CH705092B1 - Herstellungsgegenstand umfassend ein Schaufelblatt, Rotorlaufschaufel mit einem Schaufelblatt, sowie Verdichter. - Google Patents

Abstract

Es wird ein Herstellungsgegenstand (30) beschrieben. Dieser umfasst ein Schaufelblatt und hat ein Sollprofil in Übereinstimmung mit in Tabelle A dargestellten kartesischen Koordinatenwerten von X, Y und Z. X und Y entsprechen Abständen in Zentimetern oder Inches, die, wenn sie durch stetige Fortsetzungsbögen verbunden sind, Schaufelblattprofilquerschnitte in jeder Ebene Z definieren, wobei die Schaufelblattprofilquerschnitte stetig miteinander verbunden sind, um eine vollständige Schaufelblattform (54) auszubilden.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist allgemein die Formgebung von Schaufelblättern. Insbesondere betrifft der vorliegende Erfindungsgegenstand Verdichterschaufelblattprofile für verschiedene Stufen eines Gasturbinenverdichters wie zum Beispiel zur Verwendung als Rotorlaufschaufeln oder Statorleitschaufeln an verschiedenen Stufen des Verdichters. Insbesondere betrifft der vorliegende Erfindungsgegenstand Verdichterschaufelblattprofile für eine Rotorlaufschaufel der «Stufe null».

Hintergrund der Erfindung

[0002] In einer Gasturbine sollten viele Systemanforderungen bei jeder Stufe eines Gasturbinenströmungspfadabschnittes erfüllt sein, um die Formgebungsziele zu erfüllen. Diese Formgebungsziele können verbesserten Gesamtwirkungsgrad, Schaufelblattbelastbarkeit und Komponentenzuverlässigkeit umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Rotorlaufschaufel eines Verdichterrotors dafür ausgelegt sein, thermische und mechanische Betriebsanforderungen für die spezielle Verdichterstufe zu erreichen, an welcher sie sich befindet. Ebenso kann beispielsweise eine Statorleitschaufel eines Verdichterstators dafür ausgelegt sein, thermische und mechanische Betriebsanforderungen für die spezielle Stufe zu erfüllen, an welcher sie sich befindet.

[0003] Demzufolge wäre ein für die Erfüllung der vorstehend erwähnten Formgebungsziele ausgelegtes Schaufelblattprofil in der Technik willkommen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0004] Vorteile der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung dargestellt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein oder können durch die praktische Ausführung der Erfindung erkannt werden.

[0005] Die Erfindung betrifft erstens einen Herstellungsgegenstand. Der Gegenstand umfasst ein Schaufelblatt und hat ein Sollprofil in Übereinstimmung mit in einer Tabelle A dargestellten kartesischen Koordinatenwerten von X, Y und Z. X und Y können Abständen in Inches auf der linken Seite der Tabelle A oder in Zentimetern auf der rechten Seite der Tabelle A entsprechen, die, wenn sie durch stetige Fortsetzungsbögen verbunden sind, Schaufelblattprofilquerschnitte bei jedem Abstand Z in Inches auf der linken Seite der Tabelle A oder in Zentimetern auf der rechten Seite der Tabelle A definieren, wobei die Schaufelblattprofilquerschnitte bei den Z-Abständen stetig miteinander verbunden sind, um eine vollständige Schaufelblattform auszubilden.

[0006] Die Erfindung betrifft zweitens eine Rotorlaufschaufel mit einem Schaufelblatt. Das Schaufelblatt kann ein Sollprofil im Wesentlichen in Übereinstimmung mit in einer Tabelle A dargestellten kartesischen Koordinatenwerten von X, Y und Z haben. X und Y können Abständen in Inches auf der linken Seite der Tabelle A oder in Zentimetern auf der rechten Seite der Tabelle A entsprechen, die, wenn sie durch stetige Fortsetzungsbögen verbunden sind, Schaufelblattprofilquerschnitte bei jedem Abstand Z in Inches auf der linken Seite der Tabelle A oder in Zentimetern auf der rechten Seite der Tabelle A definieren, wobei die Schaufelblattprofilquerschnitte bei den Z-Abständen stetig miteinander verbunden sind, um eine vollständige Schaufelblattform auszubilden.

[0007] Die Erfindung betrifft drittens einen Verdichter mit einem Rotorrad und mehreren Rotorlaufschaufeln, die auf dem Rotorrad befestigt sind. Jede Rotorlaufschaufel enthält ein Schaufelblatt. Das Schaufelblatt kann ein Sollprofil im Wesentlichen in Übereinstimmung mit in einer Tabelle A dargestellten kartesischen Koordinatenwerten von X, Y und Z haben. X und Y können Abständen in Inches auf der linken Seite der Tabelle A oder in Zentimetern auf der rechten Seite der Tabelle A entsprechen, die, wenn sie durch stetige Fortsetzungsbögen verbunden sind, Schaufelblattprofilquerschnitte bei jedem Abstand Z in Inches auf der linken Seite der Tabelle A oder in Zentimetern auf der rechten Seite der Tabelle A definieren, wobei die Schaufelblattprofilquerschnitte bei den Z-Abständen stetig miteinander verbunden sind, um eine vollständige Schaufelblattform auszubilden.

[0008] Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verständlich. Die beigefügten Zeichnungen, welche in dieser Patentschrift enthalten sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0009] Eine vollständige und grundlegende Beschreibung der vorliegenden Erfindung einschliesslich ihrer besten Ausführungsart, die an den Fachmann gerichtet ist, wird nachstehend in dem Rest der Patentschrift unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt, in welchen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Gasturbine zeigt; Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Strömungspfads durch mehrere Stufen eines Gasturbinenverdichters darstellt; Fig. 3 und 4 entsprechende perspektivische Ansichten einer Ausführungsform einer Rotorlaufschaufel eines Verdichters gemäss Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes darstellen und insbesondere das Laufschaufelblatt zusammen mit ihrer(m) entsprechenden Plattform und Schwalbenschwanzfuss darstellen. Fig. 5 und 6 Seitenaufrissansichten der in Fig. 3 dargestellten Rotorlaufschaufel im Wesentlichen in einer Umfangsrichtung von den Druck- bzw. Saugseiten des Laufschaufelblattes aus gesehen darstellen; Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Laufschaufelblattes entlang einer Linie 7–7 von Fig. 6 darstellt; Fig. 8 unterschiedliche Ansichten der in Fig. 3 dargestellten Rotorlaufschaufel veranschaulicht, und insbesondere die Rotorlaufschaufel mit den X-, Y- und Z-Achsen des darüber überlagerten kartesischen Koordinatensystems veranschaulicht; und Fig. 9 unterschiedliche Ansichten einer Ausführungsform einer Statorleitschaufel eines Verdichters gemäss der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und insbesondere die Statorlaufschaufel mit den X-, Y- und Z-Achsen des darüber überlagerten kartesischen Koordinatensystems veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0010] Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung gegeben.

[0011] Im Wesentlichen legt der vorliegende Erfindungsgegenstand einen Herstellungsgegenstand mit einem Sollprofil im Wesentlichen gemäss den in der nachstehenden Tabelle A dargestellten kartesischen Koordinatenwerten von X, Y und Z offen. Der Herstellungsgegenstand umfasst ein Schaufelblatt, das zur Verwendung in einer von den Stufen eines Gasturbinenverdichters geeignet ist. In derartigen Ausführungsformen können die X- und Y-Werte im Wesentlichen Abständen (gemessen in Inches oder Zentimetern) entsprechen, die, wenn sie durch stetige Fortsetzungsbögen verbunden sind, Schaufelblattprofilabschnitte bei jedem Abstand Z (gemessen in Inches oder Zentimetern) entsprechen, wobei die Schaufelblattprofilquerschnitte bei den Z-Abständen stetig miteinander verbunden sind, um eine vollständige Schaufelblattform zu vervollständigen. Somit können die X-, Y- und Z-Koordinatenwerte in einer Ausführungsform ein Sollschaufelblattprofil für eine Rotorlaufschaufel des Gasturbinenverdichters definieren. Beispielsweise kann das hierin beschriebene Schaufelblattprofil dazu genutzt werden, um Rotorlaufschaufeln zu erzeugen, die die erste rotierende Stufe («Stufe null» oder «R0») des Verdichters ausbilden. Alternativ können die X-, Y- und Z-Koordinatenwerte ein Sollschaufelblattprofil für eine Statorleitschaufel des Gasturbinenverdichters definieren.

[0012] Das durch die Koordinatenwerte in der Tabelle A definierte Sollschaufelblattprofil kann im Wesentlichen zahlreiche Vorteile im Vergleich zu anderen ähnlichen Schaufelblattprofilen mit gleichen Anwendungen bereitstellen. Insbesondere haben die Erfinder des vorliegenden Erfindungsgegenstandes herausgefunden, dass das beschriebene Schaufelblattprofil den Luftstromwirkungsgrad einer Rotor- und/oder Statorstufe steigern, die Aeromechanik verbessern, die Wechselwirkung zwischen den Verdichterstufen steigern kann, um eine stetige laminare Strömung von Stufe zu Stufe bereitzustellen, auf das Schaufelblatt einwirkende thermische und mechanische Belastungen zu reduzieren und die Stabilität von Schaufelblattfuss und Spitze steigern, sowie zahlreiche weitere Vorteile für das Gesamtverhalten eines Verdichters und/oder einer Gasturbine bereitstellen kann.

[0013] Ferner dürfte bekannt sein, dass sich ein Schaufelblatt während seiner Nutzung erhitzt. Somit verändert sich das Schaufelblattprofil als Folge der mechanischen Belastung und Temperatur. Demzufolge wird das Kalt- oder Raumtemperaturprofil für Herstellungszwecke durch die X-, Y- und Z-Koordinaten der Tabelle A angegeben. Ein Abstand von plus oder minus ca. 0,41 Zentimetern, d.h. 0,160 Inches (± 0,160 ́ ́) von dem Sollprofil in einer Richtung senkrecht zu jeder Oberflächenstelle entlang des Sollprofils und welcher jede Beschichtung beinhaltet, definiert eine Profilhüllkurve für das Schaufelblatt, da sich ein hergestelltes Schaufelblattprofil von dem in der Tabelle A vorgesehenen Sollschaufelblattprofil unterscheiden kann.

[0014] In den Zeichnungen veranschaulicht Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gasturbine 10. Die Gasturbine 10 enthält einen Verdichter 12, einen Verbrennungsabschnitt 14 mit mehreren Brennern und einen Turbinenabschnitt 16. Der Verdichter 12 und der Turbinenabschnitt 16 können mittels einer Antriebswelle 18 verbunden sein. Die Antriebswelle 18 kann aus nur einer Welle oder mehreren Wellensegmenten bestehen, die miteinander zum Ausbilden der Antriebswelle 18 verbunden sind. Während des Betriebs der Gasturbine 10 liefert der Verdichter 12 verdichtete Luft an den Verbrennungsabschnitt 14. Die verdichtete Luft wird mit Brennstoff vermischt und in jedem Brenner verbrannt und heisse Verbrennungsgase strömen aus dem Verbrennerabschnitt zu dem Turbinenabschnitt 16, in welchem aus den heissen Gasen Energie zum Erzeugen von Arbeit entzogen wird.

[0015] In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines axialen Strömungspfades 20 eines Gasturbinenverdichters 12 veranschaulicht. Gemäss Darstellung enthält der Verdichter 12 im Wesentlichen eine Einlassführungsleitschaufel 22, die an dem Einlass des Verdichters 12 angeordnet ist, und mehrere stromabwärts von der Einlassführungsleitschaufel 22 entlang des axialen Strömungspfades 20 (der Richtung des Luftstroms in dem Strömungspfad 20, die durch den Pfeil 24 angezeigt wird) angeordnete Verdichterstufen. Jede Verdichterstufe kann im Wesentlichen eine Rotorstufe mit mehreren auf einem Rotorrad 28 des Verdichters 12 befestigten Rotorlaufschaufeln 26 und eine jeder Rotorstufe folgende Statorstufe mit mehreren an einem statischen Gehäuse 32 des Verdichters 12 befestigten Statorleitschaufeln 30 enthalten. Beispielsweise kann die in dem Strömungspfad 20 des Verdichters 12 angeordnete Anfangsverdichterstufe 34 einer «Stufe null» des Verdichters 12 entsprechen, wobei nachfolgende Verdichterstufen der Reihe nach in der Stromabwärtsrichtung des Verdichters 12 nummeriert sind (zum Beispiel «Stufe eins», «Stufe zwei», usw.). Somit können die in der Anfangsverdichterstufe 34 angeordneten Rotorlaufschaufeln 26 Rotorlaufschaufeln 26 der «Stufe null»- oder «R0» entsprechen und die in der Anfangsverdichterstufe 34 angeordneten Statorleitschaufeln 30 können Statorleitschaufeln 30 der «Stufe null»- oder «S0» entsprechen.

[0016] Im Wesentlichen können die sich abwechselnden Reihen von Rotorlaufschaufeln 26 und Statorleitschaufeln 30 so ausgelegt sein, dass sie einen gewünschten Druckanstieg in der durch den Verdichter 12 strömenden Luft zustande bringen. Beispielsweise können die Rotorlaufschaufeln 26 dafür ausgelegt sein, dem Luftstrom eine kinetische Energie zu verleihen, und die Statorleitschaufeln 30 können dafür ausgelegt sein, die erhöhte kinetische Rotationsenergie in dem Luftstrom in einen erhöhten statischen Druck durch Diffusion umzuwandeln. Somit dürfte erkennbar sein, dass die spezielle Formgebung des in jeder Rotorlaufschaufel 26 und/oder Statorleitschaufel 30 enthaltenen Schaufelblattes (zusammen mit seiner Wechselwirkung mit den umgebenden Schaufelblättern von benachbarten Rotorlaufschaufeln 26 und/oder Statorleitschaufeln 30) im Wesentlichen einen Stufenluftstromwirkungsgrad, verbesserte Aeromechanik, stetige Laminarströmung von Stufe zu Stufe, verringerte Wärmebelastungen, verbesserte wechselseitige Beziehung der Stufen, um den Luftstrom effektiv von Stufe zu Stufe weiterzuleiten, und reduzierte mechanische Belastungen bereitstellen kann.

[0017] Wie vorstehend angegeben, kann jede Rotorstufe im Wesentlichen mehrere in Umfangsrichtung in Abstand angeordnete Rotorlaufschaufeln enthalten, die auf einem von den Rotorrädern 28 um eine Mittellinie 36 des Verdichters herum befestigt sind. Die Rotorräder 28 können wiederum an der Antriebswelle 18 der Gasturbine 10 (Fig. 1 ) zur Drehung damit befestigt sein. Die Antriebswelle 18 kann dann mit dem Turbinenabschnitt 16 der Gasturbine 10 (Fig. 1 ) so gekoppelt sein, dass die in dem Turbinenabschnitt 16 entzogene Energie zum Antreiben des Verdichters 12 verwendet werden kann.

[0018] Gemäss den Fig. 3 bis 8 kann jede Rotorlaufschaufel 26 des Verdichters 12 im Wesentlichen eine Plattform 38, einen sich von der Plattform 38 radial nach innen erstreckenden Fuss 40 und ein sich radial aus der Plattform 38 nach aussen erstreckendes Schaufelblatt 42 enthalten. Der Fuss 40 kann im Wesentlichen so ausgeformt sein, dass er eine Einrichtung zum Befestigen jeder Rotorlaufschaufel 26 an einem der Rotorräder 28 bereitstellt. Beispielsweise kann der Fuss 40 als ein im Wesentlichen oder nahezu axialer Eintrittsschwalbenschwanz zur Verbindung mit einem (nicht dargestellten) komplementär geformten Aufnahmeschwalbenschwanz des Rotorrades 28 ausgeformt sein. Das Schaufelblatt 42 jeder Rotorlaufschaufel 26 kann sich im Wesentlichen radial zwischen einer an der Plattform 38 angeordneten Schaufelblattbasis 44 und einer gegenüber der Schaufelblattbasis 44 angeordneten Schaufelblattspitze erstrecken. Zusätzlich kann das Schaufelblatt 42 im Wesentlichen eine aerodynamische Form definieren. Beispielsweise kann das Schaufelblatt 42 jeder Rotorlaufschaufel 26 gemäss Darstellung in Fig. 7 einen Profilquerschnitt 48 an jedem Querschnitt von der Schaufelblattbasis 44 bis zu der Schaufelblattspitze 46 haben.

[0019] Gemäss Fig. 9 kann ähnlich zu den Rotorlaufschaufeln 26 jede Statorleitschaufel 30 des Verdichters 12 im Wesentlichen eine Plattform 50, einen sich radial aus der Plattform 50 erstreckenden Fuss 52 und ein sich radial von der Plattform 50 nach innen erstreckendes Schaufelblatt 54 enthalten. Der Fuss 52 kann im Wesentlichen dafür ausgeformt sein, eine Einrichtung zur Befestigung jeder Statorleitschaufel 30 an einem Abschnitt und statischen Gehäuse 32 des Verdichters 12 bereitzustellen. Zusätzlich kann sich Schaufelblatt 54 jeder Statorleitschaufel 30 im Wesentlichen radial zwischen einer an der Plattform 50 angeordneten Schaufelblattbasis 56 und einer gegenüber der Schaufelblattbasis 56 angeordneten Schaufelblattspitze 58 erstrecken. Das Schaufelblatt 54 kann auch eine aerodynamische Form definieren und somit einen Profilquerschnitt gleich oder ähnlich dem in Fig. 7 dargestellten Profilquerschnitt haben.

[0020] Um das Schaufelblattprofil einer Rotorlaufschaufel 26 und/oder Statorleitschaufel 30 eines Verdichters 12 zu definieren, werden ein (durch die kartesischen X-, Y- und Z-Koordinaten der nachstehenden Tabelle A identifizierter) eindeutiger Satz oder Orte von Punkten bereitgestellt, um den erforderlichen Wirkungsgrad, Betriebsfähigkeit, Haltbarkeit und Kostenanforderungen für verbessertes Verdichterbetriebsverhalten zu erreichen. Insbesondere wurden diese eindeutigen Orte von Punkten durch Quellcodes, iterative Modellierung und/oder andere Formgebungspraktiken dergestalt ermittelt, dass das durch die Punkte definierte Schaufelblattprofil im Wesentlichen die Stufenanforderung für eine Rotorlaufschaufel 26 der «Stufe null»- oder «R0» dergestalt erfüllt, dass R0-Rotorlaufschaufeln 26 hergestellt werden können und die gewünschten Anforderungen für den Stufenwirkungsgrad und verringerte thermische und mechanische Belastungen erfüllen.

[0021] Es dürfte bekannt sein, dass das kartesische Koordinatensystem von in der Tabelle A bereitgestellten X-, Y- und Z-Werten ein Schaufelblattprofil an verschiedenen Stellen entlang der Schaufelblattlänge definiert. Die Koordinatenwerte für die X-, Y- und Z-Koordinaten sind in Inches auf der linken Seite der Tabelle A oder in Zentimetern auf der rechten Seite der Tabelle A angegeben, obwohl auch andere Dimensionseinheiten verwendet werden können, wenn die Werte geeignet umgewandelt werden. Diese Werte schliessen Übergangsbereiche der Plattform aus. Zusätzlich können die X-, Y- und Z-Koordinaten an jeder Z-Stelle stetig miteinander verbunden sein, um einen stetigen zusammenhängenden Schaufelblattquerschnitt auszubilden. Des Weiteren ist jeder definierte Schaufelblattquerschnitt in der X-, Y-Ebene stetig mit benachbarten Schaufelblattquerschnitten in der Z-Richtung verbunden, um die vollständige Schaufelblattform auszubilden.

[0022] Zusätzlich hat das hierin verwendete kartesische Koordinatensystem rechtwinklig aufeinander bezogene X-, Y- und Z-Achsen. Nur für Bezugszwecke ist ein durch den Schnittpunkt des Schaufelblattes und der Plattform entlang der Stapelachse des beschriebenen Schaufelblattprofils verlaufender Punkt –0 gemäss Darstellung in Fig. 6 festgelegt. Somit kann in den hierin beschriebenen Ausführungsformen der Punkt –0 als der Bezugsprofilabschnitt definiert sein, in welchem die Z-Koordinate der Tabelle A 0,000 Zentimeter, d.h. 0,000 Inches ist, welcher bei einem vorbestimmten Abstand von der Verdichtermittellinie 36 festgelegt sein kann. Zusätzlich kann gemäss Darstellung in den Fig. 8 und 9 die X-Achse parallel zu der Schwalbenschwanzachse der Rotorlaufschaufel 26 und/oder der Statorleitschaufel 30 definiert sein, welche parallel oder in einem Winkel zu der Verdichtermittellinie 36 liegen können. Ein positiver X-Koordinatenwert kann beispielsweise axial nach hinten zu dem Auslassende des Verdichters 12 gerichtet sein. Ein positiver Y-Koordinatenwert kann rechtwinklig zu der Schwalbenschwanzachse gerichtet sein. Ein positiver Z-Koordinatenwert kann radial zu der Spitze 46, 58 des Schaufelblattes 42, 54 hin gerichtet sein, welche radial nach aussen zu dem statischen Gehäuse 32 des Verdichters für Rotorlaufschaufeln 26 und variabel nach innen zu der Mittellinie 36 des Verdichters 12 für Statorleitschaufeln 30 gerichtet sein kann.

[0023] Durch Definieren von X- und Y-Koordinatenwerten an ausgewählten Stellen in einer Z-Richtung rechtwinklig zu der X-, Y-Ebene kann der Profilquerschnitt des Schaufelblattes wie zum Beispiel, jedoch nicht darauf beschränkt, der in Fig. 7 dargestellte Profilquerschnitt 48 an jeder Z-Stelle entlang der Länge des Schaufelblattes bestimmt werden. Durch Verbinden der X- und Y-Werte mit stetigen Fortsetzungsbögen kann jeder Profilquerschnitt 48 bei jedem Abstand Z festgelegt werden. Die Schaufelblattprofile der verschiedenen Oberflächenstellen zwischen den Abständen Z werden ermittelt, indem die benachbarten Profilquerschnitte 48 stetig miteinander verbunden werden und somit das Schaufelblattprofil ausgebildet wird. Es dürfte erkennbar sein, dass wie vorstehend angegeben, die in der Tabelle A bereitgestellten Werte die Schaufelblattprofile bei Umgebungs-, Nicht-Betriebs- und nicht-heissen Bedingungen darstellen und für ein nicht-beschichtetes Schaufelblatt gelten.

[0024] Die Koordinatenwerte der Tabelle A wurden erzeugt und sind mit drei Dezimalstellen zur Bestimmung des Profils des Schaufelblattes dargestellt. Es liegen typische Herstellungstoleranzen sowie Beschichtungen vor, welche in dem tatsächlichen Profil des Schaufelblattes berücksichtigt werden sollten. Demzufolge gelten die Werte für das für ein Sollschaufelblatt vorgegebene Profil. Es ist daher bekannt, dass typische ± Herstellungstoleranzen, wie zum Beispiel Beschichtungsdicken einschliessende ± Werte sich zu den X- und Y-Werten addieren. Daher definiert ein Abstand von ca. + 0,41 Zentimetern, d.h. 0,160 Inches (± 0,160 ́ ́) in einer Richtung senkrecht zu jeder Oberflächenstelle entlang des Schaufelblattprofils eine Schaufelblattprofilhüllkurve für die beschriebene Schaufelblattform. Mit anderen Worten, ein Abstand von ca. ± 0,41 Zentimetern, d.h. 0,160 Inches (± 0,160 ́ ́) in einer Richtung senkrecht zu jeder Oberflächenstelle entlang des Schaufelblattprofils definiert einen Abweichungsbereich zwischen gemessenen Punkten auf der tatsächlichen Schaufelblattoberfläche bei nominaler kalter oder Raumtemperatur und der idealen Position dieser Punkte bei derselben Temperatur gemäss Verkörperung durch die Erfindung.

[0025] Die in der nachstehenden Tabelle A angegebenen Koordinatenwerte stellen die Sollprofilhüllkurve für eine exemplarische Ausführungsform einer Rotorlaufschaufel 26 der «Stufe null» oder «R0» dar. Es dürfte jedoch, wie vorstehend angegeben, erkennbar sein, dass in alternativen Ausführungsformen die beschriebenen Koordinatenwerte dazu genutzt werden können, Schaufelblattprofile für Rotorblätter 26 unterschiedlicher Verdichterstufen und/oder Statorleitschaufeln 30 für jede von den verschiedenen Stufen des Verdichters 12 herzustellen.

[0026]

[0027] Es dürfte erkennbar sein, dass das in Tabelle A beschriebene Sollschaufelblattprofil zur Verwendung in anderen ähnlichen Schaufelblattformgebungen geometrisch vergrössert oder verkleinert werden kann. Demzufolge können die X-, Y- und Z-Koordinaten des Sollschaufelblattprofils eine Funktion einer Konstante sein. Das heisst, die X-, Y- und Z-Koordinatenwerte können mit derselben Konstante oder Zahl multipliziert oder dividiert werden, um eine «vergrösserte» oder «verkleinerte» Version des Schaufelblattprofils bereitzustellen, während gleichzeitig die hierin beschriebene Schaufelblattquerschnittsform erhalten bleibt.

[0028] Es dürfte auch erkennbar sein, dass das durch die Koordinatenwerte der Tabelle A definierte Schaufelblattprofil im Wesentlichen in jedem geeigneten im Fachgebiet bekannten Gasturbinenverdichter verwendet werden kann, einschliesslich, jedoch nicht darauf beschränkt, in verschiedenen von General Electric gelieferten Verdichtern wie zum Beispiel «7F»-Verdichtern, «7FA»-Verdichtern, «7FA+»-Verdichtern und «7FA+e»-Verdichtern. Zusätzlich dürfte erkennbar sein, dass das durch die Koordinaten der Tabelle A definierte Schaufelblattprofil auch in einer anderen geeigneten Maschine angewendet werden kann, die eine Komponente mit einer Schaufelblattform verwendet.

[0029] Es wird ein Herstellungsgegenstand beschrieben. Der Gegenstand umfasst ein Schaufelblatt und hat ein Sollprofil in Übereinstimmung mit in einer Tabelle A dargestellten kartesischen Koordinatenwerten von X, Y und Z. X und Y können Abständen in Inches auf der linken Seite der Tabelle A oder in Zentimetern auf der rechten Seite der Tabelle A entsprechen, die, wenn sie durch stetige Fortsetzungsbögen verbunden sind, Schaufelblattprofilquerschnitte bei jedem Abstand Z in Inches auf der linken Seite der Tabelle A oder in Zentimetern auf der rechten Seite der Tabelle A definieren, wobei die Schaufelblattprofilquerschnitte bei den Z-Abständen stetig miteinander verbunden sind, um eine vollständige Schaufelblattform auszubilden.

Bezugszeichenliste

[0030] 10 Gasturbine 12 Verdichter 14 Verbrennungsabschnitt 16 Turbinenabschnitt 18 Antriebswelle 20 axialer Strömungspfad 22 Einlassführungsleitschaufel 24 Pfeil 26 Rotorlaufschaufel 28 Rotorrad 30 Statorleitschaufel (auch Laufschaufeln) 32 statisches Gehäuse 34 Anfangsverdichterstufe 36 Mittellinie 38 Plattform 40 Fuss 42 Schaufelblatt 44 Schaufelblattbasis 46 Schaufelblattspitze 48 Profilquerschnitt 50 Plattform 52 Fuss 54 Schaufelblattform 56 Schaufelblattbasis 58 Schaufelblattspitze

Claims (11)

1. Herstellungsgegenstand, wobei der Gegenstand ein Schaufelblatt (42, 54) umfasst und ein Sollprofil in Übereinstimmung mit in Tabelle A dargestellten kartesischen Koordinatenwerten von X, Y und Z hat, und wobei X und Y Abstände in Inches bzw. Zentimetern sind, welche, wenn sie durch stetige Fortsetzungsbögen verbunden sind, Profilquerschnitte (48) eines Schaufelblattes (42, 54) bei jedem Abstand Z in Inches, bzw. Zentimetern, definieren, wobei die Profilquerschnitte (48) des Schaufelblattes (42, 54) bei den Z-Abständen stetig miteinander verbunden sind, um eine Form eines vollständigen Schaufelblattes (42, 54) auszubilden.

2. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Sollprofil in einer Hüllkurve innerhalb von ± 0,41 Zentimetern, d.h. ± 0,160 Inches, in einer Richtung senkrecht zu jeder Gegenstandsoberflächenstelle liegt.

3. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Gegenstand eine Rotorlaufschaufel (26) umfasst.

4. Gegenstand nach Anspruch 3, wobei die Rotorlaufschaufel (26) eine Rotorlaufschaufel der Stufe null einer im Strömungspfad (20) eines Verdichters (12) angeordneten Anfangsverdichterstufe (34) umfasst.

5. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Gegenstand eine Statorleitschaufel (30) umfasst.

6. Rotorlaufschaufel (26) mit einem Schaufelblatt (42, 54), wobei das Schaufelblatt (42, 54) ein Sollprofil in Übereinstimmung mit in Tabelle A dargestellten kartesischen Koordinatenwerten von X, Y und Z hat, und wobei X und Y Abstände in Inches bzw. Zentimetern sind, welche, wenn sie durch stetige Fortsetzungsbögen verbunden sind, Profilquerschnitte (48) eines Schaufelblattes (42, 54) bei jedem Abstand Z in Inches, bzw. Zentimetern, definieren, wobei die Profilquerschnitte (48) des Schaufelblattes (42, 54) bei den Z-Abständen stetig miteinander verbunden sind, um eine Form eines vollständigen Schaufelblattes (42, 54) auszubilden.

7. Rotorlaufschaufel (26) nach Anspruch 6, wobei die Rotorlaufschaufel (26) eine Rotorlaufschaufel der Stufe null einer im Strömungspfad (20) eines Verdichters (12) angeordneten Anfangsverdichterstufe (34) umfasst.

8. Rotorlaufschaufel (26) nach Anspruch 6, wobei das Sollprofil in einer Hüllkurve innerhalb von ± 0,41 Zentimetern, d.h. + 0,160 Inches, in einer Richtung senkrecht zu jeder Oberflächenstelle des Schaufelblattes (42, 54) liegt.

9. Verdichter (12), umfassend: ein Rotorrad (28); und mehrere Rotorlaufschaufeln (26), die auf dem Rotorrad (28) befestigt sind, wobei jede von den mehreren Rotorlaufschaufeln (26) ein Schaufelblatt (42, 54) enthält, das Schaufelblatt (42, 54) ein Sollprofil in Übereinstimmung mit in Tabelle A dargestellten kartesischen Koordinatenwerten von X, Y und Z hat, und wobei X und Y Abstände in Inches bzw. Zentimetern sind, welche, wenn sie durch stetige Fortsetzungsbögen verbunden sind, Profilquerschnitte (48) eines Schaufelblattes (42, 54) bei jedem Abstand Z in Inches bzw. Zentimetern definieren, wobei die Profilquerschnitte (48) des Schaufelblattes (42, 54) bei den Z-Abständen stetig miteinander verbunden sind, um eine vollständige Form eines Schaufelblattes (42, 54) auszubilden.

10. Verdichter (12) nach Anspruch 9, wobei das Sollprofil in einer Hüllkurve innerhalb von ± 0,41 Zentimetern, d.h. ± 0,160 Inches, in einer Richtung senkrecht zu jeder Oberflächenstelle des Schaufelblattes (42, 54) liegt.

11. Verdichter (12) nach Anspruch 9, wobei die mehreren Rotorlaufschaufeln (26) einen Teil der Stufe null des Verdichters (12) bilden.