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Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Montage einer Triebwerksbaugruppe, bei dem erste und zweite Triebwerksbauteile über mindestens ein Befestigungselement aneinander fixiert werden müssen.
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Im Triebwerksbereich müssen häufig Triebwerksbauteile manuell miteinander fixiert werden, da eine automatisierte Montage aufgrund der Komplexität des Triebwerks nicht möglich ist. Auch ist es vor diesem Hintergrund häufig notwendig, dass die Triebwerksteile in einer bestimmten räumlichen Lage montiert werden müssen, um überhaupt etwaige Verbindungsstellen für einen Monteur und/oder ein Werkzeug zugänglich zu machen. Aus der Praxis ist es in diesem Zusammenhang auch bekannt, dass Befestigungselemente, wie beispielsweise Schraubbolzen, an einem ersten Triebwerksbauteil in lediglich für die Montage vorgesehenen, integral an dem Triebwerksbauteil ausgebildeten Halteelementen arretiert werden, bevor das erste Triebwerksbauteil bestimmungsgemäß an einem anderen, zweiten Triebwerksbauteil angeordnet wird, da nach der Anordnung der beiden Triebwerksbauteile aneinander die entsprechende Befestigungselemente nicht mehr ohne Weiteres an den dafür vorgesehenen Befestigungsstellen platziert werden könnten. Anschließend müssen die entsprechenden Befestigungselemente noch in eine Fixierungsposition überführt werden, in der die beiden Triebwerksbauteile über die Befestigungselemente bestimmungsgemäß aneinander fixiert werden.
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Bei einem solchen Montageverfahren ist jedoch nachteilig, dass etwaige Halteelemente, wie zum Beispiel Gewindehülsen, an einem Triebwerksbauteil für die Vorgabe einer Montageposition der Befestigungselemente dauerhaft integriert werden, die nach der bestimmungsgemäßen Fixierung der beiden Triebwerksbauteile aneinander ohne Funktion sind. Diese damit lediglich für die Montage an einem Triebwerksbauteil vorgesehenen Halteelemente erhöhen somit das Gewicht und die Kosten der entsprechenden Triebwerksbaugruppe, obwohl die entsprechenden Halteelemente lediglich für die Montage benötigt werden.
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Der vorgeschlagenen Lösung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Montage einer Triebwerksbaugruppe weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe ist sowohl mit einem Montageverfahren des Anspruchs 1 als auch mit einer Montagehilfe des Anspruchs 9 gelöst.
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Ein vorgeschlagenes Verfahren zur Montage einer Triebwerksbaugruppe, die wenigstens ein erstes Triebwerksbauteil und ein zweites Triebwerksbauteil aufweist, sieht hierbei vor, dass
- - mindestens ein Befestigungselement zunächst an einer Montagehilfe angeordnet wird,
- - das mindestens eine Befestigungselement über die Montagehilfe an dem ersten Triebwerksbauteil angeordnet und unter Wirkung mindestens eines Magnetelements der Montagehilfe in einer Montageposition gehalten wird,
- - das mindestens eine Befestigungselement (2) an dem zweiten Triebwerksbauteil (4) festgelegt wird und
- - die Montagehilfe wieder von dem ersten Triebwerksbauteil entfernt wird
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Die vorgeschlagene Lösung geht somit von dem Grundgedanken aus, eine Montagehilfe für die Anordnung mindestens eines Befestigungselements an einem ersten Triebwerksbauteil bereitzustellen, über das das mindestens eine Befestigungselement nicht nur an dem ersten Triebwerksbauteil angeordnet werden kann, sondern auch an dem ersten Triebwerksbauteil unter Wirkung mindestens eines Magnetelements der Montagehilfe in einer Montageposition gehalten werden kann, bis eine Festlegung des mindestens einen Befestigungselements an dem zweiten Triebwerksbauteil erfolgt. Mithilfe des mindestens einen Magnetelements der Montagehilfe ist die Montagehilfe lösbar an dem ersten Triebwerksbauteil festlegbar und kann im Laufe des Montageprozesses ohne weiteres wieder von dem ersten Triebwerksbauteil entfernt werden. Die Montagehilfe hält somit das mindestens eine Befestigungselement magnetisch in der Montageposition und verbleibt nach Abschluss der Montage Triebwerksbaugruppe nicht an einem der Triebwerksbauteile.
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In einer Ausführungsvariante ist die Montagehilfe auf diese Weise auch wiederverwendbar, kann also für die Montage unterschiedlicher Triebwerksbaugruppen wiederholt eingesetzt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Montagehilfe mindestens eine Schwächungsstelle, insbesondere mindestens eine Sollbruchstelle ausbildet, an der eine plastische Verformung oder ein Versagen der Montagehilfe gezielt zugelassen ist, um die Montagehilfe wieder von dem ersten Triebwerksbauteil zu entfernen.
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Die Fixierung des ersten Triebwerksbauteils und des zweiten Triebwerksbauteils aneinander über das mindestens eine Befestigungselement erfolgt üblicherweise dadurch, dass das mindestens eine Befestigungselement aus der Montageposition in eine Fixierungsposition überführt wird. Die Entfernung der Montagehilfe kann dementsprechend beispielsweise erfolgen, bevor oder nachdem das Befestigungselement in diese Fixierungsposition überführt wurde. Die Montagehilfe kann hierbei grundsätzlich vor, bei oder nach der Fixierung des ersten Triebwerksbauteils und des zweiten Triebwerksbauteils aneinander wieder entfernt werden.
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Eine Ausführungsvariante sieht beispielsweise vor, dass das mindestens eine Befestigungselement aus seiner Montageposition zunächst in eine Zwischenposition überführt wird, in der das mindestens eine Befestigungselement an dem zweiten Triebwerksbauteil festgelegt ist, dann die Montagehilfe entfernt wird und anschließend das mindestens eine Befestigungselement aus der Zwischenposition in seine Fixierungsposition überführt wird, in der das erste Triebwerksbauteil und das zweite Triebwerksbauteil über das mindestens eine Befestigungselement aneinander fixiert sind. Ist beispielsweise ein Schraubbolzen als Befestigungselement vorgesehen, hält die Montagehilfe diesen Schraubbolzen zunächst magnetisch in der Montageposition an dem ersten Triebwerksbauteil, bevor oder nachdem das erste Triebwerksbauteil und das zweite Triebwerksbauteil aneinander angeordnet werden bzw. wurden. Anschließend wird der Schraubbolzen soweit in ein Gewinde an dem anderen, zweiten Triebwerksbauteil in eine Zwischenposition eingedreht, sodass der Schraubbolzen an dem zweiten Triebwerksbauteil festgelegt ist. Die Montagehilfe kann nun entfernt werden, ohne dass hierdurch der Schraubbolzen gelöst wird. Der bereits teilweise eingedrehte Schraubbolzen bleibt vielmehr an dem zweiten Triebwerksbauteil gehalten. Nach dem Entfernen der Montagehilfe wird der Schraubbolzen dann weiter ein- und festgedreht, sodass abschließende über den bestimmungsgemäß eingedrehten Schraubbolzen die beiden Triebwerksbauteile aneinander fixiert sind.
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Alternativ ist es auch möglich, die Montagehilfe erst zu entfernen, wenn sich das mindestens eine hieran Befestigungselement in seiner Fixierungsposition befindet, insbesondere ohne dass das Befestigungselement zuvor in eine Zwischenposition überführt wurde. In einer solchen Variante verbleibt die Montagehilfe so lange an dem ersten Triebwerksbauteil, bis das ersten Triebwerksbauteil und das zweite Triebwerksbauteil über das mindestens eine Befestigungselement fixiert sind, beispielsweise ein Schraubbolzen vollständig eingedreht wurde.
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Soll die Montagehilfe bei der Fixierung des ersten Triebwerksbauteils und des zweiten Triebwerksbauteils aneinander von dem ersten Triebwerksbauteil entfernt werden, ist beispielsweise mindestens ein rampenartig ausgebildeter, insbesondere ein sich konische verbreiternder Abschnitt an dem mindestens einen Befestigungselement vorgesehen. Über einen rampenartig oder konisch verlaufenden Abschnitt kann bei einem Überführen des Befestigungselements aus seiner Montageposition in seine Fixierungsposition die Montagehilfe gegen die Wirkung des mindestens einen Magnetelements verdrängt werden. Die Montagehilfe wird folglich verlagert und schlussendlich von dem Befestigungselement getrennt. So kann beispielsweise ein aus der Montageposition in seine Fixierungsposition weiter eingedrehter Schraubbolzen über einen rampenartig oder konische verlaufenden Abschnitt an seiner äußeren Mantelfläche eine Montagehilfe, in deren seitlich offener Halteöffnung der Schraubbolzen eingesteckt wurde, die Montagehilfe verdrängen. Beim Eindrehen des Schraubbolzens in Längserstreckungsrichtung des Schraubbolzens verdrängt folglich dann ein entsprechender Abschnitt der äußeren Mantelfläche des Schraubbolzens die Montagehilfe quer zur Längserstreckungsrichtung.
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Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass das erste Triebwerksbauteil und das zweite Triebwerksbauteil erst aneinander angeordnet und miteinander verbunden werden, nachdem das mindestens eine Befestigungselement über die Montagehilfe an dem ersten Triebwerksbauteil angeordnet wurde. Das erste Triebwerksbauteil wird somit mit dem bereits magnetisch hieran über die Montagehilfe gehaltenen Befestigungselement mit dem zweiten Triebwerksbauteil verbunden. Anschließend wird die Fixierung der beiden Triebwerksbauteile aneinander vorgenommen. Alternativ können die ersten und zweiten Triebwerksbauteil bereits aneinander angeordnet und miteinander verbunden (jedoch nicht aneinander fixiert) sein, bevor an dem ersten Triebwerksbauteil über die Montagehilfe das mindestens eine Befestigungselement angeordnet und magnetisch in der Montageposition gehalten wird. Eine Verbindung der ersten und zweiten Triebwerksbauteile vor ihrer Fixierung aneinander ist dabei gegebenenfalls auch unabhängig von und/oder zusätzlich zu dem mindestens einen Befestigungselement vorgesehen, das an dem ersten Triebwerksbauteil über die wieder entfernbare Montagehilfe in seiner Montageposition gehalten ist.
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Über die magnetisch an dem ersten Triebwerksbauteil gehaltene Montagehilfe kann das mindestens eine Befestigungselement gegen ein Herausfallen oder Abfallen von dem ersten Triebwerksbauteil unter Wirkung der Schwerkraft gesichert sein. Eine solche Ausführungsvariante ist insbesondere von Vorteil, wenn für die Fixierung der beiden Triebwerksbauteile aneinander das mindestens eine Befestigungselement - bezogen auf die Vertikalen - von unten an dem ersten Triebwerksbauteil zugänglich bleiben muss. Über die wieder entfernbare Montagehilfe verbleibt das mindestens eine Befestigungselement auch in einer solchen Montagesituation verliersicher in der gewünschten Montageposition, bis eine Fixierung der beiden Triebwerksbauteile erfolgen kann.
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Beispielsweise ist das mindestens eine Befestigungselement an die Montagehilfe gesteckt und/oder an der Montagehilfe eingehängt. Für die Bestückung der Montagehilfe mit dem mindestens einen Befestigungselement wird somit das Befestigungselement beispielsweise lediglich in eine Halteöffnung der Montagehilfe eingesteckt und/oder eingehängt. Unter einer Einhängung eines Befestigungselements an die Montagehilfe wird hierbei insbesondere verstanden, dass das mindestens eine Befestigungselement unter Wirkung der Schwerkraft in zumindest einer Ausrichtung der Montagehilfe nicht von der Montagehilfe abfällt. So kann beispielsweise eine Halteöffnung für das mindestens eine Befestigungselement als seitlich offene Durchgangsöffnung ausgebildet sein, in die das Befestigungselement mit einem ersten Abschnitt mit kleinerer Querschnittsfläche eingehängt wird und an der über einen zweiten Abschnitt mit größerer Querschnittsfläche ein Durchfallen des Befestigungselements durch die Halteöffnung verhindert ist. Der zweite Abschnitt mit größerer Querschnittsfläche liegt folglich an einem Rand der Halteöffnung auf.
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In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Montagehilfe von dem ersten Triebwerksbauteil entfernt wird, indem an der Montagehilfe gezogen wird. Das mindestens eine Befestigungselement ist hier folglich derart an der Montagehilfe gehalten, dass die Montagehilfe - nach der Festlegung des Befestigungselements an dem zweiten Triebwerksbauteil - durch einfaches Ziehen entgegen der Magnetkraft von dem ersten Triebwerksbauteil getrennt werden kann. Indem das mindestens eine Befestigungselement bereits an dem zweiten Triebwerksbauteil festgelegt ist, verbleibt das Befestigungselement bei diesem Abziehen der Montagehilfe an der Triebwerksbaugruppe. Im Rahmen einer entsprechenden Ausführungsvariante eines Montageverfahrens ist folglich vorgesehen, dass während der Montage eine Zugkraft aufgebracht wird, die einer von dem mindestens einen Magnetelement der Montagehilfe aufgebrachten Magnetkraft entgegenwirkt, um die Montagehilfe von dem ersten Triebwerksbauteil zu trennen. Zum Aufbringen der Zugkraft ist an der Montagehilfe beispielsweise ein Zugelement vorgesehen. Ein solches Zugelement kann beispielsweise eine Lasche, ein Band oder ein Seil sein. In einer Ausführungsvariante besteht ein solches Zugelement zumindest teilweise oder vollständig aus Kevlar.
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In einem Ausführungsbeispiel kann alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, dass an der Montagehilfe mindestens zwei zur Fixierung der ersten und zweiten Triebwerksbauteile vorgesehene Befestigungselemente angeordnet werden, die über die Montagehilfe gemeinsam an dem ersten Triebwerksbauteil angeordnet und unter Wirkung des mindestens einen Magnetelements der Montagehilfe jeweils in einer Montageposition gehalten werden. Die Montagehilfe dient hier folglich der Vorgabe von Montagepositionen an dem ersten Triebwerksbauteil für mindestens zwei räumlich versetzt zueinander angeordnete Befestigungselemente. Im Rahmen einer Vormontage können somit mehrere (mindestens zwei) Befestigungselemente an der Montagehilfe angeordnet werden. Anschließend werden diese mehreren Befestigungselemente gemeinsam über die Montagehilfe an dem ersten Triebwerksbauteil angeordnet und über die Montagehilfe in ihrer jeweiligen Montageposition gehalten, damit anschließend die Fixierung des ersten Triebwerksbauteils und des zweien Triebwerksbauteils vorgenommen werden kann.
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Das mindestens eine Befestigungselement kann über die Montagehilfe beispielsweise an einem Flanschabschnitt des ersten Triebwerksbauteils angeordnet werden.
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Alternativ oder ergänzend könne mindestens zwei Montagehilfen mit jeweils mit einem Befestigungselement für die Montage der Triebwerksbaugruppe genutzt werden. Insbesondere können an einem Flanschabschnitt des ersten Triebwerksbauteils mehrere Montagehilfen jeweils für ein Befestigungselement oder jeweils für mehrere Befestigungselemente genutzt werden. Diese mehreren Montagehilfen können im Rahmen des Montageprozesses gleichzeitig oder nacheinander von dem ersten Triebwerksbauteil wieder entfernt werden, beispielsweise indem an diesen Montagehilfen jeweils entgegengesetzt zu der aufgebrachten Magnetkraft des jeweiligen mindestens einen Magnetelements gezogen wird.
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Ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung betrifft eine Montagehilfe für die Montage einer Triebwerksbaugruppe.
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Hiernach ist vorgesehen, dass die Montagehilfe einen für die Anordnung mindestens eines Befestigungselements vorgesehenen Haltekörper aufweist, an dem mindestens einen Magnetelement zur Festlegung der Montagehilfe an einem Triebwerksbauteil der Triebwerksbaugruppe vorgesehen ist.
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Über eine entsprechende Montagehilfe kann folglich mindestens ein Befestigungselement in einer bestimmten Montageposition gehalten werden, wobei die Montagehilfe aufgrund des mindestens einen Magnetelements von dem Triebwerksbauteil wieder ohne weiteres, z.B. auch werkzeuglos, wieder entfernbar ist. Eine vorgeschlagene Montagehilfe eignet sich somit insbesondere zur Durchführung eines vorgeschlagenen Montageverfahrens. Vorstehend und nachstehend erläuterte Vorteile und Merkmale von Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Montageverfahrens gelten somit auch für Ausführungsvarianten einer hierfür genutzten Montagehilfe und umgekehrt.
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Beispielsweise kann der Haltekörper der Montagehilfe mindestens eine Halteöffnung aufweisen, an die das mindestens eine Befestigungselement steckbar ist und/oder an der das mindestens eine Befestigungselement einhängbar ist. In einer möglichen Weiterbildung kann eine solche Halteöffnung auch als seitlich offene Durchgangsöffnung ausgebildet sein, sodass ein Befestigungselement nicht nur entlang einer Längsrichtung in die Halteöffnung einsteckbar ist, sondern auch quer zur Längsrichtung hieran einhängbar ist.
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Der Haltekörper kann selbstverständlich auch für die Anordnung mindestens zweier Befestigungselemente an der Montagehilfe ausgebildet und vorgesehen sein. Beispielsweise weist der Haltekörper hierfür mindestens zwei Halteöffnungen auf.
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In einer Ausführungsvariante ist zwischen zwei Halteöffnungen des Haltekörpers ein Zwischenabschnitt, zum Beispiel ein stegartiger Zwischenabschnitt, vorgesehen. An diesem Zwischenabschnitt kann das mindestens eine Magnetelement vorgesehen sein. Über ein einzelnes Magnetelement können somit zwei benachbarte Befestigungselemente in einer vorgegebenen Montageposition gehalten werden
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Zur Erhöhung der (Magnet-) Kraft, mit der die Montagehilfe an einem (ersten) Triebwerksbauteil gehalten werden kann, können auch mehrere Magnetelemente an dem Haltekörper vorgesehen sein. Mehrere Magnetelemente bieten sich somit insbesondere an, wenn mehrere Befestigungselemente über die Montagehilfe an dem Triebwerksbauteil gehalten werden sollen und damit beispielsweise infolge der Schwerkraft eine höhere Gewichtskraft an der an dem Triebwerksbauteil angebrachten Montagehilfe angreift.
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Der Haltekörper ist in einer Ausführungsvariante beispielsweise kreisringsegmentförmig ausgebildet. Eine derartige Geometrie des Haltekörpers bietet sich beispielsweise bei einem kreisringförmigen oder kreisscheibenförmigen Flanschabschnitt an, an dem über das mindestens eine Befestigungselement eine Fixierung mit einem weiteren Triebwerksbauteil erfolgen soll. Der kreisringsegmentförmig ausgebildete Haltekörper kann sich somit entlang eines Umfangs des Flanschabschnitts erstrecken. Insbesondere kann die Montagehilfe zur Vorpositionierung mehrerer entlang dieses Umfangs vorzusehender Befestigungselemente genutzt werden.
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Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarische mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.
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Hierbei zeigen:
- 1A-1B perspektivische Ansichten einer Ausführungsvariante einer Montagehilfe mit mehreren Halteöffnungen für hieran eingehängte Befestigungselemente und mit mehreren Magneten an zwischen den Halteöffnungen vorgesehenen Zwischenstegen;
- 2 in perspektivischer und teilweise geschnittener Ansicht ein erstes Triebwerksbauteil mit an einem Flanschabschnitt über die Montagehilfe der 1A und 1B angebrachten Befestigungselementen;
- 3A in vergrößerter und geschnittener Darstellung das erste Triebwerksbauteil mit hieran angesetztem zweiten Triebwerksbauteil, mit den Befestigungselementen in einer Montageposition entsprechend der 2;
- 3B in mit der 3A vergleichbarer geschnittener Darstellung ein Befestigungselement in einer Zwischenposition, in der das Befestigungselement an dem zweiten Triebwerksbauteil festgelegt ist und bevor die Montagehilfe entfernt wird;
- 4 ein Ablaufdiagramm für eine Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Montageverfahrens;
- 5 schematisch und in Schnittdarstellung ein Gasturbinentriebwerk, bei der eine vorgeschlagene Montagehilfe und ein vorgeschlagenes Montageverfahren zur Verbindung von Triebwerksbauteilen zum Einsatz kommt.
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Die 5 veranschaulicht schematisch und in Schnittdarstellung ein (Gasturbinen-) Triebwerk T, bei dem die einzelnen Triebwerkskomponenten entlang einer Rotationsachse oder Mittelachse M hintereinander angeordnet sind. Das Triebwerk T ist exemplarisch als Turbofan-Triebwerk ausgebildet. An einem Einlass oder Intake E des Triebwerks T wird Luft entlang einer Eintrittsrichtung R mittels eines Fans F angesaugt. Dieser in einem Fangehäuse FC angeordnete Fan F wird über eine Rotorwelle RS angetrieben, die von einer Turbine TT des Triebwerks T in Drehung versetzt wird. Die Turbine TT schließt sich hierbei an einen Verdichter V an, der beispielsweise einen Niederdruckverdichter 11 und einen Hochdruckverdichter 12 aufweist, sowie gegebenenfalls noch einen Mitteldruckverdichter. Der Fan F führt einerseits dem Verdichter V Luft zu sowie andererseits einem Sekundärstromkanal oder Bypasskanal B zur Erzeugung des Schubs. Der Bypasskanal B verläuft hierbei um ein den Verdichter V und die Turbine TT umfassendes Kerntriebwerk, das einen Primärstromkanal für die durch den Fan F dem Kerntriebwerk zugeführte Luft umfasst.
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Die über den Verdichter V in den Primärstromkanal geförderte Luft gelangt in einen Brennkammerabschnitt BK des Kerntriebwerks, in dem die Antriebsenergie zum Antreiben der Turbine TT erzeugt wird. Die Turbine TT weist hierfür eine Hochdruckturbine 13, eine Mitteldruckturbine 14 und einen Niederdruckturbine 15 auf. Die Turbine TT treibt dabei über die bei der Verbrennung frei werdende Energie die Rotorwelle RS und damit den Fan Fan, um über die die in den Bypasskanal B geförderte Luft den erforderlichen Schub zu erzeugen. Sowohl die Luft aus dem Bypasskanal B als auch die Abgase aus dem Primärstromkanal des Kerntriebwerks strömen über einen Auslass A am Ende des Triebwerks T aus. Der Auslass A weist hierbei üblicherweise eine Schubdüse mit einem zentral angeordneten Austrittskonus C auf.
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Grundsätzlich kann der Fan F auch über eine Verbindungswelle und ein epizyklisches Planetengetriebe mit der Niederdruckturbine 15 gekoppelt und von dieser angetrieben werden. Ferner können auch andere, abweichend ausgestalte Gasturbinentriebwerke vorgesehen sein, bei denen die vorgeschlagene Lösung Anwendung finden kann. Beispielsweise können derartige Triebwerke eine alternative Anzahl an Verdichtern und/oder Turbinen und/oder eine alternative Anzahl an Verbindungswellen aufweisen. Als ein Beispiel kann das Triebwerk eine Teilungsstromdüse aufweisen, was bedeutet, dass der Strom durch den Bypasskanal B seine eigene Düse aufweist, die von der Triebwerkskerndüse separat ist und radial außen liegt. Jedoch ist dies nicht einschränkend und ein beliebiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch auf Triebwerke zutreffen, bei denen der Strom durch den Bypasskanal B und der Strom durch den Kern vor (oder stromaufwärts) einer einzigen Düse, die als eine Mischstromdüse bezeichnet werden kann, vermischt oder kombiniert werden. Eine oder beide Düsen (ob Misch- oder Teilungsstrom) kann einen festgelegten oder variablen Bereich aufweisen. Obgleich sich das beschriebene Beispiel auf ein Turbofantriebwerk bezieht, kann die vorgeschlagene Lösung beispielsweise bei einer beliebigen Art von Gasturbinentriebwerk, wie z. B. bei einem Open-Rotor- (bei dem die Fanstufe nicht von einer Triebwerksgondel umgeben wird) oder einem Turboprop-Triebwerk, angewendet werden.
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Bei der Montage von Triebwerksbaugruppen des Triebwerks T werden in der Praxis regelmäßig Triebwerksbauteile weitestgehend manuell durch einen Monteur aneinander fixiert, insbesondere da etwaige Fixierungsstellen zweier Triebwerksbauteile nicht ohne Weiteres von einem Montageroboter zugänglich sind. Auch müssen etwaige Befestigungselemente zur Fixierung zweier Triebwerksbauteile aneinander häufig an einem der Triebwerksbauteile vorpositioniert werden, bevor die beiden Triebwerksbauteile aneinander angeordnet werden, da nach einer entsprechenden Anordnung und der damit vorgegebenen räumlichen Orientierung der Triebwerksbauteile die entsprechenden Befestigungsstellen allenfalls noch eingeschränkt zugänglich sind.
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In der Praxis ist es häufig üblich, für diesen Zweck an einem der Triebwerksbauteile Halteelemente vorzusehen, über die ein entsprechendes Befestigungselement in einer Vormontageposition an dem einen Triebwerksbauteil gehalten werden kann, bis eine Fixierung mit dem anderen Triebwerksbauteil über dieses Befestigungselement vorgenommen werden kann. Entsprechende Halteelemente sind hierbei an dem Triebwerksbauteil integriert und verbleiben auch nach der Montage an der Triebwerksbaugruppe. Diese Halteelemente erhöhen damit insbesondere das Gewicht der Triebwerksbaugruppe, obwohl sie nach der Montage ohne Funktion sind.
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Bei einer Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Lösung ist demgegenüber eine separat montierbare Montagehilfe vorgesehen, die im Laufe des Montageprozesses wieder von dem Triebwerksbauteil entfernbar ist. Insbesondere kann derart eine entsprechende Montagehilfe mehrfach für die Montage mehrerer Triebwerksbaugruppen genutzt werden.
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Bei der in den 1A und 1B dargestellten Montagehilfe 1 ist beispielsweise ein Haltekörper 10 vorgesehen, an dem mehrere Befestigungselemente - hier jeweils in Form von Schraubbolzen 2 - angeordnet werden können, die für die Fixierung zweier Triebwerksbauteile aneinander vorgesehen sind. Der Haltekörper 10 der Montagehilfe 1 der 1A und 1B ist kreisringsegmentförmig ausgebildet und weist somit eine konkav gewölbte Innenseite 10i und eine hiervon abgewandte konvex gewölbte Außenseite 10a auf.
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Für die Anordnung der mehreren Schraubbolzen 2 an dem Haltekörper 10 sind an dem Haltekörper 10 mehrere - vorliegend mehr als zwei, nämlich fünf - Halteöffnungen 101 ausgebildet. Jede Halteöffnung 101 ist als Durchgangsöffnung ausgebildet und zusätzlich zur Außenseite 10a des Haltekörpers 10 hin seitlich offen, sodass ein Schraubbolzen 2 auch über die Außenseite 10a an den Haltekörper 10 gesteckt und eingehängt werden kann.
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Jeder längserstreckte Schraubbolzen 2 weist an einem Ende einen Bolzenkopf 20 und an dem gegenüberliegenden Ende einen Gewindeabschnitt 22 auf. Zwischen dem Gewindeabschnitt 22 und dem Bolzenkopf 20 erstreckt sich ein Schaftabschnitt 21, der gegenüber dem Gewindeabschnitt 22 einen geringeren Durchmesser und damit eine geringere Querschnittsfläche aufweist. Der Durchmesser des Schaftabschnitts 21 und die Breite einer Halteöffnung 101 sind derart aufeinander abgestimmt, dass der Schaftabschnitt 21 in einer Halteöffnung 101 Platz findet. Der Gewindeabschnitt 22 ist demgegenüber so dimensioniert, dass dieser nicht durch eine Halteöffnung 101 passt. Damit liegt jeder Schraubbolzen 2 im Bereich eines Übergangs zwischen seinem Schaftabschnitt 21 und seinem Gewindeabschnitt 22 am Rand der jeweiligen Halteöffnung 101 auf und ist derart formschlüssig an dem Haltekörper 10 der Montagehilfe 1 eingehängt gehalten.
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Zwischen den Halteöffnungen 101 der Montagehilfe 1 erstreckt sich jeweils ein Zwischenabschnitt in Form eines Zwischenstegs 102. An jedem dieser Zwischenstege 102 ist ein Magnet 11 vorgesehen. Über diese Magnete 11 kann die Montagehilfe 1 an einem (ersten) metallischen Triebwerksbauteil 3 entsprechend der 2 festgelegt werden. Unter Wirkung der Magnete 10 können somit über die Montagehilfe 1 mehrere Schraubbolzen 2 an dem Triebwerksbauteil 3 gemeinsam angeordnet und in einer Montageposition gehalten werden.
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In der dargestellten Ausführungsvariante werden die Schraubbolzen 2 beispielsweise für eine Fixierung des ersten Triebwerksbauteils 3 und eines zweiten Triebwerksbauteils 4 aneinander benötigt. Die ersten und zweiten Triebwerksbauteil 3 und 4 sollen hierbei über stirnseitigen Flanschabschnitte 30 und 40 aneinander fixiert werden. Jeder dieser Flanschabschnitte 30 und 40 weist hierbei eine Stirnseite mit doppelreihiger Verzahnung für einen Formschluss zwischen den beiden bestimmungsgemäß aneinander angeordneten Triebwerksbauteilen 3 und 4 auf. Die endgültige Fixierung der beiden Triebwerksbauteile 3 und 4 wird jedoch erst über eine Mehrzahl entlang des Umfangs der Flanschabschnitte 30 und 40 anzuordnende Schraubbolzen 2 vorgenommen.
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Für die Verbindung der beiden Triebwerksbauteile 3 und 4 ist es vorliegend notwendig, dass eine (erste) Triebwerksbauteil 3 so zu positionieren, dass die Schraubbolzen 2 bezogen auf eine Vertikale von unten zugänglich sind. Die Montagehilfe 2 mit den mehreren Schraubbolzen 2 wird somit z.B. entgegen der Schwerkraft entlang einer Montagerichtung MR an den Flanschabschnitt 30 angesetzt. Der Flanschabschnitt 30 des ersten Triebwerksbauteils 3 bildet eine kreisringförmige Montagefläche 300 aus, an der mehrere entlang des Umfangs aufeinander folgende Durchgangsöffnungen oder Bohrungen 302 für die Schraubbolzen 2 vorgesehen sind. Über die Magnete 11 der Montagehilfe 1 bleibt die Montagehilfe 1 an der Montagefläche 300 des ersten Triebwerksbauteils 3 arretiert und hält damit die Schraubbolzen 2 verliersicher in einer Montageposition, in der ihre Gewindeabschnitte 22 durch die jeweiligen Durchgangsöffnungen 302 der Montagefläche 300 ragen und an der Stirnseite 301 des Flanschabschnitts 30 zwischen den zwei Verzahnungsreihen des ersten Triebwerksbauteils 3 vorstehen.
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Wird im Anschluss entsprechend der 3A das zweite Triebwerksbauteil 4 an dem ersten Triebwerksbauteil 3 angeordnet, besteht über die doppelreihig verzahnten Stirnseiten 301 und 401 an deren Flanschabschnitten 30 und 40 bereits eine formschlüssige Verbindung zwischen den Triebwerksbauteilen 3 und 4. An dem Flanschabschnitt 40 des zweiten Triebwerksbauteils 4 sind ferner ebenfalls Durchgangsöffnungen respektive Bohrungen 402 zwischen den Verzahnungsreihen vorgesehen. Im bestimmungsgemäß aneinander angeordneten Zustand der ersten und zweiten Triebwerksbauteile 3 und 4 fluchten die flanschseitigen Durchgangsöffnungen 302 und 402 der ersten und zweiten Triebwerksbauteil 3 und 4 miteinander. Sind die beiden Triebwerksbauteil 3 und 4 bestimmungsgemäß aneinander positioniert, können die Gewindeabschnitte 22 der über die Montagehilfe 1 an dem ersten Triebwerksbauteil 3 gehaltenen Schraubbolzen 2 folglich in die Durchgangsöffnungen 402 des zweiten Triebwerksbauteils 4 ragen. Dabei ist zwischen einer Durchgangsöffnung 402 und einem zugeordneten Schraubbolzen 2 eine Spielpassung vorgesehen.
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An jede Durchgangsöffnung 402 des zweiten Triebwerksbauteils 4 schließt sich ein Hülsenabschnitt 403 mit einem Innengewinde an. Erst durch Eindrehen in diesen Hülsenabschnitt 403 ist ein Schraubbolzen 2 an dem zweiten Triebwerksbauteil 4 festgelegt und damit gehalten.
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Im weiteren Montageprozess wird entsprechend der 3B jeder Schraubbolzen 2 aus der Montageposition in eine Zwischenposition überführt, indem jeder Schraubbolzen 2 in den zugehörigen Hülsenabschnitt 403 des zweiten Triebwerkbauteils 4 um ein vorgegebenes Mindestmaß eingedreht wird. Hierdurch ist ein Schraubbolzen 2 an dem zweiten Triebwerksbauteil 4 festgelegt. Ein Schraubbolzen 2 liegt dann dementsprechend über den Gewindeabschnitt 22 nicht mehr an der Montagehilfe 1 an und muss demzufolge auch nicht mehr über die Montagehilfe 1 gegen ein Herausfallen gesichert werden. Die Montagehilfe 1 kann dementsprechend von der Montagefläche 300 des ersten Triebwerksbauteils 3 entfernt werden.
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Sind alle Schraubbolzen 2, die zuvor an der Montagehilfe 1 angeordnet worden waren, zumindest teilweise in zugeordnete Hülsenabschnitt 403 des zweiten Triebwerksbauteils 4 eingedreht, wird die Montagehilfe 1 von der Montagefläche 300 abgezogen. Hierfür wird beispielsweise an einem Zugelement gezogen, das an der Innenseite 10i des Haltekörpers 1 vorgesehen ist. Bei einem solchen Zugelement handelt es sich beispielsweise um ein Band, eine Lasche oder ein Seil. Beispielsweise ist dieses Zugelement aus Kevlar hergestellt. Durch die seitlich jeweils offenen Halteöffnungen 101 kann der Haltekörper 10 von den Schraubbolzen 2 abgezogen und damit getrennt werden. Es ist lediglich die von den Magneten 11 aufgebrachte Magnetkraft zu überwinden, um die Montagehilfe 1 von der Montagefläche 300 des 1. Triebwerksbauteils 3 entgegen der ursprünglichen Montagerichtung MR abzuziehen.
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Nach Entfernen der Montagehilfe 1 werden dann die Schraubbolzen 2 jeweils vollständig eingedreht, sodass hierüber die beiden Triebwerksbauteile 3 und 4 an ihren Flanschabschnitten 30 und 40 miteinander fixiert sind.
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Für die Anordnung aller Schraubbolzen 2 entlang des Umfangs des Flanschabschnitts 30 des ersten Triebwerksbauteils 3 können mehrere Montagehilfen 1 gleichzeitig eingesetzt werden. Beispielsweise deckt jede Montagehilfe 1 mit ihrem Haltekörper 10 ein Viertel des Umfangs des Flanschabschnitts 30 ab, sodass über insgesamt vier Montagehilfen 1 unter Wirkung der jeweiligen Magnetelemente 11 alle für die Fixierung vorgesehenen Schraubbolzen 2 in einer Montageposition an dem Flanschabschnitt 30 des ersten Triebwerksbauteils 3 verliersicher positioniert werden können. Nachdem alle Schraubbolzen 2 in die in der 3B für einen Schraubbolzen 2 exemplarisch veranschaulichte Zwischenposition überführt wurden und damit an dem zweiten Triebwerksbauteil 4 festgelegt sind (ohne bereits ihre abschließende Fixierungsposition einzunehmen), werden die Montagehilfen 1 von dem ersten Triebwerksbauteil 3 abgezogen. Im Anschluss werden alle Schraubbolzen 2 angezogen und damit vollständig eingedreht, sodass sie in ihrer jeweiligen Fixierungsposition vorliegen und hierüber die beiden Triebwerksbauteile 3 und 4 an ihren Flanschabschnitten 30 und 40 bestimmungsgemäß aneinander fixiert sind. Die Montagehilfen 1 sind auf diese Weise wiederverwendbar und können zur nachfolgenden Montage einer weiteren Triebwerksbaugruppe genutzt werden.
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Der grundsätzliche Ablauf einer vorstehend erörterten Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Montageverfahrens ist anhand des Ablaufdiagramms der 4 nochmals veranschaulicht.
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Nachdem in einem Verfahrensschritt 40 das erste Triebwerksbauteil 3 und eine oder mehrere Montagehilfen 1 bereitgestellt wurden, werden zunächst in einem Verfahrensschritt 41 jeweils mehrere Schraubbolzen 2 an dem Haltekörper 10 einer Montagehilfe 1 angeordnet. Anschließend erfolgt in einem Verfahrensschritt 42 das Ansetzen der Montagehilfe 1 mit den hieran gehaltenen Schraubbolzen 2 entlang der Montagerichtung MR an die Montagefläche 300 des Flanschabschnitts 30 des ersten Triebwerksbauteils 2. Über die mehreren Magnete 11 der Montagehilfe 1 sind dann die Schraubbolzen 2 in einer Montageposition an dem ersten Triebwerksbauteil 1 gehalten. Gegebenenfalls werden weitere Montagehilfen 1 mit jeweils mindestens einem weiteren Schraubbolzen 2 angebracht, um alle Durchgangsöffnungen 302 an dem Flanschabschnitt 30 des ersten Triebwerksbauteils 1 mit Schraubbolzen 2 zu besetzen.
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Bei der Anbringung der Montagehilfe(n) 1 kann das erste Triebwerksbauteil 3 auch bereits bestimmungsgemäß relativ zu dem zweiten Triebwerksbauteil positioniert und damit gegebenenfalls auch schon an den Flanschabschnitten 30 und 40 mit diesem zweiten Triebwerksbauteil 4 verbunden sein. Alternativ können die beiden Triebwerksbauteile 3 und 4 erst einander angesetzt werden, nachdem das erste Triebwerksbauteil 3 bereits die über die Montagehilfe(n) 1 an ihm gehaltenen Schraubbolzen 2 aufweist. Insbesondere kann eine räumliche Ausrichtung des Triebwerksbauteils 3 geändert und damit zum Beispiel das erste Triebwerksbauteil 3 gedreht werden, nachdem über die Montagehilfe(n) 1 bereits eine Bestückung des ersten Triebwerksbauteils 3 mit den Schraubbolzen 2 erfolgt ist.
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In einem anschließenden Verfahrensschritt 43 erfolgt zunächst das Überführen der Schraubbolzen 2 in die Zwischenposition, indem jeder Schraubbolzen 2 in ein Innengewinde an dem zweiten Triebwerksbauteil 4 eingedreht wird. Ein solches Innengewinde ist beispielsweise durch den Hülsenabschnitt 403 entsprechend der 3A und 3B gebildet.
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Liegen alle Schraubbolzen 2 einer Montagehilfe 1 damit zumindest teilweise gesichert an dem zweiten. Triebwerksbauteil 4 vor, wird die Montagehilfe 1 entfernt und mithin entgegen der aufgebrachten Magnetkraft abgezogen. Dies ist in einem Verfahrensschritt 44 der 4 vorgesehen.
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Abschließend erfolgt dann in einem Verfahrensschritt 45 das Festziehen der Schraubbolzen 2 und hierüber die bestimmungsgemäße Fixierung der ersten und zweiten Triebwerksbauteile 3 und 4 aneinander.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Montagehilfe
- 10
- Haltekörper
- 101
- Halteöffnung
- 102
- Zwischensteg (Zwischenabschnitt)
- 10a
- Außenseite
- 10i
- Innenseite
- 11
- Magnet
- 2
- Schraubbolzen (Befestigungselement)
- 20
- Bolzenkopf
- 21
- Schaftabschnitt
- 22
- Gewindeabschnitt (Befestigungsabschnitt)
- 3
- 1. Triebwerksbauteil
- 30
- Flanschabschnitt
- 300
- Montagefläche
- 301
- Stirnseite
- 302
- Durchgangsöffnung / Bohrung
- 4
- 2. Triebwerksbauteil
- 40
- Flanschabschnitt
- 401
- Stirnseite
- 402
- Durchgangsöffnung / Bohrung
- 403
- Hülsenabschnitt mit Innengewinde
- A
- Auslass
- B
- Bypasskanal
- BK
- Brennkammerabschnitt
- E
- Einlass / Intake
- F
- Fan
- M
- Mittelachse / Rotationsachse
- MR
- Montagerichtung
- R
- Eintrittsrichtung
- RS
- Rotorwelle
- T
- Gasturbinentriebwerk
- TT
- Turbine
- V
- Verdichter
