(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その軸（Ｚ）が圧縮機の中心軸線と交差する半径方向軸であるデカルト座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における個別の点の組合せの座標によって定めることができ、その輪郭自体と前記中心軸線から距離（Ｚ）に位置する平面（Ｘ、Ｙ）との間の一連の閉交差曲線によって特定することができる輪郭を有する圧縮機の第２フェーズのロータのブレード（１０）であって、
該ブレード（１０）が、前記ロータに固定可能な根元部分（１２）を有し、
前記輪郭が、正圧を受ける第１のほぼ凹面形表面（３）と負圧状態になっておりかつ前記第１の凹面形表面と対向する第２のほぼ凸面形表面（５）とによって特定され、
前記２つの表面（３、５）が、連続しておりかつ互いに接合されて該ブレード（１０）の輪郭を形成し、
該ブレード（１０）は、前記根元部分（１２）の足部から該ブレード（１０）の自由端（１４）まで延び、
前記根元部分（１２）にほぼ平行な各閉曲線が、前記第１の表面（３）と前記第２の表面（５）との間の最大距離によって定まる最大厚さを有し、
該ブレード（１０）の高さに沿って該ブレード（１０）の自由端（１４）の方向における各閉曲線の前記最大厚さが、非線形変動トレンドを有し、
前記非線形変動トレンドは、前記根元部分（１２）から第１の高さまで大きな変化量で減少し、該第１の高さから第２の高さまで小さな変化量で減少し、
該ブレード（１０）の上方ほぼ中間に前記非線形変動トレンドの前記最大厚さが極大となる肥大部分を有し、該肥大部分により該ブレード（１０）の固有共振振動数を前記ロータの作動速度範囲外にシフトさせる、
ことを特徴とする、ブレード（１０）。
【請求項２】
前記最大厚さが、該ブレード（１０）の高さに沿ってその自由端（１４）の方向に、六次の多項式関数によるトレンドを有することを特徴とする、請求項１記載のブレード（１０）。
【請求項３】
前記六次の多項式関数が、次式、
Ｔｍａｘ＝−２１．１１９＊ｈ6＋７０．４６７＊ｈ5−８５．６０３＊ｈ4＋４４．５２３＊ｈ3−７．８３２３＊ｈ2−１．１５４１＊ｈ＋０．９９７
であり、式中、ｈは、該ブレード（１０）の高さの百分率を表し、またＴｍａｘは、該ブレード（１０）の高さの百分率に対応する前記閉曲線に関する最大多面的分析厚さである、
ことを特徴とする、請求項２記載のブレード（１０）。
【請求項４】
各ブレード（１０）の輪郭が、該ブレード（１０）自体の輪郭に対して垂直方向に＋／−２ｍｍの公差を有することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項記載のブレード（１０）。
【請求項５】
各ブレード（１０）の輪郭が、耐摩耗性皮膜を含むことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項記載のブレード（１０）。
【請求項６】
前記皮膜が、０ｍｍより大きく０．５ｍｍ以下の範囲にある厚さを有することを特徴とする、請求項５記載のブレード（１０）。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項記載の一連のブレード（１０）を含むことを特徴とする、圧縮機の第２フェーズのロータ。
【請求項８】
前記一連のブレード（１０）が、該ロータの外面に拘束され、
前記一連のブレード（１０）がまた、該ロータ自体の効率を最大にするように該ロータ上に均等に分散配置される、
ことを特徴とする、請求項７記載のロータ。
【請求項９】
請求項７又は請求項８記載のロータを含むことを特徴とする、圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の第２フェーズのロータのブレードに関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、圧縮機の第２フェーズの高い空気力学的効率を有するロータブレードに関する。
【背景技術】
【０００３】
圧縮機は通常、外部から取り込んだ空気をその内部で加圧する。
【０００４】
流体は、一連の入口ダクトを通して圧縮機内に流入する。
【０００５】
これらの流路では、ガスは低圧かつ低温特性を有するが、圧縮機を通過すると、ガスは加圧されかつその温度が上昇する。
【０００６】
効率を増大させるために、圧縮機は通常、幾つかのフェーズに分割され、これらのフェーズの各々は、それぞれ一連のブレードを装備したロータ及びステータを有する。
【０００７】
最近では、技術的に進歩した圧縮機がさらに改良されてきており、具体的には空気力学的条件で作動する高い効率の向上が得られている。
【０００８】
事実、ブレードの幾何学的構成は、空気力学的効率に大きく影響する。
【０００９】
このことは、ブレードの幾何学的特性により流体内に相対速度の分布が生じ、その結果として壁に沿った境界層の分布、最終的には摩擦による損失に影響を与えるという事実に依存する。
【００１０】
具体的には、圧縮機の第２フェーズのロータブレードの場合には、適切な空気力学的及び機械的な負荷を同時に維持しながら極めて高い効率が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、固有振動数の刺激に起因した共振問題を防止又はいずれにしても減少させかつ同時に高い空気力学的効率を可能にする圧縮機の第２フェーズのロータのブレードを提供することである。
【００１２】
別の目的は、固有振動数の刺激に起因した共振問題を防止又はいずれにしても減少させかつブレード自体の有効寿命を可能にする圧縮機の第２フェーズのロータのブレードを提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、高い空気力学的効率を可能にしかつ同時に同じ圧縮機の寸法でタービン自体の出力の結果的な増大を伴った状態で圧縮機の高い信頼性を得るのを可能にする圧縮機の第２フェーズのロータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によるこれらの目的は、請求項１に記載した圧縮機の第２フェーズのロータブレードを提供することによって達成される。
【００１５】
本発明の更なる特徴は、後続の請求項において示している。
【００１６】
本発明による圧縮機の第２フェーズのロータブレードの特徴及び利点は、添付の概略図に関する以下の具体的かつ非限定的な説明から一層明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図を参照すると、圧縮機の第２フェーズのロータのブレード１０を示している。
【００１８】
ブレード１０は、その軸（Ｚ）が圧縮機の中心軸線（図示せず）と交差する半径方向軸であるデカルト座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における個別の点の組合せの座標によって定められる。
【００１９】
ブレード１０の輪郭は、その輪郭自体と中心軸線から距離（Ｚ）に位置する平面（Ｘ、Ｙ）との間の一連の閉交差曲線によって特定される。
【００２０】
ブレード１０の輪郭は、正圧を受ける第１のほぼ凹面形表面３と負圧状態になっておりかつ第１の凹面形表面３と対向する第２のほぼ凸面形表面５とを含む。
【００２１】
２つの表面３、５は、連続しておりかつ互いに接合されて共にブレード１０の輪郭を形成する。
【００２２】
公知技術によると、通常ブレード１０の「足部」と呼ばれる根元部分１２には、ブレード１０自体の空気力学的輪郭を備えた接続継手が設けられており、根元部分１２は圧縮機のロータに固定されるのに好適なものになっている。
【００２３】
ブレード１０は、根元部分１２とほぼ平行な肥大部分３０、すなわち隣接部分に対してより大きい厚さを有する長く延びた部分を含み、肥大部分３０は、ブレード１０の共振振動数をロータ自体の作動振動数範囲外にシフトさせ、従ってブレード１０及びロータの不安定性及び振動の問題を低減又はいずれにしても回避するようにする。
【００２４】
このことは、ロータ及び圧縮機自体の有効寿命及び信頼性の両方における向上をもたらす利点がある。
【００２５】
肥大部分３０は、少なくとも１つのセクション又は閉曲線に関連し、またブレード１０の上方ほぼ中間に位置している。
【００２６】
言い換えれば、肥大部分３０は、圧縮機のロータの作動速度範囲外になる曲げ振動数を有するようになり、その結果として圧縮機作動中にブレードの最大曲げ変形の増大が全く生じないようになる動的特性をブレード１０に与える。
【００２７】
その結果、このことにより、上述した問題のような共振の問題が回避されるので、圧縮機すなわちロータのより高い性能及びその構成部品のより長い有効寿命が得られる。
【００２８】
その結果、ブレードとステータとの間隙及び公差は、圧縮機自体の性能をさらに向上させるように寸法設定することができる。
【００２９】
このことは、ブレードが、変形した時に、関連するステータに対する接触及びそれに関連する摩擦を引き起こすのが防止されるので、可能になる。
【００３０】
具体的には、各閉曲線は、第１の表面３と第２の表面５との間の最大距離によって定まる最大厚さを有する。
【００３１】
ブレード１０の高さに沿って該ブレード１０の自由端１４に向かって移動する各閉曲線の最大表面は、その傾斜が３回変化して４つの領域を形成する減少トレンドを有する。例えば、最大厚さのトレンドの変化を図３に示しており、この図では、公知技術によるブレードの最大厚さトレンドと比較している。具体的には、図３では、横座標がブレード１０の高さを示し、一方、縦座標がブレード１０の最大厚さを示しており、このブレードの最大厚さは、１に等しいブレードの足部と相関させることによって多面的に寸法分析している。図３に示す線図では、上側の線は公知技術によるブレードの最大厚さトレンドを示し、一方、下側の線は本発明によるブレードの最大厚さトレンドを示す。
【００３２】
本発明による最大厚さは、ブレード１０の高さに沿って該ブレード１０の自由端１４の方向に、六次の多項式関数によるトレンドを有するのが好ましく、具体的にはこの多項式関数は、次式、
Ｔｍａｘ＝−２１．１１９＊ｈ６＋７０．４６７＊ｈ５−８５．６０３＊ｈ４＋４４．５２３＊ｈ３−７．８３２３＊ｈ２−１．１５４１＊ｈ＋０．９９７、
であり、式中、ｈは、ブレード１０の高さの百分率を表し、またＴｍａｘは、ブレード１０の高さの百分率に対応する閉曲線に関する最大多面的分析厚さである。
【００３３】
各ブレード１０の輪郭はまた、高いレベルで同じ効率を維持することができるような好適な形状にされた。
【００３４】
各ブレード１０の空気力学的輪郭は、その軸Ｚがタービンの中心軸線と交差する半径方向軸であるデカルト座標系Ｘ、Ｙ、Ｚに対して定められた一連の閉曲線によってその座標が定められ、中心軸線から距離Ｚに位置する閉曲線が、表Ｉによって定められるのが好ましく、表Ｉの数値は、ミリメートルで表しており、室温、具体的には２５°Ｃでの空気力学的輪郭を示す。
【００３５】
【表１】
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同時に、各ブレード１０は従って、高い変換効率及び高い有効寿命を維持することが可能になる空気力学的輪郭を有する。
【００３６】
さらに、本発明によるブレード１０の空気力学的輪郭は、一連の閉曲線を積み重ねかつそれらをグループ化して連続する空気力学的輪郭が得られるようにすることによって表Ｉの数値で得られる。
【００３７】
各ブレード１０の寸法上のバラツキを考慮するために、各ブレード１０の輪郭は、該ブレード１０自体の輪郭に対して垂直方向に＋／−ミリメートルの公差を有することができる。
【００３８】
各ブレード１０の輪郭はまた、その後に施工されかつ輪郭自体を変化させる皮膜を含むことができる。
【００３９】
この耐摩耗性皮膜は、ブレード１０の各表面において垂直方向に形成されかつ０ミリメートルより大きく０．５ミリメートル以下の範囲にある厚さを有するのが好ましい。
【００４０】
さらに、表Ｉの座標の数値は、補正定数によって乗算又は除算して、同一形状を保持しながらより大きい又はより小さい大きさの輪郭を得ることができることは明らかである。
【００４１】
本発明の別の態様によると、圧縮機の第２フェーズのロータを提供し、本ロータは、その各々が成形空気力学的輪郭を有する上述した形式の一連のブレード１０を含み、これらブレードは、均等に間隔を置くようにロータの外面に固定され、またその中にロータが挿入されるのが好ましい圧縮機に対して高い効率を与えるように配向される。
【００４２】
本発明の別の態様では、圧縮機を提供し、本圧縮機は、上述した形式のロータを含む。
【００４３】
従って、本発明による圧縮機の第２フェーズのロータのブレードは上に記載した目的を達成することが理解できるであろう。
【００４４】
このように着想した本発明の圧縮機の第２フェーズのロータブレードは、その全てが同じ発明概念に含まれる多数の改良及び変更を行うことができる。
【００４５】
さらに、実際には、寸法及び構成部品と同様に使用材料も技術的要求により変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による、空気力学的輪郭で製作した圧縮機ロータブレードの立面図。
【図２】図１のブレードの対向する側面の立面図。
【図３】本発明によるブレードのその高さに対する最大厚さトレンドの線図。
【符号の説明】
【００４７】
３  凹面形表面
５  凸面形表面
１０  ブレード
１２  根元部分
１４  自由端
３０  肥大部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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