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Die
Erfindung betrifft eine Demontagevorrichtung zur Demontage der Turbinenschaufeln,
insbesondere eines Strahltriebwerks von Luftfahrzeugen. Solche Strahltriebwerke
bedürfen besonders dann einer erhöhten Wartung,
wenn das Luftfahrzeug häufig oder vorwiegend in Wüstengebieten
operiert. Der aufgewirbelte, bis in höhere Atmosphären
gelangende Sand führt nicht nur zur Erosion der Turbinenschaufeln,
sondern besonders zur Ablagerung feinster Sandstaubschichten an
den Turbinenschaufeln. Eine Reinigung oder Auswechslung der Turbinenschaufeln
ist in bestimmten Wartungsintervallen erforderlich.
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Nach
dem Stand der Technik werden solche Wartungen in den Reparaturwerkstätten
größere Fluggesellschaften oder durch den Turbinenhersteller
vorgenommen. Dazu werden bei bestimmten Reparaturwerkstätten
die mit den Turbinenschaufeln bestückten Laufräder
ausgebaut und die Turbinenschaufeln manuell durch herausschlagen
mit Hammer und Dorn entfernt, gereinigt, bzw. ersetzt und wieder
eingebaut. Der Nachteil dieser Art der Demontage besteht darin,
dass die Schaufeln beim Austreiben aus der Nut beschädigt
werden und damit nicht wieder verwendet werden können.
Der Ersatz der beschädigten Schaufeln ist teuer, da die
Schaufeln aus einem hochfesten, verschleißresistenten Material
bestehen. Außerdem wird von der Person, die die Demontage
durchführt, ein hohes handwerkliches Geschick verlangt.
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Aus
der
DE 100 20 229
A1 und der parallelen
EP 1 149 662 B1 wird zum Stand der Technik
ausgeführt, dass diese Art der Demontage wie vorangehend
beschrieben vielerlei Nachteile habe. So könne das Austreibwerkzeug
nur unter einem der Austreibrichtung ungünstigen Winkel
an der Fußplatte angesetzt werden. Dies habe zur Folge,
dass sich die Demontage entsprechend zeitaufwendig und schwierig
gestaltet, da die Kraftkomponente, welche den Schaufelfuß aus
der Nut treibt, sehr klein ist. Zur Vermeidung wird vorgeschlagen,
dass Momente an der Turbinenschaufel vermieden oder auf ein Minimum beschränkt
werden. Dies soll dadurch erreicht werden, dass die Turbinenschaufel
mittels einer Vorrichtung, welche am Schaufelfuß angreift,
in axialer Richtung aus der Nut herausgezogen wird. Dazu soll ein Hakenschieber
in einen Spalt eingeführt werden, der sich zwischen der
Schaufelgrundfläche und dem Nutgrund befindet und mittels
mindestens eines Hakens, welcher sich in mindestens einer Aussparung
am Schaufelfuß verankert. Der Nachteil der Lösung
nach der
DE 100 20
229 A1 besteht darin, dass ein entsprechender Freiraum
zwischen den benachbarten Schaufeln vorhanden sein muss, durch den
Haken und Hakenschieber so eingeführt werden können, dass
der Nutgrund untergriffen werden kann. Dieses Verfahren und die
zugehörige Vorrichtung können also nur für
bestimmte Bauausführungen von Turbinen, in der
DE 100 20 229 A1 auf
Gasturbinen beschränkt, angewendet werden.
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Nach
der
DE 690 06 268
T3 und der parallelen
EP 0 404 020 B2 soll eine Vorrichtung geschaffen werden,
die aus einem Gestell mit Unterteil und Auflagen für den
gesamten Turbinenrotor besteht. Nach der
DE 690 06 268 T3 soll das
oder die Laufräder nicht von der Rotorwelle zur weiteren
Bearbeitung abgebaut werden, sondern die Ausführung von
Reparatur- oder Erneuerungsarbeiten soll im auf der Rotorwelle verbleibenden
Laufrad erfolgen.
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Der
DE 690 06 268 T3 lasst
sich entnehmen, dass diese Vorrichtung und das angewendete Verfahren
sich auf Reparaturarbeiten bezieht, für die ein Ausbau
aller Turbinenschaufeln eines Laufrades nicht vorgesehen ist. Inwieweit
eine Demontage einer Turbinenschaufel mit welchem Werkzeug durchgeführt
wird, ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.
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Die
Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Demontage
aller Turbinenschaufeln eines Laufrades von Strahltriebwerken zu schaffen,
mit dem ein Beschädigen einzelner Turbinenschaufeln bei
deren Demontage vermieden wird. Außerdem soll die Bedienung
der Vorrichtung nicht zwangsläufig durch hochqualifiziertes
Personal erfolgen müssen. Die Vorrichtung soll ein gleichmäßig
akkurates und zeitsparendes Arbeiten ermöglichen. Schließlich
soll die Vorrichtung kostengünstig herstellbar sein.
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Die
Lösung der gestellten Aufgabe ergibt aus dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1. Die Unteransprüche enthalten weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen.
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Oberhalb
eines formstabilen Gestells 2, das eine Reihe von Steuerungselementen
und Versorgungsanschlüssen aufweist, ist ein waagerecht
verschiebbarer Schiebeschlitten 7 befestigt. Er kann von einer
zentrischen Position 8a, der sogenannten Beladeposition,
in eine vordere Position 8b, der Arbeitsposition, und dort
axial und drehfest verriegelbar, verschoben werden. Der Schiebeschlitten 7 trägt
auf seiner oberen Seite eine Lagerung 3 für eine
Aufnahme 6. Die Aufnahme 6 ist vorzugsweise tellerförmig
gestaltet und bildet mit ihrer Oberseite die stabile Aufnahmefläche
für das ausgebaute Turbinenlaufrad 4. Sie ist
ebenfalls drehfest verriegelbar und erlaubt eine zentrische Lage
des Laufrades 4. Die Aufnahme 6 ist in ihrer Verdrehbarkeit
getaktet. Das heißt, sie ist zusammen mit dem Laufrad 4 in
ihrer vorderen Position 8b jeweils exakt um den Winkel α,
der dem Drehwinkel eines Turbinenschaufelfußes 19 entspricht, verdrehbar.
Die Taktzahl, also die Anzahl der Drehwinkel α entspricht
exakt der Anzahl der im Laufrad 4 befestigten Turbinenschaufeln 12.
Auf dem Gestell 2 ist, der vorderen Position 8b des
Schiebeschlittens 7 gegenüberliegend, ein vertikal
nach oben ragender steifer, brückenartiger Rahmen 9 angebracht.
An dem Rahmen 9 ist ein vertikal nach unten wirkender Schlagstößel 5 angebracht,
der an seinem oberen Ende mit einer Druckquelle 10 in Wirkverbindung steht.
Dabei ist der Rahmen 9 so ausgeführt, dass das
mit den Turbinenschaufeln 12 bestückte Laufrad 4 getaktet
durchgedreht werden kann, während der Schlagstößels 5 soweit
oberhalb des Laufrades 4 angeordnet ist, dass die Stößelachse
mittig auf den in der Nut des Laufrades 4 befindlichen
Schaufelfuß 19 gerichtet ist.
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Zur
partiellen Abstützung des Laufrades 4 ist an dem
Gestell 2 ein Amboss 11 angebracht, der unterhalb
des Laufrades 4 innerhalb des Durchmessers D, jedoch nahe
dem Nutgrund 13 liegt und höhenverstellbar ist.
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Diese
Abstützung ist besonders dann erforderlich, wenn sich zwischen
der Auflage 6 und dem Laufrad 4 das Taktrad 24 der
Takt- und Verriegelungseinheit 22 befindet.
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Zweckmäßig
ist es, den Hub des Schlagstößels 5 zunächst
auf etwa einen Millimeter zu begrenzen und erforderlichenfalls stufenweise
um jeweils einen Millimeter zu vergrößern. Dies
hat den vorteilhaften Effekt, dass der Schaufelfuß 19 schonend
aus der Nut 23 im Laufrad 4 herausgeschlagen werden
kann. Wird zusätzlich mit Abstand unterhalb des Schaufelfußes 19 ein
zweiter Amboss 18 angebracht, dessen vorderes Ende 18a außerhalb
des Durchmessers D, jedoch nahe dem Nutgrund 13 liegt,
wird im Zusammenwirken mit dem ersten Amboss 11 eine Deformierung
des Laufrades 4 beim Austreiben der Turbinenschaufel 12 verhindert
Die Begrenzung des Austreibweges des Schlagstößels 5 wird
dadurch erreicht, indem der Schlagstößel 5 oder dessen
brückenförmiger Rahmen 9 oder der Amboss 18 höhenverstellbar
ist.
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Alternativ
ist es auch möglich, an dem Gestell 2 eine stabile
u-förmige Schiene 14 anzuordnen, in die ein als
Stahlblock 16 ausgeführter Amboss 18 eingesetzt
ist, dessen dem Laufrad 4 zugewandte Kante soweit zu diesem
hin ragt, dass der Austreibweg des Schlagstößels 5 durch
diesen Stahlblock 16 auf einen Millimeter begrenzt wird.
Um einen größeren Hub des Schlagstößels 5 bei
Bedarf zu ermöglichen, können nacheinander unterschiedlich
hohe Stahlblöcke 16 in die u-förmige
Schiene 14 eingesetzt werden, die um jeweils einen Millimeter
flacher sind.
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Von
Vorteil ist es, wenn als Druckquelle 10 zum Durchführen
der Ausstoßschläge des Schlagstößels 5 ein
federbelasteter Pneumatikzylinder 15 vorgesehen ist.
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Anhand
der nachfolgenden Figuren wird beispielhaft die Demontagevorrichtung
zur Demontage von Turbinenschaufeln beschrieben.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung die Demontagevorrichtung 1 mit
den im unteren Teil seines Gestells 2 angeordneten Steuerungs-
und Versorgungselementen. Oberhalb einer Platte ist das mit Turbinenschaufeln 12 besetzte
Laufrad 4 und dem noch nicht angezogenen Verspannteil 20,
sowie den als Brücke ausgebildeten Rahmen 9 zu
sehen. Am Rahmen 9 ist in vertikaler Anordnung die als
federbelasteter Pneumatikzylinder 15 ausgebildete Druckquelle 10 mit
an seinem am unteren Ende befindlichen Schlagstößel 5 befestigt.
Das mit den Turbinenschaufeln 12 bestückte Laufrad 4 befindet
sich in der vorderen, verriegelten Arbeitsposition 8b.
Die Unterkante des Schlagstößels 5 liegt
knapp oberhalb des in der Nut 13 des Laufrades 4 befindlichen Schaufelfußes 19 der
Turbinenschaufel 12, und zwar exakt über dessen
radialer Mitte.
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2 zeigt
den am Gestell 2 befestigten Schiebeschlitten 7,
der unter anderem das Laufrad 4 trägt. Der Schiebeschlitten 7 ist
in dem Gestell 2 auf längsverlaufenden Führungsschienen 21 gelagert. Das
Laufrad 4 wird in der Demontagevorrichtung 1 mittels
dem Verspannteil 20 vertikal gegen die Aufnahme 6 in
der Lagerung 3 verspannt. Unterhalb der Aufnahme 6 für
das Laufrad 4 befindet sich das mit Nuten 23 versehene
Taktrad 24. Seitlich davon trägt der Schiebeschlitten 7 die
Takt- und Verriegelungseinheit 22. Mit dieser ist das Laufrad 4 während
des Austreibvorganges der Turbinenschaufel 12 positioniert
und verriegelt.
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3 zeigt
die Rückseite des Rahmens 9. In ihm ist die als
federbelasteter Pneumatikzylinder 15 ausgebildete Druckquelle 10 aufgehängt.
An ihrem unteren Ende trägt sie den Schlagstößel 5,
der exakt auf das äußere Ende des Schaufelfußes 19,
und zwar exakt in dessen Mitte, knapp außerhalb des Laufrades 4 gerichtet
ist. Unterhalb der Turbinenschaufeln 12 befindet sich ein
erster Amboss 11, innerhalb des Durchmessers D des Laufrades 4 und stützt
das Laufrad bei den Austreibstößen ab. Der zweite,
höhenverstellbare Amboss 18 befindet sich ebenfalls
unterhalb des Laufrades 4, jedoch unterhalb des Schaufelfußes 19,
und zwar etwa einen Millimeter unterhalb des Schaufelfußes 19.
Dabei kann der Amboss 18 je nach Erfor dernis um jeweils
einen weiten Millimeter abgesenkt werden, bis die Turbinenschaufel 12 entnommen
werden kann.
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4 zeigt
ein Segment des Laufrades in Draufsicht. Im Laufrad 4 befinden
sich einige Nuten und eine darin eingesetzte Turbinenschaufel 12.
Der Fuß 19 der Turbinenschaufel 12 ragt
in Gänze bis in den Nutgrund 13 hinein. Die Taktgröße
von jeweils Mitte Nut zu Mitte Nut ist mit α angegeben.
Der Winkel α ist von der Anzahl der Turbinenschaufeln 12 im Laufrad 4 abhängig.
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5 zeigt
den als Brücke ausgebildeten Rahmen 9. An diesem
ist in vertikaler Anordnung die als federbelasteter Pneumatikzylinder 15 ausgebildete
Druckquelle 10 hängend befestigt. An seinem unteren
Ende trägt sie den Schlagstößel 5.
Mit Abstand unterhalb des Schlagstößels 5 befindet
sich eine oben offene u-förmige Schiene 14, in
die ein Stahlblock 16 eingesetzt ist, der in Ein-Millimeter-Stufung unterschiedlich
hoch sein kann und den Stößelbub begrenzt. Die
u-förmige Schiene 14 und der Stahlblock 16 bilden
den Amboss 18.
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- 1
- Demontagevorrichtung
- 2
- Gestell
- 3
- Lagerung
- 4
- Laufrad
- 5
- Schlagstößel
- 6
- Aufnahme
- 7
- Schiebeschlitten
- 8a
- zentrische
Position
- 8b
- vordere
Position
- 9
- Rahmen
- 10
- Druckquelle
- 11
- Amboss
- 12
- Turbinenschaufel
- 13
- Nutgrund
- 14
- U-förmige
Schiene
- 15
- Pneumatikzylinder
- 16
- Stahlblock
- 17
-
- 18
- Amboss
- 19
- Schaufelfuß
- 20
- Verspannteil
- 21
- Führungsschiene
- 22
- Takt-
und Verriegelungseinheit
- 23
- Nute
in Taktrad
- 24
- Taktrad
- d
- Außendurchmesser
der tellerförmigen Lagerung
- D
- Durchmesser
des Laufrades am Nutgrund
- D1
- Außendurchmesser
des Laufrades
- α
- Drehwinkel
der Aufnahme 6
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10020229
A1 [0003, 0003, 0003]
- - EP 1149662 B1 [0003]
- - DE 69006268 T3 [0004, 0004, 0005]
- - EP 0404020 B2 [0004]