DE1500915B1

DE1500915B1 - Verriegelungsvorrichtung zur formschluessig drehfesten Verbindung zweier Bauteile

Info

Publication number: DE1500915B1
Application number: DE19661500915
Authority: DE
Inventors: Wilkinson Wilfred Henry; John Readman
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1965-09-29
Filing date: 1966-09-26
Publication date: 1970-04-16
Also published as: US3402750A; GB1092516A

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung zur formschlüssig drehfesten Verbindung zweier Bauteile mit einer Verriegelungshülse, die in einer ersten Stellung gleichzeitig mit den beiden Bauteilen formschlüssig im Eingriff steht und in einer zweiten Stellung mit wenigstens einem dieser Bauteile außer Eingriff gebracht ist, und mit einem Federmechanismus, der die Verriegelungshülse in der Verriegelungslage festhält.
Derartige Verriegelungsvorrichtungen können insbesondere, aber nicht ausschließlich bei Gasturbinenstrahltriebwerken zur gegenseitigen Festlegung von Bauteilen Anwendung finden, und zwar insbesondere dort, wo eine visuelle Beobachtung nicht möglich ist, aber mit Sicherheit eine gegenseitige Festlegung gewährleistet sein muß.
Ein spezieller und wichtiger Anwendungsfall bei Gasturbinenstrahltriebwerken besteht in der Festlegung der Turbinenrotorscheibe auf der Triebwerkswelle. Diese für den Betrieb des Triebwerks wesentliche Festlegung wurde aus Sicherheitsgründen früher ausschließlich durch visuelle Inspektion überwacht, wobei komplizierte Maßnahmen, Spiegelungen od. dgl. erforderlich waren.
Eine Vereinfachung brachte in dieser Beziehung eine Verriegelungsvorrichtung der eingangs genannten Bauart, die einen Zusammenbau ohne visuelle Inspektion ermöglichte. Bei dieser bekannten Verriegelungsvorrichtung waren zur Verriegelung und Entriegelung komplizierte und zeitaufwendige Manipulationen unter Verwendung kompliziert ausgebildeter Werkzeuge erforderlich.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine derartige Verriegelungseinrichtung derart zu vereinfachen, daß die Verriegelung und Entriegelung zuverlässig, aber einfach mittels eines relativ einfachen Werkzeuges geschehen kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Verriegelungsvorrichtung der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß die Verriegelungshülse zu einer Anschlagausnehmung führende Axialschlitze und einer der Bauteile gleichfalls Axialschlitze aufweisen, um ein Einführen eines Schlüssels durch diese Schlitze zu ermöglichen, wobei der Schlüssel auch nach seinem axialen Anschlagen an der Verriegelungshülse innerhalb der Ausnehmung mit diesem einen Bauteil formschlüssig verbunden bleibt, während die Hülse axial versetzt und der Bauteil gedreht werden kann, und der Schlüssel erst wegziehbar ist, wenn die Verriegelungshülse wieder formschlüssig mit mit diesem einen Bauteil in Eingriff gelangt ist.
Hierdurch wird es möglich, mittels eines sehr einfachen Werkzeuges die Hülse axial zu verschieben und die Mutter axial zu verdrehen, wobei die zuverlässige Verriegelung dadurch erkennbar wird, daß das Werkzeug entfernbar ist.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird der Federmechanismus von einem Federring gebildet, der bei Axialbewegung der Verriegelungshülse durch Eingriff zwischen der äußeren i Fläche des Ringes und einer geneigten Fläche, die innen auf einem der Bauteile ausgebildet ist, zusammengedrückt wird. Durch diese geneigte Ausbildung der Oberfläche kann ein besonderes Werkzeug zum Zusammendrücken der Feder entfallen.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt einer Verriegelungsvorrichtung zur Festlegung der Turbinenrotorscheibe auf der Hauptwelle eines Gasturbinenstrahltriebwerks, F i g. 2 die Verriegelungsvorrichtung nach F i g.1 in größerem Maßstab, F i g. 3 eine Seitenansicht gemäß F i g. 2 in entriegelter Stellung, F i g. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A gemäß F i g. 1 in größerem Maßstab, Fig.5 eine Stirnansicht des für die Ver- und Entriegelung erforderlichen Werkzeugs.
Die Welle 1 wird von Lagern 2 getragen. Eine Kupplung 3 hält die Rotorscheibe in Antriebsverbindung mit der Welle 1. Die Kupplung wird auf der Welle mittels einer Mutter 4 gehaltert, die auf der Welle durch die insgesamt mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnete Verriegelungseinrichtung festgelegt wird.
Die F i g. 2 und 3 zeigen die Verriegelungseinrichi tung im einzelnen. Diese besteht aus der Welle 1, der Mutter 4, einer Verriegelungshülse 5, einem Federring 6 und einem Schlüssel 7 zum Festziehen.
Die Welle 1 ist mit einem Außengewinde versehen, das mit einem Gewindeabschnitt 9 der Mutter 4 zusammenwirkt. In einem Flansch 11, der sich von der Innenbohrung der Welle nach innen erstreckt, sind achsparallel Keilnuten 10 vorgesehen.
Eine ringförmige Ausnehmung 12 ist innerhalb des hinteren Endes der Welle vorgesehen, deren Rückwand 13 sich radial erstreckt, um eine Anschlagfläche zu bilden und die gegenüberliegende Wandung 14 ist in einem Winkel gegenüber der Wellenachse angeordnet.
Die Mutter 4 weist einen Fortsatz 15 auf, der sich in Achsrichtung der Welle hinter den Gewindeabschnitt 9 erstreckt und hinsichtlich des Durchmessers abnimmt. Der Fortsatz endet in einem Hülsenabschnitt 16. Dieses Ende 16 ist innen mit mehreren, in Umfangsrichtung im Abstand zueinander liegenden, sich in Achsrichtung erstreckenden Schlitzen 17 ausgestattet.
Die Verriegelungshülse 5 besteht aus einem Ringkörper 18, der radial innerhalb der Welle 1 liegt und am Vorderende mit mehreren, in Achsrichtung im Abstand zueinander liegenden, sich in Achsrichtung erstreckenden Keilnuten 19 ausgestattet ist, die mit einer Keilverzahnung 10 der Welle derart zusammenwirken, daß eine relative Drehung zwischen der Welle 1 und der Hülse 5 verhindert, eine Axialbewegung jedoch möglich ist.
In der radial äußeren Fläche des Hülsenkörpers 18 der Hülse 5 ist eine Ausnehmung 20 vorgesehen, in die ein Federring 6 eingesetzt ist und eine weitere Ausnehmung 21 ist in der radial inneren Oberfläche des Hülsenkörpers 18 vorgesehen.
An dem hinteren Ende 22 ist die Verriegelungshülse 5 mit einer sich in Achsrichtung erstreckenden Keilverzahnung 23 ausgestattet, die mit den Schlitzen 17 der Mutter zusammenwirkt, und jeder Zahn 23 ist mit einer sich in Achsrichtung erstreckenden Nut 24 an der inneren Oberfläche ausgestattet, wie dies aus F i g. 4 ersichtlich ist. Der Schlüssel 7 hat zylindrische Gestalt und ist mit sich in Achsrichtung erstreckenden und umfangsmäßig versetzt angeordneten Zähnen 25 im hinteren Teil und mit Klauen 26 am vorderen Ende ausgestattet.
Die Klauen 26 haben eine solche Größe, daß sie durch die Nuten 24 der Verriegelungshülse hindurchgleiten können, und sie sind im Winkel gegenüber den Keilverzahnungen 25 versetzt, wie dies aus F i g. 5 ersichtlich ist.
Die Keilverzahnung 25 wirkt mit den Schlitzen 17 zusammen, um die Mutter 4 zu drehen.
Um die Relativlage zwischen Mutter und Welle zu ändern, wird wie folgt vorgegangen: Ausgehend von der Stellung nach F i g. 2 werden die Klauen 26 des Schlüssels durch die Nuten 24 in die Verriegelungshülse eingeführt, bis das Ende des Schlüssels gegen die Wand der Ausnehmung 21 anstößt. Die Klauen 26 können sich nun in der Ausnehmung 21 der Verriegelungshülse drehen, und der Schlüssel wird gedreht, bis die Zähne 25 auf die Schlitze 17 der :Mutter ausgerichtet sind.
Dann wird der Schlüssel 7 weiter eingeführt, wobei die Verriegelungshülse axial verschoben wird, bis die Zähne 23 aus den Schlitzen 17 der Mutter herauslaufen. Diese Lage der Verriegelungshülse ist in F i g. 3 dargestellt. Während dieses Vorgangs wird der Federring in der Ausnehmung 20 zusammengepreßt, indem die obere Oberfläche des Federrings 6, der entlang der geneigten Oberfläche 14 gleitet, nach innen gedrückt wird.
Nunmehr kann der Schlüssel gedreht werden, um die Mutter festzuziehen. Hierdurch wird die Ausrichtung zwischen den Zähnen 23 und den Schlitzen 17 geändert, und diese Ausrichtung muß wieder hergestellt sein, bevor die Verriegelungshülse in die Lage nach Fig.2 zurückgebracht werden kann und dies geschieht durch weiteres Anziehen der Mutter 4. Hierdurch wird gewährleistet, daß Mutter 4 und Welle 1 die richtige Winkelbeziehung zueinander haben.
Während die Zähne 25 und die Schlitze 17 im Eingriff stehen, stoßen die Klauen 26 an die Räume zwischen den Nuten 24, wie aus F i g. 5 ersichtlich, und beim Wegziehen des Schlüssels werden die Zähne 23 der Verriegelungseinrichtung in Berührung mit den Schlitzen 17 gezogen, und der Federring wird weggezogen und dehnt sich aus, während er auf der Schrägfläche abläuft, und endlich stößt der Ring 6 an der Stirnfläche 13 an.
In diesem Moment kommen die Zähne 25 von den Nuten 17 frei und die Verriegelungshülse befindet sich in ihrer richtigen axialen Verriegelungsstellung, und der Schlüssel kann sich wiederum frei drehen, ohne dabei die Mutter 4 mitzunehmen. Durch Drehen des Schlüssels können die Klauen 26 auf die Nuten 24 ausgerichtet werden, und der Schlüssel kann axial herausgezogen werden. Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf eine Drehsicherung der Spannmutter für die Turbinenscheibe eines Gasturbinenstrahltriebwerks beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Die Drehsicherung kann z. B. auch bei einer automatischen Maschine Anwendung finden, wo es notwendig ist, zwei Bauteile in einer bestimmten Lage drehfest miteinander zu verbinden.
Der Schlüssel kann auch so ausgebildet sein, daß er radial bewegliche Teile aufweist, die mit den Nuten in Eingriff kommen, je nach der Axialstellung einer konischn Verriegelungshülse.

Claims

Patentansprüche: 1. Verriegelungsvorrichtung zur formschlüssig drehfesten Verbindung zweier Bauteile mit einer Verriegelungshülse, die in einer ersten Stellung gleichzeitig mit den beiden Bauteilen formschlüssig im Eingriff steht und in einer zweiten Stellung mit wenigstens einem dieser Bauteile außer Eingriff gebracht ist, und mit einem Federmechanismus, der die Verriegelungshülse in der Verriegelungslage festhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungshülse (5) zu einer Anschlagausnehmung (21) führende Axialschlitze (24) und einer der Bauteile (4) gleichfalls Axialschlitze (17) aufweisen, um ein Einführen eines Schlüssels durch diese Schlitze zu ermöglichen, wobei der Schlüssel auch nach seinem axialen Anschlagen an der Verriegelungshülse innerhalb der Ausnehmung mit diesem einen Bauteil formschlüssig verbunden bleibt, während die Hülse axial versetzt und der Bauteil gedreht werden kann, und der Schlüssel wegziehbar ist, wenn die Verriegelungshülse wieder formschlüssig mit diesem einen Bauteil in Eingriff gelangt ist.
2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federmechanismus von einem Federring (6) gebildet wird, der bei Axialbewegung der Verriegelungshülse (5) durch Eingriff zwischen der äußeren Fläche des Ringes (6) und einer geneigten Fläche (14), die innen auf einem der Bauteile (11) ausgebildet ist, zusammengedrückt wird.