JPH0772482B2 - ラジアルロータ及びその製造方法 - Google Patents

ラジアルロータ及びその製造方法

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JPH0772482B2
JPH0772482B2 JP3357872A JP35787291A JPH0772482B2 JP H0772482 B2 JPH0772482 B2 JP H0772482B2 JP 3357872 A JP3357872 A JP 3357872A JP 35787291 A JP35787291 A JP 35787291A JP H0772482 B2 JPH0772482 B2 JP H0772482B2
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JP
Japan
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blade
blade portions
fabric
radial rotor
reinforcing
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JP3357872A
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JPH06146801A (ja
Inventor
井 康 賢 筒
島 健 二 新
Original Assignee
工業技術院長
東邦レーヨン株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温ガスタービン、高
温ファン、送風機等に適したラジアルロータ及びその製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のタービンロータは、等方性金属あ
るいはセラミックスによって作られていたが、耐熱性あ
るいは強度的に問題があり、タービンの高温化による高
効率化には限界があった。そこで、近年では、繊維強化
複合材料、特にカーボン・カーボン・コンポジット(以
下、C/Cコンポジットと略記する。) 製のロータが検
討されている。
【0003】しかしながら、繊維強化複合材料は異方性
が大きく、高負荷、高速回転に耐えるように強化繊維を
配向させるためには、複雑な3次元形状に配向された繊
維構造体を作る必要があり、製造装置、形状、価格の面
から制約がある。また、このような問題を避けるため、
製作過程で多くの繊維を切断すると、有効な繊維強化に
はならない。
【0004】これらの問題を解決するため、本発明者ら
は、ラジアルロータの断面形状に相当する織物片を、強
化用織物の繊維方向をできるだけブレード方向に一致さ
せて切り出し、このような織物片の多数枚を積層してラ
ジアルロータを得る方法(特願昭63−229589
号)や、織物の繊維をできるだけ切らないようにしてブ
レード部を切り出した後に、そのブレード部を曲げてブ
レード形状に一致させ、これを積層してラジアルロータ
を製造する方法(特願平3−69602号)を、既に提
案している。
【0005】しかし、これらの方法においても、ブレー
ド部の半分の繊維はブレード方向に直交するものであっ
て、ブレード方向の強化には有効に作用せず、またロー
タ中央部にシャフトを挿入するための穴を開ける際、そ
の部分で繊維が切断されてしまう等の問題が生じてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、強化用織物から切り出した織物片を積層してラジア
ルロータを形成するに際し、各ブレード部における強化
繊維をボス部と連結された状態で全体的に放射方向に配
向させ、それによって強化繊維の有効な配向による高強
度なラジアルロータを得ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のラジアルロータは、複数方向に配向させた強
化繊維を有する強化用織物の裁断により、中央のボス部
の周囲に多数のブレード部を放射方向に突出させた織物
片を形成し、この織物片の多数を積層してなる繊維強化
されたラジアルロータにおいて、上記織物片のそれぞれ
を、中央のボス部の周囲において、各強化繊維の方向に
伸びるブレード部と、それらの各ブレード部の間におい
て複数の強化繊維の方向に向いてほぼ同一位置から突出
する複数の分割ブレード部とを有するものとし、上記ブ
レード部は、ブレード方向に向いた強化繊維のみを引き
揃えて、必要なブレード形状に形成し、上記ブレード部
間に位置する複数の分割ブレード部は、それらの突出方
向に向いた強化繊維のみを合せて引き揃え、必要なブレ
ード形状と向きをもつように成形したことを特徴とする
ものである。
【0008】また、本発明のラジアルロータの製造方法
は、複数方向に配向させた強化繊維を有する強化用織物
を、中央のボス部の周囲に多数のブレード部を放射方向
に突出させた織物片に裁断し、この織物片の多数を積層
して繊維強化されたラジアルロータを製造するに際し、
上記織物片のそれぞれは、中央のボス部の周囲におい
て、各強化繊維の方向に伸びるブレード部と、それらの
各ブレード部の間において複数の強化繊維の方向に向い
てほぼ同一位置から突出する複数の分割ブレード部とを
有する状態で裁断し、織物片の積層によるラジアルロー
タの成形に際し、上記ブレード部は、ブレード方向に向
いた強化繊維のみを引き揃えて、必要なブレード形状に
形成し、上記ブレード部間に位置する複数の分割ブレー
ド部は、それらの突出方向に向いた強化繊維のみを合せ
て引き揃え、必要なブレード形状と向きをもつように成
形し、それらによってボス部から数枚のブレードを放射
方向に突出したラジアルロータを成形することを特徴と
するものである。
【0009】上記ラジアルロータ及びその製造方法にお
いては、織物片におけるボス部の中央に、尖端を有する
穴開け工具を挿入してシャフトの挿入穴を開設し、その
部分の強化繊維を穴開け工具の周囲に迂回させて、シャ
フトの挿入穴を開設することができる。
【0010】
【作用】高速回転時のラジアルロータに加わる応力は、
ロータの半径方向に主として作用するが、上記ラジアル
ロータにおいては、織物片におけるボス部とブレード部
の強化繊維が連なると同時に、ブレード部における強化
繊維が全体的に放射方向に配向されるので、各ブレード
部の放射方向の強度が非常に大きくなり、さらに、ボス
部においての強化繊維が切断されることなく、シャフト
の挿入穴の周囲を迂回することになるので、ボス部の周
方向強度も著しく強化される。
【0011】
【実施例】図1は、本発明に係るラジアルロータ10の
外観を例示している。このラジアルロータの製造過程を
図2及び図3により説明すると、その製造に際しては、
先ず、炭素繊維等の強化繊維2によって構成された2方
向強化用織物1を、図2に鎖線で示すような形状の織物
片3に裁断する。図1のラジアルロータ10は、中央の
ボス部11の周囲に等間隔に8枚のブレード部12を放
射方向に向けて配設しているが、そのラジアルロータ1
0は、上記のように裁断した織物片3の多数をその軸方
向に積層することによって形成されるものである。従っ
て、積層位置によってその織物片3の形状はある程度変
化することになる。なお、ここでは8枚のブレード部を
有する場合を示しているが、これに限るものではないこ
とは勿論である。
【0012】図2の織物片3について具体的に説明する
と、該織物片3は、中央の略円形のボス部3aの周囲に
おいて、直交する各強化繊維2の方向に伸びる4つのブ
レード部3bを設け、また、それらの各ブレード部3b
の間の中間位置に、互いに直交する両強化繊維2,2の
方向に向いてほぼ同一位置から突出する複数の分割ブレ
ード部3cを設けている。これらの分割ブレード部3c
は、図示した場合、ブレード部3bに比して各半幅に形
成している。
【0013】上記ブレード部3bは、織物片3の積層に
よるラジアルロータの形成に際し、予め、ブレード方向
に向いた強化繊維2と交差する方向の短く切断された強
化繊維を除去し、ブレード方向に向いた強化繊維2のみ
を引き揃えて、図3に実線で示すように、必要な形状に
形成するものである。従って、そのブレード部3bの裁
断時における幅は、本来ブレードに必要な幅よりも大き
く、例えばブレードに必要な幅の2倍程度に設定して裁
断される。
【0014】一方、上記ブレード部3b間に位置する一
対の分割ブレード部3cは、織物片3の積層によるブレ
ードの形成に際し、それらの突出方向と交差する方向の
短く切断された強化繊維2を予め除去し、ブレード方向
に向いた強化繊維2のみを引き揃えて、図3に示すよう
に、必要な形状と必要な向きをもつように成形するもの
である。従って、それらの各分割ブレード部3cの裁断
時における幅は、上記成形により必要な形状、幅が得ら
れるように、それぞれブレード部3bの幅の2分の1程
度に設定される。
【0015】また、上記織物片3の積層により形成した
ラジアルロータ10の中央のボス部11には、シャフト
を挿入するための穴を開ける必要があり、その際、穴の
部分で繊維が切断されると、繊維による強化が損なわれ
ることになる。そのため、織物片3における上記ボス部
3aの中央には、予め尖端を有する穴開け工具を挿入
し、その部分の強化繊維2を穴開け工具の周囲に迂回さ
せて、シャフトの挿入穴3dを開設する。この挿入穴3
dの開設は、各織物片3について個別的に行ってもよい
が、適宜枚数の織物片を積層したうえでそれらにまとめ
て開設することもできる。
【0016】上記強化繊維は、その種類に制限はなく、
各種の強化繊維を使用することができる。例えば、強化
繊維として炭素繊維を用い、所要形状に形成した織物片
を積層したうえで、炭素繊維強化樹脂複合材料、炭素繊
維強化炭素複合材料、炭素繊維強化金属複合材料、ある
いは炭素繊維強化セラミックス複合材料からなるラジア
ルロータとすることができる。また、強化繊維として、
ガラス繊維、セラミックス繊維、あるいは金属繊維を用
い、ガラス繊維強化複合材料、セラミックス強化複合材
料、金属繊維強化複合材料などからなるラジアルロータ
を得ることもできる。
【0017】使用される強化繊維の織物形態は、通常の
2方向強化織物である平織、朱子織などが一般的に利用
できるが、3方向強化織物なども利用することができ
る。また、基材繊維の形態は、強度の面から連続糸(フ
ィラメント)が最も適しているが、さほど強度を必要と
しない場合には、短繊維を紡績したスパンヤーンも利用
可能である。
【0018】所定の形状に強化用織物を裁断し、そのブ
レード部を成形する工程は、織物片を積層する前の工程
であればよく、ドライと称する生機の状態、あるいはウ
エットと称する樹脂などのマトリックス用前駆体を含浸
したプリプレグの状態で行うのが、取り扱いやすさの点
で好適である。また、裁断した織物片を積層する場合に
は、1ブレード分ずつ回転させて積層するのが強度を均
等化するうえで望ましい。
【0019】高速回転時のラジアルロータに加わる応力
は、ロータの半径方向に主として作用するが、上記ラジ
アルロータ10においては、織物片3におけるボス部3
aとブレード部3b,3cの強化繊維2が連なると同時
に、ブレード部3b,3cにおける強化繊維2が全体的
に放射方向に配向されるので、各ブレード部の放射方向
の強度が非常に大きくなり、さらに、ボス部3aにおい
ての強化繊維が切断されることなく、シャフトの挿入穴
3dの周囲を迂回することになるので、ボス部3aの周
方向強度も著しく強化される。
【0020】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、強化用織物から切り出した織物片を積層してラジア
ルロータを形成するに際し、各ブレード部における強化
繊維をボス部と連結された状態で全体的に放射方向に配
向させ、それによって強化繊維の有効な配向による高強
度なラジアルロータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るラジアルロータの実施例の外観を
示す斜視図である。
【図2】本発明における織物片の裁断について説明する
ための説明図である。
【図3】本発明におけるラジアルロータの製造過程を説
明するための説明図である。
【符号の説明】
1 強化用織物、 2 強化繊維、
3 織物片、 3a ボス部、3
b ブレード部、 3c 分割ブレード
部、3d 挿入穴、 10 ラジア
ルロータ、11 ボス部、 12
ブレード部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−236849(JP,A) 特開 平4−103801(JP,A) 特開 平2−78702(JP,A) 特開 昭62−228602(JP,A) 特開 昭61−291702(JP,A) 実開 平1−111102(JP,U) 実開 平3−37204(JP,U)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数方向に配向させた強化繊維を有する強
    化用織物の裁断により、中央のボス部の周囲に多数のブ
    レード部を放射方向に突出させた織物片を形成し、この
    織物片の多数を積層してなる繊維強化されたラジアルロ
    ータにおいて、 上記織物片のそれぞれは、中央のボス部の周囲におい
    て、各強化繊維の方向に伸びるブレード部と、それらの
    各ブレード部の間において複数の強化繊維の方向に向い
    てほぼ同一位置から突出する複数の分割ブレード部とを
    有するものとし、 上記ブレード部は、ブレード方向に向いた強化繊維のみ
    を引き揃えて、必要なブレード形状に形成し、上記ブレ
    ード部間に位置する複数の分割ブレード部は、それらの
    突出方向に向いた強化繊維のみを合せて引き揃え、必要
    なブレード形状と向きをもつように成形した、ことを特
    徴とするラジアルロータ。
  2. 【請求項2】織物片におけるボス部の中央に、シャフト
    の挿入穴を開設し、その部分の強化繊維をシャフトの挿
    入穴の周囲に迂回させた、ことを特徴とする請求項1に
    記載のラジアルロータ。
  3. 【請求項3】複数方向に配向させた強化繊維を有する強
    化用織物を、中央のボス部の周囲に多数のブレード部を
    放射方向に突出させた織物片に裁断し、この織物片の多
    数を積層して繊維強化されたラジアルロータを製造する
    に際し、 上記織物片のそれぞれは、中央のボス部の周囲におい
    て、各強化繊維の方向に伸びるブレード部と、それらの
    各ブレード部の間において複数の強化繊維の方向に向い
    てほぼ同一位置から突出する複数の分割ブレード部とを
    有する状態で裁断し、 織物片の積層によるラジアルロータの成形に際し、上記
    ブレード部は、ブレード方向に向いた強化繊維のみを引
    き揃えて、必要なブレード形状に形成し、上記ブレード
    部間に位置する複数の分割ブレード部は、それらの突出
    方向に向いた強化繊維のみを合せて引き揃え、必要なブ
    レード形状と向きをもつように成形し、 それらによってボス部から数枚のブレードを放射方向に
    突出したラジアルロータを成形する、ことを特徴とする
    ラジアルロータの製造方法。
  4. 【請求項4】織物片におけるボス部の中央に、尖端を有
    する穴開け工具を挿入し、その部分の強化繊維を穴開け
    工具の周囲に迂回させて、シャフトの挿入穴を開設す
    る、ことを特徴とする請求項3に記載のラジアルロータ
    の製造方法。
JP3357872A 1991-12-26 1991-12-26 ラジアルロータ及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0772482B2 (ja)

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BR112014016859B1 (pt) * 2012-01-09 2021-02-09 Snecma processo de realização de uma preforma fibrosa para a fabricação de uma pá de turbomáquina, preforma fibrosa de uma pá de turbomáquina, pá de ventoinha de turbomáquina e ventoinha de turbomáquina
JP6210459B2 (ja) * 2014-11-25 2017-10-11 三菱重工業株式会社 インペラ、及び回転機械

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