KR20170116964A - 기계 구성요소의 피닝 장치 및 방법 - Google Patents

기계 구성요소의 피닝 장치 및 방법 Download PDF

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마이클 에릭슨 프리드먼
콜린 벡위스 스펠마이어
브라이언 에드워드 윌리엄스
풀 로렌스 칼마
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

구성요소(180)를 처리하기 위한 피닝 장치(100)는 일정량의 샷 매체를 추진하도록 구성되는 샷 매체 추진 소스(102)를 포함한다. 피닝 장치는 또한 샷 매체 추진 소스에 각각 선택적으로 연결 가능한 복수 개의 처리 폐쇄구(132)를 포함한다. 각각의 처리 폐쇄구는 각각의 처리 폐쇄구와 대응하는 부분이 협력하여 샷 매체를 둘러싸도록 구성요소의 복수 개의 부분(183) 중 대응하는 부분에 상보적인 형상을 갖는다.

Description

기계 구성요소의 피닝 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PEENING OF MACHINE COMPONENTS}
본 개시의 분야는 전반적으로 피닝(peening)에 관한 것이고, 보다 상세하게는 기계 구성요소의 샷 피닝(shot peening)에 관한 것이다.
적어도 일부 공지된 샷 피닝 장치는 회전 기계의 구성요소를 처리하여 균열을 방지하고 피로 수명을 향상시키는 데에 사용된다. 여기 또는 추진 장치가 구성요소에 대해 샷 매체를 추진시킨다. 샷 매체는 통상적으로 구 형상을 갖는 복수 개의 작은 금속 또는 세라믹 입자를 포함한다. 샷 매체가 구성요소의 표면과 부딪치면, 작은 구형의 오목부가 구성요소 표면에 형성되어 피닝된 표면에 국부적인 압축 잔류 응력을 유발시킨다. 피닝 처리는, 예컨대 구성요소의 표면에 미세 균열이 형성되는 것을 완화하는 데에 일조한다.
구성요소에 대해 일부 공지된 피닝 방법은 샷 매체를 이용하여 구성요소의 전체 표면을 처리할 수 있는 챔버를 포함한다. 그러나, 샷 매체의 추진을 집중시키거나 국부화시키지 않음으로써, 샷 매체가 챔버에서 탈출하여 장비의 다른 부품을 손상시킬 큰 위험이 존재한다. 또한, 이러한 피닝 방법은 샷 처리 기간에 걸쳐 정확도를 제공하지 못할 수 있고, 이에 따라 각 구성요소를 피닝하는 데에 과도한 시간과 노력을 필요로 할 수 있다. 게다가, 많은 공지된 피닝 형태는 고정된, 즉 비회전식 구성요소만을 처리하는 고정식 피닝 장치만을 사용할 수 있다.
일 양태에서, 구성요소를 처리하는 피닝 장치가 제공된다. 피닝 장치는 일정량의 샷 매체를 추진하도록 구성되는 샷 매체 추진 소스를 포함한다. 피닝 장치는 또한 샷 매체 추진 소스에 각각 선택적으로 연결 가능한 복수 개의 처리 폐쇄구를 포함한다. 처리 폐쇄구 각각은, 각각의 처리 폐쇄구와 대응하는 부분이 협력하여 샷 매체를 둘러싸도록 구성요소의 복수 개의 부분 중 대응하는 부분에 상보적인 형상을 갖는다.
다른 양태에서, 피닝 장치를 위한 처리 폐쇄구의 세트가 제공된다. 피닝 장치는 구성요소를 처리하도록 구성된다. 처리 폐쇄구의 세트는, 피닝 장치의 샷 매체 추진 소스에 선택적으로 연결 가능한 제1 처리 폐쇄구를 포함한다. 제1 처리 폐쇄구는 구성요소의 제1 표면에 상보적인 형상을 가짐으로써, 제1 처리 폐쇄구와 제1 표면은 협력하여 샷 매체를 둘러싼다. 피닝 장치는 샷 매체 추진 소스에 선택적으로 연결 가능한 제2 처리 폐쇄구를 더 포함한다. 제2 처리 폐쇄구는 구성요소의 제2 표면에 상보적인 형상을 가짐으로써, 제2 처리 폐쇄구와 제2 표면은 협력하여 샷 매체를 둘러싼다.
다른 양태에서, 피닝 장치를 사용하여 구성요소를 처리하는 방법이 제공된다. 피닝 장치는 샷 매체 추진 소스를 포함한다. 방법은 복수 개의 제1 처리 폐쇄구를 샷 매체 추진 소스에 연결하는 것과, 구성요소의 제1 부분에 대해 피닝 장치를 위치 설정하는 것을 포함한다. 방법은 또한 샷 매체 추진 소스를 활성화하는 것을 포함한다. 제1 처리 폐쇄구는, 제1 처리 폐쇄구와 제1 부분이 협력하여 샷 매체 추진 소스에 의해 추진되는 샷 매체를 둘러싸도록 구성요소의 제1 부분에 상보적인 형상을 갖는다. 방법은 복수 개의 제2 처리 폐쇄구를 샷 매체 추진 소스에 연결하는 것과, 구성요소의 제2 부분에 대해 피닝 장치를 위치 설정하는 것을 더 포함한다. 게다가, 방법은 샷 매체 추진 소스를 재활성화하는 것을 포함한다. 제2 처리 폐쇄구는, 제2 처리 폐쇄구와 제2 부분이 협력하여 샷 매체 추진 소스에 의해 추진되는 샷 매체를 둘러싸도록 구성요소의 제2 부분에 상보적인 형상을 갖는다.
본 개시의 이러한 특징, 양태 및 장점 그리고 다른 특징, 양태 및 장점은, 도면 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호가 동일한 부분을 나타내는 것인 첨부 도면을 참조하여 후술하는 상세한 설명을 읽을 때 더욱 양호하게 이해될 것이다.
도 1은 예시적인 회전 기계의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전 기계의 확대된 예시적인 구성요소의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구성요소와 함께 사용하기 위한 예시적인 피닝 처리 폐쇄구의 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 구성요소에 연결되는, 도 3에 도시된 피닝 처리 폐쇄구를 포함하는 예시적인 피닝 장치의 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 구성요소와 함께 사용하기 위한 다른 예시적인 피닝 처리 폐쇄구의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 구성요소에 연결되는, 도 5에 도시된 피닝 처리 폐쇄구를 포함하는 예시적인 피닝 장치의 사시도이다.
도 7은 다른 예시적인 피닝 처리 폐쇄구의 개략적인 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 회전 기계의 다른 예시적인 구성요소에 연결되는, 도 7에 도시된 피닝 처리 폐쇄구를 포함하는 예시적인 피닝 장치의 사시도이다.
도 9는 다른 예시적인 피닝 처리 폐쇄구의 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 1에 도시된 회전 기계의 다른 예시적인 구성요소에 연결되는, 도 9에 도시된 피닝 처리 폐쇄구를 포함하는 예시적인 피닝 장치의 사시도이다.
도 11은 도 3 내지 도 10에 도시된 피닝 장치와 같은 피닝 장치를 사용하여 도 1에 도시된 구성요소와 같은 구성요소를 처리하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
달리 나타내지 않는다면, 본 명세서에 제공된 도면은 본 개시의 실시예의 특징부를 예시하도록 의도된다. 이들 특징부는 본 개시의 하나 이상의 실시예를 포함하는 광범위한 시스템에 적용될 수 있는 것으로 보인다. 따라서, 도면은 본 명세서에 개시된 실시예의 실행에 요구될 당업자에 의해 공지된 종래의 모든 특징부를 포함하도록 의도되지 않는다.
아래의 명세서 및 청구범위에서, 아래의 의미를 갖도록 정의되는 다수의 용어를 참조할 것이다.
단수 형태는 문맥에서 명백하게 달리 지적되지 않는다면 복수의 언급을 포함한다.
"선택적" 또는 "선택적으로"는, 그 다음에 설명되는 이벤트 또는 상황이 발생할 수 있거나 발생하지 않을 수 있고, 설명은 이벤트가 발생하는 상황과 이벤트가 발생하지 않는 상황을 포함한다.
본 명세서와 청구범위 전반에 걸쳐 사용되는 비슷한 표현들은 관련된 기본적인 기능에서의 변화를 초래하는 일 없이 허용될 수 있게 변형될 수 있는 임의의 정량적 표현을 수정하도록 적용될 수 있다. 따라서, "약", "대략", 및 "실질적으로" 등의 용어나 용어들에 의해 수정되는 값은 특정된 정확한 값으로 제한되지 않는다. 적어도 몇몇 상황에서, 비슷한 표현은 값을 측정하는 기구의 정밀도에 대응할 수 있다. 여기서 그리고 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐서, 범위 제한은 결합 및/또는 상호 교환될 수 있고, 그러한 범위는 확인되며 문맥 또는 표현이 달리 나타내지 않는다면 그 안에 포함되는 하위 범위들을 모두 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 피닝 장치는 회전 기계 구성요소(이것으로 제한되지 않음)와 같은 기계의 구성요소의 피닝을 용이하게 한다. 구성요소는 일련의 표면을 포함하는 주연부를 형성한다. 본 명세서에서 설명되는 피닝 장치는 구성요소의 대응하는 표면을 처리하도록 각각 구성되는 복수 개의 선택 가능한 처리 폐쇄구를 포함한다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 구성요소는 적어도 하나의 회전 대칭면을 포함하고, 처리 폐쇄구의 형상은 구성요소가 회전되는 동안에 그러한 표면의 피닝 처리를 용이하게 한다. 다른 예로서, 구성요소는 구성요소에 형성된 적어도 하나의 슬롯을 포함하고, 처리 폐쇄구의 형상은 슬롯을 획정하는 표면의 국부적인 피닝 처리를 용이하게 한다.
도 1은 예시적인 회전 기계(10)의 개략도이다. 예시적인 실시예에서, 회전 기계(10)는, 흡기 섹션(12), 흡기 섹션(12)으로부터 하류에 연결된 압축기 섹션(14), 압축기 섹션(14)으로부터 하류에 연결된 연소기 섹션(16), 연소기 섹션(16)으로부터 하류에 연결된 터빈 섹션(18), 및 터빈 섹션(18)으로부터 하류에 연결된 배기 섹션(20)을 포함하는 가스 터빈이다. 대체로 관형의 케이싱(36)이 흡기 섹션(12), 압축기 섹션(14), 연소기 섹션(16), 터빈 섹션(18), 및 배기 섹션(20) 중 하나 이상을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 변형예에서, 회전 기계(10)는 임의의 회전 기계이고, 회전 기계를 위해 본 명세서에 설명된 바와 같이 내부 통로가 형성된 구성요소가 적합하다. 또한, 본 개시의 실시예가 예시를 위해 회전 기계와 관련하여 설명되었지만, 본 명세서에서 설명된 실시예는 그 내부에 획정된 내부 통로가 적절하게 형성된 구성요소를 포함하는 임의의 맥락에서 적용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예시적인 실시예에서, 터빈 섹션(18)은 로터 샤프트(22)를 통해 압축기 섹션(14)에 연결된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "연결"이라는 용어는 구성요소들 사이에 직접적인 기계적, 전기적, 및/또는 통신 연결로 제한되지 않고, 또한 다수의 구성요소들 사이에 간접적인 기계적, 전기적, 및/또는 통신 연결을 포함할 수 있다. 로터 샤프트(22)는 축선(23)을 획정한다.
회전 기계(10)의 작동 중에, 흡기 섹션(12)은 공기를 압축기 섹션(14)을 향해 보낸다. 압축기 섹션(14)은 공기를 보다 높은 압력 및 온도로 압축한다. 보다 구체적으로, 로터 샤프트(22)는 압축기 섹션(14) 내에서 로터 샤프트(22)에 연결되는 압축 블레이드(40)의 적어도 하나의 원주 방향 열에 회전 에너지를 가한다. 예시적인 실시예에서, 압축기 블레이드(40)의 각 열의 앞에는 공기 유동을 압축기 블레이드(40)로 안내하는, 케이싱(36)으로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 압축기 스테이터 베인(42)의 원주 방향 열이 존재한다. 압축기 블레이드(40)의 회전 에너지는 공기의 압력과 온도를 증가시킨다. 압축기 섹션(14)은 압축된 공기를 압축기 섹션(16)을 향해 방출한다.
연소기 섹션(16)에서, 압축된 공기는 연료와 혼합되고 점화되어 터빈 섹션(18)을 향해 안내되는 연소 가스를 발생시킨다. 보다 구체적으로, 연소기 섹션(16)은, 연료, 예컨대 천연 가스 및/또는 연료유가 공기 유동으로 분사되고, 연료-공기 혼합물이 점화되어 터빈 섹션(18)을 향해 안내되는 고온의 연소 가스를 발생시키는 적어도 하나의 연소기(24)를 포함한다.
터빈 섹션(18)은 연소 가스 스트림으로부터의 열 에너지를 기계적 회전 에너지로 변환시킨다. 보다 구체적으로, 연소 가스는 터빈 섹션(18) 내에서 로터 샤프트(22)에 연결되는 로터 블레이드(70)의 적어도 하나의 원주 방향 열에 회전 에너지를 가한다. 특정 실시예에서, 로터 블레이드(70)의 각 열은 로터 블레이드(70)의 인접한 열로부터 로터 샤프트(22)를 따라 터빈 스페이서(76)에 의해 떨어져 있다. 예시적인 실시예에서, 로터 블레이드(70)의 각 열의 앞에는 연소 가스를 로터 블레이드(70)로 안내하는, 케이싱(36)으로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 터빈 스테이터 베인(72)의 원주 방향 열이 존재한다. 몇몇 실시예에서, 후방 샤프트(78)는 로터 샤프트(22)의 후방 부분을 한정한다. 로터 샤프트(22)는, 제한하지 않지만, 발전기 및/또는 기계적 구동 장치 용례와 같은 부하(도시 생략)에 연결될 수 있다. 배기된 연소 가스는 터빈 섹션(18)의 하류에서 배기 섹션(20)으로 유동한다.
도 2는 (도 1에 도시된) 회전 기계(10)의 예시적인 구성요소(180)의 개략적인 단면도이다. 구성요소(180)는 복수 개의 부분(183)에 의해 형성되는 축방향 연장 주연부(182)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 각각의 주연부 부분(183)은 로터 축선(23)을 중심으로 대칭적인 형상을 갖는다. 보다 구체적으로, 예시된 실시예에서, 구성요소(180)는 터빈 스페이서(76; 도 1에 도시됨)이다. 변형예에서, 구성요소(180)는 로터(22)의 임의의 다른 적절한 구성요소이다.
예컨대, 예시적인 실시예에서, 부분(183)은 직렬 관계로 배열되는 복수 개의 포지티브 표면(184) 및 복수 개의 네거티브 표면(186)을 포함한다. 각각의 포지티브 표면(184)은 각각의 인접한 네거티브 표면(186)보다 더 큰 범위로 반경 방향 외측을 향해 연장된다. 더욱이, 예시적인 실시예에서, 각각의 포지티브 표면(184)은 실질적으로 동일한 형상을 갖고, 각각의 네거티브 표면(186)은 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 변형예에서, 적어도 하나의 포지티브 표면(184)은 적어도 하나의 다른 포지티브 표면(184)과 상이하게 형성되고 및/또는 적어도 하나의 네거티브 표면(186)은 적어도 하나의 다른 네거티브 표면(186)과 상이하게 형성된다. 다른 변형예에서, 부분(183)은 로터 축선(23)을 중심으로 연장되는 대칭적인 형상들의 임의의 다른 적절한 조합을 가질 수 있다.
도 3은 (도 2에 도시된) 구성요소(180)와 함께 사용하기 위한 예시적인 제1 피닝 처리 폐쇄구(132)의 개략적인 사시도이다. 도 4는 구성요소(180)에 연결되는 제1 피닝 처리 폐쇄구(132)를 포함하는 예시적인 피닝 장치(100)의 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 피닝 처리 폐쇄구(132)는 피닝 장치(100)에 각각 선택적으로 연결될 수 있는 복수 개의 피닝 처리 폐쇄구(132) 중 하나이다. 각각의 피닝 처리 폐쇄구(132)는 구성요소 주연부(182)의 대응하는 부분(183)에 실질적으로 상보적인 형상을 갖는다. 따라서, 각각의 피닝 처리 폐쇄구(132) 및 대응하는 주연부 부분(183)은 구성요소(180)가 피닝 장치(100)에 대해 회전될 때에 피닝하도록 사용되는 샷 매체(도시 생략)를 둘러싸도록 협력한다.
예컨대, 예시적인 실시예에서, 제1 피닝 처리 폐쇄구(132)는 구성요소 주연부(182)의 포지티브 표면(184)들 중 적어도 하나에 상보적으로 되도록 형성된다. 예시된 실시예에서 포지티브 처리 폐쇄구(200)로 지정된 제1 피닝 처리 폐쇄구(132)는 계면(202)과, 계면(202)에 연결된 포지티브 처리 챔버(206)를 포함한다. 포지티브 처리 챔버(206)는 주연부(182)에 인접하게 원주 방향으로 연장하고 구성요소 주연부(182)의 포지티브 표면(184)을 그 사이에 수용하도록 구성되는 한쌍의 대향 측벽(204)을 포함한다. 보다 구체적으로, 챔버(206)는 외측으로 돌출한 포지티브 표면(184)에 상보적인 U형의 홈을 획정한다.
구멍(208)이 계면(202) 및 포지티브 처리 챔버(206)를 통해 연장된다. 계면(202)은 추진 소스(102)에 의해 가속된 샷 매체(도시 생략)가 포지티브 처리 챔버(206)에 의해 둘러싸인 포지티브 표면(184)의 부분과 접촉할 수 있도록 피닝 장치(100)의 샷 매체 추진 소스(102)에 연결하도록 구성되는 한편, 챔버(206)는 샷 매체가 구성요소(180)의 다른 표면과 접촉하고 및/또는 환경으로 빠져나가지 못하게 한다. 몇몇 실시예에서, 벽(204)에 평행하게 측정된 챔버(206)의 길이는, 구성요소(180)가 피닝 장치(100)에 대해 회전될 때에 주연부(182)의 선택된 부분을 따른 피닝의 정확도 및/또는 집중의 증대를 용이하게 하도록 구성요소(180)의 원주보다 훨씬 짧다. 변형예에서, 챔버(206)의 길이는 구성요소(180)의 원주보다 훨씬 짧은 것 이외의 것이다.
도 5는 (도 2에 도시된) 구성요소(180)와 함께 사용하기 위한 예시적인 제2 피닝 처리 폐쇄구(132)의 개략적인 사시도이다. 도 6은 구성요소(180)에 연결되는 제2 피닝 처리 폐쇄구(132)를 포함하는 피닝 장치(100)의 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 예시된 실시예에서 네거티브 처리 폐쇄구(300)로서 지정된 제2 피닝 처리 폐쇄구(132)는 구성요소 주연부(182)의 네거티브 표면(186)들 중 적어도 하나에 상보적이 되도록 형성된다. 보다 구체적으로, 예시적인 실시예에서, 네거티브 처리 폐쇄구(300)는 계면(302)과, 계면(302)에 연결되는 네거티브 처리 챔버(306)를 포함한다. 네거티브 처리 챔버(306)는 주연부(182)에 인접하게 축방향으로 연장하고 구성요소 주연부(182)의 네거티브 표면(186)에 의해 수용되도록 구성되는 한쌍의 대향 측벽(304)을 포함한다. 보다 구체적으로, 챔버(306)는 내측으로 오목한 네거티브 표면(186)에 실질적으로 상보적인 역 U자형 단부를 형성한다.
구멍(308)이 계면(302) 및 네거티브 처리 챔버(306)를 통해 연장된다. 계면(302)은 추진 소스(102)에 의해 가속된 샷 매체(도시 생략)가 네거티브 처리 챔버(306)에 의해 둘러싸인 네거티브 표면(186)의 부분과 접촉할 수 있도록 피닝 장치(100)의 샷 매체 추진 소스(102)에 연결하도록 구성되는 한편, 챔버(306)는 샷 매체가 구성요소(180)의 다른 표면과 접촉하고 및/또는 환경으로 빠져나가지 못하게 한다. 몇몇 실시예에서, 벽(304)들 사이에서 측정된 챔버(306)의 길이는, 구성요소(180)가 피닝 장치(100)에 대해 회전될 때에 주연부(182)의 선택된 부분을 따른 피닝의 정확도 및/또는 집중의 증대를 용이하게 하도록 구성요소(180)의 원주보다 훨씬 짧다. 변형예에서, 챔버(306)의 길이는 구성요소(180)의 원주보다 훨씬 짧은 것 이외의 것이다.
작동 시에, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 구성요소(180)의 주연부(182)를 피닝하기 위하여, 포지티브 처리 폐쇄구(200)가 피닝 장치(100)에 연결된다. 샷 매체(도시 생략)가 피닝 장치(100)에 로딩된다. 피닝 장치(100)는 챔버(206)가 구성요소(180)의 주연부(182) 상의 복수 개의 포지티브 표면(184) 중 대응하는 표면에 대해 연결되도록 구성요소(180)에 대해 위치 설정된다. 이어서, 구성요소(180)는 피닝 장치(100)에 대해 축선(23)을 중심으로 회전되고, 샷 매체 추진 소스(102)는 샷 매체를 구성요소(180)를 향해 반복적으로 투사하도록 활성화된다. 포지티브 처리 챔버(206) 및 포지티브 표면(184)은 구성요소(180)가 피닝 장치(100)에 대해 회전되는 동안 샷 매체를 둘러싸도록 협력한다. 예컨대, 구성요소(180)의 선택된 회전 수를 완료함으로써 처리 사이클이 완료되면, 샷 매체 추진 소스(102)은 비활성화되고, 피닝 장치(100)는 챔버(206)가 다른 포지티브 표면(184)에 결합되도록 위치가 재조정되며 피닝 작동이 반복된다. 후속하여, 네거티브 처리 폐쇄구(300)는 피닝 장치(100)에 연결되고, 유사한 절차가 네거티브 처리 폐쇄구(300)를 구성요소(180)의 각각의 대응하는 네거티브 표면(186)에 연결하고 피닝하는 데에 사용된다. 변형예에서, 구성요소(180)가 피닝 처리 동안 고정된 상태로 유지되고, 대신에 피닝 장치(100)가 구성요소(180) 둘레에서 회전된다.
도 7은 피닝 장치(100)와 함께 사용하기 위한 예시적인 제3 피닝 처리 폐쇄구(132)의 개략적인 사시도이다. 도 8은 (도 1에 도시된) 회전 기계(10)의 다른 예시적인 구성요소(180)에 연결되는 제3 피닝 처리 폐쇄구(132)를 포함하는 피닝 장치(100)의 사시도이다. 예시된 실시예에서, 구성요소(180)의 주연부 부분(183)은 림 표면(188) 및 인접한 측면(190)을 포함한다. 보다 구체적으로, 예시된 실시예에서, 구성요소(180)는 후방 샤프트(78; 도 1에 도시됨)이다. 변형예에서, 구성요소(180)는 로터(22)의 임의의 다른 적절한 구성요소이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 예시된 실시예에서 림 처리 폐쇄구(700)로서 지정된 제3 피닝 처리 폐쇄구(132)는 구성요소 주연부(182)의 림 표면(188)에 상보적이 되도록 형성된다. 보다 구체적으로, 예시적인 실시예에서, 림 처리 폐쇄구(700)는 계면(702)과, 계면(702)에 연결되는 림 처리 챔버(706)를 포함한다. 림 처리 챔버(706)는 주연부(182)에 인접하게 축방향으로 연장하고 림 표면(188)에 인접한 구성요소 주연부(182)의 측면(190)에 대해 연결하도록 구성되는 측벽(704)을 포함한다. 보다 구체적으로, 챔버(706)는 림 표면(188) 및 인접한 측면(190)에 실질적으로 상보적인 절반 U자 형상을 형성한다.
구멍(708)이 계면(702) 및 림 처리 챔버(706)를 통해 연장된다. 계면(702)은 추진 소스(102)에 의해 가속된 샷 매체(도시 생략)가 림 처리 챔버(706)에 의해 둘러싸인 림 표면(188)의 부분과 접촉할 수 있도록 피닝 장치(100)의 샷 매체 추진 소스(102)에 연결하도록 구성되는 한편, 챔버(706)는 샷 매체가 구성요소(180)의 다른 표면과 접촉하고 및/또는 환경으로 빠져나가지 못하게 한다. 몇몇 실시예에서, 벽(704)에 평행하게 측정된 챔버(706)의 길이는, 구성요소(180)가 피닝 장치(100)에 대해 회전될 때에 주연부(182)의 선택된 부분을 따른 피닝의 정확도 및/또는 집중의 증대를 용이하게 하도록 구성요소(180)의 원주보다 훨씬 짧다. 변형예에서, 챔버(706)의 길이는 구성요소(180)의 원주보다 훨씬 짧은 것 이외의 것이다.
작동 시에, 구성요소(180)의 주연부(182)를 피닝하기 위하여, 전술한 바와 유사하게, 림 처리 폐쇄구(700)가 피닝 장치(100)에 연결된다. 샷 매체(도시 생략)가 피닝 장치(100)에 로딩된다. 피닝 장치(100)는 챔버(706)가 구성요소(180)의 주연부(182) 상의 림 표면(188)에 대해 연결되도록 구성요소(180)에 대해 위치 설정된다. 이어서, 구성요소(180)는 피닝 장치(100)에 대해 축선(23)을 중심으로 회전되고, 샷 매체 추진 소스(102)는 샷 매체를 구성요소(180)를 향해 반복적으로 투사하도록 활성화된다. 림 처리 챔버(706) 및 림 표면(188)은 구성요소(180)가 피닝 장치(100)에 대해 회전되는 동안 샷 매체를 둘러싸도록 협력한다. 변형예에서, 구성요소(180)가 피닝 처리 동안 고정된 상태로 유지되고, 대신에 피닝 장치(100)가 구성요소(180) 둘레에서 회전된다.
변형예에서, 주연부 부분(183)은 로터 축선(23)을 중심으로 대칭적으로 연장되는 임의의 다른 적절한 조합을 가질 수 있고, 복수 개의 처리 폐쇄구(132)는 각각의 그러한 부분(183)에 상보적인 형상을 갖는 대응하는 처리 폐쇄구(132)를 포함한다.
특정 실시예에서, 구성요소(180)는 피닝 장치(100)에 의한 일부 주연부(183)의 피닝 처리 동안 고정된 상태로 유지된다. 예컨대, 제한은 아니지만, 특정 실시예에서, 주연부(182)는 로터 축선(23)을 중심으로 대칭이 아닌 적어도 하나의 부분(183)을 포함한다. 도 9는 피닝 장치(100)와 함께 사용하기 위한 예시적인 제4 피닝 처리 폐쇄구(132)의 개략적인 사시도이다. 도 10은 (도 1에 도시된) 회전 기계(10)의 다른 예시적인 구성요소(180)에 연결되는 제4 피닝 처리 폐쇄구(132)를 포함하는 피닝 장치(100)의 사시도이다. 예시된 실시예에서, 구성요소(180)는 주연부 부분(183)은 한쌍의 대향 측벽(194)을 각각 갖는 도브테일 슬롯(192)을 포함한다. 보다 구체적으로, 예시된 실시예에서, 구성요소(180)는 대응하는 도브테일 슬롯(192) 내에 수용되도록 형성된 도브테일 루트(도시 생략)를 각각 갖는 일렬의 원주 방향 로터 블레이드(70)(도 1에 도시됨)를 유지하도록 구성된 터빈 디스크 본체이다. 변형예에서, 구성요소(180)는 로터(22)의 임의의 다른 적절한 구성요소이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 예시된 실시예에서 도브테일 슬롯 처리 폐쇄구(900)로서 지정된 제4 피닝 처리 폐쇄구(132)는 구성요소 주연부(182)의 도브테일 슬롯(192)에 상보적이 되도록 형성된다. 보다 구체적으로, 예시적인 실시예에서, 도브테일 슬롯 처리 폐쇄구(900)는 계면(902)과, 계면(902)에 연결되는 도브테일 슬롯 처리 챔버(906)를 포함한다. 도브테일 슬롯 처리 챔버(906)는 도브테일 슬롯(192)에 의해 슬라이딩 가능하게 수용되고 도브테일 슬롯(192)에 수직으로 연장되도록 구성되는 한쌍의 대향 측벽(904)을 포함한다. 보다 구체적으로, 챔버(906)는 도브테일 슬롯(192)에 실질적으로 상보적인 형상을 형성한다.
구멍(908)이 계면(902) 및 도브테일 슬롯 처리 챔버(906)를 통해 연장된다. 예시적인 실시예에서, 계면(902)으로부터 먼 구멍(908)은 한쌍의 대향 측면 구멍(910)으로 분할되고, 각각의 측면 구멍(910)은 도브테일 슬롯 처리 폐쇄구(900)가 도브테일 슬롯(192) 내에 수용될 때에 도브테일 슬롯(192)의 각각의 측벽(194)에 인접하게 위치 설정하도록 구성된다. 계면(902)은 추진 소스(102)에 의해 가속된 샷 매체(도시 생략)가 림 처리 챔버(906)에 의해 둘러싸인 도브테일 측벽(194)의 부분과 접촉할 수 있도록 피닝 장치(100)의 샷 매체 추진 소스(102)에 연결하도록 구성되는 한편, 챔버(906)는 샷 매체가 구성요소(180)의 다른 표면과 접촉하고 및/또는 환경으로 빠져나가지 못하게 한다. 몇몇 실시예에서, 도브테일 슬롯(192)에 평행하게 측정된 챔버(906)의 길이는, 주연부(182)의 선택된 부분을 따른 피닝의 정확도 및/또는 집중의 증대를 용이하게 하도록 도브테일 슬롯(192)의 길이보다 짧다. 변형예에서, 챔버(906)의 길이는 도브테일 슬롯(192)의 길이보다 짧은 것 이외의 것이다.
작동 시에, 도브테일 슬롯(180)의 주연부(182)를 피닝하기 위하여, 도브테일 슬롯 처리 폐쇄구(900)가 피닝 장치(100)에 연결된다. 샷 매체(도시 생략)가 피닝 장치(100)에 로딩된다. 피닝 장치(100)는, 챔버(906)가 도브테일 슬롯(192)에 의해 수용되도록 그리고 측면 구멍(910)이 구성요소(180)의 주연부(182) 상의 도브테일 측벽(194)에 인접하게 위치 설정된다. 샷 매체 추진 소스(102)는 샷 매체를 구성요소(180)를 향해 반복적으로 투사하도록 활성화된다. 일단 처리 사이클이 완료되면, 샷 매체 추진 소스(102)는 비활성화되고, 피닝 장치(100)는 챔버(906)가 도브테일 슬롯(192)의 다른 부분에 연결되거나 다른 도브테일 슬롯(192)에 의해 수용되도록 위치가 재조정되고, 피닝 작업이 반복된다. 특정 실시예에서, 제4 피닝 처리 폐쇄구(132)는 구성요소(180)의 큰 섹션들을 동시에 피닝하도록 구성된 폐쇄구들(도시 생략)과 비교하여 구성요소(180)에 형성된 슬롯의 정확도 및 정밀도의 개선을 용이하게 한다.
변형예에서, 주연부 부분(183)은 형상들의 임의의 다른 적절한 조합을 가질 수 있고, 복수 개의 처리 폐쇄구(132)는 각각의 그러한 부분(183)에 상보적인 형상을 갖는 대응하는 처리 폐쇄구(132)를 포함한다.
피닝 장치(100)는 선택된 유효성으로 구성요소 주연부(182)의 표면을 피닝하는 데에 충분한 에너지로 샷 매체가 피닝 처리 폐쇄구(132)에 전달될 수 있게 하는 임의의 적절한 샷 매체 추진 소스(102)를 포함한다. 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 샷 매체 추진 소스(102)는 샷 매체를 추진시키기에 적절한 원심 블라스트 휠을 포함한다. 다른 예에서, 제한하는 것은 아니지만, 샷 매체 추진 소스(102)는 샷 매체를 추진시키기에 적절한 공기 블라스트 시스템을 포함한다. 다른 예에서, 제한하는 것은 아니지만, 샷 매체 추진 소스(102)는 샷 매체를 추진시키기에 적절한 초음파 여기 소스를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 피닝 장치(100)는 소비된 샷 매체를 회수하기 위한 적절한 진공 시스템(도시 생략)을 더 포함한다.
도 11은 피닝 장치(100)와 같은 피닝 장치를 사용하여 구성요소(180)와 같은 구성요소를 처리하는 예시적인 방법(1100)의 흐름도이다. 도 1 내지 도 11을 참조하면, 예시적인 실시예에서, 피닝 장치는 샷 매체 추진 소스(102)와 같은 샷 매체 추진 소스를 포함한다. 방법(1100)은 제1 처리 폐쇄구(132)와 같은 복수 개의 제1 처리 폐쇄구를 샷 매체 추진 소스에 연결하는 것(1102)과, 주연부(182)의 부분(183)들의 제1 부분과 같은 구성요소의 제1 부분에 대해 피닝 장치를 위치 설정하는 것(1104)을 포함한다. 방법(1100)은 또한 샷 매체 추진 소스를 활성화하는 것(1106)을 포함한다. 제1 처리 폐쇄구는, 제1 처리 폐쇄구와 제1 부분이 협력하여 샷 매체 추진 소스에 의해 추진되는 샷 매체를 둘러싸도록 구성요소의 제1 부분에 상보적인 형상을 갖는다.
방법(1100)은 제2 처리 폐쇄구(132)와 같은 복수 개의 제2 처리 폐쇄구를 샷 매체 추진 소스에 연결하는 것(1108)과, 주연부(182)의 부분(183)들의 제2 부분과 같은 구성요소의 제2 부분에 대해 피닝 장치를 위치 설정하는 것(1110)을 더 포함한다. 게다가, 방법(1100)은 샷 매체 추진 소스를 재활성화하는 것(1112)을 포함한다. 제2 처리 폐쇄구는, 제2 처리 폐쇄구와 제2 부분이 협력하여 샷 매체 추진 소스에 의해 추진되는 샷 매체를 둘러싸도록 구성요소의 제2 부분에 상보적인 형상을 갖는다.
본 명세서에 설명되는 피닝 장치의 실시예는 공지된 피닝 장치에 비해 여러 이점을 제공한다. 구체적으로, 실시예들은 단일 피닝 장치에 직렬로 부착될 수 있는 선택 가능한 처리 폐쇄구를 사용하여 구성요소의 다수의 부분을 피닝하는 것을 제공한다. 보다 구체적으로, 각각의 처리 폐쇄구는 구성요소의 대응하는 부분에 상보적으로 형성된다. 특정 실시예에서, 구성요소가 회전되는 동안에, 선택 가능한 처리 폐쇄구는 구성요소의 원주 방향 표면의 적어도 일부의 피닝을 가능하게 한다. 예컨대, 적어도 일부 공지된 구성요소는 일련의 포지티브 표면 및 네거티브 표면을 포함하는 원주 방향 표면을 포함하며, 포지티브 표면은 네거티브 표면보다 더 큰 범위로 반경 방향으로 연장된다. 그러한 경우에, 본 명세서에 설명된 피닝 장치는 구성요소가 회전되는 동안에 구성요소의 각각의 표면을 각각 처리하기 위해 순서대로 부착 가능한 2개의 처리 폐쇄구를 포함한다. 처리 폐쇄구의 형상은 구성요소의 표면의 처리를 향상시킨다. 게다가, 본 명세서에서 제공되는 실시예는, 챔버로부터 탈출하여 기계의 다른 부분을 손상시키는 샷 매체의 위험 감소 및/또는 단기간의 처리에 걸쳐 정확도 개선을 용이하게 하도록 샷 매체의 집중된 또는 국부화된 추진을 제공한다.
본 명세서에 설명된 방법, 시스템, 및 장치의 예시적인 기술적 효과는, (a)다수의 표면 형상을 갖는 부분을 구비한 구성요소의 피닝 처리의 품질 및 균일성을 향상시키는 것; (b)구성요소의 다수의 부분을 처리하기 위해 상호 교환 가능한 부분을 갖춘 표준화된 장치의 사용을 가능하게 하는 것; (c)구성요소의 서비스 수명을 향상시키는 것; (d)회전 대칭 구성요소의 각 부분을 피닝하기 위한 단일 셋업 및 작동을 가능하게 하여 구성요소를 유지 보수하는 데에 소요되는 인력 및 필요 시간을 감소시키는 것 중 적어도 하나를 포함한다.
피닝 장치의 예시적인 실시예는 위에서 상세하게 설명되어 있다. 피닝 장치 및 그러한 시스템과 장치를 제조 또는 작동시키는 방법은 본 명세서에 설명된 특정 실시예로 제한되지 않고, 오히려 시스템의 구성요소들 및/또는 방법의 단계들은 본 명세서에 설명된 다른 구성요소 및/또는 단계와 독립적으로 그리고 별개로 이용될 수 있다. 예컨대, 시스템, 장치, 및 방법은 또한 다른 유형의 피닝 장치와 조합하여 사용될 수 있고, 본 명세서에 설명된 피닝 장치, 시스템, 및 방법만으로 실시하도록 제한되지 않는다. 오히려, 예시적인 실시예는 많은 다른 애플리케이션, 장비 및 시스템과 관련하여 구현되고 이용될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예의 특정한 특징부가 몇몇 도면에는 도시되고 다른 도면에는 도시되지 않을 수 있지만, 이것은 편의를 위한 것일 뿐이다. 본 개시의 원리에 따라, 도면의 임의의 특징부는 임의의 다른 도면의 임의의 특징부와 조합하여 참조 및/또는 주장될 수 있다.
이상 기술된 설명은, 예를 이용하여 최선의 방식을 비롯한 실시예를 개시하고 있으며, 또한 당업자가, 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 이용하도록 하는 것 그리고 임의의 통합된 방법을 수행하도록 하는 것을 비롯하여 실시예를 실시할 수 있도록 한다. 본 개시의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 한정되며, 당업자가 착안 가능한 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는, 이들 예에서 본원 청구범위의 문어적 어구와 상이하지 않은 구조 요소가 마련된다면, 또는 이들 예에서 청구범위의 문어적 어구와 미미한 차이를 갖는 등가의 구조 요소가 마련된다면, 본원의 청구범위에 속하도록 의도된다.
10: 회전 기계 12: 흡기 섹션
14: 압축기 섹션 16: 연소기 섹션
18: 터빈 섹션 20: 배기 섹션
22: 로터 23: 축선
24: 연소기 36: 케이싱
40: 연소기 블레이드 42: 압축기 스테이터 베인
70: 터빈 로터 블레이드 72: 터빈 스테이터 베인
76: 터빈 스페이서 78: 후방 샤프트
100: 피닝 장치 102: 샷 매체 추진 소스
132: 피닝 처리 폐쇄구 180: 구성요소
182: 구성요소 주연부 183: (구성요소 주연부의) 부분
184: 포지티브 표면 186: 네거티브 표면
188: 림 표면 190: 인접한 측면
192: 도브테일 슬롯 194: 대향 측벽
200: 포티지브 처리 폐쇄구 202: 계면
204: 대향 측벽 206: 포티지브 처리 챔버
208: 구멍 300: 네거티브 처리 폐쇄구
302: 계면 304: 대향 측벽
306: 네거티브 처리 챔버 308: 구멍
700: 림 처리 폐쇄구 702: 계면
704: 측벽 706: 림 처리 챔버
708: 구멍 900: 도브테일 슬롯 처리 폐쇄구
902: 계면 904: 대향 측벽
906: 도브테일 슬롯 처리 챔버
908: 구멍 910: 대향 측면 구멍

Claims (15)

  1. 구성요소(180)를 처리하는 피닝 장치(100)로서,
    일정량의 샷 매체를 추진하도록 구성되는 샷 매체 추진 소스(102); 및
    상기 샷 매체 추진 소스에 각각 선택적으로 연결 가능한 복수 개의 처리 폐쇄구(132)
    를 포함하고, 상기 처리 폐쇄구 각각은 각각의 처리 폐쇄구와 대응하는 부분이 협력하여 샷 매체를 둘러싸도록 구성요소의 복수 개의 부분(183) 중 대응하는 부분에 상보적인 형상을 갖는 것인 피닝 장치.
  2. 제1항에 있어서, 구성요소가 상기 피닝 장치에 대해 회전될 때에, 적어도 하나의 부분과 상기 대응하는 처리 폐쇄구가 협력하여 샷 매체를 둘러싸도록 구성요소의 부분들 중 적어도 하나는 구성요소의 축선(23)을 중심으로 대칭적인 것인 피닝 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 처리 폐쇄구는 구성요소의 적어도 하나의 포지티브 표면(184)을 수용하도록 구성되는 포지티브 처리 폐쇄구(200)를 포함하는 것인 피닝 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 포지티브 처리 폐쇄구는 구성요소에 인접하게 원주 방향으로 연장하도록 구성되는 한쌍의 대향 측벽(204)들을 포함함으로써, 상기 대향 측벽들은 그 사이에 적어도 하나의 포지티브 표면을 수용하는 것인 피닝 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 처리 폐쇄구는 구성요소의 적어도 하나의 네거티브 표면(186)에 의해 수용되도록 구성되는 네거티브 처리 폐쇄구(300)를 포함하는 것인 피닝 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 네거티브 처리 폐쇄구는 구성요소에 인접하게 축방향으로 연장하도록 구성되는 한쌍의 대향 측벽(304)들을 포함함으로써, 상기 대향 측벽들은 적어도 하나의 네거티브 표면에 의해 수용되는 것인 피닝 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 처리 폐쇄구는 구성요소의 적어도 하나의 도브테일 슬롯(192)에 의해 수용되도록 구성되는 도브테일 슬롯 처리 폐쇄구(900)를 포함하는 것인 피닝 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 도브테일 슬롯 처리 폐쇄구는 도브테일 슬롯의 각각의 측벽(194)에 인접하게 위치 설정하도록 각각 구성되는 한쌍의 대향 측면 구멍(910)을 포함하는 것인 피닝 장치.
  9. 피닝 장치(100)를 위한 처리 폐쇄구(132)의 세트로서, 피닝 장치는 구성요소(180)를 처리하도록 구성되고, 상기 처리 폐쇄구의 세트는,
    상기 피닝 장치의 샷 매체 추진 소스(102)에 선택적으로 연결 가능한 제1 처리 폐쇄구(132); 및
    상기 샷 매체 추진 소스에 선택적으로 연결 가능한 제2 처리 폐쇄구(132)
    를 포함하고, 상기 제1 처리 폐쇄구는 구성요소의 제1 표면(183)에 상보적인 형상을 가짐으로써, 상기 제1 처리 폐쇄구와 제1 표면은 협력하여 샷 매체를 둘러싸며, 상기 제2 처리 폐쇄구는 구성요소의 제2 표면(183)에 상보적인 형상을 가짐으로써, 상기 제2 처리 폐쇄구와 제2 표면은 협력하여 샷 매체를 둘러싸는 것인 처리 폐쇄구의 세트.
  10. 제9항에 있어서, 구성요소가 피닝 장치에 대해 회전될 때에, 제1 부분과 상기 처리 폐쇄구가 협력하여 샷 매체를 둘러싸도록 구성요소의 제1 표면은 구성요소의 축선(23)을 중심으로 대칭적인 것인 처리 폐쇄구의 세트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 표면은 구성요소의 원주 방향으로 연장하는 포지티브 표면(184)이고, 상기 제1 처리 폐쇄구의 형상은 포지티브 표면에 상보적인 것인 처리 폐쇄구의 세트.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 처리 폐쇄구는 구성요소에 인접하게 원주 방향으로 연장하도록 구성되는 한쌍의 대향 측벽(204)들을 포함함으로써, 상기 대향 측벽들은 그 사이에 포지티브 표면을 수용하는 것인 처리 폐쇄구의 세트.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제2 표면은 구성요소의 원주 방향으로 연장하는 네거티브 표면(186)이고, 상기 제2 처리 폐쇄구의 형상은 네거티브 표면에 상보적인 것인 처리 폐쇄구의 세트.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 처리 폐쇄구는 구성요소에 인접하게 축방향으로 연장하도록 구성되는 한쌍의 대향 측벽(304)들을 포함함으로써, 상기 대향 측벽들은 네거티브 표면에 의해 수용되는 것인 처리 폐쇄구의 세트.
  15. 제9항에 있어서, 상기 제1 처리 폐쇄구는 구성요소의 적어도 하나의 도브테일 슬롯(192)에 의해 수용되도록 구성되는 도브테일 슬롯 처리 폐쇄구(900)를 포함하는 것인 처리 폐쇄구의 세트.
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