DE3240421C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine auf die Triebwerkswelle eines Gasturbinentriebwerks aufsetzbare Einrichtung zum zentri­ schen oder exzentrischen Ausschleifen der Innenumfangsflä­ che des Gebläsegehäuses des Gasturbinentriebwerks.

Es hat sich gezeigt, daß manche Gasturbinentriebwerke, die in Flugzeugen verwendet werden, ein Gebläsegehäuse haben, das sich während gewisser Betriebszustände, beispielsweise während des Starts, so verzieht, daß das Gehäuse in manchen Fällen die Gebläseschaufelspitzen berühren kann, wodurch das Gebläserad oder die es umgebende Oberfläche in dem Ge­ häuse beschädigt wird. Während des Starts wird die untere Hälfte des Gebläsegehäuses so weit nach oben gebogen, daß sie mit den Spitzen der Gebläseschaufeln in Berührung kommt. Das rührt vermutlich von den Luftdrücken her, die auf das Gebläsegehäuse einwirken, wenn das Flugzeug vom Bo­ den abzuheben beginnt, und zwar zu einem Zeitpunkt, in wel­ chem die Achse des Gasturbinentriebwerks mit der umgebenden Luft einen steilen Winkel bildet, so daß die Winddrücke auf der unteren Hälfte des Gebläsegehäuses zum Verziehen dessel­ ben führen können. Dieses Problem kann kompensiert werden, indem die Innenumfangsfläche des Gebläsegehäuses exzen­ trisch ausgebildet wird, so daß, wenn sich das Gebläsege­ häuse verzieht, immer noch genug Spiel zwischen den Geblä­ seschaufelspitzen und dem Gebläsegehäuse vorhanden ist, um deren gegenseitige Berührung zu vermeiden. Diese Exzentri­ zität läßt sich bisher jedoch nur in der Fabrik bei der Herstel­ lung des Gasturbinentriebwerks vorsehen, nicht jedoch nach­ träglich, wenn das Gasturbinentriebwerk bereits im Flugzeug eingebaut ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die es erlaubt, bei einem Gasturbinentriebwerk, das bereits in ein Flugzeug eingebaut ist, die Exzentrizität herstellen zu können, ohne daß es erforderlich ist, das Gasturbinen­ triebwerk aus dem Flugzeug oder die Triebwerkswelle aus dem Gasturbinentriebwerk ausbauen zu müssen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Pa­ tentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Schleifeinrichtung nach der Erfindung wird auf der Triebwerkswelle angebracht und dann kann die gewünschte Exzentrizität in die Innenumfangsfläche des Gebläsegehäuses geschliffen werden. Das kann erfolgen, während das Gastur­ binentriebwerk im Flugzeug eingebaut ist. Weiter erlaubt die Schleifeinrichtung nach der Erfindung, die Innenum­ fangsfläche in der oberen Hälfte des Gebläsegehäuses exzen­ trisch zu der Triebwerkswelle und in der unteren Hälfte ex­ zentrisch zu der Triebwerkswelle, aber konzentrisch zu ei­ nem unmittelbar unterhalb der Triebwerkswelle gelegenen Punkt auszuschleifen. Die Schleifeinrichtung nach der Er­ findung hat dafür eine Nabe, die auf der Triebwerkswelle mit zwei Exzenterbüchsen befestigt wird. Die sich um die Triebwerkswelle drehende Schleifeinrichtung kann entweder eine konzentrische Innenumfangsfläche oder eine Fläche schleifen, die zu der Triebwerkswelle exzentrisch ist, in­ dem die Exzenterbüchsen entsprechend eingestellt werden. Wenn die Exzenterbüchsen so positioniert werden, daß sich ihre Exzentrizitäten gegenseitig aufheben, erzeugt die Um­ fangsschleifscheibe eine geschliffene Innenumfangsfläche, die zu der Triebwerkswelle konzentrisch ist, und, wenn die Exzenterbüchsen aus diesen Positionen herausbewegt werden, ergibt sich das gewünschte Ausmaß an Exzentrizität. Die Stelle der Versetzung kann durch die Position der Exzenterbüchsen festgelegt werden, so daß die Umfangs­ schleifscheibe eine geschliffene Fläche in einem Teil eines Gebläsegehäuses erzeugt, die zu der Triebwerkswelle exzen­ trisch ist und sich an der richtigen Stelle in dem Gebläse­ gehäuse befindet.

Im Turbinenbau ist es gemäß US 28 46 828 an sich zwar be­ reits bekannt, die Innenumfangsfläche von Turbinengehäusen mittels einer der Schleifeinrichtung nach der Erfindung ähnlichen, um die Gehäuseachse schwenkbaren Schleifvorrich­ tung zu bearbeiten, dafür ist es jedoch erforderlich, den Turbinenrotor vorher vollständig auszubauen und dann die beiden Turbinengehäusehälften zu trennen, da diese getrennt bearbeitet werden müssen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Ge­ genstände der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Schleifeinrich­ tung,

Fig. 2 die Schnittansicht nach der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht einer Halterung für ein Schleifaggregat,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht rechtwinkelig zu der in Fig. 3 gezeigten Ansicht,

Fig. 5 zwei Exzenterbüchsen in konzentrischer Po­ sition zum zentrischen Ausschleifen (Schnitt 5-5 in Fig. 2),

Fig. 6 die Exzenterbüchsen in versetzter Position zum exzentrischen Ausschleifen,

Fig. 7 die Ansicht einer Einzelheit in Richtung des Pfeils 7 in Fig. 2, und

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Ex­ zentrizitätskompensation.

Gemäß Fig. 2 hat die Triebwerkswelle 1 ein Gewindeende 2, eine mit Abstand davon angeordnete Steuerfläche 4 und eine Schulter 6 an dem Ende der Fläche 4. Eine innere oder erste Exzenterbüchse 8 hat eine Innenfläche 10, die die Steuer­ fläche 4 berührt, und mit Abstand davon eine mit Gewinde versehene Innenfläche 12, die mit dem Gewindeende 2 in Eingriff ist. Die erste Exzenterbüchse 8 ist durch eine Mutter 14 ge­ sichert.

Die erste Exzenterbüchse 8 hat einen äußeren Flansch 16, an welchem eine Schulter 18 einer äußeren oder zweiten Exzenterbüchse 20 anliegt, die die erste Exzenterbüchse 8 umgibt. Die zweite Exzenterbüchse 20 hat in gegenseitigem Ab­ stand angeordnete Steuerflächen 22 und 24, die mit sie berührenden Steuerflächen 26 bzw. 28 an der ersten Exzenterbüchse 8 zusammenwirken, und wird axial durch eine Mutter 30 fest­ gehalten, die mit einem Gewinde 32 an der ersten Exzenterbüchse 8 in Eingriff ist. Die zweite Exzenterbüchse 20 ist zu Einstellzwecken auf der ersten Exzenterbüchse 8 frei drehbar.

Eine Nabe 34 mit einem radial von ihr wegragenden Arm 36 ist auf der zweiten Exzenterbüchse 20 angeordnet. Die Nabe 34 hat innere Steuerflächen 38 und 40, die mit ihnen zusammen­ wirkende Steuerflächen 42 bzw. 44 an der zweiten Exzenterbüchse 20 berühren. Ein Flansch 46 an einem Ende der zweiten Exzenterbüchse 20 und eine Klemmutter 48 an dem anderen Ende verhindern eine Axialbewegung der Nabe 34 und gestatten dieser, sich auf der zweiten Exzenterbüchse 20 bei dem Schleifvorgang zu drehen.

Der Arm 36, der sich von der Nabe 34 nach außen erstreckt, trägt an seinem äußeren Ende eine Platte 50, an deren Rand ein weiterer Arm 51 angelenkt ist, der eine Spannvorrichtung 52 (Fig. 3) trägt, die das Gehäuse und den Motor 54 und eine Umfangsschleifscheibe 56 eines insgesamt mit 57 bezeichneten Schleifaggregats aufnimmt. Letztere ist in einer Po­ sition, in der sie eine Innenumfangsfläche 58 eines Gebläsegehäuses 60, z. B. eine Dichtfläche in einem Verklei­ dungsring, der das Gebläserad in dem Gebläsegehäuse 60 umgibt, berührt. Das Gebläsegehäuse 60 ist insgesamt etwas konisch, und die Anlenkachse 53 für die Spannvorrichtung 52 ist parallel zu der Innenumfangsfläche 58, damit die Schleiffläche der Umfangsschleif­ scheibe 56 parallel zu der zu schleifenden Innenumfangsfläche 58 ist.

Die Umfangsschleifscheibe 56 wird im allgemeinen manuell durch ei­ nen Handhebel 62 gegen die zu schleifende Fläche 58 gedrückt, der an dem Arm 51 befestigt ist und sich quer zu der Achse der Vor­ richtung erstreckt. Die Bewegung des Handhebels 62 wird durch einen Schraubbolzen 64 begrenzt, der sich von dem Arm 36 aus und durch den Handhebel 62 erstreckt. Die Bewegung des Handhebels 62 wird in Richtung des Abhebens der Umfangsschleifscheibe 56 durch eine auf dem Schraubbolzen 64 verstellbare Mutter 66 und in Richtung des Anlegens der Umfangsschleifscheibe 56 durch eine Mut­ ter 68 begrenzt. Eine Feder 70 hält die Umfangsschleifscheibe 56 normalerweise außer Berührung mit der zu schleifenden Flä­ che 58, und die Umfangsschleifscheibe 56 wird gegen die Spannung die­ ser Feder 70 manuell gegen die zu schleifende Fläche gedrückt. Die Mutter 68 gestattet durch manuelles Drehen der­ selben eine Steuerung der durch die Umfangsschleifscheibe 56 wäh­ rend des Schleifvorganges erzielten Schnittiefe. Eine wei­ tere Mutter 72 begrenzt die Bewegung der Mutter 68 und legt die Position der Umfangsschleifscheibe 56 fest, wenn die Innenumfangsfläche 58, die geschliffen wird, die gewünschte Abmessung er­ reicht hat.

Zum Ausgleichen des Gewichtes der Umfangsschleifscheibe 56 und der übrigen Teile des Schleifaggregats 57 hat die Nabe 34 einen zweiten vorstehenden Arm 74 entgegengesetzt zu dem Arm 36. Der Arm 74 hat ein Gegengewicht 76. Der Arm 74 hat an seinem Ende außerdem eine Schwalbenschwanznut zum Aufnehmen ei­ ner Schwalbenschwanzspannvorrichtung 78, die ein Meßge­ rät 80 zum Prüfen der Abmessung der geschliffenen Fläche 58 trägt. Eine weitere Verfeinerung ist ein Arm 81, der sich von dem Arm 51 nach außen erstreckt und an seinem äu­ ßeren Ende eine Rolle 82 trägt, die einen Rand 84 des Gebläsege­ häuses 60 berührt und so die Umfangsschleifscheibe 56 axial zu dem Gebläsegehäuse 60 so positioniert, daß die richtige Stelle an der Innenumfangsfläche 58 geschliffen wird.

Nachdem die Schleifeinrichtung so eingestellt worden ist, daß sich die Exzentrizitäten der Exzenterbüchsen 8, 20 gegenseitig aufheben, wird die Schleifeinrichtung 57 um die Nabe 34 gedreht, um den Teil der Innenumfangsfläche 58 zu schleifen, der zu der Triebwerkswelle 1 konzentrisch sein soll. Wenn dieser Schleifvorgang abgeschlossen ist, wer­ den die Exzenterbüchsen 8, 20 durch Drehen der zwei­ ten Exzenterbüchse 20 auf der ersten Exzenter­ büchse 8 so positioniert, daß sich die gewünschte Exzen­ trizität ergibt, und die Exzenterbüchsen 8, 20 werden dann in ihrer Lage arretiert. Die Exzenterbüchsen 8, 20 können, nachdem sie eingestellt worden sind, durch eine kleine Platte 86 gegen Drehung gesichert werden, die über den Enden der beiden Exzenterbüchsen 8, 20 ange­ ordnet ist und einen Gewindestift 88 trägt, der in die innere Exzenterbüchse 8 einfaßt, und einen weiteren Gewindestift 90, der in die äußere Exzenterbüchse 20 einfaßt. Nach dem Lösen des äußeren Gewindestiftes 90 kann die zweite Exzenterbüchse 20 in bezug auf die erste Exzenterbüchse 8 gedreht werden, bis die gewünschte Exzentrizität erzielt ist. Die zweite Exzenter­ büchse 20 trägt Markierungen 92, die die Größe der Exzen­ trizität in Tausendstel-Millimeter angeben, welche durch das Ausmaß der gegenseitigen Verdrehung der Exzenter­ büchsen 8, 20 erzielt wird. Jedes Ausmaß an Exzentrizität bis zu der Grenze der maximalen Exzentrizität der beiden Exzenterbüchsen 8, 20 kann eingestellt werden. Zum Einstellen der ge­ wünschten Exzentrizität wird die äußere Exzenter­ büchse 20 mittels ihre Flansches 46 gedreht, bis die gewünschte Exzentrizität erreicht ist, was durch die Linie A-A′ in Fig. 8 dargestellt ist. In Fig. 8 stellt der Punkt A die Triebwerksmittellinie CL dar, der Punkt B stellt den Mittelpunkt der exzentrischen äußeren Ober­ fläche der Exzenterbüchse 8 dar, und der Punkt C stellt den Mittelpunkt der äußeren Exzenterbüchse 20 dar, wenn eine maxima­ le Exzentrizität eingestellt ist. Wenn die äußere Exzenterbüch­ se 20 auf der inneren Exzenterbüchse 8 aus der konzentrischen Position herausgedreht wird, bewegt sich die Mittel­ linie der Oberfläche der äußeren Exzenterbüchse 20 aus der Po­ sition A, die zu der Triebwerkswelle 1 konzentrisch ist, längs der gezeigten gestrichelten Linie zu dem Punkt C. Zum Er­ zielen der gewünschten Exzentrizität wird daher die äu­ ßere Exzenterbüchse 20 gedreht, um deren Mittellinie längs der gestrichelten Linie von A nach C zu bewegen. Wenn der ge­ wünschte Punkt A′ erreicht ist, um eine Exzentrizität zu erzeugen, die gleich dem Vektor A-A′ ist, werden die beiden Exzenterbüchsen 8, 20 durch die Platte 86 gegen Drehung arretiert. Die Richtung des Vektors A-A′ ist in Fig. 8 gezeigt; um diesen Vek­ tor in die gewünschte Richtung zu bringen, beispiels­ weise zu dem unteren Ende des Triebwerks, so daß die Exzentrizität in dieser Richtung liegt, wird die gesamte Schleifeinrichtung als eine Einheit mit der Triebwerkswelle 1, auf der sie befestigt ist, um den Winkel α gedreht, wodurch der Vektor A-A′ zum unteren Ende des Gebläsegehäuses 60 gerichtet wird. Durch die Verwendung der Markierungen 92 auf der Stirnfläche des Flansches 46 der Exzenterbüchse 20 läßt sich diese Einstellung leicht ermitteln.

Die Schleifeinrichtung kann so aufgebaut sein, daß sich eine zusätzliche Kompensation ergibt. Es ist bekannt, daß, wenn der Triebwerk im Stillstand ist, das Spiel in den Lagern gestattet, daß sich die Triebwerkswelle 1 um eine beträcht­ liche Strecke von der tatsächlichen Mittellinie CL des Triebwerks, d. h. von der Mittellinie, um die sich die Triebwerkswelle 1 dreht, nach unten bewegt. Diese Verlagerung der Triebwerkswelle 1 kann in der Größenordnung von einigen Tausendstel-Millimetern liegen. Zum Korrigieren der Wel­ lenverlagerung während des Schleifvorganges kann die äußere Exzenterbüchse 20 eine Exzentrizität haben, die um ein Ausmaß, das gleich der Wellenverlagerung ist, größer als die der inneren Exzenterbüchse 8 ist. Wenn die Schleifeinrichtung in Gebrauch ist, und wenn die Exzenterbüchsen 8, 20 gegeneinander versetzt ange­ ordnet sind, d. h. die innere Exzentrizität zur Unter­ seite und die äußere Exzentrizität zur Oberseite des Triebwerks gerichtet ist, wird die größere Exzentrizi­ tät der äußeren Exzenterbüchse 20 bewirken, daß sich die Schleifeinrichtung auf der Triebwerkswelle 1 dreht, wodurch die Verlagerung der Welle 1 im Ge­ brauch der Schleifeinrichtung kompensiert wird. Das heißt, die Schleifeinrichtung ist in Gebrauch, wenn das Triebwerk nicht in Betrieb ist, und somit zu einer Zeit, zu der die Triebwerkswelle 1 von der Triebwerksmittel­ linie CL nach unten verlagert ist.

Es ließe sich zwar vermuten, daß das Schleifen dieser beiden Flächen um Achsen, die Abstand voneinander ha­ ben, dazu führt, daß eine unerwünschte Spitze zwischen den beiden geschliffenen Flächen zurückbleibt, die Höhe dieser Spitze ist jedoch in bezug auf das Ausmaß der Exzentrizität und den Radius der Fläche, die geschlif­ fen wird, unbedeutend. Die Funktion der Exzenter­ büchsen 8, 20 beim Positionieren der Nabe 34 derart, daß eine zweite Fläche geschliffen werden kann, die zu der Triebwerkswelle 1 exzentrisch ist, ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt, welche auf schematische Weise die Po­ sition der Exzenterbüchsen 8, 20 darstellen, wenn deren Exzentrizitäten sich gegenseitig aufheben bzw. wenn diese in einer Position sind, in der eine Exzentrizität er­ zeugt wird, die insgesamt gleich der maximalen Exzentrizi­ tät von beiden Exzenterbüchsen 8, 20 ist. Durch gegenseitiges Positionie­ ren der Exzenterbüchsen 8, 20 unter anderen Winkeln läßt sich jedes gewünschte Ausmaß an Exzentrizität bis zu dem Maximum der beiden Exzenterbüchsen 8, 20 erzielen. Wichtig ist jedoch, daß der Mittelpunkt der Exzentrizität und die Größe der erzielten Exzentrizität in bezug auf das Gebläsegehäuse 60 so positioniert sind, daß die geschliffene Innenumfangsfläche 58, die zu der Triebwerkswelle 1 exzentrisch ist, sich an der richtigen Stelle befindet. Das ist oben mit Bezug auf das Vorsehen der Platte 86 und deren Lage in bezug auf die beiden Exzenterbüchsen 8, 20 erläutert worden.

Claims (8)

1. Auf die Triebwerkswelle (1) eines Gasturbinentriebwerks aufsetzbare Einrichtung zum zentrischen oder exzentrischen Ausschleifen der Innenumfangsfläche (58) des Gebläsegehäu­ ses (60) des Gasturbinentriebwerks, mit einer ersten, auf die Triebwerkswelle (1) aufzuschiebenden und auf dieser zu befestigenden Exzenterbüchse (8), einer zweiten Exzenter­ büchse (20), die drehwinkeleinstellbar auf der ersten Ex­ zenterbüchse (8) sitzt, einer um die zweite Exzenterbüchse (20) drehbar gelagerten Nabe (34) und wenigstens einem ra­ dial von der Nabe (34) wegragenden ersten Arm (36), der ein Schleifaggregat (57) mit einer radial gegen die Innenum­ fangsfläche (58) zustellbaren Umfangsschleifscheibe (56) trägt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität der Exzenterbüchsen (8; 20) dieselbe ist, so daß in einer Position der Exzenterbüchsen (8; 20) sich die Exzentrizitäten gegenseitig aufheben und die Dre­ hung der Nabe (34) um die Triebwerkswelle (1) erfolgen kann.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine am äußeren Ende des ersten Arms (36) befestigte erste Platte (50), an der ein weiterer Arm (51) angelenkt ist, der das Schleifaggregat (57) trägt und mittels eines Handhebels (62) schwenkbar ist, um die Umfangsschleif­ scheibe (56) radial gegen das Gebläsegehäuse (60) zu bewe­ gen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch eine zweite Platte (86) zum lösbaren gegen­ seitigen Festspannen der Exzenterbüchsen (8; 20), um diese in jeder gewählten Position gegen Drehung zu arretieren.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Exzenterbüchse (20) bewegbar und die andere Exzen­ terbüchse (8) fest ist und daß die zweite Platte (86) zum Arretieren der Exzenterbüchsen (8; 20) so angeordnet ist, daß sie die maximale Exzentrizität für die bewegliche Ex­ zenterbüchse (20) markiert.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der Nabe (34) entgegengesetzt zu dem ersten Arm (36) ein zweiter Arm (74) radial wegragt, der ein das Gewicht des Schleifaggregats (57) kompensieren­ des Gegengewicht (76) trägt.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkachse (53) des weiteren Arms (51) an der er­ sten Platte (50) etwa parallel zu der zu schleifenden Innenum­ fangsfläche (58) des Gebläsegehäuses (60) verläuft.

8. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Handhebel (62) einen einstellbaren Anschlag (64, 66, 68, 72) zum Begrenzen seiner Schwenkbewegung und damit der Bewegung der Umfangsschleifscheibe (56) gegen die zu schleifende Innenumfangsfläche (58) des Gebläsegehäuses (60) hat.