(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における離散的な点を組み合わせた座標により画定可能な、圧縮機の第９段回転子の翼（１０）において、
軸（ｚ）は前記圧縮機の中心軸と交差する径方向の軸であり、
前記翼（１０）は外形部を有し、前記外形部は、当該外形部自体と前記中心軸からの距離（Ｚ）で延在する面（Ｘ、Ｙ）との一連の閉じた交差曲線により識別可能であり、
前記翼（１０）は、当該翼（１０）自体の基底部（１２）に対してほぼ平行で、前記回転子に固定された第１の肉厚部（３０）を有し、第１の肉厚部（３０）は、前記翼（１０）のほぼ中間部に位置しており、
前記翼（１０）は、自由端（１４）の近くに、前記基底部（１２）に対してほぼ平行な第２の肉厚部を有し、
前記第１の肉厚部（３０）および前記第２の肉厚部は、前記翼（１０）自体の自然共振周波数を前記回転子の動作周波数の範囲の外側に移行し、
正圧がかかる、ほぼ凹型の第１の面（３）と、前記第１の面と対向し、負圧がかかる、ほぼ凸型の第２の面（５）により識別される外形部を有し、前記第１の面および第２の面（３、５）は連続しており、相互に接合して前記翼（１０）の前記外形部を形成し、
各閉じた曲線は、前記第１の面（３）と前記第２の面（５）の間の最大距離により決定される最大厚さを有し、各閉じた曲線の前記最大厚さは、前記翼（１０）の自由端（１４）の方向に前記翼（１０）の高さに沿って、最初に、減少してから増大する傾向で、続いて再び減少してから増大する傾向の、勾配において不連続なポイントを有する
ことを特徴とする翼（１０）。
【請求項２】
前記翼（１０）の自由端（１４）の方向に前記翼（１０）の高さに沿って、前記最大厚さは、以下の数式で表される傾向を有し、ここでｈは、前記翼（１０）の全高に対する比で表される前記翼（１０）の高さを表し、Ｔｍａｘは前記高さに対する前記閉じた曲線に関する最大の厚さを示し、
高さの値が０から４５％の範囲で
Ｔｍａｘ  ＝  −３４．５２２＊ｈ4  ＋  ３６．４＊ｈ3  −  ８．４１１３＊ｈ2  −  ０．７２５９＊ｈ  ＋  ０．９９６１
、高さの値が４５％から５８％の範囲で
Ｔｍａｘ  ＝  −１．３５０９＊ｈ  ＋  １．４４５９
、高さの値が５８％から８６％の範囲で
Ｔｍａｘ  ＝  ０．２０７４＊ｈ  ＋  ０．５４４３
、高さの値が８６％から１００％の範囲で
Ｔｍａｘ  ＝  ０．９０５８＊ｈ  −  ０．０５１８
であることを特徴とする請求項１に記載の翼（１０）。
【請求項３】
各翼（１０）の前記外形部は、前記翼（１０）自体の前記外形部に対して、法線方向に＋／−２ｍｍの許容誤差を有することを特徴とする請求項１または２に記載の翼（１０）。
【請求項４】
各翼（１０）の前記外形部は耐摩耗被膜を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の翼（１０）。
【請求項５】
前記被膜は、０から０．５ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項４に記載の翼（１０）。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の翼（１０）を一続き有することを特徴とする圧縮機第９段の回転子。
【請求項７】
前記一続きの翼（１０）は前記回転子の外部面に固定され、前記一続きの翼（１０）はまた、前記回転子自体の効率性を最大とするように均等に配設されることを特徴とする請求項６に記載の回転子。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の回転子を備えた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、圧縮機第９段用動翼に関する。より詳細には、本発明は、圧縮機第９段の空気力学的効率を高めた動翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機は通常、外部から除去された空気を内部に取り込み、加圧するようになっている。
【０００３】
流体は連続した複数の吸気口を介して圧縮機を貫流する。
【０００４】
ガスは低圧で低温の特性を有しているが、圧縮機を通過するにつれ、これらの経路内でガスは圧縮され、温度も上昇する。
【０００５】
効率性を高めるため、圧縮機は通常複数の段に分けられているが、各段に、それぞれ一連の翼部を具備した回転子と固定部が備えられている。
【０００６】
近年、技術的に進歩した圧縮機にさらなる改善が行われ、特に空気力学的条件で動作時の効率性はますます向上している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
翼部の幾何学的構成は、事実、空気力学的効率に大きな影響を与える。
【０００８】
これは、翼の幾何学的特性が流体の相対速度を分散させる原因となり、結果として、壁部に沿った限度層の分散、究極的には摩擦による損失に影響を与えているという事実に依存している。
【０００９】
特に、圧縮機第９段の動翼の場合、適当な空気力学的および機械的負荷を保つと同時に、極めて高い効率性が要求される。
【００１０】
本発明は、部材の耐用年数を縮める曲げ振動による共振問題を解消または緩和すると同時に、高い空気力学的効率を可能とする圧縮機第９段用動翼を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明はさらに、高い空気力学的効率と同時に高い信頼性を実現し、結果として、同一の圧縮機寸法でタービン自体の出力を向上する、圧縮機第９段用回転子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これらの本発明の目的は、第１の請求項に記載された圧縮機の第９段用動翼を提供することにより達成される。この圧縮機の第９段用動翼は、直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における離散的な点を組み合わせた座標により画定できる。軸（ｚ）は前記圧縮機の中心軸と交差する径方向の軸であり、前記翼の外形部は、当該外形部自体と前記中心軸からの距離（Ｚ）で延在する面（Ｘ、Ｙ）との一連の閉じた交差曲線により識別可能である。前記翼は、当該翼自体の基底部に対してほぼ平行で、前記回転子に固定された肉厚部を有する。前記肉厚部は、前記翼自体の自然共振周波数を前記回転子の動作周波数の範囲の外側に移行するように、前記翼の中間部よりほぼ上方に位置している。
【００１３】
本発明のさらなる特徴は、続く請求項に記載されている。すなわち、前記翼は、自由端に特に近い、前記基底部とほぼ平行な肉厚部を備えることができる。
【００１４】
また、前記翼は、正圧がかかる、ほぼ凹型の第１の面と、前記第１の面と対向し、負圧がかかる、ほぼ凸型の第２の面により識別される外形部を有し、前記第１の面および第２の面は連続しており、相互に接合して前記翼の前記外形部を形成してもよい。
【００１５】
各閉じた曲線は、前記第１の面と前記第２の面の間の最大距離により決定される最大厚さを有し、各閉じた曲線の前記最大厚さは、前記翼の自由端の方向に前記翼の高さに沿って、最初に、減少してから増大する傾向で、続いて再び減少してから増大する傾向の、勾配において不連続なポイントを有してもよい。
【００１６】
更に、前記翼の自由端の方向に前記翼の高さに沿って、前記最大厚さは、以下の数式、すなわち、高さの値が０から４５％の範囲でＴｍａｘ  ＝  −３４．５２２＊ｈ４  ＋  ３６．４＊ｈ３  −  ８．４１１３＊ｈ２  −  ０．７２５９＊ｈ  ＋  ０．９９６１、高さの値が４５％から５８％の範囲でＴｍａｘ  ＝  −１．３５０９＊ｈ  ＋  １．４４５９、高さの値が５８％から８６％の範囲でＴｍａｘ  ＝  ０．２０７４＊ｈ  ＋  ０．５４４３、高さの値が８６％から１００％の範囲でＴｍａｘ  ＝  ０．９０５８＊ｈ  −  ０．０５１８で表される傾向を有するとよい。ここでｈは、前記翼の全高に対する比で表される前記翼の高さを表し、Ｔｍａｘは前記高さに対する前記閉じた曲線に関する最大の厚さを示す。
【００１７】
前記翼は、前記閉じた曲線は、室温における外形部とした場合の、その値はミリメートルで表される、表Ｉに従って規定されることができる。
【００１８】
各翼の前記外形部は、前記翼自体の前記外形部に対して、法線方向に＋／−２ｍｍの許容誤差を有してもよい。各翼の前記外形部は耐摩耗被膜を有すると好適であり、この被膜は、０から０．５ｍｍの厚さを有することができる。
【００１９】
本発明の圧縮機第９段用動翼の特徴および利点は、添付の概略図面および以下の例示的で非限定的な説明を参照してより明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
圧縮機第９の段回転子に備えられた翼１０について図面を参照して説明する。
【００２１】
当該翼１０は、直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における、離散的な点を組み合わせた座標により画定され、軸（ｚ）は、図示されていない、圧縮機の中心軸と交差する径方向の軸である。
【００２２】
翼１０の外形部は、外形部自身と、中心軸から距離（Ｚ）離間して延在する面（Ｘ、Ｙ）との一連の閉じた交差曲線により識別される。
【００２３】
当該翼１０の外形部は、正圧がかかる、ほぼ凹型の第１の面３と、前記第１面と対向し、負圧がかかる、ほぼ凸型の第２の面５とを有している。
【００２４】
２つの面３、５は連続しており、相互に接合して当該翼１０の外形部を形成している。
【００２５】
当業者の間で、翼１０の「最下部」とも呼ばれる基底部１２は、翼１０自体の空気力学的外形部との接続結合部であり、前記基底部１２は前記圧縮機の前記回転子に固定されるようになっている。
【００２６】
前記翼１０は、肉厚部３０、すなわち隣接する部位に対して厚さが大きく、前記基底部１２に対して実質的に平行な延長部位を備えて、前記翼１０の共振周波数を回転子自身の動作周波数範囲の外部に移行させて、翼１０および回転子の不安定さおよび振動の問題を削減または防止している。
【００２７】
この利点は、回転子および圧縮機自体の耐用年数と信頼性両方を向上させる。
【００２８】
前記肉厚部３０は、少なくとも一つの部位または閉じた空間に相当し、翼１０の中間部より上方に位置している。
【００２９】
換言すると、前記肉厚部３０は前記翼に、屈曲周波数を前記圧縮機の回転子の動作速度範囲の外にする動的挙動を与え、結果として、圧縮機動作時に翼の最大屈曲変形が増大することのないようにしている。
【００３０】
これにより、上述の共振の問題は解消され、圧縮機、回転子の性能は向上し、その部材の耐用年数は長くなる。
【００３１】
したがって、翼および固定部の遊びと許容誤差の寸法合わせをして圧縮機自体の性能をさらに向上させることが可能になる。
【００３２】
これにより翼１０が変形した際に、対応する固定部と接触して摩擦が生じることを防止できるようになる。
【００３３】
特に、閉じた曲線はそれぞれ、前記第１の面３と前記第２の面５の間の最大距離により決定される最大厚さの面を有する。
【００３４】
翼１０の高さに沿って、翼１０の自由端１４の方向へ移行する、閉じた曲線のそれぞれの前記最大面は、異なる二つの勾配で、まず減少し次に増加する傾向と、次に再び減少し、最後に増加する傾向とを有し、前記翼１０は、さらに、前記基底部１２とほぼ平行で、特に前記自由端１４に近い側に、肉厚部を有している。
【００３５】
例えば、従来の翼の最大厚さの傾向と比較した、前記最大厚さの前記傾向の変動を図３に示す。特に、図３において、横座標は、翼１０の高さを示し、縦座標は、翼の最下部の該当する厚さを１として設定した場合の寸法で表した、翼１０の最大厚さを示す。図３に示すグラフで、下側の線は、既知の翼の最大厚さの傾向を示し、上側の線は、本発明の翼の最大厚さの傾向を示す。
【００３６】
翼１０の自由端１４方向の翼１０の高さに沿って、前記最大厚さは、翼の４つの異なる領域を識別する、４つの異なる数学関数で記載可能な傾向を有することが好ましい。
【００３７】
翼１０に最も近い、翼の高さの４５％と等しい高さまでの、第１の領域において、最大厚さの傾向は、（最初に減少し、続いて増加する）４次の多項式関数、特に以下の多項式関数で表すことができる。
Ｔｍａｘ  ＝  −３４．５２２＊ｈ４  ＋  ３６．４＊ｈ３  −  ８．４１１３＊ｈ２  −  ０．７２５９＊ｈ  ＋  ０．９９６１
ここでｈは、翼１０の高さの比率を表し、Ｔｍａｘは、その翼１０の高さの比率に対するその閉じた曲線の最大の厚さを表す。
【００３８】
続く翼１０の高さの４５％から５８％の範囲の領域では、厚さは一次関数に従って変化（減少）する。
Ｔｍａｘ  ＝  −１．３５０９＊ｈ  ＋  １．４４５９
翼１０の高さの５８％から８６％の範囲では、厚さの傾向は一次関数により表される（増加する）。
Ｔｍａｘ  ＝  ０．２０７４＊ｈ  ＋  ０．５４４３
最後に、翼１０の８６％と自由端１４の範囲では、最大厚さは一次関数に従って変化する（増加する）。
Ｔｍａｘ  ＝  ０．９０５８＊ｈ  −  ０．０５１８
さらに、翼１０の外形部は、それぞれの高さレベルで同等の効率性を保てるように形成されていた。
【００３９】
各翼１０の空気力学的外形部は、その座標が直交座標系Ｘ、Ｙ、Ｚにより定義される一連の閉じた曲線により画定されることが好ましく、ここで軸Ｚはタービンの中心軸と交差する径方向の軸で、中心軸からの距離Ｚで延在する前記閉じた曲線は、その値が、室温、特に摂氏２５度の空気力学的外形部とした場合の、ミリメートルで表される表Ｉに従って規定される。
【００４０】
【表１】
0005314852.tif 000002
0005314852.tif 000003
0005314852.tif 000004
0005314852.tif 000005
0005314852.tif 000006
0005314852.tif 000007
0005314852.tif 000008
0005314852.tif 000009
0005314852.tif 000010
0005314852.tif 000011
0005314852.tif 000012
0005314852.tif 000013
0005314852.tif 000014
0005314852.tif 000015
0005314852.tif 000016
0005314852.tif 000017
0005314852.tif 000018
0005314852.tif 000019
0005314852.tif 000020
0005314852.tif 000021
0005314852.tif 000022
0005314852.tif 000023
0005314852.tif 000024
0005314852.tif 000025
0005314852.tif 000026
0005314852.tif 000027
0005314852.tif 000028
0005314852.tif 000029
0005314852.tif 000030
0005314852.tif 000031
0005314852.tif 000032
0005314852.tif 000033
0005314852.tif 000034
0005314852.tif 000035
0005314852.tif 000036
0005314852.tif 000037
0005314852.tif 000038
0005314852.tif 000039
0005314852.tif 000040
0005314852.tif 000041
0005314852.tif 000042
0005314852.tif 000043
0005314852.tif 000044
0005314852.tif 000045
したがって、各翼１０は同時に、高い変換効率と長い耐用年数を保持することを可能とする空気力学的外形部を有する。
【００４１】
さらに、表Ｉの値で指定される、本発明の翼１０の空気力学的外形部は、一連の閉じた曲線を蓄積し、それらをグループ分けして、連続的な空気力学的外形部を得ることにより取得される。
【００４２】
各翼１０の寸法のばらつきを考慮して、各翼１０の外形部は、翼１０自体の外形部に対する法線方向に、＋／−２ｍｍの許容誤差を有しても良い。
【００４３】
続いて被覆を塗布して、各翼１０の外形部がこれにより外形部自体に変更を与える被覆を有するようにしても良い。
【００４４】
前記耐摩耗被膜は、翼１０の各面で法線方向に定義される、０から０．５ｍｍの範囲の厚さを有することが好ましい。
【００４５】
さらに、表Ｉの座標の値は、修正定数で乗算する、或いは除算することにより、同様の形状を保ちながら、外形部の縮尺を拡大または縮小しても良いことは明らかである。
【００４６】
本発明の他の態様によると、それぞれが、均一の距離で離間して前記回転子の外部面に固定された、或いは、前記回転子が好ましくは挿入される圧縮機の効率性を高めるように方向付けられた、形状の空気力学的外形部を有した、上述の種類の一連の翼１０を備えた圧縮機第９段の回転子が提供される。
【００４７】
本発明の他の態様によると、上述の種類の回転子を備えた圧縮機が提供される。
【００４８】
本発明の圧縮機第９段用動翼は、上述の目的を達成することは明らかである。
【００４９】
このように構成された本発明の圧縮機第９段用動翼は、同様の発明の概念を有した数多くの修正態様および変形態様が可能である。
【００５０】
さらに、使用する材料、寸法および部材もまた、技術的要件に応じて変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の空気力学的外形で製造された圧縮機の動翼を示す図である。
【図２】図２は、図１に示された翼の反対側を示す図である。
【図３】図３は、本発明の翼の、その高さに対する厚さの最大値の傾向を示すグラフである。
【図１】
0005314852.tif 000046
【図２】
0005314852.tif 000047
【図３】
0005314852.tif 000048