(57)【要約】【課題】カスタムサイズのマスタ翼形部構造にスケーリングする方法を提供する。【解決手段】ターボ機械翼形部を設計する方法は、ターボ機械翼形部の所定の回転軸に対応して、所定の外半径及び内半径を有するマスタ翼形部構造を準備することを含み得る。マスタ翼形部構造の大きさは、マスタ翼形部構造の、所定の外半径と異なる外半径、及び／又は、マスタ翼形部構造の、所定の内半径と異なる内半径を有する、カスタムサイズのターボ機械翼形部を得るために半径方向に調整され得る。部分スパンシュラウド及び先端シュラウドのうち、少なくとも一方のパラメータを変更することによって、カスタムサイズのターボ機械翼形部の周波数を調整することは、その後に実施され得る。軸方向の大きさ調整も、また、実施され得る。ホイールボックス試験を実施することなく、ターボ機械に、カスタムサイズのターボ機械翼形部を採用してもよく、マスタ翼形部構造に、実質的に類似した運転特徴を示し得る。【選択図】図１
2015068342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械翼形部（２００、３００）の設計方法であって、
ターボ機械翼形部（２００、３００）の回転軸Ａに対して、所定の外半径（ＯＲＭ）、及び所定の内半径（ＩＲＭ）を有するマスタ翼形部構造（１００）を準備することと、
マスタ翼形部構造（１００）の、所定の外半径（ＯＲＭ）と異なる外半径（ＯＲＳ、ＯＲＬ）、及びマスタ翼形部構造（１００）の所定の内半径（ＩＲＭ）と異なる内半径（ＩＲＳ、ＩＲＬ）のうち、少なくとも一方を有する、カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）を得るために、マスタ翼形部構造（１００）の大きさを、半径方向に調整することとを含む方法。
【請求項２】
マスタ翼形部構造（１００）が、公知の運転特性を有し、カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）が、実質的に類似の運転特性を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
部分スパンシュラウド（２１０、３１０）及び先端シュラウド（２２０、３２０）のうち、少なくとも１方のパラメータを変更することによって、カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）の周波数を調整することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
部分スパンシュラウド（２１０、３１０）のパラメータが、その半径位置を含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
先端シュラウド（２２０、３２０）のパラメータが、その重量を含む、請求項３記載の方法。
【請求項６】
カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）を得るために、マスタ翼形部構造（１００）からのピッチ（Ｐｒ）対軸方向幅の比を、カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）において維持しつつ、マスタ翼形部構造（１００）の大きさを、軸方向に調整することをさらに含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）を得るために、マスタ翼形部構造（１００）からのピッチ（Ｐｒ）対軸方向幅の比をカスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）において維持しながら、マスタ翼形部構造（１００）の大きさを軸方向に調整することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ターボ機械が、低圧（ＬＰ）蒸気タービン部である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）が、ＬＰ蒸気タービン部の最終段バケットである、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）が、低蒸気タービンバケット、低圧蒸気タービンノズル、圧縮機ブレード、及びコンプレッサベーンからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）が、タービンバケット及びタービンノズルのうち、少なくとも一方を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
マスタ翼形部構造（１００）が、複数の異なる寸法の用途のための、複数の外半径（ＯＲＭ）に適応する、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
ホイールボックス試験をすることなく、ターボ機械に、カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）を採用することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
ターボ機械翼形部（２００、３００）の設計方法であって、
ターボ機械翼形部（２００、３００）の回転軸Ａに対して、所定の外半径（ＯＲＭ）、及び所定の内半径（ＩＲＭ）を有するマスタ翼形部構造（１００）を準備することと、
マスタ翼形部構造（１００）の、所定の外半径（ＯＲＭ）と異なる外半径（ＯＲＳ、ＯＲＬ）、及びマスタ翼形部構造（１００）の所定の内半径（ＩＲＭ）と異なる内半径（ＩＲＳ、ＩＲＬ）のうち、少なくとも一方を有するカスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）を得るために、マスタ翼形部構造（１００）の大きさを、半径方向に調整することと、
カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）を得るために、マスタ翼形部構造（１００）からのピッチ（Ｐｒ）対軸方向幅の比を、カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）において維持しつつ、マスタ翼形部構造（１００）の大きさを、軸方向に調整することと、
部分スパンシュラウド（２１０）及び先端シュラウド（２２０）のうち、少なくとも一方のパラメータを変更することによって、カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）の周波数を調整することと、
ホイールボックス試験をすることなく、ターボ機械にカスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）を採用することとを含み、
マスタ翼形部構造（１００）が、公知の運転特性を有し、カスタムサイズのターボ機械が、実質的に類似の運転特性を有する、方法。
【請求項１５】
部分スパンシュラウド（２１０）のパラメータが、その半径位置を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
先端シュラウド（２２０）のパラメータが、その重量を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
ターボ機械が、低圧（ＬＰ）蒸気タービン部である、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）が、ＬＰ蒸気タービン部の最終段バケットである、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
カスタムサイズのターボ機械翼形部（２００、３００）が、タービンバケット及びタービンノズルのうち、少なくとも一方を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
マスタ翼形部構造（１００）が、複数の異なる寸法の用途のために、複数の外半径（ＯＲＭ）に適応する、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、ターボ機械翼形部に関する。より詳細には、本開示は、ホイールボックスの試験のような、空気力学試験及び機械試験をさらに行う必要を低減するような態様で、ターボ機械翼形部のスケーリング法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のターボ機械は、動力を変換するために多く利用されている。例えば、蒸気タービンシステムにおいては、蒸気が、蒸気タービンシステムのロータに連結された、複数の蒸気タービンブレードの組にわたって動かされる。ブレードにかかる蒸気の力が、これらのブレード（及び連結されたロータの本体）を回転させる。場合によっては、ロータは、発電機などのダイナモエレクトリックマシンのドライブシャフトに連結されている。ジェットエンジン、圧縮機等のような、他のターボ機械は、同様のコンセプトで運転する。
【０００３】
ターボ機械のロータは、典型的には、複数段の動翼、及び複数の対応する静翼を含み、これらは、複数の動翼の組の各々に軸方向に隣接して配置される。より詳細には、各段は、ロータの周囲に配置された複数のブレードの周方向の配列と、それぞれのブレードに軸方向に隣接して配置された対応する複数のベーンの一列とを含み得る。ターボ機械の運用効率は、少なくとも部分的には、複数のブレードの各段及び／又は対応する複数のベーンの構造に依存する。タービンでは、動翼は一般にバケットと呼ばれ、静翼はノズルと呼ばれる。例えば、低圧（ＬＰ）蒸気タービンシステムにおいては、運用効率は、バケット及び対応するノズル、特に最終段バケット（ＬＳＢ）の構造に依存する場合がある。このように、複数のバケットの段の各々及び対応するノズルは、信頼性と最適な運用効率を確実にするため、いくつかの空気力学要素及び／又は機械的要素（例えば、蒸気圧、蒸気温度、流量、ブレードの高さ、ブレードの重量等）を考慮して設計され得る。
【０００４】
ターボ機械の運転時に使用されるバケット及びノズルの段の設計、製造、試験並びに調整の工程は、費用と時間がかかる場合がある。この事実を考慮して、製造者は、製造販売するための、ターボ機械の特定のバケット及び／又はノズルを所定の数の径方向寸法で設計することが多く、顧客は、これらの所定の寸法のうちから一つを採用しなければならない。例えば、製造者は、蒸気タービンシステムのＬＰ蒸気タービン部のためのＬＳＢを３つの径方向寸法で、又は、圧縮機の特定のブレード／ベーンの段を２つの径方向寸法で製造することを決定する場合がある。製造者が設計した後は、所定の数の径方向寸法のそれぞれに対し、複数のバケットの段及び対応するノズルは、正確かつ安全に運転し、ターボ機械に最適な運用効率を提供することを確実にするために試験される。例えば、バケット／ノズルは、周波数に起因する不具合を避けるため、試験され、調整され得る。
【０００５】
顧客独自のシステムに適応するために必要なターボ機械の最適な寸法が、所定の径方向寸法の１つに合わない場合、顧客は、最適な寸法より小さいか又は大きい、所定の寸法の１つを選択しなければならない。その結果、性能及び／又は効率が失われることになる。より具体的には、顧客の他の要望に応えるために、特定のターボ機械の他の段は、バケット及び／又はノズルの選択された寸法と前後する寸法に設計されているため、性能及び効率の最適化は大変困難である。所定の径方向寸法をカスタマイズするためには、試験を繰り返し行わなければならず、また、試験の一部は、バケットの「ホイールボックス試験」と呼ばれ、費用がかかり、大変時間がかかるものであるため、一般的にはカスタマイズは行われない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００５７９８１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第一の態様には、ターボ機械翼形部の設計方法が含まれる。この設計方法は、ターボ機械翼形部の回転軸に対して、所定の外半径、及び所定の内半径を有するマスタ翼形部構造を準備することと、マスタ翼形部構造の所定の外半径と異なる外半径、及びマスタ翼形部構造の所定の内半径と異なる内半径のうち、少なくとも一方を有する、カスタムサイズのターボ機械翼形部を得るために、マスタ翼形部構造の大きさを、半径方向に調整をする方法が含まれる。
【０００８】
本発明の第二の態様には、ターボ機械翼形部の設計方法が含まれる。この設計方法は、ターボ機械翼形部の回転軸に対して、所定の外半径、及び所定の内半径を有するマスタ翼形部構造を準備することと、マスタ翼形部構造の、所定の外半径と異なる外半径、及びマスタ翼形部構造の、所定の内半径と異なる内半径のうち、少なくとも一方を有するカスタムサイズのターボ機械翼形部を得るために、マスタ翼形部構造の大きさを半径方向に調整することと、カスタムサイズのターボ機械翼形部を得るために、マスタ翼形部構造からのピッチ対軸方向幅の比を、カスタムサイズのターボ機械翼形部において維持しつつ、マスタ翼形部構造の大きさを軸方向に調整することと、部分スパンシュラウド及び先端シュラウドのうち、少なくとも一方のパラメータを変更することによって、カスタムサイズのターボ機械翼形部の周波数を調整することと、ホイールボックス試験をすることなく、ターボ機械にカスタムサイズのターボ機械翼形部を採用することとを含み、マスタ翼形部構造が、公知の運転特性を有し、及びカスタムサイズのターボ機械が、実質的に類似の運転特性を有する、方法。
【０００９】
本発明のこれらの特徴及びその他の特徴は、以下の、本発明の様々な様態の詳細な説明から、本発明の様々な実施形態を示した添付の図面と併せて、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による、例示的なバケット及び／又はノズルのマスタ翼形部構造の正面斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による、図１のマスタ翼形部構造に基づいた、より小さなカスタムサイズのターボ機械翼形部構造の正面斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による、図１のマスタ翼形部構造に基づく、より大きなカスタムサイズのターボ機械翼形部構造の正面斜視図である。
【図４】本発明の実施形態による、例示的なバケット及び／又はノズルのマスタ翼形部構造の側面斜視図である。
【図５】本発明の実施形態による、図４のマスタ翼形部構造に基づく、より小さなカスタムサイズのターボ機械翼形部構造の側面斜視図である。
【図６】本発明の実施形態による、図４のマスタ翼形部構造に基づく、より大きなカスタムサイズのターボ機械翼形部構造の側面斜視図である。
【図７】本発明の実施形態による、いくつかのカスタムサイズのターボ機械翼形部の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態による、１つのマスタ翼形部構造に基づいた、ターボ機械の複数の異なる段における、カスタムサイズのターボ機械翼形部構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の図面は必ずしも一定の縮尺ではないことに注意されたい。図面は本発明の典型的な態様のみを表すことを目的としており、そのため、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。図面においては、複数の図面にわたって、類似の番号は類似の要素を示す。
【００１２】
本明細書で説明したように、本発明の態様は、一般に、ターボ機械翼形部を設計する方法に関する。本発明の態様は、ターボ機械のすべての種類にわたって適用することができ、例えば、低圧（ＬＰ）蒸気タービン部、高圧（ＨＰ）蒸気タービン部、中圧（ＩＰ）蒸気タービン部、圧縮機、ジェットエンジン等に適用できるが、これらに限られない。ＬＰ蒸気タービン部に関しては、本発明の教示は、ＬＰ蒸気タービン部の最終段バケット又はノズルに、特別な適用性を見出すことができる。ターボ機械のこれらの構造の、それぞれの運転及び機能はよく知られているため、それらの特定の機能と部品の詳細は簡潔性のため示さない。本明細書においては、用語「翼形部」には、ターボ機械内のバケット、ノズル、ブレード又はベーンが含まれる。例えば、カスタムサイズのターボ機械翼形部は、低圧蒸気タービンバケット、低圧蒸気タービンノズル、圧縮機ベーン、圧縮機ブレード等を含み得る。
【００１３】
図１にもどると、本発明の実施形態による方法には、所定の、幾何学的な構造及び寸法を有するマスタ翼形部構造１００を提供することが含まれ得る。所定の寸法には、マスタ翼形部構造１００の回転軸に対する所定の外半径ＯＲＭと、所定の内半径ＩＲＭとが含まれる。この回転軸は、ロータの軸であり、図示されてはいないが回転軸Ａとして示されており、ターボ機械内で、翼形部がこのロータの軸に連結されていると理解される。本明細書にて使用される場合、「半径方向の」及び／又は「半径方向に」という用語は、物体の半径に沿った相対的位置／方向を意味し、翼形部が連結されたロータの回転軸Ａに略垂直である。（注：図示に限界があるために、ロータ及び実際の回転軸は図示していないことを示すため、回転軸Ａは、仮想線で示される。翼形部１００、２００、３００は、従来のロータホイールを使用してロータに連結されていると理解される。）。本明細で使用される外半径は、回転軸Ａから先端部の外側の限界位置、すなわち、翼形部の端部が先端シュラウド１２０まで延びる位置までの距離である。本明細書にて使用される内半径とは、回転軸Ａから根元部、すなわち、翼形部がロータへの連結部から延び始める位置までの距離である。
【００１４】
マスタ翼形部構造１００は、様々な形状のいずれであってもよく、ターボ機械業界で、理想的で基本的な翼形部として現在知られている形状であってもよいし、今後開発される形状であってもよい。運転特性を知るために、マスタ翼形部構造１００は、試験され、モデリングされている。試験には、空気力学試験、流量試験、寸法公差試験、周波数調整試験、空気力学性能試験等のような、現在知られているか、又は後に開発される試験が含まれ得る。特に、正確な周波数の調整を確実にするための「ホイールボックス試験」という特定の試験が採用され得る。ホイールボックス試験には、例えば、固有周波数を決定するために、歪みゲージを有する翼形部をロータに搭載し、運転スピードに調整することが含まれ得るが、その際、通常、エアジェットが翼形部の回転に影響を与える。ホイールボックス試験の他の種類も採用され得る。試験は開発のどの段階でも、またすべての段階（モデリング段階、試作品段階及び／又は生産段階等）で実施することができる。運転特性には、様々な負荷の下での流量、様々な負荷の下での応力、周波数、様々な負荷の下で期待される伸縮等が含まれ得るが、これらに限定されない。いずれの場合であっても、マスタ翼形部構造１００は、理想的な翼形部を表す。理想的な翼形部からは、他の翼形部が分割され、モデリングされ得る。また、マスタ翼形部構造１００は、複数の異なる寸法の用途のための、複数の外半径に適応するために十分な大きさの半径比（外半径を内半径で割った値）を有するように寸法が定められる。複数の異なる寸法の用途とは、マスタ翼形部構造１００を適用することができる、特定のターボ機械の用途である。すなわち、マスタ翼形部構造１００は、広い範囲の、異なる寸法の用途に分割及び／又はスケーリングすることができるように構成されている。さらに、マスタ翼形部構造１００は、特定のターボ機械内の、いくつかの段用の翼形部を製造するために使用され得る。
【００１５】
一実施形態では、マスタ翼形部構造１００は、部分スパンシュラウド１１０を含み得る。この部分スパンシュラウド１１０は、周方向に隣接した略同一構造の翼形部の部分スパンシュラウドと、公知の態様で嵌合するものである。部分スパンシュラウド１１０は、必要とされる場合、例えば、低圧蒸気タービンの最終段バケットにおいて、安定性を提供する技術において、よく知られている。部分スパンシュラウド１１０は、また、ターボ機械翼形部の周波数を調整するために、半径方向に配置されてもよい。これは、後に、さらに詳細に本明細書に記載される。加えて、一実施形態では、マスタ翼形部構造１００は、先端シュラウド１２０を、その外側の半径限界位置に含んでもよい。先端シュラウド１２０は、必要とされる場合、例えば、低圧蒸気タービン部の最終段バケットにおいて、安定性を提供する技術において、よく知られている。当技術において既知の通り、先端シュラウド１２０は、周方向に隣接した略同一構造の翼形部の、同一の先端シュラウドと、公知の態様で嵌合し得る。先端シュラウド１２０の質量及び／又は体積は、ターボ機械翼形部の周波数調整を助けるために修正されてよい。これは、後に、さらに詳細に本明細書に記載される。
【００１６】
図２及び図３を参照すると、本発明の実施形態による方法は、マスタ翼形部構造１００の、所定の外半径ＯＲＭ（図１）と異なる外半径（ＯＲＳ、ＯＲＬの各々）、及びマスタ翼形部構造１００の、所定の内半径ＩＲＭ（図１）と異なる内半径（ＩＲＳ、ＩＲＬの各々）のうちの少なくとも一つを有する、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００又は３００を得るために、マスタ翼形部構造１００の大きさを半径方向に調整することを含む。図２は、外半径で、マスタ翼形部構造１００よりも半径方向に短く調整される（すなわち、ＯＲＳ＜ＯＲＭ）、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００を示し、図３は、外半径において、マスタ翼形部構造１００よりも半径方向に長く調整される（すなわち、ＯＲＬ＞ＯＲＭ）カスタムサイズのターボ機械翼形部３００を示す。図示するのは難しいが、図２においては、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００は、さらに、内半径において、マスタ翼形部構造１００よりも短く調整される（すなわち、ＩＲＳ＜ＩＲＭ）。同様に、図３では、カスタムサイズのターボ機械翼形部３００は、より大きな内半径において、マスタ翼形部構造１００よりも半径方向に長く調整される（すなわち、ＩＲＬ＞ＩＲＭ）。外半径及び内半径は同一の方向に調整する必要はないと理解される。すなわち、外半径が、マスタ翼形部構造の対応する半径よりも小さく、内半径が、マスタ翼形部構造の対応する半径よりも大きくてもよい。
【００１７】
半径方向の大きさの調整は、現時点で既知の又は後に開発される、いずれの技術を使用しても実施されることが可能である。半径方向の大きさの調整は、対応するロータに対して略垂直方向に、マスタ翼形部構造１００を短くするか、或いは長くする。カスタム化された長さのマスタ翼形部に空気力学的に類似している場合でも、半径方向にスケーリングすることによって、翼形部が、許容できない周波数マージンを示し得ることが理解されている。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、従来の翼形部構造とは対照的に、この方法は、部分スパンシュラウド２１０、３１０（それぞれ、図２〜図３）及び先端シュラウド２２０、３２０（それぞれ、図２〜図３）のうち、少なくとも一方のパラメータを変更することによる、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００、３００の周波数調整を伴う、上述の、半径方向にスケーリングすることも含み得る。周波数の調整は、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００、３００が、その固有周波数を避けて運転することを確実にし、したがって、運転中の不安定性と潜在的な故障を防止する。一実施形態では、部分スパンシュラウド２１０、３１０のパラメータは、その半径方向位置を含み得る。例えば、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００を調整するために、部分スパンシュラウド２１０は、マスタ翼形部構造１００の部分スパンシュラウド１１０の半径方向位置（又は、マスタ翼形部構造１００の大きさを半径方向に調整することにより定まる位置）に対して、半径方向外側又は内側に移動し得る。また、その他の部分スパンシュラウド２１０、３１０のパラメータ、例えば、重量、翼形部２００、３００に対する回転位置、接続機構等の、変更も可能であり得る。一実施形態では、変更し得る先端シュラウド２２０、３２０（図２〜図３のそれぞれ）のパラメータは、重量（すなわち、質量）であってもよい。例えば、先端シュラウド３２０の質量は、マスタ翼形部構造１００の先端シュラウド１２０より小さい。例えば、形状、翼形部２００、３００に対する回転位置等の、先端シュラウド２２０、３２０のその他のパラメータも変更可能であり得る。部分スパンシュラウド及び先端シュラウドの一方が翼形部上に設けられていない場合には、設けられている他方だけが変更され得ると理解されている。
【００１９】
本明細書で記載される、カスタムサイズのターボ機械翼形部構造を決める方法論によって、マスタ翼形部構造１００と実質的に類似した動作特性を有するカスタムサイズのターボ機械翼形部２００、３００が提供される。したがって、ホイールボックス試験のような、さらなる試験をする必要性は低減され、かつ／又はなくなる。このため、ターボ機械製造者は、現在、当技術分野では不可避である、追加の設計費用や時間の拘束なしに、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００、３００を提供することができる。したがって、この方法は、さらに、ホイールボックス試験を実施せずに、ターボ機械内に、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００、３００を採用することをさらに含み得る。
【００２０】
代替的実施形態では、この方法はさらに、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００、３００を得るためにマスタ翼形部構造１００の大きさを軸方向に調整することを含み得る。マスタ翼形部構造１００からのピッチ対軸方向幅の比を、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００、３００において維持しつつ、軸方向にスケーリングすることが本設定において行われる。本発明で使用する場合、用語「軸方向の」及び／又は「軸方向に」とは、翼形部が連結されたロータの回転軸に沿った、物体の位置／方向を意味する。図４〜図７において、特定の半径（例えば、図に示すように、ロータへの連結部近くの根元半径）における軸方向幅ＷＭ、ＷＳ、ＷＬ、Ｗｒのそれぞれが、軸方向の大きさの調整を説明する目的で図示されている。しかしながら、軸方向の大きさの調整は、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００、３００の、すべての断面図において、例えば、先端、ピッチ半径（長さの中間）、根元、及びそれらの間のすべての点で行われることを強調しておく。図７を参照すると、本発明で使用する場合、特定の断面図において、「ピッチ」Ｐは、翼形部２００、３００同士の間の円周方向の間隔を示し、「軸方向幅」Ｗｒは、ターボ機械のロータの回転軸と平行な長さを示す。一例においては、翼形部のある段の一定の半径方向位置（すなわち、根元の半径方向位置は変化しない）で、その段内の翼形部の幅が半分になれば、その段の翼形部の数は、ロータのまわりの円周を埋めるのに十分な翼形部を提供し、マスタ翼形部構造と同じピッチ対軸方向幅の比を維持するために、２倍にされる。例えば、マスタ翼形部構造１００が、翼形部の根元に１０センチメートルの軸方向幅ＷＭ（図４）を有し、マスタ翼形部構造１００のピッチＰｒ（図７）が５センチメートルである場合、ピッチ対軸方向幅比は０．５である。したがって、カスタムサイズのターボ機械翼形部、例えば、根元における翼形部の軸方向幅ＷＳが５センチメートルである図５の翼形部２００においては、翼形部２００のピッチ（Ｐｒ）（図７）が２．５センチメートルになりその結果、選択された根元部の半径において円周を埋めるため、翼形部２００の数を２倍にする必要がある。類似の計算は、カスタムサイズのターボ機械翼形部２００、３００の、いくつかの断面図のいずれかにも実施することができる。軸方向の大きさの調整は、曲げ応力及び／又は周波数調整を制御するために使用され得、半径方向の大きさの調整に依存せずに使用され得る。
【００２１】
図８に示すように、本明細書において説明されている方法は、各段に同一のマスタ翼形部構造を使用した同一のターボ機械及び／又はターボ機械の同じ部分内の異なる段に適用できることを理解されたい。このように、同一のマスタ翼形部構造を用いて、従来は必要であった試験のための、追加の費用及び追加の時間をかけずに、様々な異なる寸法の用途のために、実質的に類似した運転特性を有する、カスタムサイズのターボ機械翼形部を製造することができる。
【００２２】
ここで使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のみのためのものであり、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形で記載した場合であっても、別途明示しない限り、複数形も含むことを意図する。本明細書で使用される場合、「備える」という用語は、記載された特徴、整数、工程、操作、要素及び／又は構成要素が存在することを明示するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、操作、要素、構成要素及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しないこともさらに理解されよう。
【００２３】
本明細書は、本発明を開示するため、及びすべての当業者が本発明を実施できるようにするために、最適の態様を含めた例を使用している。本発明の実施には、任意の装置又はシステムの製造及び使用、並びに任意の組み込まれた方法の実施が含まれる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定義され、当業者が思いつくその他の実施例を含み得る。このような他の例が、特許請求の範囲の、文字通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の、文字通りの文言と実質的には異ならない均等の構造要素を含む場合、このような例は、特許請求の範囲に含まれることを意図している。
【符号の説明】
【００２４】
１００  マスタ翼形部構造
１１０  部分スパンシュラウド
１２０  先端シュラウド
２００  ターボ機械翼形部
２１０  部分スパンシュラウド
２２０  先端シュラウド
３００  部分スパンシュラウド
３２０  先端シュラウド
Ａ  回転軸
ＩＲＭ  内半径
ＩＲＳ  内半径
ＩＲＬ  内半径
ＯＲＭ  外半径
ＯＲＳ  外半径
ＯＲＬ  外半径
Ｐｒ  ピッチ
ＷＭ  軸方向幅
ＷＳ  軸方向幅
ＷＬ  軸方向幅
【図１】
2015068342.tif 000003
【図２】
2015068342.tif 000004
【図３】
2015068342.tif 000005
【図４】
2015068342.tif 000006
【図５】
2015068342.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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