CN110318816A - 旋转机械 - Google Patents

Abstract

提供能够抑制减震器销的磨损的加大的旋转机械。在该旋转机械中，缘板具有减震器抵接面，所述减震器抵接面呈沿着轴线方向延伸的平面状，并且在相邻的缘板彼此之上互相在周向上对置，并以随着趋向径向外侧而互相接近的方式延伸，减震器销具有减震器销主体，该减震器销主体形成沿着轴线方向延伸的正多棱柱，并且多个侧面中的两个侧面所成的角度与相邻的减震器抵接面所成的角度对应。

Description

旋转机械

技术领域

本发明涉及旋转机械。

背景技术

在燃气轮机、喷气式发动机等旋转机械中，已知有在相邻的涡轮动叶之间分别设置有减震器的结构。减震器在旋转机械的旋转时与涡轮动叶接触。并且，在激励力作用于涡轮动叶而产生了振动时，通过该减震器与涡轮动叶的接触部位处的摩擦力来使该振动衰减。

例如，在日本特开2016-217349号公报中，公开了具备与相邻的涡轮动叶的缘板这双方接触的减震器销的旋转机械。

发明内容

此外，在上述减震器销上，因与缘板之间的摩擦力而产生磨损。尤其是，在减震器销的截面形状为圆形的情况下，减震器销与缘板线接触，因此减震器销所受到的面压变大。因此，减震器销表面的磨损更容易加大。若减震器销的磨损加大，则该减震器销的衰减特性发生变化，针对激励力有时不能赋予适当的减震器效果。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供能够抑制减震器销的磨损的加大的旋转机械。

用于解决课题的方案

本发明的第一方案的旋转机械具备：旋转轴，其绕轴线旋转；多个动叶，它们在所述旋转轴的外周侧沿着周向排列，所述动叶具有安装于所述旋转轴的叶根、设置于该叶根的径向外侧的缘板、以及从该缘板向径向外侧延伸的叶主体；以及减震器销，其在彼此相邻的所述动叶之间的所述缘板的径向内侧分别设置，所述缘板具有减震器抵接面，该减震器抵接面呈沿着所述轴线方向延伸的平面状，并且在相邻的所述缘板彼此之上互相在周向上对置，并以随着趋向径向外侧而互相接近的方式延伸，所述减震器销具有减震器销主体，该减震器销主体形成沿着所述轴线方向延伸的正多棱柱，并且多个侧面中的两个侧面所成的角度与相邻的所述动叶彼此的所述减震器抵接面所成的角度对应。

根据上述方案的旋转机械，在减震器销与一对减震器抵接面接触时，减震器销的两个侧面与一对减震器抵接面以对应的方式接触。即，减震器销的两个侧面这双方相对于一对减震器抵接面以确保接触面积较大的状态接触。因此，相比于减震器销与减震器抵接面线接触的情况，能够使作用于减震器销的外周面的面压降低。

另外，在旋转机械的旋转停止而离心力消失了时，减震器销从减震器抵接面分离。并且，当再次作用有离心力时，呈正多棱柱状的减震器销的任意两个侧面与一对减震器抵接面以对应的方式接触。即，每当旋转机械的起动-停止时，摩擦力所作用的减震器销的侧面发生变化，因此并非仅使用减震器销的特定的侧面，而是能够使用各侧面来施加衰减。因此，能够避免仅特定的侧面发生磨损。

在上述旋转机械中，也可以是，所述减震器销还具有形成外周曲面的曲面形成部，在与所述轴线正交的剖视下，所述外周曲面跨经至少一个所述侧面中的位于该侧面两端的顶点地设置，且呈与通过所述减震器销主体的各所述顶点的圆相比曲率半径大的圆弧状。

由此，与减震器销的截面形状为圆形的情况相比，能够增大该减震器销与减震器抵接面接触时的接触面积。因此，能够使作用于减震器销的面压降低，能够抑制磨损的加大。

本发明的第二方案的旋转机械具备：旋转轴，其绕轴线旋转；多个动叶，它们在所述旋转轴的外周侧沿着周向排列，所述动叶具有安装于所述旋转轴的叶根、设置于该叶根的径向外侧的缘板、以及从该缘板向径向外侧延伸的叶主体；以及减震器销，其在彼此相邻的所述动叶之间的所述缘板的径向内侧分别设置，所述缘板具有减震器抵接面，该减震器抵接面呈沿着所述轴线方向延伸的平面状，并且在相邻的所述缘板彼此之上互相在周向上对置，并以随着趋向径向外侧而互相接近的方式延伸，所述减震器销在所述轴线方向上同形状地延伸，并且与所述轴线正交的截面形状的轮廓呈非旋转对称形状。

在旋转机械的旋转停止而离心力消失了时，减震器销从减震器抵接面分离，之后，在旋转机械旋转而减震器销上作用了离心力时，减震器销与减震器抵接面再次接触。在此，在本方案中，减震器销的截面形状的轮廓呈非旋转对称形状，因此减震器销与减震器抵接面再次接触时的外周面的位置随机地决定。由此，能够抑制仅使减震器销的外周面的特定部位与减震器抵接面接触所引起的仅该特定部位处的磨损加大。

而且，在不同的部位配置的各减震器销与减震器抵接面随机地接触，由此减震器销彼此的衰减形态互不相同。由此，旋转机械整体上能够针对广泛的范围的激励力而赋予衰减。

而且，减震器抵接面中的接触部位也发生变化，因此也能够抑制缘板侧的磨损。

在上述方案的旋转机械中，也可以是，所述减震器销的与所述轴线正交的截面形状的轮廓由向外侧鼓凸并且曲率半径互不相同的多个圆弧、以及将所述圆弧连结的多个线段形成。

由此，减震器销的外周面的轮廓成为非旋转对称形状，能够使减震器销的接触部位随机地变化。轮廓的成为线段的区域为平面状，因此也能够使面压降低。

根据本发明的旋转机械，能够抑制减震器销的磨损的加大。

附图说明

图1是第一实施方式的燃气轮机的示意性的纵剖视图。

图2是从轴线方向观察第一实施方式的燃气轮机的动叶组而得到的示意性的图。

图3是图2的主要部分放大图，是从轴线方向观察第一实施方式的燃气轮机的彼此相邻的缘板而得到的图。

图4是从轴线方向观察第一实施方式的变形例的减震器销而得到的图。

图5是从轴线方向观察第二实施方式的燃气轮机的减震器销而得到的图。

图6是从轴线方向观察第三实施方式的燃气轮机的减震器销而得到的图。

附图标记说明：

1 燃气轮机

2 压缩机

3 压缩机转子

4 压缩机壳体

5 压缩机动叶段

6 压缩机动叶

7 压缩机静叶段

8 压缩机静叶

9 燃烧器

10 涡轮

11 涡轮转子

11a 盘形件

12 涡轮壳体

13 涡轮静叶段

14 涡轮静叶

20 涡轮动叶段

30 涡轮动叶

31 叶根

32 缘板

33 外周面

34 缘板侧面

35 外周侧侧面

36 内周侧侧面

37 凹部

38 减震器抵接面

39 凹部底面

40 凹部下表面

41 叶主体

50 减震器销

51 减震器销主体

52 侧面

60 减震器销

61 曲面形成部

62 圆弧

63 外周曲面

70 减震器销

71 圆弧

72 线段

R1 减震器收容空间

O 轴线。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照图1～图3来说明本发明的第一实施方式的燃气轮机1。

如图1所示，本实施方式的燃气轮机1具备：压缩机2，其生成压缩空气；燃烧器9，其向压缩空气混合燃料并使该燃料燃烧而生成燃烧气体；以及涡轮10，其被燃烧气体驱动。

压缩机2具有绕轴线O旋转的压缩机转子3和从外周侧覆盖压缩机转子3的压缩机壳体4。压缩机转子3呈沿着轴线O延伸的柱状。在压缩机转子3的外周面上，设置有沿着轴线O方向隔开间隔地排列的多个压缩机动叶段5。各压缩机动叶段5具有在压缩机转子3的外周面上沿着轴线O的周向隔开间隔地排列的多个压缩机动叶6。

压缩机壳体4呈以轴线O为中心的筒状。在压缩机壳体4的内周面上，设置有沿着轴线O方向隔开间隔地排列的多个压缩机静叶段7。从轴线O方向观察时，这些压缩机静叶段7相对于上述的压缩机动叶段5交替地排列。各压缩机静叶段7具有在压缩机壳体4的内周面上沿着轴线O的周向隔开间隔地排列的多个压缩机静叶8。

燃烧器9设置于上述的压缩机壳体4与后述的涡轮壳体12之间。由压缩机2生成的压缩空气在燃烧器9内部与燃料混合而成为预混合气体。在燃烧器9内，通过该预混合气体燃烧而生成高温高压的燃烧气体。燃烧气体被向涡轮壳体12内引导而驱动涡轮10。

涡轮10具有绕轴线O旋转的涡轮转子11和将涡轮转子11从外周侧覆盖的涡轮壳体12。涡轮转子11呈沿着轴线O延伸的柱状。在涡轮转子11的外周面上，设置有沿着轴线O方向隔开间隔地排列的多个涡轮动叶段20。各涡轮动叶段20具有在涡轮转子11的外周面上沿着轴线O的周向隔开间隔地排列的多个涡轮动叶30。该涡轮转子11通过沿着轴线O方向与上述的压缩机转子3一体地连结，从而形成燃气轮机转子。

涡轮壳体12呈以轴线O为中心的筒状。在涡轮壳体12的内周面上，设置有沿着轴线O方向隔开间隔地排列的多个涡轮静叶段13。从轴线O方向观察时，这些涡轮静叶段13相对于上述的涡轮动叶段20交替地排列。各涡轮静叶段13具有在涡轮壳体12的内周面上沿着轴线O的周向隔开间隔地排列的多个涡轮静叶14。涡轮壳体12沿着轴线O方向与上述的压缩机壳体4连结，从而形成燃气轮机壳体。即，上述的燃气轮机转子能够在该燃气轮机壳体内绕轴线O一体地旋转。

(涡轮动叶)

接着，参照图2更详细地说明涡轮动叶30。

涡轮动叶30具有叶根31、缘板32及叶主体41。叶根31是安装于涡轮动叶30中的涡轮转子11的部分。涡轮转子11通过将呈以轴线O为中心的圆盘状的盘形件11a沿着轴线O方向层叠多个而构成。叶根31通过从轴线O方向嵌入于在该盘形件11a的外周面上形成的盘形件11a的凹槽(省略图示)中，从而与盘形件11a一体地安装。由此，相对于盘形件11a，涡轮动叶30以沿着周向隔开间隔的方式呈放射状配置。

缘板32一体地设置于叶根31的径向外侧。缘板32从叶根31的径向外侧的端部沿着轴线O方向及周向伸出。缘板32中的朝向径向外侧的外周面33暴露于通过涡轮10的燃烧气体。

缘板32中的朝向周向的缘板侧面34沿着径向且轴线O方向延伸。对于彼此相邻的涡轮动叶30的缘板32彼此，缘板侧面34彼此在周向上对置。

在缘板侧面34上形成有从该缘板侧面34凹陷并且沿着轴线O方向延伸的凹部37。由相邻的缘板32的凹部37彼此划分形成减震器收容空间R1，该减震器收容空间R1按照这些凹部37的形状以将缘板32沿着轴线O方向贯穿的方式延伸。减震器收容空间R1形成于全部相邻的缘板32彼此之间。因此，减震器收容空间R1形成有与涡轮动叶30相同数量。

各缘板侧面34被该凹部37沿着径向分割。缘板侧面34中的位于该凹部37的径向外侧的部分成为外周侧侧面35，缘板侧面34中的位于凹部37的径向内侧的部分成为内周侧侧面36。

如图2及图3所示，缘板32的凹部37中的朝向径向内侧的面成为减震器抵接面38。减震器抵接面38呈与轴线O平行的平面状。减震器抵接面38随着趋向各涡轮动叶30的径向外侧而朝向周向外侧倾斜地延伸，并与缘板32的外周侧侧面35连接。

彼此相邻的缘板32的减震器抵接面38彼此在周向上对置。这些减震器抵接面38以随着趋向径向外侧而对置距离变短的方式倾斜。一对减震器抵接面38在沿着轴线O方向观察时配置为以沿着径向的直线为对称轴的线对称形状。

如图3所示，减震器抵接面38中的与外周侧侧面35相反的一侧的端部连接于凹部底面39的径向外侧的端部，所述凹部底面39与轴线O平行且沿着径向地延伸。在凹部底面39中的径向内侧的端部与内周侧侧面36的径向外侧的端部之间，形成有与轴线O平行且沿着周向地延伸的凹部下表面40。减震器收容空间R1由彼此相邻的缘板32彼此的减震器抵接面38、凹部底面39及凹部下表面40划分形成。

叶主体41从缘板32的外周面33朝向径向外侧延伸。即，叶主体41的基端与缘板32的径向外侧的端部一体地连接。叶主体41的与该叶主体41的延伸方向正交的截面形状呈翼型。

(减震器销)

如图2及图3所示，在各减震器收容空间R1中收容有减震器销50。即，减震器销50与减震器收容空间R1对应而设置有与该减震器收容空间R1相同数量。减震器销50具有呈沿着轴线O方向延伸的销状的减震器销主体51。减震器销50的与轴线O正交的截面形状在轴线O方向上一样。

减震器销主体51的与轴线O正交的截面形状呈正多边形形状。即，减震器销主体51呈正多棱柱状。在本实施方式中，减震器销主体51的与轴线O正交的截面形状呈正六边形状。因此，减震器销主体51具有彼此呈同一矩形形状的6个侧面52。彼此相邻的一对侧面52彼此所成的角为120°。减震器销主体51中的彼此朝向相反侧的侧面52彼此的间隔设定为比一对缘板侧面52彼此的间隔、即一对外周侧侧面35彼此的间隔大。即，减震器销主体51的外径中的最小的外径的尺寸(减震器销主体51的与轴线O正交的截面的轮廓的内切圆的直径)设定为比一对外周侧侧面35彼此的间隔大。

与减震器销主体51的形状对应地，划分形成收容该减震器销主体51的减震器收容空间R1的一对减震器抵接面38彼此所成的角度设定为与减震器销主体51中的彼此相邻的侧面52彼此所成的角度相同。由此，在本实施方式中，一对减震器抵接面38所成的角为120°。在该情况下，减震器抵接面38的倾斜角度设为30°。

即，减震器销主体51的多个侧面52中的彼此相邻的两个侧面52所成的角度与一对减震器抵接面38所成的角度对应。

(作用效果)

在涡轮10旋转时，在减震器销50产生离心力，该减震器销50的侧面52与一对缘板32的减震器抵接面38分别接触。在本实施方式中，减震器销50的彼此相邻的侧面52所成的角度与一对减震器抵接面38所成的角度对应。因此，减震器销50中的相邻的一对侧面52相对于一对减震器抵接面38以按照一对一的关系对应的方式接触。即，减震器销50的两个侧面52这双方相对于一对减震器抵接面38以确保接触面积较大的状态接触。

在此，例如在减震器销50的截面形状的轮廓为圆形的情况下，该减震器销50与减震器抵接面38线接触。因此，在减震器销50上作用有大的面压，结果导致减震器销50的磨损早期加大。

另外，即便减震器销50的截面形状的轮廓为多边形形状，若未与之对应地设定减震器抵接面38的角度，则也使得减震器销50的截面形状的角部发生减震器抵接接触，导致促进减震器销50及减震器抵接面38这双方的磨损。

在本实施方式中，减震器销主体51的两个侧面52优选与减震器抵接面38面接触，因此能够使作用于减震器销主体51的外周面的面压降低。由此，能够抑制减震器销主体51的外周面的磨损早期加大。

另外，在涡轮10的旋转停止而离心力消失了时，减震器销50从减震器抵接面38分离。并且，当再次使涡轮10旋转而作用有离心力时，呈正多棱柱状的减震器销主体51中的相邻的两个侧面52与一对减震器抵接面38以对应的方式接触。即，每当涡轮10的起动-停止时，摩擦力所作用的减震器销50的侧面52发生变化，因此并非仅使用减震器销50的特定的侧面52，而是能够使用各侧面52来施加衰减。因此，能够避免仅特定的侧面52发生磨损。即，能够抑制减震器销50整体的磨损的加大。

在此，作为第一实施方式的变形例，例如如图4所示那样，减震器销主体51的与轴线O正交的截面形状也可以呈正十二边形状。在该情况下，减震器销主体51的12个侧面52中的某侧面52的两侧的一对侧面52与减震器抵接面38接触。即，彼此之间夹着一个侧面52的两个侧面52与减震器抵接面38接触。由此，也与上述实施方式同样，能够抑制减震器销50的磨损的加大。

需要说明的是，减震器销50若呈正多棱柱状则不限定于上述结构。

例如，减震器销50的与轴线O正交的截面形状的轮廓也可以呈正九边形状、正十八边形状。在该情况下，一对减震器抵接面38的倾斜角度成为20°或40°。例如，减震器销50的与轴线O正交的截面形状的轮廓也可以呈正方形形状、正八边形状、正十六边形状。在该情况下，一对减震器抵接面38所成的角度成为45°。另外，减震器销50的与轴线O正交的截面形状的轮廓也可以呈正二十四边形形状。在该情况下，一对减震器抵接面38所成的角度为30°。

即，减震器销50呈正多棱柱状且一对减震器抵接面38所成的角度与减震器销50的多个侧面中的任意两个侧面52所成的角度对应即可。由此，减震器销50中的任意两个侧面52同时与减震器抵接面38面接触，因此能够抑制减震器销50的磨损。

(第二实施方式)

接着，参照图5来说明本发明的第二实施方式。在第二实施方式中，对与第一实施方式同样的构成要素标注同一附图标记并省略详细的说明。

第二实施方式的减震器销60除了具有与第一实施方式同样的减震器销主体51以外，还具有曲面形成部61。

曲面形成部61在减震器销主体51的各侧面52上一体地形成。曲面形成部61在各侧面52的整个区域形成。曲面形成部61在与轴线O正交的剖视下，具有跨经侧面52的两端的顶点的圆弧状的轮廓。曲面形成部61的圆弧62是向减震器销60的外周侧鼓凸的圆弧62。曲面形成部61的圆弧62具有比基准圆的曲率半径大的曲率半径，所述基准圆是在减震器销主体51的与轴线O正交的剖视下通过各顶点的基准圆(减震器销主体51的外接圆)。由此，减震器销60的与轴线O正交的截面形状的轮廓呈将多个(在本实施方式中为6个)圆弧62组合而成的形状。各相邻的圆弧62在减震器销主体51的顶点连接。

由此，在减震器销60的侧面52上形成有具有与上述圆弧62相同的曲率半径的外周曲面63。减震器销60的外周面形成为将多个外周曲面63组合而成的结构。在相邻的外周曲面63彼此之间形成有沿着轴线O方向延伸的棱线。即，相邻的外周曲面63经由棱线在轴线O方向上连接。

(作用效果)

根据上述结构，除了第一实施方式的作用效果以外，与减震器销60的截面形状为圆形的情况相比，能够使该减震器销60与减震器抵接面接触时的接触面积增大。因此，能够使作用于减震器销60的面压降低，能够抑制磨损的加大。

需要说明的是，在上述结构中，说明了在减震器销主体51的全部的侧面52上形成有曲面形成部61的例子，但在多个侧面52中的至少一个侧面52上形成有曲面形成部61即可。

(第三实施方式)

接着，参照图6来说明本发明的第三实施方式。在第三实施方式中，对与第一实施方式同样的构成要素标注同一附图标记并省略详细的说明。

本实施方式的减震器销70在轴线O方向上以一样的形状延伸。减震器销70的与轴线O正交的截面形状的轮廓呈非旋转对称形状。

在本实施方式中，作为非旋转对称形状的一例，减震器销70的与轴线O正交的轮廓形状由向外侧鼓凸并且曲率半径互不相同的多个圆弧71、以及将这些圆弧71连结的多个线段72形成。

由此，减震器销70的上述轮廓形状形成为，即便使该轮廓形状的一部分绕任意的旋转轴线旋转也不出现与该一部分重复那样的同一形状的非旋转对称形状。

(作用效果)

在本实施方式中，减震器销70的截面形状的轮廓呈非旋转对称形状，因此在反复进行涡轮10的起动-停止时，减震器销70与减震器抵接面38再次接触时的外周面的位置随机地决定。由此，能够抑制仅使减震器销70的外周面的特定部位与减震器抵接面38接触所引起的仅该特定部位处的磨损的加大。而且，减震器抵接面38的与减震器销70接触的接触部位也发生变化，因此也能够抑制缘板侧的磨损。

而且，在不同的部位配置的各减震器销70与减震器抵接面38随机地接触，由此减震器销70彼此的衰减形态互不相同。由此，涡轮10整体上能够针对广泛的范围的激励力而赋予衰减效果。

尤其是，通过使减震器销70的与轴线O正交的截面形状的轮廓由互不相同的圆弧71及线段72形成，能够容易地使减震器销70的外周面的轮廓为非旋转对称形状。由此，能够使减震器销70的接触部位更随机地变化。另外，由于轮廓的线段72的区域为平面状，因此能够通过与减震器抵接面面接触来降低面压。

需要说明的是，为了使减震器销70与减震器抵接面38的接触部位更加随机，例如也可以在减震器销70上形成孔、空腔部来进行减震器销70的重量调整。

另外，减震器销70不限定于图6所示的截面形状，只要是成为非旋转对称的截面形状，则也可以是其他截面形状。

(其他实施方式)

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于此，在不脱离该发明的技术思想的范围内能够适当变更。

需要说明的是，在第一实施方式、第二实施方式及第三实施方式中，说明了将一对减震器抵接面38配置成在沿着轴线O方向观察时以沿着径向的直线为对称轴的线对称形状的例子。然而，不限定于此，例如也可以是，一对减震器抵接面38中的一方与实施方式同样地倾斜，并且另一方的减震器抵接面38沿着径向延伸。另外，一对减震器抵接面38也可以以互不相同的角度倾斜。并且，上述一对减震器抵接面38所成的角度与减震器销主体51的多个侧面52中的任意两个侧面52所成的角度对应即可。

Claims (4)

1.一种旋转机械，其中，

所述旋转机械具备：

旋转轴，其绕轴线旋转；

多个动叶，它们在所述旋转轴的外周侧沿着周向排列，所述动叶具有安装于所述旋转轴的叶根、设置于该叶根的径向外侧的缘板、以及从该缘板向径向外侧延伸的叶主体；以及

减震器销，其在彼此相邻的所述动叶之间的所述缘板的径向内侧分别设置，

所述缘板具有减震器抵接面，该减震器抵接面呈沿着所述轴线方向延伸的平面状，并且在相邻的所述缘板彼此之上互相在周向上对置，并以随着趋向径向外侧而互相接近的方式延伸，

所述减震器销具有减震器销主体，该减震器销主体形成沿着所述轴线方向延伸的正多棱柱，并且多个侧面中的两个侧面所成的角度与相邻的所述动叶彼此的所述减震器抵接面所成的角度对应。

2.根据权利要求1所述的旋转机械，其中，

所述减震器销还具有形成外周曲面的曲面形成部，在与所述轴线正交的剖视下，所述外周曲面跨经至少一个所述侧面中的位于该侧面的两端的顶点地设置，且呈与通过所述减震器销主体的各所述顶点的圆相比曲率半径大的圆弧状。

3.一种旋转机械，其中，

所述旋转机械具备：

旋转轴，其绕轴线旋转；

多个动叶，它们在所述旋转轴的外周侧沿着周向排列，所述动叶具有安装于所述旋转轴的叶根、设置于该叶根的径向外侧的缘板、以及从该缘板向径向外侧延伸的叶主体；以及

减震器销，其在彼此相邻的所述动叶之间的所述缘板的径向内侧分别设置，

所述缘板具有减震器抵接面，该减震器抵接面呈沿着所述轴线方向延伸的平面状，并且在相邻的所述缘板彼此之上互相在周向上对置，并以随着趋向径向外侧而互相接近的方式延伸，

所述减震器销在所述轴线方向上同形状地延伸，并且与所述轴线正交的截面形状的轮廓呈非旋转对称形状。

4.根据权利要求3所述的旋转机械，其中，

所述减震器销的与所述轴线正交的截面形状的轮廓由向外侧鼓凸并且曲率半径互不相同的多个圆弧、以及将所述圆弧连结的多个线段形成。