JPH0511237B2 - - Google Patents

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JPH0511237B2
JPH0511237B2 JP63007105A JP710588A JPH0511237B2 JP H0511237 B2 JPH0511237 B2 JP H0511237B2 JP 63007105 A JP63007105 A JP 63007105A JP 710588 A JP710588 A JP 710588A JP H0511237 B2 JPH0511237 B2 JP H0511237B2
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JP
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silica particles
resin
leading edge
fan blade
cloth
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Ii Kurutsuperu Jooji
Shii Monroo Robaato
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Hudson Products Corp
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Publication of JPH0511237B2 publication Critical patent/JPH0511237B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に、軸流フアン用フアン羽根お
よびその成形法に関するものである。さらに詳記
すると、本発明は、熱交換器、および特にフアン
を通る気流に水の粒子が流入される冷却塔または
他の環境に使用されるフアン用の中空で一体成形
された強化プラスチツク・フアン羽根本体、およ
びこのフアン羽根の本体の成形法に関するもので
あり、この成形法では、軟質バツグとフアン羽根
本体の外形と同じ形状をもつ硬質外部金型との間
の密閉空間内に熱硬化性樹脂が加圧注入され、上
記密閉空間内に準備された強化材を含浸させるよ
うにしており、上記軟質バツグ内に加圧流体が供
給され、上記樹脂がこれを硬化する温度に保たれ
ることにより一体成形として上記フアン羽根本体
を成形するのである。
〔従来の技術〕
この一般形式のフアンは、本出願の譲受人によ
り多年にわたり作られ、直径が30ft（9m）にもで
きる。上記記載の環境において、羽根の先端は
135mph（216Km／ｈ）の高速度で回転できる。上
記フアン羽根の中空の強化プラスチツク構造は、
重量を軽くしかつ耐蝕性があるが、にもかかわら
ず事実上強度があるので、フアン羽根を流過する
空気によつてフアン羽根に加えられる重負荷を支
持することができる。また勿論、フアン羽根は、
内端部から外端部までおよび前縁と後縁間の変化
する曲率の複雑な形状に容易に成形される。
この形式の初期の羽根は、羽根のハブに接続す
るための羽根内端部に縮小した管状ネツクを含
み、薄肉で前縁と後縁を有し、かつ内端部から外
端部へ先細りの広幅本体の一体成形体として成形
される。上記フアン羽根は、軟質バツグと成形す
べき羽根の外形と同形状をもつ硬質外部金型との
間の空間内にガラス繊維クロスを入れて、また上
記金型はそのネツク最上部で保持されるのでガラ
ス繊維の含浸については、上記金型の開放上端部
を通して上記密閉空間にエポキシ樹脂を加えるこ
とによつて成形される。圧力流体が上記バツグに
供給されて密閉空間内のガラス繊維内にエポキシ
樹脂を流れさせた後、この樹脂は制御された温度
条件下で、上記金型の加熱によつて硬化される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のような方法では、ネツク
部分と羽根の広幅部分との間の急激な温度変化に
より、この部分の樹脂が濃くなり、また前縁と後
縁付近の羽根本体領域の樹脂が濃くななる欠点が
あつた。
また従来の方法では、エポキシ樹脂は取扱いが
むつかしく、時間を要するうえ、硬化中は精密な
制御を必要とするために大量生産には適さないも
のであつた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記問題点に着目したもので、その主
目的は、樹脂にシリカ粒子を付加することによ
り、耐摩耗性の高い前縁を有するフアン羽根とそ
の成形法を提供することにある。
本発明の他の目的は、短時間かつ安価に成形さ
れ、小型化、軽量化されるフアン羽根とその成形
法を提供することにある。
〔実施例〕
次に図面により本発明の実施例について説明す
ると、第１図に示されるように、フアン羽根全体
が参照数字２０で示され、上記フアン羽根は、前
縁２２と後縁２３を有し、かつ広幅内端部２４か
ら比較的狭い外端部２５に向かつて先細りとなつ
ている薄肉の本体２１を含む。上記のように羽根
本体２１は中空でしかもその内端部２４で開放
し、軸流フアンのハブに羽根を取り付けるため
に、連結用ネツク部分２６の外端部を嵌合するよ
うになつている。詳記すると、第１図に示される
ように、上記ネツク部分２６はハブに締付固定さ
れるようになつている内部管状端部２７、および
羽根本体の薄い開放内端部２４内に密に嵌合する
薄い外端部を有する。上記ネツク部分２６は、ガ
ラス繊維コアをその中に含浸させるため、内部金
型と硬質外部金型との間の空間内に樹脂射出によ
り成形した成形強化プラスチツク本体が好まし
く、多くの場合従来の羽根本体の成形に関して上
記同様である。
第２図から第６図までに見られるように、羽根
の部分が成形される外部金型は、成形工程に伴う
熱と圧力に耐えうる任意の適当な硬質材料で作ら
れた上方部分２８と下方部分２９を含む。上記外
部金型部分の内部凹面は、成形する羽根本体の外
部形状と同じ形状を有し、かつ金型側面に沿う扁
平面およびこの外部金型が閉鎖される時に相互に
係合かつシールされるようになつている外端部を
有している。理解されるように、この外部金型部
材は任意の適当な手段により組立位置に保持され
ることができ、この目的のために適当な連結部品
を受けるアイを上方、下方の部分の両側につける
こともできる。
図２に示すように、金型の内端部が開放され
て、そこから成形羽根本体を取り出すことができ
る。しかしながら、後述のように、成形サイクル
の間、並びにその後にガラス繊維レイアツプおよ
びシリカ粒子の周囲で金型を閉じる間、カバープ
レート３０は、外部金型を閉じるために、その周
囲にガラス繊維が配置される軟質バツグ３６の外
端部内で締り嵌合する（図６）。該カバーはフア
スナー３１等によつて閉鎖位置で着脱可能に保持
されて、完全に金型を閉じるのに適する。
上記軟質バツグは、外部金型内に配置できるよ
うな寸法の、任意の適当なプラスチツク材料で作
られ、ガラス繊維のコアおよびシリカ粒子がその
間に受け入れられるような空間を形成する。詳記
すれば、上記軟質バツグは外端部で閉鎖され、か
つ金属または他の比較的硬質の材料で作られたス
プレダ３３によりその側縁に沿つて外方向に保持
される。第３，４および５図に示されるように、
上記スプレダは、成形羽根本体の内側の所望幅に
近い幅を有しているので、軟質バツグ内に配置さ
れるときには、その両端縁部は、外部金型の内面
の両側面に密接して軟質バツグの側面を保持す
る。詳記すると、上記スプレダは外部金型内のバ
ツグの一端部から他端部へ、従つて成形する羽根
本体だけ延び出す。図６では、バツグの開放端部
に移動してバツグ内の金型の外端部を閉じるカバ
ープレート３０が示され、フアスナー３１によつ
て適所に保持されると、カバー３０はバツグと外
部金型の間の空間の内端部を規定する。
金型の上方部分２８は１個以上のポートすなわ
ち口３２を有し、外部金型とバツグとの間で空間
に通じ、従つて上記空間に樹脂が射出される。第
６図に示されるように、上方部分２８の他のポー
ト３３は樹脂の射出中、環状空間から押し出され
る空気のガス抜きとなる。第６図には、また成形
工程中に空気または他の流体がバツグ加圧供給さ
れるために、カバープレート３０内に設けられて
いる。
羽根の成形において、ガラス繊維クロスがスプ
レダ３５とともに軟質バツグの周りに、全体とし
て均一の厚さに置かれる。本発明の好適実施例で
は、シリカ粒子がガラス繊維の補強材の前縁部だ
けに沿つて前縁部をおおい包むようにフエルト状
材料の形で配置される。詳記すれば、上記フエル
トはカオウール「ウルトラフエルト」（Kaowool
“Ultrafelt”）として知られ市場で入手される
材料で、バブコツクおよびウイルコツクス
（Babcock and Wilcox）のインシユレイテイン
グ・プロダクツ・デイヴイジヨン（Insulating
Products Division）で製造、販売され、主とし
て断熱を目的として、約52％のシリカおよび48％
のアルミナ繊維からなるランダム配列を有する。
この特殊な材料はシリカ粒子に対して優れたキヤ
リヤーを提供することが判明したが、シリカ粒子
は、前述のように全く調製が必要ない他の形態で
与えてもよく、乾燥形態でガラス繊維のレイアツ
プからなる前縁を覆うようにしてもよい。
前述のように、外部金型の開放端部上にカバー
３０を配置した後、ポート３２を通して注入され
るピニルエステルまたはポリエステル樹脂をガラ
ス繊維レイアツプに含浸させる。該樹脂が空間内
に注入されるにつれて、シリカ粒子を適所に保持
するキヤリヤーも含浸され、ガラス繊維レイアツ
プを含浸するため、シリカ粒子は、ガラス繊維お
よび樹脂からなるコアの一部分として成形され
る。シリカ粒子は樹脂によりよく湿潤され、従つ
てフアン羽根本体の前縁の滑らかな外面を与え、
またそれらのランダム配列は摩耗のために前縁に
形成が心配される開口部またはピツトのみぞが作
られる可能性を最小限にするものと信じられる。
樹脂が射出されてガラス繊維およびシリカ粒子
を十分に含浸させた後、補強材を圧縮して補強材
全体に樹脂を一層均一に分配するために、空気ま
たは他の流体が上記バツグの内側に加圧供給され
る。この間に、勿論、樹脂中に混入した空気は金
型上方部分にあるポート３３を通り自由に逃げ
る。成形すべきフアン羽根本体の内面に、圧力が
印加されかつ保持されつつ、成形体は硬化のため
に適当な温度にまで上げられる。勿論、樹脂に適
当な触媒を付加することによつて、硬化は加速さ
れる。
上記のように、本発明の別法であるが余り好適
ではない実施例によると、細粉形式のシリカ粒子
が他の樹脂と混合されて、ガラス繊維補強材の前
縁に、液状で塗布される。詳記すると、上記樹脂
は適当な触媒の使用を通じてビニルエステルまた
はポリエステルと共に硬化され、従つてコアに成
形され、さらに羽根の成形における羽根本体の前
縁に成形される。エポキシ樹脂はこの特性を有す
ることが解つたので、その靭性と耐摩耗性から羽
根の成形に使用するのに十分適している。
しかし、好ましくは、シリカ粒子は、ガラス繊
維レイアツプの前縁を覆う不活性材料の予備含浸
テープによつて担持される。さらに詳しくは、樹
脂をまず部分的に硬化させるのが好ましいため、
ガラス繊維と同様にレイアツプ中は乾燥してい
る。取り扱いの点からは、湿式レイアツプが好ま
しいが、予備含浸テープであつても自己硬化を防
ぐための特別の注意を必要とするため、前記フエ
ルト状材料のように容易に使用できない。
上記記載から本発明は、軸流フアン用フアン羽
根およびその成形法本来の、明白な他の利点と共
に、上記説明の全目的を十分に達成するのに適し
ていることが理解されよう。
ある特徴および副組合せが有用で、他の特徴と
副組合せに関連なしに使用されることが理解され
よう。これは特許請求の範囲によつてまた範囲の
内において予測される。
本発明の多くの実施例がその範囲から逸脱する
ことなしに実施できるので、本明細書に説明され
または添付図面に示された全要旨は、説明のため
のものであり、これに限定されるものでないこと
を理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ハブに取り付けるネツク部分に連結
された羽根本体を含み、かつその前縁にだけ沿つ
て羽根本体内に成形されたシリカ粒子の高濃度部
を有するフアン羽根の上面図である。第２図は、
外部金型の上方部分と下方部分との間から取り出
される工程の、拡大した羽根本体の図である。第
３図は、羽根本体および第２図に示される金型の
上方部分と下方部分の断面図である。第４図は、
シリカ粒子を含むガラス繊維強化材とフエルト状
材料の層を含有するために、下方部分の上に降ろ
された上方部分、およびガラス繊維が周りに置か
れる軟質バツグ内の事実上硬質のスプレツダを示
す、外部金型の断面図である。第５図は、強化材
を含浸するため金型内に樹脂を射出し、さらに膨
脹させて含浸したガラス繊維を圧縮するため、軟
質バツグ内に加圧流体を導入している、第４図に
類似の図である。第６図は、縮小した外部金型
で、その内に配置された強化材とシリカ粒子とを
示す縦断面である。第７図は、羽根本体の前縁の
拡大断面図である。 ２６…フアン羽根、２１…本体、２２…前縁、
２３…後縁、２４…内端部、２６…ネツク部分、
２８…（金型）上方部分、２９…（金型）下方部
分、３５…スプレダ、３６…軟質バツグ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 前縁と後縁とを有し、かつ強化された、比較
    的低い耐摩耗性を有する熱硬化樹脂のコアと、上
    記前縁にだけ沿つて羽根本体内に成形されたシリ
    カ粒子の高濃度部とを含む、中空で、一体成形さ
    れた本体からなる軸流フアン用フアン羽根。 ２ 上記シリカ粒子が、上記強化材と共に熱硬化
    性樹脂内に成形された特許請求の範囲第１項記載
    のフアン羽根。 ３ 上記強化材がガラス繊維クロスの形式であ
    り、また上記シリカ粒子が、上記フアン羽根本体
    の前縁に沿つてガラス繊維クロスをおおい包むフ
    エルトの層内に支持される特許請求の範囲第２項
    記載のフアン羽根。 ４ 上記シリカ粒子が、比較的高い耐摩耗性を有
    しコアの熱硬化性樹脂に付着される他の熱硬化性
    樹脂内に含まれる特許請求の範囲第１項記載のフ
    アン羽根。 ５ 上記シリカ粒子が、他の樹脂が含浸されたク
    ロス状材料内に支持される特許請求の範囲第４項
    記載のフアン羽根。 ６ 前縁と後縁とを有し、かつ軸流フアンに使用
    するようになつている中空で、一体成形強化プラ
    スチツクフアン羽根本体を成形する方法におい
    て、 羽根本体の前縁を形成すべきコアの部分に沿つ
    てシリカ粒子の高濃度部を配列する工程、 軟質バツグと、羽根本体の外部形状と同じ形状
    を有する硬質外部金型との間の密閉空間内に、上
    記強化材とシリカ粒子とを含有する工程、 上記強化材を含浸させるため、上記密閉空間内
    に比較的低い耐摩耗性を有する熱硬化性樹脂を射
    出する工程、および 樹脂を硬化する温度に上記樹脂を維持し、かつ
    羽根本体の前縁にシリカ粒子を成形すると同時
    に、上記軟質バツグの内側に流体圧を印加する工
    程、からなることを特徴とする軸流フアン用フア
    ン羽根の成形法。 ７ さらに、上記強化材と共に上記樹脂内にシリ
    カ粒子を成形する工程からなる特許請求の範囲第
    ６項記載の成形法。 ８ さらに、強化材をクロスの形式にたくわえる
    工程、および上記クロスの前縁に沿つて上記粒子
    を含有するクロス状材料の層を配置する工程から
    なる特許請求の範囲第７項記載の成形法。 ９ さらに、強化材と最初に挙げた樹脂のコアに
    成形される他の熱硬化性樹脂内にシリカ粒子を含
    有する工程からなる特許請求の範囲第６項記載の
    成形法。 １０ 他の樹脂で含浸されるクロス状材料内にシ
    リカ粒子を支持する特許請求の範囲第９項記載の
    成形法。
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