JPS6312803A - セラミツクブレ−ド構造 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はファン、ブロア、ポンプ等のセラミック製のブ
レードの構造に関し、構造減衰を有するように工夫した
ものである。

〈従来の技術〉 ファン、ブロア、ポンプ等において、例えば１０００℃
以上の高温流体を対象とした場合、強い腐食流体を対象
とする場合、あるいは強磁場で使用する場合には、その
材料に金属を用いることは困難又は不可能であるので、
主にセラミック材料が使用されている。

第２図（ａｌ、（ｂｌには従来のセラミックブレードの
一例を示す。両図に示すように、回転軸０１に結合され
ているディスク０２０円周部にはブレード（翼）０３の
ルート（翼根）０３ａの形に相当する開孔０２ａが厚み
方向（軸方向）に形成されており、乙の開孔０２ａにブ
レード０３のルーｈ０３ａが嵌め込まれている。このル
ート０３ｇの断面形状は円形であるがその他種々の形状
があり、また、ブレード０３の嵌合方向も本例のように
軸方向の他に種々のものがある。さらに、ブレード０３
の形状としては長手方向断面形状、スキューの有無、横
断面形状の変化により種々のものが考えられるが、ここ
ではテーパ状平板ブレードとする。このような構造にお
いて回転軸０１を回転させると流体機構としての機能が
生じるが、その形式としては軸流、斜流、遠心等各種形
式があり、回転軸０１の長手方向に対するディスク０２
及びブレード０３の位置付けに関しても軸受間に位置す
る場合、オーバーハング部に位置する場合等が青火られ
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上述のようなセラミックブレードを使用している流体機
械を運転した場合のブレードの耐振強度について考えて
みると次のような問題がある。

人　単独ブレードの場合、固有振動数（曲げ、捩り）ｆ
が低くなり、第３図中ｆ１に示すように、運転範［ｆｆ
Ｊ（Ｎ、〜ＮＮ）において、回転数の低次のハーモニッ
ク成分１■　け■＝回転数Ｘｉ；　　ｉ＝１，２，３・
・）との共振を生じ、その振動応力レベルが大きくなる
（ここで低次とは一般にｉ　＜　５〜８をいう）Ｂ　セ
ラミックは材料減衰が小さいが、一般にブレードのルー
ト結合部の遠心力による固着化で構造減衰が期待できな
いので、ブレード自体の弾性振動の対数減衰率δがδ＜
ｏ、ｏｏｉ〜０．００５と非常に小さくなる。

したがって、ブレード共振応力は、外力レベルが小さく
ても大きな値となってしまう。

また、第３図に示すような運転範囲において変速運転す
るような場合、全域で共振を回避するのは不可能である
。さらに乙のような結果として、フラッタ等の発生限界
も低下し、サージング、旋回失速等を生じてしまった場
合に早期破損の心配がある。また、作動流体自体に脈動
を含へでいる場きの共振についても上記Ｂの理由により
応力レベルが大きくなってしまう。このように、従来の
セラミックブレードにおいては疲労破壊に直結した危険
な８！象が生じ易すがった。

本発明は、このような事情に鑑み、材料減衰とともにＨ
ＩＩ造減衰を併せ持つようにして対数減衰率を大幅に上
昇させたセラミックブレード構造を提供することを目的
とする。

く問題点を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明の構成は、セラミック製のブ
レードにおいて、その内部に空洞を設けるとともに該空
洞内に減衰材を封入あるいは挿入してなることを特徴と
する。

く作　　　用〉 前記構成においては、空洞内に封入あるいは挿入された
減衰材自体の減衰能、減衰材同志の￥ｌ擦及び減衰材と
空洞内壁との摩擦により、ブレード全体としての減衰能
が向上する。

く実　施　例〉 以下、本発明の好適な実施例と図面を参照しながら説明
する。

第１図（ａｌ〜（Ｃ）は本発明の一実施例にかかるセラ
ミックブレード構造を示す。なお、このブレードのディ
スクへの取付けは例えば第２図に示すように従来と同様
であり、ここでの説明は省略する。

これらの図面に示すように、ブレード３の内部には空洞
４が設けられている。この空洞４はルート３ａ側から穿
孔加工されてルート３ａに開口しており、この空洞４内
に後述の減衰材が挿入された後ルート３ａ側へ栓５が施
工されている。

第２図には他の例を示す。このブレード３は幅方向ある
いは厚み方向に２分割されており、分割したものに空洞
４を形成した後、この空洞４に減衰材４を挿入し、接合
されている。この場合の接合は長手方向に亘って連続で
なくてもよく、また接合法は特に限定されない。

このような空洞４はブレード３の長手方向に亘って全体
的に施工した方が効果的であるが、勿論、長手方向に対
して一部に形成してもよい。また、この空洞４の形状も
、その縦断面及び横断面形状共に限定されるものではな
く、例えばスリット等の幅の広い形状として、シート状
の減衰材をはさみ込むようにしてもよい。さらにこの空
洞４の数も上記例では２本としたがこれも特に限定され
ない。また、この空洞４は長手方向のもの以外に、厚み
方向あるいは幅方向に形成されたものでもよい。

本発明に用いられろ減衰材としては金属、非金属を問わ
ず、板状あるいはシート状のものを１枚以上、又は、粉
粒体、繊維状物質、線状物質及び梁状物質、高分子流体
（接着剤、シリコンゴム等）、発泡材などがある。

このようにして得られろ本発明のセラミックブレード構
造ではδが０．１より大きくすることができ、掘削能力
が１０倍以上向上する。

〈発明の効果〉 以上、実施例とともに具体的に説明したように、本発明
にかかるセラミックブレード構造とすれば、空洞内に封
入あるいは押入された減衰材自体の減衰能、減衰材同志
のｌＩ［及び減衰材と空洞内壁とのｗｉ擦により、ブレ
ードの振動減衰能が向上され、耐振強度が一桁以上改善
される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂｌ　、　ｔｅｌは本発明の実施
例にかかるセラミックブレード構造を示す説明図、第２
図は他の実施例にかかるセラミックブレード構造を示す
説明図、第３図ｆａｌ、（ｂｌは従来技術にかがるセラ
ミックブレードを使用した流体機械を示す説明図、第４
図は従来技術にががるセラミックブレードを使用した流
体機械における回転数と振動数との関係を示すグラフで
ある。 図　　面　　中、 ３はブレード、 ３ａはルート、 ４は空洞、 ５は栓である。 特　　許　　出　　願　　人 三菱重工業株式会社 復　　代　　理　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック製のブレードにおいて、その内部に空洞を設
   けるとともに該空洞内に減衰材を封入あるいは挿入して
   なることを特徴とするセラミックブレード構造。