JPH06500157A - 産業用冷却塔のプラスチック製のファンブレード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業用冷却塔のプラスチック製のファンブレード及びその製造方法発明の背景 １、発明の分野 本発明は冷却塔に関し、より詳細には、大直径の冷却塔ファン用の翼を形成する 成形された複合型の合成樹脂ブレードに関する。

２、従来技術の説明 通風式の産業用冷水塔は、１又はそれ以上の比較的大きな直径のファンを備えて おり、該ファンは、周囲の雰囲気から空気を引き込み、速度回収スタ・ツクを介 して熱い空気が排出される前に、そのような空気を蒸発効果によって冷却すべき 水に通す。このような用途に用いられるファンは一般に、約３．６６ｍ（約１２ フイート）乃至最大的１８．２ｍ（約６０フイート）あるいはそれ以上の範囲の 直径を有している。

約０．６１ｍ（２フイート）乃至約３．６６ｍ（１２フイート）の範囲内の直径 を有する小さな冷却ファンの大部分は、アルミニウム等の金属から形成される。

一方、約３．６６ｍ（１２フイート）乃至約１８．２ｍ（６０フイート）の直径 を有する産業用冷却塔用の大きなファンは往々にして、ブレード及びノ１ブのア センブリの全体的な重量を減少させるために、ガラス繊維強化された合成樹脂か ら製造される。直径が小さな範囲においては、アルミニウム製の冷却ファン・ブ レードが、プラスチック製のブレードよりも廉価である。しかしながら、産業用 のファン・ブレードに対しては、設計上の制約によりアルミニウム又は池の金属 を使用することができない場合が多い。ガラス繊維等の材料で通常補強されるプ ラスチックが、選択される構造材料である。例えばアルミニウム製のブレードは 、約６．１ｍ（２０フイート）あるいはそれ以上の直径を有するファンに使用し た場合には重くなり過ぎる。

冷却塔のファン・ブレードの速度は比較的高く、約３．０４８ｍ／ｍｉｎ　（１ ｏ、ｏｏｏフィート／ｍｉｎから約４，５７２ｍ／ｍｉｎ　（１５，０００フィ ート／ｍ１ｎ）に達する。その結果、答成樹脂製の冷却塔ファンは、ブレードの 表面あるいはその内部要素を損傷させることなく長い使用時間にわたって、上記 大きさの先端速度に耐えることができなければならない。これを達成することは 特に困難な問題であり、その理由は、冷却塔ファンが作動時する時には極めて湿 気のある状態に晒されるからである。ブレードの表面の摩滅はまた、ファンによ って生ずる空気流の中の異物によっても起こる。

ガラス繊維で補強された合成樹脂材料で形成されたプラスチック製のファン・ブ レードの大部分は、ガラス繊維補強材を含むエポキシ樹脂で製造される。しかし ながら、その樹脂のコスト並びにエポキシ等の熱硬化性の樹脂に対する使用上の 制約が、エポキシのブレードの製造を極めて高価なものとし、また、投資に対す る合理的な見返りをもって販売することを困難なものとする。

一方、ポリエステルのファン・ブレードは、その樹脂が低価格であるので廉価で あるが、エポキシの物理的及び化学的な特性に比肩する性質を有するポリエステ ルは、現在まで経済的に製造されていない。

プラスチックのブレードをファンの歯車箱のスチール製のノ＼ブに固定するため の効果的な手段を提供することにも困難が伴う。ファンのノ１ブに取り付けられ るようになされたブレードのシャンクは、種々のタイプのハブに取り付は可能な 剛性を有する必要があるばかりではなく、最も重要なことは、シャンクがブレー ドに対して相対的に動いてはならないことであり、もしそのような相対的な動き があった場合には、ブレードのその先端が比較的早く劣化し、ブレードがその最 善の効率を発揮できず、最悪の場合には、ブレードからシャンクが脱落すること によって全く作動しな（なる。

大きな直径のプラスチック製のファンを製造することは恐ろしく危険な挑戦であ り、その理由は、ある種の周囲の風の条件並びに特定の回転速度において使用し た場合にブレードの先端が振動する恐れがあり、そのような振動が起こり、先端 の変位が大きくなり過ぎた場合には、ブレードが損傷してしまうと共に、ブレー ドの効率的な機能を阻害する。

従って、良好な表面仕上げを行うことができ、必要な強度特性を有し、必要な複 雑な曲線を形成することができ、ｉ正な強度対重量の比を達成することができ、 所望の寿命を有することのできる、大直径を有する産業用の冷水塔用の合理的な 価格のプラスチック製のファン・ブレードに対する需要が存在する。従来、その ような要件は、競合できる価格で製造することができなかった。

ガラス繊維材料で強化され、発泡体コアの上に形成された合成樹脂製の航空機に 生ずる問題は、産業用の冷却塔に使用されるかなり長いブレードの設計及び製造 における問題とは大きく異なる。航空機用の複合ブレードの例は、ハーツエル・ プロペラ社（Ｈａｒｔｚｅｌｌ　Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ、Ｉｎｃ、）の米国特許第 ４．３０２，１５５号及び４，８１０，１６７号に図示され且つ記載されている 。

航空機用のプロペラは、産業用の冷却塔の値段に比較してかなり高い価格で販売 されるので、航空機用のプロペラのために開発された技術を冷水塔のファン・ブ レードの製造に使用することは商業的に実施することはできない。

発明の摘要 本発明は、大直径の産業用の冷水塔のファンに用いられる比較的長い合成樹脂製 のブレードを製造する際に生ずる従来の多くの未解決の問題を解決する。すなわ ち、ガラス繊維強化されたプラスチックのブレードを製造するための本発明の方 法は、十分な剛性を有するかなり長いブレードの構造を製造することを可能とす る。そのようなブレードは、総ての通常の回転速度で且つ最大回転速度における 最初の固有振動数よりも十分下の値で作動された時に、その固有振動数で振動す ることはない。

ブレードのコストは、エポキシをベースにしたブレードに比較して十分に低減さ れる。その理由は、そのような製品の製造に、低コストのポリエステル合成樹脂 組成物を使用することができるからである。同様に、各々のブレードの主要な部 分は、比較的低コストで製造することのできる、予形成された段付きの発泡体コ アから構成される。

複雑な曲線の要件は、最終的なブレードの形態に概ね等しい寸法を有する発泡体 コアを鋳型の中に置くことによって満足される。上記鋳型は、コアを所要のねじ れた形状に成形する。強度対重量の比の要件は、軽量の発泡体コアを使用し、ブ レードの効率を向上させる比較的強く、耐摩耗性の円滑なスキンで上記コアを覆 うことによって満足される。発泡体コア用のスキンは、予め準備された、可撓性 のガラス繊維強化されたポリエステル樹脂の別個に付与される一連のシートを備 える。発泡体コア及びその上の合成樹脂の薄いスキンは適宜な鋳型の中に入れら れる。上記鋳型は、ブレードを所定のねじれた形状に形成すると同時に、コアと 鋳型の表面の間で圧縮する間に上記樹脂のスキンを最終的に硬化させ、これによ り、コアの表面を覆う円滑な一体型のスキンを提供する。

本発明はまた、シャンクをブレード本体に取り付けるための独特の方法を提供し 、この方法においては、種々の変化する運転負荷の下でシャンクをブレードに一 体に接続し、同時に、シャンク従ってブレードを種々のファンのハブ構造に接続 することを可能とする。

すなわち、複合ブレード及びその構造の方法は、使用の際に、永久歪み、破断あ るいはひび割れを生ずることなく適度にたわむことができ、また、高い強度対重 量比を有し、更に、従来入手可能なプラスチック製のブレードに比較してより合 理的なコストで製造することのできる、合成樹脂製のファン・ブレードの製造を 可能とする。ブレードの主要部を構成する予成形された発泡体コアを使用するこ とにより、比較的軽量の材料を使用することができる。しかしながら、発泡体の 密度は厳密に制御され、ブレードの全体の梁長さを不当に減少させない。

発泡体コアを使用するにも拘わらず、ブレードの構造的な一体性を向上させるた めに、コアは一連の階段状の領域を有し、これら階段状の領域は、ブレードの極 めて重要な点あるいは長手方向の領域に設けられる。これにより、ガラス繊維強 化されたポリエステル材料の追加の層を、コアの最大の強度を必要とする領域に 設けることができる。しかしながら、最も厚いガラス繊維強化されたポリエステ ルのスキンを必要とする領域は、上述の点におい発泡体コアの隆起部に収容され るので、ブレードの外側面が、ブレード全体にわたって必要とされる円滑な形状 を維持する。

他の特徴は、ガラス繊維強化されたポリエステルシートを積層する方法を提供す ることであり、ミれにより、金属製のシャンクが発泡体コアに適正に接合され、 発泡体コア全体にわたるスキンのより厚い領域に対するカの分布が均等化され、 従って、スキン又は発泡体コア自体をひび割れさせたり、変形させたりあるいは 引き裂いたりする恐れのある応力集中を防止する。

発泡体コア上の外側スキンは、重量の観点からブレードに過負荷を負わせるよう な厚みを有することなく、改善された強度特性を有している。この理由は、スキ ンは、別個に付与される予め準備された複数のシートから構成され、これらシー トは、ガラス繊維強化された可撓性のポリエステル樹脂から形成されており、該 シートは、１つの層においては、ブレードの長手方向に伸長し、また、他の層に おいては、ブレードの長手方向並びに横方向に伸長するようにしているからであ る。

また、ブレードの外側面の円滑な仕上げは、比較的薄いガラス繊維材料で強化さ れたポリエステルの外側ベールを設けることにより行われる。必要に応じて、金 属製の支持ストリップを階段状の領域のある縁部に沿って設広これにより、ブレ ードの外側面を確実に円滑にすると共に、ブレードの外側面の円滑性又は負荷支 持能力を阻害する恐れのある凹所又は溝を形成する谷部が形成されないようにす る。

一体型の積層されたポリエステルのスキンの構造的な一体性及び寿命は、予想し たものより良好であることが判明した。その理由は、複合ブレードを適宜な鋳型 の中に！く前に発泡体コアに最初に付与される予め準備されたシートが、鋳型の 中の発泡体コアと鋳型の表面の間である温度及び圧力の下で硬化され、これによ り、合成樹脂の層が一体化され且つ、空隙、表面の凹凸あるいは樹脂の欠損する 領域を生ずることなく、一体型の積層されたスキンとなり、また、スキンが発泡 体コアに緊密に接合されるからであると考えられる。

図面の簡単な説明 図１は、産業用の冷水塔のファンを一部切除してを示す平面図であって、本発明 の複数のプラスチック製のブレードを支持するハブを示している。

図２は、図１に示すハブ及びブレードのアセンブリを１ｉａｌＪＸシてその一部 を示す側方立面図であって−、ファン・アセンブリを回転させるための通常の歯 車箱を示している。

図３は、本発明の好ましい概念に従って形成されたブレードを示す平面図である 。

図４、図５及びｒＩＩＪ６は、図３　（７）ソレソレノＪｉ４−４．８５−５７ Ｈ）’８６−６１：概ね沿って示す拡大断面図である。

図７は、図３に示すブレードの内部の発泡体コアを図３と同一のスケールで示す 平面図である。

図８は、図７に示す発泡体コアのシャンク端を拡大して示す部分的な斜視図であ る。

図９は、図７に示す発泡体コアの底部を模式的に示す図であって、ブレードを製 造する間にコアの底部に取り付けられる種々の合成樹脂のシートを順に示してい る。

図１０は、発泡体コアの頂部を示す図９と同様の模式的な図であって、ブレード の製造の間にコアの頂部に取り付けられる合成樹脂のシャフトを順に示している 。

図１１は、図３に示すブレードのシャンク端を拡大して示す垂直方向の部分的な 断面図であるが、鋳型に挿入する前に硬化されるブレード・アセンブリを示して いる。

図１２は、図５に示すブレードの先縁部が硬化される前の状態を拡大して示す垂 直方向の部分的な断面図である。

図１３は、図５に示すブレードの後縁部を、ブレードが硬化される前の状態で拡 大して示す、垂直方向の部分断面図である。

図１４は、図６に示すブレードの先縁部を拡大して示す垂直方向の部分断面図で あって、硬化される前のブレード・アセンブリを示している。

図１５は、樹脂層が硬化される前の図６に示すブレードの後縁部を拡大して示す 垂直方向の部分断面図である。

図１６は、樹脂層が硬化される前の図５に示すブレードの中央部分を拡大して示 す垂直方向の部分断面図である。

図１７は、ガラス繊維強化合成樹脂シートを硬化する前の図３に示すブレードの シャンク端をシャンクの一方の側部に向かう線に沿って拡大して示す垂直方向の 部分断面図である。

図１８は、実質的に単方向性のガラス繊維で強化され、ブレードを製造する間に コアに付与される合成樹脂層の一部を概ね模式的に拡大して示す図である。

図１９は、実質的に両方向性のガラス繊維で強化され、ブレードを製造する間に コアに付与される合成樹脂層の一部を概ね模式的に拡大して示す図である。

図２０は、ガラス繊維材料で強化され、ブレードの外側面を構成する合成樹脂の ベールの一部を概ね模式的に拡大して示す図である。

図２１は、ブレードを最終的な所望の形状に形成し、且つ、ブレードのスキンが 昇温された温度で硬化されている際に該ブレードに圧力を与える鋳型を模式的に 示す垂直方向の断面図である。

図２２は、図３に示すブレードを模式的な形態で示す垂直方向の縦断面図である 。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明の好ましい概念に従って形成されたプラスチック類のファン・ブレード３ ０は、産業用の冷水塔のファン３４の一部を構成するハブ・アセンブリ３２に取 り付けられるようになされている。

ファン３４は通常は、離れた位置に設けられたモータ（図示せず）によって回転 される入力軸３８を有する歯車箱３６（図２）を介して駆動される。これも図２ には図示されていない横断部材が、歯車箱３６並びに該歯車箱用の駆動モータを 支持している。歯車箱３６の出力軸は、アセンブリ３２の中央ハブ４０の中に収 容されている。

ハブ・アセンブリ３２は、図示の実施例においては、中央ハブ４０にボルト止め された垂直方向に隔置された一対の円形のプレート４２．４４を有している。

一連のクランプ・ユニット４６が、半径方向に伸長する状態でプレート４２．４ ４の間に設けられており、これらクランプ・ユニットは、円周方向において隔置 され、上記プレートの周縁部に設けられている。クランプ・ユニット４６は、概 ねＵ字形状の分離可能なりランプ部材４８．５０を備え、これらクランプ部材は 、ボルト５２の形態の適宜なコネクタによって接合されている。

図１に示すように、ハブ・アセンブリ３２には８つのクランプ・ユニット４６が 設けられており、これらクランプ・ユニットは、８つの別個のファン・ブレード ３０を上記アセンブリ３２から半径方向に伸長する関係で装着している。しかし ながら、ブレードの数は、ファン３４に対して確立される仕様によって変化する ことを理解する必要があり、その仕様としては、許容馬力、所要空気量、ファン の直径、その中でファンが回転する速度回収スタック５４の特性がある。

図３を参照すると、各々のブレード３０は細長い本体５６を備え、この本体は、 その長さに沿って長手方向にテーバ形状になっており、そのシャンク端５８はそ のチップ端すなわち先端６０よりも実質的に幅が広いことが分かる。ブレードの テーバ形状は、図２２に最も良く示すように、その厚みがシャンク端からチップ 端へ向かう方向に減少するようになっている。ブレード３０の先縁部６２並びに 後縁部６４は、ブレードの長手方向の長さに沿う平面において幾分弧状になって いる。また、図４乃至図６に示すように、ブレードは横方向すなわち幅方向にお いて弧状で、その上面が幾分凹型で、一方その底面が凸型であるのが望ましい。

ブレード３０は実質的にプラスチックの構造であり、管状のシャンク６６だけが 金属構造である。シャンク６６は例えば、１０ゲージの管状の炭素鋼で形成され 、それぞれのクランプ・ユニット４６のクランプ部材４８．５０の中に嵌合し且 つ上記クランプ部材によって緊密に挟着される寸法とすることができる。この点 に関して、代表的な金属シャンク・インサートは、例えば、約６３．５ｍｍ（２ ，５インチ）の外径並びに約２５４ｍｍ（約１０インチ）の長さを有するものと することができる。

各々のブレード３０は、その主要な要素として、中央の発泡体コア６８と、ブレ ード３０のシャンク端５８から伸長する円筒形の金属シャンク・インサート６６ と、その全体を符号７０で示す単一の外側積層スキンとを備えている。

各々のブレード３０を製造する際には、合成樹脂の発泡体コア６８を適宜な鋳型 で形成し、図７に示すような形状にする。イソシアン酸塩の触媒で硬化され、約 ４０ｋｇ／ｌ（約２−１／２　ｌ　ｂ／ｆ　ｔ３）から約６４ｋｇ／Ａ’（４１ ｂ／ｆ　ｔ３）の密度を有するポリウレタンフォームが好ましく、このフオーム すなわち発泡体が約５６ｋｇ／Ｊ（約３−１／２　ｌｂ／ｆ　ｔ３）を有する時 に最も良い結果が得られる。拘束されることなく膨張できるようになされたポリ ウレタンフォームは、僅か約８　ｋ　ｇ／ｌ　（約１／２　ｌ　ｂ／ｆ　ｔ３） の最終密度を有する製品を生じる。しかしながら、圧力を加えられた閉止された 鋳型の中で発泡体コアを形成することにより、コアの密度を厳密に制御すること ができ、形成されたコアは、実質的に空隙のない外側面を有する。成形されたコ アは、鋳型から取り除いた後に、約３７．８°Ｃ（約１００°Ｆ）の温度の硬化 後のサイクルに、取り除くことのできる過剰なイソシアン酸塩を硬化的に取り除 くのに十分な時間にわたって露呈させるのが好ましく、上記イソシアン酸塩は、 ブレード３０を最終的に形成する間に外側スキン７０に空隙を生ずる恐れがある 。

また、図７から明らかなように、スチールのシャンク６６は、発泡体コアの鋳型 の中に挿入されており、円筒形のシャンク６６は、コア６８のシャンク端の中に 部分的に埋め込まれ、且つ、そこから外方に突出し、これにより、コア６８から 形成されるブレード３０をハブ・アセンブリ３２にしっかり取り付けることがで きる。

発泡体コア６８を形成するための鋳型は、その表面から伸長する一連の隆起した 部分を有しており、これら隆起部は、図７に最も良く示すように、コアに階段状 の領域を形成している。コア６８の両面に設けられ、シャンク６６の最内方の端 部に直接整合している浮き彫りされた台形状の領域７２は、発泡体コア６８の表 面に第１の遷移領域をもたらしている。それぞれの領域７２の次に隣接し且つよ り高い位置にある台形状の領域７４は、段部７６によって分離されている。同様 に、対応する領域７４に隣接する台形状の領域７８は、領域７４からより高い位 置まで隆起している。隣接する領域７８よりも幾分高い位置にある概ね矩形状の 領域８０（図７及び図８）は、発泡体コア６８の全幅にわたって伸長している。

コア６８の底部及び頂部の領域７２．７４．７８の側縁部はある角度をなし、こ れにより、これら縁部は、シャンク６６から離れる方向に末広がりになっている ことが、図７から分かる。従って、シャンク６６から離れる方向に順次隆起して いる領域７２．７４．７８．８０は、コア６８のシャンク端においてコアの頂部 及び底部にある対抗する三角形状の翼領域８２．８４によって境界を形成されて いる。

外側の遷移領域８６．８８．９０も同様に、コアのチップ端に近づくに従って、 領域７２．７４１．７８．８０から順次隆起している。その結果、横方向に伸長 する段９２が、コアの両側で領域７４．７８を接合し、段９４が領域７８．８０ を接合し、段９６が領域８０．８６を接合し、段９８がコアの両側で領域８６． ８８を接合し、段１００がそれぞれの領域８８．９０を接合している。コア６８ の先縁部並びに後縁部も、領域１０２．１０４において、コアの長手方向の長さ に沿って浮き彫りされている。

コア６８の最外方のチップ端１０５はスロット１０７を有しており、このスロッ トは、袋詰めされた鉛の弾丸（ショット）又は比較的重い他の同様の粒状の材料 を収容するようになされており、上記弾丸等は、特に一連のブレードをハブ３４ に取り付けた後の最終的な製造段階において、上記ブレード３０に追加され、ブ レードのバランスを取ると共に、上記多ブレード型のファンをその通常の回転速 度で運転させる。

多くの場合に、ブレード３０を長手方向においてねじり、エアフォイルを形成す る形状にするのが望ましい。従って、コア６８を鋳型の中で形成し、コアを長手 方向においてねじられたブレード３０の最終的な所望の形状にすることができる が、これと同等の効果は、ねじりすなわちひねりの程度が通常は、ブレードの一 端部から他端部に向かって約１２°を越えないために、最終的な鋳型がブレード をそのねじれた形状にすることを信頼して、コアを比較的平坦な状態に成形する ことにより得ることができる。

スチールのシャンク６６を埋め込まれた成形された発泡体コアをコアの鋳型から 取り除いた後に、発泡体コア６８を適宜なテーブルへ移す。このテーブルは、コ アの上面に対する補完的な形状を有する成形された上面を有するのが望ましく、 長手方向にひねった場合には、コアに対する良好な支持を提供する。

図９は、合成樹脂材料製の個々のシートがコア６８の底面に付与される手順を模 式的に示している。上記手順は、ブレード３０の底面のベール１０４を形成する のが好ましい可撓性を有する合成樹脂材料製のシートを、最初にテーブル上に置 くことにより実行される。図９から分かるように、ベール・シート１０４を有す るガラス繊維強化された可撓性の合成樹脂材料製のシートは、コア６８とほぼ同 様の形状を有しているが、コアよりもその長さ及び幅が幾分太き（、従って、ベ ールの外側の周縁部は最終的には、ブレードの先縁部及び後縁部の周囲並びにそ の端部の縁部の周囲に巻くことができる。

ベール１０４は、図２０に概略的に示すように、化学的に濃化されたポリエステ ルのシートであるのが好ましく、重量基準で約６６．２７％のイソフタール酸ポ リエステル樹脂（例えば、Ａｒ１５ｔｅｃｈ　１４０１７樹脂）を含む樹脂成分 と、硬化剤としての約０．６６％の第四ブチル・パーベンゾネートと含んでいる 。また、この組成物は、約１．９９％のステアリン酸亜鉛、約３．３１％のＡＳ Ｐ−４００−Ｐ、約０．２％のＣＭ−２００６、及びベース樹脂を適宜に濃化す る役割を果たす約１．９９％のＭｇ０（例えば、Ａｒ１５ｔｅｃｈ　Ｍｏｄｉｆ ｉｅｒ　Ｍ、　３３％活性）を含んでいる。ベール用の強化材は、これも重量基 準で、約４．２４％の図２０に符号１０４ａで示す約０．２５４ｍｍ（１０ミル ）のガラス交差繊維表面のマットと、切断されランダムに配列され各々の約２５ ．４ｍｍ（約１インチ）の長さを有する約２１．３４％のガラス繊維とを含む形 態とすることができる。ランダムに配列されたガラス繊維は、最終的な複合ブレ ード・アセンブリのガラス繊維面の内側に設けられている。

次に、引き続き図９の概略図を参照すると、予め準備された可撓性の合成樹脂シ ート１０６が、ベール１０４に対して補完的な関係で重なってテーブルの上に置 かれている。図１９に概略的に示すスキン層１０６は、ベール・シート１０４と ほぼ同一の形状及び寸法を有している。スキン層１０６は、ベール１０４を形成 するために使用される約３２．６３４％のイソフタール酸ポリエステルと、ポリ エステルを硬化させるための約０．３２６％の第四ブチル・パーベンゾエートと を含むのが好ましい樹脂組成物から構成されている。この樹脂化合物には、約０ ．８２％のカーボンブラック顔料と、０．９７９％のステアリン酸亜鉛と、樹脂 濃化剤としての０．９７９％のＭｇＯとを含む添加剤を加えることができる。

スキン層１０６の強化成分は、重量基準で、約６４．０％の２軸編み粗紡と、各 々約２５．４ｍｍ（約１インチ）の繊維から構成される約１．０％の切断された ガラス繊維粗紡とを含むことができる。樹脂１０６Ｃの中に埋め込まれた編んだ 粗紡１０６ｂに対する切断された粗紡１０６ａの相対的な向きが図１９に示され ている。シート１０６を支持テーブル上で配向する際には、切断された粗紡層１ ０６ａを上方に、従って、最終的なブレードの外側面の内側に向ける必要がある 。

図１９に概略的に示すように、編んだガラス繊維及び切断された粗紡によって強 化され且つ化学的に濃化されたイソフタール酸ポリエステル樹脂シート材料は、 本明細書においては材料ｒＷＪとして参照する。

コア６８の全体的な形状に対するスキン層のシート１０６の寸法によって、層１ ０６の外縁部も、コア６８の先縁部及び後縁部の並びにその端部の周囲に巻かれ るようになされている。

ガラス繊維強化され、予め準備された可撓性の合成樹脂のシャンクの層シート１ ０８がシート１０６に被さっており、シャンクのシートの最も左側の縁部は、そ のタブ部分１０８ａがシート１０６のタブ部分１０６ａ程には大きくないことを 除いて、シート１０６の左側の端部形状と概ね同一であることが図９から分かる 。シャンクのシート１０８は、シート１０６と同一の組成物から構成されており 、シート１０６の左側の端部にほぼ整合するように、該シート１０６に被さって いる。

次に、細長（薄い金属の支持ストリップ１１０．１１２がシート１０８に被せら れ、これらストリップは、階段状の領域７２．７４．７８の角度方向に対向する 両端部に整合している。上記階段状の領域は、ブレードのシャンク端に近づくに 従って互いに接近するコア６８の階段状の領域の線１１４．１１６によって画成 されている。支持ストリップ１１０．１１２の正確な向きは、次の予め準備され 、可撓性を有するガラス繊維強化された合成樹脂の内部層シート１１８が層状の アセンブリ上に置かれた後に、最も良く確認することができる。図９から明らか なように、シート１１８はコア６８とほぼ同一の形状を有しているが、曲がった シャンク端の縁部１２０．１２２を有しており、これら端部が、コア６８のそれ ぞれの面の階段状の領域の線１１４．１１６を補完する形状になされている点が 異なっている。また、シート１１８は、金属製のシャンク６６の周囲に巻かれる ようになされた概ね矩形の伸長部１２４を有している。従って、シート１１８を シート１０８及びその下のシート１０６に被せ、また、シート１１８の両端部を １位と１０４．１０６の端部に整合させると、金属製の支持ストリップ１１０． １１２は、シート１１８の縁部１２０．１２２の下で単に部分的に延在するよう に位置することになる。

シート１１８は、図１８に概略的に図示されており、重量基準で、約３２．６３ ４％の上述のイソフタール酸ポリエステル樹脂と、約０．３２６％の第四ブチル ・パーベンゾエート硬化剤とを含んでいる。添加剤は、約０．８２％のカーボン ブラック顔料と、０．９７９％のステアリン酸亜鉛と、０．９７９％のＭｇＯ濃 化剤とを含んでいる。シートの補強部分は、約６４．０％の縫製された単方向性 のガラス繊維と、約１．０％の切断されランダムに配向され且つ約２５．４ｍｍ （１インチ）の繊維を含むガラス繊維粗紡とを含んでいる。シート１１８の補強 部の相対的な向きが図１８に示されており、ランダムに配向された層１１８ａが 単方向性のガラス繊維マット１１８ｂの下に延在するのが分かる。シート１１８ を層状のアセンブリの上に置くと、切断された粗紡１１８ａは上方を向き、これ により、ブレードの内部コア６８に関して単方向性のマット１１８ｂの内側を向 く。

単方向性のガラス繊維並びに切断された粗紡で強化された図１８に概略的に示す 化学的に濃化されたイソフタール酸ポリエステル樹脂シート材料は、本明細書に おいて材料ｒＵＪと呼称する。

可撓性の合成樹脂から成り、編んだガラス繊維で強化され、縁部保護スキンを形 成するシート１２６．１２８．１３０を次に、組成物ｒＷＪで各々の構成される 支持テーブルの上に置く。比較的短い矩形のシート１２６は、最終的にはコア６ ８の周縁シャンク端部分６８ａの周囲に巻くことができるように配向され、一方 、かなり長い矩形のシート１２８は、シート１２６と端部同士を突き合わせ、コ ア６８の先縁部の部分６８ｂの周囲に巻（ことができるような位置に設けられる 。シート１３０はシート１２６に対向し、且つ、コア６８のシャンク端の後縁部 の周囲に巻（ことができるように位置されている。

シャンクの巻シート１３２．１３４を次に支持テーブルの上に置く。これら巻シ ートは、組成物ｒＷＪから成る比較的短い矩形の部材を備えている。シート１３ ２．１３４は、翼領域の内方端の周囲に巻かれるようになされ、図１７に示すよ うに、発泡体コア６８のシャンク端の最初の巻を構成する。

他の金属製の薄い支持ストリップ１３６が、最終的にはコア６８のそれぞれの側 部の段１００の上に位置するように、テーブルすなわちサポートの上に置かれる 。

次に、予め準備され、可撓性を有する合成樹脂製の、単方向性のガラス繊維で補 強され、組成物ｒＵＪで構成される内側の層シート１３８が層状のアセンブリの 上に設けられ、その最も左側の端部は、これまでのシートの左側の端部に整合さ れている。図９から分かることは、シート１３８は、伸長部１２４に概ね合致す る左側の伸長部１３８ａと、シート１１８の中央の台形状の左側端部と概ね同一 の形状を有し、且つ線１１４．１１６によって画成されるコア６８の同様の台形 状の部分を有する中央の台形状の部分１３８ｂと、段９６．１００の間のコア６ ８の台形状の部分に概ね合致するより大きな台形状の部分１３８Ｃとを備えてい ることである。図９から分かるように、支持ストリップ１３６は、シート１３８ の部分１３８Ｃの右側の端縁部の下にその一部が重なる関係で配置されている。

この配置において、支持ストリップ１３６は、コア６８の隣接する段１００に整 合し且つこれの下側に延在する。

次に、他の薄い金属製の支持ストリップ１４０を組み立てたシートの上に被せ、 完全なブレード３０のコアの段部９８に整合させる。予め準備され、単方向性の ガラス繊維で強化され、且つ組成物ｒＵＪから成る可撓性を有する合成樹脂シー ト１４２が、シート１３８の上に延在する関係でサポートの上に置かれる。シー ト１４２は、シート１３８の形状と概ね同一であるが幾分短く、従って、その右 側の端部は、コア６８の段９８に整合している。支持ストリップ１４０は、シー ト１４２の右側の縁部の下に部分的に延在し、シート１３８．４２の間に位置し 且つコア６８の段９８に整合する。

シート１４２の次には、比較的狭い矩形状で、予め準備された、可撓性を有し、 単方向性のガラス繊維で強化された合成樹脂シート１４４があり、これは、組成 物ｒＵＪから構成されている。シート１４４は、下側のシート１４２の中央にそ の側縁部から等間隔の関係で配置されている。薄い金属製の支持ストリップ１４ ６は、層状のアセンブリの上に置かれ、コア６８の段９６に整合すると共に、対 応する段部とほぼ同一の長さを有している。

矩形状のストリップのシート１３４に被せられ、予め準備された、可撓性を有す る合成樹脂シート１４８は、組成物ｒＵＪから構成され、従って、単方向性のガ ラス繊維補強材を有している。シート１４８の矩形状の伸長部１４８ａは、シー ト１４２の伸長部１４２に整合し、一方、シート１４８の台形状の部分１４８ｂ は、シート１４２の台形状の部分１４２ｂに補完的な関係で整合される形状を有 している。

予め準備された、可撓性の単方向性のガラス繊維で強化され、組成物ｒＵＪから 成り、シート１４４と同一の幅を有するが長さは短い剛化シート１５０が次に、 各々の左側の縁部を整合させた状態でシート１４８に被される。

組成物ｒＵＪから成る概ね台形状のシート１５２が矩形状のシート１５ｏに被せ られ、積み重ねられた層の左側の縁部に整合される。シート１５２は、コア６８ の台形状の領域７２．７４に合致する台形状の部分１５２ａを有している。シー ｌ−１５２の矩形状の伸長部１５２ｂは、シート１４８の伸長部１４８ａと同一 の形状を有している。

組成物ｒＵＪから成る最終的な台形状のシート１５４がシート１５２に被せられ 、その最も左側の縁部を、シート１５２及びその下のシートの左側の縁部に整合 させている。シート１５４の矩形状の伸長部１５４ａは、その下の層例えばシー ト１５２の矩形状の部分に概ね合致し、一方台形状の部分１５４ｂは、コア６８ の台形状の領域７２に概ね合致する形状を有している。

この時点において、コア６８は、シート１０４．１０６．１０８．１１８．１３ ８．１４２．１４４．１４８．１５０．１５２．１５４から構成される支持され た「サンドイッチ」に容易に被せることができる。

コア６８をシート層の「底部」に置く前に、ガラス繊維で強化され、予め準備さ れた、合成樹脂のシートを、図９の左側上方の隅に示すシート成分を用いて、シ ャンク・インサートに巻く。組成物「Ｗ」の編んだガラス繊維補強材から成る合 成樹脂の端部シート１６０を最初にシャンク６６の端部に被せ、その端部をシャ ンクの側部に引き下ろす。組成物ｒＷＪから成る小さな矩形状のシート１５６を 次にシャンク６６の周囲に巻く。次に、組成物ｒＵＪから成る小さな矩形状のシ ート１５８をシャンク６６に巻く。このシートは、単方向性のガラス繊維補強材 を有している。最後に、予め準備された、単方向性のガラス繊維で強化され、組 成物ｒＵＪから成る可撓性の合成樹脂の一対のシート１６２．１６４を順次シー ト１５８に被せ、シャンク６６に被せられた層に緊密に引き下ろす。次に、細長 いストリップ１６６をコア６８に隣接してシャンク６６の周囲に巻く。ストリッ プ１６６も、編んだガラス繊維で強化され、組成物ｒＷＪから成る合成樹脂から 構成される。

この点に関して、シート１５４．１５２．１４８．１３８は総て、コア６８の対 応する階段状の領域に概ね整合される右側の縁部を有することに注意する必要が ある。隣接する領域に対するコア６８の各々の階段状の領域の高さは、コア６８ の上記部分のすぐ上に延在するシートの有効厚みよりも若干低いことが好ましい 。

ブレード３０を準備する次の操作においては、まだテーブル又は他のサポートの 上に支持されているコア６８にシートを被せる。それぞれのシート並びにその定 置の順序が図１０に概略的に示されている。組成物ｒＵＪから成り、シート１５ ４と同様なシート１６８がコア６８に被せられ、その最も左側の縁部は、シャン ク６６の外方端に整合し、右側の縁部は段７６に整合する。シート１６８の概ね 矩形状の伸長部１６８ａは、その周囲の伸長部１５４ａの巻付けに関連して、シ ート１５６−１６４から構成される複合シャンクの周囲に巻付けられる。

これも組成物ｒＵＪから成り、シート１５２と概ね同様の形状を有するシート１ ７０がシート１６８に被せられ、伸長部１５２ｂ及び１７０ａが、シャンク６６ のオーバーレイ１５４ａ、１６８ａの周囲に巻かれている。シート１５０と同一 の寸法を有し、組成物ｒＵＪの材料から切断された矩形状のシート１７２がシー ト１７０の上に置かれ、シート１５０．１７２の最も左側の部分が複合シャンク の形成部の周囲に巻かれている。

支持ストリップ１３６と同様の薄い金属製の支持ストリップ１７４、並びに、シ ート１４８と同様の形状を有しかつ組成物ｒＵＪから構成される関連する台形状 のシート１７６が、支持ストリップ１７４がシート１７６及び隣接するコアの段 ９６の上に位置するような位置で、上記コアに被せられる。また、シート１７６ の伸長部１７６ａは複合シャンクに整合する。シート１４８及び１７６の伸長部 １４８ａ及び１７６ａは次に、コア６８の左側の端部に形成されたシャンクの周 囲にきっちりと巻かれる。

単方向性のガラス繊維補強材を有し、組成物ｒＵＪ材料から切断された細長く矩 形状のシート１７８は、シート１４４と同一の寸法を有している。シート１７８ を台形状のシート１７６の上に置いた後に、シートの最も左側の端部を、矩形状 のシート１４４の左側の端部と共に、複合シャンクの周囲に巻（。

概ね台形状で、単方向性のガラス繊維で強化された合成樹脂シート１８０を次に 、コア６８に形成されたシートの上に置く。シート１８０は、シート１４２と概 ね同一の形状を有すると共に、該シートと同じ組成物ｒＵＪで構成されている。

伸長部１８０ａが、その下の台形状のシート１４２の伸長部１４２ａと共に、複 合シャンクの周囲に巻かれる。薄い金属製の支持ストリップ１８２が、シート１ ８０の外方端の縁部の上に置かれ、シート１８０の右側の縁部の上に部分的に延 在し、これにより、コア６８の隣接する面の段９８に整合される。

組成物ｒＵＪから成り、シート１３８と同様の形状を有する、単方向性のガラス 繊維で強化された合成樹脂シート１８４が、図１０に示すようにシート１８４の 右側の縁部の上に部分的に存在する薄い金属製の支持ストリップ１８６と共に、 シート１８０に被される。シート１．８４の矩形状の左側の伸長部１８４ａが、 シーｌ−１３８の伸長部１３８ａに関連して、複合シャンクの周囲に巻かれる。

単方向性のガラス繊維で強化され、材料ｒＵＪで形成された細長く、概ね台形状 の合成樹脂シート１８８がシート１８４に被せられる。シート１８８は全体的に 、シート１１８と同様の寸法を有している。図１０から更に分かるように、細長 く比較的薄い２つの金属製の支持ストリップ１９０．１９２が、シート１８８の 傾斜した収束する縁部１８８ａ、１８８ｂに被せられ、これにより、支持ストリ ップは、コア６８の隣接する面の階段状の領域１１４．１１６に整合する。シー ト１１８の概ね矩形状の左側の伸長部１８８ｃが、シート１１８の伸長部１２４ と共に、複合シャンクの周囲に巻かれている。

編んだガラス繊維で強化され、組成物ｒＷＪの材料で形成された、比較的狭く細 長い合成樹脂製のストリップ１９４が、円筒形の部材６６、及び前にその周囲が 巻かれているガラス繊維強化されたシートの部分で構成される複合式の周囲に螺 旋状に巻かれる。

組成物ｒＷＪから成り、シート１９８の内方端と同様の形状を有する、編んだガ ラス繊維で強化された合成樹脂シート１９６が、シート１８８並びにその上の支 持ストリップ１９０．１９２に被せられ、これにより、はぼ矩形状で左側へ伸長 するシート１９６の伸長部１９６ａが、シート１９８の伸長部１０８ａに整合す る。

シート１０８．１０６．１０４は、図９に示すように、コーナ部１０８ｂ、１０ ６ｂ、１０４ａからそれぞれ内方に伸長するドッグレッグ形状の線に沿って、内 方に切り込まれ、これにより、上記シートの最も左側の縁部をコア６８のシャン ク端の周囲に巻くことができる。これは、最初に、コア６８の端縁部の上方へシ ート１０８のフラップを折り曲げ、次に、シート１０６．１０４のフラップ部分 を順に折り曲げることにより行われる。シート１０８．１０６の部分１０８ａ。

１０６ａ、並びにシート１０４のフラップ１０４ｂは、シャンク・インサート６ ６、並びにその上に設けられているシート１５６−１６６、伸長部１５４ａ、１ ５２ｂ１シート１５０、伸長部１４８ａ、シート１４４、伸長部１４２ａ、１３ ８ａ、１２４によって画成される円筒形の下面に合致する関係で上方に折り曲げ られる。先縁部及び後縁部並びにコア６８の周辺部を越えて突出するシート１０ ６．１０４の先端領域もコアの周辺部の周囲で上方に折り曲げられ、シート１９ ６．１９８の上面に接した状態で平らに押し下げられる。

編んだガラス繊維で強化され且つ組成物ｒＷＪの材料で形成された合成樹脂シー ト１９８が、シート１０８．１０６並びに１位と１９６．１８８の縁部に巻付け られる。上記シート１９６．１８８は、鋳型へ移送される間にパックを一緒に保 持する結合シートの役割を果たす。シート１９８は、ブレードの平坦な形態と実 質的に同一な形状を有している。シート１９８の左側の端部の矩形状の伸長部１ ９８ｂが、シート１０６の伸長部１０６ａと共に、複合シャンクの周囲で曲げら れている。

約０．２５４ｍｍ（ＩＯミル）のガラスクロス繊維材料を含む合成樹脂材料から 成り、図２０に関して説明する組成から形成され、シート１９８に合致する形状 を有する外側のベールシート２００が、シート１９８に整合した状態で該シート に被せられる。シート２００の矩形状の伸長部２００ｂが、下側にあるベールシ ート１０４の伸長部１０４ｂに関連して、コア６８から突出するシャンクの周囲 で折り曲げられる。

組成物ｒＷＪで形成され、編んだガラスで強化された、最終的な小さい矩形状の 合成樹脂シート２０２が、コア６８の左側の縁部から突出する複合シャンクの周 囲に巻かれる。

次に、内側の成形されたコア６８の上にある外側のベールを含み、ガラスで強化 された合成樹脂のシートから成るブレードを形成する層が、支持テーブルから持 ち上げられ、図２１にその全体を符号２０４で概略的に示す鋳型の中に置かれる 。この鋳型は、一対の部分２０６．２０８で構成され、部分２０６には、キャビ ティすなわち空所を画成する雄型の部分２０６ａが設けられ、一方鋳型部分２０ ８は、キャビティ２０８ａを画成する。鋳型２０６．２０８の外縁部は、鋳型の 部分の相対的な移動の程度を制限する担持面２０６ｂ、２０８ｂをそれぞれ有し ている。

単方向性のガラス補強材を有し、組成物ｒＵＪと指称する、予め準備された可撓 性の合成樹脂シートは各々、約２．２９ｍｍ（約０．０９インチ）の厚みを有し 、、一方、組成物ｒＷＪのシートは総て約１．５２ｍｍ（約０．０６インチ）の 厚みを有している。スチール類の支持ストリップの厚みは約０．２５ｍｍ　（約 ０゜０１インチ）である。ベールの厚みは変化するが、通常は約０．３８ｍｍ　 （約０゜０１５インチ）である。

ガラス繊維強化された合成樹脂シート並びにベールを画成するシート１０４．２ ００を用いる本発明の好ましい実施例においては、ブレードの層は、鋳型２０４ の中で約１２１°Ｃ（２５０°Ｆ）乃至約１７７°Ｃ（３５０°Ｆ）の温度で硬 化されるが、最も望ましい温度は、約１３２°Ｃ（２７０°Ｆ）であり、鋳型の 中における硬化時間は２５分乃至６０分であるが、好ましい硬化時間は４５分で ある。鋳型の中でブレードの層に付与される圧力は、約８．７９ｋｇ／ｃｍ２（ 約１２５ｐｓｉ）乃至約１５．８ｋｇ／ｃｍ”（約２２５ｐｓ　１）ｃ７）範囲 であるのが望ましく、より好ましい圧力は約１２．３ｋｇ／ｃｍ”　（約１７５ ｐｓ　ｉ）である。樹脂の温度は、十分な流動が生じ、最初は別個であった合成 樹脂のシート材料のそれぞれの層が一緒に流れ、単方向性で、編まれた、ランダ ムなガラス繊維マットで強化された実質的に一体型の薄い複合型のスキンを形成 するに十分な温度まで上昇される。

本発明の極めて重要な特徴は、ブレード３０のスキン７０を構成する樹脂層が硬 化される間に実質的に圧縮されない点であり、この特性は、上記ブレードを鋳型 の中挿入する前に、ブレードの構造の寸法と相対的に鋳型の２０４の鋳型キャビ ティを小さくすることにより、硬化の間にコア６８を圧縮することによるもので ある。ブレードの構造に付与される圧縮の程度は、コアに付与される種々のガラ ス繊維強化された合成樹脂のシートの積層体全体が、円滑で、実質的に透き間の ない外側面を提示する一体型のスキン層を形成するに十分なのもとする必要があ る。また、スキン７０を形成するガラス繊維強化された合成樹脂層の全体の厚み が、ブレードの長さに沿って変化するために上記圧縮を行う必要がある。

ブレードを形成する鋳型のキャビティの寸法を、重要なエアフォイルすなわち翼 を画成する対向する表面２０６ａ、２０８ａが、鋳型を閉じた時に、コア並びに その間にスキンを形成する合成樹脂の頂部及び底部の層の複合された厚みに関連 する距離だけ隔置されるような寸法とすることにより、コアの厚みは、上方及び 下方のスキン層の合計の厚みの約１５％から約４０％まで、好ましくは、そのよ うな合計の厚みの約２５％まで、減少されることが判明した。例えば、図２２を 参照すると、以下の式を用いて、スキン７０の上方のスキン層７０ａ及び下方の スキン層７０ｂの点Ａ及びＢの間の圧縮されていないコアの相対的な厚みを決定 することができる。

Ｔｕ　＝　ＴＡ−Ｂ　−０，７５（ｔＡ　＋　ｔｓ）　［ｉコＴｃ　＝　ＴＡ− ｎ　（Ｌ　十　ｔ’＋＋）　、　［ＩＩコ上式において、 Ｔ、Ｊ　＝　圧縮されていないコアの厚み、ＴＡ−８＝　図２２に示す点Ａ及び Ｂの間のブレードの最終的な厚み、ｔＡ　＝　点Ａにおけるブレード上面のスキ ンの厚み、ｔ＋＋　Ｅ　点Ｂにおけるブレード下面のスキンの厚み、Ｔｃ　＝　 最終的に圧縮されたコアの厚みである。

従って、ブレード３０のスキン７０が、ガラス繊維強化された合成樹脂の内側層 と、比較的薄いガラスクロス繊維マットで強化され、上述の好ましい寸法を有す る合成樹脂の外側ベールとによって構成される場合には、ブレードの最外方の先 端の上の層は、約４．２ｍｍ（約０．１６５インチ）の厚みを有することになる 。（約２．２９ｍｍ　（０，０９インチ）の単方向性のガラス層、約１．５２ｍ ｍ（０，０６０インチ）の編んだガラス層、及び約０．３８ｍｍ　（０，０１５ インチ）のベール層）。また、図２に示すブレード３０の点Ａ及びＢの間の距離 が約３１．８ｍｍ　（１，２５インチ）であると仮定すると、これらの値を式［ Ｉ］及び［ＩＩ］に当てはめると以下の結果が得られる。

ｔＡ＝　ｔ　ｓ　＝　０．１６５”（４，１９ｍｍ）ＴＡ・ａ　＝　１．２５　 （３１，８ｍｍ）Ｔｕ＝　１．２５−０．７５（０，１６５＋　０．１６５）　 ＝　１．００２５　（２５，４６ｍｍ）Ｔｃ＝　１．２５−　（０，１６５＋０ ．１６５）　＝　０．９２００　（２３，３７ｍｍ）同じ式［■及びＩＩ］を用 いて、コアの長さに沿う他のいずれの点におけるコアの厚みを得ることができる 。

コア６８の上にある合成樹脂のスキンの厚みは変化し、従って、ブレード３０の ハブ端の厚みは、その外方の先端の厚みよりも大きい。この変化する厚みは、ブ レード先端におけるよりも、シャンク６６に隣接する位置において必要とされる 強度を補償するために必要である。しかしながら、コア６８の長手方向及び横方 向にわたるシート層の厚みは、コア６８の圧縮の程度を変化させ、これにより、 ガラス繊維強化された合成樹脂のスキンの横方向の厚みを変える。この厚みの変 化は、スキンの厚みの不規則性を生じ、ブレードの曲げに対する抵抗特性並びに その表面の仕上げを変える。コア６８に階段状の領域を設けることにより、複合 された全体の厚みが異なる合成樹脂の積層を用いることにより生ずる問題を解消 する。その理由は、合成樹脂材料製の層の有効厚みが増大するに従って、コアの 厚みはそれに反比例し、スキン層の厚みと同程度まで減少するからである。上記 記載から明らかなように、コアの各々の階段状の領域は、そのすぐ上に設けられ たガラス繊維強化された合成樹脂シートの厚みの約７５％である。従って、コア ６８の圧縮は、ブレード３０の長手方向及び横方向全体にわたって比較的均一で ある。

上記原理が例えば図１１に示されており、ガラス繊維強化された合成樹脂層を硬 化する際に、シャンク６６の周囲の発泡体によって形成される図１１の「隆起部 」が硬化のプロセスの間に真っすぐにされ、これにより、硬化されたブレードの 外側面が、金属のシャンク６６の上に存在するシート材料の層の高さとほぼ同一 になる。これらの層は内方に動くことができず、その理由は、スチール類の円筒 体は、コア６８の部分を形成する発泡材料の隣接する部分に比較して非圧縮性で あるからである。

コア６８の上にある合成樹脂材料のシートをある圧力の下で硬化させると共に、 コア６８を加圧することにより、ブレードは、確実に円滑な外側面を有し、その 表面に皺が形成されることが確実に防止される。その理由は、最初は別個であっ た積層された一連の合成樹脂のシートから構成される複合スキンの有効な厚みが 、ブレードの長手方向の長さ及び横方向の幅全体にわたって異なっているからで ある。また、圧縮可能な発泡体コアに裏当てされた樹脂層を加圧しながら硬化さ せることにより、その硬化が進行するに連れて樹脂の流れが確実に均一になる。

ブレードの全範囲にわたって、樹脂が過剰に多い領域が排除される。樹脂の少な い領域が排除されるが、その理由は、樹脂含浸されたガラス繊維のシートは元々 、十分に湿った糸を有し、また、正確な樹脂対ガラスの比を有しているからであ る。

１１０．１１２．１３６．１４０．１７４．１８６．１９０．１９２の如き薄い シート材料支持ストリップは、コア６８の隣接する階段状の領域によって画成さ れる遷移領域で合成樹脂のシートを支持し、そうでなければ階段状の領域の遷移 線に沿ってスキンに生ずるであろう凹所の形成を阻止する。

複合ブレードのスキンとなる層として、単方向性のガラス遷移で強化され、予め 準備された可撓性の合成樹脂シートを用いることにより、ブレードの長手方向の 強度が向上し、また、複合されたスキン層の外側部分として編んだガラス合成樹 脂シートを用いることにより、ブレードお表面の円滑度が向上し、また、各繊維 を横方向において一緒に接合し、これにより、ブレードの外観を損なうだけでは な（、その不完全性によって生ずる乱流により空気の移動特性をも損なう恐れの ある、うねり、突起、谷部あるいは他の表面の不完全性を防止する。

鋳型２０４からブレード３０を取り出す際には、合成樹脂材料が鋳型の隣接する キャビティの間の合わせ目の中に流れ込むことにより生じた過剰の材料をブレー ドの先縁部及び後縁部から取り除くだけで良い。通常の研磨及び表面仕上げ操作 を行って、ブレードのエツジをきれいにすることができる。この時点において、 鉛の弾丸すなわち散弾等の重りをスロット１０７の中に入れ、ブレードのバラン スをとることができる。重りを追加するために、ブレード３０の最外方の頂面に スロット１０７に接近するための開口を形成し、スロット１０７の開口の上に置 かれる適宜なガラス繊維強化された合成樹脂材料で上記接近開口を覆いこれに蓋 をすることができる。

好ましいブレードは、ポリエステル型の樹脂をベースとして形成されるが、その 高価なコストがその使用を妨げることがない場合には、ポリエステルをエポキシ 樹脂で置き換えることができることを理解する必要がある。同様に、ビニルエス テル樹脂及び他の同等な樹脂で、上記好ましいポリエステル組成物を代用するこ とができる。

　ｏｆ　８ ＊　ｈ（”　ｊ？ ｄ　ｏｆ　８ 　ｏｆ　８ ６　ｃＪｆ　８ ７０ｆ８ ８ｏ「８ 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　メイズ、スコツト・イーアメリカ合衆国カンサス用６６２１５ ．ルネクサ、リキテンアウダー・ドライブ　９２１５゜ナンバー　１７５ （７２）発明者　ベンゾイック、バリー・ジエイアメリカ合衆国オハイオ州４３ ０２３．グランヴイル、カーマーザン・ウェイ　１８２

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. １．中央ハブを有する大直径の冷却塔ファン用のエアフォイルを形成する合成樹 脂製の成形複合ブレードにおいて、 合成樹脂の発泡材料から形成され、細長く且つ比較的密な内部コアと、前記発泡 体コアの一端部から外方に伸長し、前記ファンのハブに接続されるようになされ た細長いシャンクと、 前記発泡体コアの上に設けられ、実質的に薄く且つ一体型の強化された合成樹脂 材料製のスキンとを備え、 前記スキンは、最初から可撓性を有しガラス繊維強化された予め準備された複数 の合成樹脂シートとして、前記コアの上に形成されており、前記コア及びその上 のスキンは、ある圧力及び温度の条件下で最終的な所望の形状に成形され、これ により、前記コアは圧縮され、また、前記繊維ガラス強化されたシートは、前記 圧縮されたコアと鋳型との間で前記薄いスキンを硬化させることにより、前記一 体型のスキンに変換され、 前記ブレードには、比較的円滑な外側面が設けられ、また、前記コアは、一連の 階段状の領域を有し、これら階段状の領域は、前記シャンクから離れている前記 ブレードの通常は最外方の端部に近づくに従って、それぞれの段部における前記 コアの中心に対して相対的にその高さが増大し、樹脂を硬化させる間に、前記コ アの外側面の間の空間並びに鋳型を充填するに十分な数のガラス繊維強化された 合成樹脂シートが前記コアに付与され、これにより、前記スキンは、シャンク端 に向かう方向において厚みがより増大することを特徴とする大直径の冷却塔ファ ン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
2. ２．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにおい て、前記コアは元々、その厚み寸法が、該コアの上の薄い一体型のスキンの厚み に関連づけられた程度まで前記圧縮により減少するような厚みを有することを特 徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
3. ３．請求項２の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにおい て、前記コアは圧縮されており、対向する主面の間の圧縮前の元々の厚みが、前 記ブレードの両面のスキンの組み合わせた厚みの約１５％乃から４０％まで減少 されていることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブ レード。
4. ４．請求項３の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにおい て、圧縮による前記コアの厚みの減少が、前記ブレードの両面のスキンの組み合 わせた厚みの約２５％であることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹 脂製の成形複合ブレード。
5. ５．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにおい て、前記コアの各々の階段状の領域の隣接する領域に対する高さが元々は、その すぐ上の合成樹脂製の層の厚みの約６０％から約８５％までの厚みであることを 特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
6. ６．請求項４の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにおい て、前記コアの階段状の領域の各々の高さが元々、その上の合成樹脂層の厚みの 約７５％であることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複 合ブレード。
7. ７．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにおい て、前記ブレードを成形する際の圧縮前の前記コアがある厚みを有し、前記ブレ ードは、最終的なコアの厚みが次式をほぼ満足するような条件下で成形され、Ｔ Ｕ＝ＴＡ・Ｂ−０．７５（ｔＡ＋ｔＢ）ＴＣ＝ＴＡ・Ｂ−（ｔＡ＋ｔＢ）、 上式において、 ＴＵ≡圧縮されていないコアの厚み、 ＴＡ・Ｂ≡ブレードの両側の主面の選択された直接対向する点の間の最終的なブ レードの厚み、 ｔＡ≡最終的なブレードの前記対向する点の一方におけるスキンの厚み、ｔＢ≡ 最終的なブレードの前記対向する点の他方におけるスキンの厚み、ＴＣ≡最終的 に圧縮されたコアの厚みをそれぞれ表すことを特徴とする大直径の冷却塔ファン 用の合成樹脂製の成形複合ブレード。 ることを特徴とする
8. ８．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにおい て、前記コアの密度が、約４０ｋｇ／ｌ（約２−１／２１ｂ／ｆｔ３）から約６ ４ｋｇ／ｌ（約４１ｂ／ｆｔ３）であることを特徴とする大直径の冷却塔ファン 用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
9. ９．請求項８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにおい て、前記コアの密度が約５６ｋｇ／ｌ（約３−１／２１ｂ／ｆｔ３）であること を特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
10. １０．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにお いて、前記コア及びその上のスキンは、長手方向においてねじれた最終的な形態 で成形されていることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形 複合ブレード。
11. １１．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにお いて、前記最初から可撓性を有しガラス繊維で補強され予め準備された合成樹脂 材料製のシートの１つは、前記コアに付与された時に、前記ガラス繊維が前記ブ レードの長手方向に主として伸長するように配向されていることを特徴とする大 直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
12. １２．請求項１１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記最初から可撓性を有しガラス繊維で補強され予め準備された合成樹 脂材料製のシートの１つは、前記コアに付与された時に、前記ガラス繊維が前記 ブレードの長手方向及び横方向の両方に伸長するように配向されていることを特 徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
13. １３．請求項１２の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記ブレードの長手方向及び横方向に伸長するガラス繊維を有する合成 樹脂シートは、前記ブレードの長手方向に主として伸長するガラス繊維を有する シートの外側に配向されていることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成 樹脂製の成形複合ブレード。
14. １４．請求項１２の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記シートは、前記コアの長手方向及び横方向に伸長する繊維を有する 繊維で強化された合成樹脂の外側のベールを備えることを特徴とする大直径の冷 却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
15. １５．請求項１４の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記繊維は、比較的薄いガラスのクロス繊維シートを備えることを特徴 とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
16. １６．請求項１１又は１２の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブ レードにおいて、前記シート及びベールは各々、その最内方の面部分に設けられ るある量の切断されたガラス繊維の粗紡を有することを特徴とする大直径の冷却 塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
17. １７．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにお いて、前記シャンクは前記発泡体コアの中に埋め込まれていることを特徴とする 大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
18. １８．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにお いて、前記コアには、前記シャンクの最内方の端部に整合する対向する２つの階 段状の領域と、前記コアの両側で前記シャンクから離れる方向において高さが増 大する階段状の領域とが設けられることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の 合成樹脂製の成形複合ブレード。
19. １９．請求項１８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記コアの両側に設けられる階段状の領域の幅が、前記シャンクから離 れる方向において増大することを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂 製の成形複合ブレード。
20. ２０．請求項１８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記コアはテーパ形状をなしており、その最外方の部分が前記シャンク から離れる方向に近づくに従って、その厚みが減少することを特徴とする大直径 の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
21. ２１．請求項２０の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記シャンクに隣接する前記コアの対向する主面には、少なくとも４つ の階段状の領域が設けられ、前記コアの対向する面の中央には少なくとも２つの 階段状の領域が設けられていることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成 樹脂製の成形複合ブレード。
22. ２２．請求項１４の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記コアに付与した時に、前記ブレードの長手方向及び横方向に伸長す るガラス繊維で強化されたシートの少なくとも１つが、前記ブレードの先縁部の 長さのかなりの部分の周囲に巻き付いていることを特徴とする大直径の冷却塔フ ァン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
23. ２３．請求項１１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記ブレードの長手方向に主として伸長するガラス繊維で強化された前 記合成樹脂製のシートが、重量基準で約３０％から４０％の樹脂と、重量基準で 約６０％から７０％のガラス繊維とを含むことを特徴とする大直径の冷却塔ファ ン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
24. ２４．請求項１２の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記ブレードの長手方向及び横方向に伸長するガラス繊維で強化された 前記合成樹脂製のシートが、重量基準で約３０％から４０％の樹脂と、重量基準 で約６０％から７０％のガラス繊維とを含むことを特徴とする大直径の冷却塔フ ァン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
25. ２５．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにお いて、前記薄く一体型のスキンがポリエステル樹脂で形成されていることを特徴 とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
26. ２６．請求項２５の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードに おいて、前記ポリエステル樹脂が、イソフタール酸ポリエステルであることを特 徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
27. ２７．請求項１の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードにお いて、前記スキンもランダム方向性のガラス繊維で強化されていることを特徴と する大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード。
28. ２８．中央ハブを有する大直径の冷却塔ファン用のエアフォイルを形成する合成 樹脂製の成形複合ブレードを製造する方法において、比較的密な合成樹脂の発泡 材料から形成され、最終的なブレードの寸法に概ね等しい寸法を有し、且つ、最 終的なブレードの厚みに概ね等しく該厚みよりも幾分大きな厚み寸法を有する細 長いコアを形成する段階を備え、前記コアを形成する段階は、シャンクから離れ たファン・ブレードの通常の最外方の端部に近づくに従って前記コアの中心に対 して相対的に増大する高さを有する一連の階段状の傾城を画成する発泡体コアに 凹所を形成する段階を含み、該方法は更に、前記ファンのハブに接合されるよう になされた端部から外方に伸長するようにして細長いシャンクを前記コアに取り 付ける段階と、ガラス繊維で強化され、可撓性を有する合成樹脂製の予め準備さ れた複数の層から構成されるコアの上にスキンを被せる段階と、ガラス強化され た合成樹脂シートをその上に有する前記コアを、前記ブレードの最終的な所望の 形状に合致するキャビティを有する鋳型の中に挿入する段階と、前記鋳型の中の 前記複合ブレードに十分な熱及び圧力を加え、前記コアに圧縮力を加えながら前 記合成樹脂製のシートを硬化させ、これにより、前記圧縮されたコアと前記鋳型 の間で前記合成樹脂のシートを硬化させることにより、薄く実質的に一体のスキ ンを形成する段階と、十分な数のガラス繊維強化された合成樹脂シートを前記コ アに付与し、前記樹脂の硬化の間に、前記コアの外側面と前記鋳型の間の空間を 充填する段階と、前記合成樹脂材料を硬化した後に、前記鋳型から前記ブレード を取り除く段階とを備えることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂 製の成形複合ブレードを製造する方法。
29. ２９．請求項２８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記鋳型の形状を整える段階と、ある厚みを有するコア を形成し、強化された合成樹脂材料をその上に有する前記ブレードが前記鋳型の 中に置かれた時に、前記コアの厚みが、前記熱及び圧力を前記ブレードに付与す ることにより前記コアの上に形成された薄く一体型のスキンの厚みに関連する値 だけ減少するようにする段階とを備えることを特徴とする大直径の冷却塔ファン 用の合成樹脂製の成形複合ブレードを製造する方法。
30. ３０．請求項２９の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記鋳型のキャビティの寸法並びに前記コアの厚みが関 連づけられ、これにより、前記コアは、その厚みが最終的なブレードの両側部の スキンの組み合わせた厚みの約１５％から約４０％だけ減少する程度まで圧縮さ れることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード を製造する方法。
31. ３１．請求項２９の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記鋳型のキャビティの寸法並びに前記コアの厚みが関 連づけられ、これにより、前記コアは、その厚みが最終的なブレードの両側部の スキンの組み合わせた厚みの約２５％だけ減少する程度まで圧縮されることを特 徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを製造する方 法。
32. ３２．請求項２９の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記鋳型のキャビティの寸法並びに前記コアの厚みが関 連づけられ、圧縮されていないコアの厚み及び圧縮された最終的なコアの厚みが 以下の式を満足し、 ＴＵ＝ＴＡ・Ｂ−０．７５（ｔＡ＋６ｔＢ）ＴＣ＝ＴＡ・Ｂ−（ｔＡ＋ｔＢ）、 上式において、 ＴＵ≡圧縮されていないコアの厚み、 ＴＡ・Ｂ≡ブレードの両側の主面の選択された直接対向する点の間の最終的なブ レードの厚み、 ｔＡ≡最終的なブレードの前記対向する点の一方におけるスキンの厚み、ｔＢ≡ 最終的なブレードの前記対向する点の他方におけるスキンの厚み、ＴＣ≡最終的 に圧縮されたコアの厚みをそれぞれ表すことを特徴とする大直径の冷却塔ファン 用の合成樹脂製の成形複合ブレードを製造する方法。
33. ３３．請求項２８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記発泡体コアにある深さの凹所を形成する段階を備え 、前記ブレードの長手方向において次に隣接する凹所に対する隆起が、前記合成 樹脂シートの一対の厚みに概ね等しいことを特徴とする大直径の冷却塔ファン用 の合成樹脂製の成形複合ブレードを製造する方法。
34. ３４．請求項２８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、ある寸法を有する前記コアに、予め準備され、可撓性を 有する合成樹脂材料製のシートを付与する段階を備え、前記シートの少なくとも １つが、前記ブレードの長手方向の長さに沿って前記ブレードの先縁部の周囲を 巻くことを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレード を製造する方法。
35. ３５．請求項３４の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記合成樹脂材料が、化学的に濃化されたポリエステル であることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレー ドを製造する方法。
36. ３６．請求項３４の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記合成樹脂材料が、イソフタール酸ポリエステルであ ることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法。
37. ３７．請求項２８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記温度が、約１２１℃（２５０°Ｆ）乃至約１７７℃ （３５０°Ｆ）程度であることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂 製の成形複合ブレードを製造する方法。
38. ３８．請求項２８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記ブレードは、約２５分乃至６０分の時間にわたって 、前記温度に晒されることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の 成形複合ブレードを製造する方法。
39. ３９．請求項２８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、前記複合コア及び合成樹脂シートに与えられる前記圧力 は、約８．７９ｋｇ／ｃｍ２（１２５ｐｓｉ）から約１５．８ｋｇ／ｃｍ２（２ ２５ｐｓｉ）の程度であることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂 製の成形複合ブレードを製造する方法。
40. ４０．請求項２８の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、カバーを有する前記カバーを前記鋳型の中に挿入する前 に、前記シートの上に合成樹脂の外側ベールを付与する段階を備えることを特徴 とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを製造する方法 。
41. ４１．請求項４０の大直径の冷却塔ファン用の合成樹脂製の成形複合ブレードを 製造する方法において、ガラスクロス繊維材料で強化された合成樹脂製の外側ベ ールを付与する段階を備えることを特徴とする大直径の冷却塔ファン用の合成樹 脂製の成形複合ブレードを製造する方法。