[发明专利]涡轮机喷嘴的翼面形状

说明书

技术领域

本发明涉及用于燃气轮机的翼面，且特别地，本发明涉及一种用 于燃气轮机的第一级定子喷嘴的翼面轮廓。

背景技术

在燃气轮机中，在燃气轮机流路剖面的每个级处应该满足多种系统 需求以达到设计目标。这些设计目标包括，但不限于，全面提高效率和 翼面负载能力。例如，且绝不旨在限制本发明，涡轮机的喷嘴应该达到 用于该特定级的热运行要求和机械运行要求。

翼面点(Airfoil points)已经有了取得专利权的先例，正如Barry 等在美国专利No.5,980,209中所证实地那样。Barry等确定了每个剖面 有100-150个点，且各个剖面隔开0.52″。所确定的点的数量可取决于 剖面的曲率变化率。换句话说，在具有更大曲率的区域可能要用到更多 的点以便限定该区域。

发明内容

根据本发明的一个示例性方面，提供了一种制品，所述制品具有大 体上如表I列出的X、Y和Z的笛卡儿坐标值所表示的标称轮廓。X和Y 是距离值，单位为英寸，所述X和Y在通过平滑连续的弧相连时在每个 距离Z处限定出翼面轮廓剖面，所述距离Z的单位为英寸。在所述距离 Z处的轮廓剖面可彼此平滑地相联以便形成完整的翼面形状。

根据本发明的另一示例性方面，一种涡轮机包括一个涡轮机级(a turbine stage)。所述涡轮机级包括多个制品。所述制品中的每个制 品包括具有翼面形状的翼面。所述翼面包括大体上如表I列出的X、Y 和Z的笛卡儿坐标值所表示的标称翼面轮廓。X和Y是距离值，单位为 英寸，所述X和Y在通过平滑连续的弧相连时在每个距离Z处限定出翼 面轮廓剖面，所述距离Z的单位为英寸。在所述距离Z处的轮廓剖面彼 此平滑地相联以便形成完整的翼面形状。

根据本发明的第三示例性方面，提供了一种包括涡轮机级的涡轮 机，所述涡轮机级具有多个制品。所述制品中的每个制品可包括翼面， 所述翼面具有大体上如表I列出的X、Y和Z的笛卡儿坐标值所表示的 标称翼面轮廓。X和Y是距离值，单位为英寸，所述X和Y在通过平滑 连续的弧相连时在每个距离Z处限定出翼面轮廓剖面，所述距离Z的单 位为英寸，在所述距离Z处的轮廓剖面彼此平滑地相联以便形成完整的 翼面形状。距离X、Y和Z可作为相同常数或数量的函数是可缩放的以 便提供按比例放大或按比例缩小的喷嘴翼面。

附图说明

图1示意性地示出了具有采用喷嘴和喷嘴翼面的第一级涡轮机喷 嘴布置的涡轮机；

图2示出了作为用于燃气轮机中的一个级的本发明的翼面的一个 实施例而被采用的制品的坐标系；

图3示出了包括本发明的翼面的一个实施例的后缘的前视图；

图4示出了本发明的一个实施例的后视图；

图5示出了通过本发明的翼面的一个实施例的典型剖面，所述翼面 包括在剖面Z₁处的示例性剖面点；和

图6示出了影响用于本发明的翼面的一个实施例的标称轮廓的变 化的因素。

具体实施方式

本发明的实施例具有许多优点，这包括限定出了满足了涡轮机喷嘴 所应该实现的用于该特定级的严格的热运行要求和机械运行要求的喷 嘴翼面。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于制品的独特轮廓。所述制 品可被用作涡轮机级喷嘴的翼面，所述喷嘴优选是燃气轮机的第一级喷 嘴。用于燃气轮机的典型第一级喷嘴的翼面形状被建立起来从而对设计 因素进行优化，所述设计因素包括：1)涡轮工作分流(turbine work split)；2)通过燃气轮机的空气流；3)空气动力学效率；4)机械寿 命需求和5)冲击管道的可插入性。翼面形状可由满足了级设计需求的 空间中的点的轨迹限定出来且也可被制造出来。这些点对于系统而言是 独特且特有的且并不是本领域的技术人员显而易见的。

燃气轮机包括采用喷嘴和喷嘴翼面的多个涡轮机级。涡轮机包括多 个级。每个级包括与相应叶片相结合的喷嘴布置，所述相应叶片与转子 轮的级相关。转子轮中的每个转子轮被连接至涡轮机的轴，所述轴进一 步可与发电机和压缩机相联。然而，应该意识到：涡轮机可具有多种不 同构型和数量的级、喷嘴布置和叶片(bucket)。