(19) |
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(11) |
EP 1 623 794 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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18.07.2007 Patentblatt 2007/29 |
(22) |
Anmeldetag: 25.07.2005 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen von Bauteilen
Device for peening workpiece surfaces
Dispositif pour le grenaillage de précontrainte de surfaces des pièces
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB |
(30) |
Priorität: |
05.08.2004 DE 102004037954
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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08.02.2006 Patentblatt 2006/06 |
(73) |
Patentinhaber: MTU Aero Engines GmbH |
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80995 München (DE) |
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Erfinder: |
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- Bayer, Erwin, Dr.
85221 Dachau (DE)
- Dautl, Thomas
85258 Weichs (DE)
- Peschke, Thomas
82194 Gröbenzell (DE)
- Polanetzki, Holger
85221 Dachau (DE)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
US-A- 4 991 360 US-B2- 6 536 109
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US-A1- 2002 042 978
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum
Ultraschall-Kugelstrahlen, von Bauteilen, insbesondere Gasturbinenbauteilen, nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerke, verfügen insbesondere im Bereich eines
Verdichters sowie einer Turbine über mindestens einen mit rotierenden Laufschaufeln
bestückten Rotor, wobei die rotierenden Laufschaufeln der Gasturbine entweder über
profilierte Schaufelfüße in Ausnehmungen des Gasturbinenrotors verankert oder integraler
Bestandteil eines Gasturbinenrotors sind. Sind die Laufschaufeln über Schaufelfüße
in entsprechenden Ausnehmungen des Rotors verankert, so sind die Schaufelfü-ße entweder
nach dem sogenannten Tannenbaum-Design (fir tree design) oder nach dem sogenannten
Schwalbenschwanz-Design (dove tail design) profiliert. Die vorzugsweise tannenbaumprofilierten
oder schwalbenschwanzprofilierten Flächen eines Schaufelfußes einer Gasturbinenschaufel
werden auch als Tragflanken oder Tragflächen bezeichnet. Während des Betriebs einer
Gasturbine werden die Schaufelfüße an ihren profilierten Tragflächen insbesondere
durch Reibverschleiß stark beansprucht. Die Verschleißrate im Bereich der Schaufelfüße
kann dadurch herabgesetzt werden, dass die Schaufelfüße an ihren Tragflächen durch
spezielle Oberflächenbearbeitungsverfahren verfestigt werden. Eine ähnliche Problematik
stellt sich auch bei integral beschaufelten Gasturbinenrotoren, die im Bereich ihrer
Rotorscheiben zur Minimierung der Verschleißrate verfestigt werden. Auch werden Schaufelblätter
von Gasturbinenschaufeln an ihren Oberflächen zur Minimierung der Verschleißrate verfestigt.
[0003] Als Oberflächenbearbeitungsverfahren zum Verfestigen von Bauteilen, insbesondere
von Gasturbinebauteilen wie Gasturbinenschaufeln, kommt vorzugsweise das Kugelstrahlen
zum Einsatz. Beim konventionellen Kugelstrahlen kann sich eine erhebliche Oberflächenaufrauung
an den gestrahlten Flächen einstellen. Zur Verbesserung der sich beim Kugelstrahlen
einstellenden Bearbeitungsqualität ist es aus dem Stand der Technik gemäß
US 6,536,109 B2 bereits bekannt, zum Beispiel Schaufelfüße von Gasturbinenschaufeln im Bereich ihrer
profilierten Tragflächen durch Ultraschall-Kugelstrahlen zu verfestigen.
[0004] So offenbart die
US 6,536,109 B2 eine entsprechende Vorrichtung mit einer Ultraschall-Sonotrode, wobei die Ultraschall-Sonotrode
eine horizontal bzw. waagrecht verlaufende, vibrierende bzw. schwingende Oberfläche
aufweist, und wobei sich oberhalb dieser schwingenden Oberfläche eine Bearbeitungskammer
erstreckt, in welcher Gasturbinenschaufeln mit ihren Schaufelfüßen zur Bearbeitung
derselben im Bereich ihrer Tragflächen stehend angeordnet sind. Gemäß der
US 6 536 109 B2 sind dabei die zu bearbeitenden Gasturbinenschaufeln derart stehend ausgerichtet,
dass die zu bearbeitenden, profilierten Tragflächen der Schaufelfüße im wesentlichen
senkrecht zu der schwingenden Oberfläche der Ultraschall-Sonotrode verlaufen. Hiermit
kann nur eine ungenügende Qualität beim Kugelstrahlen der profilierten Tragflächen
der Schaufelfüße erreicht werden. Weiterhin ist mit der in der
US 6,526,109 B2 offenbarten Vorrichtung ein Strahlen dünnwandiger Bauteile nicht möglich, da solche
dünnwandigen Bauteile bei einer Bearbeitung in dieser aus dem Stand der Technik bekannten
Vorrichtung einer unzulässigen Verformung ausgesetzt wären.
[0005] Die
US 2002/0042978 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen von einander
gegenüberliegenden Oberflächen an dünnwandigen Bauteilen, insbesondere an Schaufeln
von integral beschaufelten Gasturbinenrotoren durch Ultraschall-Kugelstrahlen. Der
beschaufelte Rotor wird um eine vertikale oder horizontale Achse gedreht, und dabei
jeweils ein Teil der Schaufeln durch eine Bearbeitungskammer bewegt. Gemäß Figur 2
dieses Dokuments sind an zwei horizontalen, sich vertikal gegenüberstehenden Wänden
der Bearbeitungskammer zwei Ultraschall-Sonotroden mit vertikaler Strahlrichtung angeordnet.
Somit können die Schaufeln gleichzeitig von gegenüberliegenden Seiten bearbeitet werden.
Figur 10 dieses Dokuments zeigt eine vergleichbare Anordnung. Bei einer Anordnung
gemäß Figur 6 mit horizontaler Rotorachse könnten auch Sonotroden mit horizontaler
Strahlrichtung an vertikalen Wänden der Bearbeitungskammer angeordnet werden, wobei
der Boden der Bearbeitungskammer eine dritte, horizontale Wand bilden würde. Trotzdem
wäre bei einer solchen Anordnung die Kugelbewegung samt Reflexion nicht optimal.
[0006] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige
Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, von
Bauteilen zu schaffen.
[0007] Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung im Sinne von Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist die Bearbeitungskammer im Querschnitt W-förmig ausgeführt, mit
zwei im wesentlichen vertikal verlaufenden Schenkeln und zwei im wesentlichen horizontal
verlaufenden Schenkeln, wobei zumindest die vertikal verlaufenden Schenkel der Bearbeitungskammer
von schwingenden Oberflächen jeweils eines Vibrators gebildet sind. Die im wesentlichen
horizontal verlaufenden Schenkel können als Oberflächen jeweils eines Vibrators oder
als Injektoren ausgebildet sein, wobei die Injektoren die Kugeln zurück auf die vibrierenden,
im wesentlichen vertikal verlaufenden Schenkel bewegen.
[0008] Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen von Bauteilen lässt
sich gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen eine deutlich
bessere Bearbeitungsqualität an den zu bearbeitenden Oberflächen eines Bauteils erzielen.
Dabei wird einerseits die Effektivität beim Oberflächenstrahlen erhöht, andererseits
werden insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen unzulässige Verformungen der zu strahlenden,
dünnwandigen Bauteilabschnitte vermieden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können
erstmals auch dünnwandige Scheiben mit sogenannten Wings an integral beschaufelten
Gasturbinenrotoren beim Ultraschall-Kugelstrahlen mit einer hohen Intensität beschossen
werden, ohne diese komplex geformten Bauteile beim Oberflächenstrahlen unzulässig
zu verformen.
[0009] Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die im Querschnitt W-förmig
ausgebildete Bearbeitungskammer von zwei äußeren, im wesentlichen vertikal verlaufenden
langen Schenkeln und zwei inneren, im wesentlichen horizontal verlaufenden kurzen
Schenkel begrenzt, wobei jeder der Schenkel von einer schwingenden Oberfläche jeweils
eines Vibrators gebildet ist. Vorzugsweise ist in Übergangsbereichen zwischen äußeren,
langen Schenkeln und inneren, kurzen Schenkeln bzw. in Tiefpunkten der im Querschnitt
W-förmig ausgebildeten Bearbeitungskammer jeweils eine weitere schwingende Oberfläche
eines Vibrators positioniert oder es ist ein Injektor für die Kugeln vorgesehen.
[0010] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf
beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen,
insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, beim Strahlen einer Gasturbinenschaufel
im Bereich eines Schaufelfußes;
- Fig. 2
- die erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen,
beim Strahlen einer Rotorscheibe eines integral beschaufelten Gasturbinerotors;
- Fig. 3
- die erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen,
beim Strahlen eines Schaufelblatts eines integral beschaufelten Gasturbinerotors;
- Fig. 4
- die erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen,
beim Strahlen eines dünnwandigen Wings eines integral beschaufelten Gasturbinerotors.
[0011] Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4
in größerem Detail beschrieben.
[0012] Fig. 1 zeigt stark schematisiert eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Ultraschall-Kugelstrahlen
in Verbindung mit einer Gasturbinenschaufel 11, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
10 an profilierten Tragflanken bzw. Tragflächen 12 bzw. 13 eines Schaufelfußes 14
zu strahlen ist. Wie Fig. 1 entnommen werden kann, ragt hierzu die Gasturbinenschaufel
11 mit dem Schaufelfuß 14 in eine von der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellte
Bearbeitungskammer 15 hinein, wobei ein in Fig. 1 nicht zu bearbeitendes Schaufelblatt
16 der Gasturbinenschaufel 11 aus der Bearbeitungskammer 15 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 10 herausragt.
[0013] Die Bearbeitungskammer 15 ist im Querschnitt W-förmig ausgebildet bzw. durch ein
W-Profil gekennzeichnet. So ist die im Querschnitt W-förmig ausgebildete Bearbeitungskammer
15 von zwei äußeren, im wesentlichen vertikal verlaufenden langen Schenkeln 17 und
18 sowie von zwei inneren, im wesentlichen horizontal verlaufenden kurzen Schenkeln
19 und 20 begrenzt. Erfindungsgemäß wird jeder dieser Schenkel 17, 18, 19 und 20 von
einer vibrierenden bzw. schwingenden Oberfläche eines Vibrators, nämlich einer Ultraschall-Sonotrode,
gebildet. Bei den Schenkel 17, 18, 19 und 20 der W-förmig ausgebildeten Bearbeitungskammer
15 handelt es sich demnach um die schwingenden Oberflächen von Ultraschall-Sonotroden,
wobei der schwingende Abschnitt der Oberflächen durch Doppelpfeile visualisiert ist.
[0014] Mithilfe der als schwingende Oberflächen von Ultraschall-Sonotroden ausgebildeten
Schenkeln 17, 18, 19 und 20 werden in der Bearbeitungskammer 15 positionierte, nicht-dargestellte
Kugeln beschleunigt und in Richtung auf die zu bearbeitenden Tragflanken bzw. Tragflächen
12, 13 des Schaufelfußes 14 geschleudert. Oben ist die Bearbeitungskammer 15 von einer
nicht-schwingenden Abdeckung 21 begrenzt, an der die mithilfe der Ultraschall-Sonotroden
beschleunigten Kugeln reflektiert werden. Aus der Anordnung der Fig. 1 folgt unmittelbar,
dass sich für die Kugeln innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 bzw. innerhalb
der Bearbeitungskammer 15 keine Vorzugsrichtung einstellt. Die Kugeln werden demnach
aus allen Richtungen gleich verteilt auf die zu bearbeitenden Tragflanken bzw. Tragflächen
12 und 13 des Schaufelfußes geschleudert. Hierdurch ergibt sich eine besonders gleichmäßige
Verfestigung des zu bearbeitenden Schaufelfußes 14 an den Tragflanken bzw. Tragflächen
12 und 13.
[0015] Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, die als vibrierende
Oberflächen von Ultraschall-Sonotroden ausgebildeten Schenkel 17 und 18 der im Querschnitt
W-förmig ausgebildeten Bearbeitungskammer 15 so auszurichten, dass die Schenkel 17
und 18 im Wesentlichen parallel zu der zu strahlenden Oberflächenkontur verlaufen.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Tragflanken bzw. Tragflächen 12 und 13
des zu strahlenden Schaufelfußes 14 tannenbaumprofiliert, und die Schenkel 17 und
18 verlaufen im Wesentlichen parallel zu einer Einhüllenden 22 der tannenbauprofilierten
Tragflanken bzw. Tragflächen 12 und 13. Hierdurch ist einerseits eine gute Bearbeitungsqualität
an den zu strahlenden Tragflanken bzw. Tragflächen 12 und 13 des Schaufelfußes 14
realisierbar, andererseits können die beiden Tragflanken bzw. Tragflächen 12 und 13
gleichzeitig gestrahlt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ermöglicht demnach,
den Schaufelfuß 14 gleichzeitig von beiden Seiten, also im Bereich beider Tragflächen,
zu strahlen.
[0016] Wie Fig. 1 entnommen werden kann, sind nicht nur im Bereich der Schenkel 17, 18,
19 und 20 der im Querschnitt W-förmig ausgebildeten Bearbeitungskammer 15 schwingende
Oberflächen von Ultraschall-Sonotroden positioniert, sondern vielmehr auch in Übergangsbereichen
23 und 24 zwischen den äußeren, langen Schenkeln 17 und 18 und den inneren, kurzen
Schenkeln 19 und 20. Die Übergangsbereiche 23 und 24 stellen sozusagen die am tiefsten
gelegenen Punkte bzw. die Tiefpunkte des W-Profils der Bearbeitungskammer 15 dar,
wobei die mithilfe der Ultraschall-Sonotroden beschleunigten Kugeln unter dem Einfluss
der Schwerkraft sich im Bereich dieser Tiefpunkte sammeln und von den dort positionierten
Ultraschall-Sonotroden bzw. den schwingenden Oberflächen derselben wieder zurück in
den Bearbeitungsraum 15 geschleudert werden. Anstelle der Ultraschall-Sonotroden können
in den Übergangsbereiche 23 und 24 auch Injektoren für die Kugeln angeordnet sein,
welche die Kugeln zurück auf die vibrierenden Schenkel bewegen. Die schwingenden Abschnitte
der in den Übergangsbereichen 23 und 24 positionierten Ultraschall-Sonotroden oder
Injektoren sind wiederum durch Doppelpfeile visualisiert.
[0017] Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist demnach die im Querschnitt W-förmig
ausgebildete Bearbeitungskammer 15 von insgesamt sechs schwingenden Oberflächen entsprechender
Ultraschall-Sonotroden oder von vier schwingenden Oberflächen und zwei Injektoren
begrenzt. Im Bereich der äußeren, langen Schenkel 17 und 18 und der inneren, kurzen
Schenkel 19 sowie 20 ist jeweils eine Ultraschall-Sonotrode positioniert. Auf der
Oberseite ist die Bearbeitungskammer 15 von einer Abdeckung 21 verschlossen. Der in
die Bearbeitungskammer 15 hineinragende Schaufelfuß 14 kann in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung auf besonders effektive und schonende Art und Weise an den Tragflanken
bzw. Tragflächen 12 und 13 verfestigt werden. Da sich keine Vorzugsrichtung für die
mithilfe der Ultraschall-Sonotroden beschleunigten Kugeln ergibt, werden unerwünschte
Materialverformungen sowie Beschädigungen im Bereich der zu strahlenden Tragflanken
bzw. Tragflächen 12 und 13 vermieden. Weiterhin kann der Schaufelfuß 14 von beiden
Seiten gleichzeitig, also gleichzeitig im Bereich beider Tragflanken bzw. Tragflächen
12 und 13, gestrahlt werden.
[0018] Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 beim Strahlen eines integral beschaufelten
Gasturbinenrotors 25 im Bereich einer Rotorscheibe 26. Im Beispiel der Fig. 2 erstrecken
sich Vorsprünge 27 - auch Wings genannt - nahezu vollständig über das oben offene
W-Profil der Bearbeitungskammer 15, sodass auf eine Abdeckung an der Oberseite der
Bearbeitungskammer 15 verzichtet werden kann. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird
die Rotorscheibe 26 beidseitig gestrahlt. Wie insbesondere Fig. 2 entnommen werden
kann, ergibt sich für die mithilfe der im Bereich der Schenkel 17, 18, 19 und 20 angeordneten
Sonotroden beschleunigten Kugeln keine Vorzugsrichtung, sodass die beschleunigten
Kugeln aus allen Richtungen auf die zu verfestigende Oberflächen der Rotorscheibe
26 treffen. Dies ist in Fig. 2 durch die Linien 28 schematisiert dargestellt. Bedingt
dadurch, dass sich für die Mithilfe der Sonotroden beschleunigten Kugeln keine Vorzugsrichtung
einstellt und dass des weiteren gleichzeitig ein beidseitiges Bestrahlen der Rotorscheibe
26 möglich ist, ergibt sich auch dann eine gute Qualität beim Oberflächenstrahlen,
wenn die Rotorscheibe 26 dünnwandig ausgebildet ist.
[0019] Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 beim Strahlen eines Schaufelblatts
16 eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors 25. Auch Schaufelblätter 16 lassen
sich demnach mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 effektiv und gleichzeitig
schonend strahlen.
[0020] Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 beim Strahlen des integral beschaufelten
Gasturbinenrotors 25 im Bereich eines dünnwandigen Wings 27 und eines Dichtfinträgers
29. Die Vorrichtung 10 der Fig. 4 unterscheidet sich von den Vorrichtungen 10 der
Fig. 1 bis 3 lediglich dadurch, dass im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 die beiden
äußeren, langen Schenkel 17 und 18 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Dieses W-förmige Profil ist insbesondere beim Strahlen von dünnwandigen Wings vorteilhaft.
[0021] Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen
von Bauteilen vorzuschlagen, wobei eine Bearbeitungskammer der Vorrichtung über ein
W-Profil oder V-Profil verfügt bzw. im Querschnitt W-förmig oder V-förmig ausgebildet
ist, und wobei zumindest im Bereich der im wesentlichen vertikal verlaufenden Schenkel
des Profils schwingende Oberflächen von Ultraschall-Sonotroden positioniert sind.
Vorzugsweise sind auch im Übergangsbereich zwischen den äußeren und den inneren Schenkeln,
also im Tiefpunkt der Profile schwingende Oberflächen von Ultraschall-Sonotroden oder
auch Injektoren positioniert. Mithilfe einer solchen Vorrichtung ist ein gleichzeitiges,
beidseitiges Ultraschallstrahlen von dünnwandigen Bauteilen besonderes effektiv und
schonend möglich.
[0022] Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet bevorzugt Verwendung beim Strahlen von dünnwandigen
Gasturbinenbauteilen, insbesondere beim Strahlen von Gasturbinenschaufeln im Bereich
ihrer Schaufelfüße bzw. Schaufelblätter sowie beim Strahlen von integral beschaufelten
Gasturbinenrotoren im Bereich der Rotorscheiben sowie Schaufelblätter derselben.
1. Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen, insbesondere zum Ultraschall-Kugelstrahlen, von
Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, mit mindestens zwei, eine schwingende
Oberfläche aufweisenden Vibratoren, insbesondere mit mindestens zwei Ultraschall-Sonotroden,
wobei sich an die schwingenden Oberflächen der Vibratoren eine Bearbeitungskammer
zur Aufnahme eines zu strahlenden Abschnitts des zu bearbeitenden Bauteils anschließt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bearbeitungskammer (15) im Querschnitt W-förmig ausgebildet ist, mit zwei im
wesentlichen vertikal verlaufenden Schenkeln (17, 18) und zwei im wesentlichen horizontal
verlaufenden, eine kuppenartige Erhebung bildenden Schenkeln (19, 20), wobei zumindest
die im wesentlichen vertikal verlaufenden Schenkel (17, 18) der im Querschnitt W-förmig
ausgebildeten Bearbeitungskammer (15) von schwingenden Oberflächen jeweils eines Vibrators
gebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die im Querschnitt W-förmig ausgebildete Bearbeitungskammer (15) von zwei äußeren,
im wesentlichen vertikal verlaufenden langen Schenkeln (17, 18) und zwei inneren,
im wesentlichen horizontal verlaufenden kurzen Schenkeln (19, 20) begrenzt ist, wobei
jeder der Schenkel (17, 18, 19, 20) von einer schwingenden Oberfläche jeweils eines
Vibrators gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Übergangsbereichen (23, 24) zwischen äußeren, langen Schenkeln (17, 18) und inneren,
kurzen Schenkeln (19, 20) der im Querschnitt W-förmig ausgebildeten Bearbeitungskammer
(15) jeweils eine weitere schwingende Oberfläche eines Vibrators oder ein Injektor
positioniert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die in den Übergangsbereichen (23, 24) positionierten, schwingenden Oberflächen oder
die Injektoren in Tiefpunkten des W-Profils der Bearbeitungskammer (15) angeordnet
sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die im Querschnitt W-förmig ausgebildete Bearbeitungskammer (15) von sechs schwingenden
Oberflächen oder von vier schwingenden Oberflächen und zwei Injektoren begrenzt wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die äußeren, langen Schenkel (17, 18) der im Querschnitt W-förmig ausgebildeten Bearbeitungskammer
(15) in etwa parallel zu der zu strahlenden Oberflächenkontur bzw. einer Einhüllenden
(22) der zu strahlenden Oberflächenkontur des in die Bearbeitungskammer (15) hineinragenden
Abschnitts des zu bearbeitenden Bauteils ausgerichtet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die im Querschnitt W-förmig ausgebildete Bearbeitungskammer (15) nach oben hin von
einer Abdeckung (21) begrenzt ist, wobei das Bauteil mit dem zu strahlenden Abschnitt
die Abdeckung (21) durchdringt und mit dem zu strahlenden Abschnitt in die Bearbeitungskammer
(15) hineinragt.
8. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum gleichzeitig beidseitigen
Ultraschall-Kugelstrahlen von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen.
9. Verwendung nach Anspruch 8 zum gleichzeitig beidseitigen Ultraschall-Kugelstrahlen
von Gasturbinenschaufeln oder integral beschaufelten Gasturbinenrotoren vorzugsweise
im Bereich dünnwandiger Abschnitte derselben.
1. Device for surface peening, in particular for the ultrasonic shot peening of components,
especially gas turbine components, comprising at least two vibrators having an oscillating
surface, in particular at least two ultrasonic sonotrodes, a processing chamber for
receiving a part of the component to be treated being adjacent to the oscillating
surfaces of the vibrators,
characterised in that
the cross-section of the processing chamber (15) is W-shaped, with two arms (17, 18)
that extend essentially vertically and two arms (19, 20) that extend essentially horizontally
and form an arched prominence, such that at least the essentially vertical arms (17,
18) of the W-shaped cross-section of the processing chamber (15) are each formed by
oscillating surfaces of a vibrator.
2. Device according to Claim 1,
characterised in that
the processing chamber (15) of W-shaped cross-section is delimited by two outer, long
and essentially vertical arms (17, 18) and two inner, short and essentially horizontal
arms (19, 20), each of the said arms (17, 18, 19, 20) being formed by an oscillating
surface of a respective vibrator.
3. Device according to Claim 2,
characterised in that
at the transition zones (23, 24) between the outer, long arms (17, 18) and the inner,
short arms (19, 20) of the W-shaped cross-section of the processing chamber (15),
in each case a further oscillating surface of a vibrator or an injector is positioned.
4. Device according to Claim 3,
characterised in that
the oscillating surfaces or injectors positioned at the transition zones (23, 24)
are located at the low points of the W-profile of the processing chamber (15).
5. Device according to Claims 3 or 4,
characterised in that
the processing chamber (15) of W-shaped cross-section is delimited by six oscillating
surfaces or by four oscillating surfaces and two injectors.
6. Device according to any of Claims 1 to 5,
characterised in that
the outer, long arms (17, 18) of the W-shaped cross-section of the processing chamber
(15) are directed approximately parallel to the surface contour to be peened, or to
an envelope (22) of the surface contour of the part of the component to be peened
which projects into the processing chamber (15).
7. Device according to any of Claims 1 to 6,
characterised in that
the processing chamber (15) of W-shaped cross-section is delimited at the top by a
cover (21), and the part of the component to be peened projects through the said cover
(21) and into the processing chamber (15).
8. Use of a device according to any of Claims 1 to 7 for the ultrasonic shot peening
of components, in particular gas turbine components, simultaneously on both sides.
9. Use as in Claim 8 for the ultrasonic shot peening of gas turbine blades or integrally
bladed gas turbine rotors simultaneously on both sides, preferably in the area of
thin-walled parts thereof.
1. Dispositif pour le grenaillage de surfaces, en particulier pour le grenaillage par
ultrasons avec projection de billes, de pièces d'ouvrage, en particulier de pièces
de turbines à gaz, comportant au moins deux vibrateurs, munis d'une surface vibrante,
en particulier avec au moins deux sonotrodes à ultrasons, une chambre de traitement,
destinée à recevoir une partie à grenailler de la pièce d'ouvrage à traiter, étant
raccordée aux surfaces vibrantes des vibrateurs, caractérisé en ce que la chambre de traitement (15) est réalisée avec une section en forme de W, avec deux
branches (17, 18) orientées sensiblement verticalement et deux branches (19, 20) orientées
sensiblement horizontalement et formant une surélévation en coupole, sachant qu'au
moins les branches (17, 18) sensiblement verticales de la chambre de traitement (15)
réalisée avec une section en forme de W sont formées par les surfaces vibrantes de
chacun des vibrateurs.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de traitement (15) réalisée avec une section en forme de W est délimitée
par deux longues branches (17, 18) extérieures, orientées sensiblement verticalement,
et deux courtes branches (19, 20) intérieures, orientées sensiblement horizontalement,
chacune des branches (17, 18, 19, 20) étant formée par une surface vibrante de chacun
des vibrateurs.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que respectivement une surface vibrante supplémentaire d'un vibrateur ou un injecteur
est positionné dans les zones de transition (23, 24) entre les longues branches (17,
18) extérieures et les courtes branches (19, 20) intérieures de la chambre de traitement
(15) réalisée avec une section en forme de W.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les surfaces vibrantes ou les injecteurs, positionnés dans les zones de transition
(23, 24), sont agencés dans des points bas du profil en W de la chambre de traitement
(15).
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la chambre de traitement (15) réalisée avec une section en forme de W est délimitée
par six surfaces vibrantes ou par quatre surfaces vibrantes et deux injecteurs.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les longues branches (17, 18) extérieures de la chambre de traitement (15) réalisée
avec une section en forme de W sont orientées sensiblement parallèlement au contour
de la surface à grenailler, plus précisément à une enveloppante (22) du contour de
la surface à grenailler de la partie de la pièce d'ouvrage à traiter, s'engageant
dans la chambre de traitement (15).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la chambre de traitement (15) réalisée avec une section en forme de W est délimitée
vers le haut par un couvercle (21), la pièce d'ouvrage passant à travers le couvercle
(21) avec la partie à grenailler et s'engageant dans la chambre de traitement (15)
avec la partie à grenailler.
8. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, pour
le grenaillage par ultrasons avec projection de billes, simultanément sur deux faces
de pièces d'ouvrage, en particulier de pièces de turbines à gaz.
9. Utilisation selon la revendication 8, pour le grenaillage par ultrasons avec projection
de billes, simultanément sur deux faces d'aubes de turbines à gaz ou d'aubage intégral
de rotors de turbines à gaz, de préférence dans la zone des parties à paroi mince
de ceux-ci.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
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