JP3831265B2 - Method for manufacturing stationary blade structure - Google Patents

Method for manufacturing stationary blade structure Download PDF

Info

Publication number
JP3831265B2
JP3831265B2 JP2002011710A JP2002011710A JP3831265B2 JP 3831265 B2 JP3831265 B2 JP 3831265B2 JP 2002011710 A JP2002011710 A JP 2002011710A JP 2002011710 A JP2002011710 A JP 2002011710A JP 3831265 B2 JP3831265 B2 JP 3831265B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stationary blade
blade structure
platform
manufacturing
support member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002011710A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003214180A (en
Inventor
敬三 松本
康史 立岡
博一 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2002011710A priority Critical patent/JP3831265B2/en
Priority to US10/347,399 priority patent/US6821087B2/en
Publication of JP2003214180A publication Critical patent/JP2003214180A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3831265B2 publication Critical patent/JP3831265B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は一体的に成形された繊維強化樹脂製ユニット及びそれを組合せてなる静翼構造体の製造方法に関し、特に繊維強化コア部と一体成形樹脂スキン部とからなるI型、C型等のユニットを円環状に接合してなる静翼構造体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ガスタービンエンジンは大きな出力が得られるのみならず効率が非常に良好であるので、航空機や発電機等に広く使用されている。例えば航空機用ガスタービンエンジンには吸入した空気を動翼に導くとともに、バイパス流を整流する出口案内翼として働く静翼が設けられている。静翼は一般にチタン合金、アルミニウム合金、ステンレス等の金属材料により形成されている。金属製静翼の場合には、まず鋳造、鍛造、プレス等によりベーンを成形し、次いで各ベーンをプラットフォームと呼ばれるケースに溶接又はろう付け等により接合することにより製造されている。
【0003】
しかしながら、上記のような従来の製造方法では、ベーンの成形後、機械加工、仕上げ加工およびコーティング加工等を行う必要があり、加工工程が多いだけでなく、細部の複雑な加工が困難であり、その上金属材料の使用により重くかつ高価であるという問題点がある。
【0004】
そこで、最近では樹脂あるいは樹脂複合材料により、静翼を製造する方法が注目されるようになり、幾つかの提案がなされている。例えば特開平5-278063号は、プリプレグ材を積層して所望の翼形状より小寸法の翼本体を形成し、この翼本体を所望の翼形状を得るためのモールドに挿入し、翼本体とモールドとの間に形成される隙間に熱可塑性樹脂を圧入、充填した状態で、圧縮成形を行ない、翼部品を製造する方法を開示している。静翼を樹脂製にすることにより、製作期間の短縮化、作業の簡易化、形状精度の向上、コストダウン、および軽量化等の利点がある。しかし、樹脂製の翼部品は接着剤又はボルト等でプラットフォームに取り付けて静翼とするため、静翼の構成要素が多くなり、その分製造工程数が増えるという問題がある。
【0005】
特開平11-350904号は、コア部とこれを被覆するスキン部を有するユニット(静翼)を組合わせて仮組体を形成し、この仮組体にテープを巻回・固定することにより静翼構造体を製造する方法を開示している。ユニットにはコア部の露出部を設け、この露出部と、プラットフォーム片と、テープの被覆層とを直接溶着しているので強固に固定することができる。しかし、ユニットを一体ずつ組合わせていくとユニットの公差により均一な形状となりにくく、所望の位置に固定することが困難になるという問題がある。また仮組みした静翼構造体をテープで巻回・固定するため、この作業工程が余分に必要になる。さらにユニットすべてを固定することで静翼構造体を完成させるため、一部のユニットの交換が必要な場合でも静翼構造体全体を交換しなければならないという不利益がある。
【0006】
さらに、スキン部に熱可塑性樹脂を用いると、熱可塑化性樹脂(ポリエーテルエールケトン:PEEK)は溶融温度が高く(融点345℃)、溶融状態での流動性が低いためコア部の剛性が低下し、融着一体化させるときに収縮変形が生じやすく、静翼のスキン部を薄くし難いという翼設計上の制約を受けるという問題がある。また熱可塑性樹脂は砂などに対する耐摩耗性が十分でないという問題がある。
【0007】
従って本発明の目的は、ユニット毎の交換が可能で、かつ高強度で耐摩耗性に優れ、均一な形状の静翼構造体を簡単に製造する方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者等は、静翼構造体を多分割したI型、C型等のユニットをコア部の周囲にゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂からなるスキン部を一体成形することにより作製した後、外側プラットフォーム片及び内側プラットフォーム片をそれぞれ隣接する外側プラットフォーム片及び内側プラットフォーム片と接合して仮組体を形成し、これを支持部材及び固定部材で固定することにより、ユニット毎の交換が可能で、かつ均一な形状の静翼構造体を簡単に製造することができることを発見し、本発明に想到した。
【0009】
すなわち、複数のベーンと、外側プラットフォームと、内側プラットフォームとを有する本発明の静翼構造体の製造方法は、(1) ベーンを構成するウエブ部の両端にフランジ部を一体的に連結することにより外側プラットフォーム片と内側プラットフォーム片を有するコア部を形成するとともに、ゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂からなるスキン部を前記コア部の表面に一体成形することにより、静翼構造体ユニットを形成し、(2) 隣接する前記静翼構造体ユニットの前記外側プラットフォーム片及び前記内側プラットフォーム片をそれぞれ接合して、円環状の仮組体を形成し、(3) 前記仮組体の前記外側プラットフォーム及び前記内側プラットフォームをそれぞれ外側円環状支持部材及び内側円環状支持部材に取付け、(4) それぞれ前記外側円環状支持部材及び前記内側円環状支持部材に係合する外側固定部材及び内側固定部材を用いて、前記仮組体を前記外側固定部材及び前記内側固定部材に固定することを特徴とする。
【0010】
ゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂として熱硬化性ウレタンゴムを用いるのが好ましい。外側プラットフォーム片及び内側プラットフォーム片は、それぞれ両端に連結用の段部を有し、この段部を隣接するユニットの相補的な形状を有する段部に重ね合わせ、ゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂の弾性作用により外側プラットフォーム片と内側プラットフォーム片とを接合するのが好ましい。
【0011】
外側円環状支持部材及び内側円環状支持部材はそれぞれ外側プラットフォーム及びプラットフォームの一端部の肉厚と同じかそれよりも僅かに幅の狭い受承部を有し、外側プラットフォーム及び内側プラットフォームのそれぞれの一端部を外側円環状支持部材及び内側円環状支持部材のそれぞれの受承部に圧入して取付けるのが好ましい。外側プラットフォームを取付ける受承部は、外側円環状支持部材の内側面に有するのが好ましい。
【0012】
外側固定部材及び/又は内側固定部材は円環状で、その一方の面に突起したストッパーを有しており、仮組体の外側プラットフォーム及び/又は内側プラットフォームに形成した切欠部にストッパーを系合させることにより仮組体を所定の位置に固定するのが好ましい。
【0013】
コア部を繊維強化プリプレグ材の積層体又は軽金属により形成するのが好ましい。繊維強化プリプレグ材として炭素繊維ポリエーテルエーテルケトン又は炭素繊維強化エポキシ樹脂を用いるのが好ましく、軽金属としてアルミニウム合金又はマグネシウム合金を用いるのが好ましい。また繊維強化プリプレグ材の積層体の両端部を折り曲げることにより前記コア部のフランジ部を形成するのが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
[1] 静翼構造体ユニット
静翼構造体ユニットは、1枚のベーンと、外側プラットフォーム片と、内側プラットフォーム片とからなる基本構造を有し、ベーンを構成するウェブ部の両端に一体的に連結したフランジ部の形状により、I型、C型等に分類できる。以下、I型及びC型のユニットについて詳細に説明する。
【0015】
(1) I型ユニット
I型ユニットからなる静翼構造体の一例として、図1にガスタービン静翼構造体1を示す。ガスタービン静翼構造体1は外側プラットフォーム11と、内側プラットフォーム12と、両プラットフォーム11、12に等間隔に固定されている複数枚のベーン13とからなり、それを構成するI型ユニット2はガスタービン静翼構造体1をベーンの枚数だけ分割した形状を有する。図2の(a)に示すように、各ユニット2は、1枚のベーン13と、外側プラットフォーム片21と、内側プラットフォーム片22とを有し、全体が実質的にI型の一体成形体となっている。なお図2では簡単化のために両プラットフォーム片21、22とも平坦に描かれているが、実際は円弧状である。
【0016】
円弧状に形成された外側プラットフォーム片21の円周方向の両端部には段部23、23' が設けられており、また円弧状に形成された内側プラットフォーム片22の円周方向の両端部には段部24、24' が設けられている。さらに図2の(b)に示すように外側プラットフォーム片21の他の両端部には凸部25、25'が設けられており、内側プラットフォーム片22の他の両端部には凸部27、27'が設けられている。隣接するI型ユニット2のプラットフォーム片21、22の段部23、23' 及び24、24' の形状は相補的であるので、各I型ユニット2は図1に示すように、ぴったり接合することができる。
【0017】
図3に示すように、各I型ユニット2は実質的にI型のコア部3と、コア部3と一体成形されたスキン部4とからなる。スキン部4は外側プラットフォーム片21の表面、内側プラットフォーム片22の表面及びベーン13の表面を被覆している。
【0018】
コア部3は、繊維強化プリプレグ材の積層体又は軽金属からなるのが好ましい。繊維強化プリプレグ材は、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等の強化繊維に熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させたものである。強化繊維の平均直径は3〜200 μm程度であるのが好ましい。また熱可塑性樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ナイロン等のポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル等が挙げられる。繊維強化プリプレグ材としては、炭素繊維と上記樹脂とからなる炭素繊維系複合材料が好ましく、機械的強度及び耐熱性の観点から炭素繊維とPEEKとの組合せ、又は炭素繊維とエポキシ樹脂との組合わせがより好ましい。炭素繊維強化PEEKの市販品としてAPC-2 (CYTEC FIBERITE社製)等がある。軽金属はアルミニウム合金(Al-Mg系、Al-Mn系、Al-Mg-Si系、Al-Cu系、Al-Cu-Si系、Al-Cu-Mg-Ni系等)、マグネシウム合金(Mg-Zn系、Mg-希土類元素系等)等であるのが好ましい。
【0019】
図4は繊維強化プリプレグ材からなるコア部を示す。コア部3はベーン13を構成するウェブ部31と、外側プラットフォーム片21を構成するフランジ部32と、内側プラットフォーム片22を構成するフランジ部33とからなる。ウェブ部31及びフランジ部32、33は一体的であり、フランジ部32、33は積層した繊維強化プリプレグ材の両端部を半分に割り、両側に折り曲げた状態になっている。
【0020】
図5に示すように、I型ユニットは一体成形された外側プラットフォーム片21、内側プラットフォーム片22及びベーン13を有し、スキン部4によりコア部3の表面を覆っている。
【0021】
スキン部を構成する材料には、砂、雹等に対する耐摩耗性を向上させる観点からゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂を用いる。具体的にはウレタンゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、その他のゴム材料であるのが好ましく、ウレタンゴムであるのがより好ましい。ウレタンゴムとしては、例えばポリオール系プレポリマーとトルエンジイソシアネート(TDI)又は4,4’-メチレンビス(フェニルイソシアネート)(MDI)との反応により得られる注型タイプのウレタンゴムを好ましく用いることができる。注型タイプのウレタンゴムは、MDI及びポリエーテルポリオール系プレポリマーが挙げられ、これらは混合して注型を行うのが好ましい。
【0022】
熱硬化性樹脂は液体状態での粘性が低いため、注型による注入成形においてスキン層を薄く成形できる。整流作用は翼の形状が重要であるため、スキン層を薄くすることにより翼設計の自由度を増大させることができる。また、熱可塑性樹脂より低い温度(約100℃以下)で成形することが可能となるため、熱によるコア部の剛性低下が抑えられ、熱収縮による寸法誤差を低く抑えることができる。このため、寸法精度の高いユニットを作製することが可能となる。さらに、ゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂として自己接着性を有するウレタンゴム等を用いた場合にはコア部との密着性が向上する。これによりコア部に種々の繊維強化プリプレグ材や軽金属を用いることができ、材料選択の幅が増えるという利点を有する。
【0023】
(2) C型ユニット
図6の(a)はC型ユニットを示し、(b)はその部分Xを示す。各C型ユニット6は実質的にC型のコア部7と、コア部7と一体成形されたスキン部8とからなる。図7に示すように、C型コア部7はベーンを構成するウェブ部71と、外側プラットフォーム片61を構成するフランジ部72と、内側プラットフォーム片62を構成するフランジ部73とからなる。ウェブ部71及びフランジ部72、73は一体的であり、フランジ部72、73は繊維強化プリプレグ材の両端部を同じ側に折り曲げた形状になっている。
【0024】
図6の(a)及び(b)に示すように、C型ユニットは一体成形された外側プラットフォーム片61、内側プラットフォーム片62及びベーン53を有し、スキン部8によりC型コア部7の表面を覆っている。
【0025】
図6の(c)はC型ユニットの正面図であり、(d)は底面図である。I型ユニットと同様に、円弧状に形成された外側プラットフォーム片61の円周方向の両端部には段部63、63' が設けられており、円弧状に形成された内側プラットフォーム片62の円周方向の両端部には段部64、64' が設けられている。また外側プラットフォーム片61の他の両端部には凸部65、65'が設けられており、内側プラットフォーム片62の他の両端部には凸部67、67'が設けられている。隣接するC型ユニット6のプラットフォーム片61、62の段部63、63'及び64、64'の形状は相補的であるので、図8に示すように、C型ユニット6は相互にぴったり接合することができる。C型ユニットからなる静翼構造体は、図8に示すようにC型ユニットを円環状に組み合わせてなる。
【0026】
C型コア部7を構成する材料及びスキン部を形成する樹脂はいずれもI型ユニットのものと同じで良い。
【0027】
静翼構造体ユニットはI型及びC型のいずれの場合も、図6の(e)に示すように外側プラットフォーム片の一端の中央部に切欠部68を設けたユニットを用い、切欠部のないユニットと適宜組合わせて使用するのが好ましい。これにより静翼構造体を組立てる際に、この切欠部68を固定部材に取付けた突起状のストッパーに係合させて静翼構造体が回転するのを防止することができる。なお、切欠部68は外側プラットフォーム片に限らず、外側プラットフォーム片及び/又は内側プラットフォーム片に適宜設けることができ、外側固定部材及び/又は内側固定部材に取り付けたストッパーに係合させることができる。
【0028】
[2] 製造方法
(1) 静翼構造体ユニット
静翼構造体ユニットの製造方法は基本的にI型でもC型でも同じであるので、ここではC型ユニットについて説明する。
【0029】
静翼構造体ユニットは、まずベーンを構成するウエブ部の両端にフランジ部を一体的に連結することにより外側プラットフォーム片と内側プラットフォーム片を有するコア部を形成する。フランジ部はコア部を構成する繊維強化プリプレグ材の積層体等の両端を折り曲げることにより形成する。
【0030】
コア部の形成方法として、一方向に配列された炭素繊維にPEEKを含浸してなる炭素繊維強化PEEKを用いた場合を例にとって説明する。ベーン53の長手方向(ガスタービン静翼構造体の半径方向)が炭素繊維の配列方向と一致するように、適当な形状に裁断した複数枚の炭素繊維強化PEEKシートを積層し、C型のコア部用金型内にセットし、熱プレス成形する。熱プレス成形は、例えば金型を300 ℃前後に加熱してプリフォームを成形した後、さらにこれを加熱・加圧して行う。コア部用金型のキャビティーはベーン53のサイズより0.1 〜2mm程度小さく、かつベーン53の形状に近似の形状を有する。このコア部用金型の加熱温度はPEEKを溶融流動化させる温度であり、400 ℃前後が好ましい。また成形圧力は3〜25 kgf/cm2 であるのが好ましく、15 kgf/cm2 前後が特に好ましい。
【0031】
成形されたコア部7にゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂からなるスキン部8を被覆することにより静翼構造体ユニットを一体成形する。まず成形されたコア部7を注型用金型内に載置する。注型用金型のキャビティーはベーンの最終形状と同じ形状を有する。ゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂として熱硬化性ウレタンゴムを用いる場合、型温度を温度調節を必要としない温度、例えば室温(25℃)〜150 ℃、例えば約40 ℃にし、ウレタンゴムの原料2液(例えばMDI液及びポリエーテルポリオール液)を混合した後、予め型内に載置したコア部7と金型との隙間にウレタンゴム原料混合液を注入し、5〜300 分間、例えば60 分間保持する(一次硬化)。
【0032】
次に一次硬化により固化したユニットを型から取り出し、これを加熱炉中で25〜150 ℃、例えば70 ℃で、0〜24 時間、例えば10 時間保持し、さらに硬化させる(二次硬化)。これによりポリウレタンの架橋反応が促進し、コア部7の周囲に厚さ0.1〜2mm程度の熱硬化性ウレタンゴムからなるスキン部8が得られる。成形されたC型ユニット6はプラットフォーム片61、62を有し、コア部7の全体が樹脂により被覆された状態になる。
【0033】
(2) 静翼構造体
静翼構造体の一例としてガスタービン静翼構造体の製造方法について説明する。ガスタービン静翼構造体は基本的にI型でもC型でも同じであるので、ここではC型ユニットについて説明する。
【0034】
隣接する複数のC型ユニット6のプラットフォーム片61、62を円環状に組み立て仮組体を作製する。円環状の仮組体の外周部は外側プラットフォームからなり、外側プラットフォーム片の相補的な段部が互いに連結している。内周部は内側プラットフォームからなり、内側プラットフォーム片の相補的な段部が互いに連結している。C型ユニットの接合用の段部63、63'及び64、64'はゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂により形成されている。このため、相補的な形状を有する段部63、63'及び64、64'をそれぞれ重ね合わせて円環状に組付けると、重なり合ったそれぞれの段部63、63'間、段部64、64'間でゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂の弾性作用による反発力が生じ、これによりユニット同士が接合して外れなくなる。従って、ユニットを連結するときに接着剤等により固着する必要がない。例えば外側プラットフォーム片61、61・・・が組合されてなる外側プラットフォーム11の外周面、及び内側プラットフォーム片62、62・・・が組合されてなる内側プラットフォーム12の内周面に、テープ等を巻きつけながら溶着して固定する必要がないため、その分工程数を減らすことができ、また軽量化が可能である。
【0035】
作製した仮組体は取り扱いが可能な程度の強度を有する。この仮組体の外側プラットフォーム及び内側プラットフォームを支持部材に取付け、さらに固定部材を用いて仮組体を固定部材に固定する。支持部材としては、例えば図9及び図10に示す内側円環状支持部材80と外側円環状支持部材90とを用いる。内側円環状支持部材80は、仮組体の内周部に嵌め込むことができる筒部83とその両端に形成されたフランジ部82、84を有し、一端のフランジ部82には内側プラットフォームの一端部17の肉厚と同じかそれよりも僅かに幅の狭い凹部(受承部)87が形成されている。他端のフランジ部(内向きフランジ部)84には複数のネジ孔81が形成されている。外側円環状支持部材90はガスタービンエンジンのファンケースを構成している。外側円環状支持部材90は仮組体を収納する筒部93とその両端に形成されたフランジ部を有し、筒部93の内周には外側プラットフォームの一端部15の肉厚と同じかそれよりも僅かに幅の狭い環状の凹部(受承部)95が形成されている。仮組体を挿入する側のフランジ部92には複数のネジ孔91が形成されている。内側円環状支持部材80と係合する円環状の内側固定部材86には、内側プラットフォームの一端部17'の肉厚と同じかそれよりも僅かに幅の狭い凹部(受承部)87'及び複数のネジ孔81'が形成されている。外側円環状支持部材90と係合する円環状の外側固定部材96には、複数のネジ孔91'及びストッパー孔97'が形成されている。
【0036】
図11に示すように仮組体の内側プラットフォームの一端に形成された凸部17を内側円環状支持部材80の凹部(受承部)87に圧入する。次に内側プラットフォームの他端に形成された凸部17'を固定部材86の凹部(受承部)87'に圧入する。その後内側円環状支持部材80と内側固定部材86とを螺合する。図9及び図10に示すように内側円環状支持部材80と内側固定部材86により内側プラットフォームを固定した仮組体を外側円環状支持部材90に挿入し、仮組体の外側プラットフォームの一端に形成された凸部15を外側円環状支持部材90の内側面に形成された凹部(受承部)95に圧入する。次に円環状の外側固定部材96を外側プラットフォームの他端に形成された凸部15'に当接した後、外側円環状支持部材90のフランジ部92と外側固定部材96とを螺合する。その際、静翼構造体が回転しないように、図12に示すように外側固定部材96の少なくとも2箇所、好ましくは3〜4箇所に形成されたストッパー孔97'にストッパー97を差し込み、ストッパー97を外側プラットフォームに形成された切欠部68に係合して静翼構造体の位置決めを行う。
【0037】
図13に内側円環状支持部材80、外側円環状支持部材90、内側固定部材86、及び外側固定部材96により固定された静翼構造体を示す。静翼構造体の内側プラットフォームは両端の凸部17、17'が内側円環状支持部材80及び内側固定部材86の凹部(受承部)87、87'に圧入されている。静翼構造体の外側プラットフォームは一端の凸部15が外側円環状支持部材90の凹部(受承部)95に圧入され、他端の凸部15'と外側固定部材96が当接し、ストッパー97により位置決めされている。また外側円環状支持部材90のフランジ部92と外側固定部材96は螺合されており、内側円環状支持部材80のフランジ部84と内側固定部材86は螺合されている。
【0038】
I型ユニット又はC型ユニットのいずれの場合でも、同様に支持部材に取付けることができる。また、支持部材は一体的形状をしていれば金属製でもプラスチック製でも良い。
【0039】
図14に静翼構造体をガスタービンエンジンに取付けた別の例を示す。この例では静翼構造体の外側プラットフォームはエンジン部材に取付けられている。外側円環状支持部材及び内側円環状支持部材としてエンジン部材を用いる場合には、ファンケース、インターメディエイトケース等、静翼構造体を組み込むことができるエンジン構造によって種々の支持方法を採用することができる。また、このように支持部材にエンジン部材を使用することにより部品数を削減することができるという利点を有する。
【0040】
本発明を以上の具体例により説明したが、本発明はそれらに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、ユニットの形状、材質、成形条件等を変更しても良い。
【0041】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、コア部とその周囲に注型により一体的に成形されたスキン部とからなるI型、C型等のユニットを用いるので、ベーンとプラットフォームとの固定が著しく強固である。またゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂によりスキン部を形成するため耐摩耗性に優れ、低温で成形できるため熱収縮が小さく寸法精度が高い。
【0042】。
本発明ではゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂の弾性作用により静翼構造体ユニットを円環状に組付けて仮組体を形成するとともに、仮組体を支持部材に取付けて静翼構造体を製造するので、全体の加工工数が低減でき、製造コストを低減できる。また、均一な形状のガスタービン静翼構造体が得られるとともに、ユニットが固着されていないので、損傷したユニットのみを交換することができる。その上、熱硬化性樹脂の溶融粘度が低く、スキン部の厚みを薄くできるので翼設計の自由度が大きく、静翼構造体の寸法精度が良好である。さらに、組立てにテープによる巻回を必要としないので、静翼構造体を軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 I型ユニットからなる静翼構造体の一例を示す正面図である。
【図2】 静翼構造体を構成するI型ユニットの一例を示し、(a) はその概略斜視図であり、(b) は正面図である。
【図3】 I型ユニットの構造を示す部分破断斜視図である。
【図4】 I型ユニットのコア部の一例を示す斜視図である。
【図5】 図3に示すI型ユニットのA−A断面図である。
【図6】 C型ユニットの一例を示し、(a) はその斜視図であり、(b) は(a) の部分Xの拡大図である。(c) は正面図であり、(d) は底面図であり、(e) は切欠部を形成したC型ユニットの平面図である。
【図7】 C型ユニットのコア部の一例を示す斜視図である。
【図8】 複数のC型ユニットを組み合わせた状態を示す斜視図である。
【図9】 静翼構造体の仮組体を内側円環状支持部材及び外側円環状支持部材に取付ける前の状態を示す縦断面図である。
【図10】 静翼構造体の仮組体を内側円環状支持部材及び外側円環状支持部材に取付ける様子を示す斜視図である。
【図11】 仮組体の内側プラットフォームを内側円環状支持部材及び内側固定部材により固定する様子を示す斜視図である。
【図12】 仮組体の外側プラットフォームを外側円環状支持部材及び外側固定部材により固定する様子を示す部分斜視図である。
【図13】 静翼構造体を内側円環状支持部材及び外側円環状支持部材に取付けた一例を示す縦断面図である。
【図14】 静翼構造体をガスタービンエンジンに取付けた別の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1・・・I型ユニットからなるガスタービン静翼構造体
11・・・外側プラットフォーム
12・・・内側プラットフォーム
13・・・ベーン
2・・・I型ユニット
21・・・外側プラットフォーム片
22・・・内側プラットフォーム片
3・・・I型コア部
31・・・ウェブ部
32,33・・・フランジ部
4・・・I型スキン部
6・・・C型ユニット
53・・・ベーン
61・・・外側プラットフォーム片
62・・・内側プラットフォーム片
7・・・C型コア部
71・・・ウェブ部
72,73・・・フランジ部
8・・・C型スキン部
15,15'・・・外側プラットフォーム凸部
17,17'・・・内側プラットフォーム凸部
80・・・内側円環状支持部材
83・・・筒部
82,84・・・フランジ部
87,87'・・・凹部(受承部)
90・・・外側円環状支持部材
93・・・筒部
92,94・・・フランジ部
95・・・凹部(受承部)
86・・・内側固定部材
96・・・外側固定部材
97・・・ストッパー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an integrally molded fiber reinforced resin unit and a method for manufacturing a stationary blade structure obtained by combining the same, and in particular, an I type, a C type, and the like including a fiber reinforced core portion and an integrally molded resin skin portion. The present invention relates to a method for manufacturing a stationary blade structure obtained by joining units in an annular shape.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Gas turbine engines are widely used in aircraft, generators and the like because they not only provide a large output but also have very good efficiency. For example, an aircraft gas turbine engine is provided with a stationary blade that serves as an outlet guide vane that guides the sucked air to the moving blade and rectifies the bypass flow. The stationary blade is generally formed of a metal material such as a titanium alloy, an aluminum alloy, and stainless steel. In the case of a metal stator blade, vanes are first formed by casting, forging, pressing, or the like, and then each vane is joined to a case called a platform by welding or brazing.
[0003]
However, in the conventional manufacturing method as described above, it is necessary to perform machining, finishing, coating, and the like after the vane is formed, and not only there are many processing steps, but complicated processing of details is difficult, Moreover, there is a problem that it is heavy and expensive due to the use of a metal material.
[0004]
Therefore, recently, a method of manufacturing a stationary blade by using a resin or a resin composite material has attracted attention, and some proposals have been made. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-278063 discloses a method of forming a wing body having a smaller dimension than a desired wing shape by laminating prepreg materials, and inserting the wing body into a mold for obtaining a desired wing shape. Discloses a method of manufacturing a wing component by performing compression molding in a state where a thermoplastic resin is press-fitted and filled in a gap formed between the two. By making the stationary blades made of resin, there are advantages such as shortening of the production period, simplification of work, improvement of shape accuracy, cost reduction, and weight reduction. However, since the resin blade parts are attached to the platform with adhesives or bolts to form the stationary blades, there are problems that the number of components of the stationary blades increases and the number of manufacturing steps increases accordingly.
[0005]
In JP-A-11-350904, a temporary assembly is formed by combining a unit (static blade) having a core portion and a skin portion covering the core portion, and a tape is wound around and fixed to the temporary assembly. A method of manufacturing a wing structure is disclosed. The unit is provided with an exposed portion of the core portion, and the exposed portion, the platform piece, and the coating layer of the tape are directly welded, so that the unit can be firmly fixed. However, when the units are combined together, there is a problem that it becomes difficult to form a uniform shape due to unit tolerances, and it is difficult to fix the unit at a desired position. Further, since the temporarily assembled stationary blade structure is wound and fixed with tape, this work process is necessary. Furthermore, since the stationary blade structure is completed by fixing all the units, there is a disadvantage that the entire stationary blade structure must be replaced even if some units need to be replaced.
[0006]
Furthermore, when a thermoplastic resin is used for the skin part, the thermoplastic resin (polyether ale ketone: PEEK) has a high melting temperature (melting point 345 ° C.) and low fluidity in the molten state, so the rigidity of the core part is low. However, there is a problem that it is subject to a restriction on the blade design that shrinkage deformation is likely to occur when fused and integrated, and the skin portion of the stationary blade is difficult to thin. In addition, the thermoplastic resin has a problem that the abrasion resistance against sand or the like is not sufficient.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for easily producing a stator blade structure having a uniform shape, which can be replaced for each unit, has high strength and is excellent in wear resistance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research in view of the above object, the present inventors have determined that a skin made of a thermosetting resin having rubber or rubber elasticity around a core portion of a unit such as an I-type or C-type obtained by dividing a stationary blade structure into multiple parts. After the parts are integrally formed, the outer platform piece and the inner platform piece are joined to the adjacent outer platform piece and inner platform piece, respectively, to form a temporary assembly, which is fixed by the support member and the fixing member. Thus, it was discovered that each unit can be replaced and a stationary blade structure having a uniform shape can be easily manufactured, and the present invention has been conceived.
[0009]
That is, the manufacturing method of the stator blade structure of the present invention having a plurality of vanes, an outer platform, and an inner platform is as follows: (1) By integrally connecting the flange portions to both ends of the web portion constituting the vane. A core portion having an outer platform piece and an inner platform piece is formed, and a skin portion made of a thermosetting resin having rubber or rubber elasticity is integrally formed on the surface of the core portion, thereby forming a stationary blade structure unit. And (2) joining the outer platform piece and the inner platform piece of the adjacent stationary blade structure unit, respectively, to form an annular temporary assembly, and (3) the outer platform of the temporary assembly. And attaching the inner platform to the outer annular support member and the inner annular support member, respectively (4) The temporary assembly is fixed to the outer fixing member and the inner fixing member using an outer fixing member and an inner fixing member that engage with the side annular supporting member and the inner annular supporting member.
[0010]
It is preferable to use thermosetting urethane rubber as the thermosetting resin having rubber or rubber elasticity. Each of the outer platform piece and the inner platform piece has a connecting step at each end, and this step is overlapped with a step having a complementary shape of an adjacent unit, and is thermosetting having rubber or rubber elasticity. It is preferable to join the outer platform piece and the inner platform piece by the elastic action of the resin.
[0011]
The outer annular support member and the inner annular support member each have a receiving portion having a width equal to or slightly narrower than the wall thickness of one end portion of the outer platform and the platform, and one end of each of the outer platform and the inner platform. It is preferable to press-fit the part to the receiving part of each of the outer annular support member and the inner annular support member. The receiving portion for mounting the outer platform is preferably provided on the inner surface of the outer annular support member.
[0012]
The outer fixing member and / or the inner fixing member has an annular shape and has a stopper protruding on one surface thereof, and the stopper is combined with a notch formed on the outer platform and / or the inner platform of the temporary assembly. Thus, it is preferable to fix the temporary assembly in a predetermined position.
[0013]
The core part is preferably formed of a fiber reinforced prepreg laminate or a light metal. Carbon fiber polyetheretherketone or carbon fiber reinforced epoxy resin is preferably used as the fiber reinforced prepreg material, and aluminum alloy or magnesium alloy is preferably used as the light metal. Moreover, it is preferable to form the flange part of the said core part by bending the both ends of the laminated body of fiber reinforced prepreg material.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[1] Stator blade structure unit
The stationary blade structure unit has a basic structure including one vane, an outer platform piece, and an inner platform piece, and the shape of the flange portion integrally connected to both ends of the web portion constituting the vane, It can be classified into I type, C type and the like. Hereinafter, the I type and C type units will be described in detail.
[0015]
(1) Type I unit
As an example of a stationary blade structure including an I-type unit, FIG. 1 shows a gas turbine stationary blade structure 1. The gas turbine stationary blade structure 1 includes an outer platform 11, an inner platform 12, and a plurality of vanes 13 fixed to the platforms 11 and 12 at equal intervals. The turbine stationary blade structure 1 has a shape divided by the number of vanes. As shown in FIG. 2 (a), each unit 2 has one vane 13, an outer platform piece 21, and an inner platform piece 22, and is a substantially I-shaped integrally molded body as a whole. It has become. In FIG. 2, both platform pieces 21 and 22 are drawn flat for the sake of simplicity, but they are actually arcuate.
[0016]
Step portions 23 and 23 'are provided at both ends in the circumferential direction of the outer platform piece 21 formed in an arc shape, and both ends in the circumferential direction of the inner platform piece 22 formed in an arc shape. Are provided with stepped portions 24, 24 '. Further, as shown in FIG. 2 (b), convex portions 25, 25 ′ are provided at the other end portions of the outer platform piece 21, and convex portions 27, 27 ′ are provided at the other end portions of the inner platform piece 22. 'Is provided. Since the shape of the steps 23, 23 'and 24, 24' of the platform pieces 21, 22 of adjacent I-type units 2 are complementary, each I-type unit 2 must be closely joined as shown in FIG. Can do.
[0017]
As shown in FIG. 3, each I-type unit 2 includes a substantially I-shaped core portion 3 and a skin portion 4 integrally formed with the core portion 3. The skin portion 4 covers the surface of the outer platform piece 21, the surface of the inner platform piece 22, and the surface of the vane 13.
[0018]
It is preferable that the core part 3 consists of a laminated body or a light metal of a fiber reinforced prepreg material. The fiber reinforced prepreg material is obtained by impregnating a reinforcing fiber such as carbon fiber, aramid fiber, glass fiber, or boron fiber with a matrix resin made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin. The average diameter of the reinforcing fibers is preferably about 3 to 200 μm. Examples of the thermoplastic resin include polyether ether ketone (PEEK), polyamide such as nylon, polyimide, polyester such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyacetal, polyphenylene sulfide, and polyether ketone. Examples of the thermosetting resin include epoxy resin, polyurethane, and unsaturated polyester. As the fiber reinforced prepreg material, a carbon fiber composite material composed of carbon fiber and the above resin is preferable. From the viewpoint of mechanical strength and heat resistance, a combination of carbon fiber and PEEK, or a combination of carbon fiber and epoxy resin. Is more preferable. APC-2 (manufactured by CYTEC FIBERITE) is a commercial product of carbon fiber reinforced PEEK. Light metals are aluminum alloys (Al-Mg, Al-Mn, Al-Mg-Si, Al-Cu, Al-Cu-Si, Al-Cu-Mg-Ni, etc.), magnesium alloys (Mg- Zn-based, Mg-rare earth element-based, etc.) are preferred.
[0019]
FIG. 4 shows a core portion made of a fiber-reinforced prepreg material. The core portion 3 includes a web portion 31 constituting the vane 13, a flange portion 32 constituting the outer platform piece 21, and a flange portion 33 constituting the inner platform piece 22. The web portion 31 and the flange portions 32 and 33 are integrated, and the flange portions 32 and 33 are in a state where both ends of the laminated fiber-reinforced prepreg material are divided in half and bent on both sides.
[0020]
As shown in FIG. 5, the I-type unit has an outer platform piece 21, an inner platform piece 22, and a vane 13 that are integrally molded, and the surface of the core portion 3 is covered by the skin portion 4.
[0021]
As the material constituting the skin portion, rubber or a thermosetting resin having rubber elasticity is used from the viewpoint of improving the wear resistance against sand, wrinkles and the like. Specifically, urethane rubber, silicone rubber, chloroprene rubber, and other rubber materials are preferable, and urethane rubber is more preferable. As the urethane rubber, for example, a cast type urethane rubber obtained by a reaction between a polyol prepolymer and toluene diisocyanate (TDI) or 4,4′-methylenebis (phenylisocyanate) (MDI) can be preferably used. Examples of the casting type urethane rubber include MDI and polyether polyol-based prepolymers, which are preferably mixed and cast.
[0022]
Since the thermosetting resin has a low viscosity in a liquid state, the skin layer can be thinly formed in casting by casting. Since the shape of the wing is important for the rectifying action, the wing design can be increased by making the skin layer thin. In addition, since molding can be performed at a temperature lower than that of the thermoplastic resin (about 100 ° C. or lower), a decrease in rigidity of the core due to heat can be suppressed, and a dimensional error due to thermal contraction can be suppressed low. For this reason, it becomes possible to produce a unit with high dimensional accuracy. Furthermore, when urethane rubber or the like having self-adhesiveness is used as the thermosetting resin having rubber or rubber elasticity, the adhesion with the core portion is improved. Thereby, various fiber reinforced prepreg materials and light metals can be used for the core portion, and there is an advantage that the range of material selection increases.
[0023]
(2) C type unit
6A shows the C-type unit, and FIG. 6B shows the portion X thereof. Each C-type unit 6 includes a substantially C-shaped core portion 7 and a skin portion 8 formed integrally with the core portion 7. As shown in FIG. 7, the C-shaped core portion 7 includes a web portion 71 constituting a vane, a flange portion 72 constituting an outer platform piece 61, and a flange portion 73 constituting an inner platform piece 62. The web portion 71 and the flange portions 72 and 73 are integrated, and the flange portions 72 and 73 are formed by bending both ends of the fiber reinforced prepreg material to the same side.
[0024]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the C-type unit has an outer platform piece 61, an inner platform piece 62 and a vane 53 which are integrally formed, and the surface of the C-type core portion 7 is formed by the skin portion 8. Covering.
[0025]
FIG. 6C is a front view of the C-type unit, and FIG. 6D is a bottom view. Similarly to the I-type unit, step portions 63 and 63 'are provided at both ends in the circumferential direction of the outer platform piece 61 formed in an arc shape, and the circle of the inner platform piece 62 formed in an arc shape is provided. Step portions 64 and 64 'are provided at both ends in the circumferential direction. Further, convex portions 65 and 65 ′ are provided at the other end portions of the outer platform piece 61, and convex portions 67 and 67 ′ are provided at the other end portions of the inner platform piece 62. Since the shapes of the step portions 63, 63 ′ and 64, 64 ′ of the platform pieces 61, 62 of the adjacent C-type unit 6 are complementary, as shown in FIG. 8, the C-type units 6 are closely joined to each other. be able to. As shown in FIG. 8, the stationary blade structure including the C-type unit is formed by combining the C-type units in an annular shape.
[0026]
Both the material forming the C-type core portion 7 and the resin forming the skin portion may be the same as those of the I-type unit.
[0027]
As shown in FIG. 6 (e), the stationary blade structure unit is a unit having a notch 68 at the center of one end of the outer platform piece as shown in FIG. It is preferable to use it in appropriate combination with the unit. As a result, when the stationary blade structure is assembled, the notched portion 68 can be engaged with the protruding stopper attached to the fixing member to prevent the stationary blade structure from rotating. The notch 68 is not limited to the outer platform piece, but can be appropriately provided on the outer platform piece and / or the inner platform piece, and can be engaged with a stopper attached to the outer fixing member and / or the inner fixing member.
[0028]
[2] Manufacturing method
(1) Stator blade structure unit
Since the manufacturing method of the stationary blade structure unit is basically the same for both the I type and the C type, the C type unit will be described here.
[0029]
The stator blade structure unit first forms a core portion having an outer platform piece and an inner platform piece by integrally connecting flange portions to both ends of the web portion constituting the vane. The flange portion is formed by bending both ends of a laminated body of fiber reinforced prepreg materials constituting the core portion.
[0030]
As a method for forming the core portion, a case where carbon fiber reinforced PEEK formed by impregnating PEEK into carbon fibers arranged in one direction will be described as an example. A plurality of carbon fiber reinforced PEEK sheets cut into an appropriate shape are laminated so that the longitudinal direction of the vane 53 (the radial direction of the gas turbine stationary blade structure) coincides with the arrangement direction of the carbon fibers. Set in partial mold and heat press molded. Hot press molding is performed, for example, by heating a mold to around 300 ° C. to form a preform and then heating and pressurizing the preform. The cavity of the core mold is about 0.1 to 2 mm smaller than the size of the vane 53 and has a shape approximate to the shape of the vane 53. The heating temperature of the core mold is a temperature at which PEEK is melted and fluidized, and is preferably around 400 ° C. The molding pressure is 3-25 kgf / cm. 2 Preferably 15 kgf / cm 2 Before and after are particularly preferred.
[0031]
The stator blade structure unit is integrally molded by covering the molded core portion 7 with a skin portion 8 made of a thermosetting resin having rubber or rubber elasticity. First, the molded core portion 7 is placed in a casting mold. The cavity of the casting mold has the same shape as the final shape of the vane. When thermosetting urethane rubber is used as the rubber or rubber elastic thermosetting resin, the mold temperature is set to a temperature that does not require temperature adjustment, for example, room temperature (25 ° C.) to 150 ° C., for example, about 40 ° C. After mixing the two raw material liquids (for example, MDI liquid and polyether polyol liquid), the urethane rubber raw material mixed liquid is injected into the gap between the core part 7 and the mold previously placed in the mold, for 5 to 300 minutes, for example, Hold for 60 minutes (primary curing).
[0032]
Next, the unit solidified by primary curing is taken out of the mold, and this is held in a heating furnace at 25 to 150 ° C., for example, 70 ° C., for 0 to 24 hours, for example, 10 hours, and further cured (secondary curing). Thereby, the crosslinking reaction of polyurethane is promoted, and the skin portion 8 made of thermosetting urethane rubber having a thickness of about 0.1 to 2 mm is obtained around the core portion 7. The molded C-type unit 6 has platform pieces 61 and 62, and the entire core portion 7 is covered with a resin.
[0033]
(2) Stator blade structure
A method for manufacturing a gas turbine stationary blade structure will be described as an example of the stationary blade structure. Since the gas turbine stationary blade structure is basically the same for both I-type and C-type, the C-type unit will be described here.
[0034]
The platform pieces 61 and 62 of a plurality of adjacent C-type units 6 are assembled in an annular shape to produce a temporary assembly. The outer peripheral portion of the annular temporary assembly is composed of an outer platform, and complementary step portions of the outer platform pieces are connected to each other. The inner periphery comprises an inner platform, and complementary steps of the inner platform pieces are connected to each other. The step portions 63, 63 ′ and 64, 64 ′ for joining the C-type unit are made of rubber or thermosetting resin having rubber elasticity. For this reason, when the step portions 63, 63 ′ and 64, 64 ′ having complementary shapes are overlapped and assembled in an annular shape, the step portions 64, 64 ′ are between the overlapped step portions 63, 63 ′. A repulsive force due to the elastic action of the rubber or rubber-curing thermosetting resin is generated between the units, which prevents the units from joining and coming off. Therefore, it is not necessary to fix the units with an adhesive or the like when connecting the units. For example, tape or the like is wound around the outer peripheral surface of the outer platform 11 formed by combining the outer platform pieces 61, 61 ... and the inner peripheral surface of the inner platform 12 formed by combining the inner platform pieces 62, 62 ... Since it is not necessary to weld and fix while attaching, the number of steps can be reduced correspondingly, and the weight can be reduced.
[0035]
The produced temporary assembly has such a strength that it can be handled. The outer platform and the inner platform of the temporary assembly are attached to the support member, and the temporary assembly is fixed to the fixing member using the fixing member. As the support member, for example, an inner annular support member 80 and an outer annular support member 90 shown in FIGS. 9 and 10 are used. The inner annular support member 80 has a cylindrical portion 83 that can be fitted into the inner peripheral portion of the temporary assembly and flange portions 82 and 84 formed at both ends thereof. A concave portion (receiving portion) 87 having the same thickness as the end portion 17 or slightly narrower than that is formed. A plurality of screw holes 81 are formed in the flange portion (inward flange portion) 84 at the other end. The outer annular support member 90 forms a fan case of a gas turbine engine. The outer annular support member 90 has a cylindrical portion 93 for accommodating the temporary assembly and flange portions formed at both ends thereof, and the inner circumference of the cylindrical portion 93 is the same as the thickness of the one end portion 15 of the outer platform. An annular concave portion (receiving portion) 95 that is slightly narrower than that is formed. A plurality of screw holes 91 are formed in the flange portion 92 on the side where the temporary assembly is inserted. An annular inner fixing member 86 that engages with the inner annular support member 80 includes a recess 87 'that is the same as or slightly narrower than the wall thickness of the one end portion 17' of the inner platform. A plurality of screw holes 81 'are formed. A plurality of screw holes 91 ′ and stopper holes 97 ′ are formed in the annular outer fixing member 96 that engages with the outer annular support member 90.
[0036]
As shown in FIG. 11, the convex portion 17 formed at one end of the inner platform of the temporary assembly is press-fitted into the concave portion (receiving portion) 87 of the inner annular support member 80. Next, the convex portion 17 ′ formed on the other end of the inner platform is press-fitted into the concave portion (receiving portion) 87 ′ of the fixing member 86. Thereafter, the inner annular support member 80 and the inner fixing member 86 are screwed together. 9 and 10, a temporary assembly in which the inner platform is fixed by the inner annular support member 80 and the inner fixing member 86 is inserted into the outer annular support member 90 and formed at one end of the outer platform of the temporary assembly. The formed convex portion 15 is press-fitted into a concave portion (receiving portion) 95 formed on the inner side surface of the outer annular support member 90. Next, after the annular outer fixing member 96 is brought into contact with the convex portion 15 ′ formed at the other end of the outer platform, the flange portion 92 of the outer annular support member 90 and the outer fixing member 96 are screwed together. At that time, in order to prevent the stationary blade structure from rotating, as shown in FIG. 12, the stopper 97 is inserted into the stopper holes 97 ′ formed in at least two places, preferably 3 to 4 places on the outer fixing member 96. Is engaged with a notch 68 formed in the outer platform to position the stationary blade structure.
[0037]
FIG. 13 shows a stationary blade structure fixed by an inner annular support member 80, an outer annular support member 90, an inner fixing member 86, and an outer fixing member 96. In the inner platform of the stationary blade structure, convex portions 17 and 17 ′ at both ends are press-fitted into concave portions (receiving portions) 87 and 87 ′ of the inner annular support member 80 and the inner fixing member 86. In the outer platform of the stationary blade structure, the convex portion 15 at one end is press-fitted into the concave portion (receiving portion) 95 of the outer annular support member 90, the convex portion 15 'at the other end and the outer fixing member 96 are in contact with each other, and the stopper 97 It is positioned by. The flange portion 92 of the outer annular support member 90 and the outer fixing member 96 are screwed together, and the flange portion 84 of the inner annular support member 80 and the inner fixing member 86 are screwed together.
[0038]
In either case of the I-type unit or the C-type unit, it can be similarly attached to the support member. The support member may be made of metal or plastic as long as it has an integral shape.
[0039]
FIG. 14 shows another example in which the stationary blade structure is attached to the gas turbine engine. In this example, the outer platform of the vane structure is attached to the engine member. When engine members are used as the outer annular support member and the inner annular support member, various support methods may be adopted depending on the engine structure in which the stationary blade structure can be incorporated, such as a fan case or an intermediate case. it can. Moreover, it has the advantage that the number of parts can be reduced by using an engine member for a support member in this way.
[0040]
Although the present invention has been described with the above specific examples, the present invention is not limited thereto, and the shape, material, molding conditions, etc. of the unit may be changed without departing from the spirit of the present invention.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since a unit such as an I-type or a C-type including a core portion and a skin portion integrally formed around the core portion by casting is used, the vane and the platform are remarkably fixed. It is strong. Further, the skin portion is formed of rubber or rubber-elastic thermosetting resin, so that it has excellent wear resistance and can be molded at a low temperature, so that thermal shrinkage is small and dimensional accuracy is high.
[0042]
In the present invention, the stationary blade structure unit is assembled in an annular shape by the elastic action of rubber or rubber-curing thermosetting resin to form a temporary assembly, and the temporary assembly is attached to the support member to form the stationary blade structure. Therefore, the total number of processing steps can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, a gas turbine stationary blade structure having a uniform shape is obtained, and since the unit is not fixed, only the damaged unit can be replaced. In addition, since the melt viscosity of the thermosetting resin is low and the thickness of the skin portion can be reduced, the degree of freedom in blade design is great, and the dimensional accuracy of the stationary blade structure is good. Furthermore, since winding with a tape is not required for assembly, the stationary blade structure can be reduced in weight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of a stationary blade structure including an I-type unit.
FIG. 2 shows an example of an I-type unit constituting a stationary blade structure, (a) is a schematic perspective view thereof, and (b) is a front view thereof.
FIG. 3 is a partially broken perspective view showing a structure of an I-type unit.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a core portion of an I-type unit.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the I-type unit shown in FIG. 3 taken along the line AA.
FIG. 6 shows an example of a C-type unit, where (a) is a perspective view thereof, and (b) is an enlarged view of a portion X of (a). (c) is a front view, (d) is a bottom view, and (e) is a plan view of a C-type unit having a notch.
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a core portion of a C-type unit.
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a plurality of C-type units are combined.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a state before the temporary assembly of the stationary blade structure is attached to the inner annular support member and the outer annular support member.
FIG. 10 is a perspective view showing how a temporary assembly of a stationary blade structure is attached to an inner annular support member and an outer annular support member.
FIG. 11 is a perspective view showing how the inner platform of the temporary assembly is fixed by the inner annular support member and the inner fixing member.
FIG. 12 is a partial perspective view showing a state in which the outer platform of the temporary assembly is fixed by the outer annular support member and the outer fixing member.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing an example in which a stator blade structure is attached to an inner annular support member and an outer annular support member.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing another example in which a stationary blade structure is attached to a gas turbine engine.
[Explanation of symbols]
1 ... Gas turbine stationary blade structure comprising an I-type unit
11 ... Outside platform
12 ... Inner platform
13 ... Vane
2 ... I-type unit
21 ... Outer platform piece
22 ... Inner platform piece
3 ... I-type core
31 ... Web section
32, 33 ... Flange
4 ... I-type skin
6 ... C type unit
53 ... Vane
61 ・ ・ ・ Outer platform piece
62 ... Inner platform piece
7 ... C-shaped core
71 ・ ・ ・ Web section
72, 73 ... Flange
8 ... C-type skin
15, 15 '・ ・ ・ Outer platform convex part
17, 17 '・ ・ ・ Inner platform convex part
80 ... Inner annular support member
83 ... Cylinder part
82, 84 ... Flange
87, 87 '... recess (receiving part)
90 ... Outer annular support member
93 ... Cylinder part
92, 94 ... Flange
95 ・ ・ ・ Recess (receiving part)
86 ・ ・ ・ Inner fixing member
96 ・ ・ ・ Outer fixing member
97 ・ ・ ・ Stopper

Claims (10)

複数のベーンと、外側プラットフォームと、内側プラットフォームとを有する静翼構造体の製造方法であって、(1) ベーンを構成するウエブ部の両端にフランジ部を一体的に連結することにより外側プラットフォーム片と内側プラットフォーム片を有するコア部を形成するとともに、ゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂からなるスキン部を前記コア部の表面に一体成形することにより、静翼構造体ユニットを形成し、(2) 隣接する前記静翼構造体ユニットの前記外側プラットフォーム片及び前記内側プラットフォーム片をそれぞれ接合して、円環状の仮組体を形成し、(3) 前記仮組体の前記外側プラットフォーム及び前記内側プラットフォームをそれぞれ外側円環状支持部材及び内側円環状支持部材に取付け、(4) それぞれ前記外側円環状支持部材及び前記内側円環状支持部材に係合する外側固定部材及び内側固定部材を用いて、前記仮組体を前記外側固定部材及び前記内側固定部材に固定することを特徴とする静翼構造体の製造方法。A method of manufacturing a stator vane structure having a plurality of vanes, an outer platform, and an inner platform, wherein (1) an outer platform piece is formed by integrally connecting flange portions to both ends of a web portion constituting the vane. And forming a core portion having an inner platform piece, and integrally forming a skin portion made of a thermosetting resin having rubber or rubber elasticity on the surface of the core portion, thereby forming a stationary blade structure unit. 2) The outer platform piece and the inner platform piece of the adjacent stationary blade structure unit are joined to form an annular temporary assembly, and (3) the outer platform and the inner side of the temporary assembly. Each platform is attached to the outer annular support member and the inner annular support member, and (4) each of the outer annular support members. The temporary assembly is fixed to the outer fixing member and the inner fixing member by using an outer fixing member and an inner fixing member that are engaged with the member and the inner annular support member. Production method. 請求項1に記載の静翼構造体の製造方法において、前記ゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂として熱硬化性ウレタンゴムを用いることを特徴とする静翼構造体の製造方法。The method for manufacturing a stationary blade structure according to claim 1, wherein a thermosetting urethane rubber is used as the rubber or a thermosetting resin having rubber elasticity. 請求項1又は2に記載の静翼構造体の製造方法において、前記外側プラットフォーム片及び前記内側プラットフォーム片は、それぞれ両端に連結用の段部を有し、前記段部を隣接するユニットの相補的な形状を有する段部に重ね合わせ、前記ゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂の弾性作用により前記外側プラットフォーム片と前記内側プラットフォーム片とを接合することを特徴とする静翼構造体の製造方法。3. The method for manufacturing a stationary blade structure according to claim 1, wherein each of the outer platform piece and the inner platform piece has a connecting step at each end, and the step is complementary to a unit adjacent to the step. A method for manufacturing a stationary blade structure, wherein the outer platform piece and the inner platform piece are joined to each other by an elastic action of the rubber or rubber-curing thermosetting resin on a step portion having an arbitrary shape. . 請求項1〜3のいずれかに記載の静翼構造体の製造方法において、前記外側円環状支持部材及び前記内側円環状支持部材はそれぞれ前記外側プラットフォーム及び内側プラットフォームの一端部の肉厚と同じかそれよりも僅かに幅の狭い受承部を有し、前記外側プラットフォーム及び前記内側プラットフォームのそれぞれの一端部を前記外側円環状支持部材及び前記内側円環状支持部材のそれぞれの受承部に圧入して取付けることを特徴とする静翼構造体の製造方法。The method for manufacturing a stationary blade structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer annular support member and the inner annular support member have the same thickness as one end of the outer platform and the inner platform, respectively. A receiving portion having a slightly narrower width, and press-fitting one end of each of the outer platform and the inner platform into the receiving portion of the outer annular support member and the inner annular support member. A method of manufacturing a stationary blade structure, characterized by comprising: 請求項1〜4のいずれかに記載の静翼構造体の製造方法において、前記外側円環状支持部材は、前記仮組体の外側プラットフォームを取付けることができる受承部を内側面に有することを特徴とする静翼構造体の製造方法。The method for manufacturing a stationary blade structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer annular support member has a receiving portion on an inner surface to which an outer platform of the temporary assembly can be attached. A method for manufacturing a stationary vane structure. 請求項1〜5のいずれかに記載の静翼構造体の製造方法において、前記外側固定部材及び/又は前記内側固定部材は円環状で、その一方の面に突起したストッパーを有しており、前記仮組体の外側プラットフォーム及び/又は前記内側プラットフォームに形成した切欠部に前記ストッパーを系合させることにより前記仮組体を所定の位置に固定することを特徴とする静翼構造体の製造方法。In the manufacturing method of the stationary blade structure according to any one of claims 1 to 5, the outer fixing member and / or the inner fixing member is annular, and has a stopper protruding on one surface thereof. A method of manufacturing a stationary blade structure, wherein the temporary assembly is fixed at a predetermined position by combining the stopper with a notch formed in the outer platform and / or the inner platform of the temporary assembly. . 請求項1〜6のいずれかに記載の静翼構造体の製造方法において、前記コア部を繊維強化プリプレグ材の積層体又は軽金属により形成することを特徴とする静翼構造体の製造方法。The method for manufacturing a stationary blade structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the core portion is formed of a laminated body of a fiber-reinforced prepreg material or a light metal. 請求項7に記載の静翼構造体の製造方法において、前記繊維強化プリプレグ材として炭素繊維ポリエーテルエーテルケトン又は炭素繊維強化エポキシ樹脂を用いることを特徴とする静翼構造体の製造方法。The method for manufacturing a stationary blade structure according to claim 7, wherein carbon fiber polyether ether ketone or carbon fiber reinforced epoxy resin is used as the fiber reinforced prepreg material. 請求項7に記載の静翼構造体の製造方法において、前記軽金属としてアルミニウム合金又はマグネシウム合金を用いることを特徴とする静翼構造体の製造方法。The method for manufacturing a stationary blade structure according to claim 7, wherein an aluminum alloy or a magnesium alloy is used as the light metal. 請求項1〜9のいずれかに記載の静翼構造体の製造方法において、前記繊維強化プリプレグ材の積層体の両端部を折り曲げることにより前記コア部のフランジ部を形成することを特徴とする静翼構造体の製造方法。The method for manufacturing a stationary blade structure according to any one of claims 1 to 9, wherein the flange portion of the core portion is formed by bending both ends of the laminate of the fiber-reinforced prepreg material. A method for manufacturing a wing structure.
JP2002011710A 2002-01-21 2002-01-21 Method for manufacturing stationary blade structure Expired - Fee Related JP3831265B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002011710A JP3831265B2 (en) 2002-01-21 2002-01-21 Method for manufacturing stationary blade structure
US10/347,399 US6821087B2 (en) 2002-01-21 2003-01-21 Flow-rectifying member and its unit and method for producing flow-rectifying member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002011710A JP3831265B2 (en) 2002-01-21 2002-01-21 Method for manufacturing stationary blade structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003214180A JP2003214180A (en) 2003-07-30
JP3831265B2 true JP3831265B2 (en) 2006-10-11

Family

ID=27649127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002011710A Expired - Fee Related JP3831265B2 (en) 2002-01-21 2002-01-21 Method for manufacturing stationary blade structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3831265B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4860941B2 (en) * 2005-04-27 2012-01-25 本田技研工業株式会社 Rectifying member unit and manufacturing method thereof
DE102006031491B4 (en) * 2005-07-19 2010-09-30 Eurocopter Deutschland Gmbh Method for producing a three-dimensionally curved fiber composite structural component
GB2445952B (en) * 2007-01-25 2011-07-20 Siemens Ag A gas turbine engine
FR2979573B1 (en) * 2011-09-07 2017-04-21 Snecma PROCESS FOR MANUFACTURING TURBINE DISPENSER SECTOR OR COMPRESSOR RECTIFIER OF COMPOSITE MATERIAL FOR TURBOMACHINE AND TURBINE OR COMPRESSOR INCORPORATING A DISPENSER OR RECTIFIER FORMED OF SUCH SECTORS
FR2946999B1 (en) * 2009-06-18 2019-08-09 Safran Aircraft Engines CMC TURBINE DISPENSER ELEMENT, PROCESS FOR MANUFACTURING SAME, AND DISPENSER AND GAS TURBINE INCORPORATING SAME.
FR2961555B1 (en) * 2010-06-18 2014-04-18 Aircelle Sa AIR FLOW RECTIFYING STRUCTURE FOR AN AIRCRAFT ENGINE NACELLE
FR3008912B1 (en) * 2013-07-29 2017-12-15 Snecma TURBOMACHINE CASING AND METHOD OF MANUFACTURE
JP6372210B2 (en) * 2014-07-14 2018-08-15 株式会社Ihi Turbine vane made of ceramic matrix composite
FR3035676B1 (en) * 2015-04-29 2017-05-12 Snecma DAWN WITH PLATFORMS POSSESSING A STIFFENER

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003214180A (en) 2003-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6821087B2 (en) Flow-rectifying member and its unit and method for producing flow-rectifying member
JP4060981B2 (en) Gas turbine stationary blade structure and unit thereof
US8393648B2 (en) Composite flange, duct incorporating a flange and method of making a flange
JP4860941B2 (en) Rectifying member unit and manufacturing method thereof
US20100320321A1 (en) Method for joining two fuselage sections by creating a transverse butt joint as well as transverse butt joint connection
CA2725238C (en) Architecture of a compressor rectifier
JPWO2005068284A1 (en) Bicycle crank and method for manufacturing the same
JP3831265B2 (en) Method for manufacturing stationary blade structure
JP6325545B2 (en) Apparatus for manufacturing a flanged component and its manufacturing method
US7645120B2 (en) Flow-guiding member unit and its production method
EP2627871B1 (en) Method of assembling a structure comprising an annular housing made of composite material and assembly
CN103974819A (en) High pressure molding of composite parts
JP3983553B2 (en) Rectification member
US7527757B2 (en) Method of producing polyimide matrix composite parts
US20240018873A1 (en) Method for manufacturing a composite guide vane having a metallic leading edge
US11679536B2 (en) Method for molding composite material blade, composite material blade, and molding die for composite material blade
JP5192318B2 (en) Rectifying member unit and manufacturing method thereof
JP2958920B2 (en) Composite roller and method of manufacturing the same
JPH076453B2 (en) Pressure vessel and method for manufacturing the pressure vessel

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041129

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060630

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060705

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060713

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3831265

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100721

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100721

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110721

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110721

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120721

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120721

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130721

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140721

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees