專利名稱：：用于壓縮機(jī)的翼片形狀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于燃?xì)鉁u輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的翼片。特別地，本發(fā)明涉及用于壓縮機(jī)的不同級的壓縮機(jī)翼片外形。特別地，本發(fā)明涉及用于壓縮機(jī)不同級的進(jìn)口導(dǎo)向輪葉、轉(zhuǎn)子、或者定子的壓縮機(jī)翼片外形。
背景技術(shù)：
：在燃?xì)鉁u輪機(jī)中，在燃?xì)鉁u輪機(jī)的流動路徑段的每個級應(yīng)該滿足許多系統(tǒng)要求以滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。這些設(shè)計(jì)目標(biāo)包括，但不限于，總體改善的效率和翼片負(fù)荷能力。例如，且決不限制本發(fā)明，壓縮機(jī)定子的葉片應(yīng)該達(dá)到用于特定級的熱的和機(jī)械的操作要求。此外，例如，且決不限制本發(fā)明，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的葉片應(yīng)該達(dá)到用于特定級的熱的和機(jī)械的操作要求。
發(fā)明內(nèi)容依照本發(fā)明的一個示范性的方面，制造的物品具有大致依照表1中陳列的笛卡兒坐標(biāo)值X、Y和Z的標(biāo)稱外形。其中X和Y為英寸距離，當(dāng)通過平滑連續(xù)弧線將它們連接時，其在每個英寸距離Z處限定翼片外形段。在z距離處的外形段^:此平滑地結(jié)合以形成完整的翼片形狀。依照本發(fā)明的另一示范性的方面，壓縮機(jī)包括壓縮機(jī)輪。該壓縮機(jī)輪具有多個制造的物品。每個制造的物品包括具有翼片形狀的翼片。翼片包括大致依照表1中陳列的笛卡兒坐標(biāo)值X、Y和Z的標(biāo)稱外形，其中X和Y為英寸距離，當(dāng)通過平滑連續(xù)弧線將它們連接時，其在每個英寸距離z處限定翼片外形段。在Z距離處的外形殺j皮此平滑地結(jié)合以形成完整的翼片形狀。依照本發(fā)明的示范性的又一方面，壓縮機(jī)包括具有多個制造的物品的壓縮機(jī)輪。每個制造的物品包括具有大致依照表1中陳列的笛卡兒坐標(biāo)值X、Y和Z的未涂層的標(biāo)稱翼片外形的翼片，其中X和Y為英寸距離，當(dāng)通過平滑連續(xù)弧線將它們連接時，其在每個英寸距離Z處限定翼片外形段。在Z距離處的外形段彼此平滑地結(jié)合以形成完整的翼片形狀。圖1為通過燃?xì)鉁u輪機(jī)的多級的壓縮機(jī)流動路徑的示意性示范圖且圖示依照本發(fā)明的實(shí)施例的示范性翼片；圖2和3為依照本發(fā)明的實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片的分別的透視示范圖，其轉(zhuǎn)子葉片翼片連同其平臺和大致或者接近軸向進(jìn)入燕尾榫連接圖示；圖4和5為分別以從翼片的壓力和吸力側(cè)的一般周向方向觀察的圖2的轉(zhuǎn)子葉片和相關(guān)平臺及燕尾榫連接的側(cè)面正視圖6為一般地在圖5中大約在線6-6上截取的轉(zhuǎn)子葉片翼片的截面圖7為依照本發(fā)明示范性的實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片的透視圖，其上添加了坐沖示系；和圖8為依照本發(fā)明示范性的實(shí)施例的定子葉片的透視圖，其上添加了坐標(biāo)系。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參見附圖，圖1圖示包括多個壓縮機(jī)級的燃?xì)鉁u輪機(jī)壓縮機(jī)2的軸向壓縮才幾流動路徑1。壓縮機(jī)級在圖中順序標(biāo)記。壓縮才幾流動路徑包括任何數(shù)量的轉(zhuǎn)子級和定子級，例如18。然而，轉(zhuǎn)子和定子級的精確數(shù)量是工程設(shè)計(jì)的選擇。如本發(fā)明所實(shí)施的，能夠在燃燒室中提供任何數(shù)量的轉(zhuǎn)子和定子級。17個轉(zhuǎn)子級僅是一個示范性的渦輪機(jī)設(shè)計(jì)。18個轉(zhuǎn)子級并不意味以任何方式限制本發(fā)明。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片傳遞動能到空氣流且因此致使通過壓縮機(jī)的希望的壓力上升。直接在轉(zhuǎn)子翼片后面的是定子翼片級。轉(zhuǎn)子和定子翼片都旋轉(zhuǎn)空氣流，減緩空氣流速度(以各自的翼片參考系)，且產(chǎn)生空氣流的靜壓力的上升。翼片的構(gòu)造(連同其與周圍的翼片的相互作用)，包括其周向表面，提供了在本發(fā)明的其他希望的方面中的級空氣流效率、提高的空氣力學(xué)、從級到級的平滑層流、減少的熱應(yīng)力、提高的級的相互關(guān)系以有效地從級到級流通空氣流、和減少的枳4戒應(yīng)力。典型地，多排轉(zhuǎn)子/定子級堆疊在軸向流動壓縮機(jī)中以達(dá)到希望的排出-進(jìn)口壓力比。轉(zhuǎn)子和定子翼片能夠通過合適的接附構(gòu)造，經(jīng)常已知為"根部"、"基部"或者"燕尾榫"(參見圖2-5)固定到轉(zhuǎn)子輪或者定子殼體。壓縮機(jī)2的級在圖1中示范性地圖示。壓縮機(jī)2的級包括多個周向間隔的安裝在轉(zhuǎn)子輪51上的轉(zhuǎn)子葉片22和多個周向間隔的接附到靜態(tài)壓縮機(jī)殼體59的定子葉片23。每個轉(zhuǎn)子輪接附到后驅(qū)動軸58,其連接到發(fā)動機(jī)的渦輪機(jī)段。轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片位于壓縮機(jī)的流動路徑1中。通過壓縮機(jī)流動路徑1的空氣流的方向，如本發(fā)明實(shí)施的，由箭頭60(圖1)指示。壓縮機(jī)2的該級僅作為本發(fā)明范圍內(nèi)的壓縮機(jī)2的級的示范。圖示和描述的壓縮機(jī)2的級并不意味以任何方式限制本發(fā)明。轉(zhuǎn)子葉片22安裝在構(gòu)成后驅(qū)動軸58的部分的轉(zhuǎn)子輪51上。如圖2-6圖示的，每個轉(zhuǎn)子葉片22提供有平臺61,和用于與轉(zhuǎn)子輪51上的互補(bǔ)形狀的配合燕尾榫(未顯示)連接的大致或者接近軸向進(jìn)入燕尾榫62。然而，如本發(fā)明實(shí)施的，軸向進(jìn)入燕尾榫可以提供有翼片外形。如圖2-6中圖示的，每個轉(zhuǎn)子葉片22包括轉(zhuǎn)子葉片翼片63。從而，在翼片的一般形狀中，在從平臺61的中點(diǎn)處的翼片根部64到轉(zhuǎn)子葉片尖端65的任何截面處，每個轉(zhuǎn)子葉片22具有轉(zhuǎn)子葉片翼片外形66(圖6)。為了限定轉(zhuǎn)子葉片翼片的翼片形狀，提供空間中獨(dú)特的點(diǎn)集合或者軌跡。該獨(dú)特的點(diǎn)集合或者軌跡滿足級要求，從而級能夠制造。獨(dú)特的點(diǎn)軌跡也滿足希望的用于級效率和減少的熱和機(jī)械應(yīng)力的要求。點(diǎn)軌跡通過在使壓縮機(jī)能夠以有效、安全和平穩(wěn)的方式運(yùn)行的空氣動力學(xué)和機(jī)械負(fù)荷之間反復(fù)得到。如本發(fā)明實(shí)施的，軌跡限定轉(zhuǎn)子葉片翼片外形且能夠包括相對于發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線的點(diǎn)集合。例如，能夠提供點(diǎn)集合以限定轉(zhuǎn)子葉片翼片外形。在下表中給出的笛卡兒坐標(biāo)系X、Y和Z值在沿其長度不同位置處限定轉(zhuǎn)子葉片翼片的外形。如本發(fā)明實(shí)施的，翼片能夠作為第12級翼片定子輪葉得到應(yīng)用。X、Y和Z坐標(biāo)的坐標(biāo)值以英寸陳列，盡管當(dāng)值適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換時可以使用尺寸的其他單位。這些值排除平臺的圓角區(qū)。笛卡兒坐標(biāo)系具有正交相關(guān)的X、Y和Z軸線。如用于轉(zhuǎn)子的圖7和用于定子的圖8中圖示，X軸線平行于壓縮機(jī)葉片的燕尾榫軸線，其與發(fā)動機(jī)中心線成角度。正的X坐標(biāo)值為軸向向后，例如壓縮機(jī)的排氣端。正的Y坐標(biāo)值垂直于燕尾榫軸線定向。正的Z坐標(biāo)值對于轉(zhuǎn)子葉片定向?yàn)閺较蛳蛲獬砥募舛?，其朝壓縮機(jī)的靜態(tài)殼體，且對于定子葉片定向?yàn)閺较蛳騼?nèi)朝壓縮機(jī)的發(fā)動機(jī)中心線。如圖5中圖示，僅用于參考目的，通過沿堆疊軸線的翼片和平臺的交叉處建立點(diǎn)0。在翼片的示范性的實(shí)施例中，點(diǎn)0定義為參考段，其中上表的Z坐標(biāo)為0.000英寸，其為從發(fā)動機(jī)或者轉(zhuǎn)子中心線的設(shè)定的事先確定的距離。通過在垂直于X、Y平面的Z方向的選定位置處定義X和Y坐標(biāo)值，在沿翼片長度的每個Z距離處轉(zhuǎn)子葉片翼片的外形段能夠確定，例如但不限于圖6中的外形段66。通過用平滑連續(xù)弧線連接X和Y值，在每個距離Z處的每個外形段66能夠固定。在距離Z之間的不同表面位置的翼片外形通過平滑地彼此連接相鄰的外形段66決定，從而形成翼片外形。這些值代表在環(huán)境的、未操作或者非熱的條件的翼片外形且用于未涂層的翼片。表值產(chǎn)生且顯示到3個小數(shù)位以決定翼片的外形。存在典型的制造公差以及涂層，這在實(shí)際翼片外形中需要考慮。從而，給定的外形值用于標(biāo)稱翼片。因此可以理解，+/-典型制造公差，例如+/-值，包括任何涂層厚度，可添加到X和Y值。從而，在垂直于沿翼片外形任何表面位置的方向，大約+/-0.160英寸的距離限定用于轉(zhuǎn)子葉片翼片設(shè)計(jì)和壓縮機(jī)的翼片外形包絡(luò)線。換句話說，如本發(fā)明實(shí)施的，在垂直于沿翼片外形任何表面位置的方向，大約+/-0.160英寸的距離限定在標(biāo)稱冷的或者室溫的實(shí)際翼片表面上的測量點(diǎn)和在相同溫度下這些點(diǎn)的理想位置的變化范圍。如本發(fā)明實(shí)施的，轉(zhuǎn)子葉片翼片設(shè)計(jì)對此變化范圍是穩(wěn)鍵的而不損害機(jī)械和空氣動力功能。下表1中給定的坐標(biāo)值提供用于示范性的第12級翼片定子輪葉的標(biāo)稱外形包絡(luò)線。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>x<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>X-LOCY-LOCZ-LOCX-LOCY-LOCLLOCX-LOCY-LOCZ-LOC1.297-0.7344.244-1.1040.3684.244-0.7040.3034.2441.297-0.7364.244-1.1570.4284.244-0.6280.2494.2441.296-0.7384.244-1.2060.4884.244-0.5480.1954.2441.293-0.7424.244-1.2490.5434.244-0.4680.1434.2441.286-0.7474.244-1.2860.5954.244-0.3870.0924.2441.272-0.7484.244-1.3180.6424.244-0.3040.0434.2441.252-0.7444.244-1.3460.6844.244-0.222-0.0064.2441.226-0.7394.244-1.3680.7224.244-0.138-0.0534.2441.194-0.7334.244-1.3870.7544.244-0.054-0.0994.2441.151-0.7244.244-1.4020.7824.2440.03-0.1444.2441.102-0.7154.244-1.4130.8064.2440.114-0.1894.2441.05-0.7054.244-1.4220.8264.2440.199-0.2344.2440.991-0.6944.244-1.4280.8434.2440.284-0.2794.2440.926-0.6814.244-1.4320.8564.2440.369-0.3234.2440.854-0.6664.244-1.4330.8664.2440.452-0.3654.2440.779-0.654.244-1.4330.8754.2440.532-0.4044.2440.702-0.6324.244-1.4310.8814.2440.61-0.4424.2440.621-0.6134.244-1.4280.8854.2440.685-0.4774.2440.538-0.5914.244-1.4240.8874.2440.758-0.514.2440.452-0.5684.244-1.4170.8874.2440.828-0.5414.2440.363-0.5414.244-1.410.8854.2440.896-0.574.2440.272-0.5124.244-1.40〗0.8814.2440.961-0.5974.2440.78-0.484.244-1.390.8744.2441.021-0.6214.2440.085-0.4454.244-1.3760.8644.2441.075-0.6414.244-0.007-0.4074.244-1.360.8514.2441.123-0.6594.244-0.098-0.3664.244-1.3410.8354.2441.168-0.6744.244-0.188-0.3224.244-1.3180.8144.2441.208-0.6874.244-0.277-0.2744.244-1.2920.7914.2441.239-0.6974.244-0.364-0.2254.244-1.2610.7624.2441.263-0.7044.244-0.45-0.1734.244-1.2260.734.2441.282-0.7094.244-0.534-0.1194.244-1.1850.6934.2441.294-0.7174.244-0.616-0.0624.244-1.140.6524.2441.297-0.7244.244-0.696-O細(xì)4.244-1.0890.6084.2441.298-0.7294.244-0.7750.0584.244-1.0330.564.2441.298-0.7324.244-0.8490.124.244-0.9740,514.2441.297-0.7334.244-0.9190.1824.244-0.9110.464.2441.297-0.7344.244-0.9850.2444.244-0.8460.4084.244-1.0460.3064.244-0.7770.3564.244<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>也可以理解的是，上表l中披露的示范性的翼片可以幾何地按比例增加或者減小以在其他類似壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中使用。因此，表l中陳列的坐標(biāo)值可以按比例增加或者減小，使得翼片外形形狀保持不變。表l中坐標(biāo)的按比例的形式可以代表為表1中的X、Y和Z坐標(biāo)值乘以或者除以常數(shù)。雖然在此描述不同的實(shí)施例，從說明書可以理解的是，其中不同元件的組合、改變或者改進(jìn)可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員獲得，且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。零件列表軸向壓縮才幾流動3各徑1燃?xì)鉁u輪機(jī)壓縮機(jī)2周向間隔的轉(zhuǎn)子葉片22轉(zhuǎn)子輪51周向間隔的定子葉片23靜態(tài)的壓縮機(jī)殼體59后驅(qū)動軸58空氣流方向箭頭60平臺61軸向進(jìn)入燕尾榫62轉(zhuǎn)子葉片翼片63轉(zhuǎn)子葉片翼片外形66翼片4艮部64轉(zhuǎn)子葉片尖端65外形段6權(quán)利要求1.一種制造的物品，該物品具有大致依照表1中陳列的笛卡兒坐標(biāo)值X、Y和Z的標(biāo)稱外形，其中X和Y為英寸距離，當(dāng)通過平滑連續(xù)弧線將它們連接時，其在每個英寸距離Z處限定翼片外形段，在Z距離處的外形段彼此平滑地結(jié)合以形成完整的翼片形狀(22，23)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造的物品，其中該物品包括翼片(22，23)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造的物品，其中所述物品形狀位于垂直于任何物品表面位置的方向±0.160英寸內(nèi)的包絡(luò)線中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造的物品，其中該物品包括轉(zhuǎn)子(22)。5.—種包括具有多個制造的物品的壓縮機(jī)輪的壓縮機(jī)，每個所述的制造的物品包括具有翼片形狀的翼片，所述翼片具有大致依照表l中陳列的笛卡兒坐標(biāo)值X、Y和Z的標(biāo)稱外形，其中X和Y為英寸距離，當(dāng)通過平滑連續(xù)弧線將它們連接時，其在每個英寸距離Z處限定翼片外形段，在Z距離處的外形段彼此平滑地結(jié)合以形成完整的翼片形狀(22,23)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機(jī)，其中制造的物品包括轉(zhuǎn)子(22)。7.—種包括具有多個制造的物品的壓縮機(jī)輪(51)的壓縮機(jī)(2),每個所述的制造的物品包括具有大致依照表1中陳列的笛卡兒坐標(biāo)值X、Y和Z的未涂層的標(biāo)稱翼片外形的翼片，其中X和Y為英寸距離，當(dāng)通過平滑連續(xù)弧線將它們連接時，其在每個英寸距離Z處限定翼片外形段，在Z距離處的外形段彼此平滑地結(jié)合以形成完整的翼片形狀(22,23),X和Y距離可以作為相同常數(shù)或者數(shù)量的函數(shù)按比例調(diào)節(jié)，以提供按比例增加或者按比例減小的轉(zhuǎn)子葉片翼片(22,23)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮機(jī)(2),其中制造的物品包括轉(zhuǎn)子(22)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮機(jī)(2),其中所述的翼片形狀位于垂直于任何翼片表面位置的方向士0.160英寸內(nèi)的包絡(luò)線中。全文摘要用于壓縮機(jī)的翼片形狀，其提供制造的物品，具有大致依照表1中陳列的笛卡兒坐標(biāo)值X、Y和Z的標(biāo)稱外形。其中X和Y為英寸距離，當(dāng)通過平滑連續(xù)弧線將它們連接時，其在每個英寸距離Z處限定翼片外形段。在Z距離處的外形段彼此平滑地結(jié)合以形成完整的翼片形狀(22，23)。文檔編號F04D29/38GK101169126SQ20071018125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D·杜奇金,M·布洛姆申請人:通用電氣公司