DE602005004187T2

DE602005004187T2 - Verfahren zum Entfernen keilringgesicherter Schraubenbolzen

Info

Publication number: DE602005004187T2
Application number: DE602005004187T
Authority: DE
Inventors: Alessandro Lourenco Petropolis Leitao; William H. Cleves Harrison; Claudio J. Bingen Petropolis Heinen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: BRPI0500923A; US7043811B2; JP4553197B2; US20050204533A1; JP2005273663A; EP1579960B1; EP1579960A1; SG115793A1; CA2500678A1; DE602005004187D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Gewindebolzen aus Gasturbinentriebwerkskomponenten und insbesondere ein Verfahren zum Entfernen von Passfederringgewindebolzenanordnungen aus Gasturbinentriebwerkskomponenten.
Gewindebolzen finden auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrt breite Verwendung. Ein Gewindebolzen ist an einem Werkstück durch ein mit Gewinde versehenes erstes Ende gesichert, das in eine in dem Werkstück ausgebildete Gewindebohrung eingeschraubt ist. Ein mit Gewinde versehenes zweites Ende ragt aus einer Fläche des Werkstücks heraus, wobei das zweite Ende dazu dient, ein weiteres Teil an dem Werkstück zu sichern.
Häufig ist es erforderlich, die Gewindebolzen aus dem Werkstück zu entfernen. Beispielsweise weist das hintere Turbinengehäuse der Triebwerke CF6-80C2 und CF6-80E mehrere an der hinteren Flanschnabe eingerichtete Passfederringgewindebolzenanordnungen auf. Die Stifte müssen möglicherweise entfernt werden, wenn an dem hinteren Turbinengehäuse ein Wärmebehandlungschritt durchgeführt wird. Ähnlich müssen diese Stifte gelegentlich entfernt werden, falls bei einer Inspektion an einem Gewindebolzen eine nicht betriebsfähige Bedingung entdeckt wird.
In 1 ist ein Verfahren zum Entfernen von Gewindebolzen aus einem hinteren Turbinengehäuse veranschaulicht. Wie gezeigt, kann ein Abschnitt des Gewindebolzens geringfügig oberhalb der Nabenoberfläche abgeschnitten werden. Eine Bearbeitungsmaschine wird anschließend eingestellt, um bis in eine Tiefe zu bohren, die tiefer ist als der Grund des Passfederringteils. Mittels eines kleineren Bohrers wird anschließend ein zweiter Bohrschritt durchgeführt, um durch das untere Ende des Gewindebolzens hindurch oder bis in eine andere Tiefe zu bohren, die für den Einsatz eines nachfolgenden Schraubenextraktors geeignet ist. Somit wird die Bohrung durch den Gewindebolzen hindurch mittels eines Bohrers durchgeführt, der mit Blick auf den jeweilig verwendeten Schraubenextraktor dimensioniert ist. Anschließend wird ein Brecheisenwerkzeug angesetzt, um unter das Passfederringteil zu dringen und diese Verriegelungsvorrichtung zu entfernen. Der verbliebene innenliegenden Gewindebolzen wird dann, wie in 1 gezeigt, mittels eines kegelig sich verjüngenden Schraubenextraktors entfernt.
Das obige Verfahren ist zwar wirkungsvoll, erfordert jedoch Vorsicht, um ein Anbohren des Stammmaterials der Komponente zu vermeiden. Aufgrund der Verwendung mehrerer Bohrschritte besteht außerdem eine Gefahr der Beschädigung der Gewindebohrung der Komponente. Dieses Verfahren beinhaltet außerdem mehrere Reparaturschritte sowie Prozeduren zur Einstellung der Ausrüstung und erfordert daher für die vollständige Durchführung des Entfernungsverfahrens häufig viele Arbeitsstunden.
Dementsprechend besteht Bedarf nach einem Verfahren zum effizienten Entfernen von Gewindebolzen aus Gasturbinentriebwerkskomponenten, insbesondere von Passfederringgewindebolzenanordnungen eines hinteren Turbinengehäuses, ohne die zugrundeliegenden Gewindebohrungen zu beschädigen. Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren geschaffen, das dazu dient, eine Passfederringgewindebolzenanordnung, die ein Passfederringteil und einen Gewindebolzen aufweist, aus einer Gewindebohrung einer Gasturbinentriebwerkskomponente zu entfernen. Zu dem Verfahren gehört der Schritt des Ausbildens einer Haftschweißnaht auf dem Passfederringteil der Passfederringgewindebolzenanordnung. Zu dem Verfahren gehören ferner die Schritte: Schweißen einer Entnahmevorrichtung an die Haftschweißnaht; Anbringen eines Ziehapparats an der an die Haftschweißnaht geschweißten Entnahmevorrichtung; und Entfernen des Passfederringteils durch Ziehen an dem Ziehapparat, wobei der Gewindebolzen in der Gewindebohrung bleibt. Das Verfahren weist ferner den Schritt des Anbringens von zwei Muttern an dem Gewindebolzen auf. Vorteilhafterweise kann der Gewindebolzen mittels eines Schraubenschlüssels oder eines sonstigen geeigneten Werkzeugs entfernt werden, ohne die Gewindebohrung der Gasturbinentriebwerkskomponente zu beschädigen.
Im Folgenden wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen exemplarisch beschrieben:
1 veranschaulicht schematisch ein Gewindebolzenentfernungsverfahren aus dem Stand der Technik;
2 veranschaulicht schematisch eine Passfederringgewindebolzenanordnung;
3 veranschaulicht schematisch eine an einem Passfederringteil ausgebildete Haftschweißnaht, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 veranschaulicht schematisch ein an die Haftschweißnaht nach 3 geschweißtes Entnahmewerkzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 veranschaulicht schematisch ein in 4 verwendetes Entnahmewerkzeug;
6 veranschaulicht schematisch eine in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendete Abziehvorrichtung, die an dem in 4 gezeigten Entnahmewerkzeug angebracht ist;
7 veranschaulicht schematisch das Entnahmewerkzeug nach 5, das ein entferntes Passfederringteil festhält, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 veranschaulicht schematisch zwei auf das Bolzengewinde geschraubte Muttern, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 veranschaulicht schematisch einen Schraubenschlüssel, der das innenliegenden Gewindebolzenteil nach 8 entfernt oder heraus schraubt; und
10 veranschaulicht schematisch eine Passfederringgewindebolzenanordnung, die aus einer Gewindebohrung entfernt ist, ohne die Öffnung zu beschädigen, gemäß eine Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird, wie in den Figuren gezeigt, in Zusammenhang mit der Entfernung einer Passfederringgewindebolzenanordnung aus einem hinteren Turbinengehäuse eines Gasturbinentriebwerks beschrieben. Allerdings versteht sich, dass das im Vorliegenden beschriebene Verfahren bzw. die Einrichtung für die Entfernung beliebiger geeigneter Stifte aus jedem gewünschten Werkstück anwendbar ist. Beispielsweise ist das im Vorliegenden beschriebene Verfahren besonders geeignet für ein wirkungsvolles und effizientes Entfernen von Gewindebolzen aus einer ganzen Reihe unterschiedlicher Gasturbinentriebwerkskomponenten oder aus sonstigen Werkstücken.
Eine herkömmliche Passfederringgewindebolzenanordnung 8 enthält, wie in 2 gezeigt, ein Passfederringteil 14 bzw. eine Verriegelungsvorrichtung und einen innenliegenden Gewindebolzen 10. Das Passfederringteil 14 weist im Wesentlichen die Gestalt eines Rings mit zwei Passfedern oder Vorsprüngen 16 auf.
Unter Bezugnahme auf 3 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf dem Passfederringteil 14 eine Haftschweißnaht 18 ausgebildet werden. Vorzugsweise ist die Haftschweißnaht 18 eine auf zwei Punkten basierende Haftschweißnaht, die an dem Passfederring an den Stellen der Passfedern oder Vorsprünge 16 angeordnet ist. In dem Schweißschritt kann ein beliebiges geeignetes Schweißverfahren verwendet werden, z. B. unter anderem Wolframinertgasschweißen. Vorzugsweise wird für ein gezieltes Aufbringen der Haftschweißnaht an den Passfedern 16 des Passfederringteils 14 ein Schweißdraht verwendet. Beispielsweise kann zum Erzeugen der Schweißnahtwulste auf dem Passfederringteil 14 ein Schweißfüllmaterial verwendet werden, bei dem der Draht eine Länge von etwa 1 Zoll (2,54 cm) und einen Durchmesser von etwa 35 Tausendstelzoll (0,089 cm) oder eine sonstige geeignete Länge bzw. Durchmesser aufweist. Vorzugsweise wird ein Schweißdraht verwendet, der auf dem gleichen Werkstoff basiert, wie das zugrundeliegende Werkstück. Manche hintere Turbinengehäuse sind beispielsweise aus einer Inco-718-Legierung hergestellt. Somit würde dieses Material auch bevorzugt als der Schweißdrahtfüllstoff verwendet werden. Allerdings kann auch ein beliebiges geeignetes Füllmaterial verwendet werden, solange es mit dem Werkstoff des zugrundeliegenden Werkstücks kompatibel ist.
Während des Schweißvorgangs sollte darauf geachtet werden, dass die Temperatur der zugrundeliegenden Komponente nicht deren im Turbinenbetrieb vorkommende Betriebstemperatur überschreitet. Um Änderungen der metallurgischen Eigenschaften zu vermeiden, sollte die Temperatur vorzugsweise dahingehend überwacht werden, dass die Betriebstemperatur der zugrundeliegenden Komponente auch nicht annähernd erreicht wird. Beispielsweise sollte im Falle einiger hinterer Turbinengehäuse nicht die Temperatur von etwa 500°F (260°C) überschreiten, was etwa der Hälfte der im Turbinenbetrieb erwarteten Betriebstemperatur entspricht. Temperatursteuerungsvorrichtungen, z. B. Thermoelemente, können genutzt werden, um sicherzustellen, dass die angemessene Temperatur nicht überschritten wird. In ähnlicher Weise sind auch andere bekannte Einrichtungen, die bei Erreichen einer speziellen Temperatur die Farbe wechseln oder schmelzen, zur Überwachung oder Kennzeichnung der Temperatur besonders geeignet. Beispielsweise können Templistik-Temperaturindikatoren verwendet werden, die von Tempil, Inc. verkauft werden.
Wie in 4 gezeigt, kann anschließend, wie oben beschrieben, mittels eines beliebigen geeigneten Schweißgeräts und Füllmaterials ein auch als Entnahmevorrichtung bezeichnetes Entnahmewerkzeug 17 an die Haftschweißnähte ge schweißt werden. Vorzugsweise stimmt das Füllmaterial mit demjenigen der Haftschweißnaht überein. Während dieses Schweißschritts sollte, wie auch oben beschrieben, die Temperatur überwacht werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Entnahmewerkzeugs 17 ist eingehender in 5 gezeigt. Das Entnahmewerkzeug 17 weist im Allgemeinen zwei längliche Beine 20 auf, die die Bereiche des Entnahmewerkzeugs 17 sind, die an die Haftschweißnähte geschweißt werden. Die Beine 20 sind auf herkömmliche Weise mittels einer beliebigen geeigneten Sicherungsvorrichtung an einer Bolzenschraube 22 gesichert. Beispielsweise kann die Bolzenschraube 22 an die Beine 20 geschweißt sein oder auch einstückig mit diesen ausgebildet sein. Das Entnahmewerkzeug 17 weist ferner einen länglichen mit einem Gewinde ausgebildeten Abschnitt 24 auf, der in die Bolzenschraube 22 eingepasst ist.
Anschließend kann an dem Entnahmewerkzeug 17, wie in 6 gezeigt, ein gelegentlich als Gleithammerabziehvorrichtung bezeichneter Ziehapparat 25 angebracht werden. Der Ziehapparat 25 weist im Allgemeinen einen Stababschnitt 26 auf. Der längliche mit einem Gewinde ausgebildete Abschnitt 24 des Entnahmewerkzeugs 17 kann in den Stababschnitt 26 des Ziehapparats 25 passen, um daran befestigt zu werden. Vor der Ausübung einer aufwärts ziehenden Kraft auf den Ziehapparat 25 kann ferner ein herkömmliches Schmieröl auf den Gewindebolzen 10 aufgetragen werden, um das Entfernen des Passfederringteils 14 zu erleichtern. Um das Passfederringteil 14 zu entfernen, kann der Ziehapparat 25 manuell oder automatisch in einer geraden, aufwärts gerichteten Weise gezogen werden, um das Passfederringteil zu verschieben. Ein Verdrillung oder Drehung der Einrichtung sollte vermieden werden, um die Gewindebohrung 32 nicht zu beschädigen, in der die Passfederringgewindebolzenanordnung 8 angeordnet ist.
Das Entnahmewerkzeug 17, das das entfernte Passfederringteil 14 erfasst, ist in 7 dargestellt. Der übrige Abschnitt der Passfederringgewindebolzenanordnung 8, nämlich der innenliegende Gewindebolzen 10, kann dann effizient aus der Gewindebohrung 32 entfernt werden. Insbesondere werden vorzugsweise, wie in 8 gezeigt, zwei Muttern 28 auf den Gewindebolzen 10 geschraubt. Die erste Mutter wird an den Gewindebolzen geschraubt, und anschließend wird eine zweite Mutter an der ersten Mutter gesichert (gekontert), so dass sie fest sitzt, um so die Bewegung der ersten Mutter zu verhindern. Es kann dann Schmieröl aufgetragen werden, und das innenliegende Gewindebolzenteil 10, wie in 9 gezeigt, mit einem Schraubenschlüssel 30 oder einem sonstigen geeigneten Werkzeug entfernt werden.
Wie in 10 gezeigt, ist die Passfederringgewindebolzenanordnung 8 effizient ohne eine Beschädigung der zugrundeliegenden Gewindebohrung 32 entfernt.
Ein Vorteil von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz eines Schweißschritts in Kombination mit einem Entnahmewerkzeug, so dass auf die Durchführung von Bohrschritten verzichtet werden kann. Dementsprechend verringern Ausführungsbeispiele der Erfindung die Gefahr einer Beschädigung der zugrundeliegenden Komponente, reduzieren die Kosten des Demontageschritts und verringern die Gesamtzahl der für die Entfernung des Gewindebolzen aufzuwendenden Arbeitsstunden. Darüber hinaus kann auf eine umfangreiche Präzisionsausrüstung verzichtet werden.

Claims

Verfahren zum Entfernen einer Passfederringgewindebolzenanordnung (8), die ein Passfederringteil (14) und einen Gewindebolzen (10) enthält, aus einer Gewindeöffnung einer Gasturbinentriebwerkskomponente, mit den Schritten: Ausbilden einer Haftschweißnaht (18) auf dem Passfederringteil (14) der Passfederringgewindebolzenanordnung (10); Anschweißen eine Entnahmevorrichtung (17) an die Haftschweißnaht; Anbringen eines Ziehapparats (25) an der an die Haftschweißnaht geschweißten Entnahmevorrichtung; Entfernen des Passfederringteils (14) durch Ziehen an dem Ziehapparat (25), wobei der Gewindebolzen in der Gewindeöffnung verbleibt; Anbringen von zwei Muttern (28) an dem Gewindebolzen (10); und Entfernen des Gewindebolzens (10) unter Verwendung eines Werkzeugs (30), ohne die Gewindeöffnung der Gasturbinentriebwerkskomponente zu beschädigen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gasturbinentriebwerkskomponente ein hinteres Turbinengehäuse ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zum Ausbilden der Haftschweißnaht (18) dienende Füllmaterial mit dem Material der Komponente übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zu der Entnahmevorrichtung (17) eine Schraube (22), ein in die Schraube passender länglicher mit Gewinde versehener Abschnitt und zwei Schenkel gehören, wobei die Enden der Schenkel an die Haftschweißnaht (18) geschweißt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ziehapparat (25) einen Stababschnitt (26) aufweist, und der längliche mit Gewinde versehene Abschnitt der Entnahmevorrichtung in den Stababschnitt des Ziehapparats passt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Haftschweißnaht (18) eine auf Passfedern (16) des Passfederringteils (14) angebrachte Zweipunkt-Haftschweißnaht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt des Anbringens eines Schraubenschlüssels (30) an einer Mutter (28), die an dem Gewindebolzen (10) gesichert ist, um den Gewindebolzen herauszuschrauben.