JPH04232713A - 中空ファンブレード及び中空ファンブレードを製造する方法 - Google Patents
中空ファンブレード及び中空ファンブレードを製造する方法Info
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- JPH04232713A JPH04232713A JP3183884A JP18388491A JPH04232713A JP H04232713 A JPH04232713 A JP H04232713A JP 3183884 A JP3183884 A JP 3183884A JP 18388491 A JP18388491 A JP 18388491A JP H04232713 A JPH04232713 A JP H04232713A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス繊維入りファン
ブレードを製造する方法に関し、特に、ガラス繊維のプ
レフォーム(予備成形物)を用いて中空の一体ファンブ
レードを製造する方法に関する。
ブレードを製造する方法に関し、特に、ガラス繊維のプ
レフォーム(予備成形物)を用いて中空の一体ファンブ
レードを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ファンブレードを製造する技術は、多種
多様であり、実際に使用する方法は、製造すべき最終フ
ァンブレードが中空であるか、中実であるかによって、
あるいは一体部材であるか、複数の部片を結合するもの
であるかによって決められる。又、使用すべき方法は、
製造すべき最終ファンブレードのエアフォイル(翼)の
形がプレス加工に適する簡単なものであるか、あるいは
金型成形又は積層技術を必要とする複雑な形状のもので
あるかによっても左右される。本発明は、樹脂のトラン
スファー成形法又は射出成形法を必要とするような比較
的複雑な形状のガラス繊維入り中空一体ファンブレード
の構造に関する。製造工程中追加の曲げ強さを付与する
ために内部翼桁又は充填物を挿入する必要はない。この
中空軽量ファン構造は、又、埋込み翼桁を有するブレー
ドに比べて作動上の安全性の高いブレードの製造を可能
にする。
多様であり、実際に使用する方法は、製造すべき最終フ
ァンブレードが中空であるか、中実であるかによって、
あるいは一体部材であるか、複数の部片を結合するもの
であるかによって決められる。又、使用すべき方法は、
製造すべき最終ファンブレードのエアフォイル(翼)の
形がプレス加工に適する簡単なものであるか、あるいは
金型成形又は積層技術を必要とする複雑な形状のもので
あるかによっても左右される。本発明は、樹脂のトラン
スファー成形法又は射出成形法を必要とするような比較
的複雑な形状のガラス繊維入り中空一体ファンブレード
の構造に関する。製造工程中追加の曲げ強さを付与する
ために内部翼桁又は充填物を挿入する必要はない。この
中空軽量ファン構造は、又、埋込み翼桁を有するブレー
ドに比べて作動上の安全性の高いブレードの製造を可能
にする。
【0003】従来、そのような中空ファンブレードは、
エアフォイル(翼)を構成する部片と、エアフォイルを
回転軸又はハブに取付けるためのブレードホルダーを構
成する部片との2つの部片から成るものとして製造され
ていた。例えば米国特許第4,345,877号に示さ
れるように、エアフォイルとブレードホルダーとをそれ
ぞれ異なる材料で製造する場合もある。又、例えば米国
特許第4,720,244号に示されるように、エアフ
ォイルとブレードホルダーをガラス繊維で製造し、それ
らの部片を接合させるか、あるいはリベットによって結
合させる場合もある。ガラス繊維で製造する後者の場合
、金型内で可撓袋の周りに多重ガラス繊維布層を巻装し
、袋を膨らませ、次いで樹脂を金型内へ樹脂を圧入して
ガラス繊維布に含浸させることによってファンブレード
を成形する。ファンブレードを硬化させた後、可撓袋を
除去する。樹脂をより均一に分配するために(亀裂発生
の原因となる樹脂の堆積部分や樹脂過剰部分が形成され
るのを回避するように)、そしてガラス繊維に皺が生じ
るのを防止するために、従来は、可撓袋内にスプレダー
又は剛性の型を挿入して可撓袋内で拡張させガラス繊維
布を支持するようにしていた。このようなスプレダーは
、成形中ガラス繊維のエアフォイル側にも、ブレードホ
ルダー(取付け部分)側にも挿入して用いる。しかしな
がら、成形工程のためにスプレダーを挿入し、成形工程
終了後エアフォイル部分とブレードホルダー部分を組合
せる前にスプレダーを抜取る作業は、非常な手間がかか
り、しかも、ファンブレードの頸部分の寸法及び形状に
制約を課することになる(例えば、スプレダーが挿入さ
れるために頸部分の寸法を余り小さくすることはできな
い。)
エアフォイル(翼)を構成する部片と、エアフォイルを
回転軸又はハブに取付けるためのブレードホルダーを構
成する部片との2つの部片から成るものとして製造され
ていた。例えば米国特許第4,345,877号に示さ
れるように、エアフォイルとブレードホルダーとをそれ
ぞれ異なる材料で製造する場合もある。又、例えば米国
特許第4,720,244号に示されるように、エアフ
ォイルとブレードホルダーをガラス繊維で製造し、それ
らの部片を接合させるか、あるいはリベットによって結
合させる場合もある。ガラス繊維で製造する後者の場合
、金型内で可撓袋の周りに多重ガラス繊維布層を巻装し
、袋を膨らませ、次いで樹脂を金型内へ樹脂を圧入して
ガラス繊維布に含浸させることによってファンブレード
を成形する。ファンブレードを硬化させた後、可撓袋を
除去する。樹脂をより均一に分配するために(亀裂発生
の原因となる樹脂の堆積部分や樹脂過剰部分が形成され
るのを回避するように)、そしてガラス繊維に皺が生じ
るのを防止するために、従来は、可撓袋内にスプレダー
又は剛性の型を挿入して可撓袋内で拡張させガラス繊維
布を支持するようにしていた。このようなスプレダーは
、成形中ガラス繊維のエアフォイル側にも、ブレードホ
ルダー(取付け部分)側にも挿入して用いる。しかしな
がら、成形工程のためにスプレダーを挿入し、成形工程
終了後エアフォイル部分とブレードホルダー部分を組合
せる前にスプレダーを抜取る作業は、非常な手間がかか
り、しかも、ファンブレードの頸部分の寸法及び形状に
制約を課することになる(例えば、スプレダーが挿入さ
れるために頸部分の寸法を余り小さくすることはできな
い。)
【0004】中空の一体ファンブレードを製造する代表
的な方法は、厚紙製の荒仕上げ型を加圧された(気体圧
で膨らまされた)内に挿入して用いる方法である。もち
ろん、この方法では成形されるファンブレードの肉厚が
不均一になる。更に、厚紙製の型を使用した場合、ガラ
ス繊維層に多数の皺を生じ、頸部分を通して樹脂を注入
したとき金型内でガラス繊維布がずれるので亀裂の入っ
た樹脂過剰部分を生じることになる。ほとんどの場合、
厚紙は、樹脂を注入する前にガラス繊維を正確に位置づ
けし保持することができない。
的な方法は、厚紙製の荒仕上げ型を加圧された(気体圧
で膨らまされた)内に挿入して用いる方法である。もち
ろん、この方法では成形されるファンブレードの肉厚が
不均一になる。更に、厚紙製の型を使用した場合、ガラ
ス繊維層に多数の皺を生じ、頸部分を通して樹脂を注入
したとき金型内でガラス繊維布がずれるので亀裂の入っ
た樹脂過剰部分を生じることになる。ほとんどの場合、
厚紙は、樹脂を注入する前にガラス繊維を正確に位置づ
けし保持することができない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、従
来技術の上記欠点を克服することを企図するものであり
、従来のファンブレード製造方法による場合より、製造
に手間がかからず、強靭で、見た目に美しく、不合格品
発生率が低い、中空一体ファンブレードを製造する方法
を提供することを目的とする。本発明のもう1つの目的
は、樹脂過剰部分の発生を減少させ、かつ、樹脂を金型
内に圧入した際のガラス繊維布の皺又はずれを抑止する
ようにガラス繊維布の支持、及び、正確な位置づけ及び
保持を達成するようにしたファンブレード製造方法を提
供することである。
来技術の上記欠点を克服することを企図するものであり
、従来のファンブレード製造方法による場合より、製造
に手間がかからず、強靭で、見た目に美しく、不合格品
発生率が低い、中空一体ファンブレードを製造する方法
を提供することを目的とする。本発明のもう1つの目的
は、樹脂過剰部分の発生を減少させ、かつ、樹脂を金型
内に圧入した際のガラス繊維布の皺又はずれを抑止する
ようにガラス繊維布の支持、及び、正確な位置づけ及び
保持を達成するようにしたファンブレード製造方法を提
供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、中空ファンブレードを製造する方法であ
って、ガラス繊維布又はその他のタイプの織物材を金型
の下型内に敷設し、金型内で前記ガラス繊維布の上に可
撓袋を載せ、該ファンブレードの内部形状に合致する半
剛性のガラス繊維製プレフォームを前記可撓袋の上に載
せ、該プレフォームを追加のガラス繊維布で被い、前記
金型を閉じて前記可撓袋を膨らませ、樹脂を前記金型内
へ前記可撓袋の周りに射出し、熱及び圧力を加えてファ
ンブレードを成形する間に該射出した樹脂を前記ガラス
繊維及びプレフォームに含浸させ、それによってガラス
繊維とプレフォームを一体に結合させ、該ファンブレー
ドを硬化させることから成る方法を提供する。
決するために、中空ファンブレードを製造する方法であ
って、ガラス繊維布又はその他のタイプの織物材を金型
の下型内に敷設し、金型内で前記ガラス繊維布の上に可
撓袋を載せ、該ファンブレードの内部形状に合致する半
剛性のガラス繊維製プレフォームを前記可撓袋の上に載
せ、該プレフォームを追加のガラス繊維布で被い、前記
金型を閉じて前記可撓袋を膨らませ、樹脂を前記金型内
へ前記可撓袋の周りに射出し、熱及び圧力を加えてファ
ンブレードを成形する間に該射出した樹脂を前記ガラス
繊維及びプレフォームに含浸させ、それによってガラス
繊維とプレフォームを一体に結合させ、該ファンブレー
ドを硬化させることから成る方法を提供する。
【0007】
【実施例】第1図を参照すると、頸部分12と、エアフ
ォイル(翼)部分14を有する本発明による中空ファン
ブレード10が示されている。頸部分12は、回転軸又
はハブ(図示せず)に取付けるためのカラー16を備え
たものとして形成されている。エアフォイル部分14は
、企図される作動条件に必要とされる所望の形状とされ
るが、いずれにしても、その中空構造体は、多層ガラス
繊維で形成される。安全な作動のために十分な強度を付
与する金属製の内部翼桁は不要である。
ォイル(翼)部分14を有する本発明による中空ファン
ブレード10が示されている。頸部分12は、回転軸又
はハブ(図示せず)に取付けるためのカラー16を備え
たものとして形成されている。エアフォイル部分14は
、企図される作動条件に必要とされる所望の形状とされ
るが、いずれにしても、その中空構造体は、多層ガラス
繊維で形成される。安全な作動のために十分な強度を付
与する金属製の内部翼桁は不要である。
【0008】第2図に示されるようにファンブレード1
0の構成にはプレフォーム(予備成形物)18が使用さ
れる。プレフォーム18は、最終的にファンブレード1
0の一部になるように設計されている。プレフォーム1
8の曲面は、第3、4及び5図に例示されるように、必
要に応じていろいろな曲率とすることができる。プレフ
ォーム18は、ガラス繊維布が樹脂を含浸せしめられ硬
化されるまでガラス繊維布の上側層を支持するためのも
のである。ガラス繊維布の下側層は、金型の下型によっ
て支持される。従って、プレフォーム18は、ファンブ
レード10全体を支持する必要はなく、その上半分だけ
を支持する。
0の構成にはプレフォーム(予備成形物)18が使用さ
れる。プレフォーム18は、最終的にファンブレード1
0の一部になるように設計されている。プレフォーム1
8の曲面は、第3、4及び5図に例示されるように、必
要に応じていろいろな曲率とすることができる。プレフ
ォーム18は、ガラス繊維布が樹脂を含浸せしめられ硬
化されるまでガラス繊維布の上側層を支持するためのも
のである。ガラス繊維布の下側層は、金型の下型によっ
て支持される。従って、プレフォーム18は、ファンブ
レード10全体を支持する必要はなく、その上半分だけ
を支持する。
【0009】フォーム18は、チョップトガラス繊維を
ブロー成形法によって所望の形に成形するか、あるいは
、ガラス繊維マットを所望の曲面形状のマンドレル上に
重ねて成形することが好ましい。所望の厚さが得られた
ならば、チョップトガラス繊維又はガラス繊維マットを
それに軽量の樹脂バインダ(結合剤)を含浸させことに
よって結合させ、それをオーブン内で硬化させて所望の
半剛性プレフォーム18を得る。プレフォーム18を結
合するのに使用される軽量の樹脂バインダは、ファンブ
レード10の成形に使用される樹脂と適合性を有するも
のとする。プレフォーム18は、硬化させた後、マンド
レルから剥ぎ取り、ファンブレードを製造するための金
型内にガラス繊維布の上側層を支持するのに使用する。 このように、プレフォーム18は、ガラス繊維を正確に
位置づけするために最終ファンブレードの形状に合致す
るように構成される。
ブロー成形法によって所望の形に成形するか、あるいは
、ガラス繊維マットを所望の曲面形状のマンドレル上に
重ねて成形することが好ましい。所望の厚さが得られた
ならば、チョップトガラス繊維又はガラス繊維マットを
それに軽量の樹脂バインダ(結合剤)を含浸させことに
よって結合させ、それをオーブン内で硬化させて所望の
半剛性プレフォーム18を得る。プレフォーム18を結
合するのに使用される軽量の樹脂バインダは、ファンブ
レード10の成形に使用される樹脂と適合性を有するも
のとする。プレフォーム18は、硬化させた後、マンド
レルから剥ぎ取り、ファンブレードを製造するための金
型内にガラス繊維布の上側層を支持するのに使用する。 このように、プレフォーム18は、ガラス繊維を正確に
位置づけするために最終ファンブレードの形状に合致す
るように構成される。
【0010】第6〜8図を参照すると、ファンブレード
10を成形するための工程が示されている。最初に、金
型22の下型20の上に幾層かのガラス繊維布24又は
その他のタイプのガラス繊維を積重する。その上に可撓
袋26を載せ、下型20の上に上型を重ねて金型22を
閉じた後、可撓袋26を加圧する(加圧気体で膨らませ
る)のであるが、その前に、可撓袋26がまだ収縮状態
にある間にその上にプレフォーム18を載せ(第6図)
、ガラス繊維布24をプレフォームをくるむように巻つ
けるか、あるいはプレフォームの上に載せる。かくして
、ガラス繊維布24の上側層をプレフォームによって支
持させる。プレフォーム18は、乾燥状態の(まだ樹脂
を含浸されていない)ガラス繊維布24を金型22内に
正確に位置づけして保持することができるので、金型2
2内でガラス繊維布24に皺が生じ、及び、又は後に樹
脂を圧入したとき樹脂過剰部分が生じるのを完全に排除
しないまでも、大幅に抑制する。
10を成形するための工程が示されている。最初に、金
型22の下型20の上に幾層かのガラス繊維布24又は
その他のタイプのガラス繊維を積重する。その上に可撓
袋26を載せ、下型20の上に上型を重ねて金型22を
閉じた後、可撓袋26を加圧する(加圧気体で膨らませ
る)のであるが、その前に、可撓袋26がまだ収縮状態
にある間にその上にプレフォーム18を載せ(第6図)
、ガラス繊維布24をプレフォームをくるむように巻つ
けるか、あるいはプレフォームの上に載せる。かくして
、ガラス繊維布24の上側層をプレフォームによって支
持させる。プレフォーム18は、乾燥状態の(まだ樹脂
を含浸されていない)ガラス繊維布24を金型22内に
正確に位置づけして保持することができるので、金型2
2内でガラス繊維布24に皺が生じ、及び、又は後に樹
脂を圧入したとき樹脂過剰部分が生じるのを完全に排除
しないまでも、大幅に抑制する。
【0011】金型22を閉じて型締めした(第7図)後
、可撓袋26をそれに頸部分12(第1図参照)から気
体を導入することによって膨らませて密封し、それによ
って乾燥状態のガラス繊維布24を金型22内に拘束す
る。可撓袋を適正に膨らませたならば、樹脂を頸部分1
2を通して金型22内へポンプ送り又は射出し、プレフ
ォーム18及びガラス繊維布24に樹脂を滲み込ませ(
含浸させ)、それによって両者を結合させる。次いで、
この混合物(樹脂を含浸させたフォームとガラス繊維布
)に熱を加えて硬化させ、可撓袋を収縮させ金型22を
開いて完成したファンブレード10を取り出した後、可
撓袋26を除去する。
、可撓袋26をそれに頸部分12(第1図参照)から気
体を導入することによって膨らませて密封し、それによ
って乾燥状態のガラス繊維布24を金型22内に拘束す
る。可撓袋を適正に膨らませたならば、樹脂を頸部分1
2を通して金型22内へポンプ送り又は射出し、プレフ
ォーム18及びガラス繊維布24に樹脂を滲み込ませ(
含浸させ)、それによって両者を結合させる。次いで、
この混合物(樹脂を含浸させたフォームとガラス繊維布
)に熱を加えて硬化させ、可撓袋を収縮させ金型22を
開いて完成したファンブレード10を取り出した後、可
撓袋26を除去する。
【0012】
【発明の効果】叙上のように、本発明によれば、プレフ
ォーム18を使用することにより、金型22が閉じられ
たとき、ガラス繊維布24を金型内の最適位置に維持す
ることができる。更に、プレフォーム18は、直線状で
あれ、テーパ状であれ任意の平面図形に成形することが
でき、通常、取付けのための適当なクランプ部分を備え
たテーパ状取付け端(頸部分12)に容易に適後させる
ことができる。本発明の樹脂トランスファー成形法又は
樹脂射出成形法によれば、空気力学的効率の高い、より
強固な、そして外観の美しい一体ファンブレードを製造
することができる。
ォーム18を使用することにより、金型22が閉じられ
たとき、ガラス繊維布24を金型内の最適位置に維持す
ることができる。更に、プレフォーム18は、直線状で
あれ、テーパ状であれ任意の平面図形に成形することが
でき、通常、取付けのための適当なクランプ部分を備え
たテーパ状取付け端(頸部分12)に容易に適後させる
ことができる。本発明の樹脂トランスファー成形法又は
樹脂射出成形法によれば、空気力学的効率の高い、より
強固な、そして外観の美しい一体ファンブレードを製造
することができる。
【図1】第1図は、本発明の方法によって製造された完
成ファンブレードの一部切り開かれた透視図である。
成ファンブレードの一部切り開かれた透視図である。
【図2】第2図は、本発明の方法に使用されるガラス繊
維プレフォームの透視図である。
維プレフォームの透視図である。
【図3】第3図は、第2図の線3−3に沿ってみた断面
図である。
図である。
【図4】第4図は、第2図の線4−4に沿ってみた断面
図である。
図である。
【図5】第5図は、第2図の線5−5に沿ってみた断面
図である。
図である。
【図6】第6図は、本発明の方法の組合せ工程を示す透
視図である。
視図である。
【図7】第7図はプレフォーム及び可撓袋を囲包した金
型の透視図である。
型の透視図である。
【図8】第8図は、本発明の方法の硬化工程における金
型の透視図である。
型の透視図である。
10:中空ファンブレード
12:頸部分
14:エアフォイル部分
18:プレフォーム
20:下型
22:金型
24:ガラス繊維
26:可撓袋
Claims (15)
- 【請求項1】中空ファンブレードを製造する方法であっ
て、a.ガラス繊維布を金型の下型内に敷設し、b.前
記金型内で前記ガラス繊維布の上に可撓袋を載せ、c.
該ファンブレードの内部形状に合致する半剛性のガラス
繊維製プレフォームを前記可撓袋の上に載せと、d.該
プレフォームを前記ガラス繊維布で被い、e.前記金型
を閉じて前記可撓袋を膨らませ、f.樹脂を前記金型内
へ前記可撓袋の周りに射出し、ファンブレードを成形す
る間該射出した樹脂を前記ガラス繊維及びプレフォーム
に含浸させ、それによってガラス繊維とプレフォームを
一体に結合させ、g.該成形されたファンブレードを硬
化させ、前記可撓袋を収縮させ、該ファンブレードを金
型から取出すことから成る方法。 - 【請求項2】前記ガラス繊維製プレフォームを前記射出
する樹脂と適合する適当な樹脂バインダで結合する工程
を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記プレフォームは、チョップトガラス繊
維で構成されていることを特徴とする請求項2に記載の
方法。 - 【請求項4】前記プレフォームは、ガラス繊維マットで
構成されていることを特徴とする請求項2に記載の方法
。 - 【請求項5】該ファンブレードは、頸部分とエアフォイ
ル部分を含む中空一体構造であることを特徴とする請求
項2に記載の方法。 - 【請求項6】樹脂含浸ガラス繊維布で製造された成形中
空ファンブレードであって、成形工程中前記ガラス繊維
布の一部分を支持したガラス繊維製プレフォームを含み
、成形工程中該プレフォームがガラス繊維布に接合して
ファンブレードの一体部分となっていいることを特徴と
する中空ファンブレード。 - 【請求項7】前記プレフォームは、ファンブレードの成
型工程において射出される樹脂と適合する適当な樹脂バ
インダによって結合されたガラス繊維で製造されたもの
であることを特徴とする請求項6に記載の中空ファンブ
レード。 - 【請求項8】前記プレフォームは、チョップトガラス繊
維で構成されていることを特徴とする請求項7に記載の
中空ファンブレード。 - 【請求項9】前記プレフォームは、ガラス繊維マットで
構成されていることを特徴とする請求項7に記載の中空
ファンブレード。 - 【請求項10】頸部分とエアフォイル部分を含む中空一
体構造であることを特徴とする請求項7に記載の中空フ
ァンブレード。 - 【請求項11】中空ファンブレードを成形する方法であ
って、ガラス繊維材を、該ファンブレードの成形工程中
該ガラス繊維材と接合して該ファンブレードの一体部分
となるガラス繊維製プレフォームの上に載せて金型内に
支持することを特徴とする方法。 - 【請求項12】前記ガラス繊維製プレフォームを前記射
出する樹脂と適合する適当な樹脂バインダで結合する工
程を含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】前記プレフォームは、チョップトガラス
繊維で構成されていることを特徴とする請求項12に記
載の方法。 - 【請求項14】前記プレフォームは、ガラス繊維マット
で構成されていることを特徴とする請求項12に記載の
方法。 - 【請求項15】該ファンブレードは、頸部分とエアフォ
イル部分を含む中空一体構造であることを特徴とする請
求項12に記載の方法。
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