DE10305467B4 - Ausbauwerkzeug zum Extrahieren von spiralförmigen Gewindeeinsätzen sowie Anwendung des Ausbauwerkzeugs - Google Patents
Ausbauwerkzeug zum Extrahieren von spiralförmigen Gewindeeinsätzen sowie Anwendung des Ausbauwerkzeugs Download PDFInfo
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Abstract
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus. Sie betrifft ein Ausbauwerkzeug für spiralförmige Gewindeeinsätze gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie die Anwendung eines solchen Ausbauwerkzeugs.
- STAND DER TECHNIK
- Grosse Industrie-Gasturbinen erfordern regelmässige Inspektionen von innenliegenden Anlageteilen, um einen zuverlässigen und effizienten Betrieb zu gewährleisten. Der Zugang zu den innenliegenden Anlageteilen ist durch Inspektionsöffnungen möglich, die an verschiedenen Stellen der Gasturbine vorgesehen und mit Verschlussstopfen verschlossen sind. Die Verschlussstopfen sind in mit spiralförmigen Gewindeeinsätzen versehenen Bohrungen im grossen Innenteil der Gasturbine eingeschraubt. Ein bekanntes System von solchen spiralförmigen Gewindeeinsätzen wird auf dem Markt von der amerikanischen Firma Emhard Teknologies unter der Markenbezeichnung „Helicoil®” angeboten. Bei der Entfernung der Verschlussstopfen werden häufig die Gewindeeinsätze beschädigt und müssen daher ersetzt werden. Das Ersetzen von Gewindeeinsätzen, die sich im Inneren der Hauptgehäuse von Gasturbinen befinden, war mit den bisherigen Mitteln jedoch nur möglich, wenn die Hauptgehäuse bei einer Hauptinspektion geöffnet wurden.
- Aus dem Dokument
US 2 244 824 A ist ein Ausbauwerkzeug zum Ausbau von Drahtspulen aus einem Gewindeloch bekannt, welches einen länglichen Grundkörper mit einer konisch zulaufenden Spitze umfasst, die zwei diametral gegenüberliegende gesondert angeformte Schneidkanten aufweist, welche sich lediglich in die erste Windung der Spule einschneiden, während sich die übrigen Windungen beim Herausdrehen zusammenziehen können und so die Reibung reduzieren. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass sich nach dem vollständigen Herausdrehen die (federnd) zusammengezogene Spirale entspannt und sofort vom Werkzeug abgleiten kann, was aber bei der vorgesehenen Anwendung in einer Gasturbine oder dergleichen sicher verhindert werden muss. - DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Ausbauwerkzeug zu schaffen, mit welchem durch enge Inspektionsöffnungen hindurch spiralförmige Gewindeeinsätze vom Typ der Helicoil®-Einsätze einfach und sicher ausgebaut bzw. entfernt werden können, sowie eine Anwendung eines solchen Ausbauwerkzeuges anzugeben.
- Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, bei dem Ausbauwerkzeug eine Ausziehspitze in Form eines steilen Pyramidenstumpfes, dessen Kanten alle Schneidkanten sind, vorzusehen, der sich beim Eindrücken der Ausziehspitze in den Gewindeeinsatz mit den Kanten drehfest in den Gewindeeinsatz eindrückt und ihn gleichzeitig klemmend auf der Ausziehspitze fixiert, so dass er einfach herausgedreht und sicher auf der Ausziehspitze sitzend durch die Inspektionsöffnung hindurch herausgezogen werden kann.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Ausbauwerkzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausziehspitze einen quadratischen Querschnitt aufweist, dass der Neigungswinkel der Flächen des Pyramidenstumpfes gegenüber der Senkrechten nur wenige Grad, vorzugsweise etwa 1,5°, beträgt, und dass die Ausziehspitze aus gehärtetem Stahl besteht. Durch den quadratischen Pyramidenstumpf wird bei gleichzeitig scharfen Kanten der Druck der Ausziehspitze auf den Gewindeeinsatz gleichmässig über den Umfang verteilt. Es ist aber auch denkbar, einen Pyramidenstumpf mit dreieckiger, fünfeckiger oder sechseckiger Grundfläche einzusetzen.
- Da der Pyramidenstumpf der Ausziehspitze sehr steil ausgebildet ist, muss er von seinen Aussenabmessungen her auf den Innendurchmesser des jeweiligen Gewindeeinsatzes relativ genau abgestimmt sein. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Ausziehspitze in dem Ausbauwerkzeug lösbar gehalten ist, damit sie ausgetauscht werden kann. Vorzugsweise ist die Ausziehspitze mit dem Grundkörper des Ausbauwerkzeuges verschraubt, wobei zur Verschraubung der Ausziehspitze eine Befestigungsschraube vorgesehen ist, welche durch den Grundkörper hindurch in ein an der Ausziehspitze angeordnetes Gewinde eingeschraubt ist und sich an der Ausziehspitze entgegengesetzten Ende des Grundkörpers abstützt.
- Damit ein ausreichendes Drehmoment von aussen auf die Ausziehspitze übertragen werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Ausziehspitze in einen pyramidenstumpfförmigen Abschnitt und einen daran anschliessenden Vierkantabschnitt unterteilt ist, wenn die Ausziehspitze mit dem Vierkantabschnitt drehfest in einem Einsatz sitzt, wenn der Einsatz, vorzugsweise über einen Sechskantabschnitt drehfest in den Grundkörper eingesetzt ist, und wenn die Mittel zum Drehen des Ausbauwerkzeugs ein Sechskant-Rohrstück umfassen.
- Damit zum Eintreiben der Ausziehspitze in den Gewindeeinsatz mit einem Hammer oder dgl. von hinten auf das Ausbauwerkzeug geschlagen werden kann, ohne Beschädigungen am Ausbauwerkzeug zu verursachen, ist ein Schlagadapter auf das der Ausziehspitze entgegengesetzte Ende des Grundkörpers aufsetzbar.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung des Anwendungsverfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausziehspitze durch Schläge auf das hintere Ende des Ausbauwerkzeuges derart in den Gewindeeinsatz getrieben wird, dass die Kanten der Ausziehspitze sich in den Gewindeeinsatz praktisch über die gesamte Tiefe, mit der die Ausziehspitze in den Gewindeeinsatz eintaucht, eindrücken.
- Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
- Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
-
1 im Querschnitt die Konfiguration einer Gasturbine mit Innenteil und Gehäuse und Inspektionsöffnungen, die durch Verschlussstopfen verschlossen sind; -
2 die Gasturbine aus1 mit herausgeschraubten Verschlussstopfen; -
3 in einem vergrösserten Ausschnitt den Gewindeeinsatz in der Inspektionsöffnung im Innenteil aus2 ; -
4 in zwei Teilfiguren den Längsschnitt durch ein Ausbauwerkzeug gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung (Teilfigur4a ) und den Querschnitt durch die Ausziehspitze des Werkzeugs aus4a (Teilfigur4b ) und -
5 in zwei Teilfiguren (5a , b) zwei Stufen des Einpressvorgangs der Ausziehspitze des Ausbauwerkzeugs aus4 in einem Gewindeeinsatz, der ausgebaut werden soll. - WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
- In
1 bis3 ist in Ausschnitten die Konfiguration einer grossen Gasturbine dargestellt, wie sie als Einsatzort für das Ausbauwerkzeug nach der Erfindung vor allem in Frage kommt. Die Gasturbine10 umfasst ein Innenteil13 mit einem innenliegenden Rotor14 . Das Innenteil13 ist innerhalb eines Gehäuses11 angeordnet. Sowohl im Gehäuse11 als auch im Innenteil13 sind an verschiedenen Stellen (miteinander fluchtende) Inspektionsöffnungen12 bzw.15 in Form von Durchgangsbohrungen vorgesehen, durch die hindurch im Inneren der Gasturbine10 befindliche Bauteile wie z. B. Turbinenschaufeln inspiziert werden können. Die Inspektionsöffnungen12 ,15 sind durch Verschlussstopfen16 ,17 verschliessbar, die in entsprechende Verschlussgewinde an den Eingängen der Inspektionsöffnungen12 ,15 eingeschraubt werden können. Problematisch ist dabei vor allem das in2 und3 gezeigte Verschlussgewinde18 am Eingang der im Innenteil13 angeordneten Inspektionsöffnung15 . In dieses Verschlussgewinde18 ist ein spiralförmiger Gewindeeinsatz19 von Helicoil®-Typ eingesetzt (eingedreht), der bei Beschädigung ausgetauscht werden muss. - Für den Austausch eines solchen, nur durch die Inspektionsöffnung
12 von aussen zugänglichen Gewindeeinsatzes19 ist das Ausbauwerkzeug20 nach der Erfindung vorgesehen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines solchen Ausbauwerkzeugs ist in4a im teilweisen Längsschnitt wiedergegeben. Das Ausbauwerkzeug20 der4a hat einen rohrförmigen, länglichen Grundkörper, der aus mehreren Teilen23 , ...,26 zusammengeschweisst ist. Am vorderen (in4a rechten) Ende weist der Grundkörper eine mit einem Innensechskant ausgestattete Aufnahme26 auf, in welche die eigentliche Ausziehspitze28 zusammen mit einem Einsatz27 lösbar eingesteckt und im eingesteckten Zustand befestigt werden kann. Am Einsatz ist ein Sechskantabschnitt31 angeformt, der zum Innensechskant der Aufnahme26 passt. Auf diese Weise sind der Einsatz27 und die Ausziehspitze28 mit dem Grundkörper23 , ...,26 drehfest verbunden. - Die Aufnahme
26 ist mit dem einen Ende eines Zwischenstückes25 verschweisst. Das andere Ende des Zwischenstückes25 ist seinerseits mit dem einen Ende eines Rohres24 verschweisst. Am anderen Ende des Rohres24 ist ein Sechskant-Rohrstück23 angeschweisst, an dem mit einem Schlüssel angesetzt werden kann, wenn ein Drehmoment über den Grundkörper23 , ...,26 auf die Ausziehspitze28 übertragen werden soll. - Die Ausziehspitze
28 hat gemäss4b einen quadratischen Querschnitt und besteht aus einem gehärteten Stahl. Sie hat über die Länge zwei Abschnitte, nämlich einen Vierkantabschnitt28.2 mit über die Länge konstanten Aussenabmessungen und einen daran anschliessenden Abschnitt in Form eines steilen Pyramidenstumpfes28.1 , dessen Seitenflächen von der Senkrechten nur um wenige Grad, vorzugsweise etwa 1,5°, abweichen. Alle Kanten des Pyramidenstumpfes28.1 sind als Schneidkanten ausgebildet. Die Ausziehspitze28 steckt mit dem Vierkantabschnitt28.2 drehfest in einer entsprechenden Ausnehmung im Einsatz27 . Die Ausziehspitze28 weist am hinteren Ende ein Gewindesackloch29 auf, in das eine von hinten durch den hohlen Grundkörper23 , ...,26 gesteckte Befestigungsschraube22 mit einem Gewindeabschnitt30 eingeschraubt werden kann, um die Ausziehspitze28 und den Einsatz27 fest mit dem Grundkörper23 , ...,26 zu verbinden. Die Befestigungsschraube22 stützt sich am anderen Ende mit einem Schraubenkopf22' an dem Sechskant-Rohrstück23 ab. Die Befestigungsmutter22 wird mit ihrem Schaft32 in der Durchgangsbohrung des Zwischenstückes25 geführt. Über den gerändelten Schraubenkopf22' kann lose ein länglicher kreiszylindrischer Schlagadapter21 gestülpt werden, mit dem axiale Schläge mit einem Hammer oder dgl. auf das Ausbauwerkzeug20 übertragen werden können. - Das in
4 gezeigte Ausbauwerkzeug ist sehr einfach, hat sich aber im Feldeinsatz hervorragend bewährt. - Das Ausbauen eines beschädigten Gewindeeinsatzes aus dem Inneren einer Gasturbine wird gemäss
5 wie folgt durchgeführt: Das Ausbauwerkzeug20 wird mit der Ausziehspitze28 durch die entsprechende Inspektionsöffnung hindurch in den auszuwechselnden Gewindeeinsatz33 am Eingang einer weiteren Inspektionsöffnung34 eingeführt (5a ). Die Ausziehspitze28 wird dann mit Hammerschlägen auf den Schlagadapter (21 in4a ) nahezu vollständig in den Gewindeeinsatz33 hineingetrieben (5b ). Die scharfen Kanten am pyramidenstumpfförmigen Teil28.1 der Ausziehspitze28 schneiden dabei in den Gewindeeinsatz33 ein, so dass die Ausziehspitze28 drehfest im Gewindeeinsatz33 sitzt. Wird dann mit einem Schlüssel am Sechskant-Rohrstück (23 in4a ) ein Drehmoment angelegt, kann der Gewindeeinsatz33 herausgedreht werden. Kritisch ist dabei der Neigungswinkel der Seitenflächen des Pyramidenstumpfes28.1 . Er muss so (klein) gewählt werden, dass die radialen Kräfte auf den Gewindeeinsatz33 hinreichend klein sind, damit die Reibung des Gewindeeinsatzes33 in seinem Sitz auf einem Minimum gehalten wird und der Gewindeeinsatz33 erfolgreich herausgedreht werden kann. Nach dem Herausdrehen bleibt der Gewindeeinsatz33 auf der Ausziehspitze28 sitzen und kann mit dem Ausbauwerkzeug20 durch die Inspektionsöffnung herausgezogen werden. - Da die Ausziehspitze
28 am Ausbauwerkzeug20 auswechselbar angebracht ist, kann sie leicht ersetzt werden, wenn ihre Kanten bei einem Einsatz beschädigt worden sein sollten. Eine Auswechselung ist auch nötig, wenn Gewindeeinsätze33 unterschiedlichen Durchmessers ausgebaut werden sollen, weil die Ausziehspitze28 aufgrund ihrer Form zum jeweiligen Durchmesser passend ausgelegt sein muss. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Gasturbine
- 11
- Gehäuse
- 12, 15, 34
- Inspektionsöffnung
- 13
- Innenteil
- 14
- Rotor
- 16, 17
- Verschlussstopfen (einschraubbar)
- 18
- Verschlussgewinde
- 19, 33
- Gewindeeinsatz
- 20
- Ausbauwerkzeug
- 21
- Schlagadapter
- 22
- Befestigungsschraube
- 22'
- Kopf (Befestigungsschraube)
- 23
- Sechskant-Rohrstück
- 24
- Rohr
- 25
- Zwischenstück
- 26
- Aufnahme (Innensechskant)
- 27
- Einsatz
- 28
- Ausziehspitze
- 28.1
- Pyramidenstumpf (Abschnitt)
- 28.2
- Vierkantabschnitt
- 29
- Gewindesackloch
- 30
- Gewindeabschnitt
- 31
- Sechskantabschnitt
- 32
- Schaft
Claims (13)
- Ausbauwerkzeug (
20 ) zum Extrahieren von spiralförmigen Gewindeeinsätzen (19 ,33 ), insbesondere durch Inspektionsöffnungen (12 ,15 ,34 ) hindurch, welches Ausbauwerkzeug (20 ) einen länglichen Grundkörper (23 , ...,26 ) umfasst, an dessen einem Ende eine sich nach vorne zu verjüngende Ausziehspitze (28 ) zum einschneidenden Einführen in den zu extrahierenden Gewindeeinsatz (19 ,33 ), und an dessen anderem Ende Mittel (23 ) zum Drehen des Ausbauwerkzeugs (20 ) um die Werkzeuglängsachse vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausziehspitze (28 ) zumindest abschnittweise die Form eines steilen Pyramidenstumpfes (28.1 ) aufweist, wobei alle Kanten des Pyramidenstumpfes (28.1 ) Schneidkanten sind. - Ausbauwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausziehspitze (
28 ) einen quadratischen Querschnitt aufweist. - Ausbauwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der Flächen des Pyramidenstumpfes (
28.1 ) gegenüber der Senkrechten nur wenige Grad, vorzugsweise etwa 1,5°, beträgt. - Ausbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausziehspitze (
28 ) in dem Ausbauwerkzeug (20 ) lösbar gehalten ist. - Ausbauwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausziehspitze (
28 ) mit dem Grundkörper (23 , ...,26 ) des Ausbauwerkzeuges (20 ) verschraubt ist. - Ausbauwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschraubung der Ausziehspitze (
28 ) eine Befestigungsschraube (22 ) vorgesehen ist, welche durch den Grundkörper (23 , ...,26 ) hindurch in ein an der Ausziehspitze (28 ) angeordnetes Gewinde (29 ) eingeschraubt ist und sich an dem der Ausziehspitze (28 ) entgegengesetzten Ende des Grundkörpers (23 , ...,26 ) abstützt. - Ausbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausziehspitze (
28 ) in einen pyramidenstumpfförmigen Abschnitt (28.1 ) und einen daran anschliessenden Vierkantabschnitt (28.2 ) unterteilt ist, dass die Ausziehspitze (28 ) mit dem Vierkantabschnitt (28.2 ) drehfest in einem Einsatz (27 ) sitzt, und dass der Einsatz (27 ), vorzugsweise über einen Sechskantabschnitt (31 ) drehfest in den Grundkörper (23 , ...,26 ) eingesetzt ist. - Ausbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausziehspitze (
28 ) aus gehärtetem Stahl besteht. - Ausbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Drehen des Ausbauwerkzeugs (
20 ) ein Sechskant-Rohrstück (23 ) umfassen. - Ausbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlagadapter (
21 ) auf das der Ausziehspitze (28 ) entgegengesetzte Ende des Grundkörpers (23 , ...,26 ) aufsetzbar ist. - Ausbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (
23 , ...,26 ) mehrere Teile, insbesondere eine Aufnahme (26 ) mit Innensechskant, ein Zwischenstück (25 ), ein Rohr (24 ) und ein Sechskant-Rohrstück (23 ), umfasst, und dass die Teile (23 , ...,26 ) miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweisst sind. - Anwendung des Ausbauwerkzeuges (
20 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Ausbauen eines Gewindeeinsatzes (33 ), insbesondere durch eine Inspektionsöffnung (12 ) im Gehäuse (11 ) einer Gasturbine (10 ), dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Innendurchmesser des Gewindeeinsatzes (33 ) passende Ausziehspitze (28 ) ausgewählt und in das Ausbauwerkzeug (20 ) eingesetzt wird, dass das Ausbauwerkzeug (20 ) durch die Inspektionsöffnung (12 ) hindurch mit der Ausziehspitze (28 ) in den auszubauenden Gewindeeinsatz (33 ) eingeführt wird, dass die Ausziehspitze (28 ) durch Schläge auf das hintere Ende des Ausbauwerkzeuges (20 ) derart in den Gewindeeinsatz (33 ) getrieben wird, dass die Kanten der Ausziehspitze (28 ) sich in den Gewindeeinsatz (33 ) eindrücken und die Ausziehspitze (28 ) drehfest mit dem Gewindeeinsatz (33 ) verbinden, und dass durch Drehen des Ausbauwerkzeugs (20 ) um die Längsachse der Gewindeeinsatz (33 ) herausgedreht und anschliessend auf der Ausziehspitze (28 ) sitzend durch die Inspektionsöffnung (12 ) herausgezogen wird. - Anwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausziehspitze (
28 ) durch Schläge auf das hintere Ende des Ausbauwerkzeuges (20 ) derart in den Gewindeeinsatz (33 ) getrieben wird, dass die Kanten der Ausziehspitze (28 ) sich in den Gewindeeinsatz (33 ) praktisch über die gesamte Tiefe, mit der die Ausziehspitze (28 ) in den Gewindeeinsatz (33 ) eintaucht, eindrücken.
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