DE60111599T2

DE60111599T2 - Vorrichtung zur Halterung eines ringförmigen Lagerschildes an einer radialen Seite eines beschaufelten Rotors

Info

Publication number: DE60111599T2
Application number: DE60111599T
Authority: DE
Inventors: Jean-Baptiste Arilla; Jean-Philippe Maffre
Original assignee: SNECMA Moteurs SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: CA2354121A1; FR2812906B1; EP1180580B1; DE60111599D1; US6520743B2; JP2002122003A; FR2812906A1; EP1180580A1; CA2354121C; JP4043737B2; US20020018719A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Haltern eines ringförmigen Flansches an einer radialen Seite einer Scheibe.
Sie betrifft genauer eine Vorrichtung zum Haltern eines ringförmigen Flansches an einer radialen Seite einer Scheibe, wobei diese Scheibe an der genannten radialen Seite eine ringförmige Ausnehmung aufweist, welche von mehreren Wänden begrenzt ist, von welchen eine von einer Seite eines Sims gebildet wird, welcher sich radial nach außen erstreckt, und wobei der Flansch in seinem radial inneren Teil eine ringförmige Basis aufweist, welche sich beispielsweise gleitend an der radial äußeren Wand der Aussparung abstützt, und einen Fuß, welcher sich in der Aussparung vom inneren Ende der Basis aus radial nach innen erstreckt, wobei die genannte Vorrichtung einen geschlitzten ringförmigen Halte-Ring aufweist, welcher in der Aussparung angeordnet ist, und welcher eine Seite aufweist, welche gegen die Seite des Sims stößt, wobei dieser Ring auf seiner radial äußeren Seite einen Falz zum Aufnehmen eines Teils des Fußes aufweist, um den Flansch an der radialen Seite der Scheibe zu haltern.
Eine solche Vorrichtung ist insbesondere aus FR A 2 485 117 bekannt. In diesem Dokument ist der Flansch dazu vorgesehen, das axiale Verschieben von Schaufeln vom Typ Tannen-Aufhängung ("attache sapin") zu verhindern, deren Füße in Kerben, welche am Umfang der Scheibe vorgesehen sind, befestigt sind.
Zum Befestigen des Flansches wird zuerst der ringförmige geschlitzte Halte-Ring in der Aussparung der Scheibe angeordnet, dann komprimiert man ihn radial zum Inneren der Aussparung hin mittels Werkzeugen, welche sich solange auf der Umfangs-Wand des Rings abstützen, bis sie zum Abstützen an dem Sims gelangen. Dann lässt man die Basis des Sockels entlang der radial äußeren Wand der Aussparung gleiten. Man übt eine axiale Kraft auf den Flansch aus, bis der Fuß an der axial inneren Wand der Aussparung zum Abstützen gelangt. Dann lockert man die Werkzeuge, welche den ringförmigen Ring komprimieren. Der letztere expandiert radial nach außen, dann lässt man die auf den Flansch ausgeübte axiale Kraft fortfallen. Der Fuß des Flansches kommt dann an den zwei Wänden, welche den Falz des ringförmigen Ringes begrenzen, zum Abstützen.
Daher setzt die Implementierung/der Einsatz der Vorrichtung zum Befestigen des Flansches gemäß FR A 2 485 117 Spezial-Werkzeuge voraus, um den Halte-Ring zu komprimieren, um das Positionieren des Flansches zu ermöglichen.
Eine andere Vorrichtung ist von US 4 890 981 bekannt, welche die gleichen Merkmale zum Positionieren des ringförmigen Flansches aufweist, und gleichermaßen dieselben Unannehmlichkeiten mit sich bringt.
Das Ziel der Erfindung ist, eine Vorrichtung zum axialen Haltern des Flansches vorzuschlagen, welche eine vereinfachte Montage des Flansches ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Montage des Flansches auf der Scheibe ohne Spezial-Werkzeuge zum Komprimieren des Halte-Ringes zu ermöglichen, was es ermöglicht, die Kosten der zur Wartung notwendigen Materialien zu vermindern.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist, eine Vorrichtung zum axialen Haltern des Flansches vorzuschlagen, welche es ermöglicht, die Lebensdauer der Scheibe zu erhöhen.
Die Erfindung erreicht ihr Ziel durch die Tatsache, dass der Fuß des Flansches und der Halte-Ring einander gegenüberliegende ringförmige Abschrägungen aufweisen, welche dazu vorgesehen sind, bei der Montage des Flansches an der Scheibe das radiale Komprimieren des vorab in der Aussparung angeordneten Rings während des axialen Gleitens der Basis in die Aussparung zu ermöglichen.
Die folgenden Vorrichtungen werden andererseits bevorzugt angenommen

– Die Abschrägungen sind gegenüber der Scheiben-Achse mit einem zwischen 10° und 60° enthaltenen Winkel geneigt.
– Der Falz ist von einer Fläche begrenzt, welche sich radial auf dem Ende des Fußes abstützt, und einer radialen Fläche, welche sich auf der der Öffnung der Aussparung zugewandten Seite des Fußes abstützt, wobei die genannte radiale Fläche an die Abschrägung des Halte-Rings anschließt.
– Der in dem Falz aufgenommene Teil des Fußes trägt Kerben.
– Der Falz trägt Vorsprünge, welche in die Kerben des Fußes eingeführt werden.
– Die Tiefe der Kerben ist größer als die Höhe der Vorsprünge.

Diese letzte Vorrichtung erlaubt, ein Werkzeug in den zwischen dem Scheitel der Vorsprünge und dem Boden der Kerben umfassten Zwischenraum gleiten zu lassen, um während Instandhaltungs-Arbeiten zur Demontage des Flansches den Halte-Ring zu komprimieren. Aber die Wieder-Montage des Flansches wird ohne Spezial-Werkzeug realisiert.
Die Präsenz der Kerben und der Vorsprünge ermöglicht es, den Halte-Ring bei einer Rotation gegenüber dem Flansch zu immobilisieren. Der letztere wird dann gegenüber der Scheibe auf der Höhe der Füße der Schaufeln immobilisiert. In FR A 2 485 117 wird der Halte-Ring an der Scheibe auf der Höhe eines Einschnitts fixiert, welcher in den Sims eingearbeitet ist, welcher die Aussparung begrenzt. Für das Auftreten dieses Einschnitts gibt es daher in der vorliegenden Erfindung keinen Grund, was es ermöglicht, den Aufbau der Scheibe zu vereinfachen, und ihre Lebensdauer zu erhöhen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der Lektüre der folgenden Beschreibung hervor, welche als Beispiel und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angegeben ist, in welchen:
1 eine Schnitt-Ansicht eines Teils einer Rotor-Scheibe ist, welche eine Ausführungsform der Erfindung umfasst,
die 2a bis 2f die verschiedenen Phasen der Montage des Flansches an der Scheibe zeigen,
die 3 die erste Phase der Demontage des Flansches zeigt, und
die 4 ein Schnitt in größerem Maßstab ist, welcher den Halte-Ring in der Aussparung zeigt.
Auf den Zeichnungen ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Rotor-Scheibe eines Gas-Turbinen-Motors dargestellt, welche(r) eine Rotations-Achse 2 aufweist. Diese Scheibe 1 weist auf: in ihrer Radial-Seite 3 eine Aussparung 10, welche von einer radial äußeren Wand 4 begrenzt ist, eine axial innere Wand 5, eine radial innere Wand 6 und die Innenseite 7 des ringförmigen Sims 8, welche(r) sich von der radial inneren Wand 6 aus radial nach außen erstreckt. Das obere Ende 9 des Sims 8 ist radial von der radial außenliegenden Wand 4 entfernt, um eine ringförmige Öffnung 11 bereitzustellen, um den Zugang zur Aussparung 10 zu ermöglichen. Die Scheibe 1 weist an ihrem Umfang axiale Kerben auf, welche dazu vorgesehen sind, die Füße von in den Zeichnungen nicht gezeigten Schaufeln aufzunehmen. Diese Schaufel-Füße sind durch den äußeren Teil 12 eines ringförmigen Flansches 13 axial immobilisiert, dessen radial innerer Teil 14 eine ringförmige Basis 15 aufweist, welche sich axial in den äußeren Bereich der Aussparung 10 erstreckt, und einen Fuß 16, welcher sich vom inneren Ende der ringförmigen Basis 15 aus radial zum Inneren der Aussparung 10 erstreckt.
Der äußere Durchmesser der ringförmigen Basis 15 ist im Wesentlichen dem Durchmesser der radial äußeren Wand 4 der Aussparung 10 gleich, und die ringförmige Basis 15 stützt sich beispielsweise gleitend an dieser äußeren Wand 4 ab. Der innere Durchmesser des Fußes 16 ist größer als der äußere Durchmesser des Flansches 8, um das Einführen der ringförmigen Basis 15 und des Fußes 16 durch die ringförmige Öffnung 11 in die Aussparung 10 zu ermöglichen. Sobald der radial innere Teil 14 des Flansches 13 in den Hohlraum 10 eingeführt ist, wird der Flansch 13 radial gegenüber der Scheibe 1 immobilisiert, weil sich die ringförmige Basis 15 beispielsweise gleitend an der radial äußeren Wand 4 abstützt.
Der Flansch 13 wird von einem geschlitzten Halte-Ring 20 axial an der Scheibe 1 gehalten. Der Halte-Ring 20 weist auf: eine axiale Vorder-Wand 21, welche sich an der Innenseite 7 des Sims 8 abstützt, eine Hinterwand 22, welche mit etwas Abstand von der axial inneren Wand 5 der Aussparung 10 angeordnet ist, eine äußere Umfangswand 23, welche über eine Abschrägung 24 an die Vorderwand 21 anschließt, und über einen Falz 25, welcher von einer radialen Fläche 26 und einer zylindrischen Fläche 27 begrenzt wird, an die Hinterwand 22 anschließt, und schließlich eine axial innere Wand 28, deren Durchmesser um ein Maß größer ist als der Durchmesser der radial inneren Wand 6 der Aussparung, welches es beim Platzieren des Flansches 13 mittels Kompression ermöglicht, den Halte-Ring 20 hinter dem Sims 8 verschwinden zu lassen.
Auf der radialen Fläche 26, welche den Falz 25 begrenzt, stützt sich in der in 1 gezeigten Montage-Position die der ringförmigen Öffnung 11 zugewandte Seite des Fußes 16 ab.
Der Durchmesser der zylinderförmigen Fläche 27, welche den Falz 25 begrenzt, ist im Wesentlichen dem inneren Durchmesser des Fußes 16 in der Ruhe-Position des Halte-Ringes 13 gleich. Sobald aber der Halte-Ring 13 bei der Drehung der Scheibe 1 Zentrifugal-Kräften unterworfen wird, stützt sich die Zylinder-Fläche 27 tatsächlich auf dem inneren Ende 17 des Fußes 16 ab.
Der innere Durchmesser des Fußes 16 ist andererseits im Wesentlichen dem äußeren Durchmesser der Vorderwand 21 des Halte-Ringes im Ruhe-Zustand gleich.
Das innere Ende 17 des Fußes 16 schließt gleichermaßen über eine Abschrägung 19 an die Hinterseite 18 des Fußes 16 an, welche der axial inneren Wand 5 der Aussparung 10 zugewandt angeordnet ist.
Diese Abschrägung 19 und die Abschrägung 24 des Halte-Ringes 20 haben identische Winkel gegenüber der Rotations-Achse 2 der Scheibe 1, welche zwischen 10° und 45° enthalten sind.
Die axial innere Wand 28 des Halte-Ringes 20 schließt andererseits an die Hinterwand 22 über eine zweite Abschrägung 29 an, welche die Ausdehnung des Halte-Ringes 20 bei seinem Einführen in die Aussparung 10 ermöglicht.
Die 2a bis 2f zeigen die verschiedenen Phasen der Montage des Flansches 13 an der Scheibe 1. Der geschlitzte Halte-Ring 20 wird in die Aussparung 10 eingeführt, wo er sich in die Ruhe-Position begibt, wie in 2a gezeigt.
Dann platziert man den Flansch 13 in der Weise, dass das Ende 17 des Fußes 16 sich in der Öffnung 11 der Aussparung 10 befindet. Die Abschrägung 19 des Fußes 16 kommt dann mit der Abschrägung 24 des Halte-Ringes 20 zum Abstützen, was es ermöglicht, den Halte-Ring 20 gegenüber der Rotations-Achse 2 der Scheibe 1 zu zentrieren. Dann übt man eine axiale Kraft F auf den inneren Teil 14 des Flansches 13 aus. Dieser Vorgang bringt eine Kompression des Halte-Ringes 20, wie in den 2b, 2c und 2d gezeigt, und ein Gleiten der ringförmigen Basis 15 auf der radial äußeren Wand 4 der Aussparung 10 mit sich.
In der 2d ist zu sehen, dass sich das Ende 17 des Fußes gleitend an der äußeren Umfangs-Wand 23 des Halte-Ringes abstützt. Man setzt die Einwirkung der axialen Kraft F auf den inneren Teil 14 des Flansches 13 fort. Der äußere Teil 12 des Flansches 13 kommt mit der radialen Seite 3 der Scheibe 1 und der Schaufeln zum Abstützen, und das Ende 17 des Fußes 16 wird über den Falz 25 positioniert. Der Halte-Ring 20 wird dann von der Kompressions-Beschränkung befreit, und nimmt wieder seinen Nominal-Durchmesser ein. Die Zylinder-Fläche 27 der Falz 25 stützt sich an dem Ende 17 des Fußes 16 ab, und die radiale Fläche 26 wird zwischen dem Fuß 16 und der Öffnung 11 positioniert. Sobald man die auf den inneren Teil 14 des Flansches 13 ausgeübte axiale Kraft F lockert, stützt sich letzterer tatsächlich auf der radialen Fläche 26 ab, welche den Falz 25 begrenzt, und die Vorderfläche 21 des Halte-Ringes 20 stützt sich an der Innenseite 7 des Sims 8 ab.
Es sei angemerkt, dass der Flansch 13 mit einer axialen Vorspannung an der Scheibe 1 befestigt wird.
Wie oben beschrieben, bringt Dank den Abschrägungen 19 und 24 das axiale Verschieben des Flansches 13 bei seiner Montage an der Scheibe 1 die Kompression des Halte-Ringes 20 mit sich.
Dagegen ist es zum Abziehen des Flansches 13 notwendig, den Halte-Ring 20 vorab zu komprimieren, damit die äußere Umfangs-Wand 23 des Halte-Ringes 20 unter dem Ende 17 des Fußes 16 verschwindet.
Um diesen Vorgang zu vereinfachen, ist der Fuß 16 mit einer Mehrzahl von Kerben 40 versehen, deren Boden von der Achse 2 um einen Abstand entfernt ist, welcher größer ist als der Durchmesser der äußeren Umfangs-Wand 23 des Halte-Ringes 20. Man kann auf diese Weise durch den Zwischenraum das Ende eines geeigneten Werkzeuges 41 schieben, wie in 3 gezeigt, um den Halte-Ring 20 zu komprimieren.
Vorteilhafter Weise weist der Halte-Ring 20 in dem Falz 25, und in Korrespondenz zu den Vorsprüngen ("protuberances") 40 Vorsprünge 42 auf, welche in die Kerben 40 eingreifen, und deren äußere Flächen an der äußeren Umfangs-Wand 23 des Halte-Ringes 20 zutage treten. Diese Vorsprünge 42 ermöglichen ein besseres Abstützen der Werkzeuge 41, und sie ermöglichen gleichermaßen, bei Rotation den Ring 20 gegenüber dem Flansch 13 zu immobilisieren. Der äußere Teil 12 des Flansches 13 wird in diesem Fall gegenüber der Scheibe 1 durch geeignete Mittel, wie Kontakt-Teil 43, welche zwischen zwei Schaufel-Füße eingeführt werden, immobilisiert.
Die Präsenz der Kerben 40, der Vorsprünge 42 und der Kontakt-Teile 43 ermöglichen es, bei Rotation die Scheibe 1, den Flansch 13 und den Halte-Ring 20 zu verbinden, ohne dass es eine Vorrichtung zum direkten Immobilisieren bei Rotation zwischen dem Halte-Ring 20 und der Scheibe 1 geben würde. Diese Anordnung ermöglicht es, das Einführen eines auf an dem Sims 8 der Scheibe 1, welche(r) ein Teil von geringer Lebensdauer ist, realisierte Schlitze zurückzuführenden Zwang-Konzentrations-Koeffizienten zu vermeiden. Man bewahrt daher die mechanische Integrität der Scheibe 1 und verlängert ihre Lebensdauer.

Claims

Vorrichtung zum Haltern eines ringförmigen Flansches (13) an einer radialen Seite (3) einer Scheibe (1), wobei die genannte Vorrichtung umfasst: eine Scheibe (1), einen ringförmigen Flansch (13) und einen Ring (20), wobei diese Scheibe (1) an der genannten radialen Seite (3) eine ringförmige Aussparung (10) aufweist, welche von mehreren Wänden begrenzt ist, von welchen eine von einer Seite (7) eines Sims (8) gebildet wird, welcher sich radial nach außen erstreckt, und wobei der Flansch (13) in seinem radial innenliegenden Teil (14) eine ringförmige Basis (15) aufweist, welche sich gegen die radial außenliegende Wand (4) der Aussparung (10) abstützt, und einen Fuß (16) aufweist, welcher sich in der Aussparung (10) vom Innen-Ende der Basis (15) aus radial nach innen erstreckt, wobei der genannte geschlitzte ringförmige Halte-Ring (20) in der Aussparung (10) angeordnet ist und eine Seite (21) aufweist, welche gegen die Seite (7) des Sims (8) stößt, wobei dieser Ring (20) auf seiner radial außenliegenden Seite einen Falz (25) zum Aufnehmen eines Teils des Fußes (16) aufweist, um den Flansch (13) an der radialen Seite (3) der Scheibe (1) zu haltern, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuß (16) des Flansches (13) und der Halte-Ring (20) einander gegenüberliegende ringförmige Abschrägungen (19,24) aufweisen, welche dazu vorgesehen sind, im Verlauf des axialen Verschiebens der Basis (15) in der Aussparung (10) bei der Montage des Flansches (13) auf der Scheibe (1) die radiale Kompression des vorab in der Aussparung (10) angeordneten Rings (20) zu ermöglichen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschrägungen (19,24) gegenüber der Achse (2) der Scheibe (1) um einen Winkel geneigt sind, welcher zwischen 10° und 60° enthalten ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Falz (25) durch eine Fläche (27), welche sich radial am Ende (17) des Fußes (16) abstützt, und eine radiale Fläche (26) begrenzt wird, welche sich an der der Öffnung (11) der Aussparung (10) zugewandten Seite des Fußes (16) abstützt, wobei die genannte radiale Fläche (26) an die Abschrägung (24) des Halte-Rings (20) anschließt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Falz (25) aufgenommene Teil des Fußes (16) Kerben (40) trägt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Falz (25) Vorsprünge (42) trägt, welche in die Kerben (40) des Fußes (16) eingeführt werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerben (40) eine größere Tiefe aufweisen als die Höhe der Vorsprünge (42).