DE19643336A1 - Verfahren zum Demontieren des stirnseitigen Lagergehäuses oder ND-Verdichter-Wellenteiles eines Flugtriebwerkes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Demontieren und/oder Montieren des stirnseitigen im Bereich eines Niederdruckverdichters oder Fans vorge­ sehenen Lagergehäuses oder ND-Verdichter-Wellenteiles der Niederdruck-Turbinenwelle eines Flugtriebwerkes, welche wie üblich rückseitig eine Nie­ derdruckturbine trägt.

Bislang ist es relativ aufwendig, das erste oder auch stirnseitige Lagerge­ häuse oder ND-Verdichter-Wellenteil bzw. die entsprechende Lagergruppe der Niederdruck-Turbinenwelle eines Flugtriebwerkes (Fluggasturbine) zu demontieren, was bei Servicearbeiten erforderlich werden kann. Dabei kann die Niederdruck-Turbinenwelle selbst im stirnseitige Lagergehäuse gelagert sein, oder ein Niederdruck-Verdichter-Wellenteil (= ND-Verdichter- Wellenteil) oder sog. fanshaft kann auf das stirnseitige Ende der Nieder­ druck-Turbinenwelle aufgepreßt sein.

Nun wird bislang zur Demontage des stirnseitigen Lagergehäuses/ND- Verdichter-Wellenteiles in der Regel das Triebwerk vom Flugzeug abmon­ tiert und in eine senkrechte Position gebracht, d. h. das Triebwerk bzw. des­ sen Niederdruck-Turbinenwelle nimmt eine vertikale Lage ein. Damit ist es möglich, die (ND-)Niederdruck-Turbine aus dem Triebwerk zu entfernen. Anschließend wird das Triebwerk in eine horizontale Position gebracht, wo­ durch der Zugang zur stirnseitigen Lagergruppe ermöglicht wird und diese bzw. das ND-Verdichter-Wellenteil (=fanshaft) demontiert werden kann. Für die spätere Montage des stirnseitigen Lagergehäuses oder ND-Verdichter- Wellenteils ist der gleiche Aufwand in umgekehrter Reihenfolge erforderlich.

Da die Demontage des gesamten Flugtriebwerkzeuges vom Flugzeug einen wünschenswertermaßen zu vermeidenden Aufwand darstellt, wenn lediglich das stirnseitige Lagergehäuse oder ND-Verdichter-Wellenteil der Nieder­ druck-Turbinenwelle entfernt werden soll, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein vereinfachtes Demontage- bzw. Montageverfahren aufzuzeigen. Im übrigen stellt sich die gleiche Problematik auch bei der Serienmontage des Triebwerkherstellers, da auch hier bislang das Flugtriebwerk im Rahmen der Montagearbeiten für die erste Lagergruppe oder das ND-Verdichter- Wellenteil bzw. fanshaft in eine vertikale Position gebracht wird, was auf­ wendig ist.

Die Lösung der genannten Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß bei im wesentlichen horizontaler Lage des Flugtriebwerkes die Niederdruck- Turbinenwelle an ihrem rückseitigen Ende mittels eines Spannwerkzeuges in Axialrichtung drehfest fixiert wird, und daß anschließend das stirnseitige La­ gergehäuse oder ND-Verdichter-Wellenteil, nachdem an diesem ein geeig­ netes Hebewerkzeug befestigt wurde, mittels eines insbesondere hydrauli­ schen Druckkraftwerkzeuges von der Niederdruck-Turbinenwelle abgezogen oder auf diese aufgeschoben wird. Insbesondere kann das Spannwerkzeug einerseits an einer rückseitigen Endscheibe der Niederdruck-Turbinenwelle und andererseits an der Gehäusestruktur der OGV's (outlet guide vanes = Ringdiffusor) der Niederdruckturbine befestigt werden, bzw. wird an den OGV's sowie am Turbinenschaft befestigt. Hierzu kann das Spannwerkzeug

• - und dies ist die Lösung der weiteren Aufgabe der Erfindung, nämlich ein vorteilhaftes Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen (De)-Montage-Verfahrens aufzuzeigen - eine bügelförmige Strebe aufweisen, die zentral einen der Niederdruck-Turbinenwellen-Endscheibe angepaßten Scheibenabschnitt und endseitig kreissegmentförmige, der Gehäusestruktur der OGV's angepaßte Laschen, jeweils mit Durchtrittsöffnungen für Schrau­ benbolzen, trägt.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand einer Folge beigefügter Fig. 1 bis 3, die die verschiedenen Stadien des Demontagevorgangs zeigen, wäh­ rend in den Fig. 4a, 4b ein zum Einsatz kommendes Spannwerkzeug in zwei Ansichten näher dargestellt ist.

In Fig. 1 ist ein in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 1 bezeichnetes Flugtriebwerk in einem Längsschnitt in horizontaler Lage dargestellt. In die­ ser horizontalen Lage kann das Flugtriebwerk i beispielsweise an den Tragflächen eines Flugzeuges befestigt sein oder auf einem geeigneten nicht gezeigten Aufnahmebock (insbesondere im Falle der Erstmontage bzw. Produktion) aufliegen.

Das Flugtriebwerk 1 ist wie üblich aufgebaut, d. h. an einen stirnseitigen Niederdruckverdichter 2a (oder fan) schließt sich ein Hochdruckverdichter 2b an, wonach eine Ringbrennkammer 3 folgt, deren heiße Gase zunächst in eine Hochdruck-Turbine 4b und von da aus durch eine Niederdruck- Turbine 4a geleitet werden. Wie üblich sind die die Laufschaufeln der Nie­ derdruck-Turbine 4a tragenden Turbinenscheiben auf einer Niederdruck- Turbinenwelle 5 angeordnet, welche den Niederdruck-Verdichter 2a antreibt, (und zwar entweder direkt oder über ein mit der Niederdruck-Turbinenwelle 5 verbundenes ND-Verdichter-Wellenteil bzw. fanshaft ), so daß die Lauf­ scheiben des ND-Verdichters (- beim hier gezeigten Flugtriebwerk 1 ist die­ ser Niederdruck-Verdichter 2a als sog. Fan ausgebildet -) letzlich ebenfalls auf der Niederdruck-Turbinenwelle 5 sitzen. Beim hier gezeigten Flugtrieb­ werk 1 handelt es sich somit ein sog. Zweiwellentriebwerk, wobei stirnseitige sowie rückseitige Teile des Gehäuses 6 des Flugtriebwerkes 1 bei der Dar­ stellung gemäß den Fig. 1 bis 3 bereits entfernt wurden.

Ebenfalls wie üblich sind für die Niederdruck-Turbinenwelle 5 zwei Lagerge­ häuse 7a, 7b vorgesehen, wobei mit der Bezugsziffer 7a auch das sog. ND- Verdichter-Wellenteil bzw. fanshaft bezeichnet ist. Das erste stirnseitige La­ gergehäuse oder ND-Verdichter-Wellenteil 7a befindet sich dabei im Bereich des Niederdruck-Verdichters 2a oder Fans, das zweite rückseitige Lagerge­ häuse 7b im Bereich der Niederdruck-Turbine 4a. Der detaillierte Aufbau dieser Lagergehäuse 7a, 7b ist für die vorliegende Erfindung unerheblich, weshalb die sehr verkleinerte Darstellung ausreichend ist.

Zu Servicezwecken kann es erforderlich sein, das stirnseitige Lagergehäuse oder ND-Verdichter-Wellenteil 7a zu demontieren, was Inhalt der vorliegen­ den Erfindung ist.

Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Demontageverfahrens, der in Fig. 1 dargestellt ist, wird die Niederdruck-Turbinenwelle 5 an ihrem rückseitigen Ende mittels eines Spannwerkzeuges 8 in Axialrichtung 9 drehfest fixiert. Durch Anbringen dieses Spannwerkzeuges 8, auf dessen Einzelheiten spä­ ter noch näher eingegangen wird, ist die Niederdruck-Turbinenwelle 5 somit unbewegbar im Gehäuse 6 des Flugtriebwerkes 1 festgehalten, d. h. die Niederdruck-Turbinenwelle 5 kann sich weder um ihre Axialrichtung 9 dre­ hen, noch kann die Niederdruck-Turbinenwelle 5 auch beim Aufbringen ei­ ner entsprechenden Kraft in vernünftigem Rahmen in Axialrichtung 9 ver­ schoben werden.

Diese drehfeste Fixierung der Niederdruck-Turbinenwelle 5 erlaubt es, an­ schließend das stirnseitige Lagergehäuse oder ND-Verdichter-Wellenteil 7a von der Niederdruck-Turbinenwelle 5 abzuziehen. Gemäß Fig. 2 wird hierzu zunächst am Lagergehäuse oder ND-Verdichter-Wellenteil 7a ein geeigne­ tes Hebewerkzeug 10 befestigt, beispielsweise angeschraubt, nachdem zu­ vor Schraubverbindungen zwischen dem Lagergehäuse 7a sowie dem Ge­ häuse 6 des Flugtriebwerkes 1 bzw. entsprechende Verbindungen des ND- Verdichter-Wellenteiles 7a gelöst wurden. Das Hebewerkzeug 10 kann den jeweiligen Geometrien und Randbedingungen entsprechend angepaßt sein; hier ist dieses Hebewerkzeug 10 als U-förmige Traverse ausgebildet, die von einem Kranhaken 11 von oben her gehalten wird, alternativ kann jedoch auch von unten her ein geeigneter Arm am geeignet ausgebildeten Hebe­ werkzeug 10 angreifen, beispielsweise wenn das Lagergehäuse oder ND- Verdichter-Wellenteil 7a an einem auf dem freien Feld abgestellten Flug­ zeug demontiert werden soll.

Im nächsten Schritt, der in Fig. 3 dargestellt ist, wird am Lagergehäuse 7a oder ND-Verdichter-Wellenteil 7a ein Druckkraftwerkzeug 12 angesetzt, welches insbesondere hydraulisch betätigt werden kann, und welches derart ausgebildet ist, daß mit Hilfe dieses Druckkraftwerkzeuges 12 das Lagerge­ häuse 7a oder ND-Verdichter-Wellenteil 7a von der Niederdruck- Turbinenwelle 5 abgezogen werden kann. In gleicher Weise kann beim um­ gekehrten Vorgang, nämlich bei der Montage des Lagergehäuses 7a oder ND-Verdichter-Wellenteils 7a auf die Niederdruck-Turbinenwelle 5 mit Hilfe dieses Druckkraftwerkzeuges 12 das Lagergehäuse 7a oder ND-Verdichter- Wellenteil 7a auf die Niederdruck-Turbinenwelle 5 aufgeschoben werden. Fig. 3 zeigt dabei einen Zustand, bei welchem das Lagergehäuse oder ND- Verdichter-Wellenteil 7a bereits im wesentlichen von der Niederdruck- Turbinenwelle 5 abgezogen ist, vgl. den Spalt 13 gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten Zustand. Im Zustand gemäß Fig. 3 wird somit das Lagerge­ häuse 7a oder ND-Verdichter-Wellenteil 7a alleine vom Hebewerkzeug 10 gehalten.

Dieser soeben geschilderte Demontagevorgang bzw. das entsprechende Verfahren zum Demontieren des stirnseitigen Lagergehäuses 7a oder ND- Verdichter-Wellenteils 7a ist bei im wesentlichen horizontaler und somit vorteilhafter Lage des Flugtriebwerkes 1 nur dadurch möglich, daß im ersten Schritt gemäß Fig. 1 die Niederdruck-Turbinenwelle 5 drehfest sowie in Axialrichtung 9 fixiert wurde. Diese Fixierung mittels des besagten Spann­ werkzeuges 8 wird nun näher erläutert:

Wie die Fig. 4a, 4b zeigen, besteht dieses Spannwerkzeug 8 aus einer bü­ gelförmigen Strebe 8a, die zentral, d. h. mittig einen Scheibenabschnitt 8b trägt und an ihren beiden Enden mit kreissegmentförmigen Laschen 8c ver­ sehen ist. Sowohl in den Laschen 8c als auch im Scheibenabschnitt 8b sind Durchtrittsöffnungen 14 für in den Fig. 4a, 4b nicht dargestellte Schrauben­ bolzen 15 (vgl. Fig. 1 bis 3) vorgesehen.

Die Laschen 8c sind in ihrer Formgebung der Gehäusestruktur der OGV's 16 der Niederdruck-Turbine 4a angepaßt. Dem Fachmann sind diese OGV's 16, d. h. die outlet guide vanes der Niederdruck-Turbine 4a bekannt, welche einen sog. Ringdiffusor bilden, wobei die Gehäusestruktur dieses Ringdiffu­ sors bzw. der OGV's 16 wie üblich im Gehäuse 6 des Flugtriebwerkes 1 fi­ xiert ist. Über diese Laschen 8c kann das Spannwerkzeug 8 somit mittels Schraubenbolzen 15, die durch die Durchtrittsöffnungen 14 gesteckt und mit der Gehäusestruktur der OGV's 16 verschraubt werden, sicher am Gehäuse 6 des Flugtriebwerkes 1 befestigt werden.

Ebenfalls über Schraubenbolzen 15, die in den Fig. 1 bis 3 explizit darge­ stellt sind, kann ferner die Niederdruck-Turbinenwelle 5 fest mit dem Spannwerkzeug 8 verbunden werden, und zwar über den Scheibenabschnitt 8b, der in seiner Formgebung an eine Niederdruck-Turbinenwellen- Endscheibe 5b angepaßt ist. Die Schraubenbolzen 15 werden somit einer­ seits mit dieser Niederdruck-Turbinenwellen-Endscheibe 5b und anderer­ seits mit dem Spannwerkzeug 8 verschraubt, wonach die Niederdruck- Turbinenwelle 5 wie gewünscht drehfest sowie auch in Axialrichtung 9 be­ züglich des Spannwerkzeuges 8 fixiert ist. Da letzteres wie bereits erläutert, bezüglich des Gehäuses 6 fixiert ist, kann dann die Niederdruck- Turbinenwelle 5 gegenüber dem Gehäuse 6 des Flugtriebwerkes 1 keine Bewegung mehr durchführen, so daß der beschriebene Demontagevorgang bzw. Montagevorgang des stirnseitigen Lagergehäuses 7a oder ND- Verdichter-Wellenteils 7a der Niederdruck-Turbinenwelle 5 durchgeführt werden kann. Dies ist - worauf bereits mehrfach hingewiesen wurde - insbe­ sondere auch in horizontaler Lage des Flugtriebwerkes 1 möglich, so daß es nicht mehr erforderlich ist, dieses Flugtriebwerk 1 zur Demontage des La­ gergehäuses 7a oder ND-Verdichter-Wellenteils 7a zunächst in eine senk­ rechte, vertikale Lage zu bringen, weshalb die Demontage des Lagergehäu­ ses 7a oder ND-Verdichter-Wellenteils 7a nunmehr auch an Flugtriebwerken 1 durchgeführt werden kann, die am Flugzeug befestigt bleiben. Selbstver­ ständlich können eine Vielzahl konstruktiver Details durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Pa­ tentansprüche zu verlassen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Demontieren und/oder Montieren des stirnseitigen im Bereich eines Niederdruckverdichters (2a) oder Fans vorgesehenen Lagergehäuses (7a) oder ND-Verdichter-Wellenteiles (7a) der Nie­ derdruck-Turbinenwelle (5) eines Flugtriebwerkes (1), welche wie üb­ lich rückseitig eine Niederdruckturbine (4a) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß bei im wesentlichen horizontaler Lage des Flugtriebwerkes (1) die Niederdruck-Turbinenwelle (5) an ihrem rückseitigen Ende mittels eines Spannwerkzeuges (8) in Axialrichtung (9) drehfest fixiert wird, und daß anschließend das stirnseitige Lager­ gehäuse (7a) oder ND-Verdichter-Wellenteil (7a), nachdem an die­ sem ein geeignetes Hebewerkzeug (10) befestigt wurde, mittels eines insbesondere hydraulischen Druckkraftwerkzeuges (12) von der Nie­ derdruck-Turbinenwelle (5) abgezogen oder auf diese aufgeschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannwerkzeug (8) einerseits an einer rückseitigen Endscheibe (5b) der Niederdruck-Turbinenwelle (5) und andererseits an der Gehäusestruktur der OGV's (16) (= outlet guide vanes = Ringdiffusor) der Niederdruckturbine (4a) befestigt wird.

3. Spannwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine bügelförmige Strebe (8a), die zentral ei­ nen der Niederdruck-Turbinenwellen-Endscheibe (5b) angepaßten Scheibenabschnitt (8b) und endseitig kreissegmentförmige, der Ge­ häusestruktur der OGV's (16) angepaßte Laschen (8c), jeweils mit Durchtrittsöffnungen (14) für Schraubenbolzen, trägt.