JP5192318B2 - Rectifying member unit and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、整流部材の作製に用いられる整流部材ユニット及びその製造方法に関し、詳しくは十分な機械的強度を有する軽量な整流部材ユニット及びその低コストな製造方法に関する。 The present invention relates to a rectifying member unit used for manufacturing a rectifying member and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a lightweight rectifying member unit having sufficient mechanical strength and a low-cost manufacturing method thereof.
ガスタービンエンジン等の整流部材は、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部材として静翼が設けられる。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る。金属製の静翼を製造するには、鋳造、鍛造、プレス等により複数のベーンを成形した後、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のが一般的である。 Rectifying members such as gas turbine engines are widely used in aircrafts and generators. For example, in an aircraft gas turbine engine, a stationary blade is provided as a member that serves as an outlet guide blade that guides intake air to a moving blade and rectifies a bypass flow. The stationary blade is generally formed of a metal material such as a titanium alloy, an aluminum alloy, and stainless steel. In order to manufacture a metal vane, it is common to form a plurality of vanes by casting, forging, pressing or the like and then joining each vane to a case called a platform by welding or brazing.
しかしながら、上述のような製造方法によると、ベーンの成形後に機械加工、仕上げ加工及びコーティング加工等を行う必要があり、加工工程が多いばかりでなく、細部の複雑な加工が困難であるという問題がある。しかも金属材料からなる整流部材には、重量が大きい上に高価であるという短所もある。 However, according to the manufacturing method as described above, it is necessary to perform machining, finishing, coating, and the like after the vane is formed, and there are problems that not only are there many processing steps but complicated processing of details is difficult. is there. Moreover, the rectifying member made of a metal material has a disadvantage that it is heavy and expensive.
樹脂複合材料からなる整流部材は、軽量である上に満足のいく機械的強度も有し得ることから、近年注目を集めている。樹脂複合材料からなる整流部材は、一般に、整流部材の構成要素のうちベーンのみを金属から樹脂複合材料に代替したもので、プリプレグの成形等により得られたユニットを一つ一つ接着剤等により支持体に組付けた後、テープを巻回して固定することによって作製できる。しかし、このような製造方法によると、ユニットの公差により均一な形状が得られ難く、所望の位置に固定するのが困難であるという問題や、テープで巻回及び固定する作業工程が余分に必要である上、ユニットの一つが損傷した場合でも全体を交換しなければならないという問題がある。 A rectifying member made of a resin composite material has attracted attention in recent years because it is lightweight and can have satisfactory mechanical strength. In general, the rectifying member made of a resin composite material is obtained by substituting only the vane among the components of the rectifying member with a resin composite material from a metal. After assembling to the support, the tape can be wound and fixed. However, according to such a manufacturing method, it is difficult to obtain a uniform shape due to the tolerance of the unit, and it is difficult to fix it at a desired position, and an extra work process for winding and fixing with tape is required. Moreover, there is a problem that even if one of the units is damaged, the entire unit must be replaced.
本発明者らは先に、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一体的な構造を有し、(a) 前記ベーンを構成するウエブ部と、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構成するように前記ウエブ部の両端に一体的に連結したフランジ部とからなるコア部と、(b) 前記コア部の表面を被覆するスキン部とからなり、前記スキン部はゴム又はゴム弾性を有する熱硬化性樹脂からなる整流部材ユニット(特開2003-214400号、特許文献1)を開示した。この整流部材ユニットを作製するには、例えばプリプレグからなる積層体を熱プレス成形した後、熱硬化性樹脂の原料液と共に金型に入れ、樹脂を硬化させる。 The present inventors first have an integral structure consisting of a single vane, an outer platform piece, and an inner platform piece, and (a) a web portion constituting the vane, the outer platform piece, and A core part composed of a flange part integrally connected to both ends of the web part so as to constitute the inner platform piece, and (b) a skin part covering the surface of the core part, wherein the skin part is A rectifying member unit (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-214400, Patent Document 1) made of a thermosetting resin having rubber or rubber elasticity has been disclosed. In order to produce this rectifying member unit, for example, a laminate made of prepreg is subjected to hot press molding, and then placed in a mold together with a raw material liquid of a thermosetting resin, and the resin is cured.
熱硬化性樹脂からなるスキン部を有する整流部材ユニットは弾性を有するので、テープによる巻回を要することなく整流部材を形成し得る。そのため、この製造方法により得られた整流部材ユニットからなる整流部材には、一部の整流部材ユニットのみが損傷した場合に、そのユニットのみを交換可能であるというメリットがある。しかしながら、優れた機械的強度を有する整流部材ユニットを作製するには、プリプレグからなる積層体を形成する際に、繊維方向を考慮に入れつつプリプレグを所定の形状に切断及び積層しなければならない。この作業には高度なテクニックを要するため、熟練した職人でなければ積層体を作製できない上、非常に時間がかかり、コスト高であるという問題がある。 Since the rectifying member unit having the skin portion made of the thermosetting resin has elasticity, the rectifying member can be formed without requiring winding with a tape. Therefore, the rectifying member made of the rectifying member unit obtained by this manufacturing method has an advantage that when only a part of the rectifying member units is damaged, only the unit can be replaced. However, in order to produce a rectifying member unit having excellent mechanical strength, the prepreg must be cut and laminated into a predetermined shape while taking the fiber direction into consideration when forming a laminate made of prepreg. Since this work requires advanced techniques, there is a problem that a laminate cannot be produced unless it is a skilled craftsman, and it is very time consuming and expensive.
特開2006-307698号(特許文献2)は、シートモールディングコンパウンド又は繊維強化樹脂ペレットの加熱加圧によってプラットフォームに段部を有するように整流部材ユニットの本体を形成し、段部に熱可塑性エラストマーからなる弾性部材を嵌合することによって、ユニット毎に容易に交換できるようにした整流部材ユニットを開示しており、この整流部材ユニットは機械的強度に優れると記載している。しかしながら、航空機等の整流部材として使用するためには、さらなる耐スクラッチ性の向上が望まれている。
従って本発明の目的は、十分な機械的強度を有し、整流部材に組立てた後で容易に交換できかつ低コストで製造可能な樹脂複合材料からなる整流部材ユニット及びその製造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a rectifying member unit made of a resin composite material that has sufficient mechanical strength, can be easily replaced after being assembled into a rectifying member, and can be manufactured at low cost, and a method for manufacturing the rectifying member unit. It is.
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、シートモールディングコンパウンド又は繊維強化樹脂ペレット、及び保護部材を加熱加圧することによって、プラットフォーム部に段部を有し、ベーン部の両面が保護部材で被覆された整流部材ユニットの本体を形成し、段部に熱可塑性エラストマーからなる弾性部材を嵌合することによって、高い耐スクラッチ性を有し、ユニット毎に容易に交換できる整流部材ユニットを簡易かつ低コストに作製できることを発見し、本発明に想到した。 As a result of earnest research in view of the above object, the present inventors have heated and pressed the sheet molding compound or fiber reinforced resin pellets and the protective member, so that the platform portion has stepped portions, and both surfaces of the vane portion are protective members. A straightening rectifier unit that has high scratch resistance and can be easily replaced for each unit is formed by forming the body of the rectifying member unit covered with, and fitting an elastic member made of thermoplastic elastomer to the stepped portion. In addition, the present inventors have found that it can be produced at low cost and have arrived at the present invention.
すなわち、本発明の整流部材ユニットは、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からなる整流部材の組立てに用いられるもので、一枚のベーン部と、外側プラットフォーム部と、内側プラットフォーム部とからなる一体的な構造を有する本体部材と、前記外側プラットフォーム部に設けられた段部に嵌合した第一の弾性部材と、前記内側プラットフォーム部に設けられた段部に嵌合した第二の弾性部材とを具備し、前記ベーン部の両面は保護部材で被覆されており、前記本体部材はシートモールディングコンパウンド又は繊維強化樹脂ペレットを加熱加圧したものであることを特徴とする。 That is, the rectifying member unit of the present invention is used for assembling a rectifying member including a plurality of vanes, an outer platform, and an inner platform, and includes a single vane portion, an outer platform portion, and an inner platform portion. A main body member having an integral structure, a first elastic member fitted to a step provided on the outer platform, and a second fitted to a step provided on the inner platform. It comprises an elastic member, both surfaces of the vane portion are covered with a protective member, and the main body member is obtained by heating and pressing a sheet molding compound or fiber reinforced resin pellets.
前記ベーン部の前縁は保護部材によって被覆されているのが好ましい。前記シートモールディングコンパウンドは平均繊維長60 mm以下の強化繊維と、熱硬化性樹脂とからなるのが好ましい。前記繊維強化樹脂ペレットは強化繊維と、熱可塑性樹脂とからなり、前記強化繊維は平均繊維長60 mm以下であって一方向に配向しているのが好ましい。前記本体部材はコア部材を有するのが好ましい。 The front edge of the vane portion is preferably covered with a protective member. The sheet molding compound is preferably composed of reinforcing fibers having an average fiber length of 60 mm or less and a thermosetting resin. The fiber reinforced resin pellet is composed of a reinforced fiber and a thermoplastic resin, and the reinforced fiber preferably has an average fiber length of 60 mm or less and is oriented in one direction. The main body member preferably has a core member.
本発明の整流部材ユニットの製造方法は、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からなる整流部材の組立てに用いる整流部材ユニットで、一枚のベーン部と、外側プラットフォーム部と、内側プラットフォーム部とからなる一体的な構造を有するものを製造するもので、シートモールディングコンパウンド又は繊維強化樹脂ペレット、及び保護部材を成形型に入れて加熱加圧することにより、前記外側プラットフォーム部及び前記内側プラットフォーム部に段部を有し、前記ベーン部の両面が保護部材で被覆された本体部材を成形した後、各段部に弾性部材を嵌合することを特徴とする。 The flow straightening member unit manufacturing method of the present invention is a flow straightening member unit used for assembling a flow straightening member comprising a plurality of vanes, an outer platform, and an inner platform. One vane portion, an outer platform portion, and an inner platform. A sheet molding compound or a fiber reinforced resin pellet, and a protective member are placed in a mold and heated and pressed to form the outer platform portion and the inner platform portion. And forming a main body member having both sides of the vane portion covered with protective members, and then fitting an elastic member to each step portion.
弾性部材としては熱可塑性エラストマーからなるものを用いるのが好ましい。ベーン部の前縁は保護部材で被覆するのが好ましい。前記前縁の保護部材は金属からなるのが好ましい。シートモールディングコンパウンド又は繊維強化樹脂ペレットを成形型に入れる際に、シートモールディングコンパウンド又は繊維強化樹脂ペレットに包囲されるように、コア部材を入れるのが好ましい。 The elastic member is preferably made of a thermoplastic elastomer. The front edge of the vane portion is preferably covered with a protective member. The front edge protection member is preferably made of metal. When the sheet molding compound or the fiber reinforced resin pellet is put into the mold, it is preferable to insert the core member so as to be surrounded by the sheet molding compound or the fiber reinforced resin pellet.
整流部材ユニットはシートモールディングコンパウンド又は繊維強化樹脂ペレットからなる本体部を具備し、整流部材ユニットのベーン部の両面が保護部材で被覆されている。シートモールディングコンパウンドからなる本体部は、適当な形状に裁断したシートモールディングコンパウンドを成形型に充填し、加熱加圧するのみで得られる。繊維強化樹脂ペレットからなる本体部は、溶融して成形型に充填し、加圧するのみで得られる。従って、熟練を要することなく非常に簡単かつ低コストに作製することができる。また分散状態の強化繊維を有し、ベーン部の両面が保護部材で被覆されているので、整流部材ユニットは高い機械的強度を有する。 The rectifying member unit includes a main body portion made of sheet molding compound or fiber reinforced resin pellets, and both surfaces of the vane portion of the rectifying member unit are covered with protective members. A main body portion made of a sheet molding compound can be obtained simply by filling a molding die with a sheet molding compound cut into an appropriate shape and heating and pressing. The main body made of fiber reinforced resin pellets can be obtained simply by melting, filling a mold, and pressing. Therefore, it can be manufactured very easily and at low cost without requiring skill. Moreover, since it has the reinforced fiber of a dispersion | distribution state and both surfaces of the vane part are coat | covered with the protection member, a rectification | straightening member unit has high mechanical strength.
他のユニットとの嵌合部となる外側プラットフォーム部及び内側プラットフォーム部には、熱可塑性エラストマーからなる弾性部材を有する。弾性部材によって、整流部材ユニットの寸法誤差を吸収しつつユニットのガタつきを防ぐことができる。本体部がシートモールディングコンパウンド又は繊維強化樹脂ペレットからなり、柔軟性を要する嵌合部に熱可塑性エラストマーからなる弾性部材を有する整流部材ユニットは、十分な機械的強度を有し、かつ軽量であるので、航空機等の整流部材に好適である。 The outer platform portion and the inner platform portion serving as fitting portions with other units have elastic members made of a thermoplastic elastomer. The elastic member can prevent the unit from rattling while absorbing the dimensional error of the rectifying member unit. A rectifying member unit having a body portion made of a sheet molding compound or fiber reinforced resin pellets and an elastic member made of a thermoplastic elastomer in a fitting portion requiring flexibility has sufficient mechanical strength and is lightweight. Suitable for rectifying members such as aircraft.
図1〜図3は、整流部材ユニットの一例を示す。図1〜図3に示す整流部材ユニットは概略I字型であるが、整流部材ユニットの形状はI字型に限定されず、C字型やZ字型でもよい。整流部材ユニットは板状のベーン11と、ベーン11の上端に設けられた外側プラットフォーム部12と、ベーン11の下端に設けられた内側プラットフォーム部13とからなる。図3に示すように、外側プラットフォーム部12と内側プラットフォーム部13には、コの字形の弾性部材2a,2bがそれぞれ嵌められており、ベーン11には保護部材3が貼り付けられている。複数の整流部材ユニットを連結すると、図4に示すように、複数のベーン、環状の外側プラットフォーム及び内側プラットフォームを有する整流部材100が形成する。
1 to 3 show an example of a rectifying member unit. The rectifying member unit shown in FIGS. 1 to 3 is generally I-shaped, but the shape of the rectifying member unit is not limited to I-shape, and may be C-shaped or Z-shaped. The rectifying member unit includes a plate-
ベーン11は僅かにカーブした板状であり、外側プラットフォーム部12と内側プラットフォーム部13はベーン11にほぼ垂直に設けられている。図2に示すように、外側プラットフォーム部12及び内側プラットフォーム部13からなる本体部材1の断面は、概略I字形状である。図3に示すように、外側プラットフォーム部12及び内側プラットフォーム部13にはコの字形の段部121,131と、直線状の段部122,132とが設けられている。
The
本体部材1は、シートモールディングコンパウンド(以下、SMCと言う。)又は繊維強化樹脂ペレットを一体成形したものである。 The body member 1 is formed by integrally molding a sheet molding compound (hereinafter referred to as SMC) or fiber reinforced resin pellets.
SMCは平均繊維長60 mmの強化繊維を樹脂成分及び添加剤を含有する樹脂組成物に分散させたシート状の樹脂複合体である。SMCの厚さは0.5〜2mmであるか、ベーンの厚さの25〜100%であるのが好ましい。SMCの樹脂成分は特に限定されず、一般的なものでよい。樹脂の具体例として不飽和ポリエステル、エポキシ、ポリイミド、シリコーン、フェノール等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらのうち好ましいのは、不飽和ポリエステル樹脂及びエポキシ樹脂である。SMCは各種の熱可塑性ポリマーを含有してもよい。 SMC is a sheet-like resin composite in which reinforcing fibers having an average fiber length of 60 mm are dispersed in a resin composition containing a resin component and an additive. The thickness of the SMC is preferably 0.5-2 mm or 25-100% of the vane thickness. The resin component of SMC is not particularly limited and may be a general one. Specific examples of the resin include thermosetting resins such as unsaturated polyester, epoxy, polyimide, silicone, and phenol. Of these, unsaturated polyester resins and epoxy resins are preferred. SMC may contain various thermoplastic polymers.
強化繊維の平均繊維長は60 mm以下であり、5〜51 mmであるのが好ましく、25〜51 mmであるのがより好ましい。強化繊維の平均繊維長が60 mm以下の範囲では、平均繊維長が長いほど本体部材1の機械的強度が大きい傾向があるが、強化繊維中のSMCの平均繊維長を60 mm超としても、機械的強度向上の効果はほとんど得られない。また成形性が悪すぎる上、コスト高である。SMCの含有する強化繊維の平均繊維長が5mm未満であると、得られる整流部材ユニットの強度が小さ過ぎる。強化繊維の材質は特に限定されず、一般的なものでよい。好ましい強化繊維の例として炭素繊維、ボロン繊維、ガラス繊維、有機繊維及びこれらの混合物が挙げられる。中でも炭素繊維は他の繊維と比較して軽量であるので、軽量で肉薄の整流部材ユニットを得るには特に好ましい。強化繊維の繊維径は3〜200μmであるのが好ましく、6〜20μmであるのがより好ましい。強化繊維の引張強度は3000 MPs以上であるのが好ましく、引張弾性率は200 GPa以上であるのが好ましい。 The average fiber length of the reinforcing fibers is 60 mm or less, preferably 5 to 51 mm, and more preferably 25 to 51 mm. When the average fiber length of the reinforcing fiber is 60 mm or less, the mechanical strength of the main body member 1 tends to increase as the average fiber length increases. However, even if the average fiber length of the SMC in the reinforcing fiber exceeds 60 mm, The effect of improving the mechanical strength is hardly obtained. Moreover, the moldability is too bad and the cost is high. If the average fiber length of the reinforcing fibers contained in the SMC is less than 5 mm, the strength of the resulting rectifying member unit is too small. The material of the reinforcing fiber is not particularly limited and may be a general one. Examples of preferable reinforcing fibers include carbon fibers, boron fibers, glass fibers, organic fibers, and mixtures thereof. Among these, carbon fiber is lighter than other fibers, and is particularly preferable for obtaining a light and thin rectifying member unit. The fiber diameter of the reinforcing fiber is preferably 3 to 200 μm, and more preferably 6 to 20 μm. The tensile strength of the reinforcing fiber is preferably 3000 MPs or more, and the tensile elastic modulus is preferably 200 GPa or more.
本体部材1の強化繊維含有量が10〜60体積%になるように、SMCの強化繊維含有量を設定するのが好ましい。強化繊維含有量が10体積%未満であると、成形によって得られる本体部材1の機械的強度が小さ過ぎる。60体積%超の割合で強化繊維を含有する量SMCを用いると、成形性に劣る上、本体部材1の靭性が低すぎる。SMCの強化繊維含有量は、50〜60体積%であるのがより好ましい。SMCは硬化剤(重合開始剤)、硬化触媒、離型剤、増粘剤、着色剤、充填剤等の添加剤を含有してもよい。硬化剤の例としてアゾ化合物や過酸化物、硬化触媒の例としてメルカプタン類、離型剤の例としてステアリン酸等の高級脂肪酸又はそれらの金属塩、増粘剤の例としてアルカリ土類金属の酸化物が挙げられる。 It is preferable to set the reinforcing fiber content of the SMC so that the reinforcing fiber content of the main body member 1 is 10 to 60% by volume. When the reinforcing fiber content is less than 10% by volume, the mechanical strength of the main body member 1 obtained by molding is too small. If the amount SMC containing reinforcing fibers in a proportion exceeding 60% by volume is used, the formability is inferior and the toughness of the main body member 1 is too low. The reinforcing fiber content of SMC is more preferably 50-60% by volume. SMC may contain additives such as a curing agent (polymerization initiator), a curing catalyst, a release agent, a thickener, a colorant, and a filler. Examples of curing agents are azo compounds and peroxides, examples of curing catalysts are mercaptans, examples of mold release agents are higher fatty acids such as stearic acid or their metal salts, and examples of thickeners are oxidation of alkaline earth metals. Things.
繊維強化樹脂ペレットは熱可塑性樹脂と、強化繊維とを含有する。熱可塑性樹脂及び強化繊維の種類は特に限定されず、一般的なものでよい。熱可塑性樹脂の好ましい例として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、エチレン系樹脂、プロピレン系樹脂、エチレン−プロピレン共重合体系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。繊維強化樹脂ペレットは二種以上の熱可塑性樹脂を含有しても良い。 The fiber reinforced resin pellet contains a thermoplastic resin and a reinforced fiber. The types of the thermoplastic resin and the reinforcing fiber are not particularly limited and may be general ones. Preferred 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, polyether ketone, ethylene resin, propylene resin, ethylene -Polyolefin resins such as propylene copolymer resins, polystyrene resins, and polycarbonate resins. The fiber reinforced resin pellet may contain two or more thermoplastic resins.
強化繊維の好ましい例は、SMCに含まれる強化繊維の例と同じである。強化繊維の含有量は本体部材1の10〜60体積%とするのが好ましく、40〜55体積%とするのがより好ましい。繊維強化樹脂ペレットは酸化防止剤、帯電防止剤、分散剤、滑剤、難燃剤、光安定剤、紫外線吸収剤等の添加剤を含有しても良い。 A preferable example of the reinforcing fiber is the same as the example of the reinforcing fiber included in the SMC. The content of the reinforcing fibers is preferably 10 to 60% by volume of the main body member 1, and more preferably 40 to 55% by volume. The fiber reinforced resin pellet may contain additives such as an antioxidant, an antistatic agent, a dispersant, a lubricant, a flame retardant, a light stabilizer, and an ultraviolet absorber.
ペレット厚(最も薄い部分の厚さ)及びペレット長は一般的な範囲であればよい。具体的には、ペレットの厚さはD2〜5mm程度、長さはL10〜51 mm程度であるのが好ましい。図5に示すように、繊維強化樹脂ペレットP中で、強化繊維Fはペレットの長手方向に実質的に平行であるのが好ましい。「実質的に平行」には、ペレットPの長手方向に対してすべての強化繊維Fが平行な場合だけでなく、一部(例えば0.1〜30質量%)の強化繊維Fが平行でない場合や、大部分(例えば70〜99質量%)の強化繊維Fが概ね平行に見える向きに配向している場合を含む。このような配向性を有する繊維強化樹脂ペレットPを得る製造方法の一例として、ロービングタイプの強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた後、引抜成形し、所望の長さ(ペレット長)に切断する方法が挙げられる。成形後、強化繊維は整流部材ユニット内で特定の配向を示さず、ランダムな向きで分散した状態になる。ランダムに分散した強化繊維は、整流部材ユニットの強度向上に大きく寄与する。 The pellet thickness (thickness of the thinnest portion) and the pellet length may be in a general range. Specifically, the thickness of the pellet is preferably about D2 to 5 mm and the length is about L10 to 51 mm. As shown in FIG. 5, in the fiber reinforced resin pellet P, the reinforcing fiber F is preferably substantially parallel to the longitudinal direction of the pellet. In “substantially parallel”, not only when all the reinforcing fibers F are parallel to the longitudinal direction of the pellet P, but also when a part of the reinforcing fibers F (for example, 0.1 to 30% by mass) are not parallel, This includes the case where most of the reinforcing fibers F (for example, 70 to 99% by mass) are oriented in a direction that appears to be substantially parallel. As an example of the production method for obtaining the fiber reinforced resin pellets P having such an orientation, a roving type reinforcing fiber is impregnated with a thermoplastic resin, then pultruded and cut to a desired length (pellet length). A method is mentioned. After molding, the reinforcing fibers do not show a specific orientation in the rectifying member unit and are dispersed in a random orientation. Randomly dispersed reinforcing fibers greatly contribute to improving the strength of the rectifying member unit.
弾性部材2a,2bは、段部121,131に嵌合する雌部20a,20bを有する。弾性部材2aは段部121に嵌められ、弾性部材2bは段部131に嵌められる。弾性部材2a,2bを嵌めた状態で整流部材ユニットの上面及び下面が面一になるのが好ましい。後述するように、外側プラットフォーム部12及び内側プラットフォーム部13は、隣接する整流部材ユニットとの嵌合部となる。プラットフォーム12,13に弾性部材2a,2bを嵌めておくことによって、寸法誤差を吸収しつつ、整流部材100に組立てた際のガタつきを防ぐことができる。また整流部材100と、その支持部材との間をシールすることができる。
The
弾性部材2a,2bは、熱可塑性でもよいし、熱硬化性でもよい。具体的には、弾性部材2a,2bがウレタンゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、テフロン(登録商標)からなるのが好ましく、ウレタンゴムからなるのがより好ましい。
The
保護部材3はベーン11の一方の縁14を被覆する。保護部材3が貼り付けられた縁14は整流部材100の前面になる。最も強度を要する前縁14にのみ保護部材3を設けることによって、整流部材ユニットに十分な強度を与えつつ、整流部材100を軽量にすることができる。保護部材3は金属からなるシートや電鋳品の他、塗料を塗設したもの、溶射膜でも良い。好ましい金属シートの材質の例として、ステンレス、Ni基合金が挙げられる。
The
本発明の整流部材ユニットは、図6に示すように、ベーン部11の両面が保護部材4で被覆されている。保護部材4で被覆されている以外、図1に示す例と同じであるので、相違点のみ以下に説明する。保護部材4としては、カーボン(グラファイト)繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の織布又は不織布を用いるのが好ましい。整流部材ユニットのベーン部11の表面を保護部材4で被覆することにより、より高い耐スクラッチ性を付与できる。特にエンジン内部に吸い込まれた異物が接触する可能性が高いジェットエンジンのファン静翼で効果的である。
In the rectifying member unit of the present invention, as shown in FIG. 6, both surfaces of the
SMCを用いる場合を例にとって、整流部材ユニットの製造方法を説明する。図7(a)に示すように、SMCをベーン11'、外側プラットフォーム部12'及び内側プラットフォーム部13'の形状に裁断する。SMCを裁断する際、厳密にベーン11等の形状になるように必要はなく、概ねベーン11等の形状とするか、ベーン11等よりやや小さい程度にしておけばよい。SMCはカッターナイフ等によって裁断することができる。成形型に入れるSMCの枚数は、ベーン11、外側プラットフォーム部12及び内側プラットフォーム部13の厚さやSMCの厚さに応じて決定すればよい。
Taking a case where SMC is used as an example, a method of manufacturing a rectifying member unit will be described. As shown in FIG. 7A, the SMC is cut into the shape of the
裁断したシートモールディングコンパウンドSを成形型5のキャビティ50に入れ(図7(b))、キャビティ50内を加熱しながら三方向から加圧する(図7(c))。SMCの硬化に十分な温度にキャビティ50内を加熱すればよく、100〜200℃に加熱するのが好ましい。成形圧力は5〜20 MPaとするのが好ましく、8〜12 MPaとするのがより好ましい。加圧加熱に要する時間は10〜20分間程度である。加圧加熱によりSMCが一体化し、本体部材1が形成する(図7(d))。
The cut sheet molding compound S is put into the
本発明のベーン部の両面が保護部材4で被覆された整流部材ユニットは、図8(a)〜図8(c)に示すようにして作製する。例えばグラファイト繊維の織布を、裁断したシートモールディングコンパウンドS(ベーン11')の両面に重ねた状態で成形型5のキャビティ50に入れ、キャビティ50内を加熱しながら三方向から加圧することにより(図8(b))、保護部材4で被覆された本体部材1を得ることができる(図8(c))。ここでは保護部材4としてグラファイト繊維の織布を用いた例を示したが、本発明で用いる保護部材4は、これに限定されない。
The rectifying member unit in which both surfaces of the vane portion of the present invention are covered with the protective member 4 is manufactured as shown in FIGS. 8 (a) to 8 (c). For example, a graphite fiber woven fabric is placed in the
繊維強化樹脂ペレットを用いる場合も、本体部材1の製造方法はSMCの場合とほぼ同じであるので、相違点のみ説明する。本明細書中で「繊維強化樹脂ペレットを成形型に入れる」という場合、繊維強化樹脂ペレットを固体のまま成形型5のキャビティ50に入れる態様と、溶融してから入れる態様を含む。繊維強化樹脂ペレットを溶融してからキャビティ50に入れる場合を例にとって、本体部材1の製造方法を説明する。図9(a)に示すように、繊維強化樹脂ペレットPを押出し機30に入れ、スクリュー31によって混合する。押出し機30の先端に設けられたシャッター32を閉じておくと、ペレットPは押出し機30内に滞積する(図9(b))。繊維強化樹脂ペレットPはヒータ33による加熱によって溶融状態になり、図9(c)の部分拡大図に示すように、溶融した繊維強化樹脂ペレットPの中で強化繊維Fは特定の配向を示さずランダムな向きになる。所定の量の繊維強化樹脂ペレットP’を押出し機30から押し出し(図9(c))、成形型5のキャビティ50に入れ(図9(d))、キャビティ50を三方向から加熱加圧する。ペレットP’の温度は成形温度より高くなっているので、その温度以上に加熱する必要はなく、成形可能な程度にキャビティ50内を加温しておけばよい。本体部材1内でランダムに分散した強化繊維は、整流部材ユニットの強度向上に大きく寄与する。
Even when fiber reinforced resin pellets are used, the manufacturing method of the main body member 1 is almost the same as in the case of SMC, and only the differences will be described. In the present specification, the phrase “put the fiber reinforced resin pellets into the mold” includes a mode in which the fiber reinforced resin pellets are placed in the
図10(a)及び図10(b)に示すように、外側プラットフォーム部12及び内側プラットフォーム部13の段部121,131に弾性部材2a,2bを嵌める。弾性部材2a,2bは伸縮性を有するので、無理嵌めによって段部121,131に嵌合させることができる。整流部材100の前側になる縁14に保護部材3(図示せず)を貼り付けると、整流部材ユニットが得られる。保護部材3は接着剤等によってベーン11に貼り付ければよい。
As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), the
外側プラットフォーム部12及び内側プラットフォーム部13に設けられたコの字形の段部121,131を、別の整流部材ユニットの直線状の段部122,132に係合させると、図10(c)に示すように、整流部材ユニットの連結体を得ることができる。図10(c)に示す例では、外側プラットフォーム部12又は内側プラットフォーム部13からなるプラットフォームは直線状であるが、実際には環状のプラットフォームが形成する。弾性部材2a,2bは、隣接するプラットフォーム12,13の間で少し潰れた状態になり、整流部材ユニットの寸法誤差を吸収しつつ、二次エアーをシールする。
When the
図11及び図12は整流部材ユニットの別の例を示す。図11及び図12に示す整流部材ユニットは、リブ120付きの外側プラットフォーム部12及び内側プラットフォーム部13を有する以外、図1に示す例とほぼ同じであるので相違点のみ以下に説明する。リブ120はプラットフォーム12,13を縦断及び横断するように設けられている他、ベーン11を支持する位置にも設けられている。リブ120付きのプラットフォーム12,13を有する整流部材ユニットは必要な強度を有し、かつ軽量である。
11 and 12 show another example of the rectifying member unit. The rectifying member unit shown in FIGS. 11 and 12 is substantially the same as the example shown in FIG. 1 except that the rectifying member unit has the
図13は整流部材ユニットのさらに別の例を示す。図13に示す整流部材ユニットは、本体部材1中にコア部材1aを有する以外、図1に示す例と同じであるので、相違点のみ以下に説明する。コア部材1aは断面I字形状に成形されている。コア部材1aは、SMCの硬化体によって被覆されており、露出していない。コア部材1aは金属、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)又はケプラ繊維強化プラスチック(KFRP)からなるのが好ましい。金属等からなるコア部材1aを有する整流部材ユニットは、優れた機械的強度を示す。 FIG. 13 shows still another example of the rectifying member unit. The rectifying member unit shown in FIG. 13 is the same as the example shown in FIG. 1 except that the main body member 1 includes the core member 1a, and only the differences will be described below. The core member 1a is formed in an I-shaped cross section. The core member 1a is covered with a cured SMC and is not exposed. The core member 1a is preferably made of metal, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or Kepla fiber reinforced plastic (KFRP). The rectifying member unit having the core member 1a made of metal or the like exhibits excellent mechanical strength.
図14(a)に示すように、予め断面I字形状に成形したコア部材1aを、裁断したシートモールディングコンパウンドSと共に成形型5のキャビティ50に入れる。その際、コア部材1aがシートモールディングコンパウンドSによって包囲されるようする。キャビティ50内を加熱しながら三方向から加圧すると(図14(b))、コア部材1aを有する本体部材1を得ることができる(図14(c))。
As shown in FIG. 14 (a), the core member 1a previously formed into an I-shaped cross section is placed in the
1・・・本体部材
100・・・整流部材
11・・・ベーン
12・・・外側プラットフォーム部
13・・・内側プラットフォーム部
121,122,131,132・・・段部
1a・・・コア部材
2a,2b・・・弾性部材
3・・・保護部材
4・・・保護部材
5・・・成形型
50・・・キャビティ
30・・・押出し機
31・・・スクリュー
32・・・シャッター
33・・・ヒータ
P・・・繊維強化樹脂ペレット
F・・・強化繊維
S・・・シートモールディングコンパウンド
1 ... Main body member
100 ・ ・ ・ Rectifying member
11 ... Vane
12 ... Outside platform
13 ... Inner platform
121, 122, 131, 132 ... Step
1a ... Core material
2a, 2b ...
50 ... cavity
30 ... Extruder
31 ... Screw
32 ... Shutter
33 ... Heater
P: Fiber reinforced resin pellet
F ... Reinforcing fiber
S ... Sheet molding compound
Claims (9)
シートモールディングコンパウンドを、ベーン部、外側プラットフォーム部、及び内側プラットフォーム部の形状に裁断し、
前記ベーン部の形状に裁断されたシートモールディングコンパウンドの両面に、カーボン繊維、ガラス繊維、及びアラミド繊維から選ばれたいずれかの繊維の織布又は不織布からなる保護部材を重ね、
前記保護部材を重ねた状態の、ベーン部の形状に裁断されたシートモールディングコンパウンドと、前記外側プラットフォーム部の形状に裁断されたシートモールディングコンパウンドと、前記内側プラットフォーム部の形状に裁断されたシートモールディングコンパウンドとを成形型に入れて加熱加圧することにより、前記外側プラットフォーム部及び前記内側プラットフォーム部に段部を有し、前記ベーン部の両面が保護部材で被覆された本体部材を成形した後、各段部に弾性部材を嵌合することを特徴とする方法。 A rectifying member unit used for assembling a rectifying member composed of a plurality of vanes, an outer platform, and an inner platform, and a main body having an integral structure composed of one vane portion, an outer platform portion, and an inner platform portion A method of manufacturing a member having a member,
Cutting the sheet molding compound into the shape of the vane part, outer platform part, and inner platform part,
On both surfaces of the sheet molding compound cut into the shape of the vane portion, a protective member made of a woven or non-woven fabric of any fiber selected from carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber is overlaid,
The sheet molding compound cut into the shape of the vane portion, the sheet molding compound cut into the shape of the outer platform portion, and the sheet molding compound cut into the shape of the inner platform portion in a state where the protective members are stacked. by heating and pressing is put bets into a mold, wherein a step portion on the outer platform unit and the inner platform unit, after forming a body member both sides of the vane portion is covered with a protective member, each stage A method characterized by fitting an elastic member to the portion.
The method of manufacturing a rectifying member unit according to any one of claims 6 to 8, wherein a core member is placed in the mold so as to be surrounded by the sheet molding compound .
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