JP2808500B2 - ガスタービンの中空ファン動翼 - Google Patents

ガスタービンの中空ファン動翼

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JP2808500B2 JP3212125A JP21212591A JP2808500B2 JP 2808500 B2 JP2808500 B2 JP 2808500B2 JP 3212125 A JP3212125 A JP 3212125A JP 21212591 A JP21212591 A JP 21212591A JP 2808500 B2 JP2808500 B2 JP 2808500B2
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/04—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スキンとコアの接合部
を改良したガスタービンの中空ファン動翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】翼面外板を構成する２枚のスキン間に形
成される中空部に成形されたコアを収容して、同コアを
２枚のスキンの内側に接合した従来のガスタービンの中
空ファン動翼の代表例として、図５にハニカムコアを中
空部に入れた中空ファン動翼、図７と図８に超塑性加工
等で成形したコアを中空部に入れた中空ファン動翼を示
す。
【０００３】即ち、図５に示す中空ファン動翼では、背
側と腹側の２枚のスキン１間に形成される中空部にハニ
カムコア３を入れて、同ハニカムコア３と両側のスキン
１とが接合されている。
【０００４】図７に示す中空ファン動翼では、ダブテー
ル２で半径方向の内側端が保持された２枚のスキン１間
に形成される中空部に波板状コア４を入れて、同波板状
コア４と両側のスキン１とが接合されている。
【０００５】また、図８に示す中空ファンでは、前記図
７に示される波板状コア４がディンプルコア５に置換さ
れている。
【０００６】前記のスキンとコアの接合部がそれぞれ図
６、図１０〜図１２に示されている。図６は図５（ｂ）
のＤ部の拡大図であり、図１０〜図１２は、図７及び図
８のＥ−Ｅ矢視断面図である図９のＦ部の拡大図であっ
て、図１０はろう付接合、図１１は液相拡散接合、図１
２は固相拡散接合の場合をそれぞれ示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来のガスター
ビンの中空ファン動翼では、超塑性加工等で成形したコ
アを直接スキンにろう付、液相拡散接合、固相拡散接合
等で接合しているため、ファン動翼の遠心力、空力荷重
等で生ずるスキンの応力が、コアの接合部に直接流れる
ため、接合部、特に、スキンとコアの接合形状が有する
応力集中部である図６、図１０、図１１及び図１２にお
けるＸ部にクラックが入りやすく、疲労強度を低下させ
ていた。
【０００８】そのため、前記の従来のガスタービンの中
空ファン動翼では、スキンの板厚を厚くする等の対策を
施して、スキンの応力レベルを下げ、必要な疲労強度を
得るようにしていた。
【０００９】本発明は、従来のガスタービンの中空ファ
ン動翼のもつ以上の問題点を解決しようとするものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のガスタービンの
中空ファン動翼は、翼面外板を構成する２枚のスキン間
に形成された中空部に成形されたコアを収容して、同コ
アを２枚のスキンに接合したガスタービンの中空ファン
動翼において、前記スキンのコアとの接合部を応力線が
同接合部に達しないように島状の突起で形成し、同突起
にコアを接合した。
【００１１】
【作用】本発明では、翼面外板を構成する２枚のスキン
間に形成された中空部に収容された成形されたコアは、
応力線が接合部に達しないようにスキンに形成された島
状の突起に接合される。これによって、スキン内の応力
線はスキンとコアの接合部にまでは達せず、従って、コ
アとスキンの接合部端等の応力集中部における応力が低
下する。
【００１２】これによって、本発明では中空ファン動翼
の疲労強度が高められ、またスキンの板厚を薄くするこ
とが可能である。
【００１３】
【実施例】本発明の第１の実施例を、図１ないし図３に
よって説明する。本実施例は、図８に示すと同様に、ダ
ブテール２で半径方向の内側端が保持された２枚の腹側
と背側のスキン１の間に形成される中空部にディンプル
コア５を収容したガスタービンの中空ファン動翼に係
る。
【００１４】ディンプルコア５には、図１及び図２に示
すように、交互に腹側と背側へ向って平坦な頂面５ａを
もつ複数のディンプルが超塑性加工等によってその全面
に設けられている。２枚のスキン１の対向する面には、
前記ディンプルの頂面５ａに対応して複数の島状の突起
１ａが設けられ、突起１ａの各々に各ディンプルの頂面
５ａを接合することによって、中空ファン動翼が形成さ
れる。
【００１５】前記のスキン１とディンプルコア５の接合
には、ろう付、液相拡散接合、固相拡散接合等が用いら
れる。
【００１６】本実施例では、ディンプルコア５のディン
プルの頂面５ａが、スキン１の島状の突起１ａに接合さ
れているために、中空ファン動翼の遠心力、空力荷重等
によってスキン１内に発生し図３中に点線で示される応
力の応力線Ｓは、スキン１とディンプルコア５との接合
部まで達することがなく、また、これによって、図３中
Ｂ′で示される突起１ａの両側付近の応力集中部での応
力が低減される。
【００１７】従って、本実施例においては、スキン１と
ディンプルコア５との接合部の応力集中部における応力
を低減して疲労強度を高めることができ、またこれに伴
ってスキン１の板厚を薄くして中空ファン動翼の重量を
軽減することができる。
【００１８】本発明の第２の実施例を、図４によって説
明する。本実施例は、前記第１の実施例において、ディ
ンプルコア５の半径方向内方の部分に面積の大きい頂面
５′ａをもつディンプルを交互に腹側と背側へ向って形
成し、これに対応してスキン１の半径方向内方の部分に
も面積の大きい島状の部分１′ａを設け、スキン１の島
状の突起１ａ，１′ａにそれぞれディンプルコア５のデ
ィンプルの頂面５ａ，５′ａを接合したものである。
【００１９】本実施例においても、前記第２の実施例と
同様の作用及び効果を奏することができる。
【００２０】なお、前記第１及び第２の実施例では、コ
アとしてディンプルコアを用いているが、本発明はこれ
に限られるものではなく、ハニカムコア、波板状コア等
の他の成形されたコアを用いることができ、この場合に
は接合されるコアの形状に対応してスキンの島状の突起
の形状が選定されることになる。
【００２１】
【発明の効果】本発明のガスタービンの中空ファン動翼
では、２枚のスキン間に形成される中空部に収容された
成形されたコアを応力線が接合部に達しないようにスキ
ンに形成された島状の突起に接合しているために、中空
ファン動翼の遠心力、空力荷重等によって生ずるスキン
の応力がスキンとコアとの接合部に流れることが防止さ
れ、これによってスキンとコアとの接合部の応力集中部
における応力を軽減することができる。
【００２２】従って、本発明ではガスタービンの中空フ
ァン動翼の疲労強度を高めることができると共に、これ
に伴ってスキンの肉厚を薄くして中空ファン動翼を軽量
としてコストダウンを図り、また燃料消費量の低下を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図２のＢ部の拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施例の模式図である。
【図５】図５（ａ）はハニカムコアを用いた従来の中空
ファン動翼の模式図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の
Ｃ−Ｃ矢視断面図である。
【図６】図５（ｂ）のＤ部の拡大図である。
【図７】波板状コアを用いた従来の中空ファン動翼の模
式図である。
【図８】ディンプルコアを用いた従来の中空ファン動翼
の模式図である。
【図９】図７及び図８のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図１０】図９のＦ部拡大図でろう付接合の場合を示
す。
【図１１】図９のＦ部拡大図で液相拡散接合の場合を示
す。
【図１２】図９のＦ部拡大図で固相拡散接合の場合を示
す。
【符号の説明】
１ スキン １ａ，１′ａ 島状の突起 ２ ダブテール ３ ハニカムコア ４ 波板状コア ５ ディンプルコア ５ａ，５′ａ ディンプルの頂面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−109703（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−83606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−198304（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−139596（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−83826（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−125902（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−172105（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01D 5/14 F01D 5/18 F04D 29/38

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 翼面外板を構成する２枚のスキン間に形
    成された中空部に成形されたコアを収容して、同コアを
    ２枚のスキンに接合したガスタービンの中空ファン動翼
    において、前記スキンのコアとの接合部を応力線が同接
    合部に達しないように島状の突起で形成し、同突起にコ
    アを接合したことを特徴とするガスタービンの中空ファ
    ン動翼。
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