JP7143059B2 - 機械構成要素のピーニングのための装置 - Google Patents

Description

本開示の分野は、一般にピーニングに関し、より詳細には、機械構成要素のショットピーニングに関する。

回転機械の構成要素を処理して、亀裂を防止し疲労寿命を改良するために、少なくともいくつかの公知のショットピーニングデバイスが使用されている。励起または推進デバイスが、構成要素に対してショット材を推進する。ショット材は、典型的には、球形を有する複数の小さな金属またはセラミック粒子を含む。ショット材が構成要素の表面に衝突するとき、その部分の表面に小さな球状の窪みが生じ、ピーニングされる表面に対する局所的な圧縮残留応力が生じる。ピーニング処理は、例えば、構成要素の表面上の微小亀裂の形成を軽減する助けとなる。

構成要素のためのいくつかの公知のピーニング法は、ショット材による構成要素の表面全体の処理を可能にするチャンバを含む。しかし、ショット材の推進を集中または局所化しないことによって、ショット材がチャンバから逃げて機械の他の部分を損傷する危険が高くなる。さらに、これらのピーニング法は、短い処理期間では正確度を提供しないことがあり、したがって、各構成要素をピーニングするのに相当な時間および労力を必要とすることがある。さらに、ピーニングの多くの知られている形態は、固定された、すなわち回転しない構成要素のみを処理する固定ピーニングデバイスを使用することしかできない。

米国特許第８９９７５４５号明細書

一態様では、構成要素を処理するためのピーニングデバイスが提供される。このデバイスは、ある量のショット材を推進するように構成されたショット材推進源を含む。このデバイスは、ショット材推進源にそれぞれ選択的に結合可能な複数の処理エンクロージャも含む。処理エンクロージャはそれぞれ、構成要素の複数の部分のうちの対応する部分と相補的な形状を有し、それにより、各処理エンクロージャと対応する部分とが協働して、ショット材を取り囲む。

別の態様では、ピーニングデバイス用の一組の処理エンクロージャが提供される。ピーニングデバイスは、構成要素を処理するように構成される。一組の処理エンクロージャは、ピーニングデバイスのショット材推進源に選択的に結合可能な第１の処理エンクロージャを含む。第１の処理エンクロージャは、構成要素の第１の表面と相補的な形状を有し、それにより、第１の処理エンクロージャと第１の表面とが協働して、ショット材を取り囲む。さらに、このデバイスは、ショット材推進源にそれぞれ選択的に結合可能な第２の処理エンクロージャを含む。第２の処理エンクロージャは、構成要素の第２の表面と相補的な形状を有し、それにより、第２の処理エンクロージャと第２の表面とが協働して、ショット材を取り囲む。

別の態様では、ピーニングデバイスを使用して構成要素を処理する方法が提供される。ピーニングデバイスは、ショット材推進源を含む。方法は、複数の処理エンクロージャのうちの第１のエンクロージャをショット材推進源に結合するステップと、構成要素の第１の部分に対してピーニングデバイスを位置決めするステップとを含む。この方法は、ショット材推進源を作動するステップも含む。第１の処理エンクロージャは、構成要素の第１の部分と相補的な形状を有し、それにより、第１の処理エンクロージャと第１の部分とが協働して、ショット材推進源によって推進されたショット材を取り囲む。この方法は、さらに、複数の処理エンクロージャのうちの第２のエンクロージャをショット材推進源に結合するステップと、構成要素の第２の部分に対してピーニングデバイスを位置決めするステップとを含む。さらに、この方法は、ショット材推進源を再作動するステップを含む。第２の処理エンクロージャは、構成要素の第２の部分と相補的な形状を有し、それにより、第２の処理エンクロージャと第２の部分とが協働して、ショット材推進源によって推進されたショット材を取り囲む。

本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めばより良く理解されよう。添付図面において、同様の符号は、図面を通して同様の部分を表す。

例示的な回転機械の概略図である。 図１に示される回転機械の拡大された例示的な構成要素の概略断面図である。 図２に示される構成要素と共に使用するための例示的なピーニング処理エンクロージャの概略斜視図である。 図２に示される構成要素に結合された図３に示されるピーニング処理エンクロージャを含む例示的なピーニングデバイスの斜視図である。 図２に示される構成要素と共に使用するための別の例示的なピーニング処理エンクロージャの概略斜視図である。 図２に示される構成要素に結合された図５に示されるピーニング処理エンクロージャを含む例示的なピーニングデバイスの斜視図である。 別の例示的なピーニング処理エンクロージャの概略斜視図である。 図１に示される回転機械の別の例示的な構成要素に結合された図７に示されるピーニング処理エンクロージャを含む例示的なピーニングデバイスの斜視図である。 別の例示的なピーニング処理エンクロージャの概略斜視図である。 図１に示される回転機械の別の例示的な構成要素に結合された図９に示されるピーニング処理エンクロージャを含む例示的なピーニングデバイスの斜視図である。 図３～１０に示されるピーニングデバイスなどのピーニングデバイスを使用する、図１に示される構成要素などの構成要素を処理する例示的な方法の流れ図である。

別段に明記しない限り、本願で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を例示することを意図されている。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を備える多様なシステムで適用可能であると考えられる。したがって、図面は、本明細書で開示される実施形態の実施に必要とされるものとして当業者に知られている全ての従来の特徴を含むことは意図されてはいない。

以下の明細書および特許請求の範囲では、いくつかの用語に対する言及がなされ、それらは、以下の意味を有すると定義されるものとする。

単数形である「一つの（ａ）」、「一つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈に別段の意味が明記されていない限り、複数形での言及も含む。

「任意選択の」または「任意選択で」は、続いて述べる事象または状況が生じても生じなくてもよく、その記載が、事象が生じる例と生じない例を含むことを意味する。

本明細書および特許請求の範囲を通して本願で使用される近似を表す言葉は、関連付けられる基本的な機能を変更せずに許容範囲内で変えることができる任意の定量的表現を変更するために適用することができる。したがって、用語「約」、「ほぼ」、および「実質的に」などの用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されない。少なくともいくつかの例では、近似を表す言葉は、値を測定するための器具の精度に対応することがある。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の制限を組み合わせるおよび／または交換することができる。そのような範囲は識別され、文脈または言葉で別段に示されない限り、その範囲に含まれる全ての部分範囲を含む。

本明細書で述べるピーニングデバイスは、限定はしないが回転機械構成要素などの機械構成要素のピーニングを容易にする。構成要素は、一連の表面を含む周縁を画定する。本明細書で述べるピーニングデバイスは、構成要素の対応する表面を処理するようにそれぞれ構成された複数の選択可能な処理エンクロージャを含む。例えば、いくつかの実施形態では、構成要素は少なくとも１つの回転対称面を含み、処理エンクロージャの形状は、構成要素が回転されている間にそのような表面のピーニング処理を容易にする。別の例では、構成要素は、そこに画定された少なくとも１つのスロットを含み、処理エンクロージャの形状は、スロットを画定する表面の局所的なピーニング処理を容易にする。

図１は、例示的な回転機械１０の概略図である。例示的実施形態では、回転機械１０は、吸気セクション１２と、吸気セクション１２の下流に結合された圧縮機セクション１４と、圧縮機セクション１４の下流に結合された燃焼器セクション１６と、燃焼器セクション１６の下流に結合されたタービンセクション１８と、タービンセクション１８の下流に結合された排気セクション２０とを含むガスタービンである。概して管状のケーシング３６が、吸気セクション１２、圧縮機セクション１４、燃焼器セクション１６、タービンセクション１８、および排気セクション２０の１つまたは複数を少なくとも部分的に取り囲む。代替実施形態では、回転機械１０は、本明細書で述べるような内部通路を有するように形成された構成要素が適している任意の回転機械である。さらに、本開示の実施形態は、例示のために回転機械の文脈で述べるが、本明細書で述べる実施形態は、画定された内部通路を有するように適切に形成された構成要素に関わる任意の文脈で適用可能である。

例示的実施形態では、タービンセクション１８は、ロータシャフト２２を介して圧縮機セクション１４に結合される。本明細書で使用されるとき、用語「結合」は、構成要素間の直接的な機械的、電気的、および／または通信接続に限定されず、複数の構成要素間の間接的な機械的、電気的、および／または通信接続も含むことがあることに留意すべきである。ロータシャフト２２は軸２３を定義する。

回転機械１０の動作中、吸気セクション１２は、空気を圧縮機セクション１４に向けて送る。圧縮機セクション１４は、空気を圧縮して、より高い圧力および温度にする。より具体的には、ロータシャフト２２は、圧縮機セクション１４内でロータシャフト２２に結合された圧縮機ブレード４０の少なくとも１つの周方向列に回転エネルギーを与える。例示的実施形態では、圧縮機ブレード４０の各列の前に、ケーシング３６から径方向内側に延びる圧縮機静翼４２の周方向列があり、これらの静翼４２が、圧縮機ブレード４０に空気流を導く。圧縮機ブレード４０の回転エネルギーが、空気の圧力および温度を上昇させる。圧縮機セクション１４は、圧縮空気を燃焼器セクション１６に向けて放出する。

燃焼器セクション１６で、圧縮空気が燃料と混合されて点火されて、燃焼ガスが生成され、これらの燃焼ガスは、タービンセクション１８に向けて送られる。より具体的には、燃焼器セクション１６は、少なくとも１つの燃焼器２４を含み、燃焼器２４において、燃料、例えば天然ガスおよび／または燃料油が空気流に注入され、燃料－空気混合物が点火されて高温燃焼ガスが生成され、これらの燃焼ガスがタービンセクション１８に向けて送られる。

タービンセクション１８は、燃焼ガス流からの熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換する。より具体的には、燃焼ガスは、タービンセクション１８内でロータシャフト２２に結合されたロータブレード７０の少なくとも１つの周方向列に回転エネルギーを与える。特定の実施形態では、ロータブレード７０の各列は、ロータシャフト２２に沿って、タービンスペーサ７６によって、ロータブレード７０の隣接する列から離間されている。例示的実施形態では、ロータブレード７０の各列の前に、ケーシング３６から径方向内側に延びるタービン静翼７２の周方向列があり、これらの静翼７２が、ロータブレード７０に燃焼ガスを導く。いくつかの実施形態では、後方シャフト７８は、ロータシャフト２２の後方部分を画定する。ロータシャフト２２は、限定はしないが発電機および／または機械駆動アプリケーションなどの負荷（図示せず）に結合することができる。排気された燃焼ガスは、タービンセクション１８から下流へ排気セクション２０に流れる。

図２は、（図１に示される）回転機械１０の例示的な構成要素１８０の概略断面図である。構成要素１８０は、複数の部分１８３によって画定される軸方向に延びる周縁１８２を含む。例示的実施形態では、各周縁部分１８３は、ロータ軸２３周りで対称形状を有する。より具体的には、例示される実施形態では、構成要素１８０は、（図１に示される）タービンスペーサ７６である。代替実施形態では、構成要素１８０は、ロータ２２の任意の他の適切な構成要素である。

例えば、例示的実施形態では、部分１８３は、直列の関係で配置された複数の隆起面１８４と複数の陥凹面１８６とを含む。各隆起面１８４は、各隣接する陥凹面１８６よりも大きく径方向外側に延びている。さらに、例示的実施形態では、各隆起面１８４は実質的に同一の形状を有し、各陥凹面１８６は実質的に同一の形状を有する。代替実施形態では、少なくとも１つの隆起面１８４は、少なくとも１つの他の隆起面１８４とは異なる形状を有し、および／または少なくとも１つの陥凹面１８６は、少なくとも１つの他の陥凹面１８６とは異なる形状を有する。他の代替実施形態では、部分１８３は、ロータ軸２３周りに延びる対称形状の任意の他の適切な組合せを有することもある。

図３は、（図２に示される）構成要素１８０と共に使用するための例示的な第１のピーニング処理エンクロージャ１３２の概略斜視図である。図４は、構成要素１８０に結合された第１のピーニング処理エンクロージャ１３２を含む例示的なピーニングデバイス１００の斜視図である。図３および図４を参照すると、第１のピーニング処理エンクロージャ１３２は、ピーニングデバイス１００にそれぞれ選択的に結合可能な複数のピーニング処理エンクロージャ１３２の１つである。各ピーニング処理エンクロージャ１３２は、構成要素周縁１８２の対応する部分１８３と実質的に相補的な形状を有する。したがって、構成要素１８０がピーニングデバイス１００に対して回転されるとき、各ピーニング処理エンクロージャ１３２と対応する周縁部分１８３とが協働して、ピーニングに使用されるショット材（図示せず）を取り囲む。

例えば、例示的実施形態では、第１のピーニング処理エンクロージャ１３２は、構成要素周縁１８２の隆起面１８４の少なくとも１つと相補的であるように形作られている。第１のピーニング処理エンクロージャ１３２（例示された実施形態では隆起型処理エンクロージャ２００として示されている）は、インターフェース２０２と、インターフェース２０２に結合された隆起型処理チャンバ２０６とを含む。隆起型処理チャンバ２０６は、一対の対向する側壁２０４を含み、それらの側壁２０４は、周縁１８２に隣接して周方向に延び、それらの間に構成要素周縁１８２の隆起面１８４を受け取るように構成される。より具体的には、チャンバ２０６は、外側に張り出した隆起面１８４と相補的なＵ字形の溝を画定する。

アパーチャ２０８は、インターフェース２０２および隆起型処理チャンバ２０６を通って延びている。インターフェース２０２は、ピーニングデバイス１００のショット材推進源１０２に結合するように構成され、それにより、アパーチャ２０８は、推進源１０２によって加速されたショット材（図示せず）が、隆起型処理チャンバ２０６によって取り囲まれた隆起面１８４の部分に接触することを可能にし、その一方で、チャンバ２０６は、ショット材が構成要素１８０の他の表面と接触すること、および／または環境に逃げることを妨げる。いくつかの実施形態では、壁２０４に平行に測定されたチャンバ２０６の長さは、構成要素１８０の円周よりもはるかに短く、構成要素１８０がピーニングデバイス１００に対して回転されるときに、周縁１８２の選択された部分に沿ったピーニングの正確度および／または密度の増加を容易にする。代替実施形態では、チャンバ２０６の長さは、構成要素１８０の円周よりもはるかに短いものではない。

図５は、（図２に示される）構成要素１８０と共に使用するための例示的な第２のピーニング処理エンクロージャ１３２の概略斜視図である。図６は、構成要素１８０に結合された第２のピーニング処理エンクロージャ１３２を含むピーニングデバイス１００の斜視図である。図５および図６を参照すると、第２のピーニング処理エンクロージャ１３２（例示される実施形態では陥凹型処理エンクロージャ３００として示されている）は、構成要素周縁１８２の陥凹面１８６の少なくとも１つと相補的になるように形作られる。より具体的には、例示的実施形態では、陥凹型処理エンクロージャ３００は、インターフェース３０２と、インターフェース３０２に結合された陥凹型処理チャンバ３０６とを含む。陥凹型処理チャンバ３０６は、一対の対向する側壁３０４を含み、それらの側壁３０４は、周縁１８２に隣接して軸方向に延び、構成要素周縁１８２の陥凹面１８６によって受け取られるように構成される。より具体的には、チャンバ３０６は、内方向に凹んだ陥凹面１８６と実質的に相補的な逆Ｕ字形の端部を画定する。

アパーチャ３０８は、インターフェース３０２および陥凹型処理チャンバ３０６を通って延びている。インターフェース３０２は、ピーニングデバイス１００のショット材推進源１０２に結合するように構成され、それにより、アパーチャ３０８は、推進源１０２によって加速されたショット材（図示せず）が、陥凹型処理チャンバ３０６によって取り囲まれた陥凹面１８６の部分に接触することを可能にし、その一方で、チャンバ３０６は、ショット材が構成要素１８０の他の表面と接触すること、および／または環境に逃げることを妨げる。いくつかの実施形態では、壁３０４の間で測定されたチャンバ３０６の長さは、構成要素１８０の円周よりもはるかに短く、構成要素１８０がピーニングデバイス１００に対して回転されるときに、周縁１８２の選択された部分に沿ったピーニングの正確度および／または密度の増加を容易にする。代替実施形態では、チャンバ３０６の長さは、構成要素１８０の円周よりもはるかに短いものではない。

図１～図６を参照すると、動作時、構成要素１８０の周縁１８２をピーニングするために、隆起型処理エンクロージャ２００がピーニングデバイス１００に結合される。ショット材（図示せず）がデバイス１００に装填される。ピーニングデバイス１００は、構成要素１８０の周縁１８２での複数の隆起面１８４のうちの対応する隆起面にチャンバ２０６が結合するように、構成要素１８０に対して位置決めされる。次いで、構成要素１８０がピーニングデバイス１００に対して軸２３周りで回転され、ショット材推進源１０２が作動されて、ショット材を構成要素１８０に向けて繰り返し投射する。隆起型処理チャンバ２０６と隆起面１８４とが協働して、構成要素１８０がピーニングデバイス１００に対して回転されている間にショット材を取り囲む。例えば構成要素１８０の選択された回転数を完了することによって処理のサイクルが完了すると、ショット材推進源１０２は作動停止され、ピーニングデバイス１００は、チャンバ２０６が別の隆起面１８４に結合されるように位置決め変更され、ピーニング操作が繰り返される。その後、陥凹型処理エンクロージャ３００がピーニングデバイス１００に結合され、同様の手順が使用されて、陥凹型処理エンクロージャ３００を構成要素１８０の各対応する陥凹面１８６に結合して、陥凹面１８６をピーニングする。代替実施形態では、構成要素１８０は、ピーニング処理中に静止しており、代わりにピーニングデバイス１００が構成要素１８０の周りを回転する。

図７は、ピーニングデバイス１００と共に使用するための例示的な第３のピーニング処理エンクロージャ１３２の概略斜視図である。図８は、（図１に示される）回転機械１０の別の例示的な構成要素１８０に結合された第３のピーニング処理エンクロージャ１３２を含むピーニングデバイス１００の斜視図である。例示される実施形態では、構成要素１８０の周縁部分１８３は、リム面１８８と、隣接する側面１９０とを含む。より具体的には、例示される実施形態では、構成要素１８０は、（図１に示される）後方シャフト７８である。代替実施形態では、構成要素１８０は、ロータ２２の任意の他の適切な構成要素である。

図７および図８を参照すると、第３のピーニング処理エンクロージャ１３２（例示される実施形態ではリム処理エンクロージャ７００として示されている）は、構成要素周縁１８２のリム面１８８と相補的になるように形作られる。より具体的には、例示的実施形態では、リム処理エンクロージャ７００は、インターフェース７０２と、インターフェース７０２に結合されたリム処理チャンバ７０６とを含む。リム処理チャンバ７０６は、外縁１８２に隣接して軸方向に延び、リム面１８８に隣接して構成要素周縁１８２の側面１９０に結合するように構成された側壁７０４を含む。より具体的には、チャンバ７０６は、リム面１８８および隣接する側面１９０と実質的に相補的な半Ｕ字形状を画定する。

アパーチャ７０８は、インターフェース７０２およびリム処理チャンバ７０６を通って延びている。インターフェース７０２は、ピーニングデバイス１００のショット材推進源１０２に結合するように構成され、それにより、アパーチャ７０８は、推進源１０２によって加速されたショット材（図示せず）が、リム処理チャンバ７０６によって取り囲まれたリム面１８８の部分に接触することを可能にし、その一方で、チャンバ７０６は、ショット材が構成要素１８０の他の表面と接触すること、および／または環境に逃げることを妨げる。いくつかの実施形態では、壁７０４に平行に測定されたチャンバ７０６の長さは、構成要素１８０の円周よりもはるかに短く、構成要素１８０がピーニングデバイス１００に対して回転されるときに、周縁１８２の選択された部分に沿ったピーニングの正確度および／または密度の増加を容易にする。代替実施形態では、チャンバ７０６の長さは、構成要素１８０の円周よりもはるかに短いものではない。

動作時、構成要素１８０の周縁１８２をピーニングするために、上述したのと同様に、リム処理エンクロージャ７００がピーニングデバイス１００に結合される。ショット材（図示せず）がデバイス１００に装填される。ピーニングデバイス１００は、チャンバ７０６が構成要素１８０の周縁１８２でのリム面１８８に結合するように、構成要素１８０に対して位置決めされる。次いで、構成要素１８０がピーニングデバイス１００に対して軸２３周りで回転され、ショット材推進源１０２が作動されて、ショット材を構成要素１８０に向けて繰り返し投射する。リム処理チャンバ７０６とリム面１８８とが協働して、構成要素１８０がピーニングデバイス１００に対して回転されている間にショット材を取り囲む。代替実施形態では、構成要素１８０は、ピーニング処理中に静止しており、代わりにピーニングデバイス１００が構成要素１８０の周りを回転する。

代替実施形態では、周縁部分１８３は、ロータ軸２３に対して対称に延びる形状の任意の他の適切な組合せを有していてもよく、複数の処理エンクロージャ１３２が、それぞれのそのような部分１８３と相補的な形状を有する対応する処理エンクロージャ１３２を含む。

特定の実施形態では、ピーニングデバイス１００によるいくつかの周縁部分１８３のピーニング処理中、構成要素１８０は静止したままである。例えば、限定はしないが、特定の実施形態では、周縁１８２は、ロータ軸２３に対して対称でない少なくとも１つの部分１８３を含む。図９は、ピーニングデバイス１００と共に使用するための例示的な第４のピーニング処理エンクロージャ１３２の概略斜視図である。図１０は、（図１に示される）回転機械１０の別の例示的な構成要素１８０に結合された第４のピーニング処理エンクロージャ１３２を含むピーニングデバイス１００の斜視図である。例示される実施形態では、構成要素１８０の周縁部分１８３は、一対の対向する側壁１９４をそれぞれ有するダブテールスロット１９２を含む。より具体的には、例示される実施形態では、構成要素１８０は、対応するダブテールスロット１９２に受け取られるように形作られたダブテール根部（図示せず）をそれぞれ有する（図１に示される）１列の周方向ロータブレード７０を保持するように構成されたタービンディスク本体である。代替実施形態では、構成要素１８０は、ロータ２２の任意の他の適切な構成要素である。

図９および図１０を参照すると、第４のピーニング処理エンクロージャ１３２（例示される実施形態ではダブテールスロット処理エンクロージャ９００として示されている）は、構成要素周縁１８２のダブテールスロット１９２と相補的であるように形作られる。より具体的には、例示的実施形態では、ダブテールスロット処理エンクロージャ９００は、インターフェース９０２と、インターフェース９０２に結合されたダブテールスロット処理チャンバ９０６とを含む。ダブテールスロット処理チャンバ９０６は、ダブテールスロット１９２によって摺動可能に受け取られ、ダブテールスロット１９２に垂直に延びるように構成された一対の対向する側壁９０４を含む。より具体的には、チャンバ９０６は、ダブテールスロット１９２と実質的に相補的な形状を画定する。

アパーチャ９０８は、インターフェース９０２およびダブテールスロット処理チャンバ９０６を通って延びている。例示的実施形態では、インターフェース９０２の遠位にあるアパーチャ９０８は、一対の対向するサイドアパーチャ９１０に分割され、各サイドアパーチャ９１０は、ダブテールスロット処理エンクロージャ９００がダブテールスロット１９２に受け取られるときにダブテールスロット１９２のそれぞれの側壁１９４に隣接して位置するように構成される。インターフェース９０２は、ピーニングデバイス１００のショット材推進源１０２に結合するように構成され、それにより、アパーチャ９０８は、推進源１０２によって加速されたショット材（図示せず）が、リム処理チャンバ９０６によって取り囲まれたダブテール側壁１９４の部分に接触することを可能にし、その一方で、チャンバ９０６は、ショット材が構成要素１８０の他の表面と接触すること、および／または環境に逃げることを妨げる。いくつかの実施形態では、ダブテールスロット１９２に平行に測定されたチャンバ９０６の長さは、ダブテールスロット１９２の長さよりも短く、周縁１８２の選択された部分に沿ったピーニングの正確度および／または密度の増加を容易にする。代替実施形態では、チャンバ９０６の長さは、ダブテールスロット１９２の長さよりも短いものではない。

動作時、ダブテールスロット１９２の周縁１８２をピーニングするために、ダブテールスロット処理エンクロージャ９００がピーニングデバイス１００に結合される。ショット材（図示せず）がデバイス１００に装填される。ピーニングデバイス１００は、チャンバ９０６がダブテールスロット１９２によって受け取られるように、およびサイドアパーチャ９１０が構成要素１８０の周縁１８２でダブテール側壁１９４に隣接して位置決めされるように、構成要素１８０に対して位置決めされる。ショット材推進源１０２は、ショット材を構成要素１８０に向けて繰り返し投射するように作動される。処理のサイクルが完了すると、ショット材推進源１０２が作動停止され、ピーニングデバイス１００は、チャンバ９０６がダブテールスロット１９２の別の部分に結合される、または別のダブテールスロット１９２によって受け取られるように位置決め変更され、ピーニング動作が繰り返される。特定の実施形態では、第４のピーニング処理エンクロージャ１３２は、構成要素１８０の大きなセクションを同時にピーニングするように構成されたエンクロージャ（図示せず）と比較して、構成要素１８０に画定されたスロットのピーニング処理の正確度および精度の向上を容易にする。

代替実施形態では、周縁部分１８３は、形状の任意の他の適切な組合せを有していてもよく、複数の処理エンクロージャ１３２が、それぞれのそのような部分１８３と相補的な形状を有する対応する処理エンクロージャ１３２を含む。

ピーニングデバイス１００は、選択された有効性で構成要素周縁１８２の表面をピーニングするのに十分なエネルギーでショット材がピーニング処理エンクロージャ１３２に送達されることを可能にする任意の適切なショット材推進源１０２を含む。例えば、限定はしないが、ショット材推進源１０２は、ショット材を推進するのに適した遠心ブラストホイールを含む。別の例では、限定はしないが、ショット材推進源１０２は、ショット材を推進するのに適したエアブラストシステムを含む。別の例では、限定はしないが、ショット材推進源１０２は、ショット材を推進するのに適した超音波励起源を含む。いくつかの実施形態では、ピーニングデバイス１００は、使用済みのショット材を回収するのに適した真空システム（図示せず）をさらに含む。

図１１は、ピーニングデバイス１００などのピーニングデバイスを使用して構成要素１８０などの構成要素を処理する例示的な方法１１００の流れ図である。図１～図１１を参照すると、例示的実施形態では、ピーニングデバイスは、ショット材推進源１０２などのショット材推進源を含む。方法１１００は、処理エンクロージャ１３２のうちの第１のエンクロージャなど、複数の処理エンクロージャのうちの第１のエンクロージャをショット材推進源に結合するステップ１１０２と、周縁１８２の部分１８３のうちの第１の部分など、構成要素の第１の部分に対してピーニングデバイスを位置決めするステップ１１０４とを含む。方法１１００は、ショット材推進源を作動するステップ１１０６も含む。第１の処理エンクロージャは、構成要素の第１の部分と相補的な形状を有し、それにより、第１の処理エンクロージャと第１の部分とが協働して、ショット材推進源によって推進されたショット材を取り囲む。

方法１１００は、さらに、処理エンクロージャ１３２のうちの第２のエンクロージャなど、複数の処理エンクロージャのうちの第２のエンクロージャをショット材推進源に結合するステップ１１０８と、周縁１８２の部分１８３のうちの第２の部分など、構成要素の第２の部分に対してピーニングデバイスを位置決めするステップ１１１０とを含む。さらに、方法１１００は、ショット材推進源を再作動するステップ１１１２を含む。第２の処理エンクロージャは、構成要素の第２の部分と相補的な形状を有し、それにより、第２の処理エンクロージャと第２の部分とが協働して、ショット材推進源によって推進されたショット材を取り囲む。

本明細書で述べたピーニングデバイスの実施形態は、公知のピーニングデバイスに勝るいくつかの利点を提供する。具体的には、それらの実施形態は、単一のピーニングデバイスに直列に取付け可能な選択可能な処理エンクロージャを使用して構成要素の複数の部分をピーニングすることを可能にする。より具体的には、各処理エンクロージャは、構成要素の対応する部分と相補的に形作られる。特定の実施形態では、選択可能な処理エンクロージャは、構成要素が回転されている間、構成要素の円周面の少なくとも一部のピーニングを可能にする。例えば、少なくともいくつかの公知の構成要素は、一連の隆起面および陥凹面を含む円周面を含み、隆起面は、陥凹面よりも大きく径方向に延びる。そのような場合、本明細書で述べるピーニングデバイスは、構成要素が回転されている間に構成要素のそれぞれの表面をそれぞれが処理するように順次に取付け可能な２つの処理エンクロージャを含む。処理エンクロージャの形状は、構成要素の表面の処理を改良する。さらに、本明細書で提供する実施形態は、ショット材の集中的または局所的推進を提供し、ショット材がチャンバから逃げて機械の他の部分を損傷する危険の低減、および／または短い処理期間にわたる正確度の改良を容易にする。

本明細書で述べる方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、以下の少なくとも１つを含む：（ａ）複数の表面構成を有するいくつかの部分を有する構成要素のピーニング処理の品質および均一性を改良すること；（ｂ）構成要素の複数の部分を処理するために交換可能な部分を有する標準化されたデバイスの使用を可能にすること；（ｃ）構成要素の耐用年数を改良すること；ならびに（ｄ）回転対称構成要素の各部のピーニング用の単一のセットアップおよび動作を可能にし、必要な時間量および構成要素を維持するために費やされる人力を削減すること。

ピーニングデバイスの例示的な実施形態を詳細に上述した。ピーニングデバイス、ならびにそのようなシステムおよびデバイスを製造または操作する方法は、本明細書で述べた特定の実施形態に限定されず、システムの構成要素および／または方法のステップを、本明細書で述べる他の構成要素および／またはステップから独立して個別に利用することができる。例えば、本発明のシステム、装置、および方法は、他のタイプのピーニングデバイスと組み合わせて使用することもでき、本明細書で述べたピーニングデバイス、システム、および方法のみを用いた実施に限定されない。例示的実施形態は、多くの他のアプリケーション、機器、およびシステムに関連して実施および利用することができる。

本開示の様々な実施形態の具体的な特徴は、ある図面には示されており、ある図面には示されていないことがあるが、これは便宜上のものに過ぎない。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求することができる。

本明細書では、最良の形態を含めたいくつかの実施形態を開示するため、ならびにまた、任意のデバイスまたはシステムを作成して使用することおよび任意の組み込まれた方法を実施することを含め、当業者が実施形態を実施できるようにするために、いくつかの例を使用する。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に想到される他の例を含むこともできる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と相違のない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文字通りの言葉との相違が実質的にない同等な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲の範囲内にあるものと意図される。

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
構成要素（１８０）を処理するためのピーニングデバイス（１００）であって、
ある量のショット材を推進するように構成されたショット材推進源（１０２）と、
前記ショット材推進源にそれぞれ選択的に結合可能な複数の処理エンクロージャ（１３２）とを備え、前記処理エンクロージャがそれぞれ、前記構成要素の複数の部分（１８３）のうちの対応する部分と相補的な形状を有し、それにより、各前記処理エンクロージャと前記対応する部分とが協働して、前記ショット材を取り囲む
ピーニングデバイス（１００）。
［実施態様２］
前記構成要素の前記部分のうちの少なくとも１つの部分が、前記構成要素の軸（２３）に対して対称であり、それにより、前記構成要素が前記ピーニングデバイスに対して回転されるときに、前記少なくとも１つの部分と前記対応する処理エンクロージャとが協働して、前記ショット材を取り囲む実施態様１記載のピーニングデバイス。
［実施態様３］
前記複数の処理エンクロージャが、前記構成要素の少なくとも１つの隆起面（１８４）を受け取るように構成された隆起型処理エンクロージャ（２００）を備える実施態様１記載のピーニングデバイス。
［実施態様４］
前記隆起型処理エンクロージャが、前記構成要素に隣接して周方向に延びるように構成された一対の対向する側壁（２４）を備え、それにより、前記対向する側壁が、それらの間に前記少なくとも１つの隆起面を受け取る実施態様３記載のピーニングデバイス。
［実施態様５］
前記複数の処理エンクロージャが、前記構成要素の少なくとも１つの陥凹面（１８６）によって受け取られるように構成された陥凹型処理エンクロージャ（３００）を備える実施態様１記載のピーニングデバイス。
［実施態様６］
前記陥凹型処理エンクロージャが、前記構成要素に隣接して軸方向に延びるように構成された１対の対向する側壁（３０４）を備え、それにより、前記対向する側壁が、前記少なくとも１つの陥凹面によって受け取られる実施態様５記載のピーニングデバイス。
［実施態様７］
前記複数の処理エンクロージャが、前記構成要素の少なくとも１つのダブテールスロット（１９２）によって受け取られるように構成されたダブテールスロット処理エンクロージャ（９００）を備える実施態様１記載のピーニングデバイス。
［実施態様８］
前記ダブテールスロット処理エンクロージャが、前記ダブテールスロットのそれぞれの側壁（１９４）に隣接して位置するようにそれぞれ構成された一対の対向するサイドアパーチャ（９１０）を備える実施態様７記載のピーニングデバイス。
［実施態様９］
ピーニングデバイス（１００）用の一組の処理エンクロージャ（１３２）であって、前記ピーニングデバイスが、構成要素（１８２）を処理するように構成され、前記一組の処理エンクロージャが、
前記ピーニングデバイスのショット材推進源（１０２）に選択的に結合可能な第１の処理エンクロージャ（１３２）であって、前記構成要素の第１の表面（１８３）と相補的な形状を有し、それにより前記第１の処理エンクロージャと前記第１の表面とが協働して前記ショット材を取り囲む、第１の処理エンクロージャと、
前記ショット材推進源に選択的に結合可能な第２の処理エンクロージャ（１３２）であって、前記構成要素の第２の表面（１８３）と相補的な形状を有し、それにより前記第２の処理エンクロージャと前記第２の表面とが協働して前記ショット材を取り囲む、第２の処理エンクロージャとを備える
一組の処理エンクロージャ（１３２）。
［実施態様１０］
前記構成要素の前記第１の表面が、前記構成要素の軸（２３）に対して対称であり、それにより、前記構成要素が前記ピーニングデバイスに対して回転されるときに、前記第１の部分と前記第１の処理エンクロージャとが協働して、前記ショット材を取り囲む実施態様９記載の一組の処理エンクロージャ。
［実施態様１１］
前記第１の表面が、前記構成要素の周方向に延びる隆起面（１８４）であり、前記第１の処理エンクロージャの前記形状が、前記隆起面と相補的である実施態様１０記載の一組の処理エンクロージャ。
［実施態様１２］
前記第１の処理エンクロージャが、前記構成要素に隣接して周方向に延びるように構成された１対の対向する側壁（２０４）を備え、それにより、前記対向する側壁が、それらの間に前記隆起面を受け取る実施態様１１記載の一組の処理エンクロージャ。
［実施態様１３］
前記第２の表面が、前記構成要素の周方向に延びる陥凹面（１８６）であり、前記第２の処理エンクロージャの前記形状が、前記陥凹面と相補的である実施態様９記載の一組の処理エンクロージャ。
［実施態様１４］
前記第２の処理エンクロージャが、前記構成要素に隣接して軸方向に延びるように構成された１対の対向する側壁（３０４）を備え、それにより、前記対向する側壁が、前記陥凹面によって受け取られる実施態様１３記載の一組の処理エンクロージャ。
［実施態様１５］
前記第１の処理エンクロージャが、前記構成要素の少なくとも１つのダブテールスロット（１９２）によって受け取られるように構成されたダブテールスロット処理エンクロージャ（９００）を備える実施態様９記載の一組の処理エンクロージャ。
［実施態様１６］
前記ダブテールスロット処理エンクロージャが、前記ダブテールスロットのそれぞれの側壁に隣接して位置するようにそれぞれ構成された一対の対向するサイドアパーチャを備える実施態様９記載の一組の処理エンクロージャ。
［実施態様１７］
ピーニングデバイスを使用して構成要素を処理する方法であって、前記ピーニングデバイスが、ショット材推進源を含み、
複数の処理エンクロージャのうちの第１の処理エンクロージャをショット材推進源に結合するステップと、
前記ピーニングデバイスを前記構成要素の第１の部分に対して位置決めするステップと、
前記ショット材推進源を作動させるステップであって、前記第１の処理エンクロージャが、前記構成要素の前記第１の部分と相補的な形状を有し、それにより、前記第１の処理エンクロージャと前記第１の部分とが協働して、前記ショット材推進源によって推進されたショット材を取り囲むステップと、
前記複数の処理エンクロージャのうちの第２の処理エンクロージャを前記ショット材推進源に結合するステップと、
前記ピーニングデバイスを前記構成要素の第２の部分に対して位置決めするステップと、
前記ショット材推進源を再作動させるステップであって、前記第２の処理エンクロージャが、前記構成要素の前記第２の部分と相補的な形状を有し、それにより、前記第２の処理エンクロージャと前記第２の部分とが協働して、前記ショット材推進源によって推進されたショット材を取り囲むステップと
を含む方法。
［実施態様１８］
前記構成要素の前記第１の部分が、前記構成要素の軸に対して対称であり、前記方法がさらに、前記構成要素を前記ピーニングデバイスに対して回転させるステップを含み、前記構成要素が前記ピーニングデバイスに対して回転されるときに、前記第１の部分と前記第１の処理エンクロージャとが協働して、前記ショット材を取り囲む実施態様１７記載の方法。
［実施態様１９］
前記第１の部分が隆起面を画定し、前記第１の処理エンクロージャを前記ショット材推進源に結合するステップが、前記隆起型処理エンクロージャを前記ショット材推進源に結合するステップを含む実施態様１７記載の方法。
［実施態様２０］
前記第１の部分がダブテールスロットを画定し、前記第１の処理エンクロージャを前記ショット材推進源に結合するステップが、ダブテールスロット処理エンクロージャを前記ショット材推進源に結合するステップを含み、前記ダブテールスロット処理エンクロージャが、前記ダブテールスロットのそれぞれの側壁に隣接して位置するようにそれぞれ構成された一対の対向するサイドアパーチャを含む実施態様１７記載の方法。

１０ 回転機械
１２ 吸気セクション
１４ 圧縮機セクション
１６ 燃焼器セクション
１８ タービンセクション
２０ 排気セクション
２２ ロータ
２３ 軸
２４ 燃焼器
３６ ケーシング
４０ 圧縮機ブレード
４２ 圧縮機静翼
７０ タービンロータブレード
７２ タービン静翼
７６ タービンスペーサ
７８ 後方シャフト
１００ ピーニングデバイス
１０２ ショット材推進源
１３２ ピーニング処理エンクロージャ
１８０ 構成要素
１８２ 構成要素周縁
１８３ （構成要素周縁の）部分
１８４ 隆起面
１８６ 陥凹面
１８８ リム面
１９０ 隣接する側面
１９２ ダブテールスロット
１９４ 対向する側壁
２００ 隆起型処理エンクロージャ
２０２ インターフェース
２０４ 対向する側壁
２０６ 隆起型処理チャンバ
２０８ アパーチャ
３００ 陥凹型処理エンクロージャ
３０２ インターフェース
３０４ 対向する側壁
３０６ 陥凹型処理チャンバ
３０８ アパーチャ
７００ リム処理エンクロージャ
７０２ インターフェース
７０４ 側壁
７０６ リム処理チャンバ
７０８ アパーチャ
９００ ダブテールスロット処理エンクロージャ
９０２ インターフェース
９０４ 対向する側壁
９０６ ダブテールスロット処理チャンバ
９０８ アパーチャ
９１０ 対向するサイドアパーチャ

Claims (1)

1. ピーニングデバイス（１００）であって、
   構成要素（１８０）に向けてある量のショット材を推進するように構成されたショット材推進源（１０２）と、
   前記構成要素（１８０）の表面の対応する部分に噛み合うように構成されたダブテールスロット処理エンクロージャ（９００）とを備え、
   前記ダブテールスロット処理エンクロージャ（９００）は、前記構成要素（１８０）のダブテールスロット（１９２）によって摺動可能に受け入れられ、前記ダブテールスロット（１９２）に垂直に延びるように構成された一対の対向する側壁（９０４）を有するチャンバー（９０６）を備え、
   前記ダブテールスロット処理エンクロージャ（９００）は、前記ダブテールスロット処理エンクロージャ（９００）のインターフェース（９０２）および前記チャンバー（９０６）を通って延びるアパーチャ（９０８）を含み、
   前記インターフェース（９０２）が、前記ショット材推進源（１０２）に取り外し可能に取り付けられ、
   前記アパーチャ（９０８）が、前記インターフェース（９０２）および前記チャンバ（９０６）を通って前記ショット材推進源（１０２）へ延びて、前記ショット材のある量を前記構成要素（１８０）の前記表面の前記対応する部分に推進し、
   前記インターフェース（９０２）の遠位にある前記アパーチャ（９０８）は、一対の対向するサイドアパーチャ（９１０）に分割され、
   前記対向するサイドアパーチャ（９１０）の対は、それぞれ、前記ダブテールスロット（１９２）の２つの対向する側部のうちの１つに隣接して配置するように構成され、その結果、前記ショット材の前記ある量は、前記ピーニングデバイス（１００）の動作中に前記ダブテールスロット（１９２）の２つの対向する側部のみに接触する、
   ピーニングデバイス（１００）。

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