用于軸向渦輪機轉(zhuǎn)子的壓電阻尼系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種軸向禍輪機轉(zhuǎn)子。更具體地，本發(fā)明設(shè)及一種用于阻巧軸向禍輪 機轉(zhuǎn)子的振動的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明設(shè)及一種用于W消耗電路阻巧軸向禍輪機轉(zhuǎn)子的 葉輪的振動的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在操作期間，環(huán)形異質(zhì)流（annular heterogeneous flow)穿過軸向禍輪機。事實 上，位于軸向均勻流中的任何物體會在其周圍環(huán)境中產(chǎn)生氣動壓力的變化，從而使所述流 不均勻。其中，該些物體可W是葉片、殼體支柱或可變排放口。
[0003] 當葉片轉(zhuǎn)子的葉片在具有該種周向異質(zhì)性的環(huán)狀流中轉(zhuǎn)動時，壓力的每個突然變 化會被認為是點狀激勵。與給定旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)聯(lián)的在360°范圍內(nèi)的激勵數(shù)目導致特定的 激勵頻率。如果其對應(yīng)于轉(zhuǎn)子的固有頻率，則轉(zhuǎn)子會根據(jù)由一定數(shù)量的波節(jié)直徑構(gòu)成的特 定變形模式產(chǎn)生共振。
[0004] 當葉片轉(zhuǎn)子輪在特定變形模式范圍內(nèi)產(chǎn)生共振時，會產(chǎn)生增加的振動水平。例如 在整體葉盤或一體式葉鼓的情況下，結(jié)構(gòu)的固有阻巧水平越弱，該些振動水平會越大。由于 該些振動水平與高應(yīng)力狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，該會顯著降低結(jié)構(gòu)的疲勞壽命并可能導致結(jié)構(gòu)損壞， 所W要避免該樣的振動水平。在該種情況下，為了確保葉輪的耐疲勞性，不可避免地要使用 阻巧設(shè)備。
[0005] 在可設(shè)想用于經(jīng)受直徑變形的葉片禍輪機轉(zhuǎn)子輪的阻巧設(shè)備中，壓電分流系統(tǒng)代 表了一種有趣的方案。所形成的是連接到消耗電路的壓電片。
[0006] 文獻JP19960861295公開了一種葉片轉(zhuǎn)子，借助分布在所述轉(zhuǎn)子周界范圍內(nèi)的壓 電片來減少所述葉片轉(zhuǎn)子的振動。每個片連接到包括消耗電阻器的閉合電路。操作原理在 于變形存在于壓電片的相同位置，一旦變形，所述壓電片便產(chǎn)生由所連接的電路的電阻器 消耗的電流。該阻巧方法使得可減少轉(zhuǎn)子的振動，并且對每個頻率帶來相同的功效。然而， 對于具有強振幅的振動，該阻巧方法是無效的。該系統(tǒng)還設(shè)及為每個閉合電路提供部件，從 而增加了質(zhì)量和成本。用于裝配各電路所需的空間是不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問題
[000引本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)所提出的問題中的至少一個。本發(fā)明的目的是 改進用于阻巧軸向禍輪機轉(zhuǎn)子的振動的系統(tǒng)的功效，該振動呈現(xiàn)具有靜止或轉(zhuǎn)動直徑的模 式。本發(fā)明的另一目的是提出一種用于阻巧禍輪機轉(zhuǎn)子的振動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)在高頻時 能夠與在低頻時同樣有效。本發(fā)明的另一目的是減少用于阻巧禍輪機轉(zhuǎn)子的振動的系統(tǒng)的 重量。
[0009] 技術(shù)方案
[0010] 本發(fā)明設(shè)及一種轉(zhuǎn)子，尤其是壓縮機的轉(zhuǎn)子，包括振動阻巧系統(tǒng)，所述振動阻巧系 統(tǒng)包括成圈狀地分布在所述轉(zhuǎn)子上并連接到至少一個消耗電路的至少一組壓電換能器，顯 著特征在于，壓電換能器連接起來W集合（pool)消耗電路或消耗電路中的每個與并聯(lián)連 接的至少兩個換能器的相應(yīng)組，所述組的或每個組的換能器均勻地角分布在所述轉(zhuǎn)子上。
[0011] 所述壓電換能器有利地布置成每個換能器能夠在所討論的換能器位置處跟隨所 述轉(zhuǎn)子的變形而彎曲地變形。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，所述轉(zhuǎn)子能夠在根據(jù)具有直徑的模態(tài)振型（a modal shape with diameters)的振動下變形，所述組或每個組的壓電換能器的數(shù)目等于所述模 態(tài)振型的直徑數(shù)目的兩倍。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，具有直徑的模態(tài)振型基本上包括具有波節(jié)直徑的兩個 正交變形波，在任何情況下，所述壓電換能器角分布在兩個變形波的兩個相鄰的波節(jié)直徑 之間。
[0014] 術(shù)語"兩個相鄰的波節(jié)直徑"意味著兩個變形波的兩個連續(xù)的波節(jié)直徑。一個波 節(jié)直徑屬于兩個正交變形波中的一個，而另一個波節(jié)直徑屬于兩個變形波中的另一個。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，該阻巧系統(tǒng)包括均與消耗電路中的相應(yīng)一個并聯(lián)連接 的多組至少兩個換能器，每個組的換能器的極性連接成當所述換能器在相同方向上變形 時，所述換能器均在其相應(yīng)消耗電路中產(chǎn)生具有相同符號的電流。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，所述阻巧系統(tǒng)僅包括連接到消耗電路的一組至少兩 個、優(yōu)選至少四個換能器，所述組的換能器的極性連接成當所述換能器在相同方向上變形 時，所述換能器均在所述消耗電路中產(chǎn)生具有相同符號的電流。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，所述阻巧系統(tǒng)包括兩組至少兩個換能器，所述組角偏 移成所有組的所有換能器均勻地角分布在所述轉(zhuǎn)子上。
[001引根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，所述轉(zhuǎn)子能夠在根據(jù)具有直徑的模態(tài)振型的振動下 變形，所述阻巧系統(tǒng)包括兩組壓電換能器，兩組壓電換能器相對彼此W-小部分的回轉(zhuǎn)（a 化action of revolution)而異相，所述一小部分的回轉(zhuǎn)等于所述具有直徑的模態(tài)振型的 直徑數(shù)目的四倍的倒數(shù)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，消耗電路或消耗電路中的至少一個包括至少一個感應(yīng) 器，W與并聯(lián)連接的換能器形成諧振電路，所述消耗電路或消耗電路中的至少一個優(yōu)選地 基本上與對應(yīng)組的壓電換能器組合而形成閉合電路。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，所述消耗電路或消耗電路中的至少一個沒有外部電 源。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，所述轉(zhuǎn)子具有至少一個諧振頻率《 C，所述消耗電路是 阻巧電路，優(yōu)選地是諧振電路，其中，所述消耗電路的阻巧頻率《4等于要被阻巧的轉(zhuǎn)子諧 振頻率
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，所述轉(zhuǎn)子是葉輪或葉鼓。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，所述葉片一體地形成。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，壓電換能器的厚度表現(xiàn)為超過葉片厚度的5%、優(yōu)選地 30 %、更優(yōu)選地100%。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，壓電換能器中的至少一個布置在柱形表面或垂直于轉(zhuǎn) 子的旋轉(zhuǎn)軸線的表面上，優(yōu)選地位于氣動流之外。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，所述換能器布置成在由轉(zhuǎn)子的彎曲移運導致的拉伸/ 壓縮下變形，優(yōu)選地跟隨所述轉(zhuǎn)子的殼體的彎曲變形。
[0027] 本發(fā)明還設(shè)及一種包括轉(zhuǎn)子的禍輪機，顯著的特征在于，所述轉(zhuǎn)子根據(jù)本發(fā)明而 形成，并且所述轉(zhuǎn)子優(yōu)選地是壓縮機的轉(zhuǎn)子或禍輪的轉(zhuǎn)子。
[002引根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，在處于臨界速度的操作期間，所述轉(zhuǎn)子W根據(jù)具有直 徑的模式的諧振頻率振動，每個組的壓電換能器的數(shù)目大于或等于共振模式的直徑數(shù)目的 兩倍，優(yōu)選地等于直徑數(shù)目的四倍。
[0029] 有利地，所述壓電換能器是完全相同的。
[0030] 提供的優(yōu)勢
[0031] 本發(fā)明使得可利用葉片轉(zhuǎn)子輪在給定的具有直徑的模式范圍內(nèi)的變形對稱性。通 過在360°范圍內(nèi)均勻地布置壓電換能器，能夠阻巧靜止或轉(zhuǎn)動的振動模式。
[0032] 通過將壓電換能器分成兩組并且對其極性進行控制，可組合它們的電容?；疌電路 的諧振頻率由《 = 表示，電容的集合會產(chǎn)生增加的等效電容。因此，在相等頻率時，電感 值能夠更低。
[0033] 該消耗裝置集合起來并用于許多壓電換能器。整體功效得W增強，并且用于處理 降低的頻率的可能性得W改進。
【附圖說明】
[0034] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的軸向禍輪機。
[0035] 圖2是圖1的禍輪機的低壓壓縮機的圖示。
[0036] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子根據(jù)具有兩個正交波的帶直徑（在呈現(xiàn) 的例子中有=個）模式而變形。
[0037] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的振動阻巧系統(tǒng)。
[0038] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于消耗電能的電路。
【具體實施方式】
[0039] 在下面的描述中，術(shù)語內(nèi)部和外部指的是相對于軸向禍輪機的旋轉(zhuǎn)軸線的位置。