專利名稱：：用于壓縮機的翼面形狀的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及以下GE檔案號分別在2006年10月25日和在2006年11月2日(219748)提交的219734、219747、219748、219749和219750。本發(fā)明涉及用于燃氣渦輪轉(zhuǎn)子葉片的翼面。特別地，本發(fā)明涉及用于各級壓縮機的壓縮機翼面廓型。特別地，本發(fā)明涉及在各級壓縮機用于入口導向葉片、轉(zhuǎn)子或定子的壓縮機翼面廓型。
背景技術：
：在燃氣渦輪中，在各級燃氣渦輪流路部分許多系統(tǒng)要求應該得以滿足以達到設計目標。這些設計目標包括但不限于全面提高的效率和翼面負載量。例如(這決不是對本發(fā)明的限制)，壓縮機定子葉片對于特定的級應該實現(xiàn)熱和機械:捧作要求。進一步地，例如(這決不是對本發(fā)明的限制)，壓縮機轉(zhuǎn)子葉片對于特定的級應該實現(xiàn)熱和機械操作要求。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)當前發(fā)明的一個示例性方面，一件制品具有與在表1中列出的笛卡兒坐標值X、Y和Z基本上一致的標稱廓型。其中X和Y是以英寸表示的距離，當通過平滑連續(xù)的弧連接時，其在每一個以英寸表示的距離Z處限定翼面廓型分段。在Z距離處的廓型分段相互平滑地接合以形成完整的翼面形狀。根據(jù)當前發(fā)明的另一個示例性方面，壓縮機包括壓縮機輪。壓縮機輪具有多件制品。每件制品包括具有翼面形狀的翼面。翼面包括與在表1中列出的笛卡兒坐標{直X、Y和Z基本上一致的標稱廓型，其中X和Y是以英寸表示的距離，當通過平滑連續(xù)的弧連接時，其在每一個以英寸表示的距離Z處限定翼面廓型分段。在Z距離處的廓型分段相互平滑地接合以形成完整的翼面形狀。根據(jù)當前發(fā)明的另一個示例性方面，壓縮機包括具有多件制品的壓縮機輪。每件制品包括翼面，其具有與在表1中列出的笛卡兒坐標值X、Y和Z基本上一致的無涂層的標稱翼面廓型，其中X和Y是以英寸表示的距離，當通過平滑連續(xù)的弧連接時，其在每一個以英寸表示的距離Z處限定翼面廓型分段。在Z距離處的廓型分段相互平滑的地接合以形成完整的翼面形狀。圖1是通過多級燃氣渦輪的壓縮機流路的示意性示例說明，并顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的示例的翼面；圖2和圖3分別是根據(jù)本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)子葉片的透視示例圖，該轉(zhuǎn)子葉片翼面顯示為與其平臺以及其基本上或靠近軸向入口的楔形##相連接。圖4和圖5是圖2中轉(zhuǎn)子葉片以及相關的平臺和楔形#^妄的側(cè)面正視圖，分別從翼面的壓力和吸力側(cè)面沿大致圓周方向進行觀察；圖6是在圖5中大致沿線6-6截取的轉(zhuǎn)子葉片翼面的截面圖7是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的轉(zhuǎn)子葉片的透視圖，并有坐標系統(tǒng)疊加其上；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的定子葉片的透視圖，并有坐標系統(tǒng)疊加其上。部件列表軸向壓縮才幾流路1燃氣渦輪壓縮機2圓周間隔的轉(zhuǎn)子葉片22轉(zhuǎn)子輪51圓周間隔的定子葉片23靜態(tài)壓縮機殼體59尾部傳動軸58氣流方向箭頭60平臺61軸向入口楔形4隼62轉(zhuǎn)子葉片翼面63轉(zhuǎn)子葉片翼面廓型66翼面根部64轉(zhuǎn)子葉片頂部65廓型分段6具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖，圖1顯示了包括多個壓縮機級的燃氣渦輪壓縮機2的軸向壓縮機流路1。在該圖中壓縮機級是按順序編號的。壓縮機流路包括任意數(shù)目的轉(zhuǎn)子級和定子級，如18個。然而，轉(zhuǎn)子級和定子級的準確數(shù)目是工程設計的選擇。如本發(fā)明所說明，可以在燃燒室內(nèi)提供任何數(shù)目的轉(zhuǎn)子級和定子級。17個轉(zhuǎn)子級僅僅是一種渦輪設計的示例。18個轉(zhuǎn)子級不是旨在以任何方式限制本發(fā)明。壓縮機轉(zhuǎn)子葉片將動能傳給氣流并因此在壓縮機內(nèi)產(chǎn)生所想要的壓力上升。緊跟在轉(zhuǎn)子翼面之后的是一級定子翼面。轉(zhuǎn)子翼面和定子翼面都轉(zhuǎn)變氣流，減慢氣流速度(在各自的翼面參考系中)，并使氣流靜態(tài)壓力上升。翼面結(jié)構(gòu)(連同其與周圍翼面的相互作用)包括其外圍表面提供了級氣流效率、增強的航空動力學、逐級平滑的層流、減少的熱應力、增強的級間的相互聯(lián)系以逐級有效地通過氣流，和減少的機械應力，以及本發(fā)明其它所想要的方面。一般地，將多排轉(zhuǎn)子/定子級層疊在軸流壓縮機內(nèi)以取得所想要的輸出壓力對輸入壓力的比率?？梢詫⑥D(zhuǎn)子和定子翼面通過合適的附加結(jié)構(gòu)，通常所謂的"根部"、"底部"或"楔形榫"(見圖2-5)，固定到轉(zhuǎn)子輪或定子殼體上。圖1中示例顯示了壓縮機級2。該壓縮機級2包括安裝在轉(zhuǎn)子輪51上的多個圓周間隔的轉(zhuǎn)子葉片22和附接到靜態(tài)壓縮機殼體59上的多個圓周間隔的定子葉片23。將各轉(zhuǎn)子輪附接到尾部傳動軸58，其連接到發(fā)動機的渦輪部分。轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片位于壓縮機流路1。如本發(fā)明所說明，通過壓縮機流路1的氣流方向由箭頭60(圖l)指出。此壓縮機級2僅是在本發(fā)明范圍內(nèi)對該壓縮機級2的示例說明。所說明和描述的該壓縮機級2不是旨在以任何方式限制本發(fā)明。將轉(zhuǎn)子葉片22安裝在轉(zhuǎn)子輪51上，形成了尾部傳動軸58的一部分。如在圖2-6中所顯示的，各轉(zhuǎn)子葉片22帶有平臺61，和基本上或靠近軸向入口楔形榫62，用于與轉(zhuǎn)子輪51上的互補形配合楔形榫(未顯示)連接。然而，如本發(fā)明所說明，軸向入口楔形榫可帶有翼面廓型。各轉(zhuǎn)子葉片22包括如圖2-6所示的轉(zhuǎn)子葉片翼面63。因此，從平臺61中點的翼面根部64到轉(zhuǎn)子葉片頂部65的任意截面，各轉(zhuǎn)子葉片22具有大致為機翼形狀(圖6)的轉(zhuǎn)子葉片翼面廓型66。為了限定轉(zhuǎn)子葉片翼面的翼面形狀，在空間上提供了獨特的一組點或位置點。這個獨特的一組點或位置點滿足級的要求，所以可以制造級。這些獨特的位置點也滿足了級效率以及減少熱應力和機械應力所需的要求。這些獨特的位置點通過空氣動力學和機械負載之間的迭代達到，使得壓縮機能夠以有效、安全和平滑的方式運行。如本發(fā)明所說明的這些位置，限定了轉(zhuǎn)子葉片翼面廓型并且能夠包括相對于發(fā)動積j走轉(zhuǎn)軸線的一組點。例如，可以才是供一組點以限定轉(zhuǎn)子葉片翼面廓型。下表中給出的笛卡兒坐標系的X、Y和Z值沿其長度在不同位置限定了轉(zhuǎn)子葉片的翼面廓型。如本發(fā)明所說明，翼面可以作為第一級翼面可調(diào)定子葉片應用。X、Y和Z坐標的坐標值以英寸表示，但這些值經(jīng)過適當轉(zhuǎn)換后，可以使用其它尺寸單位表示。這些值不包括平臺的帶狀區(qū)域。笛卡兒坐標系具有垂直關系的X、Y和Z軸。X軸線平行于壓縮機葉片的楔形4隼軸線，其相對發(fā)動機中心線成一角度，如圖7所示的轉(zhuǎn)子以及圖8的定子。X坐標正值是軸向朝尾部，例如壓縮機的排氣端。Y坐標正值垂直于楔形榫軸線。Z坐標正值徑向朝外指向翼面頂部，對于轉(zhuǎn)子葉片其朝向壓縮機的靜態(tài)殼體，且對于定子葉片其徑向向內(nèi)指向壓縮機的發(fā)動機中心線。僅用作參考目的，如圖5所示，沿層疊軸線通過翼面和平臺的交叉點建立0點。在此翼面的示例實施例中，定義0點作為參考部分，在此，上表中的Z坐標位于0.000英寸，這是始自發(fā)動機或轉(zhuǎn)子中心線的預設距離。在垂直于X、Y平面的Z方向上，通過在選定位置限定X和Y坐標值，沿翼面長度在每一個Z距離處可以確定轉(zhuǎn)子葉片翼面的廓型分段，例如但不限于圖6中的廓型分段66。通過用平滑連續(xù)的弧連接X值和Y值，可以確定在每一個距離Z處的每一個廓型分段66。通過將相臨的廓型分段66相互平滑地連接，確定在距離Z之間的各種表面位置的翼面廓型，從而形成翼面廓型。這些值代表了在周圍非操作或非加熱條件下的翼面廓型并且是針對無涂層的翼面。生成表中的值并顯示到三個小數(shù)位用以確定翼面廓型。也存在一般制造公差和涂層，這在實際的翼面廓型中應該加以考慮。因此，給定的剖面值是用于標稱翼面。因此可以理解，可以將+/-—般制造公差，例如+/-值(包括任意涂層厚度)增加到X和Y值。因此，在垂直于沿翼面廓型的任何表面位置的方向上，大約+/-0.160英寸的距離限定了翼面廓型的包絡，用于轉(zhuǎn)子葉片翼面設計和壓縮機。換句話說，在垂直于沿翼面廓型的任何表面位置的方向上，大約+/-0.160英寸的距離限定了在測量點和這些點的理想位置之間的變化范圍，測量點是在標稱低溫或室內(nèi)溫度下在實際翼面表面上的點，理想位置則是在相同的溫度下如本發(fā)明所說明的位置。如本發(fā)明所說明的轉(zhuǎn)子葉片翼面設計，對于這種變化范圍是穩(wěn)健，不會損害機械和空氣動力學功能。下表1中給出的坐標值提供了標稱廓型包絡，用于示例的第一級翼面可調(diào)定子葉片。表1<table>complextableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>少幾何尺寸以用于其它類似的壓縮機設計中。因此，在表1中列出的坐標值可以按比例增加或減少，使得翼面廓型形狀保持不變。在表l中坐標的變化尺度可以由表1的X、Y和Z坐標值乘以或除以常數(shù)來表示。盡管這里描述了多個實施例，可以從說明書中理解到，本領域的技術人員可以在本發(fā)明的范圍之內(nèi)進行各種元件組合、變更或改進。權利要求1.一件制品，所述制品具有與在表1中列出的笛卡兒坐標值X、Y和Z基本一致的標稱廓型，并且其中X和Y是以英寸表示的距離，當通過平滑連續(xù)的弧連接時，其在每一個用英寸表示的距離Z處限定翼面廓型分段，在所述Z距離處的廓型分段相互平滑地接合以形成完整的翼面形狀(22，23)。2.根據(jù)權利要求1所述的制品，其特征在于所述制品包括翼面(22，23)。3.根據(jù)權利要求2所述的制品，其特征在于所述制品形狀位于垂直于任意制品表面位置的方向上+/-0.160英寸內(nèi)的包絡內(nèi)。4.根據(jù)權利要求1所述的制品，其特征在于所述制品包括轉(zhuǎn)子(22)。5.—種包括具有多件制品的壓縮機輪的壓縮機，所述的每件制品包括具有翼面形狀的翼面，所迷翼面具有與在表1中列出的笛卡兒坐標值X、Y和Z基本上一致的標稱廓型，其中X和Y是以英寸表示的距離，當通過平滑連續(xù)的弧連接時，其在每一個用英寸表示的距離Z處限定了翼面廓型分段，在所述Z距離處的所述廓型分段相互平滑地接合以形成完整的翼面形狀(22,23)。6.根據(jù)權利要求5所述的壓縮機，其特征在于所述制品包括轉(zhuǎn)子(22)。7.—種包括具有多件制品的壓縮機輪(51)的壓縮機(2),所述的每件制品包括具有與在表l中列出的笛卡兒坐標值X、Y和Z值基本上一致的無涂層的標稱翼面廓型的翼面，其中X和Y是以英寸表示的距離，當通過平滑連續(xù)的弧連4妾時，其在每一個用英寸表示的距離Z處限定了翼面廓型分段，在所述Z距離處的所述廓型分段相互平滑地接合以形成完整的翼面形狀(22,23)，所述X和Y距離可以用相同常數(shù)或數(shù)目的函數(shù)來縮放以提供按比例增加或按比例減少的轉(zhuǎn)子葉片翼面(22，23)。8.根據(jù)權利要求7所述的壓縮機(2),其特征在于所述制品包括轉(zhuǎn)子(22)。9.根據(jù)權利要求7所述的壓縮機(2)，其特征在于所述翼面形狀位于垂直于任意翼面表面位置的方向上+/-0.160英寸之內(nèi)的包絡內(nèi)。全文摘要本發(fā)明提供了用于壓縮機的翼面形狀。具體而言，本發(fā)明提供了這樣的制品，其具有與在表1中列出的笛卡兒坐標值X、Y和Z基本一致的標稱廓型。其中X和Y是以英寸表示的距離，當通過平滑連續(xù)的弧連接時，其在每一個用英寸表示的距離Z處限定了翼面廓型分段。在Z距離處的廓型分段相互平滑地接合以形成完整的翼面形狀(22，23)。文檔編號F04D29/38GK101173679SQ20071016709公開日2008年5月7日申請日期2007年10月24日優(yōu)先權日2006年10月25日發(fā)明者C·麥戈萬,P·戴弗諾伊斯申請人:通用電氣公司