JPS58186031A - 回転する金属部品の低温保証試験方法及び低温保証試験装置 - 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】

本発明は、回転部品特に航空機のエンジン・ディスク及
びブレードのような回転部品の保証試験を低温（本明細
書に於て低温とはサイクロジェニック濡度をいう）で行
うための方法及び装置に係る。ガスタービンエンジンの
分野で、周知のように、エンジン構成部品の耐久性は至
上の重要性を有し、明らかに、エンジン構成部品の耐用
時間が良いほど、構成部品の修理または交換のために費
用のかさむエンジン取外しを行わずにエンジンを使用し
得る時間が良くなる。現在、例えば、エンジン・ディス
クに対する保守プランによれば、真の耐用時間に対して
大ぎな余裕をみた使用時間で交換が行われている。現在
の試験方法は螢光浸透、渦電流及び超音波非破壊試験で
あり、これらの方法により典型的に得られる期待寿命は
１４００時間である。それに対して、低温保証試験によ
り（ｑられる期待寿命は２４００時間である。加えて、
現在の試験方法はノールプルーフの点で十分でない。こ
れに対して、低温保証試験は木質的にフールプルーフで
ある。何故ならば、それは材料特性、部品形態及び試験
中の負荷の大ぎさに依存するからである。 米国特許第３，２５０，９０１号及び第４．０４６．０
０２号明＄１ＨＪには、ロータのようなエンジン部品の
耐用寿命を指示づるためのシステムが示されている。米
国特許第３，２７３．６３６号及び第３．４６５，５６
９号明１書には、内部温間を制御するために低温液体が
使用される二種類のチャンバが示されている。 本発明の目的は低温に於て回転金属部品を試験するため
の装置を提供１−ることである。本装置はタンクを有し
、このタンクは内側液体タンク壁を有し、金属部品はそ
の内部に取付けられ、低温に冷却され、周囲を真空にさ
れ、その後に所望の応力を受けるように回転される。本
装置は、内側液体タンクの内部に金属部品を回転可能に
取付

【）るための手段と、前記金属部品を浸漬するよう
に前記内側液体タンクを低温液体で充満するための手段
と、前記内側タンク壁の内部から前記低温液体を排出し
且前記壁の内部を真空にするための手段と、前記部品を
回転しぞれに所望の応力を与えるための手段とを含んで
いる。また、液体窒素を入れるための内側チＩＦンバと
内部を真空に保たれ−（いる外側チャンバとを有する前
記内側液体タンクに対して蓋が設けられている。 本発明の他の目的は、現在の余り総合的でないインサー
ビス試験法の必要をなくすように、総合的非破壊試験法
として回転可能な金属部品をその回転中に低温保証試験
を行うための方法を提供することである。前記金属部品
を形成する金属は高強度及び低破断じん性の特性を有し
、低温におかれるとき実質的にその強度を増し且その破
断じん性を減する。前記方法によれば、前記金属部品は
部品破断の１＝めに必要な臨界傷寸法を減するように低
温におかれ、次いで前記部品の有害な永久変５− 形を生起させることなく、しかも減ぜられた臨界傷寸法
またはそれ以上の傷寸法で前記部品を破断させる応力を
部品に生じさせるように前記低温と０．２％耐力強痕を
越えない応力レベルに等価な速度とに於て回転される。 本発明の別の目的は、保証試験後に残留する有利な応力
のために寿命上の利益を得られるように部品を低温環境
で回転さけて試験する保証試験方法を提供づることであ
る。本方法によれば、試験の間隔を長くすることができ
る。 以下、図面により本発明の詳細な説明する。 航空機の臨界的部品、即ちその欠陥により飛行の安全性
を脅かりような部品、に対する現在の試験方法はフール
プルーフの点で十分でないという事実から、本質的にフ
ールプルーフであり且部品の材料特性に依存する試験方
法が捜し求められた。 動作温度に於て高強度及び低破断じん性の特性を有し、
低温におかれる時に強度が実質的に増大し且破断じん性
が実質的に減少する材料からなる回転可能な金属部品に
対して、保証試験の方法が定６− められた。これらの特性を有する部品が低温におかれる
時、部品は動作速劇により生ずる動作応力に於て減ぜら
れた臨界傷寸法で破壊する。また、前記部品が低温に冷
却され且その試験応力を増す試験速度で回転されると、
部品は一層減ぜられた臨界傷寸法で破壊する。 試験に対して最大の安全限界を１ｑるため、低温に於け
る部品は、永久変形が生起づる点の直ぐ下の応力の下に
前記部品をおくような増大された速度で回転される。こ
の応力に於て、前記部品は次回の検査までの部品の再使
用を許ザような安全限界を与える大幅に減ぜられた傷寸
法で破壊Ｊる。 第３図から解るように、八により表される動作温度及び
動作遠心応力に於ける部品の破断に必要な臨界傷深さに
より表される臨界傷寸法は、Ｂにより表される一３２０
下（−１９５，５５℃）の低温と永久変形を生じない金
属の０．２％耐力強度に等価な保証遠心応力と１於ける
部品の破断に必要な臨界傷深ざよりも追かに大ぎい。所
与の金属部品に対」ノてＡに於ける臨界傷深さが約０．
１０インチ（０，２５４ｃｌｌｌ）でありｆｌＢに於け
る臨界傷深さが約０．００３インチ（０，００７６ｃｍ
）ひあると仮定している第３図では、臨界傷深さの比は
約１＝３３であり実質的な安全限界内にある。 所与の金属部品がこれらのグラフを用いて低温保証試験
を行われれば、０．００３インチ（０゜００７６ｃｍ）
またはそれ以上の深さを有する所定の臨界位置に於ける
傷深さにより表される全ての傷は破壊し、部品は、もし
存在するとしても、０゜００３インチ（０，００７６ｃ
ｎ＋）以下の位置に於ける傷のみを有する。既知の方法
を用いて、部品の残存寿命はその動作条件を用いて予測
され（９る。 部品は予測される破壊の時点以前に低温に於ける再試験
のスケジュールを樹てられ得る。 同一の所与の金属部品を用いて、第３図では、動作遠心
応力は部品を、部品が一３２０°［（−１９５，５５℃
）の低温にあるＣに於て破断づる。 上記の過程を用いて、Ｃは約０．０５インチ（０゜１２
７ｃｍ）の臨界傷深さを表す。ＣとＡどの間の臨界傷深
さの比は１：２であり、その欠陥により飛行の安全性を
脅か１部品に対して適当な試験を行うために（よ低過ぎ
る安全限界である。従って、最大安全限界に対して０．
２％耐力強度またはその近くの応力レベルに等価な速度
で試験を行うことが推奨される。０．２％耐力強度以上
の応力レベルに等価な速度により永久変形を生じる回転
部品は受入れ不能であることは理解されよう。 特定の金属Ｔｉ　６−２−４−６　（ＰＷＡ−１２１６
）は６５下（１８，３３℃）に於ける約１６０ｋｓｉ　
　（１１０３ＭＰａ　）から−３２０下（−１９５，５
５℃）に於Ｉ′ｌる約２４０ｋｓｉ　　（１６５５ＭＰ
ａ）へ増大Ｊ′る極限引張強攻と、６５下（９８，３３
℃）に於ける約２５から一３２０下（−１９５，５５℃
）に於ける約１５へ減少する破断じん性とを有した。こ
の材料の部品がここに説明する方法を用いて成功裡に試
験された。 特定の金属ｌＮ１００　（ＰＷＡ−１０７４）では、−
３２０下（１９５，５５℃）におかれた時の強度の増大
は非常に僅かで約２０ｋｓｉ　　（１３８ＭＰａ　）で
あり、また破断じん性は実質的に減少−〇− しなかった。これらの特性を有する金属では、動作温度
から効率的な仕方で一層小さい限界傷を検出する低温へ
移行する必要がイ≧いことは当業者に理解されよう。 本発明の目的はひび割れの試験の間の時間間隔を延長づ
ることであるから、この時間間隔の延長が僅かである金
属またはこの時間間隔が延長されない金属はこの方法を
用いるのに適した金属ではない。 第１図には試験回転装置１が示されている。回転可能な
部品はこの装置の中で低温で回転され、また部品の破裂
に備えて周囲を包囲されている。 外側タンク構造は連続的な補強されたコンクリート及び
鋼のタンク側壁４及び床６から形成されたビット２であ
る。エネルギ吸収材料のＩｊ１８が側壁４の内側を巡っ
て配置されている。タンク構造は鋼製の天井１０を有し
、この天井は外縁でタンク構造２の頂部に取付（）られ
ている。天井１０はその中心に蓋１６及び低温回転試験
チャンバ１４の挿入及び取外しのための開口１２を有す
る。 １０− Ｍ　１６の寸法は、聞１］１２に嵌まり且１１１１［］
１２の周縁で鋼製天井１０に川なるように選定されてい
る。０ツクピン１８が鋼製天井１０の周りにおかれＩこ
ボス２０に滑動可能に取付けられている。 これらの滑動可能に取付（プられたビンは、第１図に示
されているように盆１６を天井１０の上の所定の位置に
１］ツクリ−る内側位買と、後記のＪ、うに蓋１６をそ
れに取付けられている要素と共に取外すための引込み位
置（図示せず）との間におかれ得る。 低連回転試験チャンバ１４は外面を形成する真空容器２
２を含んでおり、前記真空容器は四つの個別部分２２△
：２２Ｂ：２２Ｃ及び２２Ｄからなっており、各部分は
その頂部に周縁フランジ２４を有し、またその底部に周
縁フランジ２６を有する。組立状態で、２２Ａの１１部
周縁フランジ２４は蓋１６の底部にポル１−締めされ、
部分２２ａの底部周縁７ランジ２６は部分２２ｂの周縁
フランジ２４の頂部にポル［−締めされている。相続く
部分はＲ終の部分２２Ｄに達するまで同一の仕方ＣＦＬ
いに固定され、この部分の底部周縁フランジ２６は、真
空容器２２の内部から外部へ延びる短いドレン管２９を
有する底板２８にボルト締めされている。一つのＯリン
グが周縁フランジの周りのボルト位置の内側で周縁フラ
ンジ２４及び２６の各雌雄結合面の間におかれている。 一つのＯリングが同様の仕方で部分２２Ａの周縁フラン
ジ２４と蓋１６の内側との間と部分２２Ｄの底部周縁フ
ランジ２６と底板２８の内側との間とにおかれている（
第１図参照）。 低温液体タンク３０は試験されるべき部品の周りに所望
の低温を得るべく低温液体を入れるための真空容器２２
の中におかれている。低温液体タンク３０は使用される
低温液体に適合する金−（例えばＡｌ５Ｉ３００シリー
ズステンレス鋼）から形成され、開いた天井と低温液体
をドレン管部材３２に導くべくテーバを付けられた床と
を有Ｊる。支持板３４が複数個の金属製支持部材３６に
より低温液体タンク３０の床に固定されている。 支持板３４は中心Ｘ字形部分４０を有する周縁板部分３
８を有するものとして形成されている。これは後記の目
的でドレン管部材３２を通すための間隔を与える。必要
であれば、板３４はドレン管部材３２に苅りる只〜つの
開［１を有する固形体であって良い。複数個の長い保持
ボルト４２が板３４の周縁部分を巡って間隔をおいて配
置されており、点へで蓋１６の下側にボルト・締めされ
ている。 これらのボルトは、後記のように部品を結合され且低温
液体を満たされるタンク３０の重量を担持するように締
付けられている。低温液体タンク３０は筒型構造の約３
／４の高さに形成された内側ライナ４４を含んでいる。 入口４８を有するチューブ４６がタンク３０の天井から
下側の点で低温液体タンク３０に入り、タンク３０の床
に隣接する点に延びており、そこで中心に向けて内方に
巻かれて床を横切るチューブの平形コイル５４を形成し
ている。次いでチューブ４６はＢに於て半径方向にタン
ク３０の側面に隣接する点に導かれ、次いでタンクの側
面の内側を巡って上方にタンク３０の高さの約３／４の
点に巻かれ、そこでタン１３− りの側面を通つＣ−での外部の出口５０へ延びている。 入口４０及び出口５０の取付けについては後で説明する
。蓋１６はそこから下方へ延び低温液体タンク３０の開
いた部分を残して上側の約１／４に嵌まるタンクインサ
ート５２を有する。タンクインサート・５２はその下端
を、二つの板５６と５８との間におかれたチューブの平
形コイル５４により形成されている。二つの間隔をおか
れた板は点０に於て複数個のボルト６０によりＭ２Ｃの
下側にボルト締めされている。各ボルト６０は板５６を
支える頭部と板５８を支える中間ナツトまたは止め部材
とを有する。板５６及び５８は回転軸手段の延長部分を
受入れる中心孔を有する。この回転軸手段は被試験ディ
スク６６を保持するべく構成された回転アーバ６４に結
合されている。 回転軸手段はそれと接触する真空シールを有する横方向
変位振動ダンパ６７を通って延びている。 ダンパ６７は板５６及び５８の中心開口と整合したＭ２
Ｃの開口の中に固定的に位置決めされている。駆動手段
６８は回転軸手段を回転させるべく１４− それに結合されており、駆動手段６８に対するハウジン
グは蓋１６の両面に固定的に取イ」けられている。シー
ル手段、例えば゛０′°リング（図示せず）が駆動手段
６８の固定取付構造と蓄１６との間に設けられている。 駆動手段６８は空気タービンまたは電動機であって良い
。チューブの平形コイル５４の外端は低温液体タンク３
０の上端の細長いスロワｉ・７０の底を通ってその外部
の入ロア２に延びており、チューブの平形コイル５４の
内端は上方に板５８を通ってその中心開口に隣接して延
び、また諮１６の開ロア３を通って圧力ベント及び低温
液体レベル指示計７４に延びている。 デユープ状部材７６が蓋１６の同一の開ロア３を通って
延び、またスロット７０の上側部分を通って低温液体タ
ンク３０の外部の出ロア８へ延びている。液体窒素タン
ク８０は遮断弁８４によりチューブ状部材７６に結合さ
れたコンジット８２を有する。遮断弁８６は液体供給タ
ンク８０に隣接する導管８２に配置されている。接続−
切離し手段８８が弁８６と弁８／ｌ及び９４との間に配
置されている。 シール板９０がｉ１６の上面に取（−１番）られ、開ロ
ア３の周りの真空シールを形成している。０リングシー
ルが開ロア３の周りに延び、シール板９０の雌雄結合面
内の環状溝の中に嵌っている。シール板９０はボルトに
より保持されている。チューブの平形コイル５４の内端
と開ロア３を通って延びるチューブ状部材７６とは例え
ば溶接または接着によりシール板９０に：固定的に取付
けられている。チューブ状部材７６の出ロア８は液体窒
素をチューブ状部材７６からチューブ４６へ運ぶべく例
えばハンダ付番ノによりチューブ４６の入口４８に結合
されており、またチューブの平形コイル５４の入ロア２
は液体窒素をチューブ状部材４６からチューブの平形コ
イル５４へ運ぶべ（チューブ４６の出口５０に例えばハ
ンダ付１月こより結合されている。結合はハンダつけに
よるものどじて示されているが、他のチューブ結合手段
も用いられ得る。 第二の開ロア５が蓋１６の上側と真空容器２２内の低温
液体タンク３０の内部との間のコンジッＦ・を結合する
ために蓋１６の中に配置されている。 ］コンジット２は開ロア５を通って延び、そこでその外
端は弁８４と切離し手段８８との間のコンジット８２に
結合されている。］コンジット２の内側部分は板５６及
び５８を通って延び、タンク３０の内側筒形ライナにそ
の床に隣接する点で繋っている。弁９４はコンジット９
２にその］ンジット８２への結合点に隣接して配置され
ている。 第二のコンジット９６は開ロア５を通りまた板５８及び
５６を通ってタンク３ｏの天井に延び、他方蓋１６の上
側で、コンジット９６は気体状窒素供給タンク９８に結
合されている。弁１００がコンジット９６に気体状窒素
供給タンク９８に隣接して配置されており、また接続−
切離し手段１゜２が弁１００とＭ２Ｃとの間に配置され
ている。 第三のコンジット１０４が開ロア５を通りまた板５８及
び５６を通ってタンク３０の天井に延び他方蓋１６の上
側では、コンジッｉ−１０４は真空ボンピング装置１０
６に結合されている。接続−切１７− 離し手段１０８が］ンジッｔ−１０４に配置されており
、また弁１０５が真空ポンプ１０６と接続−切離し手段
１０８との間に配置されている。逆止弁１２４が必要時
にタンク３０をベントするためコンジット１０４に配置
されている。第二のシール板１１０が聞ロア５の周りに
真空シールを形成するにうに蓋１６の、１ニ面に取付け
られている。Ｏリングシールが開［１７５の周りに延び
シール板１１０の雌雄結合面の環状溝の中に嵌っている
。シール板１００は、シール板９０と同様に、ポル［・
により保持されている。他の任意の周知の保持手段が用
いられて良い。コンジット９２．９６及び１０４は開ロ
ア５を通って延び、例えば溶接または接着によりシール
板１１０固定的に取付けられている。 絶縁手段１１２がタンク３０内に所望の低温を保つべく
真空容器２２と低温液体タンク３０との間に設けられて
いる。また絶縁手段１１４が板５８の上側に設けられて
いる。前記絶縁手段１１４は板５８により蓋１６の内側
に対して固定的に保１８− 持されている。絶縁手段１１２及び１１４は周知の多く
の形式絶縁Ｉｊ　ｌから形成されていて良い。 板３４の上側の絶縁手段１１２の部分は、低温液体タン
ク３０が真空容器２２に対して相対的に運動する峙にそ
れと共に運動するようにそれに固定された実質的に固形
体形式であって良い。チューブ４６の入口４８及び出［
１５０、チューブの平形コイル５４の入ロア２及びコン
ジット７６の出ロア８上側にそれらを巡って配置される
絶縁手段１１２の一部分１１３はこれらの入口及び出口
に接続及び切離しのため近接し得るように容易に取外し
可能に形成されている。板ａ４の下側の絶縁手段の部分
は、ドレン管部材３２をドレン管２９の内端に結合する
可撓性螺旋状金属チューブ１１６の周りにフィツトする
ような輪郭を有していて良い。螺旋状金属チューブ１１
６はドレン管部材３２との結合端に接続−切離し手段３
３を有し、またドレン管２９の内端との結合端に接続−
切離し手段３１を有づる。ドレン管２９の外端も可撓性
螺旋状金属チューブ１１８にＪ：す、エネルギ吸収壁８
及び被強化コンクリート壁４を通って延びるドレン管１
２０に結合されている。螺旋状金属チューブ１１８はド
レン管２９の外端との結合端に接続−切離し手段３５を
有し、またＴネルギ吸収壁８内のドレン管１２０との結
合端に接続−切離し手段３７を有する。ドレン管１２０
に配置されている弁１２２は低温液体タンク３０からの
液体の排出を制御ｌする。 次に作動の仕方について説明する。第１図に示されてい
る装置による回転部品の低温保証試験は次のようにして
行われる。最初に全ての弁は閉じられている。 （１）弁１０５を開くことにより真空容器２２を０．３
〜０．５１１１１１１Ｈ（＋の真空下におく。弁１０５
を開き且弁１００を開いて真空容器２２を大気圧の気体
状乾燥！索（ＧＮｔ）で充満する。この二段階シーケン
スを必要な回数だ１ノ繰返しＣ１低温回転試験チャンバ
１．４から湿気を除去づる。 （２）弁１０５が閉じられている状態で、弁８６及び９
４を開いて低温液体タンク３０を液体窒素（ＬＮｇ　）
で被試験ディスク６６の上側の所定のレベルまで充１−
＝Ｊ’る（ベンティングが必要に応じて開く逆止弁１２
４にＪ：り自動的に行われる）。 （３）弁９４を開き旧弁８４を開いてデユープ１６及び
チューブの平形コイル５４を低温液体レベル指示計７４
により示される所望のレベルまで液体窒素（ｌＮｐ）で
充満する。その後に弁８４を閉じる。 （４）被試験ディスク６６を通じて安定な低温を得るの
に十分な時間に厘って被試験ディスク６６を浸漬し、必
要に応じて弁８６及び９４を開くことにより被試験ディ
スク６６の上側の所定の液体窒素レベル（図示されてい
ない蓋１６内の孔を通じて液体窒素（ＬＮ２　）レベル
を観察することにより定められる）を保つ。 （５）弁９４が閉じられている状態で、弁１２２を聞い
て液体窒素（ＬＮ２　＞を低温液体タンク３０から排出
する。液体窒素（１−Ｎｐ＞レベルが被試験ディスク６
６の下側にある時に、被試験ディスク６６から残菌液体
窒素（ＬＮ２　）を除くため２１− 数秒間に亙り約３００〜４００　ｐｐｍで被試験ディス
ク６６を回転させる。 （６）排出完了後に、弁１２２を聞き、０弁１５５を開
いて真空容器２２を１１１１１１１Ｈりまたはそれより
も良好な真空下におく。 （７）被試験ディスク６６を所定の試験速度で回転させ
る（必要であれば所定の周期に亙って保持する）。 回転部品の低温保証試験が完了した後、装置１から次の
仕方で被試験ディスク６６が取外され、次回に試験すべ
き部品と取替えられる。 （１）弁１０５を閉じ且弁１００を開いて、真空容器２
２を大気圧の気体状乾燥窒素（ＧＮｐ　）で充満しく弁
１２４ベンティング）■タンク３０の外部が３２″Ｆ（
０℃）に温まるまで気体状乾燥窒素（ＧＮｔ　）を流す
。必要に応じて加熱された気体状乾燥窒素（ＧＮ２　）
を使用する。 （２）ロックビン１８をロック解除位置に動かす。 （３）コンジット８２．９６及び１０４を切＠づ−０（
４）蓋１６上のリフティングアイ１７にフック２２− することによりピット２からチ１７ンバ１４をリフトす
る。 （５）接続−切離し手段３５が到達され得る時、ドレン
管２９を螺旋状金属チューブ１１８から切１ｉｌＩｌ？
ｌ−６ （６）ピッ［−２からチトンバ１４を完全に取外ず。 （７）ポル［−を弛めて！！１６から部分２２△の周縁
７ランジ２４を取外′！ｌ。 （８）蓋１６及び周縁フランジ２４を分離し、真空容器
２２からタンク３２及び結合部品を取外す。 くっ）接続−切離し手段３３が到達され得る時、ドレン
管部材３２を螺旋状金属チー７−１１１６から切離す。 （１０）タンク３０及び結合部品を真空容器２２から完
全に取外す。 （１１）入口／Ｉ８が出ロア８から切離され得るように
、また出口５０が入ロア２から切離され得るように、絶
縁部品１１３を入口４８、出口５０、入ロア２及び出ロ
ア８の周りから取外す。 （１２）入口４８を出ロア８からまた出口５０を入ロア
２から切離す。これはハンダ付は箇所を切離すことによ
り行われる。 （１３）ボルトを弛めて蓋１６から板３４を取外す。 （１４）タンク３０を蓋１６及びタンクインサート５２
から離し、回転アーム６４及び被試験ディスク６６を露
出させる。 （１５）被試験ディスク６６及び回転アーム６４を軸６
２から取外づ。 次回の試験の準備のためには上記の過程が逆の順序で行
われる。 第２図には、変形された実施例として試験回転装置１Ａ
が示されている。外側タンク構造は同様なビット２と強
化されたコンクリート及び鋼製のタンク側壁４及び床６
とを含んでいる。壁８は壁４内のエネルギを吸収する。 鋼製天井１０は同様にその外縁でタンク構″Ｉｔｉ２の
頂部に取付けられている。蓋１６ＡはＭ１図のそれと同
様の仕方で天井１０の上におかれており、天井１０に固
定されたボス２０内にロックビン１８を含んでいる。 低温回転試験チャンバ１４Ａは内壁１３及び外壁１５を
有する二重壁タンク３０Ａを含んでいる。 二重壁の開端は蓋１６Ａの下側にボルト締めされた環状
リング２１に固定されている。０リングが環状リング２
１のｆｆ１雄結合面と蓋１６Ａの下向との間に配置され
ており、それらの間のシール部を形成している。絶縁材
料１１２Ａが二重壁タンク３０Ａの外壁１５の周りに配
置されている。ドレン管２３が内壁１３から外壁１５を
通って絶縁材料１１２Ａの下側の点に延びている。遠隔
操作される弁２５が前記ドレン管２３に配置されている
。 ドレン管２３は外Ｗ！１５によりシールされている。 蓋１６Ａはそこから下方に延びて環状リング２１の内側
開口の中に嵌まるタンクインサート５２Ａを有する。タ
ンクインサート５２Ａは環状チャンバ４１及び４３を有
するものとして形成されている。開口２７は回転軸手段
の延長部分を受入れる。この回転軸手段は、第１図に示
されているように、被試験ディスク６６を保持するべく
構成された回転アーム６４に結合されている。 ２５一 回転軸手段６２はイれと接触する真空シールを有する横
方向変位振動ダンパ６７を通って延びている。ダンパ６
７番よ、タンクインサーＬ　５２　Ａ内の開口２７と整
合している蓋１６　Ａの間口に固定的に位置決めされて
いる。駆動手段６８（例えば空気タービンまたは電動機
）が、第１図に示されているように、回転軸手段を回転
させるためそれに結合されている。駆動手段６８は蓋１
６Ａに対して真空シールされている。 液体窒素タンク８０は、弁８４により］ンジット部分７
６に接続され、弁９４により］ンジット部分９２に接続
されまた弁１０１により］ンジッ［・部分９９に接続さ
れたコンジット８２を有］る。 液体窒素を内！１１３と外壁１５との間に向かわせるた
め、コンジッ［・部分７６は蓋１６Ａ内の通路８１及び
環状リング２１内の整合通路８３により結合されており
、それを内！！１３と外ｒ！１１５との間の空間の内部
へ結合する。外壁１５と内壁１３との間の空間は環状リ
ング２１内の通路８７、蓋１６Ａ内の通路８５及びコン
ジット８９により圧２６− 力ベン１へ及び低温液体レベル指示バ（７４に連結され
ている。液体窒素を二重壁タンク３０ＡのｖＬ１３と１
５との間の空間に向かわせるため、コンジット部分９２
は蓋１６△とタンクインサート５２Ａのニー）の環状チ
ャンバ４３及び４１との間をシールされて通過している
。液体窒素を環状チャンバ４１に向かわせるため、：１
ンジット部分９９は蓋１６Ａどタンクインサート５２Ａ
の環状チャンバ４３との間をシールされて通過している
。Ａンオフ弁８Ｇが液体供給タンク８０に隣接してｌｌ
管８２に接続されており、また接続−切１１１１１　Ｌ
、手段８８が弁８６と−】ンジット部分９つの結合部と
の間に配置されている。 気体状窒素供給タンク９８は弁９／１の下流の＝１フン
ジット分９２に結合されたコンジット９６をイＪする。 弁１００がコンジッ［−９６に配置されており、また接
続−切離し手段１０２が弁１００とコンジット部分９２
への］ンジッ１−９６の結合部との間に配置されている
。これは、必要な時に気体状窒素が二重壁タンク３０△
の内壁１３に向（）られることを許づ。 真空ポンピング装置１０６は弁９４の下流の′：１ンジ
ット部分９２に結合されたコンジッ１−１０４を有する
。コンジッｔ−ｉ　０３はフンジット１０４に結合され
ており、またその他端はＭｌ　６Ａをシールされて通過
し、環状チャンバ４３に結合されている。弁１０９がコ
ンジッし・９２への：］フンット１０４の結合点と＝１
ンジッ１０３どの結合点との間でコンジット１０４に配
置されている。弁１０５が真空ポンピング装置１０６に
隣接してコンジッＬ−１０４に配置されており、また接
続−切離し手段１０８が弁１０５とコンジット１０４へ
のコンジット１０３の結合点との間でコンジット１０４
に配置されている。これは、必要な時に二重壁タンク３
０Ａの壁１３の内部及び環状チャンバ４３が真空下に置
かれることをＦＦ　−！ｌ’　。 ドレン管２３の外端は可撓性螺旋状金属チューブ１１８
により、エネルギ吸収壁８及び被強化コンクリート壁４
を通って延びるドレン管１２０に結合されている。螺旋
状金属チコーブ１１８はドレン管２３の外端どの結合端
に接続−切離し手段３５を有し、またエネルギ吸収壁８
内のドレン管１２０の端部どの結合端に接続−切離し手
段３７を有する。遠隔操作される弁２５は低温二槍壁タ
ンク３０△の壁１３外からの低温液体の排出を制御する
。圧力ベント１１７（逆止弁と組合されている）及び１
１５はそれぞれタンク壁１３の内部及び環状チャンバ４
１を充満するためのベンティングを行う。 第２図に示されている装置による回転部品の低温保証試
験は次のようにして行われる。最初に全ての弁は閉じら
れている。 （１）弁１０５及び１０９を開くことににリタンク壁１
３の内部を０．３〜０．５１１１１１１（ｌの真空にお
く。この同一の体積を大気圧の気体状乾燥窒素（ＧＮ２
　）で充満するように弁１０９を＃！ｌき且弁１１０を
開く。この二段階のシーケンスを必要な回数だけ繰返し
て、低温回転試験チャンバ１４Ａの内部から湿気を除去
する。 （２）弁１０５及び１０７を聞ぎ、次いで閉じる２９− ことにより環状チャンバ４３を０．３〜０．５Ｉｌｌｌ
！ｌＨｇの真空におく。 （３）弁１０５が閉じられている状態で、弁８６及び９
４を開いて二重壁タンク３０Ａの壁１３の外部を被試験
ディスク６６の上側の所定のレベル（図示されていない
蓋１６Ａの孔を通じて液体窒素（ＬＮ２　＞を観察Ｊる
）まで液体窒素（ＬＮ２　）で充満する（ベンティング
が逆止弁を有するベント１１７を通じて自動的に行われ
る）。 （４）弁９４を閉じ■弁８４を開いて、内壁１３と外壁
１５との間の空間を低温液体レベル指示計７４により示
されてる所望のレベルまで液体窒素（ＬＮ２）で充Ｆｒ
Ｉｔ　ル。 （５）弁８４を閉じ口片１０１を開いて、環状チャンバ
４１を液体窒素（ＬＮ２）で充満する（ベンティングが
必要に応じて１１５を通じて行われる）。弁１０１を閉
じる。 （６）被試験ディスク６６を通じて安定した低温を得る
のに十分な時間に亙り被試験ディスク６６を浸漬し、必
要に応じて弁８６及び９４を開くこ３０− とににり被試験ディスク６６の上側の所定の液体窒素レ
ベルを保つ。 （７）弁９／Ｉが閉じられている状態で弁２５を聞き、
二車壁タンク３０Ａの内壁１３の内部から液体窒素（１
−Ｎ２）を排出する。液体窒素（ＬＮ２　＞が被試験デ
Ｃスク６６の下側にある時、被試験ディスク６Ｇから残
留液体窒素（ＬＮ２）を除くように数秒間に亙り約３０
０〜４００ｒｐＩｌｌで被試験ディスク６６を回転させ
る。 （８）排出完了後に、弁２５を閉じ、弁１０５及び１０
９を開き、また二重壁タンク３０△の内壁１３の内部を
１１１ＩＩＩＩＨ９またはそれよりも良好な真空状態に
おく。 （９）所定の試験速度で被試験ディスク６６を回転する
（必要に応じて所定の時間に亙って保つ）。 回転部品の低温保証試験が完了した後、被試験ディスク
６６を取外し次回の被試験部品に取替えるため次に次の
仕方で取外される。 （１）弁１０５を閉じｎ弁１００を開いて、二重壁タン
ク３０Ａの壁１３の内部を大気圧の気体状乾燥窒素（Ｇ
Ｎｚ　）で充満しくフンジッ）−１１７及び組合されて
いる弁のベンティング）且タンク３０Ａの外部が３２下
（０℃）以上に温められるまで気体状乾燥窒素（ＧＮｇ
　）を流す。必要に応じて、加熱された気体状乾燥窒素
（ＧＮｇ　）を使用する。 〈２〉ロックピン１８をロック解除位置に動かす。 （３）コンジット８２．９６及び１０４を切離す。 （４）蓋１６Ａの」二のリフティングアイ１７をフック
することによりビット２からチャンバ１４．Ａをリフト
する。 （５）接続−切離し手段３５が到達され得る時、螺旋状
金属チューブ１１８からドレン管２３を切離ず。 （６）ビット２からチャンバ１４Ａを完全に取外ず。 （７）絶縁１１２Ａを取外し、ねじを弛めてＭ１６Ａか
ら環状リング２１を取外す。 （８）Ｗ１６△及び環状リング２１を離し、二重壁タン
ク３０Ａ及び結合部品を蓋１６Δから取外し、回転アー
ム６４及び被試験デＣスク６６を露出させる。 （９）被試験ディスク６６及び回転アーム６４を軸６２
から取外す。 次回の試験のため上記の過程が逆の順序で行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部に適当な低温を得るための手段を有する低
温回転試験チャンバを含む試験ビットの解図的な断面図
である。 第２図は低温回転試験チャンバの他の実施例を示す解図
的な断面図である。 第３図は、動作温度で高強度及び低破断じん性の特性を
有し旦低温で前記強攻が増されまた破断じん性が減ぜら
れる金属に対する遠心応力と傷深さとの関係を示すグラ
フであり、動作温度及び−３２０下（−１９５，５５℃
）に於ける低破断じ／υ性を表す曲線が描かれている。 １．１Ａ・・・試験回転装置、２・・・ビット、４・・
・側壁、６・・・床、８・・・壁、１０・・・天井、１
２・・・開口。 ＝３３− １４・・・低温回転試験ブ電・ンバ、１Ｇ・・・蓋、１
８・・・ロックビン、２０・・・ボス、２２・・・真空
容器、２４．２６・・・周縁７ランジ、２８・・・底板
、３０・・・低温液体タンク、３０Ａ・・・二ｔｆｉｌ
タンク、３２・・・ドレン管部材、３４・・・支持板、
３６・・・支持部、３８・・・周縁板部分、４０・・・
中心Ｘ字状部分、４２・・・保持ボルト、４７１・・・
内側ライナ、４６・・・チコーブ、／１８・・・入０．
５０・・・出口、５２・・・タンクィンリ−−１・。 ５４・・・チューブの平形コイル、５６．５８・・・板
。 ６０・・・ボルト、６２・・・回転軸手段、６４・・・
回転アーム、６６・・・被試験ディスク、６７・・・横
方向変位振動ダンパ、６８・・・駆動手段、７０・・・
スロット。 ７２・・・入口、７４・・・低調液体レベル指示ｉｔ、
７６・・・チコーブ状部材、７８・・・出口、８０・・
・液体窒素タンク、８２・・・コンジット、８４・・・
遮断弁、８６・・・オンオフ弁、８８・・・接続−切離
し手段、９０・・・シール板、９２・・・＝ｌシンジッ
ト。４・・・弁、９６・・・コンジッｉ−，９８・・・
気体状窒素供給タンク、１００・・・弁、１０２・・・
接続−切離し手段、１０４・・・コンジット、１０６・
・・真空ボンピング装置、１０８３４− ・・・接続−切離し手段、１１０・・・シール板、１１
２．１１７Ｉ・・・絶縁手段、１１６．１１８・・・螺
旋状金属チコーブ、１２０・・・ドレン管、１２２・・
・弁特許出願人　　コナイテツド・チクノロシーズ・コ
ーポレイション 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　　明　　石
　　昌　　毅３５− 第１頁の続き 優先権主張　＠１９８２年４月７日■米国（ＵＳ）■３
６６１１５ ０発　明　者　フランク・コーゲル・ジレット・ジュニ
ア アメリカ合衆国フロリダ州し− ク・パーク・ナシュア・ドライ ヴ８３２５ ０発　明　者　アーネスト・キャリー・ブライアン アメリカ合衆国フロリダ州テケ スタ・テケスタ・サークル２５６ ０発　明　者　ダグラス・ヘンリー・ネサウェイ アメリカ合衆国フロリダ州スチ ュアート・ワイルドキャット・ トレイル・ニス・ダヴリュ１７８０ １７２−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高強度及び低破断じん性の特性を有づる回転可能
   な金属部品の低温保証試験の方法に於て、１）部品破断
   に必要な臨界傷寸法を減するように極限引張強度を増大
   させ且破断じん性を減少させる低温に前記部品をおく過
   程と、 ２）前記部品の有害な永久変形を生起させることなく、
   しかも減ぜられた臨界傷寸法またはそれ以上の傷寸法に
   於て前記部品を破断させる歪を前記部品に生じさせるよ
   うに、前記低温と金属部品の０．２％耐力強度を越えな
   い歪レベルに等価な速度とに於て前記部品を回転させる
   過程とを含むことを特徴とする回転可能な金属部品の低
   温保証試験の方法。
2. （２）高強度及び低破断じん性の特性を有する回転可能
   な金属部品の低温保証試験を行うため、１）部品破断に
   必要な臨界傷寸法を減するように極限引張強度を増大さ
   せ且破断じ／υ性を減少させる低温に前記部品をおく過
   程と、 ２）前記部品の有害な永久変形を生起さぼることな（、
   しかも減ぜられた臨界傷寸法またはそれ以上の傷寸法に
   於て前記部品を破断させる歪を前記部品に生じさせるに
   うに、前記低温と金属部品の０．２％耐力強度を越えな
   い歪レベルに等価な速痘とに於て前記部品を回転させる
   過程とを含む方法を実施Ｊるための装置に於て、タンク
   を有し、前記タンクが内側タンク壁と、前記タンクに対
   する蓋手段と、前記内側タンク壁の内部に金属部品を取
   付けるための手段と、前記取付手段に取付けられた金属
   部品を低温にもたらりため前記内側タンク壁の内部を低
   温液体で充満するための手段と、前記内側タンク壁の内
   部を低温に保つため前記内側タンク壁に隣接して配置さ
   れる手段と、前記内側タンク壁の内部から前記低温液体
   を排出するための手段と、前記低温液体が排出された時
   に前記内側タンク壁の内部を真空にするための手段と、
   前記金属部品に所望の応力を与えるように前記内側タン
   ク壁の内部で前記金属部品を回転させるための手段とを
   含むことを特徴とする回転可能な金属部品の低温保証試
   験装置。