DE2725324A1

DE2725324A1 - MECHANICAL CONNECTION BETWEEN TWO COMPONENTS ADAPTING THEIR FRONT SURFACES

Info

Publication number: DE2725324A1
Application number: DE19772725324
Authority: DE
Inventors: Leonard Stanley Snell
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1976-06-12
Filing date: 1977-06-04
Publication date: 1977-12-22
Also published as: GB1526577A; FR2354468A1; IT1077307B

Description

pt, ing. K. HOLZEßpt, ing. K. HOLZEß

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Augsburg, den 2. Juni 1977Augsburg, June 2, 1977

Rolls-Royce Limited, 65 Buckingham Gate, London SWlE 6AT, EnglandRolls-Royce Limited, 65 Buckingham Gate, London SWlE 6AT, England

Mechanische Verbindung zwischen zwei mit ihren Stirnflächen aneinanderliegenden TeilenMechanical connection between two parts that lie against one another with their end faces

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- sr- - sr-

Die Erfindung betrifft eine mechanische Verbindung zwischen zwei mit einander zugewandten Stirnflächen aneinanderliegenden Teilen.The invention relates to a mechanical connection between two mutually facing end faces adjacent parts.

Oftmals, insbesondere bei Gasturbinentriebwerken, ist es wünschenswert, eine stirnseitige Verbindung zwischen zwei Teilen herzustellen, wobei zwischen den beiden Teilen kein Spiel vorhanden sein soll, selbst wenn die beiden Teile zueinander entgegengesetzt gerichteten Querkräften unterworfen sind. Beispiele hierfür sind Fälle, in denen es erforderlich ist, das Spiel zwischen einem der Teile und einem Rotor klein zu halten oder einen kleinen Spalt zwischen einem der Teile und der äußeren Lauffläche eines hydrodynamischen Gleitlagers klein zu halten, in dem sich der hydrodynamische Schmiermittelfilm bildet.Often times, particularly with gas turbine engines, it is desirable to have an end connection between two parts, whereby there should be no play between the two parts, even when the two parts are subjected to opposing transverse forces. Examples of this are cases in which it is necessary to keep the play between one of the parts and a rotor small or a small gap between one of the parts and the outer running surface of a hydrodynamic sliding bearing to keep small, in which the hydrodynamic lubricant film forms.

Es ist bereits bekannt, in der Stirnfläche eines der beiden Teile eine im Querschnitt V-förmige R:ingnut und an der Stirnfläche des anderen Teils einen im Querschnitt ebenfalls V-förmigen ringförmigen Steg zu bilden und die beiden Teile so miteinander zu verbolzen, daß der Steg in die Nut eingreift und dadurch eine gegenseitige radiale Fixierung der beiden Teile hergestellt ist. Bei einer derartigen Anordnung haben jedoch dieIt is already known to have an R: ingnut with a V-shaped cross section in the end face of one of the two parts and to form an annular ridge which is also V-shaped in cross section on the end face of the other part and to bolt the two parts together so that the web engages in the groove and thereby a mutual radial fixation of the two parts is made. With such an arrangement, however, the

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fierstellungstoleranzen der Nut- und Stegflanken oftmals zur Folge, daß der Steg bei Verbindung der beiden Teile nur an einer einzigen Nutflanke anliegt, so daß die Lage nur in einer Richtung gesichert ist und unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen den beiden Teilen eine Trennung der Flankenberührung herbeiführen kann, wodurch ein Genauigkeitsverlust der gegenseitigen Positionierung der beiden Teile eintritt.Positioning tolerances of the groove and web flanks often As a result, when the two parts are connected, the web rests only on a single groove flank, so that the Location is only secured in one direction and there is different thermal expansion between the two parts can cause a separation of the edge contact, whereby a loss of accuracy of the mutual positioning of the two parts occurs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Verbindung zwischen zwei Teilen so auszubilden, daß in beiden Richtungen eine Nulltoleranz möglich ist.The invention is based on the object of forming a mechanical connection between two parts in such a way that that a zero tolerance is possible in both directions.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene Gestaltung der Verbindung gelöst.This object is achieved according to the invention by what is specified in the characterizing part of the main claim Design of the connection solved.

Die Nut und der Steg weisen jeweils konische Flanken auf, wobei diese Flanken eben oder gekrümmt sein können, und die miteinander zusammenwirkenden Flanken des Steges und der Nut können entweder beide eben oder gekrümmt sein oder die Nut kann ebene Flanken besitzen, während die Stegflanken gekrümmt sind.The groove and the web each have conical flanks, whereby these flanks can be flat or curved, and the interacting flanks of the web and the groove can either both be flat or curved or the groove can have flat flanks, while the web flanks are curved.

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Die Nut kann sich über einen Winkel von weniger als
36O ° erstrecken oder in Form einer Mehrzahl gesonderter, in spiralförmiger Anordnung angeordneter Ausnehmungen
gebildet sein oder sich über eine oder mehrere 36O -Windungen erstrecken. Außerdem kann die Nut als mehrgängige
Nut ausgebildet sein.The groove can extend over an angle of less than
360 ° or in the form of a plurality of separate recesses arranged in a spiral arrangement
be formed or extend over one or more 360 turns. In addition, the groove can be multi-threaded
Be formed groove.

In ähnlicher Weise kann der Steg als eine einzige
Flächenerhebung, als eine Mehrzahl spiralartig angeordneter Flächenerhebungen oder als kontinuierlicher spiralförmiger Steg ausgebildet sein, der sich über einen Winkel von weniger als 36O oder über eine oder mehrere
36O °-Windungen erstrecken kann, oder der Steg kann mehrgängig ausgebildet sein.Similarly, the bridge can be used as a single one
Surface elevation, be designed as a plurality of spiral-like arranged surface elevations or as a continuous spiral-shaped web which extends over an angle of less than 360 or over one or more
Can extend 360 ° turns, or the web can be multi-threaded.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf
die anliegenden Zeichnungen beispielsweise mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt:The invention is described below with reference to FIG
the accompanying drawings, for example, are described in more detail. It shows:

Fig. 1 eine Verbindung zwischen einer Lagerschale und einer Haltekonstruktion in einem Gasturbinentriebwerk,1 shows a connection between a bearing shell and a holding structure in a gas turbine engine,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 1, und Fig. 2 shows a cross section along the line AA in Fig. 1, and

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Fig. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Verbindung.3 shows a section through another embodiment of the connection.

Fig. 1 zeigt eine äußere Lagerschale 1, die einen Wellenteil 2 mit geringem Spiel 3 lagert, innerhalb dessen sich ein hydrodynamischer Ölschmierfilm bildet.Fig. 1 shows an outer bearing shell 1, which supports a shaft part 2 with little play 3, within which forms a hydrodynamic oil lubricating film.

An der Lagerschale ist ein im wesentlichen radial nach außen verlaufender Flansch 5 angeordnet, der über eine mechanische Verbindung 8 mit einem Flansch 6 eines Triebwerksgehäuses 7 verbunden ist.On the bearing shell a substantially radially outwardly extending flange 5 is arranged, which over a mechanical connection 8 is connected to a flange 6 of an engine housing 7.

An jedem der beiden Flansche 5 und 6 ist eine ringförmige Verdickung 9 bzw. 10 gebildet, und die beiden Verdickungen liegen mit ihren einander zugewandten axialen Stirnflächen aneinander an.An annular thickening 9 and 10 is formed on each of the two flanges 5 and 6, and the two Thickenings rest against one another with their axial end faces facing one another.

In der Stirnfläche der Verdickung 9 ist eine spiralförmige Nut gebildet, welche die Form einer mehrere Windungen aufweisenden Spirale mit konstanter Steigung in Form einer Schallplattenrille aufweist. Die Stirnfläche der Verdickung 10 ist mit einem entsprechenden spiralförmigen Steg versehen, der in die spiralförmige Nut der Verdickung 9 eingreift.In the end face of the thickening 9, a spiral groove is formed which has the shape of a plurality of Has turns having spiral with constant pitch in the form of a record groove. The frontal area the thickening 10 is provided with a corresponding spiral-shaped web, which in the spiral-shaped Groove of the thickening 9 engages.

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Die Flanken der Nut und des Steges sind beide gerade und derart konisch, daß beim Eingriff des Steges in die Nut sowohl die radial äußere als auch die radial innere Stegflanke an den beiden Nutflanken anliegen. Zur Verbindung der beiden Plansche miteinander wird die Lagerschale relativ zum Triebwerksgehäuse gedreht, bis an einer bestimmten Stelle ein exakter Sitz des Steges in der Nut erreicht wird.The flanks of the groove and the web are both straight and conical in such a way that when the web engages in the groove both the radially outer and the radially inner web flanks rest on the two groove flanks. To connect the two planes with each other, the bearing shell is rotated relative to the engine housing, until an exact fit of the web in the groove is achieved at a certain point.

Wenn die bestmögliche Eingriffsposition fesgestellt worden ist, werden Bohrungen durch die Verdickungen und 10 gebohrt und die Verbindung mittels Schrauben gesichert.When the best possible engagement position has been determined, holes are made through the thickenings and 10 are drilled and the connection is secured by means of screws.

Die Verwendung eines spiralförmigen Steges und einer spiralförmigen Nut in der beschriebenen Weise ermöglicht die Herstellung einer Verbindung mit Nulltoleranzen bei radialen Dehnungen oder Zusammenziehungen der Lagerschale relativ zum Triebwerksgehäuse, da stets sichergestellt ist, daß sowohl die radial innere als auch die radial äußere Planke des Steges mit den Nutflanken in Anlage bleiben. Bei der Herstellung der Verbindung sind die Toleranzen der Nut- und Stegflanken viel weniger kritisch und da die Herstellung einer spiralförmigen Nut mit konstanter Steigung verhältnismäßig einfach ist, kann beiThe use of a spiral ridge and a spiral groove in the manner described allows the production of a connection with zero tolerances in the case of radial expansion or contraction of the bearing shell relative to the engine housing, since it is always ensured that both the radially inner and the radial the outer plank of the web remains in contact with the groove flanks. When establishing the connection, the Tolerances of the groove and ridge flanks are much less critical and there is the production of a spiral groove with constant slope is relatively easy, can with

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der Positionierung der Nut und des Steges an den Verdickungen 9 und 10 eine große Genauigkeit erzielt werden. Irgendwelche geringfügige Ungenauigkeiten der konischen Planken der Nut und des Steges werden durch die Relativdrehung der beiden Verdickungen beim Zusammenbau aufgenommen und die gegenseitige Anlage sowohl der äußeren und inneren Planken des Steges und der Nut sind jederzeit sichergestellt.the positioning of the groove and the web on the thickenings 9 and 10 can be achieved with great accuracy. Any slight inaccuracies in the conical planks of the groove and the land are caused by the relative rotation of the two thickenings added during assembly and the mutual abutment of both the outer and inner planks of the web and the groove are guaranteed at all times.

Für die Fertigung kann in der oben beschriebenen Weise eine Lehrverbindung hergestellt werden. Jede Hälfte der Lehrverbindung kann dann als Lehre zur genauen Positionierung der Bohrungen in den Produktionsteilen verwendet werden, indem beispielsweise die produzierten Lagerschalen jeweils mit dem Lehrgehäuse verbunden und die Bohrungen im Lehrgehäuse als Führungen zum Herstellen der Bohrungen in den Lagerschalen verwendet werden. Die Position der Bohrungen liegt dadurch in allen produzierten Lagerschalen genau an den gleichen Stellen wie die Bohrungen in der die Lehre bildenden Lagerschale. Durch Herstellung der Gehäusekomponenten unter Verwendung der Lehrlagerschale als Bohrlehre kann eine genaue Ausrichtung der Bohrungen aller produzierten Komponenten sichergestellt werden.A master connection can be established for production in the manner described above. Every Half of the gauge connection can then be used as a gauge for the precise positioning of the holes in the production parts can be used, for example, by connecting the bearing shells produced to the teaching housing and the bores in the gauge housing are used as guides for making the bores in the bearing shells will. The position of the holes is therefore exactly the same in all bearing shells produced Place like the holes in the bearing shell forming the teaching. By manufacturing the housing components using the bearing shell as a drilling jig an exact alignment of the bores of all produced components can be ensured.

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Zur Verhinderung eines Verklemmens der Flanken des spiralförmigen Steges beim Zusammenbau in der spiralförmigen Nut müssen der Winkel der Spirale, d.h. die Winkel der Flanken größer als der effektive Reibungswinkel der Flanken gewählt werden. To prevent the flanks of the spiral web from jamming during assembly in the spiral Groove, the angle of the spiral, i.e. the angle of the flanks must be selected larger than the effective angle of friction of the flanks.

Bei einer in Fig. 3 gezeigten alternativen Konstruktion haben die Verdickungen 9 und 10 konische Stirnflächen, an welchen der spiralförmige Steg und die spiralförmige Nut gebildet sind. Dadurch wird ein Versatz der Mittelachsen der Flansche 5 und 6 weitgehend vermieden und eine fluchtende Stellung herbeigeführt, wodurch Biegemomente in der Verbindung vermieden werden.In an alternative construction shown in Fig. 3, the thickenings 9 and 10 are conical End faces on which the spiral ridge and the spiral groove are formed. This becomes a Offset of the central axes of the flanges 5 and 6 largely avoided and an aligned position brought about, whereby bending moments in the connection are avoided.

Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 eine schallplattenrillenartige Nut dargestellt ist, kann sich die Nut auch über einen viel kleineren Winkel erstrecken und eine ein- oder mehrgängige Spirale bilden. In gleicher Weise braucht der Steg nicht als kontinuierlicher Steg ausgebildet zu sein, sondern kann als spiralförmige Anordnung kleiner Einzelstege gestaltet sein.Although in the preferred embodiment of FIGS. 1 and 2, a record groove-like groove is shown, the groove can also extend over a much smaller angle and a single or multiple thread Form a spiral. In the same way, the web does not need to be designed as a continuous web, but rather can be designed as a spiral arrangement of small individual webs.

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Die Stegflanken können eben oder gekrümmt und die Nutflanken entsprechend eben oder gekrümmt sein oder alternativ dazu kann eine Kombination ebener Nutflanken mit gekrümmten Stegflanken Anwendung finden.The web flanks can be flat or curved and the groove flanks can be correspondingly flat or curved or alternatively, a combination of flat groove flanks with curved web flanks can be used.

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Claims

1. "'! Echaniscne connection between two with theirs End faces of parts resting against one another, characterized by a spiral-shaped groove in the forehead area of one part with a rage cross-section diverging from the groove base, further through a corresponding one spiral ridge on the face of the other part and by means of fastening the two parts together to keep the web in engagement with the groove.

2. Mechanical connection according to claim 1, characterized in that the groove extends over a more than 300 ° corresponding arc extends.

3. Mechanical connection according to claim 1, characterized in that the groove extends over a less than 360 corresponding arc extends.

4. Mechanical connection according to one of the claims 1 to 3, characterized in that a plurality of spirally extending in the end face of one part Grooves is formed which lie one after the other on a single spiral.

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5. Mechanical connection according to one of claims 1 to 4, characterized in that the groove cross section Is V-shaped.

6. Mechanical connection according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the groove cross-section is essentially V-shaped with a curved groove is trained.

7. Mechanical connection according to one of the claims

1 to 6, characterized in that the groove and the web on each substantially flat end faces of the both parts are formed.

8. Mechanical connection according to one of the claims

1 to 6, characterized in that the groove and the web on each substantially conical end faces of the both parts are formed.

9. Mechanical connection according to one of claims 1 to 8, characterized in that the web cross-section differs from the groove cross-section, but is designed so that the web touches the groove on both flanks.

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10. Mechanical connection according to claim 1 or one of claims 5 to 9, characterized in that a plurality of spirally extending grooves is provided, whose beginnings are all on a common circle.

. 11. Gas turbine engine with a mechanical connection according to one of Claims 1 to 10.

12. A method for producing a mechanical connection according to any one of claims 1 to 10, characterized by the following steps:

a) producing a spiral groove on the end face of one of the two parts, wherein the groove cross-section diverges from the groove base, and produce a corresponding spiral shape running web on the face of the other part,

b) bringing the two parts into engagement with their end faces by mutual relative rotation, until no further rotation is possible, and

c) Making an opening in one part at an opening corresponding to an opening in the other part Place and secure the relative rotational position

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between the two parts by means of a pin passed through both openings.

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