專利名稱：：用于壓縮機的翼型形狀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于燃?xì)鉁u輪機的轉(zhuǎn)子葉片的翼型件(airfoil)。本發(fā)明尤其涉及用于壓縮機的各種級的壓縮機翼型型面(airfoilprofile)。本發(fā)明尤其涉及用于在壓縮才幾的各種級的入口導(dǎo)片(inletguidevane)、轉(zhuǎn)子或定子的壓縮機翼型型面。
背景技術(shù)：
：在燃?xì)鉁u輪機中，對于燃?xì)鉁u輪機的流動路徑部分的每一級應(yīng)當(dāng)滿足許多系統(tǒng)要求，以便滿足設(shè)計目的。這些設(shè)計目的包括但不限于提高的總效率和翼型件負(fù)荷能力。例如，壓縮機定子的葉片應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)對于特定級的熱和機械操作要求，但本發(fā)明不限于此。另外，例如壓縮機轉(zhuǎn)子的葉片應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)對于特定級的熱和機械操作要求，但本發(fā)明不限于此。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個示范性方面，提供了一種制造物品，該物品具有主要根據(jù)在表1中列出的X、Y和Z的笛卡爾坐標(biāo)值的標(biāo)稱型面(nominalprofile)。其中，X和Y是當(dāng)由平滑連續(xù)的弧連接時在每個Z英寸距離處限定翼型型面截面的英寸距離。在Z距離處該型面截面彼此平滑地連接，以便形成整個翼型形狀(airfoilshape)。根據(jù)本發(fā)明的另一個示范性方面，壓縮機包括壓縮機葉輪。該壓縮機葉輪具有多個制造物品。其中每個制造物品包括具有翼型形狀的翼型件。該翼型件包括主要根據(jù)表1中列出的X、Y和Z的笛卡爾坐標(biāo)值的標(biāo)稱型面，其中X和Y為當(dāng)由平滑連續(xù)弧連接時在每個Z英寸距離處限定翼型型面截面的英寸距離。在Z距離處的型面截面彼此平滑地連接，以便形成整個翼型形狀。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性方面，壓縮機包括具有多個制造物品的壓縮機葉輪。其中每個制造物品包括翼型件，該翼型件具有主要根據(jù)表1中列出的X、Y和Z的笛卡爾坐標(biāo)值的未涂敷的標(biāo)稱翼型型面，其中X和Y是當(dāng)由平滑連續(xù)弧連接時在每個Z英寸距離處限定翼型型面截面的英寸距離。在Z距離處的型面截面彼此平滑地連接，以便形成整個翼型形狀。圖1是經(jīng)過燃?xì)鉁u輪機的多個級的壓縮機流動路徑的示范性示意圖，且其說明了根據(jù)本發(fā)明實施例的示范性翼型件；圖2和圖3分別是根據(jù)本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)子葉片的示范性透視圖，該轉(zhuǎn)子葉片具有結(jié)合其平臺部及其大致軸向進入榫接部或其附近而進行說明的轉(zhuǎn)子葉片翼型件；圖4和圖5分別是從翼型件的正壓側(cè)和負(fù)壓側(cè)沿大致周向觀測的圖2所示的轉(zhuǎn)子葉片以及關(guān)聯(lián)平臺部和榫接部的側(cè)視圖6是大致沿圖5中的線6-6截取的轉(zhuǎn)子葉片翼型件的截面圖7是根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的轉(zhuǎn)子葉片的透視圖，同時在其上疊加了坐標(biāo)系統(tǒng)；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的定子葉片的透視圖，同時在其上疊加了坐標(biāo)系統(tǒng)。元件符號對照表軸向壓縮才幾流動3各徑1燃?xì)鉁u輪壓縮機2周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片22轉(zhuǎn)子葉輪51周向間隔開的定子葉片23定子壓縮機殼體59后面的驅(qū)動軸58氣流箭頭方向60平臺部61軸向進入榫接部62轉(zhuǎn)子葉片翼型件63轉(zhuǎn)子葉片翼型型面66翼型翼根64轉(zhuǎn)子葉片末端65型面截面6具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖，圖1說明了包括多個壓縮機級的燃?xì)鉁u輪壓縮機2的軸向壓縮機流動路徑1。在圖中，壓縮才幾級按順序編號。壓縮機流動路徑包括任何數(shù)量的轉(zhuǎn)子級和定子級，例如18個。然而，轉(zhuǎn)子級和定子級的精確數(shù)量是工程設(shè)計上的選擇。任何數(shù)量的轉(zhuǎn)子級和定子級都可設(shè)置在如本發(fā)明所實施的燃燒器中。17個轉(zhuǎn)子級僅僅是一個渦輪機設(shè)計的示例。18個轉(zhuǎn)子級決非用于限制本發(fā)明。壓縮機轉(zhuǎn)子葉片將動能施加給氣流，并且由此在壓縮機內(nèi)產(chǎn)生了所需的壓力升高。緊接該轉(zhuǎn)子翼型件下來的是定子翼型件的一個級。轉(zhuǎn)子翼型件和定子翼型件都轉(zhuǎn)動氣流、減緩氣流速度(分別參照翼型件框)并使得氣流靜壓升高。在本發(fā)明其它期望的方面中，包括其外表面的翼型件的構(gòu)造(連同其與周圍翼型件的交互作用)提供了級氣流效率、增強的空氣力學(xué)、級與級之間的平滑層流、降低的熱應(yīng)力、增強的級間相互關(guān)系以便在級與級之間有效傳送氣流，以及降低的機械應(yīng)力。典型地，多排轉(zhuǎn)子級/定子級疊置在軸向流動的壓縮機中，以便獲得所需的排出口與入口之間的壓力比。轉(zhuǎn)子翼型件和定子翼型件可通過適當(dāng)?shù)难b接構(gòu)造固定到轉(zhuǎn)子葉輪或定子殼體上，該裝接構(gòu)造通常稱為"翼根"、"基部"或"榫接部(dovetail)"(參見圖2至圖5)。圖1示范性地說明了壓縮才幾2的級。壓縮機2的級包括安裝在轉(zhuǎn)子葉輪51上的多個周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片22以及裝接到定子壓縮機殼體59上的多個周向間隔開的定子葉片23。其中每個轉(zhuǎn)子葉輪裝接到后面的驅(qū)動軸58上，該驅(qū)動軸連接到發(fā)動機的渦輪機部分上。轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片位于壓縮機的流動路徑1中。箭頭60(圖l)示出了流經(jīng)依本發(fā)明實施的壓縮機流動路徑1的氣流方向。壓縮機2的該級僅僅是本發(fā)明范圍內(nèi)壓縮機2的級的示范。所說明和描述的壓縮機2的級并非試圖以任何方式限制本發(fā)明。轉(zhuǎn)子葉片22安裝在轉(zhuǎn)子葉輪51上，轉(zhuǎn)子葉輪形成了在后面的驅(qū)動軸58的部分。如圖2至圖6所示，每個轉(zhuǎn)子葉片22設(shè)置有平臺部61,以及大致軸向或接近軸向進入榫接部62以便在轉(zhuǎn)子葉輪51上與未示出的具有互補形狀的相配合的榫接部連接。然而，根據(jù)本發(fā)明，軸向進入榫接部可以設(shè)置有翼型型面。如圖2至圖6所示，每個轉(zhuǎn)子葉片22包括轉(zhuǎn)子葉片翼型件63。因此，每個轉(zhuǎn)子葉片22從平臺部61中點處的翼型翼根64到轉(zhuǎn)子葉片末端65的任何截面中具有大致為翼型形狀的轉(zhuǎn)子葉片翼型型面66(圖6)。為了限定轉(zhuǎn)子葉片翼型件的翼型形狀，提出了在空間中多個點的獨特的設(shè)定或軌跡。這種獨特的點的設(shè)定或軌跡滿足了級要求，以致于可以制造出該級。點的這種獨特軌跡還滿足了級效率以及降j氐熱應(yīng)力和機械應(yīng)力的所需要求。通過空氣動力負(fù)荷和機械負(fù)荷之間的迭代(iteration)可獲得點的該種軌跡，以便使壓縮機能夠以高效、安全且平穩(wěn)的方式運行。根據(jù)本發(fā)明的軌跡限定了轉(zhuǎn)子葉片翼型型面，并且可以包括相對于發(fā)動機旋轉(zhuǎn)軸的一組點。例如，可提供一組點以便限定轉(zhuǎn)子葉片翼型型面。以下表中給定的笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)的X、Y和Z數(shù)值限定了沿其長度在不同位置的轉(zhuǎn)子葉片翼型件的型面。根據(jù)本發(fā)明實施的翼型件可以找到作為第十八級翼型轉(zhuǎn)子葉片的應(yīng)用。作為X、Y和Z坐標(biāo)的坐標(biāo)值以英寸單位列出，^f旦是通過適當(dāng)換算還可使用其它的尺寸單位。這些數(shù)值不包括平臺部的圓角區(qū)域。笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)具有相對垂直的X、Y和Z軸線。X軸線平行于壓縮機葉片的榫接軸線，其與發(fā)動機中心線成一角度，如轉(zhuǎn)子的圖7和定子的圖8所示。正的X坐標(biāo)值表示軸向朝向后面，例如朝向壓縮機的排氣端。正的Y坐標(biāo)值表示垂直于榫接軸線。正的Z坐標(biāo)值表示徑向向外朝向翼型件的末端，其朝向用于轉(zhuǎn)子葉片的壓縮機靜止殼體)，并且其徑向向內(nèi)朝向用于定子葉片的壓縮機的發(fā)動機中心線。僅為參考目的，建立了沿疊置軸線穿過翼型件和平臺部的相交處的點-0，如圖5所示。在翼型件的示范性實施例中，點-0限定為以上表的Z坐標(biāo)處于0.000英寸的基準(zhǔn)部分，其為距離發(fā)動機或轉(zhuǎn)子中心線預(yù)先設(shè)定的距離。通過沿垂直于X、Y平面的Z方向在選定位置限定X和Y坐標(biāo)值，沿翼型件長度在每個Z距離處，可以確定轉(zhuǎn)子葉片翼型件的型面截面，例如但不限于圖6中的型面截面66。通過用平滑連續(xù)的弧連接X和Y數(shù)值，在每個Z距離處可固定每個型面截面66。在距離Z之間的各個表面位置的翼型型面通過平滑地連接彼此相鄰的型面截面66從而被確定，進而形成了翼型型面。這些數(shù)值表示在周圍條件、不運行條件或不熱條件下的翼型型面，并且是用于未涂敷的翼型件的。為了確定翼型件的型面，產(chǎn)生并示出了三個小數(shù)位的表中數(shù)值。典型的制造公差以及涂層應(yīng)當(dāng)計入在翼型件的實際型面中。因此，用于給定型面的數(shù)值是用于標(biāo)稱翼型件的。因此應(yīng)當(dāng)理解，+/-典型的制造公差例如包括任何涂層厚度的+/-數(shù)值加入到X和Y數(shù)值中。所以，在垂直于沿翼型型面的任何表面位置的方向上的大約+/-0.160英寸的距離限定了用于轉(zhuǎn)子葉片翼型件設(shè)計和壓縮機的翼型型面包絡(luò)(envel叩e)。換言之，根據(jù)本發(fā)明，在垂直于沿翼型型面的任何表面位置的方向上的大約+/-0.160英寸的距離，限定了在標(biāo)稱^f氐溫或室溫時實際型面表面上的被測量點與在相同溫度下的那些點的理想位置之間的變化范圍。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子葉片翼型件設(shè)計對于該變化范圍具有足夠強度，并且不影響機械和空氣動力性能。以下表1中給定的坐標(biāo)值^提供了用于示范性第十八級翼型轉(zhuǎn)子葉片(airfoilrotorblade)的標(biāo)稱型面包絡(luò)。表1<table>complextableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>也應(yīng)當(dāng)理解，在以上表1中公開的示范性翼型件可幾何地放大或縮小，以便用于其它相似的壓縮機設(shè)計中。因此，在表1中提出的坐標(biāo)值可放大或縮小，以使翼型件型面形狀保持不變。表1中坐標(biāo)的縮放方案將以表1中的X、Y和Z坐標(biāo)值乘或除以一常數(shù)來表示。盡管本文中描述了各種實施例，但是應(yīng)當(dāng)從說明書中理解本其屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種制造物品，所述物品具有主要根據(jù)在表1中列出的X、Y和Z的笛卡爾坐標(biāo)值的標(biāo)稱型面，且其中X和Y為當(dāng)由平滑連續(xù)的弧連接時在每個Z英寸距離處限定翼型型面截面的英寸距離，在Z距離處的所述型面截面彼此平滑地連接，以便形成整個翼型形狀(22，23)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造物品，其特征在于，所述物品包括翼型件(22，23)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造物品，其特征在于，所述物品形狀處于沿垂直于所述物品任何表面位置的方向在土0.160英寸內(nèi)的包絡(luò)中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造物品，其特征在于，所述物品包括轉(zhuǎn)子(22)。5.—種包括壓縮機葉輪的壓縮機，所述壓縮機葉輪具有多個制造物品，所述制造物品中的每個都包括具有翼型形狀的翼型件，所述翼型件具有主要根據(jù)表1中列出的X、Y和Z的笛卡爾坐標(biāo)值的標(biāo)稱型面，其中X和Y為當(dāng)由平滑連續(xù)的弧連接時在每個Z英寸距離處限定翼型型面截面的英寸距離，在Z距離處所述型面截面彼此平滑地連接，以便形成整個翼型形狀(22,23)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機，其特征在于，所述制造物品包括轉(zhuǎn)子(22)。7.—種包括壓縮機葉輪(51)的壓縮機(2)，所述壓縮機葉4侖具有多個制造物品，所述制造物品中的每個都包括具有主要根據(jù)表1中列出的X、Y和Z的笛卡爾坐標(biāo)值的未涂敷標(biāo)稱翼型型面的翼型件，其中X和Y為當(dāng)由平滑連續(xù)的弧連接時在每個Z英寸距離處限定翼型型面截面的英寸距離，在Z距離處所述型面截面彼此平滑地連接，以便形成整個翼型形狀(22,23)，所述X和所述Y可作為相同常數(shù)　或數(shù)字的函數(shù)而縮放，以便提供放大或縮小的轉(zhuǎn)子葉片翼型件(22,23)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮機(2),其特征在于，所述制造物品包括轉(zhuǎn)子(22)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮機(2),其特征在于，所述翼型形狀處于沿垂直于任何翼型表面位置的方向在士0.160英寸內(nèi)的包絡(luò)中。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于壓縮機的翼型形狀。帶有該翼型形狀的制造物品具有主要根據(jù)表1中列出的X、Y和Z的笛卡爾坐標(biāo)值的標(biāo)稱型面。其中，X和Y為當(dāng)由平滑連續(xù)的弧連接時在每個Z英寸距離處限定翼型型面截面的英寸距離。在Z距離處該型面截面彼此平滑地連接，以便形成整個翼型形狀(22，23)。文檔編號F04D29/38GK101169124SQ200710167099公開日2008年4月30日申請日期2007年10月25日優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日發(fā)明者J·拉蒂默,M·布洛姆申請人:通用電氣公司