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 federnde Elemente 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 Tempera- turabhängigkeit der Sicherungswirkung dieser Befestigungsele- mente zu beachten.

Bei Anwendungen mit besonders hohen Zuverlässigkeitsanforde- rungen, beispielsweise der Befestigung einer Brennkammerin- nenverkleidung in einer Gasturbine, sind häufig mehrere Si- cherungsmaßnahmen gegen Losdrehen von Befestigungselementen gleichzeitig realisiert. Dies können beispielsweise Tellerfe- derpaket, Gegensicherung und angegossene Hakensperre sein.

Die Summe der insgesamt eingesetzten Teile bedingt in diesem Fall einen hohen fertigungstechnischen Aufwand.

Eine Einsparung von Teilen ist grundsätzlich durch selbstsi- chernde Schraubenelemente möglich. Beispielsweise kann, wie z. B. aus der DE 40 34 445 AI bekannt, eine einstückig gefer-

tigte Schraubenmutter an einem Ende oval verpresst sein. Die- ses Befestigungselement wird jedoch nicht allen beispiels- weise im Gasturbinenbau herrschenden Belastungs-und Zuver- lässigkeitsanforderungen 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 Schrau- benschlüssel festzuziehen oder zu lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstsi- chernde Befestigungsvorrichtung mit mindestens einem schraub- baren Befestigungselement anzugeben, die sich durch eine be- sonders zuverlässige Sicherung bei zugleich einfacher Betä- tigbarkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine selbst- sichernde Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des An- spruchs 1. Hierbei weist eine selbstsichernde Befestigungs- vorrichtung eine Buchse mit einem in ein Gehäuse einschraub- baren Außengewinde und einem Innengewinde sowie eine Schraube auf, die in das Innengewinde der Buchse einschraubbar ist.

Die Buchse ist dabei derart ausgebildet, dass deren Innenge- winde, zumindest sobald die Buchse in das Gehäuse einge- schraubt ist, einen ovalen Querschnittsbereich aufweist. Das Außengewinde der Buchse kann dabei ebenso wie das mit diesem korrespondierende Innengewinde des Gehäuses einen üblichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. In diesem Fall weist das Innengewinde der Buchse-unabhängig davon, ob diese ins Ge- häuse eingeschraubt ist-einen ovalen Querschnittsbereich auf. Andernfalls, d. h. falls das Innengewinde der Buchse im unbelasteten Zustand durchgehend kreisförmig ist, weicht das Außengewinde der Buchse und/oder das korrespondierende Innen- gewinde des Gehäuses zumindest in einem jeweiligen Teilbe- reich derart von der Kreisform ab, dass das Innengewinde beim Einschrauben der Buchse in das Gehäuse zumindest teilweise in eine Ovalform gezwungen wird. Unter einem Gehäuse wird hier- bei jegliche Halterung verstanden, in die die Buchse ein-

schraubbar ist. Durch die zumindest geringfügig ovale Ausbil- dung wenigstens eines Teils des Innengewindes der Buchse ist die Verschraubung zwischen der Buchse und der Schraube auf- grund der damit erzeugten Klemmwirkung zuverlässig gesichert.

Unter einem ovalen Querschnittsbereich ist hierbei nicht aus- schließlich eine ovale Form im geometrisch strengen Sinne zu verstehen, sondern ebenso eine auf andere Weise ausgebildete Abweichung von der Kreisform, durch die ein Klemmeffekt er- zielbar ist.

Zur Erzielung eines ausreichenden Klemmeffektes ist eine nur geringfügige Abweichung des ovalen Querschnittsbereichs des Innengewindes der Buchse von der Kreisform ausreichend. Vor- zugsweise beträgt die maximale Abweichung des ovalen Quer- schnittsbereichs von der Kreisform nicht mehr als 5% des Nenndurchmessers der Schraube. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Betätigungskräfte beim Einschrauben und Lösen der Schraube nicht zu hoch sind sowie keine zu hohen mechanischen Spannungen in die Schraube, die Buchse und/oder das Gehäuse eingebracht werden. Das Innengewinde der Buchse ist weiterhin bevorzugt derart ausgebildet, dass die Schraube beim Ein- schrauben in die Buchse zunächst in einen kreisrunden Bereich des Innengewindes der Buchse eingreift und sich dieser all- mählich in eine Ovalform deformiert. Auf diese Weise ist eine leichte Einschraubbarkeit der Schraube in die Buchse sicher- gestellt.

Vorzugsweise ist die Buchse von einer Seite, beispielsweise der Außenseite, in das Gehäuse einschraubbar und die Schraube von der anderen Seite des Gehäuses in die Buchse einschraub- bar. Damit ist, sofern die Öffnung im Gehäuse, in die die Buchse eingeschraubt ist, einen geringeren Durchmesser als der Maximaldurchmesser-im Allgemeinen der Kopfdurchmesser- der Buchse sowie der Schraube aufweist, ein Herausfallen der mit der Buchse verbundenen Schraube aus der Öffnung selbst dann ausgeschlossen, wenn sich das Außengewinde der Buchse vollständig vom Gehäuse löst.

Die Orientierungen des Innengewindes und des Außengewindes der Buchse sind bevorzugt zueinander entgegengesetzt. Dies gilt insbesondere, falls die Buchse von einer Seite in das Gehäuse und die Schraube von der anderen Seite des Gehäuses in die Buchse einschraubbar ist. Beispielsweise ist das Au- ßengewinde der Buchse ein Linksgewinde und das Innengewinde der Buchse ein Rechtsgewinde. Hierdurch wird durch das Fest- ziehen der Schraube in der Buchse zugleich auch die Buchse im Gehäuse angezogen.

Sofern die Buchse und die Schraube von derselben Seite in das Gehäuse einschraubbar sind, weisen das Außengewinde und das Innengewinde der Buchse vorzugsweise dieselbe Orientierung auf, um bei einem Einschrauben der Schraube in die Buchse die Buchse im Gehäuse mit festzuziehen. Diese alternative Aus- führungsform ist beispielsweise in Fällen zweckmäßig, in denen aufgrund eingeschränkter Zugänglichkeit eine Montage der Buchse und der Schraube von der selben Seite des Gehäuses aus vorgesehen ist.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die Schraube innen kühlbar. Beispielsweise kann hierzu eine Bohrung die Schraube sowie die Buchse axial durchdringen. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Kühlmedium von der Außenseite auf die In- nenseite des Gehäuses strömen. Ist eine derartige Kühlmittel- strömung, die axial vollständig durch die Buchse und die Schraube hindurch geht, nicht erwünscht, so ist nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung die Schraube geschlossen kühlbar ausgebildet. Vorzugsweise ist insbesondere kein Kühl- mittelaustritt oder-eintritt aus dem beziehungsweise in den Schraubenkopf längs der Schraubenachse ermöglicht. Ist durch die Schraube am Gehäuse ein weiteres Bauteil befestigt, so ist die so genannte geschlossene Kühlmittelführung bevorzugt derart gestaltet, dass das Kühlmittel außerhalb von dem Ge- häuse und dem daran befestigten Bauteil in die Schraube ein- geleitet wird und in einem Raum, der zwischen dem Gehäuse und

dem daran befestigten Bauteil eingeschlossen ist, aus der Schraube austritt.

Die Elastizitätseigenschaften der Schraube sowie der Buchse unterscheiden sich vorzugsweise derart voneinander, dass sich die Schraube beim Eindrehen in die Buchse geringer als die Buchse verformt. Hierzu weist die Schraube ein höheres Ela- stizitätsmodul als die Buchse auf. Die Schraube ist dabei auf die Aufnahme hoher Zugkräfte ausgelegt und weist eine hohe Festigkeit sowie eine geringe Bruchdehnung auf. Die Schraube ist beispielsweise aus einem Gussmaterial gefertigt, während die Buchse aus einem Material mit größerer elastischer Nach- giebigkeit gefertigt ist.

Die erfindungsgemäße selbstsichernde Befestigungsvorrichtung ist besonders geeignet für die Befestigung einer Brennkam- merinnenverkleidung an einer Gasturbinenbrennkammer.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen FIG 1 eine selbstsichernde Befestigungsvorrichtung mit einer Buchse und einer Schraube im gelösten Zu- stand, FIG 2 die Befestigungsvorrichtrung nach FIG 1 im verbun- denen Zustand, FIG 3 eine Gasturbine mit einer Gasturbinenbrennkammer mit einer Befestigungsvorrichtung nach FIG 1 und 2, FIG 4a, b eine Buchse einer selbstsichernden Befestigungs- vorrichtung in einer alternative Ausführungsform.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

FIG 1 zeigt eine selbstsichernde Befestigungsvorrichtung 1 mit einer Buchse 2 und einer in diese einschraubbare Schraube 3. Die Buchse 2 weist ein Außengewinde 4 auf, mit

dem diese in ein hier nicht dargestelltes Gehäuse, beispiels- weise die Wandung einer Gasturbinenbrennkammer, einschraubbar ist. Das Außengewinde 4 ist ein Linksgewinde. Oberhalb des Außengewindes 4 schließt sich an dieses ein Kopfstück 5 an, das im eingebauten Zustand der Buchse 2 an der Außenwand der Gasturbinenbrennkammmer anliegt. Unterhalb des Außengewindes 4 schließt sich an dieses ein Verjüngungsstück 6 sowie ein im Vergleich zu diesem etwas verdicktes Fußstück 7 an. Sowohl das Fußstück 7 als auch das Verjüngungsstück 6 haben einen geringeren Durchmesser als das Außengewinde 4, so dass die Buchse 2 von außen in eine Öffnung in der Wandung der Gastur- binenbrennkammer einsteckbar ist und dort in einem mit dem Außengewinde 4 korrespondierenden Linksgewinde festschraubbar ist. Das Verjüngungsstück 6 sowie das Fußstück 7 ragen dabei in die Gasturbinenbrennkammer hinein.

Am Fußstück 7 der Buchse 2 befindet sich konzentrisch zum Au- ßengewinde 4 ein als Rechtsgewinde ausgebildetes Innenge- winde 8, das innerhalb der Buchse 2-in dieser Darstellung nicht sichtbar-in einen ovalen Querschnittsbereich 9 über- geht. Der ovale Querschnittsbereich 9 befindet sich im Ver- jüngungsstück 6. In das Innengewinde 8 der Buchse 2 ist ein Außengewinde 10 der Schraube 3 einschraubbar. Beim Eindrehen der Schraube 3 in die Buchse 2 greift das Außengewinde 10 der Schraube 3 zunächst in einige Gewindegänge des Innengewin- des 8 der Buchse 2 ein, die einen kreisförmigen Querschnitt haben. Beim weiteren Festdrehen der Schraube 3 greift dessen Außengewinde 10 zunehmend in Gewindegänge des Innengewindes 8 ein, die in eine ovale Querschnittsform übergehen. Dieser in gewollter Weise zunehmende Drehmomentbedarf zum Anziehen der Schraube 3 sorgt zugleich dafür, dass die Buchse 2 mit deren als Linksgewinde ausgebildetem Außengewinde 4 in der Wandung der Gasturbinenbrennkammer festgezogen wird.

Die Schraube 3 weist anschließend an einen Schrauben- schaft 11, der das Außengewinde 10 aufweist, einen verdickten Schraubenkragen 12 sowie unmittelbar an diesen anschließend

einen nochmals verdickten Schraubenkopf 13 auf. Der Schrau- benkopf 13 ist zur Betätigung mittels Kraft-Innenangriff vor- gesehen und weist eine sechseckige Betätigungsöffnung 14 auf.

Die Schraube 3 weist ein Kühlsystem 15 auf, das eine konzen- trisch zum Schraubenschaft 11 angeordnete Kühlungsbohrung 16, hauptsächlich im Schraubenkopf 13 liegende, an die Kühlungs- bohrung 16 anschließende, gekrümmte Kühlungskanäle 17 sowie am Schraubenkragen 12 drei rotationssymmetrisch angeordnete Kühlungsöffnungen 18 aufweist, an denen die Kühlungskanäle 17 enden.

Der Eintritt des Kühlmittels, insbesondere Kühlluft, in die Schraube 3 erfolgt, wie aus FIG 2 ersichtlich ist, durch eine an der Stirnseite 19 des Schraubenschaftes 11 angeordnete Kühlungsöffnung 20. In FIG 2 ist auch der ovale Querschnitts- bereich 9 der Buchse 2 gut erkennbar. Ein Kühlmitteleintritt in die Schraube 3 ist durch eine sechseckige Betätigungsöff- nung 21 im Kopfstück 5 der Buchse 2 und den ovalen Quer- schnittsbereich 9 hindurch möglich. Das Kühlmittel strömt axial durch die Buchse 2 und weiter durch die Schraube 3 bis zum Schraubenkopf 13, tritt jedoch aus diesem nicht aus, son- dern wird umgelenkt, um am Schraubenkragen 12 auszutreten. Am Schraubenkopf 13 ist eine-hier nicht dargestellte-Brenn- kammerinnnenverkleidung gehalten, wobei zwischen der Wandung der Gasturbinenbrennkammer und der Brennkammerinnenverklei- dung ein Hohlraum gebildet ist. In diesen Hohlraum strömt das aus den Kühlungsöffnungen 18 austretende Kühlmittel.

Die Buchse 2 sowie die Schraube 3 sind jeweils einstückig ausgebildet. Die Schraube 3 ist aus einem Gussmaterial mit sehr hoher Zugfestigkeit ausgebildet. Die Buchse 2 ist dage- gen aus einem Material mit vergleichsweise hoher elastischer Nachgiebigkeit hergestellt. Die Lage der Sicherungsstelle der Befestigungsvorrichtung 1 im Bereich des ovalen Querschnitts- bereichs 9 bewirkt, dass der Kraftfluss durch die mit der Buchse 2 gegenverschraubte Schraube 3 durch die Sicherungs- stelle erfolgt. Hierdurch ist eine besonders zuverlässige Si-

cherung mit einer Selbsthemmung erreicht. Bei alternativer Parallelschaltung des Außengewindes 4 der Buchse 2 mit dessen Innengewinde 8, beispielsweise einer jeweiligen Ausbildung als Rechtsgewinde, kann die Sicherungsstelle, außer beim Ein- schrauben der Schraube 2, zumindest weitgehend kräftefrei sein.

In FIG 3 ist schematisch im Querschnitt eine Gasturbine 22 dargestellt. Die Gasturbine 22 weist einen Verdichter 23 für Verbrennungsluft, eine Brennkammer 24 sowie eine Turbine 25 zum Antrieb des Verdichters 23 und eines nicht dargestellten Generators oder einer Arbeitsmaschine auf. Dazu sind die Tur- bine 25 und der Verdichter 23 auf einer gemeinsamen, auch als Turbinenläufer bezeichneten Turbinenwelle 26 angeordnet, mit der auch der Generator bzw. die Arbeitsmaschine verbunden ist, und die um ihre Mittelachse 26a drehbar gelagert ist.

Die Brennkammer 24 ist mit einer Anzahl von Brennern 33 zur Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs be- stückt. Sie ist weiterhin an ihrer Innenwand 27 mit einer Brennkammerinnenverkleidung 28 ausgekleidet.

Die Turbine 25 weist eine Anzahl von mit der Turbinenwelle 26 verbundenen, rotierbaren Laufschaufeln 29 auf. Die Laufschau- feln 29 sind kranzförmig an der Turbinenwelle 26 angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschaufelreihen. Weiter- hin umfasst die Turbine 25 eine Anzahl von feststehenden Leitschaufeln 30, die ebenfalls kranzförmig unter der Bildung von Leitschaufelreihen an einem Innengehäuse 31 der Turbine 25 befestigt sind. Die Laufschaufeln 29 dienen damit zum An- trieb der Turbinenwelle 26 durch Impulsübertrag vom die Tur- bine 25 durchströmenden Arbeitsmedium M. Die Leitschaufeln 30 dienen hingegen zur Strömungsführung des Arbeitsmediums M zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Arbeitsmedi- ums M gesehen aufeinanderfolgendenden Laufschaufelreihen oder Laufschaufelkränzen. Ein aufeinanderfolgendes Paar aus einem Kranz von Leitschaufeln 30 oder einer Leitschaufelreihe und

aus einem Kranz von Laufschaufeln 29 oder einer Laufschaufel- reihe wird dabei als Turbinenstufe bezeichnet.

Um einen hohen Wirkungsgrad der Gasturbine 22 zu ermöglichen wird die Gasturbine 22 mit einer hohen Temperatur des Ar- beitsmediums M betrieben. Das Arbeitsmedium M tritt aus der Brennkammer 24 mit einer Temperatur von ca. 1200 bis 1300°C aus. Die der Verbrennung zugeführte komprimierte Verbren- nungsluft wird in einem Mantelraum 32, der zwischen der In- nenwand 27 der Brennkammer 24 und der Brennkammerinnenver- kleidung 28 gebildet ist, vor dem Eintritt in den Brenner 33 vorgewärmt. Dadurch wird gleichzeitig die Innenwand 27 der Brennkammer 24 gekühlt. Die selbstsichernde Befestigungsvor- richtung 1, die die Brennkammerinnenverkleidung 28 an der In- nenwand 27 der Brennkammer 24 hält, ist unter diesen Be- triebsbedingungen hohen mechanischen und thermischen Bela- stungen ausgesetzt. Der Schraubenkopf 13 der Schraube 3 ragt in die Brennkammer 24 hinein. Durch die selbstsichernde Aus- bildung der Verbindung zwischen der Schraube 3 und der Buchse 2 wird zuverlässig vermieden, dass sich die Schraube 3 in der Brennkammer 24 löst, was gravierende Schäden in der Turbine 25 zur Folge hätte. Die geforderte sehr hohe Sicher- heit der Befestigung der Brennkammerinnenverkleidung 28 an der Innenwand 27 der Brennkammer 24 ist mit der Befestigungs- vorrichtung 1 mit geringem Fertigungs-und Montageaufwand er- reicht.

FIG 4a zeigt eine alternative Ausführungsform einer Buchse 2, welche zusammen mit einer hier nicht dargestellten Schraube 3 eine selbstsichernde Befestigungsvorrichtung 1 bildet. Die Schraube 3 ist in diesem Fall von der selben Seite eines Gehäuses in die Buchse 2 einschraubbar, von der auch die Buchse 2 in das Gehäuse einschraubbar ist. Ein Kopfstück 5 der Buchse 2 weist in diesem Fall eine äußere Sechskantform auf. Die Schraube 3 ist in ein Innengewinde 8, welches im Bereich des Kopfstückes 5 einen kreisrunden Querschnitt aufweist, einschaubbar. In Richtung zu einem Verjüngungs-

stück 6, welches in diesem Fall am dem Kopfstück 5 gegenüber- liegenden Ende der Buchse 2 angeordnet ist, geht der Quer- schnitt des Innengewindes 8 zunehmend von der kreisförmigen in eine ovale Form über. FIG 4b zeigt in übertriebener Darstellung den Querschnitt IV-IV der Buchse 2 nach FIG 4a im Bereich des Verjüngungsstückes 6. Die Schraube 3 und/oder die Buchse 2 können analog der Befestigungsvorrichtung nach FIG 1 innenkühlbar ausgeführt sein. Im in den FIG 4a, 4b darge- stellten Ausführungsbeispiel sind hiervon abweicheichend sowohl das Außengewinde 4 und das Innengewinde 8 der Buchse 2 als auch das Außengewinde 10 der in das Innengewinde 8 ein- schraubbaren Schraube 3 (FIG 1) als Rechtsgewinde ausgeführt.