JP6809904B2 - ブレード、羽根車、及び、ターボマシンと、ブレードを製造する方法 - Google Patents
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Description
− コンピュータを使用して、ブレードの軸方向範囲の第1の部分において、及び、場合によっては、ブレードの軸方向範囲の全体において、羽根車の軸線に対して垂直である平面上のプラットフォーム壁の区域が、エアフォイルの第1の側における第1の直線セグメントと、エアフォイルの第2の側における第2の直線セグメントとを形成し、及び、第1及び第2のセグメントの各々がエアフォイルの両側において半径方向に対して(90°−180°/N)の角度を形成するように、及び、ブレードのプラットフォームが、エアフォイルと共に一体的に形成されている形に見えるように、プラットフォームのデジタルモデルを作成する段階、を使用してモデリングされる時に実現される。
− 羽根車の軸線を基準として、エアフォイルに関する理論表面を決定する段階と、
− ブレードに関する第1の構造カーブ(construction curve)を決定する段階とを含んでもよい。
− 第1の構造カーブに対して羽根車の軸線を中心として360°/Nの角度を経由した回転を加えることによって、ブレードのための第2の構造カーブを画定する操作と、
− 第1及び第2の構造カーブに突き当たり(bear against)ながら移動する直線セグメントを掃引(sweep)することによって、プラットフォーム壁支持表面(第1のプラットフォーム壁支持表面)を画定する操作
とを行うことによって作成される。
− (第2の構造カーブを作成するために使用された第1の回転と第2の回転とが互いに反対方向に行われる場合に)−360°/Nの角度を経由した軸線に対する第2の回転を第1のプラットフォーム壁支持表面に対して加えることによって、第2のプラットフォーム壁支持表面を作成する操作を行うことが可能である。
− 理論エアフォイル表面の内側に位置しており、及び/又は、
− 理論エアフォイル表面と、理論プラットフォーム壁支持表面の1つに理論エアフォイル表面を連結する連結フィレットとの間に位置している、プラットフォーム壁支持表面部分に関係する。
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。
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)。
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、羽根車を通る気体流の通過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。
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、第1の構造カーブ45、65が、根元14のプラットフォーム13と、ブレード10の先端18のプラットフォーム22とに関してそれぞれに作成される。
− 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の上流及び下流限界カーブ40U、40Dのそれぞれに向かっ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を横断することなしに、限界点U、Dを互いに連結しなければならない。
− 限界点U、Dに端部を有する、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40に及び限界点Dからカーブ40dに、理論根元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。
根元プラットフォーム壁15が、最初に次の操作を行うことによって構成され、
− プラットフォーム壁支持表面46が、第1の構造カーブ45と第2の構造カーブ45psとに突き当たり即ち接触し続け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作成される。
− その次に、プラットフォーム壁15が作成される。
13 根元プラットフォーム
14 根元
15 プラットフォーム壁
16 エアフォイル
18 先端
20 連結表面
22 先端プラットフォーム
30 理論エアフォイル表面
40 理論根元プラットフォーム壁表面
60 理論先端プラットフォーム壁表面
100 羽根車
Claims (13)
- 羽根車の軸線(X)を中心として配置されているN個のブレードを有するターボマシン羽根車(100)のためのブレード(10)であって、
前記ブレードの第1の端部が、前記ブレードのエアフォイル(16)に向かう側において、プラットフォーム壁と呼称される表面(15)を有する第1のプラットフォーム(13)を有するブレード(10)において、
前記ブレードは、前記第1のプラットフォームが前記エアフォイルと共に一体的に形成されており、前記ブレードの軸方向範囲の第1の部分の全体において、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通過する前記羽根車の前記軸線(X)に対して垂直である平面内の区域が、前記エアフォイルの第1の側における第1の直線セグメント(48ps)と、前記エアフォイルの第2の側における第2の直線セグメント(48ss)とによって実質的に構成されており、及び、前記第1の直線セグメント及び前記第2の直線セグメントの各々は、前記エアフォイルの両側において半径方向(R)に対して(90°−180°/N)の角度(α)を形成し、
前記第1のプラットフォーム(13)は、前記ブレードの前縁(36)の付近に位置する上流側の限界点(U)から延びている端縁(45u)、及び、前記ブレードの後縁(38)の付近に位置する下流側の限界点(D)から延びている端縁(45d)を有し、
交差カーブは、前記エアフォイルの理論表面(30)と前記第1のプラットフォーム(13)の前記表面の理論表面(40)の間で形成される交差のカーブであり、半径方向図において、前記上流側の限界点(U)と前記下流側の限界点(D)における交差カーブに対する接線が平行であることを特徴とするブレード。 - 前記ブレードの前記軸方向範囲の全体において、前記第1のプラットフォーム(13)の前記プラットフォーム壁(15)を通過する前記羽根車の前記軸線に対して垂直である平面上の区域が、前記エアフォイルの第1の側における第1の直線セグメント(48ps)と、前記エアフォイルの第2の側における第2の直線セグメント(48ss)とによって実質的に構成されており、及び、前記第1の直線セグメント及び前記第2の直線セグメントの各々は、前記エアフォイルの両側において半径方向に対して(90°−180°/N)の角度を形成する請求項1に記載のブレード。
- 前記ブレードの第2の端部が第2のプラットフォーム(22)を有し、
前記ブレードの前記軸方向範囲の第2の部分の全体において前記第2のプラットフォームの壁(24)を通過する前記羽根車の前記軸線に対して垂直な平面上の区域が、前記エアフォイルの前記第1の側における第3の直線セグメントと、前記エアフォイルの前記第2の側における第4の直線セグメントとによって実質的に構成されており、及び、
前記第3の直線セグメント及び前記第4の直線セグメントの各々が、前記エアフォイルの両側において半径方向に対して(90°−180°/N)の角度を形成する、請求項1又は2に記載のブレード。 - 前記ブレードの前記軸方向範囲の前記第1の部分は、前記エアフォイルから上流に、及び/又は、前記エアフォイルから下流に延びる請求項1〜3のいずれか1項に記載のブレード。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のN個のブレード(10)を含む羽根車(100)。
- 請求項5に記載の羽根車(100)を含むターボマシン(110)。
- ブレードのためのプラットフォーム壁(15)をモデリングするモデリング方法において、
前記ブレードの軸方向範囲の第1の部分全体において、羽根車の軸線(X)に対して垂直である平面上の前記プラットフォーム壁の区域が、エアフォイルの第1の側における第1の直線セグメント(48ps)と、前記エアフォイルの第2の側における第2の直線セグメント(48ss)とを有し、及び、前記第1の直線セグメント及び前記第2の直線セグメントの各々が前記エアフォイルの両側において半径方向に対して(90°−180°/N)の角度を形成するように、及び、前記ブレードのプラットフォームが、前記エアフォイルと共に一体的に形成されているように見えるように、コンピュータを使用して、前記プラットフォーム壁(15)のデジタルモデルを作成する段階であって、前記プラットフォームは、前記ブレードの前縁(36)の付近に位置する上流側の限界点(U)から延びている端縁(45u)、及び/又は、前記ブレードの後縁(38)の付近に位置する下流側の限界点(D)から延びておりかつ前記ブレードの前記後縁(38)と整列されている端縁(45d)を有し、
交差カーブは、前記エアフォイルの理論表面(30)と前記プラットフォームの表面の理論表面(40)の間で形成される交差のカーブであり、半径方向図において、前記上流側の限界点(U)と前記下流側の限界点(D)における交差カーブに対する接線が平行である、段階を含むことを特徴とするモデリング方法。 - 前記エアフォイルの前記軸方向範囲の前記第1の部分は、前記エアフォイルから上流に、及び/又は、前記エアフォイルから下流に延びる請求項7に記載のモデリング方法。
- 前記羽根車の軸線を基準として、前記エアフォイル(30)に関する理論表面を決定する段階と、
前記ブレードに関する第1の構造カーブ(45)を決定する段階と、
前記第1の構造カーブに対して、前記羽根車の前記軸線を中心として360°/Nの角度を経由した回転を加えることによって、第2の構造カーブ(45ps)を画定する段階とをさらに含み、
前記プラットフォーム壁を作成するために、前記第1の構造カーブ(45)及び前記第2の構造カーブ(45ps)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、プラットフォーム壁支持表面(46)が作成され、及び、前記プラットフォーム壁は、2つの互いに隣接するブレードの間の境界を実質的に画定する限界カーブによって画定される前記プラットフォーム壁支持表面の一部分を含むように前記プラットフォーム壁が作成される、請求項7又は8に記載のモデリング方法。 - 前記プラットフォーム壁(46)に関する理論表面を決定する段階をさらに含み、
その次に、前記第1の構造カーブ(45)が上流から下流に理論エアフォイル表面(30)を延長し、及び、前記理論エアフォイル表面を通過し、且つ、前記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交点(44)と概ね同じ距離だけ半径方向に前記軸線(X)から離れているように、前記第1の構造カーブ(45)が決定される、請求項9に記載のモデリング方法。 - 前記第1の構造カーブ(45)は、前記理論エアフォイル表面(30)の外側において前記第1の構造カーブが前記理論プラットフォーム壁表面(40)内に含まれるように決定される、請求項10に記載のモデリング方法。
- ターボマシン羽根車のためのブレードを製造する方法であって、前記ブレードの第1の端部は、前記ブレードのエアフォイル(16)に向かう側に、プラットフォーム壁と呼称される表面(15)を有する第1のプラットフォーム(13)を有する方法において、
前記プラットフォーム壁を画定するために、請求項7〜11のいずれか1項に記載のプラットフォーム壁モデリング方法が使用され、前記第1のプラットフォームが前記エアフォイルと共に一体的に形成されることを特徴とする方法。 - 前記ターボマシンは低圧タービンを有する2スプール型ターボマシンである、請求項6に記載のターボマシン(110)。
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