【誤訳訂正書】
【提出日】平成29年3月1日(2017.3.1)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填材（Ｍ）が含浸された第１のファブリック要素（１Ａ）によって構成され、複数の空気力学的ベーン（１３）を形成するように配置された空気力学的ブレード（１５）を備え、
前記第１のファブリック要素は、各ベーンの外面全体に連続している複数の繊維を含む、
遠心羽根車。
【請求項２】
それぞれのブレード（１５）に沿ってブレード（１５）間を通って、隣接するベーン（１３）の上壁（１３Ｓ）と下壁（１３Ｉ）とを交互に包囲するように構成されている第２のファブリック要素（１Ｂ）を更に備える、請求項１に記載の羽根車。
【請求項３】
円錐面を有し、前記円錐面から広がるブレードを有する、第３のファブリック要素（１Ｃ）を更に備える、請求項１または２に記載の羽根車。
【請求項４】
前記空気力学的ベーン（１３）の上に配置され、実質的に遠心側板形状を有する、第４のファブリック要素（４）をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の羽根車。
【請求項５】
完成した羽根車用の後部プレートを実質的に具現化するように設けられ、環状平面形状を実質的に有する、第５のファブリック要素（５）をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の羽根車。
【請求項６】
前記空気力学的ベーン（１３）の下に配置され、前記空気力学的ベーン（１３）の外部下位面に適合されることが可能な環状形状を実質的に有する、第６のファブリック要素（６）をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載の羽根車。
【請求項７】
前記ターボ機械用のロータを通すために使用される軸方向穴（２１Ｃ）の周囲に配置された第７のファブリック要素（７）をさらに備える、請求項１から６のいずれかに記載の羽根車。
【請求項８】
前記ベーン（１３）の成形スロット（１１５）のコーナにおいて空間内部に取り付けられ、完成した前記羽根車のアセンブリ全体の剛性を増大させ、前記充填材のための優先的な流路をなくし、硬化中に亀裂が開始する可能性がある繊維のない充填材のみを含む領域を回避することができる、セグメント化されたファブリック要素（３７）をさらに備える、請求項１から７のいずれかに記載の羽根車。
【請求項９】
作動流体の浸食を防止するために前記空気力学的ベーン（１３）の各々の内側に配置された成形構成部品（１９、２０）をさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載の羽根車。
【請求項１０】
前記ファブリック要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、４、５、６、７、３７）が、少なくとも優先方向に沿って高異方性を有するように実質的に具現化された、複数の一方向繊維または多方向繊維によって作製されている、請求項１から９のいずれかに記載の羽根車。
【請求項１１】
少なくとも、請求項１乃至１０の少なくとも１項に記載されている遠心羽根車を具備するターボ機械。
【請求項１２】
内面が羽根車の背面を再現するように構成されたベースプレートと、羽根車の正面を再現するように構成された内面を有する上部リングと、羽根車の空気力学的ベーンを再現する複数の空気力学的ベーン挿入物を含む環状挿入物と、を備える金型を用意するステップと、
前記金型の内側に、空気力学的ベーンの外面全体に連続している複数の繊維を含むファブリック要素を配置するステップと、
前記金型の前記ベースプレートおよび前記上部リングのうちの少なくなくとも１つの内側に作製される注入流路により前記金型の内部に充填材を注入するステップと、
を含む、ターボ機械の遠心羽根車を製造する方法。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】遠心羽根車、ターボ機械およびその製造方法
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題の実施形態は、特にただし排他的にではなく石油およびガスの用途に対する、概して、ターボ機械用の複合遠心羽根車および関連する製造方法に関する。
【０００２】
他の実施形態は、概して、この遠心羽根車を製造するための金型と、この金型を用いてこの遠心羽根車を作製するためのいくつかの特定の構成部品と、前記羽根車を使用することができるターボ機械とに関する。
【背景技術】
【０００３】
遠心ターボ機械の構成部品は遠心羽根車であり、それは、一般に、ターボ機械を駆動するモータからのエネルギーを、圧縮または圧送されている作動流体に、その流体を回転中心から外側に加速させることによって伝達し、羽根車によって作動流体に加えられる運動エネルギーは、流体の外側移動がディフューザおよび機械ケーシングによって制限される場合に、圧力エネルギーに変換される。この遠心機械は、概して圧縮機（作動流体が気体の場合）またはポンプ（作動流体が液体の場合）と呼ばれる。
【０００４】
別のタイプの遠心ターボ機械はエキスパンダであり、それは、作動流体の圧力を使用して、流体を膨張させることができる羽根車を使用してシャフトに対する機械的作用を生成する。
【０００５】
米国特許第４，６７６，７２２号は、複数の繊維充填シャベルによって作製された遠心圧縮機用ホイールを記載している。この特定の羽根車の不都合は、さまざまなシャベルが実質的に半径方向において直接繊維補強を有するため、高回転速度で遠心力によって発生するような周方向応力の平衡をとることが困難である、ということである。製造後、セクタが接着剤の粘着強度によって互いに接合され、それにより、最大動作速度が制限される。また、アセンブリがフィラメントによって適所に引き止める製造方法は、空気力学的効率が低い可能性がある比較的単純な幾何学形状（たとえば、直線状縁のセクタを有する）に制限される。
【０００６】
米国特許第５，９４４，４８５号は、熱構造複合材料タービン、特に大径のタービンと、ボルト、溝、スロット等によって組み立てるための機械的結合を提供するタービンを製造する方法とを記載している。この羽根車の不都合は、機械的結合が、腐食性作動流体または浸食性作動流体のいずれかを使用する場合に高回転速度での高い耐性を保証することができないということである。したがって、この構成部品の信頼性は劇的に低下する可能性がある。さらに、ハブに翼を取り付ける方式では、通路の内部コーナの周囲に連続繊維を使用する。これらは、通常高応力の領域であるため、翼からカバーまでかつ翼からハブまで連続的である繊維があることが望ましい。
【０００７】
米国特許第６，８５４，９６０号は、セグメント化された複合羽根車またはプロペラ配置および製造方法を記載している。この羽根車の主な不都合は、同一のセグメントを接合するために粘着接着に依存しているということである。その結果、それは、高回転速度で作動するために高い機械的抵抗を有しておらず、遠心力が同一セグメントを分離し羽根車自体を破壊する可能性がある。別の不都合は、３次元または同様の羽根車の場合と同様に、複雑な幾何学形状のベーンを備えた羽根車を構築することが不可能であるということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第４１３９２９３号公報
【特許文献２】米国特許第４６７６７２２号明細書
【特許文献３】米国特許第５９４４４８５号明細書
【特許文献４】米国特許第６８５４９６０号明細書
【発明の概要】
【０００９】
概して、すべての上述した羽根車の不都合は、それらが、独立して作製された後に機械的に合わせて組み立てられる必要があるいくつかの異なる構成部品から構成されているため、比較的複雑な機械的構造を呈しているということである。さらに、繊維からなる構成部品は、一般に、高価な金型によって構築する必要があり、製造コストが増大する。また、異なるタイプの羽根車の各々に対してこれらの繊維構成部品を構築するために、異なる金型を使用しなければならず、それにより製造コストが大幅に増大する。この場合もまた、自動化機械を用いてこれらの機械的組立は容易に達成可能ではなく、製造の時間およびコストがさらに増大する。
【００１０】
別の不都合は、これらの羽根車のベーンが、作動流体に懸濁している固体粒子または酸粒子からまったく保護されておらず、したがって、浸食問題および腐食問題が重大となる可能性があり、構成部品の破壊に至る可能性があるということである。
【００１１】
さらに別の不都合は、高速での羽根車の最適な動作に必要なすべての構成部品の機械的組立を達成することが困難である可能性があるということである。さらに、使用中に発生する張力および力によって生成されるいかなる歪みも、特に高速での動作中に問題をもたらす可能性があり、すなわち、さまざまな構成部品の摩耗によりかつ／または間違った組立によりもたらされる振動が、動作中に発生する可能性がある。したがって、羽根車が故障する可能性がある。
【００１２】
今日まで、技術の開発にも関らず、これらの不都合は、問題を引き起こし、さらに高速でありかつより安価な方法でターボ機械用の単純かつ安価な遠心羽根車を製造すると同時に、改善されかつ高品質な完成品を製造することを必要とする。ターボ機械分野においてこの革新的な羽根車を有効に使用するために、金属羽根車の機械的特性、流体力学的特性および空気力学的特性を概ね維持しながら、複合材料および繊維の技術を活用することによって革新的な遠心羽根車を製造することが特に必要とされている。通常の金属羽根車で可能であるより、複合材料の固有の強度をより利用し、かつより高速の先端速度での安全な動作を可能にする、設計の改善が必要とされている。
【００１３】
本発明の目的は、上述した欠点のうちの少なくともいくつかを克服する、遠心羽根車を構築する単純で高速かつ安価な金型を製造することである。
【００１４】
さらなる目的は、前記羽根車の製造方法、特に複合材料を使用して羽根車を製作する方法を開発することである。
【００１５】
さらなる目的は、前記金型によって前記羽根車を容易かつ安価に作製するためにいくつかの構成部品を製造することである。
【００１６】
第１の態様によれば、複数の空気力学的ベーンを備え、これらのベーンの各々が少なくともファブリック要素を備える内壁を備える、ターボ機械用の遠心羽根車がある。
【００１７】
言い換えれば、空気力学的ベーンは、隣接するブレードの間の空の空間である。羽根車の使用中、簡単に言えば、作動流体は、各空気力学的ベーンの入口小穴に入り、ベーン内を通過し、そこで流体はベーン自体の幾何学形状によってかつ羽根車の回転によって半径方向に押され、最後に、作動流体は、各ベーンの小穴出口から出る。
【００１８】
本明細書ではかつ添付の特許請求の範囲では、用語「ファブリック」は、編組パターン、縫合パターンまたは層の集合（織り合わされた配置のみではない）等、あるパターンに織り合わされた種々の異なる繊維構造のうちの１つまたは複数を意味するために用いられる。後の説明を参照されたい。
【００１９】
開示する主題の特に有利な実施形態では、第１のファブリック要素は、空気力学的ベーンの形状を実質的に再現し、それにより前記ベーンの空気力学的特性が維持されるようにするために、各空気力学ベーンを包囲するように構成されている。ファブリックは、有利にはかつ好ましくは各ベーンの外面全体に連続している複数の繊維を含み、それにより、これらの位置で発生する機械的応力に対して高い耐性を提供する。このように、単一ベーンが、機械的応力に対して特に耐性が高くなり、同時に、その空気力学的特性を維持することができる。
【００２０】
本発明の別の有利な実施形態では、第２のファブリック要素は、ベーンの上壁とその間のそれぞれのブレードに沿った隣接するベーンの下壁とを交互に包囲し、それによって前記ベーンの空気力学的特性が維持されるように構成されている。
【００２１】
別の有利な実施形態では、第３のファブリック要素は、実質的円錐面を有し、その面からファブリックブレードが広がっており、これらのファブリックブレードは、完成された羽根車のブレードを実質的に再現することができる。
【００２２】
上述した３つの実施形態を、製造または使用の特定の必要に従って種々の方法で具現化することができ、またそれは、これらの実施形態を組み合わせて具現化することを排除しないことが明らかである。
【００２３】
別の実施形態では、成形構成部品が、作動流体によってもたらされる浸食現象または腐食現象に対して作用するために、空気力学的ベーンの各々の内側に備えられている。
【００２４】
実際には、作動流体は、気体、液体または概してそれらの混合物である可能性があり、浸食プロセスまたは腐食プロセスが、羽根車の高回転速度（それによって、流れにおける液体粒子または固体粒子がより高い力でブレードに突き当たる）によって悪化する可能性がある。
【００２５】
実施態様の別の有利な形態では、羽根車は、空気力学的ベーンの上に配置された第４のファブリック要素を備え、この第４のファブリック要素は、遠心側板形状および機能を実質的に有することができる。
【００２６】
さらに、羽根車は、羽根車自体の後部プレートを実質的に具現化する環状平面形状を実質的に有する第５のファブリック要素を備えることができる。
【００２７】
空気力学的ベーンの下に第６のファブリック要素を取り付けることができ、この要素は、実質的に環状形状を有し、ベーンの外部下位面に突き合わされることが可能である。
【００２８】
第７のファブリック要素を、有利には軸方向穴の周囲に取り付けることができ、その穴の内側にターボ機械のロータが適合する。第４のファブリック要素、第５のファブリック要素、第６のファブリック要素および第７のファブリック要素を、完成した羽根車の機械的耐性を増大させるように、組み合わせて設けることができるが、これらのファブリック要素を、製造または使用の特定の必要に従って単独でまたはさまざまな組合せで使用することができることが理解されなければならない。
【００２９】
有利な実施形態では、すべての上述したファブリック要素（設けられる場合）が、羽根車に対してより剛性な形状を得るために、通常「マトリックス」と呼ばれる充填材に封入されるかまたは充填材を備える。
【００３０】
特に有利な実施形態では、上述したファブリック要素のすべて（設けられる場合）は、それらの間の空の空間を最小限にするために突き合わされるかまたは押し付けられる。この場合、隣接する繊維要素間の空間を充填するために用いられる充填材は、その体積内の構造繊維の量を最大限にするために、可能な限り低減される。これにより、完成した羽根車の機械的耐性がさらに増大する。
【００３１】
さらなる有利な実施形態では、羽根車の製造プロセスを容易にするため、特に前記第４の繊維要素、第５の繊維要素、第６の繊維要素および第７の繊維要素の適所への堆積を容易にするために、空気力学的ベーンの下に内部コア要素が配置され、設けられる場合は、繊維配置用の基部を提供する。また、コア要素を、有利には、高速回転速度での完成した羽根車の作動中により高い強度および剛性を与えるように構成することができる。
【００３２】
コアを、少なくとも、たとえば硬化する前の充填材料より剛性の高い材料、すなわち、木材（たとえばバルサ）、発泡体（たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、セルロースアセテート）、ハニカム（たとえばクラフト紙、アラミド紙、カーボンまたはガラス補強プラスチック、アルミ合金、チタンおよび他の金属合金）、ポリマー（たとえばフェノール樹脂、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン）または金属材料等によって作製することができる。
【００３３】
特に有利な実施形態では、コアは、コアの全体的な密度を低減する充填されていない空隙から構成され、それにより、ファブリックまたは充填材料より実質的に密度が低い。これにより、高回転速度にさらされた場合に、隣接する構造に対する力が低くなる。
【００３４】
特定の実施形態では、特に小型で剛性かつ耐性のあるシステムを得るために、コアを、設けられる場合は上述したファブリック要素のうちの少なくとも１つによって、単独でまたはさまざまな組合せで、部分的に包囲することができる。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態によれば、上記ファブリック要素は、少なくとも優先的な方向に沿って高い異方性を有するように実質的に具現化される、複数の一方向繊維または多方向繊維によって作製される。これらの繊維は、たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、石英、ホウ素、玄武岩、高分子ポリエチレン（芳香族ポリアミドまたは伸びきり鎖ポリエチレン）、セラミック（炭化ケイ素またはアルミナ等）等のように、実質的に糸のような形状を有することができる。
【００３６】
しかしながら、これらのファブリック要素を、たとえば粒状、層状もしくは球状要素または織、縫合、編組、非捲縮もしくは他のファブリック、一方向テープもしくは綱、または他の任意の繊維アーキテクチャのように、繊維の２つ以上の層で、異なるタイプの繊維と組み合わせて、または異なるタイプの要素で具現化することができることが排除されない。
【００３７】
上記充填材を、合わせて保持し、内部に張力を均一に分散させ、かつファブリック要素に対して高温および摩耗に対し高い耐性を提供することができる材料によって具現化することができ、対照的に、ファブリック要素は、主に、羽根車の作動中に張力に対する高い耐性を提供することができる。さらに、充填材を、羽根車の重量、したがって作動中に発生する遠心力を低減するために、低い特定の質量または密度を呈するように配置することができる。
【００３８】
充填材を、好ましくは有機ポリマー材料、天然ポリマー材料または合成ポリマー材料とすることができ、その主な成分は、高分子量分子を含むポリマーであり、化学的な接着によって合わせて接合される多数の基本単位（モノマー）によって形成される。構造上、これらの分子は、互いに絡まった直鎖または分岐鎖かまたは３次元格子から形成されてもよく、主に、炭素原子および水素原子、場合によっては酸素、窒素、塩素、ケイ素、フッ素、硫黄等から構成されていてもよい。一般に、ポリマー材料は、多数の異なる物質の非常に多くの群である。
【００３９】
ポリマー材料に、たとえばポリマーを強化する、強靭にする、安定化する、保存する、液化する、着色する、漂白する、または酸化から保護するために、特定の必要に応じて異なる機能を有する微粒子またはナノ粒子等、１種または複数種の補助化合物を添加することも可能である。
【００４０】
本発明の実施態様の有利な形態では、ポリマー充填材料は、少なくとも部分的に、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡ（ポリアミドまたはナイロン）、ＰＭＭＡ（またはアクリル樹脂）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＯＭ（アセタール）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）、ＰＡＥＫ（ポリアリルエーテルケトン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテル）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＩ（ポリイミド、熱硬化性樹脂として存在）等の熱可塑性ポリマーから少なくとも部分的に構成される。特に高い温度での用途の場合、重合モノマー反応物質（ＰＭＲ）樹脂、フェニルエチニルエンドキャップ（ｅｎｄｃａｐ）を有する６Ｆポリイミド（ＨＦＰＥ）およびフェニルエチニル末端イミド（ＰＥＴＩ）オリゴマー等のさまざまなポリイミドが好ましい場合がある。
【００４１】
本発明の実施態様の別の有利な形態では、ポリマー充填材料は、少なくとも部分的に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ビニルエステル、アミン、フラン、ＰＩ（熱可塑性材料としても存在）、ＢＭＩ（ビスマレイミド）、ＣＥ（シアン酸エステル）、フタロニトリル、ベンゾオキサジン等の熱硬化性ポリマーから構成される。特に高い温度での用途の場合、重合モノマー反応物質（ＰＭＲ）樹脂、フェニルエチニルエンドキャップを有する６Ｆポリイミド（ＨＦＰＥ）およびフェニルエチニル末端イミド（ＰＥＴＩ）オリゴマー等のさまざまな熱硬化性ポリイミドが好ましい場合がある。
【００４２】
本発明の別の有利な実施形態によれば、充填材は、セラミック材料（炭化ケイ素またはアルミナ等）、またはさらには、少なくとも部分的に金属（アルミニウム、チタン、マグネシウム、ニッケル、銅またはそれらの合金等）、炭素（カーボン−カーボン複合材料の場合等）等から構成される。
【００４３】
本発明によって生成される羽根車の利点は、高品質および革新的な特性を提示するということである。
【００４４】
特に、羽根車は、極めて軽量であると同時に、ターボ機械分野で使用される金属製の既知の羽根車に対して（高回転速度に対しかつ高圧力比に対し）同等の耐性を有している。
【００４５】
実際には、従来の金属羽根車は、羽根車サイズに応じて約１０ｋｇ〜２０００ｋｇの重量がある場合があり、本発明による羽根車は、（同じタイプの羽根車に対し）約０．５ｋｇ〜２０ｋｇの重量であり得る。したがって、重量低減は７５％を超える。
【００４６】
別の利点は、本発明によって作製される羽根車を、多数の異なる流体（液体、気体またはそれらの混合物）で、かつ高い腐食特性または浸食特性を示す流体で使用することができる、ということである。
【００４７】
さらなる利点は、特に安価であり製造および操作が単純であるという事実から来る。後の説明を参照されたい。
【００４８】
別の利点は、特定の形状等によって作製された成形構成部品または繊維要素のように、特定の要件に従って羽根車の品質または機械的特性を向上させるように、より多くの構成部品または要素を適用することが特に容易であるということである。
【００４９】
ここでまた、別の利点は、本発明によって作製される羽根車を、種々のタイプとすることができ、同時に空気力学的特性および機械的特性を維持することができる、ということである。たとえば、羽根車は、３次元羽根車、２次元羽根車等であり得る。
【００５０】
第２の態様によれば、上述した少なくとも遠心羽根車が実装されるターボ機械がある。
【００５１】
特に、このターボ機械を、遠心圧縮機（気体用）またはポンプ（液体用）とすることができ、またはさらには遠心エキスパンダとすることができ、いずれの場合も、ターボ機械は、好ましくは、金属または他の材料（たとえば複合材料）での共通シャフトに関連して複数のこれらの羽根車を有している。
【００５２】
第３の態様によれば、完成した羽根車の空気力学的ベーンを再現する複数の空気力学的ベーン挿入物を含む少なくとも環状挿入物からなる、ターボ機械用の遠心羽根車を構築するための金型がある。
【００５３】
特に、環状挿入物を、単一部片により、または好ましくは複数の部片を合わせて接合することにより、製作することができる。後述の部分を参照されたい。
【００５４】
金型は、好ましくはかつ有利には、内面および外面を有し、内面が羽根車の背面を再現するように構成され、外面が実質的に内面の反対側である、ベースプレートと、内面および外面を有し、内面が羽根車の正面を再現するように構成され、外面が実質的に内面の反対側である、上部リングとを備えている。
【００５５】
他の実施形態では、金型は、好ましくはかつ有利には（半）剛性形状を有し、金型内部に配置される前に個別に作製される、上述したファブリック要素を備えている。
【００５６】
本発明の特に有利な実施形態では、金型は、遠心羽根車予備成形品の下にかつベースプレートの上に内部コアを備え、内部コアを、使用の種々の技術的必要または要件に従って多数の異なる実施形態で具現化することができる。後述の部分を参照されたい。
【００５７】
本発明の別の有利な実施形態では、金型は、各空気力学的ベーン挿入物の外面に備えられることが可能な複数の成形構成部品を備え、これらの成形構成部品は、完成した羽根車の作動中に作動流体の浸食または腐食に対して作用するように構成されている。
【００５８】
特に、これらの成形構成部品を、上述したファブリック要素の１つとベーンの壁に対応する環状挿入物の表面との間の、作動流体によってもたらされる浸食プロセスまたは腐食プロセスが高い位置に備えることができる。
【００５９】
ベースプレートと上部リングとの間で前記羽根車予備成形品を中心に置きかつ係止するために、それらの間で予備成形品を閉鎖する閉鎖システムを設けることができる。このシステムを、複数の異なるタイプ、たとえば機械式システム（心出しピン、ねじ等）、幾何学的システム（成形穴、成形溝、成形歯、成形面等）または他のシステムで具現化することができる。
【００６０】
ベースプレートおよび／または上部リングの内側に作製される注入流路により金型の内部に充填材を注入する、注入システムが設けられる。
【００６１】
本発明による金型の利点は、金型がもたらす完成した羽根車が高品質であり、ターボ機械分野に対して革新的な特性を有するということである。
【００６２】
別の利点は、環状挿入物に使用される材料を、高密度発泡体またはセラミック等、低コストかつ機械加工が容易なものとすることができる、ということである。
【００６３】
さらに、材料は非常に小型であり、さらに極めて汎用性が高く、それは、特定の幾何学的形状および形状の環状挿入物を提供する多数の異なるタイプの羽根車（特に３次元羽根車または２次元羽根車）を作製することが可能であるためである。
【００６４】
金型設計のさらに別の利点は、部品全体を通して充填材の一段階注入および硬化が可能であるということである。これにより、高強度部品が提供され、コストおよび時間がかかる可能性がある接着、機械加工または機械式取付等の二次接合操作が不要となる。さらに、動作間の部品汚染または操作破損の可能性がなくなる。
【００６５】
第４の態様によれば、完成した羽根車のベーンの空気力学的特性が維持されるように、完成した遠心羽根車の少なくとも空気力学的ベーンを再現するように構成された空気力学的ベーン挿入物がある。
【００６６】
有利には、空気力学的ベーン挿入物は、少なくとも、空気力学的ベーンを適切に再現するように構成された中心領域と、環状アセンブリを形成する隣接する挿入物の端部領域に関連づけられるように構成された端部領域とを備えている。
【００６７】
特に有利な実施形態では、これらの成形端部領域は、作動流体に対して入口小穴および出口小穴をそれぞれ形成するために、かつ金型内で挿入物を操作し、位置決めし、樹脂流路を含むように、隣接する挿入物の端部領域に関連づけられるように構成されている。さらに、成形端部領域に、充填材の注入中の漏れを回避するように封止要素を設けることができる。
【００６８】
好ましい実施形態では、空気力学的ベーン挿入物は、少なくとも単一部片によって作製されるが、挿入物を２つ以上の部片から作製することができ、または反対に、特定の実施形態により単一の挿入物が２つ以上の空気力学的ベーンをもたらすことができることは排除されない。
【００６９】
本発明のこの態様の利点は、充填材が硬化した後に挿入物を羽根車から容易に除去することができるように、複雑な３Ｄ幾何学形状を有するベーンの製造が可能になるということである。
【００７０】
別の例示的な実施形態によれば、空気力学的ベーン挿入物は、他のベーン挿入物と接合されて、完成した羽根車のベーンの空気力学的特性が維持されるように、完成した羽根車のすべての空気力学的ベーンを再現する環状アセンブリを形成する。
【００７１】
この環状挿入物もまた、単一部品によって作製することができる。後述の部分を参照されたい。
【００７２】
好ましい実施形態では、環状挿入物は、好ましくはかつ有利には、第１の面、第２の面、複数の成形スロットおよび軸方向穴を備えている。
【００７３】
第１の面は、完成した羽根車のすべての空気力学的ベーンの環状アセンブリの上面を再現するように構成され、第２の面は、第１の面の実質的に反対側であり、上述した環状アセンブリの下面を再現するように構成されており、複数の成形スロットは、実質的にベーンの側壁を再現するように設けられ、軸方向穴が、ターボ機械のロータが配置される完成した羽根車の軸方向穴を実質的に再現する。
【００７４】
有利には、空気力学的ベーン挿入物および環状挿入物を、完成した羽根車の製造プロセスまたはタイプに従って適切な材料によって作製することができ、それは可溶性材料または脆弱材料、再成形可能材料、または限定されないが金属、セラミック、ポリマー、木材またはろう等、複数部片で抽出することができる固体材料であり得る。いくつかの特定の例には、水溶性セラミック（たとえば、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇのＡｑｕａｐｏｕｒ（商標））、状態変化材料（たとえば２Ｐｈａｓｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓの「Ｒａｐｉｄ  Ｒｅｆｏｒｍａｂｌｅ  Ｔｏｏｌｉｎｇ  Ｓｙｔｅｍｓ」）、形状記憶ポリマー（たとえばＣｏｒｎｅｒｓｔｏｎｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＧｒｏｕｐのＶｅｒｉｆｌｅｘ（登録商標）Ｒｅｕｓａｂｌｅ  Ｍａｎｄｒｅｌ）が挙げられる。
【００７５】
本発明による空気力学的ベーン挿入物および環状挿入物の利点は、高品質かつターボ機械分野に対し革新的な特性を有する完成した羽根車を構築することができるということである。
【００７６】
別の利点は、特定の幾何学的形状および形状を提供する多くの異なるタイプの空気力学的ベーン、たとえば２次元タイプまたは３次元タイプ等の羽根車を作製することができるため、極めて汎用性が高いということである。
【００７７】
さらに別の利点は、概して、完成した羽根車を１回の注入で作製することができ、後続する組立および接合が不要である、ということである。これにより、製造時間が縮小され、部品の構造的な完全性が向上する。しかしながら、各ベーンを個々に注入し硬化させ、その後、後続するステップでこれらのベーンをハブおよび側板と結合することは排除されない。
【００７８】
第５の態様によれば、少なくとも、ベーンおよび完成した羽根車の空気力学的特性が維持されるように、完成した羽根車の空気力学的ベーンを再現する複数の空気力学的ベーン挿入物を備える環状挿入物を製造するステップを含む、ターボ機械用の遠心羽根車を構築する方法がある。
【００７９】
空気力学的ベーンは、２つの隣接するブレード間に空の空間であり、それを通して、羽根車が作動している時に作動流体が流れることができる。上述した説明も参照されたい。
【００８０】
本発明の有利な実施形態では、この方法は、前記適切な材料によって作製された複数の空気力学的ベーン挿入物を構築するステップを含み、それら空気力学的ベーン挿入物の各々は、少なくとも羽根車の空気力学的ベーンを再現し、各々、環状挿入物を具現化するように互いに関連するように構成されている。
【００８１】
本発明の代替実施形態では、特定の金型を用いて単一部片から環状挿入物を構築するステップが提供される。
【００８２】
本発明の実の実施形態では、前記空気力学的ベーン挿入物の各々の周囲に備えることが可能な第１のファブリック要素を構築するステップが提供される。
【００８３】
さらに別の実施形態では、ベーンの上壁にかつ環状挿入物の隣接するベーンの下壁に備えることが可能な第２のファブリック要素を構築する別のステップが提供される。
【００８４】
さらに、複数のブレード壁とブレード間の壁とを連続的に形成することができる第３のファブリック要素を構築する他のステップが提供される。
【００８５】
しかしながら、ファブリック要素を構築しそれらを組立の必要または用途の必要に従って羽根車挿入物に関連づける多くの方法があり得ることが明らかである。
【００８６】
本発明の別の実施形態では、少なくとも成形構成部品を、各空気力学的ベーン挿入物の外面に、ファブリック要素をそれに備える前に備える別のステップが提供される。このように、空気力学的ベーン挿入物とそれぞれのファブリック要素との間で成形構成部品を封止することが可能である。
【００８７】
本発明のさらに別の実施形態では、高回転速度での完成した羽根車の作動中により高い強度および剛性を与え、同時に、繊維を配置するための固体ベースを提供するその構築を容易にするために、環状挿入物の下に内部コアを備える別のステップが提供される。
【００８８】
有利には、充填材料を、樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）、真空支援樹脂トランスファ成形（ＶＡＲＴＯＭ）、構造反応射出成形（ＳＲＩＭ）、補強反応射出成形（ＲＲＩＭ）等の注入プロセスによって、金型の内側に充填させることができる。構築または使用の特定の必要に従って他の方法を使用することが排除されないことが明らかである。
【００８９】
別の好ましい実施形態では、充填材料の注入および硬化プロセスの後に環状挿入物を除去する別のステップが提供され、これを、可溶性挿入物の場合は液体または気体でフラッシングし、溶融性挿入物の場合は加熱し、脆弱挿入物の場合は破壊し、または固体挿入物の場合は、変化なしに除去することができるように環状挿入物の幾何学的形状を設計することによって、達成することができる。いずれの場合も、この除去ステップは、完成した羽根車のベーンの空気力学的特性が維持されるように、環状挿入物を、注入プロセスの後に完成した羽根車から抽出するかまたは分離することができる、ということである。
【００９０】
別の好ましい実施形態では、空気力学的ベーン挿入物のかつ環状挿入物のすべてまたは一部を、挿入物を機械加工する必要を最小限にする付加的な製造技法を用いて製作する、さらに別のステップが提供される。これらの付加的な製造方法には、限定されないが、ステレオリソグラフィ、溶融堆積モデリング、レーザ焼結および電子ビーム溶解が挙げられる。方法の選択は、羽根車の成形温度および所望の寸法公差を含む多くの要素によって決まる。これは、同じ形状のわずかな量の羽根車が製造される用途の場合に特に魅力的である。
【００９１】
さらに別の好ましい実施形態では、挿入物のすべてまたは一部は、上述した付加的な製造方法のうちの１つによって作製されるダイを用いて鋳造される。この場合、挿入物材料は、可溶性であるセラミックから構成され得る。
【００９２】
本発明による方法の利点は、本方法による完成した羽根車製品が高品質であり、ターボ機械分野に対して上述した革新的な特性を有するということである。
【００９３】
別の利点は、特定の要件に従って完成した羽根車の品質または機械的特性を向上させる構成部品または要素を追加するさらなる段階を提供することが特に容易であるということである。
【００９４】
さらなる利点は、空気力学的特性および機械的特性を維持する種々のタイプの羽根車、たとえば２次元羽根車または３次元羽根車等を構築することが可能であるため、この方法は極めて汎用性が高い。
【００９５】
本発明は、説明と、限定しない実際的な実施形態を概略的にかつ比例尺でなく示す添付図面とをたどるにより、より明確になろう。より詳細には、図面において、同じ数字は同じかまたは対応する部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１Ａ】種々の実施形態のうちの１つによる羽根車の断面図である。
【図１Ｂ】種々の実施形態のうちの１つによる羽根車の断面図である。
【図１Ｃ】種々の実施形態のうちの１つによる羽根車の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による金型の分解されたアセンブリの図である。
【図３】図２に類似する金型の側面および組立分解図である。
【図４】図３の金型用の構成部品を示す図である。
【図５】図２または図３の金型の構成部品の図のうちの１つである。
【図６】図２または図３の金型の構成部品の図のうちの１つである。
【図７】本発明の特定の実施形態による他の構成部品を示す図である。
【図８】本発明の特定の実施形態による他の構成部品を示す図である。
【図９Ａ】本発明の特定の実施形態による繊維要素を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の特定の実施形態による繊維要素を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の特定の実施形態による繊維要素を示す図である。
【図１０】図２または図３の金型の断面図である。
【図１１Ａ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【図１１Ｃ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【図１１Ｄ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【図１１Ｅ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【図１１Ｆ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【図１１Ｇ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【図１１Ｈ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【図１１Ｉ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【図１１Ｌ】本発明の種々の実施形態で用いられる複数のファイバのうちの１つを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００９７】
すべてのさまざまな図において同じ数字が同じ部分に対応している図面において、本発明の第１の実施形態によるターボ機械用の完成した遠心羽根車が、概して数字１０Ａで示されている（図１Ａ参照）。この羽根車１０Ａは複数の空気力学的ベーン１３を備え、それは、第１のファブリック要素１Ａ（図９Ａも参照）によって作製された空気力学的ブレード１５の間に形成され、概して「マトリックス」として示す第１の充填材Ｍが含浸されている。
【００９８】
ファブリック要素、空気力学的ブレードおよび対応するベーンの数および形状は、羽根車の特定の実施形態に応じて変化することが明らかである。上述した説明を参照されたい。
【００９９】
作動流体が、到来方向Ａに沿って各ベーン１３の入口小穴に入り、ベーン１３内を通り、方向Ｂに沿って同じベーンの出口小穴から出る。
【０１００】
成形構成部品１９（図１Ａでは比例尺で示されていない）が、羽根車１０Ａの作動中の作動流体の浸食を防止するように、各ブレード１５間のベーン１３の下位壁１３Ｉに配置されている。有利には、ベーン１３の上に、実質的に遠心側板形状および機能を有する第４のファブリック要素４が設けられている。ベーン１３の下に内部コア要素２１が備えられ、それを複数のさらなるファブリック要素５、６、７によって包囲することができる。後述の説明を参照されたい。
【０１０１】
実施形態では、（図７の説明も参照されたい）この成形構成部品１９は、作動流体の流れによってもたらされる浸食プロセスが高い可能性がある、ベーン１３の下位壁１３Ｉの形状を実質的に再現するが、これらの構成部品１９を、別の形状または他の材料で作製することができることを排除するべきではない。後述の説明を参照されたい。
【０１０２】
図１Ｂは第２の実施形態を示し、そこでは、羽根車１０Ｂに、ベーン１３の上壁とそれらの間のそれぞれのブレード１５に沿う隣接するベーン１３の下壁とを交互に包囲するように構成された第２のファブリック要素１Ｂ（図９Ｂにも示す）が設けられている。
【０１０３】
図１Ｃは第３の実施形態を示し、そこでは、羽根車１０Ｃに、ブレード１５と各ブレード１５の間のベーン１３の上位壁１３Ｓとを形成するように構成された第３のファブリック要素１Ｃ（図９Ｃの説明も参照されたい）が設けられており、この第３のファブリック要素１Ｃは、ブレードを形成するようにプレートから広がっている複数の成形シートを含む実質的に環状プレートによって構成されている。
【０１０４】
実施形態１０Ｂおよび１０Ｃの両方において、図自体に示すように、成形構成部品１９、内部コア２１等として、図１Ａの第１の実施形態において説明したものと同じ要素を設けることができる。
【０１０５】
図２には、基本的に環状挿入物１１０（この図ではそれ自体組立分解図で示す）と、ベースプレート１１３と上部リング１１５との間の内部コア要素２１とを備える、前記遠心羽根車１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃを構築するための金型の組立分解図が示されている。
【０１０６】
環状挿入物１１０は、この特定の実施形態では、各々が完成した羽根車の空気力学的ベーン１３を再現する複数の空気力学的ベーン挿入物２００を、実質的に環状またはトロイド形のアセンブリを形成するように組み立てることにより、作製される。後述の部分を参照されたい。
【０１０７】
ベースプレート１１３は、完成した羽根車１０Ａ、１０Ｂまたは１０Ｃの背面を再現するように構成された内面１１３Ａと、内面１１３Ａとは実質的に反対側である外面１１３Ｂとを有している。上部リング１１５は、羽根車の正面を再現するように構成された内面１１５Ａと、内面１１５Ａと実質的に反対側である外面１１５Ｂとを有している。
【０１０８】
内部コア要素２１は、環状挿入物１１０の下に備えられ、第１の面２１Ａ（図２、図３および図９も参照されたい）、反対側の第２の面２１Ｂおよび軸方向穴２１Ｃを示している。第１の面２１Ａは、ベルに類似する側板形態かまたは、予備成形品１１０の下面に一致するように構成されたチューリップ形状（ｔｕｌｉｐａｎ）を有しており、反対側の第２の面２１Ｂは、完成した羽根車の背面を実質的に再現するように構成され、軸方向穴２１Ｃには、完成した羽根車を取り付けることができる機械のシャフトＲに関連づけることができる。
【０１０９】
この図面において、コア要素２１は、第５の繊維要素５、第６の繊維要素６および第７の繊維要素７によって包囲されている。後述の部分を参照されたい。
【０１１０】
これらの図面において、コア要素２１の形状は、シャフトと予備成形品１１０との間の空間を完全に充填するように示されており、応力および同時に完成した羽根車の重量を低減するためにこの空間を部分的に充填するコア要素２１を具現化することを排除しないことが留意されなければならない。
【０１１１】
別の有利な実施形態では、コア要素２１が金属材料によって作製される場合、これらのさらなるファブリック要素５、６または７を設けることはできない。
【０１１２】
さらに、金属材料によって作製されかつファブリック要素の一部が挿入されたコア要素２１に、成形空洞または穴を設けることにより、これらの要素をその上により安定して取り付けることができる。
【０１１３】
さらに、図２には、閉鎖システム１１９が（この有利な実施形態では）ベースプレート１１３の内面１１３Ａの縁に固定された複数の閉鎖ピン１１９Ａを備え、上部リング１１５の内面１１５Ａの縁に、対応する閉鎖穴１１９Ｂが作製されており、各空気力学的ベーン挿入物２００の特定の位置に挿入穴１１９Ｃが設けられていることが示されている。後述の説明を参照されたい。
【０１１４】
本明細書では、閉鎖システム１１９を具現化の一例として説明しており、このシステムは、特定の実施形態に応じて大きく変化する可能性があることが明らかである。
【０１１５】
図２には、特定の材料、最終的には予備成形品１１０および／または挿入物２００と同じ材料で作製された、完成された羽根車の軸方向穴２１Ｃを形成する軸方向挿入物１２１がさらに示されている。
【０１１６】
図２は、複数の第１のファブリック要素１Ａも示し、それらの各々は、それぞれの空気力学的ベーン挿入物２００の外面に備えられていることも留意されなければならず、金型１００は、図１Ｂおよび図１Ｃそれぞれにおいて概略的に示す完成した羽根車を具現化するように、第２のファブリック要素１Ｂおよび第３のファブリック要素１Ｃ（簡単のために図２には示さない）それぞれもさらに備えることができることが明らかである。
【０１１７】
図３は、図２のものと類似する金型の組立分解かつ側面図を示し、そこでは、挿入物２００は合わせて関連づけられて環状挿入物１１０を形成している。この図では、簡単のために、第１のファブリック要素１Ａも第２のファブリック要素１Ｂも第３のファブリック要素１Ｃも示されていない。
【０１１８】
さらに、この図面には、本発明の有利な実施形態で完成した羽根車を形成するように金型１００内に設けることができる、第４のファブリック要素４、第５のファブリック要素５および第６のファブリック要素６が示されている。
【０１１９】
特に、第４のファブリック要素４は、環状挿入物１１０と上部リング１１５との間に備えられるように構成され、第５のファブリック要素５は、コア２１とベースプレート１１３の内面１１３Ａとの間に備えられるように構成され、第６のファブリック要素６は、環状挿入物１１０とコア２１との間に備えられるように構成され、第７のファブリック要素７は、コア２１の軸方向穴２１Ｃ内部に関連づけられるように構成されている。これらのファブリック要素４、５、６、７に、製造プロセス中に第１の充填剤Ｍを含浸させることができる。
【０１２０】
さらに、図３には、部分的に断面で、かつ完成した羽根車の空気力学的特性が維持されるように完成した羽根車の複数の空気力学的ベーンの環状アセンブリを再現するように構成された環状挿入物１１０もまた示されている。
【０１２１】
本明細書に記載する好ましい実施形態では、環状挿入物１１０は、ベーン環状アセンブリの上面によって形成され、かつ実質的に、ベルまたはチューリップに類似する形態を有し、第４のファブリック要素４に適合されることが可能な、第１の面１１０Ａを備えている。第２の面１１０Ｂは、第１の面１１０Ａの実質的に反対側であり、ベーン環状アセンブリの下面によって作成され、各ベーン１３のブレード１５を実質的に再現するように、複数の成形スロット１３７が設けられ、軸方向穴２１Ｃをターボ機械のロータＲに関連づけることができる。
【０１２２】
この環状挿入物１１０を、複数の前記空気力学的ベーン挿入物２００（これらの図に示すように）を互いに接合することにより、または上述したように単一部片として作製することができる。
【０１２３】
図４には、完成した羽根車のアセンブリ全体の剛性を増大させ、充填材に対する優先的な流路をなくし、硬化中に亀裂が開始する可能性がある繊維のない充填材料のみを含む領域を回避するように、前記成形スロット１３７のコーナにおいて空間内部に取り付けることができる、セグメント化されたファブリック要素３７（図１Ａも参照されたい）が概略的に示されている。
【０１２４】
好ましい実施形態では、ファブリック要素１〜７および３７のすべてが、軟性または（半）剛性の特徴を示すファブリック材料によって作製され、そのため、それらを、別個に作製して金型組立中に合わせて関連づけることができる。しかしながら、ファブリック材料を、完成した羽根車の使用の種々の実施形態または必要に従って他のタイプによって作製することができる。さらに、これらのファブリック要素を、種々の実施形態に従って種々のタイプの繊維材料で作製することができる。後述の部分を参照されたい。
【０１２５】
図５および図６には、本発明の有利な実施形態による空気力学的ベーン挿入物２００が示されており、そこでは、それは、完成した羽根車のベーン１３を再現するように構成された中心領域２００Ａと、環状挿入物１１０を具現化する環状アセンブリを配置するように、隣接するベーン挿入物２００の成形端部領域２００Ｂおよび２００Ｃそれぞれに関連づけられるように構成された、反対側の成形端部領域２００Ｂ、２００Ｃとを備えている。特に、端部領域２００Ｂ、２００Ｃは、側面２００Ｄおよび２００Ｅをそれぞれ備え、それらは、隣接するベーン挿入物２００の側面２００Ｄおよび２００Ｅそれぞれと係合することができる。
【０１２６】
有利には、反対側の成形端部領域２００Ｂ、２００Ｃは、ベーン１３のそれぞれ入口小穴および出口小穴を再現する。
【０１２７】
さらに、この特定の実施形態では、端部領域２００Ｂ、２００Ｃは、隣接する挿入物２００の端部領域と適合するために、同時にベーン挿入物２００を金型１００内で操作し位置決めするように成形されている。
【０１２８】
これらの端部領域２００Ｂ、２００Ｃの形態および形状を、本発明の特定の実施形態に従って変更することができることは明らかである。
【０１２９】
本明細書に示すベーン挿入物２００は３次元ベーンを表していることが留意されなければならないが、この挿入物２００を、他の異なるタイプ、たとえば２次元ベーン等に従って作製することができることは明らかである。
【０１３０】
図７に、本発明の有利な実施形態による上述した成形要素１９が概略的に示されており、それは、完成した羽根車のベーン１３の浸食プロセスが高い部分、たとえばその底部分のみを覆うことができる（図１Ａを参照されたい）。
【０１３１】
特に、この成形要素１９は、ベーン１３の下位壁１３Ｉの形状を再現することができかつそれに備えることが可能な第１の面Ｓ１によって（図１Ａも参照されたい）、かつベーン１３の内側のブレード１５の側壁の形状を部分的に再現しかつそれに関連づけられる側縁Ｓ２およびＳ３によって具現化される。有利には、この成形要素１９を、ベーン挿入物２００の中心領域２００Ａに関連づけることができ、第１のファブリック要素１Ａ、第２のファブリック要素１Ｂまたは第３のファブリック要素１Ｃによって封止することができる。図５および図６も参照されたい。
【０１３２】
図８には、図７に対して異なる実施形態が示されており、そこでは、成形構成部品２０は、ベーン１３の壁を完全にコーティングするかまたは覆うことができ、言い換えれば、この成形構成部品２０は、作動流体が流れるベーン１３を完全に再現することができる閉鎖流路を実質的に形成する。
【０１３３】
特に、この成形要素２０は、ベーン１３の下位壁１３Ｉの形状を再現しかつそれに備えられることが可能な下位面Ｌ１により、ベーン１３の内側のブレード１５の側壁の形状を再現しかつそれに関連づけられる側縁Ｌ２およびＬ３により、かつベーン１３の上位壁１３Ｓの形状を再現しかつそれに備えられる上位面Ｌ４によって具現化される。
【０１３４】
同時に、この成形要素２０を、挿入物２００の中心領域２００Ａに関連づけ、第１のファブリック要素１Ａ、第２のファブリック要素１Ｂまたは第３のファブリック要素１Ｃによって封止することができる。
【０１３５】
これらの成形用度１９、２０を、浸食または腐食に対して耐性のある材料（たとえば金属またはセラミックまたはポリマー等）によって作製することができ、それを用いて、完成した羽根車の機械的耐性をさらに向上させることができる。
【０１３６】
成形要素１９、２０がベーンの形状を再現しなければならず、そのため、それらを、それらが備えられなければならない特定のベーンの形状に従って３次元タイプもしくは２次元タイプまたは他のタイプとすることができることが明らかである。
【０１３７】
成形要素１９、２０を、充填材Ｍにより、またその成形品によって単純かつ有用な方法で、ベーン１３内側に固定することができることが留意されなければならない。
【０１３８】
図９Ａは、ベーン１３の形状をおよそ再現する形状を示す第１のファイバ要素１Ａ（図１Ａもまた参照されたい）を示す。この場合、この要素１Ａを、いかなるタイプの繊維（上述したように）によって作製することも可能であり、有利には、半弾性または柔軟性にして、挿入物２００の端部領域２００Ｂまたは２００Ｃを通過しかつその後中心領域２００Ａの周囲を閉鎖するように拡がることができるようにすることができる。さらなる実施形態では、挿入物２００は、端部領域２００Ｂ、２００Ｃを含むことができないことが明らかである。別の実施形態では、要素１Ａを、挿入物２００の上に直接編み組むかまたは他の方法で製作することができ、それによりファブリックの変形が不要となる。
【０１３９】
図９Ｂは第２の繊維要素１Ｂ（図１Ｂも参照されたい）を示し、それは、ベーン１３の上位壁１３Ｓとそれらの間のそれぞれのブレード１５に沿った隣接するベーン１３の下位壁１３Ｉとを交互に包囲するように構成された形状を示している。特に、この第２の要素１Ｂは、ベーン挿入物２００および隣接するベーン挿入物２００を金型１００の組立中にその表面において対向するように配置して、環状アセンブリのすべてのベーン１３を連続的に形成するように成形された側板によって実質的に作製される。
【０１４０】
図９Ｃは第３の繊維要素１Ｃ（図１Ｃも参照されたい）を示し、それは、環状プレートにより上位壁１３Ｓまたは下位壁１３Ｉを形成するように実質的に作製され、ブレード面がこのプレートから広がって完成した羽根車のブレード１５を形成する構成を示しており、この第３のファブリック要素１Ｃを、金型１００の組立中に、実質的に環状挿入物１１０の上に（図９Ｃに示すように）、または環状挿入物１１０の下に（図１Ｃに示すように）配置することができる。
【０１４１】
図１０には、図２および図３の金型１００の断面が概略的に示されており、そこでは、特に、ベーン挿入物２００と、内部に上述したファブリック要素１〜７が収容されかつ充填材Ｍが充填されている空の空間とが示されている。
【０１４２】
特に有利な実施形態では、隣接するファブリック要素が厳密に互いに接触するように内側に配置されたファブリック要素１〜７を突き合わせるかまたは互いに押し付けるように、空の空間が作成される。
【０１４３】
このように、可能な限り２つの隣接する繊維要素１〜７の間の空の空間を低減することが可能であり、充填材Ｍは、高くかつ制御された繊維体積分率を提供するために同じ繊維要素１〜７の繊維間の空間を充填することができ（上述した部分を参照）、特に、閉鎖した金型を用いて、高くかつ制御された繊維体積分率を提供するようにこれらの空間を制御することが可能である。
【０１４４】
充填材Ｍを、ベースプレート１１３にかつ／または上部リング１１５に作成された複数の注入穴１２３から注入することができる。
【０１４５】
図１１Ａ〜図１１Ｌには、本発明の種々の実施形態による繊維要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、４、５、６、７または３７を作製するために使用することができる複数の繊維が示されている。
【０１４６】
特に、図１１Ａには、充填材Ｍを備えた複合材料が示されており、その内部には、完成した羽根車の使用中に繊維要素に対する最適な強度分布を有するために、優先的な方向に配向され得る複数の連続繊維Ｒ２が封止されている。
【０１４７】
図１１Ｂおよび図１１Ｃには、その内部には、複数の粒子繊維Ｒ３およびそれぞれの不連続繊維Ｒ４が封止されている充填材Ｍから構成された複合材料が示されている。
【０１４８】
図１１Ｄ〜図１１Ｌには、それぞれ、二軸メッシュＲ５、縫合メッシュＲ６、三軸メッシュＲ７、多層歪みメッシュＲ８、３次元撚糸メッシュＲ９、円筒状３次元メッシュＲ１０および３次元織合せメッシュＲ１１からなるそれぞれの繊維が示されている。これらのタイプすべての繊維またはメッシュを、繊維要素に対する最適な強度分布を有するために異なるように配向させることができる。
【０１４９】
長年、特定の実施形態によって使用することができる特定の用途に対して特定の特性を示す、多くのタイプの合成繊維が開発されたことが留意されなければならない。
【０１５０】
たとえば、会社「Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｆｉｂｅｒｓ  ｂ．ｖ．  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」のＤｙｎｅｅｍａ（登録商標）（「Ｇｅｌ  Ｓｐｕｎ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ」またはＨＤＰＥとしても知られる）は、牽引用のケーブルの製造に適している合成繊維であり、それは、カイトサーフィン、登山、魚釣り等のスポーツおよび甲冑の製造等に使用され、Ｄｙｎｅｅｍａに類似する別の繊維は、米国企業によって特許が取得されたＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）であり、市販の別の繊維は、Ｎｏｍｅｘ（登録商標）、すなわちＤｕＰｏｎｔにより６０年代初頭に作製されたメタアラミド物質である。
【０１５１】
開示した例示的な実施形態は、革新的な特徴を備えた羽根車を具現化する目的物および方法を提供する。この説明は本発明を限定するようには意図されていないことが理解されるべきである。反対に、例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲に含まれる、代替形態、変更形態および均等物をカバーするように意図されている。さらに、例示的な実施形態の詳細な説明では、請求項に記載の発明が完全に理解されるために多数の特定の詳細を示している。しかしながら、当業者は、こうした特定の詳細なしにさまざまな実施形態を実施することができることを理解するであろう。
【０１５２】
本例示的な実施形態の特徴および要素を、実施形態では特定の組合せで説明しているが、各特徴または要素を、実施形態の他の特徴および要素なしに単独で、または本明細書に開示した他の特徴および要素があってもなくてもさまざまな組合せで使用することができる。
【０１５３】
この記載されている説明は、例を用いて、最良の形態を含む発明を開示するとともに、あらゆる当業者が、任意の装置またはシステムを作成し使用しかつ任意の組み込まれた方法を実行することを含む、本発明を実施することができるようにする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者には思いつく他の例も含むことができる。こうした他の例は、請求項の文字通りの言語とは異ならない構造的要素を有する場合、または請求項の文字通りの言語とはごくわずかに相違する等価な構造的要素を含む場合、請求項の範囲内にあるように意図されている。
【符号の説明】
【０１５４】
１Ａ  ファブリック要素
１Ｂ  ファブリック要素
１Ｃ  ファブリック要素
４  ファブリック要素
５  ファブリック要素
６  ファブリック要素
７  ファブリック要素
１０Ａ  羽根車
１０Ｂ  羽根車
１３  ベーン
１３Ｉ  下位壁
１３Ｓ  上位壁
１５  ブレード
１９  成形構成部品
２０  空気力学的ベーン挿入物
２１  内部コア要素
２１Ｃ  軸方向穴
３７  ファブリック要素
１１５  成形スロット