DE69915753T2

DE69915753T2 - Vorrichtung zum Halten eines Lagers, insbesondere für eine Hochdruckverdichterwelle

Info

Publication number: DE69915753T2
Application number: DE69915753T
Authority: DE
Inventors: Danielle Christiane Roberte Adde; Jean-Louis Bertrand; Gerard Jean Lavigne; Olivier Richard Lefebvre
Original assignee: SNECMA Moteurs SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: US6338578B1; FR2783579B1; CN1088809C; JP4008199B2; EP0987457B1; ES2214826T3; WO2000017533A1; JP2002525519A; RU2201539C2; CA2310110A1; FR2783579A1; EP0987457A1; DE69915753D1; CA2310110C; CN1287596A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten eines Lagers, die insbesondere dafür vorgesehen ist, eine Hochdruckverdichterwelle zu halten.
Der Aufbau von Turbotriebwerken erfordert auf Grund des verschachtelten Sitzes der Hochdruckverdichter- und Turbinenstufe in der Niederdruckverdichter- und Turbinenstufe und auf Grund des Vorhandenseins von zwei konzentrischen Wellensträngen, die jeweils den Verdichter einer Stufe mit der entsprechenden Turbine verbinden, komplizierte Ausführungen. Diese Kompliziertheit macht sich vor allem bei der Wartung der Maschine bemerkbar, wenn sie auseinandergenommen und wieder zusammengebaut werden muss.
Ein besonderes Problem tritt bei dem Hochdruckverdichter auf. Wenn wir 1 betrachten, die ein Flugzeugtriebwerk im Längsschnitt zeigt, befindet sich ein Rotor 1 in der Mitte eines Stators 2 in Eingriff, und er weist klassischerweise ein Gebläse 3, einen Niederdruckverdichter 4, einen Hochdruckverdichter 5, eine Hochdruckturbine 6 und eine Niederdruckturbine 7 auf, die von vorn nach hinten auf einer Linie liegen. Alle diese Elemente tragen bewegliche Schaufeln, die sich mit feststehenden Schaufeln des Stators 2 abwechseln und sich wie sie in einer Ringbahn 8 für den Gasstrom befinden; in der Ringbahn 8 ist zwischen dem Hochdruckverdichter 5 und der Hochdruckturbine 6 eine Brennkammer 9 ausgeführt, wodurch der eingespritzte Brennstoff in der Bahn 8 weiter vorn entzündet werden kann und auf diese Weise Verbrennungsgase erzeugt werden können, die die Turbinen 6 und 7 antreiben. Ferner ist ein Hochdruck-Wellenstrang 10 vorhanden, der den Hochdruckverdichter 5 mit der Hochdruckturbine 6 verbindet, sowie ein Niederdruck-Wellenstrang 11, der sich in einer Ausnehmung 12 des obigen Hochdruck-Wellenstrangs 10 erstreckt und den Niederdruckverdichter 4 mit der Niederdruckturbine 7 verbindet.
Der Hochdruck-Wellenstrang 10 umfasst insbesondere ein Wellenende 13 eines Hochdruckverdichters, auf dem sich ein Lager 14 in Eingriff befindet, welches dafür sorgt, dass es von einer Rippe 15 des Stators 2 gehalten wird. Bei näherer Betrachtung anhand 2 sieht man, dass das Lager 14 ein Wälzlager ist, desssen Innenring 16 auf das Wellenende 13 aufgesteckt ist und durch einen Anschlagring 17 an seinem Platz gehalten wird, der ebenfalls von der Endseite 18 her auf das Wellenende 13 aufgesteckt ist und den Innenring 16 nach hinten an einen Gegenanschlagring 19 drückt, der einen Absatz 20 des Wellenendes 13 berührt. Der feste Halt des Innenrings 16 zwischen den Anschlagringen 17 und 19 wird durch eine Mutter 21 gewährleistet, die an ihrer Innenseite mit einem Gewinde 22 versehen ist und sich mit einem auf dem Wellenende 13 im Bereich der Endseite 18 ausgeführten Gewinde 23 in Eingriff befindet: Durch Aufschrauben der Mutter 21 wird der Anschlagring 17, der Innenring 16 und der Gegenanschlagring 19 immer weiter zurückgeschoben, bis diese Aneinanderreihung gegen den Absatz 20 gedrückt wird. Die Anordnung wird durch ein Sicherungsteil 24 vervollständigt, dessen Aufgabe es ist, ein vibrationsbedingtes Lösen der Mutter 21 zu verhindern; dieses Sicherungsteil 24 greift in die Ausnehmung 12 ein und wird durch einen Kreis von Rillen 25, die in entsprechende Rillen des Wellenendes 13 eingreifen, und durch umgebogene Enden 26 beweglicher Laschen 27, die in eine Auskehlung 28 des Wellenendes 13 eingreifen, an seinem Platz an dem Wellenende 13 gehalten. Das erste dieser Verbindungsmittel verhindert die Drehbewegung des Sicherungsteils 24 und das zweite verhindert dessen Vorschubbewegung gegenüber dem Wellenende 13. Die beweglichen Laschen 27 werden noch durch Greiflaschen 29 ergänzt, die an die umgebogenen Enden 26 angrenzen. Dabei enthält das Sicherungsteil 24 noch einen Kreis von Zähnen 30, die aus der Ausnehmung 12 herausragen und zwischen komplementären Zähnen 31 in Eingriff sind, die ihrerseits in einem Kreis angeordnet sind und auf einem Abschnitt 32 der Mutter 21 ausgeführt sind, der sich vor der Endseite 18 des Wellenendes 13, das sie überdeckt, nach innen erstreckt. Um der Genauigkeit willen wird hinzugefügt, dass die Zähne 30 sich vor dem Sicherungsteil 24, die beweglichen Laschen 27 sich dahinter befinden, und die umgebogenen Enden 26 und die Greiflaschen 29 sich hinter den Laschen 27 befinden.
Um den Hochdruckverdichter 5, zu dem das Wellenende 13 gehört, auszubauen, muss dieses aus dem Lager 14 gelöst werden. Ein Vorbereitungsschritt besteht darin, die Niederdruckturbine 7 auszubauen, um einen Hochdruckturbinen-Wellenstrang 33, der zu dem Niederdruck-Wellenstrang 11 gehört und den wesentlichen Teil der Ausnehmung 12 einnimmt, durch Ziehen nach hinten herauszuholen. Dann wird ein dazu vorgesehenes, mit Klauen versehenes Werkzeug um die Greiflaschen 29 herum eingeführt, um diese zu belasten und sie zur Achse der Maschine hin zusammenzudrücken, indem die beweglichen Laschen 27 gebogen werden: Die umgebogenen Enden 26 treten aus der Auskehlung 28 aus, und das Sicherungsteil 24 kann nun nach hinten gezogen werden, um seine Rillen 25 aus den Rillen des Wellenendes 13 zu entfernen und seine Zähne 30 von den Zähnen 31 zu lösen.
Es scheint, als könne nun die Mutter 21 abgeschraubt werden, indem ein Werkzeug verwendet wird, das in Eingriff zwischen den Zähnen 31 ist, aber ein solcher Vorgang ist in Wirklichkeit verfrüht, da sich noch eine Niederdruckverdichterwelle 34, die ebenfalls zu dem Niederdruck-Wellenstrang 11 gehört, an ihrem Platz befindet und sich genau bis vor die Mutter 21 erstreckt: der mit I bezeichnete axiale Zwischenraum, der sie voneinander trennt, ist kleiner als die mit J bezeichnete Eingriffslänge der Mutter 21 auf dem Wellenende 13. Es muss also auch noch der Niederdruckverdichter 4 und seine Welle 34 ausgebaut werden, um den Hochdruckverdichter 5 ausbauen zu können, was nicht unbedingt zweckmäßig ist. Außerdem kann auch das Ausbauen des Niederdruckverdichters 4 selbst kompliziert sein und das vorherige Ausbauen anderer Elemente der Maschine, beispielsweise eines in den Figuren nicht dargestellten Getriebes, erfordern. Aus all dem ergibt sich, dass das Ausbauen des Hochdruckverdichters 5 ein nicht akzeptabler, langwieriger Vorgang ist, der auch nicht durch Vergrößern des Zwischenraums I erleichtert werden kann, wozu der gesamte Aufbau der Maschine geändert werden müsste und ihr Platzbedarf erhöht würde.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht also darin, das Ausbauen einer solchen Haltevorrichtung eines Lagers mit einem Anschlag, einer Befestigungsmutter und einem Sicherungsteil zu erleichtern, und zwar durch Reduzieren der vorbereitenden manuellen Eingriffe, die zum Lösen dieser Teile erforderlich sind, um das Lager von dem Wellenende, das es hält, abnehmen zu können. Die Vorteile der Erfindung sind bei einer Anordnung von Wellensträngen wie dem soeben beschriebenen offensichtlich, da es nicht mehr erforderlich ist, Teile vor der Endseite des Wellenendes auszubauen, und es genügt ein Zugang zu der Haltevorrichtung von nur einer Seite, an der dann das Wellenende herausgezogen wird. Zu diesem Zweck wird eine neue äußerliche Gestaltung der Haltevorrichtung vorgeschlagen. In ihrer allgemeinsten Konzeption umfasst die Vorrichtung, die um ein mit einer Ausnehmung versehenes und mit einer Endseite endendes Wellenende herum angeordnet ist, einen Anschlagring des Lagers, eine Befestigungsmutter für den Ring und ein Sicherungsteil für die Mutter, wobei das Sicherungsteil in der Ausnehmung des Wellenendes durch lösbare Befestigungsmittel festgehalten und mit der Mutter durch Zähne verbunden ist, die ineinander greifen und auf der Mutter und auf dem Sicherungsteil im Kreis angeordnet sind, und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ring einen inneren Abschnitt aufweist, der die Endseite des Wellenendes bis zu der Ausnehmung bedeckt und mit einem Schraubgewinde zum Einschrauben in ein Gewinde der Mutter versehen ist, und dass die Mutter in der Ausnehmung sitzt und eine Anschlagseite aufweist, die der Endseite zugewandt ist und fest an einer Anschlagseite sitzt, die an dem Wellenende in der Ausnehmung ausgeführt ist.
Die Art dieser neuen Haltevorrichtung und ihre Vorteile werden anhand der Figuren dargelegt,
die nach den bereits beschriebenen 1 und 2 folgen, welche ein Turbotriebwerk und dessen Teil zeigen, an dem eine klassische Haltevorrichtung sitzt, wobei
3 in einer analogen Ansicht zu 2 die erfindungsgemäße Haltevorrichtung zeigt,
4 in einer perspektivischen Ansicht die neue Mutter und ihr Sicherungsteil zeigt, und
5 ein neues Sicherungsteil zeigt, das an Stelle der bisherigen verwendet werden kann.
In 3 finden sich mehrere Elemente aus 2 wieder, insbesondere diejenigen mit den Bezugszahlen 11, 12, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 33 und 34, die daher nicht erneut beschrieben werden. Ferner finden sich ein Hochdruckverdichter-Wellenende und ein Sicherungsteil wieder, doch tragen diese Teile hier die Bezugszahlen 113 und 124, da sie gegenüber den entsprechenden Teilen 13 und 24 des bekannten Aufbaus einige Unterschiede hinsichtlich der äußeren Gestalt und der Proportionen aufweisen; ferner umfasst die Haltevorrichtung noch einen Anschlagring 117 und eine Mutter 121, die sich aber von den bereits beschriebenen entsprechenden Teilen 17 und 21 deutlich unterscheiden. So erstreckt sich der Anschlagring 117 über das Wellenende 113 hinaus und weist einen Abschnitt 40 auf, der die Endseite 18 des Wellenendes 113 überdeckt und sich bis vor die Ausnehmung 12 erstreckt, wie der Abschnitt 32 der Mutter 21, und der wie dieser an seiner Innenseite mit einem Gewinde 41 versehen ist; die Mutter 121 sitzt schlüssig in der Ausnehmung 12, und es lassen sich ein äußerer Teil 42 und ein innerer Teil 43 unterscheiden, die sich in Verlängerung zueinander auf der Triebwerkachse befinden und beide zylindrisch geformt sind, wobei der äußere Teil 42 dünner ist als der andere und von diesem mit einem Kragen 44 abgesetzt ist, welcher als (nach vorn gerichtete) Anschlagfläche dient und in Berührung mit einem entsprechenden Anschlagkragen 45 kommt, der an dem Wellenende 113 in der Ausnehmung 12 nicht weit von der Endseite 18 entfernt ausgeführt ist. Der äußere Teil 42 erstreckt sich nach vorn und ragt aus dem Wellenende 113 heraus, sein Ende ist mit einem Gewinde 46 versehen, das sich mit dem Gewinde 41 des Anschlagrings 117 in Eingriff befindet, und der innere Teil 43 trägt an seinem hinteren Ende einen Kreis von Zähnen 31, die analog zu oder gleich denjenigen, die bereits beschrieben wurden, ausgeführt sind und mit den Zähnen 30 des Sicherungsteils 124 in Eingriff sind.
Man sieht, dass der Ausbau des Hochdruckverdichters viel rascher vonstatten geht, da lediglich die Niederdruckturbine 7 und ihre Welle 33 herausgenommen werden muss, und dann das Sicherungsteil 124, indem es an den beweglichen Laschen 27 ergriffen wird, um dann die Mutter 121 abzuschrauben, die ihrerseits von hinten aus dem Triebwerk herausgenommen wird. Der Hochdruckverdichter 5 und sein Wellenende 113 können dann in einer Bewegung nach hinten herausgezogen werden, wobei der Anschlagring 117 an seinem Platz an dem Lager 14 verbleibt. Der erneute Einbau erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Die modifizierte Mutter 121 und das modifizierte Sicherungsteil 124 sind in 4 getrennt dargestellt.
Man ist nicht gezwungen, sich auf Sicherungsteile zu beschränken, die analog zu dem bekannten Sicherungsteil 24 ausgeführt sind: Ein Beispiel für ein alternatives Sicherungsteil trägt in 5 die Bezugszahl 224; es unterscheidet sich von den vorherigen dadurch, dass die sich axial erstreckenden beweglichen Laschen 27 durch kreisbogenförmige Laschen 47 ersetzt sind, die aufeinander folgend auf einer Umfangslinie angeordnet sind. Auch hier muss lediglich auf das freie Ende dieser Laschen 47 gedrückt werden, um das umgebogene Ende 26, das sich an ihnen befindet, aus der Auskehlung 28 des Wellenendes 13 oder 113 zu entfernen. Auch hier wurden Greiflaschen 29 dargestellt, die denen des Sicherungsteils 24 gleichen und die man übrigens auch an dem Sicherungsteil 124 hätte vorsehen können. Axial verlaufende Tragstege 48 verbinden die Laschen 47 am entgegengesetzten Ende zu den umgebogenen Enden 26 mit dem übrigen Sicherungsteil 224.

Claims

Vorrichtung zum Halten eines Lagers (14), die um ein Wellenende (113) herum angeordnet ist, das mit einer Ausnehmung (12) versehen ist und mit einer Endseite (18) endet, bestehend aus einem Anschlagring (117) des Lagers (14), einer Befestigungsmutter (121) für den Ring (117) und einem Sicherungsteil (124) für die Mutter, wobei das Sicherungsteil in der Ausnehmung (12) des Wellenendes durch lösbare Befestigungsmittel (25, 26) festgehalten und mit der Mutter durch Zähne (30, 31) verbunden ist, die ineinander greifen und auf der Mutter (121) und auf dem Sicherungsteil (124) im Kreis angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (117) einen inneren Abschnitt (40) aufweist, der die Endseite (18) des Wellenendes (113) bis zu der Ausnehmung (12) bedeckt und mit einem Gewinde (41) zum Einschrauben in ein Gewinde (46) der Mutter (121) versehen ist, und dass die Mutter (121) in der Ausnehmung (12) sitzt und eine Anschlagseite (44) aufweist, die der Endseite (18) zugewandt ist und fest an einer Anschlagseite (45) sitzt, die an dem Wellenende (113) in der Ausnehmung (12) ausgeführt ist.
Vorrichtung zum Halten eines Lagers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter aus einem dünnen, äußeren Teil (42) und einem dicken, inneren Teil (43) besteht, die voneinander mit einem Kragen (44) abgesetzt sind, welcher die Anschlagfläche bildet, wobei der äußere Teil das Gewinde (46) aufweist und der innere Teil den Kreis von Zähnen (31) trägt.
Vorrichtung zum Halten eines Lagers nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel bewegliche Laschen (27, 47) mit umgebogenem Ende (26) an dem Sicherungsteil, wobei diese Laschen entgegengesetzt zu dem Kreis von Zähnen (30) angeordnet sind, sowie eine in der Ausnehmung (12) ausgeführte Auskehlung (28) zur Aufnahme der umgebogenen Enden umfassen.
Vorrichtung zum Halten eines Lagers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie Greiflaschen (29) zum Ergreifen mit einem Werkzeug aufweist, die an den beweglichen Laschen (27, 47) in der Nähe der umgebogenen Enden angeordnet sind.
Vorrichtung zum Halten eines Lagers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Laschen (27, 47) axial angeordnet sind.
Vorrichtung zum Halten eines Lagers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Laschen (47) kreisbogenförmig und aufeinander folgend auf einem und dem gleichen Kreis angeordnet sind.
Vorrichtung zum Halten eines Lagers nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie für ein Turbotriebwerk verwendet wird, wobei das Wellenende (113) fest mit einem Hochdruckverdichter (5) verbunden ist und seine Endseite (18) einem Niederdruckverdichter (4) zugewandt ist, wobei das Lager (14) sicherstellt, dass das Wellenende (113) von einem Gehäuse (2) gehalten wird.