Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SELF-BLOCKING FIXING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/088154
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to reliably fix the internal covering of a combustion chamber (20) to the internal wall (19) thereof. For this purpose, the inventive self-blocking device is used. Said device consists of a bush (2) and a bolt (3) screwable into said bush which is provided with a conical screw head (4) which expends in several stages. Said device is characterised in that the bolt (3) is engaged into the bush (2) when it is turned in one of the two directions of rotation.

Inventors:
TIEMANN PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/003359
Publication Date:
October 14, 2004
Filing Date:
March 30, 2004
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
TIEMANN PETER (DE)
International Classes:
F16B3/06; F16B35/04; F16B35/06; F16B39/28; F16B39/32; F23R3/60; (IPC1-7): F16B39/32
Domestic Patent References:
WO2000079141A12000-12-28
Foreign References:
DE424324C1926-01-26
US6227782B12001-05-08
EP0530585A21993-03-10
DE4409833A11995-10-05
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung (1) mit einer Buchse (2) und einer in die Buchse eindrehbaren Schraube (3) mit einem mehrstufig sich erweiternden Schraubenkopf (4), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sich die Schraube (3) bei Drehung in einer der beiden Dreh richtungen in der Buchse (2) verkrallt.
2. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Randbereich des Schraubenkopfes (4) eine Anzahl von Aus formungen (6) aufweist.
3. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (6) sägezahnartig sind.
4. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Buchse (2) einen mit einem Innengewinde (7) versehenen Bereich (Bg) und einen Verkrallungsbereich (Bv) aufweist.
5. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der der mit dem Innengewinde (7) versehene Bereich (Bg) und der Verkrallungsbereich (Bv) getrennt voneinander mon tierbar sind.
6. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der der Verkrallungsbereich (Bv) der Buchse (2) eine Anzahl von Sperrelementen (9) aufweist, in denen sich die Schraube (3) bei Drehung in einer der beiden Drehrichtungen verkrallt.
7. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrelemente (9) als mit den Ausformungen (6) am Schrau benkopf (4) korrespondierende Elemente, insbesondere als schlitzförmige Ausnehmungen, ausgeführt sind.
8. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Sperrelemente (9) als im Verkrallungsbereich (Bv) der Buchse (2) angebrachte, in die Buchsenöffnung ragende An sätze (28,36) ausgeführt sind.
9. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der schraubenseitigen Ausformungen (6) der Anzahl der buchsenseitigen Sperrelemente (9) entspricht.
10. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die schraubenseitigen Ausformungen (6) als auch die buchsenseitigen Sperrelemente (9) jeweils gleichmäßig vonein ander beabstandet sind.
11. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (3) eine Anzahl von Sperrelementen (9), insbe sondere Hakenelementen (H), aufweist.
12. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (2) einen unrunden, exzentrischen Querschnitt auf weist.
13. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser der Buchse (2) in Eindrehrichtung der Schraube (3) verringert.
14. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (2) eine Verdrehsicherung (11) aufweist.
15. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 14, bei der als Verdrehsicherung (11) in der Außenwand der Buchse (2) mindestens ein Ansatz (28) vorgesehen ist, der sich in eine korrespondierende, in einer Wandöffnung (32) angebrachte Ausnehmung (30) einfügt.
16. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 15, bei der mehrere Ausnehmungen (30) in der Wandöffnung (32) an geordnet sind, in welche sich die korrespondierenden Ansätze (28) der Buchse (2) als Verdrehsicherung (11) einfügen.
17. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei der die Buchse (2) als Bohrung in einem zu befestigenden Teil ausgeführt ist.
18. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (3) innen kühlbar ist.
19. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (3) geschlossen kühlbar ist.
20. Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (3) mit einer die Kühlung unterstützenden Ver längerung (26) ausgestattet ist.
21. Gasturbinenbrennkammer (14) mit einer eine Brennkammerin nenverkleidung (20) haltenden selbstsichernden Befestigungs vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
Description:
Beschreibung Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine selbstsichernde Befestigungsvor- richtung mit einem schraubbaren Befestigungselement.

Eine Befestigungsvorrichtung mit einem schraubbaren Befesti- gungselement, beispielsweise einer Schraube oder einer Mut- ter, ist häufig mit einer Losdrehsicherung ausgerüstet. Um das Losdrehen des schraubbaren Befestigungselementes zu ver- hindern, werden häufig mitverspannte Befestigungselemente wie Tellerfedern oder Spannscheiben verwendet. Des Weiteren wer- den als Sicherung gegen Losdrehen sowie als Verliersicherung oft formschlüssige Elemente wie Kronenmuttern, Schrauben mit Splintloch sowie Scheiben mit Außennase verwendet. Als Los- drehsicherung werden ferner auch sperrende Elemente wie Sperrzahnschrauben und Sperrzahnmuttern verwendet. Als klem- mende Elemente sind beispielsweise Muttern mit Kunststoffein- satz sowie Schrauben mit Kunststoffbeschichtung im Gewinde üblicherweise im Einsatz. Hierbei ist jedoch die Temperatur- abhängigkeit der Sicherungswirkung dieser Befestigungsele- mente zu beachten.

Bei Anwendungen mit besonders hohen Zuverlässigkeitsanforde- rungen sind häufig mehrere Sicherungsmaßnahmen gegen Losdre- hen von Befestigungselementen gleichzeitig realisiert. Ein Beispiel für derartige Anwendungen ist die Befestigung einer Brennkammerinnenverkleidung in einer Gasturbine bzw. der aus strömungstechnischen Gründen erforderliche Verschluss der zy- lindrischen Tasche, in der die die Brennkammerinnenverklei- dung befestigende Schraube angebracht sein kann. Als Befesti- gungs-oder Verschlusselemente können hier beispielsweise Tellerfederpaket, Gegensicherung und angegossene Hakensperre verwendet werden. Die Summe der insgesamt eingesetzten Teile bedingt in diesem Falle einen hohen fertigungstechnischen Aufwand.

Eine Einsparung von Teilen ist grundsätzlich durch selbstsi- chernde Schraubenelemente möglich. Beispielsweise kann, wie aus der DE 40 34 445 AI bekannt, eine einstückig gefertigte Schraubenmutter an einem Ende oval verpresst sein. Dieses Be- festigungselement wird jedoch nicht allen beispielsweise beim Gasturbinenbau gestellten Belastungs-und Zuverlässigkeitsan- forderungen gerecht. Zudem ist es nachteilig, dass aufgrund der Deformation des Gewindes der Mutter auch deren Außenform von der Symmetrieform abweicht. Dadurch kann es problematisch sein, die Mutter mit einem üblichen Schraubenschlüssel fest- zuziehen oder zu lösen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine selbst- sichernde Befestigungsvorrichtung mit mindestens einem schraubbaren Befestigungselement anzugeben, die sich durch eine besonders zuverlässige Sicherung bei zugleich einfacher Betätigbarkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine selbst- sichernde Befestigungsvorrichtung mit einer Buchse und einer in die Buchse eindrehbaren Schraube mit einem mehrstufig sich erweiternden Schraubenkopf, wobei sich die Schraube bei Dre- hung in einer der beiden Drehrichtungen in der Buchse ver- krallt.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass für eine besonders zuverlässige Sicherung gegen Losdrehen der Schraube auch bei gleichmäßig runder Form der Buchse eine selbstsichernde Befestigungsvorrichtung verwendet werden sollte, die auch im Bedarfsfall ein Lösen der Schraube ermög- licht. Dazu sollte eine Drehung der Schraube in eine der bei- den Richtungen, nämlich das Losdrehen, so erschwert sein, dass ein versehentliches Lösen der Schraube sicher ausge- schlossen ist. Hierzu ist vorgesehen, dass sich die Schraube bei Drehung in einer der beiden Drehrichtungen in der Buchse zumindest teilweise lösbar verkrallt.

Für eine eine Losdrehsicherung bildende Verkrallung der Schraube in der Buchse ist die Schraube im Randbereich des Schraubenkopfes vorteilhafterweise mit einer Anzahl von Aus- formungen ausgestattet, die sich bei Drehung in einer der beiden Drehrichtungen in der Buchse verkrallen und somit ein selbständiges Lösen der Schraube verhindern. In einer beson- ders vorteilhaften Ausgestaltung sind diese Ausformungen sä- gezahnförmig. Damit ist sichergestellt, dass sich die Schrau- be in einer Drehrichtung leicht betätigen lässt, in der ande- ren aber sicher sperrt. Darüber hinaus ist der Schraubenkopf mehrstufig mit einem sich entlang seiner Längsausrichtung er- weiternden Querschnitt ausgebildet. Beispielsweise ist der Schraubenkopf konusförmig ausgebildet.

Zweckmäßigerweise weist die Buchse zur Aufnahme der Schraube einen mit einem Innengewinde versehenen Bereich und einen Verkrallungsbereich auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind beide Bereiche getrennt voneinander montierbar. Dadurch ist der Austausch lediglich des Verkrallungsbereiches bei Zerstörung durch zwanghaftes Losdrehen der Schraube erforder- lich.

Vorteilhafterweise weist der Verkrallungsbereich der Buchse eine Anzahl von Sperrelementen auf, in denen sich die Schrau- be bei Drehung in einer der beiden Drehrichtungen verkrallt.

Bevorzugt sind die Sperrelemente als mit den Ausformungen am Schraubenkopf korrespondierende Elemente ausgebildet. Die mit den Ausformungen am Schraubenkopf korrespondierenden Sperr- elemente der Buchse stellen dabei eine besonders sichere Los- drehsicherung dar.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die Sperrelemente als schlitzförmige Ausnehmungen ausgeführt, die in der Wand der Buchse in Richtung einer die Schraube aufnehmenden Buch- senöffnung angeordnet sind. Diese als schlitzförmige Ausneh- mungen ausgebildeten Sperrelemente sind somit zur Aufnahme

der im Randbereich des Schraubenkopfes angebrachten, insbe- sondere sägezahnförmigen Ausformungen vorgesehen und stellen sicher, dass sich die Schraube in der Buchse besonders sicher verkrallen kann.

In einer alternativen Ausführungsform sind die Sperrelemente als in die Buchsenöffnung ragende Auswölbungen, insbesondere zapfenförmige Auswölbungen ausgeführt. Sie stellen wie die schlitzförmigen Ausnehmungen eine Losdrehsicherung für die Schraube dar, da sich bei Drehung in eine der beiden Dreh- richtungen die Ausformungen am Schraubenkopf in den zapfen- förmigen Auswölbungen der Buchsenöffnung verkrallen und auf diese Weise ein selbständiges Losdrehen der Schraube verhin- dern.

Die Anzahl der sägezahnförmigen Ausformungen am Schraubenkopf entspricht zweckmäßigerweise der Anzahl der Sperrelemente der Buchse. Hierdurch verteilt sich die Belastung beim Losdrehen der Schraube auf mehrere Punkte, wodurch die Verkrallung be- sonders belastbar und sicher ist.

Zur Vereinfachung der Fertigung von Schraube und Buchse ist es vorteilhaft, dass sowohl die Ausformungen am Schraubenkopf als auch die Sperrelemente der Buchse jeweils gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Bei Verwendung der schlitzför- migen Ausnehmungen als Sperrelemente spreizt beim Eindrehen der Schraube in die Buchse der konusförmige Schraubenkopf die geschlitzte Wand der Buchse nach außen. Die Schraube kann dann nur noch unter Anwendung von Zwang losgedreht werden, wobei die Befestigungsvorrichtung durch die sich in den Schlitzen der Buchse verkrallenden Ausformungen der Schraube zerstört wird und ersetzt werden muss. Je nach Ausführung der Befestigungsvorrichtung, insbesondere der Buchse-ein-oder mehrteilig-, ist es bei einer mehrteiligen Ausführung aus- reichend, den separaten und zerstörten Verkrallungsbereich auszutauschen ; der das Innengewinde der Buchse bildende Be- reich bleibt dabei erhalten.

Alternativ kann auch die Schraube mit einer Anzahl von schraubenseitigen Sperrelementen ausgestattet sein. Dies ist beispielsweise dann besonders vorteilhaft, wenn aus ferti- gungstechnischen Gründen die Anbringung von Sperrelementen an der Buchse selbst nicht wünschenswert ist. In einer vorteil- haften Ausgestaltung sind die an der Schraube angebrachten Sperrelemente jeweils als ein Hakenelement ausgeführt, wobei die Ausformungen bei ausreichend tiefem Eindrehen der Schrau- be in der Buchse einrasten und ein selbsttätiges Lösen der Schraube sicher verhindern.

Zusätzlich zu den Hakenelementen der Schraube und den Sper- relementen der Buchse oder alternativ dazu weist die Buchse einen exzentrischen Querschnitt auf. Nach dem Eindrehen ist die Schraube dann in der Buchse verklemmt und kann sich nicht selbsttätig lösen. Diese Losdrehsicherung ist besonders ein- fach und gleichzeitig sehr sicher. Ist ein exzentrischer Querschnitt der Buchse beispielsweise aus fertigungstechni- schen Gründen nicht gewünscht, kann eine sichere Verklemmung der Schraube in der Buchse auch durch einen sich in Eindreh- richtung der Schraube verengenden Durchmesser der Buchse er- zielt werden.

Um sicherzustellen, dass sich die Buchse beim Betätigen der Schraube nicht mitdreht, ist die Buchse zweckmäßigerweise mit einer Verdrehsicherung versehen. In einer vorteilhaften Aus- gestaltung ist als Verdrehsicherung in der Außenwand der Buchse mindestens ein Ansatz vorgesehen, der sich in eine korrespondierende und in der Wandöffnung der Befestigungsvor- richtung angebrachte Ausnehmung einfügt und auf diese Weise ein Verdrehen der Buchse gegenüber der diese aufnehmenden Wandöffnung verhindert.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung umfasst die Ver- drehsicherung eine Anzahl von in der Wandöffnung der Be- festigungsvorrichtung angebrachten Ausnehmungen, z. B.

nasenförmige Öffnungen in Form einer Außennase, und eine An- zahl von sich in diese nasenförmigen Öffnungen einfügenden Fortsätzen, insbesondere zacken-oder hakenförmigen Fortsät- zen der Buchse. Die erwähnten Ausgestaltungen stellen beson- ders sichere und einfach zu fertigende Verdrehsicherungen der Befestigungsvorrichtung dar.

In einer weiteren, besonders einfachen Ausführungsform ist die Buchse als Bohrung in dem die Befestigungsvorrichtung aufnehmenden Teil, z. B. als Öffnung einer Wand in Art einer so genannten zylindrischen Tasche, ausgeführt, also kein se- parates Bauteil, was die Verwendung einer Verdrehsicherung unnötig macht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schraube innen kühlbar. Beispielsweise kann hierzu eine Bohrung die Schraube sowie die Buchse axial durchdringen. Auf diese Weise kann z. B. ein Kühlmedium die Befestigungsvorrichtung durchströ- men. Um einen Kühlmittelaustritt oder-eintritt aus dem bzw. in den Schraubenkopf längs der Schraubenachse zu verhindern, ist die Schraube vorzugsweise geschlossen kühlbar ausgeführt.

Um eine effektive Kühlung zu gewährleisten, ist die Schraube an ihrem in die Buchse ragenden Ende vorteilhafterweise mit einer Verlängerung in der Art einer verlängerten Spitze ver- sehen, die den Kühlmittelein-und-austritt erleichtert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, dass die selbstsichernde Befestigungsvorrichtung durch die Verkrallung der Ausformungen des Schraubenkopfes in Sperrelementen der Buchse eine sehr zuverlässige Sicherung bei zugleich einfacher Betätigbarkeit erlaubt. Sie ist damit besonders geeignet für die Befestigung einer Brennkammerin- nenverkleidung an einer Gasturbinenbrennkammer bzw. für den Verschluss der zylindrischen Tasche, in der die die Brennkam- merinnenverkleidung befestigende Schraube angebracht sein kann.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen : FIG 1 eine selbstsichernde Befestigungsvorrichtung mit ei- ner Buchse und einer Schraube im gelösten Zustand, FIG 2 die Befestigungsvorrichtung nach FIG 1 im verbundenen Zustand, FIG 3 eine Gasturbine mit einer Gasturbinenbrennkammer mit einer Befestigungsvorrichtung nach FIG 1, 2,4 bis 10, und FIG 4A bis FIG 10C alternative Ausführungsformen einer Befe- stigungsvorrichtung.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszei- chen versehen.

FIG 1 zeigt eine selbstsichernde Befestigungsvorrichtung 1 mit einer Buchse 2 und einer in diese eindrehbaren Schraube 3. Die Schraube 3 weist einen mehrstufigen oder sich erwei- ternden, z. B. konusförmigen Schraubenkopf 4 und ein Gewinde 5, beispielsweise ein Rechtsgewinde, auf. Im Randbereich des Schraubenkopfes 4 ist die Schraube 3 mit einer Anzahl von sä- gezahnartigen Ausformungen 6 versehen.

Die Buchse 2 weist in ihrem Innern ein Innengewinde 7 auf, das beispielsweise als Linksgewinde ausgeführt ist. Die Wand 8 der Buchse 2 ist mit einer Anzahl von Sperrelementen 9, z. B. mit schlitzförmigen Ausnehmungen versehen und wird durch die Sperrelemente 9 in einzelne Wandsegmente 10 unter- teilt. Die Anzahl der schraubenseitigen Ausformungen 6 ent- spricht der Anzahl der buchsenseitigen Sperrelemente 9. Dabei sind sowohl die Ausformungen 6 als auch die Sperrelemente 9 jeweils in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnet. Da- durch haben alle Wandsegmente 10 dieselbe Breite. Eine der

Buchse 2 zugeordnete Verdrehsicherung 11 stellt sicher, dass sich die Buchse 2 beim Betätigen der Schraube 3 nicht mitdre- hen kann.

Je nach Art und Ausbildung der Buchse 2 kann diese ein-oder mehrteilig ausgebildet sein. Bei einer zweiteiligen Ausbil- dung ist die Buchse 2-wie durch die gestrichelte Linie an- gedeutet-aus einem die Sperrelemente 9 aufweisenden Ver- krallungsbereich Bv und einem mit dem Innengewinde 7 versehe- nen Bereich Bg gebildet. Dies ermöglicht bei Zerstörung eines der Bereiche-des Verkrallungsbereiches Bv und/oder des Be- reiches Bg-einen separaten Austausch und somit einen einfa- chen Service sowie eine einfache Montage und/oder Demontage einzelner Elemente der Buchse 2.

FIG 2 zeigt dieselbe Befestigungsvorrichtung 1 im verbundenen Zustand. Dabei hat die Schraube 3 mit ihrem konusförmigen Schraubenkopf 4 beim Eindrehen in die Buchse 2 deren Wandseg- mente 10 nach außen gespreizt. Die sägezahnartigen Ausformun- gen 6 verkrallen sich bei dem Versuch, die Schraube 3 loszu- drehen, in den Sperrelementen 9. Bei Anwendung von Zwang wird die Befestigungsvorrichtung 1 zerstört und muss ersetzt wer- den.

In FIG 3 ist schematisch im Querschnitt eine Gasturbine 12 dargestellt. Die Gasturbine 12 weist einen Verdichter 13 für Verbrennungsluft, eine Brennkammer 14 sowie eine Turbine 15 zum Antrieb des Verdichters 13 und eines nicht dargestellten Generators oder einer Arbeitsmaschine auf. Dazu sind die Tur- bine 15 und der Verdichter 13 auf einer gemeinsamen, auch als Turbinenläufer bezeichneten Turbinenwelle 16 angeordnet, mit der auch der Generator bzw. die Arbeitsmaschine verbunden ist, und die um die Mittelachse 17 drehbar gelagert ist. Die Brennkammer 14 ist mit einer Anzahl von Brennern 18 zur Ver- brennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs be- stückt. Sie ist weiterhin an ihrer Innenwand 19 mit einer Brennkammerinnenverkleidung 20 ausgekleidet.

Die Turbine 15 weist eine Anzahl von mit der Turbinenwelle 16 verbundenen, rotierenden Laufschaufeln 21 auf. Die Laufschau- feln 21 sind kranzförmig an der Turbinenwelle 16 angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschaufelreihen. Weiter- hin umfasst die Turbine 15 eine Anzahl von feststehenden Leitschaufeln 22, die ebenfalls kranzförmig unter Bildung von Leitschaufelreihen an einem Innengehäuse 23 der Turbine 15 befestigt sind. Die Laufschaufeln 21 dienen damit zum Antrieb der Turbinenwelle 16 durch Impulsübertrag vom die Turbine 15 durchströmenden Arbeitsmedium M. Die Leitschaufeln 22 dienen hingegen zur Strömungsführung des Arbeitsmediums M zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gese- hen aufeinanderfolgenden Laufschaufelreihen oder Laufschau- felkränzen.

Um einen hohen Wirkungsgrad der Gasturbine 12 zu ermöglichen, wird die Gasturbine 12 mit einer hohen Temperatur des Ar- beitsmediums M betrieben. Das Arbeitsmedium M tritt aus der Brennkammer 14 mit einer Temperatur von ca. 1200 °C bis 1300 °C aus. Die der Verbrennung zugeführte komprimierte Ver- brennungsluft wird in einem Mantelraum 24, der zwischen der Innenwand 19 der Brennkammer 14 und der Brennkammerinnenver- 'kleidung 20 gebildet ist, vor dem Eintritt in den Brenner 18 vorgewärmt. Dadurch wird gleichzeitig die Innenwand 19 der Brennkammer 14 gekühlt. Die selbstsichernde Befestigungsvor- richtung 1, die die Brennkammerinnenverkleidung 20 an der In- nenwand 19 der Brennkammer 14 hält, ist unter diesen Be- triebsbedingungen hohen mechanischen und thermischen Belast- ungen ausgesetzt.

Da die Sicherungswirkung der Befestigungsvorrichtung 1 tempe- raturunabhängig ist, ist die Befestigungsvorrichtung 1 beson- ders geeignet zur sicheren Befestigung der Brennkammerinnen- verkleidung 20 an der Innenwand 19 bzw. zum Verschluss einer so genannten zylindrischen Tasche. Die zylindrische Tasche bildet dabei die Buchse 2, in der die die Brennkammerinnen-

verkleidung 20 befestigende Schraube 3 angebracht sein kann.

Durch die selbstsichernde Ausbildung der Verbindung in Form einer Verkrallung zwischen der Schraube 3 und der Buchse 2 wird zuverlässig vermieden, dass sich die Schraube 3 aus ih- rer Halterung löst und in die Brennkammer 14 gelangt, was gravierende Schäden in der Turbine 15 zur Folge hätte. Die geforderte sehr hohe Sicherheit der Befestigung der Brennkam- merinnenverkleidung 20 an der Innenwand 19 der Brennkammer 14 ist mit der Befestigungsvorrichtung 1 mit geringem Ferti- gungs-und Montageaufwand erreicht.

Eine alternative Ausgestaltung für eine Befestigungsvorrich- tung 1 ist in den FIG 4A bis 4C dargestellt. In dieser Ausge- staltung kann die Schraube 3-wie in FIG 4A durch die Pfeile S gezeigt-zur konvektiven Kühlung mit einer Verlängerung 26 in Form einer verlängerten Spitze ausgestattet sein, die eine bessere Zirkulation des Kühlmittels ermöglicht bzw. dessen Ein-und/oder Austritt erleichtert. Bei der in den FIG 4A bis 4C dargestellten Ausgestaltung der Schraube 3 sind die säge- zahnartigen Ausformungen 6 unterhalb des Schraubenkopfes 4 und unterhalb des Schraubengewindes 5 angebracht. In der Wand 8 der Buchse 2 ist als buchsenseitiges Sperrelement 9 eine zapfenförmige, in die Öffnung der Buchse 2 zeigende Auswöl- bung 27 vorgesehen. Nach dem Eindrehen der Schraube 3 in die Buchse 2 kommt diese zapfenförmige nach innen weisende Aus- wölbung 27 zwischen den sägezahnartigen Ausformungen 6 der Schraube 3 zu liegen. Beim Zurückdrehen der Schraube 3 ver- krallen sich die schraubenseitigen sägezahnartigen Ausformun- gen 6 an der buchsenseitigen zapfenförmigen Auswölbung 27 und die Schraube 3 sperrt sicher. Bedingt durch die unterhalb des Schraubenkopfes 4 und des Schraubengewindes 5 angeordneten sägezahnartigen Ausformungen 6 ist buchsenseitig der das In- nengewinde 7 bildende Bereich Bg oberhalb des Verkrallungs- bereiches Bv mit der als Sperrelement 9 ausgebildeten Auswöl- bung 27 angeordnet.

Die FIG 5A bis 5C zeigen eine alternative Ausgestaltung der Befestigungsvorrichtung 1. Die Schraube 3 ist hierbei-wie in FIG 5A anhand der Pfeile S gezeigt-zur konvektiven Küh- lung mit einem Kühlmittel mit einer Verlängerung 26 versehen, welche beispielsweise den Ein-oder Austritt des Kühlmittels oder dessen Zirkulation innerhalb der Schraube 3 erleichtert.

Die buchsenseitige Verdrehsicherung 11 besteht bei dieser Ausgestaltung in einem am Außenrand der Buchse 2 angebrachten Ansatz 28 in Art einer so genannten Außennase, der sich beim Einsetzen der Buchse 2 in einer korrespondierenden Ausnehmung 30 einer durch die Befestigungsvorrichtung 1 beispielsweise zu verschließenden Wandöffnung 32, z. B. einer zylindrischen Tasche, der Brennkammerinnenverkleidung 20 einfügt.

Als Losdrehsicherung für die Schraube 3 ist in dieser Ausge- staltung der Befestigungsvorrichtung 1 eine Verjüngung V des Innengewindes 7 der Buchse 2 vorgesehen, welche bei Eindrehen der Schraube 3 eine Verformung, insbesondere eine Quetschung des Schraubengewindes 5 und damit eine Verklemmung der Schraube 3, in der Buchse 2 sicherstellt.

Eine weitere alternative Ausgestaltung ist in den FIG 6A und 6B gezeigt, bei der als Losdrehsicherung für die Schraube 3 in Form der schraubenseitigen Ausformungen 6 zwei oder meh- rere hakenartige Fortsätze 34 vorgesehen sind. Bei ausrei- chend tiefem Eindrehen der Schraube 3 in die Buchse 2, die ein separates Bauteil sein oder, wie in FIG 6B dargestellt, als Bohrung in der Brennkammerinnenverkleidung 20 ausgeführt sein kann, rasten die hakenartigen Fortsätze 34 der Schraube 3 in der Buchse 2 im Sperrelement 9, z. B. einer Nut N, ein und verhindern so ein selbsttätiges Losdrehen der Schraube 3.

Als zusätzliche buchsenseitige Sicherung oder Verdrehsiche- rung 11 kann in der Wand 8 der Buchse 2 ein in FIG 7B ge- zeigter nasenförmiger Ansatz 36 vorgesehen sein, welcher ein Verdrehen der Schraube 3 in der Buchse 2 verhindert, welcher aber gleichzeitig ein zwanghaftes Losdrehen der Schraube 3

beispielsweise bei Wartungsarbeiten dadurch ermöglicht, dass sie die hakenartigen Fortsätze 34 der Schraube 3 abschert.

Dabei wird lediglich die Schraube 3 zerstört und muss durch eine neue ersetzt werden. Als buchsenseitiges Sperrelement 9 dient die Nut N, in welche die hakenartigen Fortsätze 34 der Schraube 3 einrasten und so ein selbsttätiges Losdrehen der Schraube 3 verhindern.

Eine weitere alternative Ausgestaltung für eine Befestigungs- vorrichtung 1 ist in den FIG 8A bis 8D dargestellt. Die Schraube 3 kann auch bei dieser Ausgestaltung mit einer Ver- längerung 26 zur konvektiven Kühlung ausgestattet sein. Die Buchse 2 ist an ihrem zur Schraube 3 hin offenen Ende mit ei- ner Anzahl von Sperrelementen 9 in Form von zackenförmigen Fortsätzen 38, beispielsweise vier Fortsätzen in Art einer Zackenkrone, versehen. Die Schraube 3 ist hierbei im Bereich des Schraubengewindes 5 in Längsrichtung über die gesamte Länge mit einem Schlitz oder mit einer Nut N versehen, die zusätzlich als Losdrehsicherung dient.

FIG 8C zeigt die Befestigungsvorrichtung 1 nach FIG 8A und 8B im eingesetzten Zustand, z. B. in einer Wandöffnung 32 einer Brennkammerinnenverkleidung 20. FIG 8D zeigt im Detail die Form der Wandöffnung 32 der Brennkammerinnenverkleidung 20, wobei die Wandöffnung 32 je nach Art und Ausbildung einen runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen kann. Die durch die Befestigungsvorrichtung 1 zu verschließende Wandöffnung 32 weist eine Anzahl von nasenförmigen Öffnungen 40 in Form von Außennasen entlang ihrer Innenwand auf. Die Anzahl der nasenförmigen Öffnungen 40 entspricht der Anzahl der buchsen- seitigen zackenförmigen Fortsätze 38. Dabei sind sowohl die nasenförmigen Öffnungen 40 als auch die zackenförmigen Fort- sätze 38 jeweils in gleichmäßigem Abstand voneinander ange- ordnet.

Die nasenförmigen Öffnungen 40 dienen zur Aufnahme der za- ckenförmigen Fortsätze 38 bei der Montage der Buchse 2. Die

Buchse 2 im montierten und die Schraube 3 im eingedrehten Zu- stand im Querschnitt zeigt FIG 8C. In diesem Zustand haben sich die zackenförmigen Fortsätze 38 in die nasenförmigen Öffnungen 40 eingefügt und bilden somit eine zuverlässige Verdrehsicherung 11.

Die FIG 9A und 9B zeigen eine weitere alternative Ausgestal- tung für eine Befestigungsvorrichtung 1. Die Schraube 3 ist in dieser Ausgestaltung nur noch im oberen Teil im Quer- schnitt rund, im unteren Teil weist sie einen flachen Quer- schnitt auf, wobei der runde Querschnitt in Längsrichtung der Schraube 3 allmählich in einen flachen übergeht. Am ihrem un- teren, flachen Ende weist die Schraube 3 als Ausformungen 6 einen durch zwei u-förmige Fortsätze 43 verbreiterten Ab- schnitt 44 mit zwei schlitzförmigen Ausnehmungen 41, welche als Rast-oder Hakenelemente H dienen, auf. Die Ausnehmungen 41 ermöglichen die Verbiegbarkeit bzw. die Torsion des fla- chen Endes der Schraube 3, welche beim Einsetzen der Schraube 3 in die Buchse 2 erforderlich ist.

Als Buchse 2 ist eine Wandöffnung 32, z. B. eine Bohrung in der zu befestigenden Brennkammerinnenverkleidung 20 vorgese- hen. Ähnlich wie bei der Buchse 2 der in den FIG 8A bis 8D gezeigten Ausgestaltung sind auch bei der in den FIG 9A bis 9B dargestellten Ausgestaltung nasenförmige Öffnungen 40 in der Wandöffnung 32, insbesondere zwei Öffnungen 40 vorgese- hen. Diese nasenförmigen Öffnungen 40 dienen zur Aufnahme des flachen, verbreiterten Abschnitts 44 der Schraube 3 bei deren Montage, wobei die Montage folgendermaßen erfolgt : Die Schraube 3 wird so in die Buchse 2 eingesetzt, dass ihr verbreiterter, flacher Abschnitt 44 in die Buchse 2 ragt und die u-förmigen Fortsätze 43 sich in die nasenförmigen Öffnun- gen 40 einfügen. Dabei wird die Schraube 3 vollständig in die Buchse 2 eingeführt, ihr Kopf 4 ragt also nicht mehr aus der Buchse 2 heraus. Durch eine Drehung um 90 Grad um ihre Längs- achse wird die Schraube 3 nun arretiert : Während der Drehung

werden die u-förmigen Fortsätze 43 durch an der Brennkammer- innenverkleidung 20 vorgegossenen und als buchsenseitige Sperrelemente 9 dienenden Rampen 42 geführt und dabei leicht verbogen, wobei das Verbiegen durch die schlitzförmigen Aus- nehmungen 41 erleichtert wird. Nach Beendigung der Drehung um 90 Grad rasten die Fortsätze 43 in auch als buchsenseitige Sperrelemente 9 dienenden Ausnehmungen 46 zwischen den Rampen 42 ein und sind dort arretiert. Aufgrund der Form der Rampen 42 ist es ohne Gewaltanwendung nicht mehr möglich, die Schraube 3 zurück-oder weiterzudrehen, ohne sie dabei zu zerstören, weil sich die u-förmigen Fortsätze 43 in den Aus- nehmungen 46 zwischen den Rampen 42 verklemmen oder verkral- len. Es ist allerdings möglich, beispielsweise bei Wartung- arbeiten, die Schraube 3 zwanghaft zu lösen. Sie wird dabei zerstört und muss ersetzt werden.

In den FIG 10A bis 10C ist eine weitere alternative Ausfüh- rungsform einer Befestigungsvorrichtung 1 dargestellt. Dabei sind sowohl die Schraube 3 als auch die Buchse 2 (auch An- zugsmutter genannt) mit Nuten N versehen. Darüber hinaus weist die Buchse 2 in Einschraubrichtung gesehen einen zuneh- menden Außendurchmesser auf, der Innendurchmesser ist zur Aufnahme der Schraube 3 weitgehend konstant ausgeführt. Zu- sätzlich ist bei dieser Befestigungsvorrichtung 1 zwischen der Schraube 3 und der Buchse 2 ein Zwischenelement 48, wie in Figur 10B gezeigt, vorgesehen, welches als Hohlzylinder mit mehreren Nuten N in Art einer Zackenkrone ausgebildet ist.

Beim Eindrehen der Schraube 3 in die Buchse 2 wird die Schraube 3 zuerst in das Zwischenelement 48 geführt und mit diesen gemeinsam in die Buchse 2 geschraubt, wobei das Zwi- schenelement 48 einen Innendurchmesser aufweist, der in etwa dem kleinsten Außendurchmesser der Buchse 2 entspricht.

Durch den in Einschraubrichtung gesehen zunehmenden Außen- durchmesser der Buchse 2 und den gleichbleibenden Innen-

durchmesser des Zwischenelements 48 erfolgt bei dessen Ein- drehen in die Buchse 2 ein Eindrücken der in der Buchsenwand durch die Nuten N gebildeten Lippe L in die Buchsenöffnung hinein. Dies führt dazu, dass die Lasche oder Lippe L in der Nut N der eingedrehten Schraube 3 einrastet und ein Losdrehen der Schraube 3 sicher verhindert ist.




 
Previous Patent: LOCKING RING

Next Patent: A SEALED SPHERICAL BEARING