改进的第一级涡轮叶片制造技术

涡轮叶片具有基本根据表1所示的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的翼型轮廓，其中，X和Y值以英寸为单位，Z值为从0到1的无量纲值，通过将Z值与以英寸为单位的翼型件的高度相乘其可被转换为以英寸为单位的Z距离。X和Y值为距离，当用平滑连续的弧线连接时，其在每个距离Z限定翼型件轮廓截面。将各Z距离处的轮廓截面平滑地彼此连接形成翼型形状。X和Y值还可以根据第一常数缩放，并且，Z值可以根据第二常数缩放。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的第一级涡轮叶片相关申请的交叉引用本申请要求于2018年8月21日提交的美国非临时专利申请号为16/107,363的优先权，通过引用将该专利的全部内容并入本文中。
本专利技术总体上涉及用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片，更具体而言，涉及第一级涡轮叶片的表面轮廓。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常包括通过轴向轴与多级涡轮联接的多级压气机。空气通过该压气机进入燃气涡轮发动机，当空气通过压气机的后续级时，其温度和压力增大。然后，被压缩的空气被引导至一个或多个燃烧室，在燃烧室里与燃料源混合形成易燃的混合物。该混合物在燃烧室里被点燃，形成热的燃烧气体流。这些气体被引导至涡轮中，使涡轮旋转，从而驱动压气机。燃气涡轮发动机的输出可以是来自涡轮的废气的机械推力或轴向轴旋转产生的轴功率，其中，该轴向轴可驱动发电机发电。压气机和涡轮均包括多个转动叶片和固定叶片，其具有延伸至压缩空气流或热燃烧气流中的翼型件(airfoil)。每个叶片都具有一套特定的设计标准，必须要满足这些设计标准，以便为通过压气机和涡轮的通过流提供必要的功。然而，由于操作环境的严苛性(这在涡轮中尤其普遍)，优化翼型件性能是有益的。
技术实现思路
本专利技术公开了一种涡轮叶片，其具有用于燃气涡轮发动机的改进的翼型件构造。更具体而言，该涡轮叶片包括用于大型框架燃气涡轮发动机的第一级涡轮叶片。在本专利技术的一实施例中，涡轮叶片包括叶片根部、自所述叶片根部延伸的平台、及自所述平台延伸的翼型件。所述翼型件具有翼型形状及基本根据表1所示的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的标称轮廓，其中，Z值为从0到1的无量纲值，通过将Z值与以英寸为单位的翼型件的高度相乘其可被转换为以英寸为单位的Z距离。X和Y值是以英寸为单位的距离，当用平滑连续的弧线连接时，其在每个距离Z限定翼型件轮廓截面。将各Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连接形成完整的翼型形状。在本专利技术的一替代实施例中，公开了一种涡轮叶片，包括叶片根部、自所述叶片根部延伸的平台、及自所述平台延伸的翼型件，所述翼型件具有翼型形状。所述翼型件具有基本根据表1所示的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的标称轮廓，其中，Z值为从0到1的无量纲值，通过将Z值与以英寸为单位的翼型件的高度相乘其可被转换为以英寸为单位的Z距离。X和Y值是以英寸为单位的距离，当用平滑连续的弧线连接时，其在每个距离Z限定翼型件轮廓截面。将各Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连接形成完整的翼型形状。所述翼型形状处于沿正交于铸件表面任意表面位置的方向在+/-约0.033英寸内的外壳内。当考虑到施涂至铸造翼型件上的热障涂层时，这种可接受的轮廓外壳增加至约+0.063至-0.033英寸。在本专利技术的另一实施例中，提供一种涡轮机，其包括沿发动机中心线定位的涡轮叶轮，该涡轮叶轮具有多个固定至其上的涡轮叶片，每个涡轮叶片包括叶片根部、自所述叶片根部沿径向向外延伸的平台、及自所述平台沿径向向外延伸的翼型件。所述翼型件具有翼型形状及基本根据表1所示的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的标称轮廓，其中，Z值为从0到1的无量纲值，通过将Z值与以英寸为单位的翼型件的高度相乘其可被转换为以英寸为单位的Z距离。X和Y值是以英寸为单位的距离，当用平滑连续的弧线连接时，其在每个距离Z限定翼型件轮廓截面。将各Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连接形成完整的翼型形状。在本专利技术的还一实施例中，提供一种涡轮机，其包括沿发动机中心线定位的涡轮叶轮、及固定至其上的多个涡轮叶片，其中，每个涡轮叶片包括叶片根部、自所述叶片根部沿径向向外延伸的平台、及自所述平台沿径向向外延伸的翼型件。所述翼型件具有翼型形状及基本根据表1所示的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的标称轮廓，其中，Z值为从0到1的无量纲值，通过将Z值与以英寸为单位的翼型件的高度相乘其可被转换为以英寸为单位的Z距离。X和Y值是以英寸为单位的距离，当用平滑连续的弧线连接时，其在每个距离Z限定翼型件轮廓截面。将各Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连接形成完整的翼型形状，其中，铸件表面的翼型形状处于沿正交于任意表面位置的方向在+/-0.033英寸内的外壳内。通过下文中的描述和权利要求书部分可以最好地理解本专利技术的这些和其它特征。附图简要说明下面将参照附图对本专利技术进行详细描述，附图中：图1为燃气涡轮发动机的一部分的侧视图；图2为根据本专利技术的包括翼型件的涡轮叶片铸件的立体图；图3为根据本专利技术的包括翼型件的涡轮叶片的侧视图；图4为根据本专利技术的包括翼型件的图3所示涡轮叶片的相对侧视图；图5为根据本专利技术一实施例的涡轮叶片的仰视图；图6为根据本专利技术的包括翼型件的涡轮叶片的俯视图；图7为立体图，示出了由表1中的笛卡尔坐标形成的一系列翼型件截面。具体实施方式本专利技术旨在用于燃气涡轮发动机，例如，用于发电的燃气轮机。这样，无论制造商如何，本专利技术都能够在各种涡轮运行环境中使用。如本领域技术人员将容易地理解的，这种燃气涡轮发动机围绕发动机中心线或轴向中心线轴周向地布置。该发动机包括压气机、燃烧段和涡轮，其中，该涡轮通过发动机轴联接至该压气机。如本领域中众所周知的，在压气机中被压缩的空气与燃料混合，该燃料在所述燃烧段中燃烧并在涡轮中膨胀。在压气机中被压缩的空气和在涡轮中膨胀的燃料混合物可被称为“热气流(hotgasstreamflow)”。所述涡轮包括转子，该些转子响应于流体膨胀进行旋转，由此驱动所述压气机。所述涡轮包括位于交替行的旋转涡轮叶片、及静翼型件(通常被称为“静叶(vane)”)。图1-图7示出了根据本专利技术实施例的涡轮叶片。首先参照图1，其示出了燃气涡轮发动机的一部分的截面图。发动机的该部分示出了旋转叶片1和固定翼型件5的交替级。参照图2-图4，根据本专利技术一实施例的涡轮叶片10在图2中以铸型示出，在图3和图4中以机加工配置示出。涡轮叶片10具有叶片根部12、自叶片根部12延伸的平台14、及自平台14延伸的翼型件16。翼型件16具有前缘18和相对的后缘20。沿着翼型件形状在前缘18和后缘20之间延伸的是压力侧面22和相对的吸力侧面24，其中，压力侧面22具有大致凹形的形状，吸力侧面24具有大致凸形的形状。翼型件16延伸至与平台14相对的翼型件末端26。翼型件16具有基本根据表1所示的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的标称无涂层轮廓，其中，Z值为从0到1的无量纲值，通过将Z值与翼型件的以英寸为单位的高度相乘其可以被转换为以英寸为单位的Z距离。X和Y值是以英寸为单位的距离，当用平滑连续的弧线连接时，其在每个距离Z限定翼型件轮廓截面，如图7所示。将各Z距离处的轮廓截面(如图6所示)彼此平滑地连接形成完整的翼型件形状。本申请公开的涡轮叶片10优选是燃气涡轮发动机的第一级涡轮的一部分，并且具有约7.3英寸(从靠近平台14的中点至翼型件16的末端26测量所得)的翼型件高度。在本专利技术的一替代实施例中，涡轮叶片10还包括施加到翼型件16上的涂层。可将多种涂层施加到翼型件16上，以相对于翼型件在涡轮中所承受的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮叶片，包括：/n叶片根部；/n自所述叶片根部延伸的平台；及/n自所述平台延伸的翼型件，所述翼型件具有翼型形状，所述翼型件具有基本根据表1所示的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的标称轮廓，其中，Z值为从0到1的无量纲值，通过将Z值与以英寸为单位的所述翼型件的高度相乘其可被转换为以英寸为单位的Z距离；并且，X和Y值是以英寸为单位的距离，当用平滑连续的弧线连接时，其在每个距离Z限定翼型件轮廓截面，将各Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连接形成完整的翼型形状。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180821 US 16/107,3631.一种涡轮叶片，包括：
叶片根部；
自所述叶片根部延伸的平台；及
自所述平台延伸的翼型件，所述翼型件具有翼型形状，所述翼型件具有基本根据表1所示的X、Y和Z的笛卡尔坐标值的标称轮廓，其中，Z值为从0到1的无量纲值，通过将Z值与以英寸为单位的所述翼型件的高度相乘其可被转换为以英寸为单位的Z距离；并且，X和Y值是以英寸为单位的距离，当用平滑连续的弧线连接时，其在每个距离Z限定翼型件轮廓截面，将各Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连接形成完整的翼型形状。


2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其构成燃气涡轮发动机的第一级涡轮的一部分。


3.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中，所述涡轮叶片具有自所述平台的中点至所述翼型件的末端测得的翼型件高度，其约为7.3英寸。


4.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其还包括涂于所述翼型件上的涂层。


5.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中，所述翼型件的定向可绕沿所述Z值延伸的轴线旋转。


6.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中，所述X和Y值可由第一常数缩放，并且所述Z值可由第二常数缩放。


7.一种涡轮叶片，包括：
叶片根部；
自所述叶片根部延伸的平台；及
自所述平台延伸的翼型件，所述翼型件具有在沿与翼型件的任意表面位置正交的方向约-0.033至+0.033英寸的外壳内的翼型形状，所述翼型件具有基本根据表1所示X、Y和Z的笛卡尔坐标值的标称轮廓，其中，Z值为从0到1的无量纲值，通过将Z值与以英寸为单位的所述翼型件的高度相乘其可被转换为以英寸为单位的Z距离；并且，X和Y值是以英寸为单位的距离，当用平滑连续的弧线连接时，其在每个距离Z限定翼型件轮廓截面，将各Z距离处的轮廓截面彼此平滑地连接形成完整的翼型形状。


8.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其构成燃气涡轮发动机的第一级涡轮的一部分。


9.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其中，所述涡轮叶片具有自所述平台的中点至所述翼型件的末端测得的翼型件高度，其约为7.3英寸。


10.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其还包括涂于所述翼型件上的涂层。


11.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其中，所述X和Y值可由第一常数缩放，并且所述Z值可由第二常数缩放。


12.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中，所述翼型件的定向可绕沿所述Z值延伸的轴线旋转。


13.一种涡轮机，包括：
沿发动机中心线定位的涡轮机叶轮；
固定至所述涡轮叶轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·G·帕克，肖振华，理查德·余，文森特·C·马丁，韦斯利·史密斯，大卫·梅德拉诺，查尔斯·A·埃利斯，
申请(专利权)人：克珞美瑞燃气涡轮有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US