(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボマシン（１００）の羽根車のためのブレード（１０）であって、前記羽根車の外向きの半径方向において、連続して、根元（１４）と、エアフォイル（１６）と、先端（１８）とを備え、
前記根元（１４）は、前記エアフォイルに向かう側に表面（１５）を有する根元プラットフォーム（１３）を有し、前記表面（１５）は根元プラットフォーム壁と呼称され、
前記先端（１８）は、前記エアフォイルに向かう側に表面（２４）を有する先端プラットフォーム（２２）を有し、前記表面（２４）は先端プラットフォーム壁と呼称され、
前記エアフォイル（１６）は、エアフォイル表面（３０）と呼称され且つ圧力側（３０ｐｓ）と吸引側（３０ｓｓ）とを備える外側表面を有する、ターボマシン（１００）の羽根車のためのブレードにおいて、
前記ブレードは、前記根元プラットフォーム壁及び前記先端プラットフォーム壁の各々が前記圧力側における圧力側部分（１５ｐｓ、２４ｐｓ）と前記吸引側における吸引側部分（１５ｓｓ、２４ｓｓ）とによって構成されており、これらの部分は、前記エアフォイルを通過する前記プラットフォーム壁の上流端縁（１７Ｕ）から下流端縁（１７Ｄ）に延びている頂上カーブ（４５、６５）において交わり、
前記圧力側の前記外側表面と前記吸引側の前記外側表面とから選択される第１の表面のあらゆる箇所と、前記第１の表面と同じ側に位置している前記根元及び先端プラットフォーム壁部分のあらゆる箇所とにおいて、前記ブレードの前記第１の表面に対する法線が固定された直線状の第１の方向に対して鋭角又は直角を形成するような、前記第１の方向が存在するように前記ブレードが構成されており、その結果として、前記第１の表面の前記あらゆる箇所と前記根元及び先端プラットフォーム壁部分の前記あらゆる箇所とにおいて前記第１の方向においてアンダーカットが形成されないことを特徴とするターボマシン（１００）の羽根車のためのブレード。
【請求項２】
前記圧力側の前記外側表面と前記吸引側の前記外側表面とから選択される、前記第１の表面とは異なる表面である前記エアフォイルの第２の表面のあらゆる箇所と、前記第２の表面と同じ側に位置している前記根元プラットフォーム壁部分及び先端プラットフォーム壁部分のあらゆる箇所とにおいて、前記ブレードの前記第２の表面に対する法線が固定された直線状の第２の方向に対して鋭角又は直角を形成するような、前記第２の方向が存在するように前記ブレードが構成されており、その結果として、前記第２の表面の前記あらゆる箇所と前記根元及び先端プラットフォーム壁部分の前記あらゆる箇所とにおいて前記第２の方向においてアンダーカットが形成されない請求項１に記載のブレード。
【請求項３】
半径方向図において、前記第１の方向と前記第２の方向は互いに平行であり且つ反対向きである請求項２に記載のブレード。
【請求項４】
前記ブレードの、ロータの回転軸方向に沿った範囲の一部分において、又は、前記ブレードの、ロータの回転軸方向に沿った範囲の全体において、前記第１の方向と前記ブレードに関して概ね半径方向である方向とを含む平面内における第１の側の前記根元プラットフォーム壁の区域又は前記先端プラットフォーム壁の区域が、主として直線セグメントによって構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項５】
Ｎ個のブレードを有するターボマシン用羽根車（１００）の場合に、前記圧力側の前記ブレードの第１のプラットフォームの前記プラットフォーム壁を画定する端縁が、３６０°／Ｎを経由した回転の後に、前記吸引側の前記第１のプラットフォームの前記プラットフォーム壁を画定する端縁と概ね一致する請求項１〜４のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の複数のブレード（１０）を備える羽根車（１００）。
【請求項７】
請求項６に記載の羽根車（１００）を含むターボマシン（１１０）。
【請求項８】
前記羽根車は、低圧タービンの羽根車である、請求項６に記載の羽根車（１００）を含むターボマシン（１１０）。
【請求項９】
根元プラットフォーム壁を有する根元と、エアフォイルと、先端プラットフォーム壁を有する先端とを連続して備えたブレードであって、前記ブレードの、前記根元プラットフォーム壁、前記エアフォイル及び前記先端プラットフォーム壁の外側表面が吸引側と圧力側とによって構成されている、ブレードをモデリングするためのモデリング方法において、
ａ）前記圧力側と前記吸引側とから選択される第１の表面のあらゆる箇所において、前記ブレードの前記第１の表面に対する法線が固定された直線状の第１の方向と呼称される方向に対して鋭角又は直角を形成し、その結果として、前記第１の表面の前記あらゆる箇所において前記第１の方向においてアンダーカットが形成されないように、前記圧力側と前記吸引側とから選択される第１の表面のＣＡＤモデルを作成する段階と、
ｂ）根元プラットフォーム壁部分及び先端プラットフォーム壁部分の各々が、前記圧力側における圧力側部分（１５ｐｓ、２４ｐｓ）と前記吸引側における吸引側部分（１５ｓｓ、２４ｓｓ）とによって構成されており、及び、これらの部分が、前記エアフォイルを通過する前記プラットフォーム壁の上流端縁（１７Ｕ）から下流端縁（１７Ｄ）に延びる頂上カーブ（４５、６５）において交わるように、且つ、前記第１の表面の上のあらゆる箇所と、前記第１の表面と同じ側に位置する前記根元プラットフォーム壁部分及び前記先端プラットフォーム壁部分のあらゆる箇所とにおいて、前記ブレードの前記第１の表面に対する法線が前記第１の方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を形成し、その結果として、前記第１の表面の前記あらゆる箇所と前記根元及び先端プラットフォーム壁部分の前記あらゆる箇所とにおいて前記第１の方向においてアンダーカットが形成されないように、前記ブレードの前記根元及び先端プラットフォーム壁のＣＡＤモデルを作成する段階とを含むことを特徴とするモデリング方法。
【請求項１０】
段階ｂ）において、前記プラットフォーム壁の１つのプラットフォーム壁のＣＡＤモデルが、構造カーブ（４５）を平行移動の形で移動させるか又は移行させることによって得られる頂上カーブ（４５ｃ）から作成される請求項９に記載のモデリング方法。
【請求項１１】
段階ｂ）において、前記構造カーブは、前記構造カーブが理論エアフォイル表面（３０）を横断するように作成される請求項１０に記載のモデリング方法。
【請求項１２】
段階ｂ）において、３６０°／Ｎを経由した回転の後に、前記圧力側において前記プラットフォーム壁を画定する限定カーブが、前記吸引側において前記プラットフォーム壁を画定する限定カーブに概ね一致するように、前記プラットフォーム壁の１つのプラットフォーム壁が作成される請求項９〜１１のいずれか１項に記載のモデリング方法。
【請求項１３】
段階ｂ）において、前記根元プラットフォーム壁及び前記先端プラットフォーム壁の内の１つのプラットフォーム壁の前記圧力側部分及び前記吸引側部分の内の少なくとも１つのＣＡＤモデルが、２つのカーブ（４５ｃ、５２ｐｓ，５２ｓｓ）に突き当たりながら移動する直線セグメントを掃引することによって得られる請求項９〜１２のいずれか１項に記載のモデリング方法。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれか１項に記載の方法を使用してブレードの第１の側がモデリングされる、ブレードをモデリングするためのモデリング方法において、
ｃ）第１の表面とは異なる第２の表面のあらゆる箇所において、前記ブレードの前記第２の表面に対する法線が第２の方向と呼称される固定された直線状の方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を形成し、その結果として、前記第２の表面の前記あらゆる箇所において前記第２の方向においてアンダーカットが形成されないように、圧力側と吸引側とから選択される前記第２の表面のＣＡＤモデルを作成する段階と、
前記段階ｂ）において、前記第２の表面と同じ側の前記根元及び先端プラットフォーム壁のあらゆる箇所において、前記ブレードの前記第２の表面に対する法線が前記第２の方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を形成し、その結果として、前記第２の表面の前記あらゆる箇所において前記第２の方向においてアンダーカットが形成されないように、前記根元及び先端プラットフォーム壁のＣＡＤモデルが作成される段階とをさらに含むモデリング方法。
【請求項１５】
前記第１の方向と前記第２の方向は互いに同一である請求項１４に記載のモデリング方法。
【請求項１６】
根元と先端とエアフォイルとを備える、ターボマシンの羽根車のためのブレードを製造する方法であって、前記ブレードを画定するために、請求項９〜１５のいずれか１項に記載のモデリング方法を使用することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボマシンの羽根車のためのブレードに関する。このブレードは、羽根車の半径方向において、連続的に、根元（ｒｏｏｔ）と、エアフォイルと、先端（ｔｉｐ）とを備える。根元は、エアフォイルに向かう側に表面を有する根元プラットフォームを有し、この表面は根元プラットフォーム壁と呼称される。先端は、エアフォイルに向かう側に表面を有する先端プラットフォームを有し、この表面は先端プラットフォーム壁と呼称される。エアフォイルは、エアフォイル表面と呼称されている外側表面を有し、且つ、圧力側と吸引側とを備える。
【０００２】
したがって、術語「プラットフォーム壁」は、エアフォイルに面するブレードプラットフォームの表面を意味するように、本明細書で使用されている。
【背景技術】
【０００３】
こうしたブレードは、その羽根車の中を通過する流体流から到来するエネルギーを受け取る羽根車、又は、流体流に対してエネルギーを与える羽根車の一部分を形成するように設計されてもよい。こうしたブレードは、さらに、流体流を案内する働きをするベーンのステータホイール（ｓｔａｔｏｒ  ｗｈｅｅｌ）の一部分を形成してもよい。
【０００４】
先端プラットフォームと根元プラットフォームの両方を有するこうしたブレードは、形状が複雑な部品である。こうしたブレードは、製造が比較的に難しく、及び、複数の部品で構成されている金型又は機械設備一式（ｔｏｏｌｉｎｇ）の使用を通常は必要とし、及び／又は、場合によっては、５軸マシニングセンタを使用することを伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、こうした欠点を克服することと、従来のブレードに比較してその製造が簡易化又は容易化されているブレードを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本序文で示されているタイプのブレードでは、この目的は、上記プラットフォーム壁の各々が圧力側における圧力側部分と吸引側における吸引部分とによって構成されていることによって実現され、これらの部分は、プラットフォーム壁の上流端縁から下流端縁に延びており且つエアフォイルを通過する頂上カーブ（ｃｒｅｓｔ  ｃｕｒｖｅ）で交わり、及び、圧力側表面と吸引側表面とから選択される第１の表面のあらゆる箇所と、第１の部分と呼称される第１の表面と同じ側に位置している上記根元及び先端プラットフォーム壁部分のあらゆる箇所とが、第１の製造方向と呼称される方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を有する。
【０００７】
圧力側部分が圧力側にあり且つ吸引側部分が吸引側にあるということが、圧力側部分が、圧力側に面して位置しているプラットフォーム壁の部分を少なくとも備え、且つ、吸引側部分が、吸引側に面して位置しているプラットフォーム壁の部分を少なくとも備えるということを意味する。
【０００８】
頂上カーブは、概ね、ブレードの前縁から、そのブレードの前縁に実質的に位置合わせされているプラットフォームの上流端縁上の箇所に延び、及び、同様に、頂上カーブは、概ね、ブレードの後縁から、そのブレードの後縁に実質的に位置合わせされているプラットフォームの下流端縁上の箇所に延びる。
【０００９】
さらに、表面上の箇所が、製造方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を有するということは、その表面上の箇所においては、想定されている製造方向に対してその表面がアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）を持たないということを意味する。
【００１０】
したがって、上記定義は、第１の表面と、この第１の表面と同じ側に位置するプラットフォーム壁部分（第１のプラットフォーム壁部分）とが、第１の製造方向に対してアンダーカットを全く持たないということを示唆する。
【００１１】
この理由から、これらの表面によって画定されるブレードの部分全体が比較的に簡単な形で作られることが可能である。
【００１２】
さらに、好ましくは、第１の表面以外のエアフォイルの第２の表面のあらゆる箇所と、第２の表面と同じ側に位置する上記根元及び先端プラットフォーム壁部分のあらゆる箇所とが、第２の製造方向と呼称される方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を有する。
【００１３】
この理由から、ブレードの表面が、第１の製造方向に対してアンダーカットを全く持たない表面を有する第１の表面と同じ側の第１の部分と、第２の製造方向に対してアンダーカットを全く持たない表面を有する第２の表面と同じ側の第２の部分とを有し、及び、したがってこれらの部分が比較的に容易に形成されるので、ブレードは比較的に簡単な形で製造されることが可能である。
【００１４】
即ち、プラットフォーム壁が概ね頂上カーブの両側においてスロープの不連続性（ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）を有するということが、ブレードが設計されている仕方から結果的に生じる。
【００１５】
しかし、頂上カーブの一部分はエアフォイルの内側に位置している。この結果として、この不連続性の部分は、プラットフォーム壁自体上では生じず、及び、プラットフォームの表面全体上の流体の流れを攪乱することはない。
【００１６】
これとは逆に、エアフォイルの外側では、この実施様態は、根元プラットフォーム及び／又は先端プラットフォームが、１つの端縁、又は、場合によっては、２つの端縁部分、即ち、エアフォイルから上流に位置する一方の端縁部分と、エアフォイルの下流に位置する他方の端縁部分とを有するという結果を有することが可能である。これらの端縁は、プラットフォーム壁を圧力側部分と吸引側部分とに分割する頂上カーブの上流部分と下流部分とを構成する。
【００１７】
その次に、上流端縁が、エアフォイルから（概ねエアフォイルの前縁から）当該プラットフォームの下流端縁に延びる。下流端縁はエアフォイルから（後縁から）当該プラットフォームの下流端縁に延びる。圧力側と吸引側とにそれぞれに位置する（先端又は根元）プラットフォーム壁部分が交わる、上述した頂上カーブが、これらの上流端縁と下流端縁に沿って延びる。
【００１８】
エアフォイルの前縁から上流に位置した端縁、又は、そのエアフォイルの後縁から下流に位置した端縁の存在が、概して、ブレードの性能を大きく劣化させることがないということが、有利なことに発見されている。
【００１９】
ブレードの製造を簡易化するために、半径方向図（ｒａｄｉａｌ  ｖｉｅｗ）における第１及び第２の製造方向が互いに平行で且つ互いに反対向きであることが好ましい。
【００２０】
さらに、ブレードの製造を簡易化するために、第１及び第２の製造方向が、エアフォイルの中央平面（ｍｉｐｌａｎｅ）に関して対称的であることが好ましい（術語「エアフォイルの中央平面」は、本明細書では、エアフォイルの平均平面（ｍｅａｎ  ｐｌａｎｅ）を意味するために使用されている）。
【００２１】
さらに、プラットフォーム壁の表面の大部分が当該表面に関して想定されている製造方向に対して十分な逃げ角を有する時に、ブレードの製造が容易化される。これとは逆に、好ましくは、プラットフォーム壁の上の逃げ角は、プラットフォーム壁の付近において流体の空気力学的流れを乱すことを回避するために、可能な限り小さい状態のままでなければならない。
【００２２】
一実施様態では、ブレードの軸方向範囲の一部分において、又は、実際には、ブレードの軸方向の範囲（ｅｘｔｅｎｔ）の全体において、これらの要件を最適な形で調和させるために、第１の製造方向とブレードに関して半径方向である方向とを含む平面内において、上記プラットフォーム壁の１つのプラットフォーム壁の圧力側部分及び／又は吸引側部分の一区域が、直線セグメントによって構成されている。
【００２３】
ブレードは、予め決められた数（Ｎ）のブレードを備えるターボマシンの羽根車に組み込まれるように設計されている。
【００２４】
一実施様態では、圧力側の（「第１の」プラットフォームと呼称され、及び、根元プラットフォーム又は先端プラットフォームであってもよい）プラットフォームのプラットフォーム壁を画定する端縁が、３６０°／Ｎを経た回転の後に、吸引側の第１のプラットフォームのプラットフォーム壁を画定する端縁と概ね一致する。（ブレードが２つのプラットフォームを有する場合には、同じ構成が他方のプラットフォームのためにも採用されてもよい）。
【００２５】
したがって、及び、有利なことに、このタイプの２つのブレード（第１のブレードと第２のブレード）が、羽根車内で互いに組み合わされる時と同じ位置において、互いに隣り合わせに配置されている時には、第１のブレードの圧力側における第１のプラットフォームと第２のブレードの吸引側における第２のプラットフォームとの間の、この２つのブレードの間の境界におけるスロープの不連続性が、この２つのブレードの間の境界に形成される凹みの中で生じる。
【００２６】
この区域が凹んでいるので、この場所におけるスロープの不連続性は、ブレードの相互間の流体の流れを過剰に乱すことがなく、及び、羽根車の性能を許容不可能な形に低下させることがない。
【００２７】
本発明は、さらに、上記定義の通りの複数のブレードを備える羽根車を提供し、及び、さらに、特に低圧タービンのためのこうした羽根車を有するターボマシンも提供する。
【００２８】
本発明の第２の目的は、根元とエアフォイルと先端とを連続的に備え且つそのブレードの外側表面が吸引側と圧力側とによって構成されているブレードをモデリングするためのモデリング方法を提供することであり、及び、この方法は、特に従来技術のブレードに比較して特に製造が容易であるブレードが決定されることを可能にする。
【００２９】
この目的は、ブレードプラットフォーム壁が、次の諸段階、即ち、
ａ）第１の表面のあらゆる箇所が、第１の製造方向と呼称される方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を有するように、圧力側と吸引側とから選択される第１の表面のＣＡＤモデルを作成する段階と、
ｂ）上記プラットフォーム壁の各々が、圧力側における圧力側部分と吸引側における吸引側部分とによって構成されており、及び、これらの部分が、エアフォイルを通過するプラットフォーム壁の上流端縁から下流端縁に延びる頂上カーブにおいて交わるように、且つ、第１の表面の上のあらゆる箇所と、第１の表面と同じ側に位置する上記根元及び先端プラットフォーム壁部分のあらゆる箇所とが、第１の製造方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を有するように、ブレードの根元プラットフォーム壁と先端プラットフォーム壁とのＣＡＤモデルを作成する段階
とを行うことによってモデリングされる時に実現される。
【００３０】
この方法は、上記定義の通りのブレードのためのＣＡＤモデルを作成することを可能にする。術語「ＣＡＤモデル」は、特にコンピュータ支援設計ソフトウェアによって生成されることが可能な種類の３次元デジタルモデルを意味するために使用される。
【００３１】
プラットフォーム壁を作成するための特に効果的な方法が、まず最初に、エアフォイルに（外周部上に）位置している「頂上」カーブから開始して、及び、第２に、隣接するブレードとの境界においてその圧力側と吸引側とにおいてそれぞれにプラットフォーム壁を画定する限定カーブ（ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ  ｃｕｒｖｅ）から開始して、プラットフォーム壁を作成することにある。
【００３２】
（根元のための、又は、先端のための）プラットフォーム壁の一方のプラットフォーム壁のＣＡＤモデルは、特に頂上カーブから作成されてよく、この頂上カーブは、構造カーブ（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｃｕｒｖｅ）を平行移動の形で移動又は移行させることによって作成されるか又は得られる。
【００３３】
例えば、この構造カーブは、流体を通すケーシングのための理想的な理論形状を有する理論プラットフォーム壁表面上に作成されてもよい。
【００３４】
さらに、２つの互いに隣接するブレードを画定するカーブ、即ち、限定カーブから理論なプラットフォーム壁表面を作成することも可能である。
【００３５】
このように作成された構造カーブと限定カーブは、半径方向に概ね同一のレベルに在る。このことが、頂上カーブが構造カーブを半径方向に平行移動の形で移動又は移行させることによって作成される理由である。この操作は、これらのカーブの相互間の半径方向位置の相違を生じさせることを可能にし、後述するように、作成されたプラットフォーム壁の表面上に十分な逃げ角が存在していることを確実なものにすることを可能にする。
【００３６】
好ましくは、構造カーブは、この構造カーブが理論エアフォイル表面を始めから終わりまで横断する形で形成される。したがって、上述したように、概ね頂上カーブで生じるスロープの不連続性が、このスロープの不連続性がエアフォイルの両側において生じることによって部分的に隠される。
【００３７】
限定カーブに関しては、上述したように、２つの限定カーブを作成することが可能であり、即ち、圧力側の限定カーブと吸引側の限定カーブとを作成することが可能である。
【００３８】
しかし、３６０°／Ｎの回転を無視する場合に、圧力側においてプラットフォーム壁を画定する限定カーブが、プラットフォーム壁の吸引側を画定する限定カーブと（ブレード間の隙間を無視する場合に）一致するように、限定カーブを作成することが好ましい。
【００３９】
プラットフォーム壁は、様々な異なる形で形成されてもよい。
【００４０】
一実施様態では、プラットフォーム壁の１つのプラットフォーム壁の上記部分の少なくとも１つの部分のＣＡＤモデルが、２つのカーブに対して突き当たりながら（ｂｅａｒ  ａｇａｉｎｓｔ）移動する直線セグメントを掃引（ｓｗｅｅｐ）することによって得られる。
【００４１】
術語「に対して突き当たること（ｂｅａｒｉｎｇ  ａｇａｉｎｓｔ）」は、本明細書では、直線セグメントが常に２つのカーブに接触しているということを意味する。
【００４２】
この直線セグメントは、羽根車の軸線に対して垂直な平面内に常に留まりながら移動する。
【００４３】
掃引のために使用されるカーブの第１のカーブは、好ましくは、上述した頂上カーブである。
【００４４】
これらのカーブの第２のカーブは、好ましくは、上述した限定カーブである。
【００４５】
好ましくは、ブレードの両側が上述の方法を用いてモデリングされる。
【００４６】
こうした状況では、上述した方法を使用してブレードの第１の側部がモデリングされる時に、ブレードの第２の側部は、次の諸段階、即ち、
ｃ）第２の表面のあらゆる箇所が、第２の製造方向と呼称される方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を有するように、第１の表面とは異なる、圧力側と吸引側とから選択される第２の表面のＣＡＤモデルを作成する段階と、及び、段階ｂ）において、第２の表面と同じ側の根元及び先端プラットフォーム壁のあらゆる箇所が第２の製造方向に対して鋭角又は直角を形成する法線を有するように、根元及び先端プラットフォーム壁のＣＡＤモデルが作成される段階
を行うことによってモデリングされる。
【００４７】
一実施様態では、第１又は第２の製造方向が互いに同一である。
【００４８】
本発明は、さらに、根元と先端とエアフォイルとをブレードが備える、ターボマシンの羽根車のためのブレードを製造する方法も提供し、この方法は、ブレードを画定するために、上述したモデリング方法を使用することを特徴とする。
【００４９】
本発明は、さらに、上述したプラットフォーム壁モデリング方法の、ＣＡＴＩＡ  ＣＡＤツールにおける使用にも関する。
【００５０】
最後に、本発明は、さらに、上述したブレードモデリング方法の各段階をコンピュータが実行することを可能にするための命令を含むコンピュータプログラムと、上記定義の通りのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読データ媒体と、上記定義の通りのデータ媒体を含むコンピュータとを提供する。
【００５１】
非限定的な具体例として示されている実施形態の以下の詳細な説明を了解することによって、本発明が適切に理解されることが可能であり、及び、本発明の利点がより明確になるだろう。この説明は添付図面を参照しながら行われる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のブレードの略斜視図である。
【図２】図１に示されているブレードと同じブレードを含む羽根車を示す、ターボマシンの部分略斜視図である。
【図３】図１のブレードのデジタルモデルが本発明のモデリング方法によって作成されている時の、この図１のブレードのデジタルモデルの略斜視図である。
【図４】図１のブレードが本発明のモデリング方法によって作成されている時の図１のブレードのデジタルモデルを示す、羽根車の軸線に対して半径方向である略図である。
【図５】図１のブレードが本発明のモデリング方法によって作成されている時の図１のブレードのデジタルモデルにおける、羽根車の軸線に沿って示されている略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１は、本発明の実施形態を示す３つの互いに同一のブレード１０を示す。ブレード１０の各々は、Ｎ個のブレード１０を備える羽根車１００を形成するように、Ｎ−１個の同一のブレードと共にアセンブリされるように設計されている（図２）。
【００５４】
羽根車１００自体は、ターボマシン１１０の一部分を形成する。
【００５５】
羽根車１００内では、ブレード１０はその羽根車の軸線Ｘの周りに軸対称的な形でロータディスク１２上に取り付けられている。羽根車が使用されている時には、流体流が羽根車の上流側から下流側に軸線Ｘに沿って流れる。
【００５６】
以下の説明では、上流側に関連した要素が「ｕ」と記述され、一方、下流側に関連した要素が「ｄ」と記述される。
【００５７】
各ブレード１０は、羽根車から外方に向かう半径方向において、連続して、根元１４と、エアフォイル１６と、先端１８とを備える。
【００５８】
したがって、根元１４と先端１８はブレードの２つの端部を構成する。根元１４と先端１８はそれぞれのプラットフォーム１３、２２を含む。これらのプラットフォーム１３、２２は、（ブレード１０に関しては半径方向Ｒである）エアフォイル１６の縦方向に対して概ね垂直である方向に延びる。
【００５９】
根元プラットフォーム１３はプラットフォーム壁１５を有し、及び、先端プラットフォーム２２はプラットフォーム壁２４を有する。
【００６０】
半径方向図（図４に示されているように、方向Ｒに沿って示されている）では、プラットフォーム壁１５は、上流端縁１７ｕと下流端縁１７ｄと圧力側端縁１７ｐｓと吸引側端縁１７ｓｓとによって画定されている、４つの側部を有する輪郭を有する（この場合に、圧力側の要素は「ｐｓ」によって示され、及び、吸引側の要素は「ｓｓ」によって示される）。
【００６１】
プラットフォーム壁１５は、２つの相補的な部分、即ち、圧力側に位置した圧力側部分１５ｐｓと、エアフォイルの吸引側に位置した吸引側部分１５ｓｓとによって、形成されている。
【００６２】
これら２つの部分１５ｐｓ、１５ｓｓは、それらの間に頂上カーブ４５ｃを画定する。
【００６３】
プラットフォーム壁１５は、図３に示されていない、（変化する半径を有する連結フィレットである）連結表面２０を介して、エアフォイル１６の表面に連結されている。
【００６４】
本発明によるブレード１０の形状を画定するために使用されるモデリング方法を次で説明する。
【００６５】
この方法は次の作業を含む。
ａ）エアフォイルの理論表面を決定する。
ｂ）プラットフォーム壁の理論表面を決定する。
ｃ）ブレードに関する構造カーブを決定する。
ｄ）プラットフォーム壁を作成する。
【００６６】
これらの作業は、例えばＣＡＴＩＡ（登録商標）ソフトウェアのようなコンピュータ支援設計プログラムを使用して、コンピュータ上で行われる。
【００６７】
したがって、後述する様々な作成作業は３次元実体を作成する作業であり、この３次元実体は、仮想３次元環境または空間内で定義される。
【００６８】
ａ）理論エアフォイル表面の決定
理論エアフォイル表面３０が最初に作成される。この表面は、エアフォイル１６のために必要とされる外側表面を表す。この表面は、特に、エアフォイルに適用可能である空気力学的な制約条件の関数である。エアフォイルは、吸引側３０ｓｓと圧力側３０ｐｓとによって構成されており、及び、前縁３６と後縁３８とを有する（図３）。
【００６９】
ｂ）理論プラットフォーム壁表面の決定
その次に、理論根元プラットフォーム壁表面４０と理論先端プラットフォーム壁表面６０とが作成又は決定される。これらの表面の各々は、羽根車を通過する気体流を画定する内側又は外側ケーシングのために必要とされる形状を概ね有する。
【００７０】
表面４０、６０は、画定されるべきブレードの範囲（ｅｘｔｅｎｔ）とフットプリントとを軸方向において画定する頂上カーブ（４０Ｕ、４０Ｄ、６０Ｕ，６０Ｄ）に対して軸方向において上流及び下流に延びる。
【００７１】
説明している具体例では、表面４０、６０は、軸線Ａを中心として画定されている回転曲面である。即ち、例えば、局所的な突起及び／又は凹みを含む所謂「３Ｄ」プラットフォームを画定することに至る表面のような、回転曲面ではないプラットフォーム壁のための理論表面も本発明の範囲内で使用されることが可能である。
【００７２】
軸線を中心とした術語「回転曲面」は、本明細書では、軸線を中心としてカーブを回転させることによって生成される表面を意味する。
【００７３】
ｃ）プラットフォーム壁構造カーブの作成
理論エアフォイル及びプラットフォーム壁表面（３０、４０、６０）によって構成される支持実体を画定した後に、構造カーブ４５、６５が、プラットフォーム１３の壁とプラットフォーム２２の壁とに関してそれぞれに作成される。
【００７４】
このために、交差カーブ（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ  ｃｕｒｖｅ）４４が、理論エアフォイル表面３０と理論根元プラットフォーム壁表面４０との間で決定される。
【００７５】
交差カーブ６４も、理論エアフォイル表面３０と理論先端プラットフォーム壁表面６０との間で決定される。
【００７６】
その次に、それぞれにブレードの圧力側とブレードの吸引側とにおいて、製造方向Ａｐｓ、Ａｓｓが、ブレードに関して決定される。
【００７７】
説明している本発明の実施形態では、製造用作業機械一式を単純化するために、ブレードの２つの側における第１及び第２の製造方向Ａｐｓ、Ａｓｓは、方向Ｒを含む平面に関して対称的であり且つ軸線Ｘに対して垂直であるように選択される。これらの製造方向は、使用される製造方法に応じて、金型取り出し（ｕｎｍｏｌｄｉｎｇ）の方向、機械加工等の方向に相当する。
【００７８】
したがって、（図５に示されている、羽根車の軸線Ａに対して垂直な平面内の）軸方向図では、製造方向Ａｐｓ、Ａｓｓは、半径方向Ｒに対して同一の角度βを形成する。
【００７９】
次に、根元プラットフォーム１３に関する構造カーブ４５がどのように決定されるかについての詳細な説明を行うが、この場合に、同一の方法が先端プラットフォーム２２に関する構造カーブ６５の決定に関しても使用される。
【００８０】
理論エアフォイル表面と理論プラットフォーム壁表面との間の特定の交差カーブ（本具体例では、交差カーブはカーブ４４である）に関して、製造方向（Ａｐｓ、Ａｓｓ）は、次のように画定される「限界点（ｌｉｍｉｔ  ｐｏｉｎｔ）」と呼称される一対の箇所（Ｕ、Ｄ）に相当する。
【００８１】
１対の限界点（Ｕ、Ｄ）は、エアフォイルの前縁３６の付近と後縁３８の付近とにそれぞれに概ね位置している１対の箇所であり、これらは想定されている交差カーブ（４４）の一部分を形成し、及び、それぞれに圧力側と吸引側との２つの相補的な部分（４４ｐｓ、４４ｓｓ）の形に交差カーブを再分割し、及び、したがって、これらの部分（４４ｐｓ、４４ｓｓ）の各々上のあらゆる箇所において、当該箇所における理論エアフォイル表面に対する法線の間の角度が、製造方向Ａに対して鋭角又は直角を形成する。
【００８２】
言い換えると、これらのカーブ部分の一方のカーブ部分の各箇所において、理論エアフォイル壁表面は、製造方向に対して非ネガティブな逃げ角を有する。
【００８３】
概して、このことは、半径方向図（図４に示されている、エアフォイルの半径方向に沿って示す図）では、限界点（Ｕ、Ｄ）における交差カーブ（カーブ４４）に対する接線が、図４に示されているように、製造方向Ａｐｓ、Ａｓｓに対して平行であるということを意味する。
【００８４】
製造方向Ａｐｓ、Ａｓｓを選択することが、カーブ４４上の１対の限界点Ｕ、Ｄを決定することを可能にする。
【００８５】
その次に、根元プラットフォーム壁のための構造カーブ４５が、次の制約条件を満たすように画定される。
−  カーブ４５は限界点Ｕ、Ｄを通過しなければならない。
−  カーブ４５は、理論プラットフォーム壁表面４０の上流及び下流の頂上カーブ４０Ｕ、４０Ｄのそれぞれに対して上流及び下流に延びなければならない。
−  カーブ４５は、限界点Ｕ、Ｄの間の理論エアフォイル表面３０を通過することなしに、限界点Ｕ、Ｄを互いに連結しなければならない。
【００８６】
したがって、構造カーブ４５は、
−  限界点Ｕ、Ｄによって構成されている端部を有する、カーブ４４の内側の部分４５ｉ（半径方向図（図４）では、この湾曲部分４５ｉはカーブ４４の内側を延びる）と、
−  それぞれに限界点Ｕからカーブ４０ｕに及び限界点Ｄからカーブ４０ｄに根元の理論プラットフォーム壁表面４０上に形成されている２つの湾曲部分４５ｕ、４５ｄとを備える。
【００８７】
その次に、先端プラットフォーム２２に関する構造カーブ６５が類似の仕方で作成される。
【００８８】
ｄ）根元プラットフォーム壁と先端プラットフォーム壁の作成
根元及び先端プラットフォーム壁が次のように作成される。根元プラットフォーム壁の作成だけを説明するが、先端プラットフォーム壁は類似の仕方で作成される。
【００８９】
最初に、互いに隣接するブレードのプラットフォームを画定するために求められる限定カーブ（総称としてカーブ５２と呼称される）が作成される。さらに明確に述べると、この限定カーブ５２の２つのインスタンス５２ｐｓ及び５２ｓｓ、即ち、理論エアフォイル表面３０の圧力側における一方のインスタンスと吸引側における他方のインスタンスが作成され、及び、これら２つのカーブは、軸線Ｘを中心とした３６０°／Nの角度を経由した回転を無視する場合に、互いに同一である。これらのカーブ５２ｐｓ、５２ｓｓは、プラットフォーム壁４０の理論表面の表面において作成される。
【００９０】
頂上カーブ４５ｃは、後述する値の高さＨを経由して半径方向に外方にカーブ４５をオフセットすることによって作成される。
【００９１】
その次に、最初に頂上カーブ４５ｃに突き当たりながら及び第２にカーブ５２ｐｓ、５２ｓｓのそれぞれ１つに突き当たりながら理論エアフォイル表面の両側を移動する直線セグメントを掃引することによって、プラットフォーム壁支持表面４６ｐｓ、４６ｓｓが作成される。
【００９２】
各々の瞬間に、これらの直線セグメントの各々は、羽根車の軸線Ｘに対して垂直な平面Ｐ内に収容された状態のままである。
【００９３】
カーブ４５ｃの半径方向オフセットの値Ｈは、プラットフォーム壁支持表面４６ｐｓ、４６ｓｓが金型取り出し方向Ａに対して十分である逃げ角を任意の平面Ｐ内に有することを確実なものにするのに十分であるように選択される。即ち、各平面Ｐ内では、プラットフォーム壁支持表面の区域の箇所と金型取り出し方向Ａとの間の角度αが、所望最小逃げ角αminiよりも大きくなければならない（限界内では、この所望最小逃げ角αminiはゼロに等しくてもよい）。
【００９４】
さらに、あらゆる状況下で、アンダーカットがあってはならない。したがって、プラットフォーム壁支持表面４６ｐｓ、４６ｓｓの各々上の各々の箇所において、想定されている箇所に対する法線と、その箇所が部品を形成するプラットフォーム壁支持表面に関する製造方向との間の角度が、鋭角又は直角を形成しなければならず、及び、あらゆる状況下において鈍角（＞９０°）を形成してはならない。
【００９５】
表面４６ｐｓ、４６ｓｓは、平面Ｐ内に収容されており且つ２つのカーブに突き当たりながら移動させられる直線セグメントを掃引することによって作成されるので、それらの区域は、あらゆる平面Ｐ内において直線セグメントである。
【００９６】
しかし、表面４６ｐｓ、４６ｓｓは、本発明の範囲内に留まりながら、表面を作成するために適切である任意の他の方法を使用して同様に適切に作成されることも可能である。
【００９７】
特に、上記条件が平面Ｐの各々において満たされるということ、即ち、これらの平面の各々において、プラットフォーム壁支持表面の区域のあらゆる点と当該製造方向（Ａｐｓ又はＡｓｓ）との間の角度が最小所望逃げ角αminiよりも大きいということを確実なものにすることが適切である。
【００９８】
上述した形で、２つの曲線に突き当たる直線セグメントを掃引することによって表面４６ｐｓ、４６ｓｓを形成することは、２つの互いに隣接するブレードの表面４６ｐｓ、４６ｓｓがカーブ５２によって画定される共通限界（ｃｏｍｍｏｍ  ｌｉｍｉｔ）を有するという結果をもたらす。
【００９９】
表面４６ｐｓ、４６ｓｓを作成するために何らかの他の方法が使用される場合には、２つの互いに隣接するブレードの間の（少なくとも位置において）不連続性が存在しない形で表面４６ｐｓ、４６ｓｓが形成されることが望ましい。このことは、エアフォイルから遠隔位置にある表面４６ｐｓ、４６ｓｓの端縁が３６０°／Ｎの角度を経由した回転の後に互いに一致しなければならない（又は、互いに対面しなければならない）ということを意味する。
【０１００】
ブレード１０に関しては、このことは、圧力側と吸引側とにおいてそれぞれにプラットフォーム壁１５を決定する端縁（参照番号１７ｐｓ、１７ｓｓであり、両方ともカーブ５２から理論的に決定される）が、３６０°／Ｎを経由する回転を無視する場合に、概ね一致するということを意味する。
【０１０１】
プラットフォーム壁支持表面４６ｐｓ、４６ｓｓが作成され終わると、これらは限定される必要がある。
【０１０２】
これを行うために、理論エアフォイル表面３０とプラットフォーム壁支持表面４６ｐｓ、４６ｓｓとの間の連結フィレットの表面２０から計算が始まる。プラットフォーム壁支持表面４６ｐｓ、４６ｓｓは、これらの連結フィレット表面２０の端部に限定される。
【０１０３】
しかし、理論エアフォイル表面３０の上流と下流において、プラットフォーム壁支持表面４６ｐｓ、４６ｓｓは、頂上カーブ４５ｃの湾曲部分４５ｕ、４５ｄにおいて互いに接合する。
【０１０４】
このように限定されている表面４６ｐｓ、４６ｓｓの間の接合が、プラットフォーム１３のプラットフォーム壁１５を構成する。
【０１０５】
先端プラットフォーム壁２４が、プラットフォーム壁２４と理論エアフォイル表面３０との間の連結フィレット７２と同じ仕方で作成される。
【０１０６】
したがって、先端プラットフォーム壁２４を作成する間に、（必ずしもＨに等しくなくてもよい）値Ｈ′を経てカーブ６５を半径方向にオフセットすることによって頂上カーブ６５ｃを作成することが必要である。
【０１０７】
この半径方向オフセットは、当然であるが、軸線Ｘに向かって行われる。
【０１０８】
この後に、圧力側と吸引側において、及び、カーブ４５が十分な高さＨを経てオフセットされ終わっている限りは、先端及び根元プラットフォームのプラットフォーム壁支持表面は、任意の平面Ｐにおいて、製造方向Ａに対する十分な逃げ角を有する。
【０１０９】
ブレードモデルの最終決定
その次に、限定（ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）が適用され終わった後に、ブレードの中にプラットフォーム壁１５、２４と連結フィレット２０、７２と理論エアフォイル表面３０とを明確に組み込むことによって、完成ブレードのためのデジタルモデルが最終決定される。
【０１１０】
ブレードの製造
その次に、ブレード１０は、このように決定されたＣＡＤモデルによって決定された形状を伴って、工業的に製造されることが可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０    ブレード
１３    プラットフォーム
１４    ブレードの根元
１５    プラットフォーム壁
１６    エアフォイル
１８    ブレード先端
２２    プラットフォーム
２４    プラットフォーム壁
１００    羽根車
１１０    ターボマシン
【図１】
0006687522.tif 000002
【図２】
0006687522.tif 000003
【図３】
0006687522.tif 000004
【図４】
0006687522.tif 000005
【図５】
0006687522.tif 000006