JPH06235302A - 中空羽根付モノブロックロータの製造方法及び中空羽根付モノブロックロータ - Google Patents

中空羽根付モノブロックロータの製造方法及び中空羽根付モノブロックロータ

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JPH06235302A
JPH06235302A JP6000337A JP33794A JPH06235302A JP H06235302 A JPH06235302 A JP H06235302A JP 6000337 A JP6000337 A JP 6000337A JP 33794 A JP33794 A JP 33794A JP H06235302 A JPH06235302 A JP H06235302A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 羽根の内部に溶接シーム突起部を形成せずに
中空羽根をロータディスクに固定する。 【構成】 中空羽根の径方向内側末端（２６）の内部
（１４）の形状にほぼ対応する形状を有し、接合面（２
７、４３）に包囲された突起形成手段をディスク（１
１）の周囲に備え、前記突起手段（２１）に羽根（１
３）の末端（２６）を入れ子し、中空羽根（１３）の壁
の厚さによって画定される表面（３１）が接合面（２
７、４３）に溶接されるように各羽根（１３）を溶接手
段によってディスク（１１）に固定することから成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は中空羽根（ｈｏｌｌｏｗ
ｂｌａｄｅｓ）付モノブロックロータの製造方法及び
中空羽根付モノブロックロータ、特に低圧圧縮機のロー
タに関わる。
【０００２】
【従来の技術】ターボジェットエンジンの低圧圧縮機に
関する新しい研究では、質量を低減させるためにこれら
の圧縮機のロータの軽量化にむけて調査が進められた。
これらのロータは主としてモノブロック型で、英語の専
門用語では「ｂｌａｄｅｄ ｄｉｓｋ」の短縮形である
「ＢＬＩＳＫ」の呼び名で知られている。これらのロー
タがモノブロックであるとはつまり、スロットに鎖錠す
る前にハブの円周に機械加工した前記スロットの中に入
れる足を羽根が備えている「翼のあるディスク（ｗｉｎ
ｇｅｄ ｄｉｓｋ）」型のディスクに対して羽根がハブ
全体を占めるかまたはハブに連結されていることであ
る。
【０００３】ｂｌｉｓｋ型のこれらのロータの軽量化た
めに二つの技術的解決方法が研究された。第一の解決方
法は羽根配列をブロック内で加工することからなる、つ
まり羽根のプロフィルを機械加工することによって、デ
ィスクの円周の本来の位置で羽根を製造することであ
る。従って、羽根が軸の全体を占める。次に同様に機械
加工によって羽根に穴をあける。しかしこの技術的解決
方法は、羽根の薄さ及びねじれた複雑な形のために実施
するのが難しい。この解決方法は工業的に実施するには
コストがかかり過ぎる。
【０００４】第二の解決方法はあらかじめ機械によって
溝加工されかつねじられた羽根を溶接又はんだ付けのよ
うな様々な技術によってハブ又はボスに結合することか
ら成る。この解決方法は工業的に実施することがより簡
単でより低コストであるため採用されている。
【０００５】羽根を軸に固定させる様々な技法が既に知
られている。
【０００６】フランス特許出願ＦＲーＡ−２、６０２、
２６６によって、ガスターボエンジン用の一組のロータ
を製造する方法が公知である。この方法は、第一に、二
つの外部環状フランジを備えたディスクを、第二に、同
様に二つの環状フランジを備えた羽根輪を製造し、それ
から羽根輪をディスクの上に熱間組立する（ｈｏｔ−ａ
ｓｓｅｍｂｌｉｎｇ）ことからなる。次に、フランジを
真空下で密封し、全体を熱間等静圧圧縮（ｈｏｔ ｉｓ
ｏｓｔａｔｉｃ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）にかける。
【０００７】この方法は、連続結合を形成するために羽
根のフランジとディスクのフランジと向き合う二面を破
砕することからなるので、中実羽根（ｆｕｌｌ ｂｌａ
ｄｅｓ）又は少なくとも中実基礎部及び二つの側面フラ
ンジを含む羽根にしか適用されない。この方法は、空隙
が羽根の基礎部に到達している中空羽根を正確に固定す
ることはできない。
【０００８】同様にＥＰ特許ＥＰＡ−０，４５８，６３
０によって、「ＢＬＩＳＫ」型のロータのディスク上に
個々の羽根を設置する方法が公知である。この方法は、
固定装置の二つのジョー（ｊａｗ）の間に維持され、摩
擦結合によってディスクに結合される中実羽根に適用さ
れる。この方法はまた、羽根の補修にも適用される。
【０００９】また、ＵＳ特許ＵＳ−Ａ−４，０３４，１
８２によって、わずかに凹面で外表面の上に圧縮器の羽
根を有する一連の部分を側面を通して集め、これらの要
素の組立後にラジアルブレードを備えたリングを形成さ
せることからなる。しかし、この方法は、中空羽根付き
の「ＢＬＩＳＫ」型のロータの実施に適用するのは難し
い。
【００１０】最後にフランス特許ＦＲ−Ａ−２，６１
９，３３１によって、特にガスタービンのエンジン用の
中実羽根ロータの製造方法が公知である。この方法は、
ロータのディスクの上に中実羽根を固定させることに関
わる。第一に羽根の脚部を構成する部分に空隙を、第二
にロータのディスクの周囲に複数の立方体の突起を形成
することからなる段階を含む。次に、各羽根は入れ子式
にディスクに組み込まれる。実際の固定は圧力及び熱に
よって実施される。主に立方体の突起の上面と羽根の内
部の空隙の底部との間が結合される。後にこの空隙の側
面部分を画定する羽根の一部を除去するように機械加工
することが可能である。この型の方法は、立方体の突起
の末端表面が羽根の空隙の底部に接触しないので全長に
わたって中空である羽根に適用し得ない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】つまり、添付の図１に
示すように、ロータのディスク３の上に中空羽根１を溶
接したい場合、溶接シーム５は中空羽根内部の溶接突起
部７とその外部の溶接突起部９とを有する。ところで、
羽根１が薄くねじれ構造を有するので内部突起部７を機
械的に補修することは不可能である。結果として、羽根
の内部表面の状態は航空学上の必要性から不可欠である
非破壊的検査（レントゲン、超音波、等）の実施と両立
しない。
【００１２】従って本発明は、この不都合を解決するこ
とからなる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、中空
羽根付モノブロックロータの製造方法に関する。
【００１４】本発明の特徴によれば、この方法は、中空
羽根において径方向内側末端の内部にほぼ対応する形状
を有すると共にほぼ環状の平らな接合面に包囲される突
起形成手段をロータのディスクの周囲に各羽根と直交す
るように備える段階と、前記突起手段に各中空羽根の径
方向内側末端を入れ子する段階と、中空羽根の壁の厚さ
によって画定されるほぼ環状の表面が前記環状の平らな
接合面に溶接されるように各羽根を溶接手段によってロ
ータディスクに固定する段階とを含んでいる。
【００１５】突起手段が存在するために、溶接シームが
羽根の内部に出て内部突起部を形成することはありえな
い。さらに、内部突起部が存在しないために溶接の末端
を排除することもあり得ない。
【００１６】さらに、羽根をディスクの端部に付加する
この方法はディスク及び羽根の機械加工を別個に実施す
るので生産コストを削減できる。
【００１７】最後に、この方法は破損した羽根の補修に
も適用され、この場合前記羽根は新しい羽根と交換する
だけでよい。
【００１８】本発明はまた、周囲に複数の中空羽根が固
定されたディスクを含む型の中空羽根付モノブロックロ
ータであって、前記ディスクはその周囲において各羽根
と直交するようにディスクと一緒に鋳造された隆起部分
及び突起を有しており、前記突起は羽根の厚さによって
画定される面が溶接される平らな接合面を形成する肩を
隆起部分に対して画定するように隆起部より小さい寸法
であることを特徴とするモノブロックロータに関する。
【００１９】第二の実施例によれば、ディスクがその周
囲に各羽根と直交するに隆起部を有し、羽根の径方向内
側末端の内部の形にほぼ対応する形状の突起を形成する
ブロックは隆起部に溶接され、羽根の厚さによって画定
される表面が溶接される薄いつばによって包囲されてい
る。
【００２０】
【実施例】添付図面に基づく本発明の実施例の詳細な記
載より本発明を以下に詳しく説明する。
【００２１】図２に示されているように、本発明による
ロータは中空羽根付型のモノブロックロータ（つまり
「ＢＬＩＳＫ」）である。このロータは図２の部分的断
面図に示されたディスク１１と、このディスクの円周上
に均一に配置され、その一つの一部の高さのみが図に示
されている複数の中空羽根１３とを含む。単に例とし
て、一つのディスクはその円周上に均一に配置された３
６枚の羽根を含みうる。
【００２２】中空羽根１３は、少しよじれた従来形状を
有し、その中央空隙は１４、前縁は１５、後縁は１７で
示されている。
【００２３】本発明の第一の実施例を図２の右半分を参
照して以下に述べる。
【００２４】ディスク１１は、二つの側面及びその円周
上に連続羽根１９を備える。ディスク１１を製造すると
きは、前記ディスクの円周上で各羽根１３と直交するよ
うに、一般的には２１で示される突起形成手段を備え
る。これらの突起形成手段２１は隆起部２３と実際の突
起２５とから成る。この隆起部２３と突起２５とはディ
スクに鋳造される。突起２５は、羽根の径方向内側末端
２６のレベル、つまり羽根の脚部における羽根の空隙１
４の内部の形状とほぼ対応する形状のブロックである。
従ってこの突起２５は少し凹面の流線形を有す。突起２
５は、隆起部に対して肩を決定するように隆起部２３よ
り少し寸法が小さい。この肩はほぼ環状の平らな接合面
２７を決定する。「環状」という言葉の意味はここでは
リング形を有すると解釈される（突起２５のまわりで連
続する形状）。ここに示された型のロータのこの突起の
比較的薄い流線形を考慮すると、接合面２７はむしろ平
らなリング形である。
【００２５】有利には、中空羽根１３の径方向内側末端
２６は外側を環状フランジ２９に包囲されている。この
環状フランジ２９は特に、ディスクに固定された中空羽
根の基礎部の厚さを補強する役割をもつ。しかしその正
式な役割りは後で説明する。製造時、羽根の壁の厚さに
よって決定される表面３１とフランジ２９の厚さによっ
て決定される表面３３とがディスクの接合面２７の表面
と接するまで、各羽根１３はディスク１１の突起２５に
入れ子される。
【００２６】次に、各羽根１３が溶接手段によってディ
スク１１に固定される。「溶接」と言う言葉ははんだ付
けも含む。これらの溶接手段は例えば電子ビームによる
溶接、拡散による溶接、はんだ付け、拡散によるはんだ
付け、火花溶接、レーザ溶接の中から選択し得る。
【００２７】中空羽根１３の壁は薄い（厚さＥは約１０
ｍｍ）ので、溶接シーム３５は表面３１、３３と２７の
間に広がるが、突起２５が存在するために羽根１３の内
部に溶接突起部を形成することは妨げられる。従って溶
接突起部を機械加工によって補正する必要はない。それ
に対して、溶接シームの外部突起部３７は連続的に機械
加工される。より特別には、フランジ２９と隆起部２３
の対応部分３９も同様に機械加工される。このようにし
て、ディスク１１と羽根１３間の表面の完全な連続性が
得られ、その機械加工された表面が点線によって図示さ
れている。
【００２８】羽根１３がフランジ２９を含まない簡略型
では、外部突起部３７のみを機械加工する。
【００２９】本発明による製造方法の第二の実施例を図
２の左半分に示す。この製造方法によれば、突起手段２
１は隆起部２３から成るが、第一の実施例の突起２５は
ディスク１１から独立したブロック４１に置換される。
このブロック４１の形は、羽根の内部に入れるように径
方向内側末端２６の位置の羽根の空隙１４の内部の形に
ほぼ相当する。このブロック４１は、接合面２７に類似
の平らな環状接合面を形成する特に薄く平らで小さなフ
ランジ４３に包囲されている。これは図３の詳細図によ
り詳しく示されている。このフランジ４３は、ブロック
４１の径方向内側部分のレベルに備えられる。
【００３０】さらに有利には、ブロック４１が表面４５
上の空隙１４の向かいに、この表面４５の全円周上を外
側に径方向に広がる周辺突出部４７を有しうる。
【００３１】ディスク１１を製造するときは、その周囲
に隆起部２３を備えさえすればよい。次に突起手段２１
（つまりフランジ４３を備えたブロック４１）を設置
し、各羽根１３をこれら手段２１に入れ子する。最後
に、例えば上記の溶接手段の一つによって羽根１３、デ
ィスク１１及び突起手段２１を溶接する。
【００３２】羽根１３の厚さはかなり薄い（厚さ約１０
ｍｍ）ので、溶接又ははんだ付けシームは羽根の内壁を
通りブロック４１に達する。また、第一に羽根１３及び
フランジ２９の壁の厚さに相当する表面３１及び表面３
３とフランジ４３との間、第二にフランンジ４３とディ
スク１１（隆起部２３）との間が溶接（固定）される。
同様にブロック４１と隆起部２３との間も溶接される。
この溶接シームが４９である。（図２参照） ブロック４１、特に突出部４７が存在するため、溶接シ
ームが空隙１４の内部に入り内部溶接突起部の形成が妨
げられる。
【００３３】外部溶接突起部５１は突起３７と同様に機
械加工される。
【図面の簡単な説明】
【図１】羽根をロータのディスクに固定するための従来
技術による方法を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明による製造方法の二つの異なる実施例を
概略的に示す断面図である。
【図３】図２の部分的詳細図である。
【符号の説明】
１１ ディスク １３ 中空羽根 １４ 空隙 ２１ 突起手段 ２３ 隆起部 ２５ 突起 ２６ 径方向内側末端 ２７ 接合面 ２９、４３ フランジ ３７、５１ 外部溶接突起部

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中空羽根付モノブロックロータの製造方
    法であって、 中空羽根において径方向内側末端の内部にほぼ対応する
    形状を有すると共にほぼ環状の平らな接合面に包囲され
    る突起形成手段をロータのディスクの周囲に各羽根と直
    交するように備える段階と、 前記突起手段に各中空羽根の径方向内側末端を入れ子す
    る段階と、 中空羽根の壁の厚さによって画定されるほぼ環状の表面
    が前記環状の平らな接合面に溶接されるように各羽根を
    溶接手段によってロータディスクに固定する段階とを含
    んでいるロータの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記突起手段はディスクと一緒に鋳造さ
    れる隆起部と突起とを含んでおり、前記突起の形が羽根
    の径方向内側末端の内部の形状にほぼ対応し、前記突起
    が隆起部に対して前記平らな接合面を形成する肩を画定
    するように前記隆起部より小さい寸法である請求項１に
    記載のロータの製造方法。
  3. 【請求項３】 前記突起手段が中空羽根の径方向内側末
    端の内部の形にほぼ対応する形状を有する突起形成ブロ
    ックを含み、このブロックは環状の平らな接合面を形成
    する平らで薄いつばに包囲され、このつばはブロックの
    径方向内側部分のレベルに位置すること及び羽根がディ
    スクに固定されるときに前記ブロックが溶接手段によっ
    てディスクに固定される請求項１に記載のロータの製造
    方法。
  4. 【請求項４】 前記外部溶接突起が連続的に機械加工さ
    れる請求項１に記載のロータの製造方法。
  5. 【請求項５】 前記羽根の径方向内側末端がフランジに
    包囲されること及び溶接手段による固定段階の後、前記
    外部溶接突起、前記フランジ、並びにディスク及び接合
    面の一部が機械加工される請求項１から３のいずれか一
    項に記載のロータの製造方法。
  6. 【請求項６】 前記溶接手段が電子ビームによる溶接、
    拡散溶接、はんだ付け、拡散はんだ付け、火花溶接及び
    レーザの中から選択される請求項１に記載のロータの製
    造方法。
  7. 【請求項７】 周囲に中空羽根が固定されているディス
    クを含む型の中空羽根付モノブロックロータであって、
    前記ディスクがその周囲において各羽根と直交するよう
    にディスクと一緒に鋳造された隆起部及び突起を有して
    おり、前記突起は、羽根の厚さによって画定される面が
    溶接される平らな接合面を形成する肩を隆起部に対して
    画定するように前記隆起部より小さい寸法であるモノブ
    ロックロータ。
  8. 【請求項８】 周囲に中空羽根が固定されているディス
    クを含む型の中空羽根付モノブロックロータであり、前
    記ディスクがその周囲に各羽根と直交する隆起部を有
    し、羽根の径方向内側末端の内部の形状にほぼ対応する
    形状を有する突起形成ブロックが隆起部に溶接され、こ
    のブロックは羽根の厚さによって画定される表面に溶接
    される薄いつばに包囲されているモノブロックロータ。
JP00033794A 1993-01-06 1994-01-06 中空羽根付モノブロックロータの製造方法及び中空羽根付モノブロックロータ Expired - Fee Related JP3356521B2 (ja)

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