振系统210可包括在条带部214与减振指状部216之间的凹槽224。凹槽224可减小减振指状部216中的应力。图10是减振指状部240的实施例的透视图。减振指状部240包括平台部242 ( SP， 独立支架)和指状部部244。如图所示的那样，平台242为矩形形状，带有孔口 246和指状部孔口 248。孔口 246可便于附连到臂78或冲击套筒端部124，而孔口 248提供空间用于指状部244扩张和收缩。孔口 248限定第一端250和第二端252。在本实施例中，指状部 244附连到第二端252且随着其在端部250的方向上延伸穿过孔口 248而大体上形成弯曲形状。举例而言，指状部244可包括平坦部254，其具有第一成角度部分256和第二成角度部分258。第一成角度部分256和第二成角度部分258连接到平坦部254且相对于平坦部 254形成角度。举例而言，第一部分256可相对于平坦部254形成角度260，而第二部分相对于平坦部254形成角度262。在一些实施例中，角度260和262可相同且在其它实施例中， 它们可不同。而且，指状部244的一些实施例可具有弯曲或圆形部分254、256和258，而不是平坦部。无论其形状如何，指状部244具有在孔口 248内压缩和扩张的u形状。随着指状部244压缩，其增加了冲击套筒56的自然频率，因此防止损坏套筒56。减振系统240可包括凹槽264以减小应力集中。凹槽264移除尖角(即，应力集中)，其中第一部分256连接到平台242。图11为诸如图6的减振指状部172这样的减振指状部280的实施例的透视图。减振指状部280可限定第一端282和第二端284。如图所示的那样，减振指状部280在端部282与284之间具有波形。举例而言，减振指状部280具有邻近第一端282的S形部 281。S形部281包括邻近向下弯曲部285的向上弯曲部283。向上弯曲部283可限定筒表面(can surface) 282以在扩张和收缩期间允许指状部280能枢转。举例而言，第一端282 可为自由端，而第二端284可为固定端。在其它实施例中，减振指状部280可限定具有一个或多个弯曲的其它形状，例如I至10个交替弯曲。如将在下文中更详细地讨论的那样，减振指状部280可由多种材料形成，限定多种厚度，且形成多种几何形状。这有利地允许将减振指状部280关于动态驱动进行调谐。举例而言，指状部280可由不锈钢形成且取决于所需刚度，具有大约I至20毫米，I至10毫米，或者2至5毫米范围的厚度。图12是带有多个层的减振指状部290的实施例的侧视图。如图所示的那样，减振指状部290包括层292、294、296和298。在其它实施例中，指状部290可包括任意多层，例如I至20或更多。这些层中每一个可相对于其它层不同。举例而言，每个层的材料类型和 /或厚度相对于其它层不同，这可造成刚度增加或减小。举例而言，最底部的层292可为刚性最强的，而每个相继层的柔性增加。在其它实施例中，最顶部的层可为刚性最强的，而最底部的层可为柔性最强的。在另外的实施例中，刚度可变化，一些层具有相同刚度而其它层具有不同刚度。在图示实施例中，层292、294和296可沿着其整个长度，其整个长度的部分或者在一个或多个离散点而固定在一起。举例而言，层292、294和296可在一端300彼此脱离且在第二端302联接在一起。而且，指状部290可在第二端302固定且在第一端300自由。此外，指状部290具有波形304，波形304由向上弯曲部306和向下弯曲部308 (例如， 交替弯曲)限定。波形304结合层的数量、厚度和材料构造来至少部分地控制指状部290 的刚度。图13是带有多个不同长度的层的减振指状部310的实施例的侧视图。如图所示的那样，减振指状部310包括层312、314、316和318，它们可形成波形。在其它实施例中， 指状部310可包括任意多个层，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、15、25、50或更多(即，可变的分层)。这些层中的每一个可沿着其整个长度，其整个长度的部分或在离散点，例如在其端部中的一个或两端处固定在一起。而且，这些层中每一个的长度可相对于其它层不同， 例如，最底部的层312为最长的且最顶部的层318为最短的。举例而言，这些层中的每一个的长度可相对于相邻层以一定百分比不同。举例而言，层312可比层314长5%至50%，层 314可比层316长5%至50%，以此类推。在其它实施例中，层的长度可以固定距离而彼此变化。因此，减振指状部310可类似于片簧起作用。在另外的实施例中，层中每一个的材料类型和厚度相对于其它层可不同。举例而言，最底部的层312可最厚和/或具有刚性最强的材料，而每个相继层的厚度减小或柔性增加。在其它实施例中，最顶部的层318可为刚性最强的，而最底部的层可为柔性最强的。在另外的实施例中，厚度或材料在层之间可不同， 且一些层具有相同刚度而其它层具有不同刚度。图14是减振指状部330的实施例的侧视图。减振指状部330限定第一端332、第二端334和孔口 336、338、340和342。如图所示的那样，减振指状部330形成波形。孔口 336、338、340和342减小了在减振指状部330中的材料量，其减小了指状部330的刚度。因此，通过改变孔口大小，指状部330的刚度可变化，从而更改指状部330衰减涡轮10中的振动情况。如图所示的那样，这些孔口 336、338、340和342中每一个的大小相对于其它孔口变化。而且，这些孔口 336、338、340和342中每一个的大小从第一端332朝向第二端334变化(例如，大小减小)。在其它实施例中，相反的是，孔口可朝向第一端332逐渐变得更小。 在另外的实施例中，孔口 336、338、340和342的大小可不变化或可不逐渐地增加/减小大小。如图所示的那样，孔口 336、338、340和342可在第一端332附近提供更大柔性(更低弹簧力)且在第二端334附近提供更大刚度(更高弹簧力)。以此方式，指状部330可在指状部330初始压缩期间具有更大柔性，同时随着指状部在箭头343的方向上越来越多地压缩，允许指状部330的刚度增加。而且，端部332和334中任一个可为固定的，而相对端是自由的，从而允许指状部330在压缩时伸长。图15是图14的减振指状部330的实施例的顶视图。如图所示的那样，孔口 336、 338,340和342远离第一端332而逐渐变得更小。而且，孔口 336、338、340和342全都布置成列344、346、348和350。在其它实施例中，孔口 336,338,340和342并非全部布置成列，而是可布置成列、组、图案或随机次序。如图所示的那样，这些列中的每一个可包括三个孔口，但其它实施例可包括每列更多孔口，例如每列1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100或更多孔口(即，可变的穿孔量)。而且，作为改变列之间孔口大小的替代，孔口可保持相同，其中一些列包括比其它列更多的孔口。举例而言，列344可包括比列350更多的孔口。因此，刚度可从列344至列350逐渐增加而不改变孔口大小，而是改变孔口数量。最后，孔口 336、 338、340和342的形状可相对于彼此或者在列与列之间不同。举例而言，孔口可为圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形或其它形状。图16为厚度变化的波形减振指状部360的实施例的侧视图。可变厚度和宽度的减振指状部360限定第一端362和第二端364。如图所示的那样，第一端362可限定厚度 366，且第二端364可限定厚度368。在本实施例中，第二端厚度368比第一端厚度366显著更厚。举例而言，厚度可从第一端362向第二端364以大约I. I至50倍、I. I至25倍、I. I 至10倍或2至5倍在纵向逐渐变化。因此，指状部360示出可变的截面，其从第一端362 朝向第二端368逐渐增加。变化的截面可改变指状部360的刚度。举例而言，指状部360 可靠近端部362柔性最强，且在相对端(即，第二端364)刚性最强。类似于关于图14的讨论，这种布置可有利地允许在指状部360初始压缩中增加的柔性，而随着其在箭头370的方向上越来越多地压缩，远离第二端362增加的厚度增加指状部360的刚度，例如，减振力可以非线性方式增加。而且，减振指状部360的任一端可为固定的而另一端为自由的，从而允许指状部360在压缩时伸长。图17是图16的减振指状部360的实施例的顶视图。指状部360包括第一侧 372 (例如，弯曲侧)和第二侧74 (例如，弯曲侧)。在某些实施例中，在侧部372与374之间的距离可从第一端362向第二端364变化。举例而言，侧部372和374可在一端362以距离376分开，而侧部372和374可在第二端364以距离378分开。因此，指状部360的厚度和宽度在端部362可显著地小于相对端364。如上文所解释的那样，这可增加压缩初始阶段的柔性，而指状部360可随着更大压缩提供不断增加的更大刚度(例如，以非线性方式)。 因此，指状部360可在轻振动下易于挠曲，而向更大振动(例如，如果冲击套筒接近其自然频率之一)提供增加的阻力。图18为在臂78与冲击套筒56之间的减振指状部390的实施例的侧视图。减振指状部390限定在第一端392与第二端394之间的波形弹簧391。在图示实施例中，端部392 和394接触冲击套筒56。波形弹簧391上下弯曲(或前后缠绕)以限定多个向上弯曲部 395和多个向下弯曲部396。举例而言，所图示的波形弹簧391包括两个向上弯曲部395和两个向下弯曲部396。在其它实施例中，减振指状部390可包括任意多个弯曲部，例如1、2、 3、4、5、6、7、8、9、10或更多。在某些实施例中，波形弹簧391可限定M形、W形或多个U形。 而且，减振指状部390的任一端392或394可为固定的而另一端为自由的，从而允许指状部 390在压缩时伸长。图19为在臂78与冲击套筒56之间的减振指状部410的实施例的侧视图。减振指状部410限定在第一端部412与第二端部414之间的S形弹簧411。如图所示的那样，第一端部412接触该臂78，而第二端部414接触冲击套筒56。S形弹簧411包括弯曲部416 和418(例如，相对的C形部)。端部412、414与弯曲部416、418的组合限定S形弹簧411 的S形状。在其它实施例中，指状部410可包括在第一端部412与第二端部414之间的任意多个弯曲部(例如，交替C形部)，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多。而且，可固定端部412和414中的一个或多个，以在涡轮10振动期间保持减振指状部410就位。图20为在臂78与冲击套筒56之间具有螺旋弹簧430的减振系统428的实施例的侧视图。弹簧430可由特定材料制成且匝数限定适合于衰减振动的弹簧力。在某些实施例中，减振系统428可包括在臂78与冲击套筒56之间安置成环形布置的多个螺旋弹簧430。 在具有多个弹簧430的一实施例中，弹簧430中每一个可具有不同弹簧常数来衰减绕燃烧器30的不同振动频率。图21为在臂78与冲击套筒56之间具有减振材料440的减振系统438的实施例的侧视图。减振材料440可压缩和膨胀，从而吸收在臂78与冲击套筒56之间生成的振动能量。减振材料440可由一种或多种材料制成，例如金属包封的织物、聚合物、弹性体或流体。减振材料440可为单个环形结构或多个离散元件，其绕燃烧器30的冲击套筒56在周向延伸。图22是说明用于设计和安装涡轮发动机10中的减振系统的步骤的实施例的流程图450。该过程450始于获得指示涡轮发动机中振动(或动态驱动)的数据(方框 452)。在获得振动数据之后,该过程450识别硬件或硬件系统(hardware or systems of hardware)，其中它们的自然频率与所发现的动态驱动一致(方框454)。该过程450然后设计关于发动机中的振动进行调谐的涡轮燃烧器减振器(方框456)。举例而言，减振器的设计可呈在先前图3至图21中所显示和解释的形式。在设计了该减振器之后，该过程450继续在过渡件与冲击套筒之间安装涡轮燃烧器减振器(方框458)。对于在过渡件与冲击套筒之间安装的减振器，减振器可通过减小转动发动机12中的振动能量来保护冲击套筒。本发明的技术效果包括衰减燃烧器30 (例如冲击套筒56)中的动态驱动的能力。 举例而言，所公开的实施例可使用各种减振指状部或减振装置来衰减该冲击套筒中的振动。减振指状部可分层，形成不同形状或者可由多种材料形成。衰减冲击套筒中的振动的能力可防止与燃烧动态和流体动态相关联的损坏且延长冲击套筒56的寿命。本书面描述使用实例来公开本发明(包括最佳实施方式)，且也能使本领域技术人员实践本发明(包括做出和使用任何装置或系统和执行任何合并的方法)。专利保护范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质不同的等效结构元件，那么其它实例预期在权利要求书的保护范围内。
权利要求
1.一种系统，包括涡轮燃烧器(30)，所述涡轮燃烧器包括第一壁(52)，其安置于热燃烧气体的流动路径(50)周围，第二壁(56)，其安置于所述第一壁(52)周围；以及减振系统(70，140，170，190，210，428，438)，其安置于所述第一壁(52)与第二壁(56) 之间，其中，所述减振系统(70，140，170，190，210，428，438)被配置为衰减振动，且所述减振系统(70，140，170，190，210，428，438)关于所述涡轮燃烧器(30)中的动态驱动进行调谐。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述减振系统(70，140，170，190，210，428.438)包括减振元件(120，144，172，192，216，240，280，290，310，330，360，390，410， 430，440)，所述减振元件的刚度、几何形状或材料中的至少一种关于所述涡轮燃烧器(30) 中的动态驱动进行调谐，所述动态驱动包括燃烧动态。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述减振系统(70，140，170，190，210，428.438)包括第一减振指状部(120，144，172，216，240，280，290，310，330，360，390,410)， 所述第一减振指状部具有在所述第一壁(52)与第二壁(56)之间的第一弯曲形状(222，281.304.391.411)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述减振系统(70，140，170，190，210，428.438)包括第二减振指状部(120，144，172，216，240，280，290，310，330，360，390，410)， 所述第二减振指状部具有在所述第一壁(52)与第二壁(56)之间的第二弯曲形状(222，281.304.391.411)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一减振指状部(120，144，172，216， 240, 280, 290, 310, 330, 360, 390,410)包括第一支架(242)，所述第二减振指状部(120， 144，172，216，240，280，290，310，330，360，390,410)包括第二支架(242)，且所述第一支架和所述第二支架(242)彼此分开。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述减振系统(70，140，170，190，210，428.438)包括多指状部减振结构(140，210)，所述多指状部减振结构具有沿着共同支架 (142，214)安置的第一减振指状部和第二减振指状部(120，144，172，216，240，280，290， 310,330,360,390,410)。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一减振指状部(120，144，172， 216，240，280，290，310，330，360，390，410)包括可变的截面(312，314，316，318，336，338， 340，342，344，346，348，350，366，368，376，378)，所述可变的截面沿着所述第一减振指状部 (120，144，172, 216, 240, 280, 290, 310, 330, 360, 390,410)在纵向变化。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述可变的截面(312，314，316，318，336， 338，340，342，344，346，348，350，366，368，376，378)由沿着所述第一减振指状部(120， 144，172,216,240,280,290,310,330,360,390,410)在纵向可变的宽度(376,378)、可变的厚度(366，368)、可变的穿孔量(336，338，340，342，344，346，348，350)或可变的分层(312， 314,316,318)限定。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述减振系统(70，140，170，190，210， 428，438)包括减振材料(440)或弹簧(430)。
10.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述减振系统(70，140，170，190，210，.428.438)包括多个层(292,294, 296, 298, 312, 314, 316, 318)
11.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述减振系统(70，140，170，190，210，.428.438)包括减振元件(120，144，172，192，216，240，280，290，310，330，360，390，410， 430，440)，所述减振元件被配置为响应于所述第一壁(52)和第二壁(56)朝向彼此的移动而以非线性方式增加减振力。
12.—种系统,包括涡轮燃烧器减振器(70，140，170，190，210，428，438)，其被配置为安装于绕热燃烧气体的流动路径(50)安置的第一壁(52)和第二壁(56)之间，其中，所述涡轮燃烧器减振器 (70，140，170，190，210，428，438)被配置为衰减振动，且所述涡轮燃烧器减振器(70，140， 170，190，210，428，438)关于包括燃烧动态的动态驱动进行调谐。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述涡轮燃烧器减振器(70，140，170，.190.210.428.438)包括减振元件(120，144，172，192，216，240，280，290，310，330，360， 390，410，430，440)，所述减振元件的刚度、几何形状或材料关于所述动态驱动进行调谐。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述涡轮燃烧器减振器(70，140，170，.190.210.428.438)包括多个减振指状部(120，144，172，216，240，280，290，310，330，360， 390，410)，所述减振指状部有独立的支架(242)。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述涡轮燃烧器减振器(70，140，170，.190.210.428.438)包括减振指状部(120，144，172，216，240，280，290，310，330，360，390， 410)，所述减振指状部具有可变的截面(312，314，316318，.336，338，340，342，344，346， 348，350，366，368，376，378)，所述可变的截面沿着所述减振指状部(120，144，172，216， 240，280，290，310，330，360，390,410)在纵向变化。
全文摘要
本申请涉及一种用于衰减燃气涡轮发动机中的振动的系统。该系统包括涡轮燃烧器(30)，该涡轮燃烧器包括第一壁(52)，其安置于热燃烧气体的流动路径(50)周围；第二壁(56)，其安置于第一壁(52)周围；以及，减振系统(70，140，170，190，210，428，438)，其安置于第一壁(52)与第二壁(56)之间，其中，该减振系统(70，140，170，190，210，428，438)被配置为衰减振动，且该减振系统(70，140，170，190，210，428，438)关于涡轮燃烧器(30)中的动态驱动进行调谐。
文档编号F16F15/04GK102588503SQ20121002055
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者R·M·迪琴蒂奥 申请人:通用电气公司