JP2009545047A - 中空のらせん形ホイール及びそのケーシングを形成する方法 - Google Patents

中空のらせん形ホイール及びそのケーシングを形成する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】中空のホイール及びその固定ケーシングを検査しかつ最適化できるように簡単に大量に設計する方法を提供する。
【解決手段】その中心が基準となるような幾何学形状を用いて中空のらせん形ホイールまたはそのケーシングを構成しかつそれらの領域を画定するステップに基づき中空のらせん形ホイールまたはそのケーシングの構成要素を形成する方法を提供する。角度、中心のオフセット、ピッチの値が、全ての構成要素の制御を可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空のらせん形ホイール及びそのケーシングを形成する方法に関する。
中空のホイール及びその中空のケーシングは、流体の移動、自身が持つエネルギーの利用、または自身が及ぼす力の使用を可能にする装置である。
中空のホイール及びその固定ケーシングは、形状が非常に複雑で、対応する各用途を想定して適合させなければならないので、開発が遅々とし進まず、現在まで、これらを検査しかつ最適化できるように簡単に大量に設計することはできなかった。
計算機支援設計・製造（ＣＡＤＭ）は新たな可能性を提供し、このツールは、ここでは、中空のホイール及びその固定ケーシングの知識を向上させることを可能にするであろう革新的なアイデアを増幅するために用いられる。
本発明は、多くの対応する用途に対するこれら新製品の知識の獲得を手助けするために、具体的なデータを全ていとも簡単に変更することによって中空のホイール及びその固定ケーシングを迅速に考案しかつ設計することを可能にするツールである。
図面は、例示的に与えられており、何ら制限的なものではない。これらの複雑な形状の理解を容易にするために、説明を自発的に模式化した。
中空らせん（１）の内周及び外周エッジ（Ａ Ｂ）によってスウィープされる回転面及びその固定ケーシング（２）のもの（Ｄ Ｃ）を簡略化した断面の一部が示されている。また、要素の前縁または後縁である外縁（３）及び内縁（４）が平面的に示されているホイールの断面の一部が示されている。また、前縁または後縁のうちの一方によって境界が定められ、終端に円弧（５）が配され、前縁または後縁のうちの他方によって境界が定められ、終端にオジーブ（６）が配されている要素の本体の領域が示されている。また、前縁または後縁が、両縁の接線である２つの大きな円弧（７及び８）によって互いに接続され、それによって要素の領域を完全に画定することが示されている。また、要素の中央に位置する円（９）に与えられた値が、その厚さの画定を可能にしていることが示されている。また、前縁及び後縁の中心が直線で結ばれた前述の円のオフセットに対する所与の値（１０）が、要素のくぼみの深さを示すことが示されている。また、前縁と後縁の間の角度オフセット（１１）が示されている。また、その後に経路上で遭遇するときに１つになるような、好適には異なるピッチの、２つのらせんに与えられた角度オフセット（１２）が示されている。 後述する形成の原理に従って実現されるホイールを示す。添付図面に従って説明した原理は、固定ケーシング、カバー及び格子（２）にも同様に適用されることになり、これらは追加図面の対象にはならない。
専門用語
中空のホイール及び固定ケーシングの構造の複数の「構成要素」の複雑な回転フォルムは、ベーン、ブレード、隔壁（cloison）、スコップ、刃、格子、バルブ、スペーサなどとも呼ばれ、これらは全て「構成要素」と呼ばれるグループに分類される。
この中空のホイール（１）及びその固定ケーシング（２）を形成する方法は、次のＣＡＤＭ（計算機支援設計・製造）ステップを含む。
１．先ず、任意選択で提供される基本構成パラメータを入力する必要がある。すなわち、シャフト、ノズル、ブシュ、軸受、支持物などの従来の機械要素であって、ホイール及びケーシングをアプリケーション設定に組み入れることを可能にするものに関して、全長・内径及び外径などの寸法値、各構成要素の数量を入力し、選択される回転方向を決定することも必要である。
２．次に、ホイールによってスウィープされる外側及び内側回転面またはホイールを包含するケーシングのそのような回転面とケーシングの外側形状とを決定することになるような既知の幾何学形状に対応する数学的パラメータを入力する必要がある。これらは、単独または共同で、円形、円筒形、円錐形、オジーブ（尖頭形）、楕円形などの形であるのが好ましい。
３．次に、らせん形構成要素の回転ピッチを決定する。これは、従来の数式によって、あるいは好適には中空のらせん形ホイール（１）及びその固定ケーシング（２）の長さ上に配置される特定の点上の少なくとも２つの所与の値を示すことによってのいずれかで画定される。
４．本発明のいくつかの特徴は、らせん形または環状の各構成要素に固有のプロフィール及びその他のデータを作成する新たな方法に関する。各要素のプロフィールを画定するために少なくとも１つの断面が用いられる。
Ａ 本発明の第１態様は、基準となる中心を有する幾何学的図形の一部（５及び６）を用いて各前縁及び後縁（３及び４）を設計するステップと、次に、同様に基準となる中心を有する幾何学的図形の一部（７及び８）を用いて両縁を結び付けるステップと、それによって、回転構成要素の本体部分を画定するステップとから構成される。
Ｂ 本発明の第２態様は、回転構成要素の本体部分の、好適には凹状または凸状の、くぼみの深さ方向の変形量（１０）を求めるために、中心の位置のオフセット値を示すステップを含む。
Ｃ 本発明の第３態様は、中心が基準となる円（９）によって表される構成要素の肉厚を示すステップを含む。
Ｄ 本発明の第４態様は、好適には外縁に対して内縁の位置をずらして横に倒せる（coucher）ように構成要素の外側の前縁または後縁に対する内側の前縁または後縁の中心間の角度オフセット値（１１）（１３）を示すステップから構成される。
Ｅ 本発明の第５態様は、らせん形構成要素の前縁または後縁あるいは内縁または外縁のそれぞれの中心間の角度オフセット値（１２）を、好適には両縁の位置をずらして互いに関連して配置できるように、示すステップを含む。
Ｆ 本発明の第６態様は、ホイールまたはケーシングの長さ上に指定される少なくとも２つの位置に対して与えられ、その後ソフトウェアによって平滑化されるような、らせんに対する少なくとも２つのピッチ値を決定するステップを含む。
５．その後、形成されたプロフィールを表示し、ローカルで目で見てチェックできるようにする。
６．関連要素を仕上げるために、断面をホイールまたはケーシングの長さ上に指定される少なくとも２つの点上に配置し、そのような断面がその後ソフトウェアによって平滑化されるようにする。
７．全てのらせん及びそれらの間の半径方向の隔壁が一緒に合わさって得られる最終的な表示により、最終目視チェックが可能になる（図２）。
８．満足な結果が得られない場合、逆戻り（バックトラッキング）及びパラメータ修正を行って結果を最適化することが可能である。
９．異常値を回避するために、導入されたパラメータの値の適合性を連続的にチェックする装置が上記方法に組み込まれる。

Claims (6)

  1. 中空のらせん形または環状ホイール（１）及びその固定ケーシングを形成する方法であって、導入されたパラメータの値の適合性を連続的にチェックするステップと、数学的パラメータ及び基本構成パラメータを入力するステップとを含み、
    前記方法が、
    前記環状及びらせん形要素に固有のプロフィール及びその他のデータを形成するステップを含み、該ステップが、
    基準となる中心を有する幾何学的図形の一部（５及び６）を用いて各前縁及び後縁（３及び４）を設計するステップと、
    次に、基準となる中心を有する幾何学的図形の一部（７及び８）を用いて両縁を結び付けるステップと、
    それによって、回転構成要素の本体部分を画定するステップとを含むことを特徴とする方法。
  2. 中空のらせん形または環状ホイール（１）及びその固定ケーシングを形成する方法であって、導入されたパラメータの値の適合性を連続的にチェックするステップと、数学的パラメータ及び基本構成パラメータを入力するステップとを含み、
    前記方法が、前記プロフィールを形成するステップをさらに含み、該ステップが、
    中心が基準となる円（９）によって表される前記回転構成要素の肉厚を示すステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 中空のらせん形または環状ホイール（１）及びその固定ケーシングを形成する方法であって、導入されたパラメータの値の適合性を連続的にチェックするステップと、数学的パラメータ及び基本構成パラメータを入力するステップとを含み、
    前記方法が、前記プロフィールを形成するステップをさらに含み、該ステップが、
    前記回転構成要素の前記本体部分の、好適には凹状または凸状の、くぼみの深さ方向の変形量（１０）を求めるために、前記中心の位置のオフセット値を示すステップを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
  4. 中空のらせん形または環状ホイール（１）及びその固定ケーシングを形成する方法であって、導入されたパラメータの値の適合性を連続的にチェックするステップと、数学的パラメータ及び基本構成パラメータを入力するステップとを含み、
    前記方法が、前記プロフィールを形成するステップをさらに含み、該ステップが、
    好適には前記外縁に対して前記内縁の位置をずらして横に倒せるように前記構成要素の外側の前縁または後縁に対する内側の前縁または後縁の中心間の角度オフセット値（１１）（１３）を示すステップを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の方法。
  5. 中空のらせん形または環状ホイール（１）及びその固定ケーシングを形成する方法であって、導入されたパラメータの値の適合性を連続的にチェックするステップと、数学的パラメータ及び基本構成パラメータを入力するステップとを含み、
    前記方法が、前記プロフィールを形成するステップをさらに含み、該ステップが、
    好適には両縁の位置をずらして互いに関連して配置できるように前記らせん形構成要素の前記前縁または後縁あるいは内縁または外縁のそれぞれの前記中心間の角度オフセット値（１２）を示すステップを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の方法。
  6. 中空のらせん形または環状ホイール（１）及びその固定ケーシングを形成する方法であって、導入されたパラメータの値の適合性を連続的にチェックするステップと、数学的パラメータ及び基本構成パラメータを入力するステップとを含み、
    前記方法が、前記プロフィールを形成するステップをさらに含み、該ステップが、
    前記ホイールまたはケーシングの長さ上に指定される少なくとも２つの位置に対して与えられ、その後ソフトウェアによって平滑化されるような、らせんに対する少なくとも２つのピッチ値を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の方法。
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