DE102018210373A1 - Method of making a brush seal - Google Patents
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- F16J15/3288—Filamentary structures, e.g. brush seals
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung (1), die an einem Träger (2) gehaltene Drahtstücke oder Fasern (3) aufweist, bei welchem Verfahreni) zwei Längsträger (4.1,4.2) derart zueinander beabstandet angeordnet werden, dass entlang einer gemeinsamen Vorschubachse (22) ausgerichtet sind;ii) mit einer Wickeleinheit (23) ein Draht oder Filament (24) um die beiden Längsträger (4.1,4.2) gewickelt wird;iii) während des Umwickelns gemäß Ziffer ii.) die Wickeleinheit (23) und die Längsträger (4.1,4.2) entlang der Vorschubachse (22) relativ zueinander versetzt werden;iv) dann der Draht oder das Filament (24) an zumindest einem der Längsträger (4.1,4.2) lagefixiert wird; undv) anschließend der Draht oder das Filament (24) in die Drahtstücke oder Fasern (3) unterteilt wird; wobei die Wickeleinheit (23) bei dem Umwickeln der beiden Längsträger (4.1,4.2) gemäß Ziffer ii) in einem ortsfesten Koordinatensystem um die Vorschubachse (22) rotiert.The present invention relates to a method for producing a brush seal (1) which has wire pieces or fibers (3) held on a carrier (2), in which method i) two longitudinal carriers (4.1, 4.2) are arranged at a distance from one another such that along one common feed axis (22) are aligned; ii) with a winding unit (23) a wire or filament (24) is wound around the two longitudinal beams (4.1,4.2); iii) during the winding according to item ii.) the winding unit (23) and the longitudinal members (4.1,4.2) are displaced relative to one another along the feed axis (22); iv) the wire or the filament (24) is then fixed in position on at least one of the longitudinal members (4.1,4.2); andv) then dividing the wire or filament (24) into the pieces of wire or fibers (3); wherein the winding unit (23) rotates around the feed axis (22) in a stationary coordinate system when the two longitudinal beams (4.1, 4.2) are wrapped in accordance with number ii).
Description
Technisches GebietTechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung, die an einem Träger gehaltene Drahtstücke oder Fasern aufweist.The present invention relates to a method for producing a brush seal which has wire pieces or fibers held on a carrier.
Stand der TechnikState of the art
Eine Bürstendichtung kann bspw. in einem Flugtriebwerk genutzt werden, um ein bewegtes Bauteil gegen den Gasstrom in dem Triebwerk abzudichten. Die Drahtstücke bzw. Fasern erstrecken sich jeweils gewinkelt von dem Träger weg und legen sich im Betrieb mit ihren freien Enden an das abzudichtende Bauteil an, bspw. zur Abdichtung der Welle.A brush seal can be used in an aircraft engine, for example, to seal a moving component against the gas flow in the engine. The wire pieces or fibers each extend angled away from the carrier and, during operation, rest with their free ends on the component to be sealed, for example to seal the shaft.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung anzugeben.The present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous method for producing a brush seal.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei wird ein Draht oder Filament mit einer Wickeleinheit um zwei Längsträger gewickelt, die dabei zueinander beabstandet angeordnet und im Wesentlichen parallel zueinander und zu einer Vorschubachse orientiert sind. Eine Besonderheit liegt darin, dass die Wickeleinheit hierbei in einem ortsfesten Koordinatensystem, bspw. der Montage- bzw. Fertigungshalle, um die beiden Längsträger bzw. die Vorschubachse rotiert. Die Längsträger und die Wickeleinheit werden zusätzlich entlang der Vorschubachse relativversetzt, was eine spiralförmige Umwicklung ergibt. Da hierbei die Wickeleinheit um die Längsträger bewegt wird, lässt sich das Verfahren gut als Endlosprozess aufsetzen. Die Längsträger können bspw. als Rollenmaterial vorgehalten und kontinuierlich zugeführt werden.This is achieved according to the invention with the method according to
Ein Endlosprozess kann bereits aufgrund des höheren Durchsatzes bzw. der geringeren Zahl an erforderlichen Eingriffen bzw. Handhabungsschritten von Vorteil sein. Es lassen sich auch Bürstendichtungen mit im Prinzip beliebiger Länge des Trägers herstellen, was weniger Schnittstellen bedeutet und hinsichtlich der Dichtigkeit von Vorteil ist. Bei in der Wickeleinheit gedrehten Längsträgern hingegen ließen sich immer nur Längsträger begrenzter Länge einlegen und umwickeln. Es muss mitunter mehrfach gestückelt werden, was Aufwand bedeutet und Undichtigkeiten begünstigt.An endless process can already be advantageous due to the higher throughput or the lower number of required interventions or handling steps. Brush seals can in principle be made with any length of the carrier, which means fewer interfaces and is advantageous in terms of tightness. With longitudinal beams turned in the winding unit, however, only longitudinal beams of limited length could be inserted and wrapped. Sometimes it has to be broken up several times, which means effort and encourages leaks.
Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei bei der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen dem Verfahren an sich und einer entsprechenden Fertigungsanlage bzw. Bürstendichtung unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.Preferred refinements can be found in the dependent claims and the entire disclosure, the distinction between the method itself and a corresponding production system or brush seal not always being made in the description of the features; in any case, the disclosure is to be read implicitly with regard to all claim categories.
Als Längsträger wird bevorzugt jeweils ein Draht vorgesehen, der bspw. als Dickdraht einen Durchmesser von mindestens 1 mm bzw. 1,2 mm haben kann (mit möglichen Obergrenzen bei z. B. höchstens 2 mm, 1,6 mm bzw. 1,4 mm). Wird eine Bürstendichtung mit Drahtstücken hergestellt, was generell bevorzugt ist, kann zum Umwickeln bevorzugt ein Dünndraht genutzt werden. Dieser kann bspw. einen Durchmesser von höchstens 0,4 mm, 0,3 mm, 0,2 mm bzw. 0,15 mm haben (mit möglichen Untergrenzen bei mindestens 0,04 mm bzw. 0,07 mm). Wird die Bürstendichtung alternativ mit Fasern hergestellt, kann es sich hierbei bevorzugt um flammenhemmende Fasern handeln, etwa Aramid-Fasern (die als Filament zugeführt werden, was auch einen Filament-Garn umfassen kann).A wire is preferably provided as the longitudinal beam, which can have a diameter of at least 1 mm or 1.2 mm, for example as a thick wire (with possible upper limits at, for example, at most 2 mm, 1.6 mm or 1.4 mm). If a brush seal is made with pieces of wire, which is generally preferred, a thin wire can preferably be used for wrapping. For example, this can have a diameter of at most 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm or 0.15 mm (with possible lower limits for at least 0.04 mm or 0.07 mm). If the brush seal is alternatively made with fibers, these can preferably be flame-retardant fibers, such as aramid fibers (which are fed in as filament, which can also include a filament yarn).
Mit der Wickeleinheit können auch gleichzeitig mehrere Drähte/Filamente um die Längsträger gewickelt werden, was eine gleichmäßige Umwicklung ergeben und den Durchsatz erhöhen kann. Generell wird der gewickelte Draht bzw. das Filament im Anschluss an das Umwickeln lagefixiert, bevorzugt mit einem Klemmkörper (siehe unten im Detail). Prinzipiell ist auch eine Lagefixierung an nur einem der Längsträger denkbar, sodass der andere nur als Stütze in der Fertigung dient. Bevorzugt wird jedoch an beiden Längsträgern lagefixiert und wird daraus jeweils eine Dichtung hergestellt.With the winding unit, several wires / filaments can also be wound around the longitudinal beams at the same time, which can result in a uniform winding and increase the throughput. In general, the wound wire or filament is fixed in position after the wrapping, preferably with a clamp body (see below in detail). In principle, it is also conceivable to fix the position on only one of the side members, so that the other only serves as a support in production. However, it is preferred to fix the position on both longitudinal members and to produce a seal therefrom.
In bevorzugter Ausgestaltung werden die Längsträger während des Umwickelns in dem ortsfesten Koordinatensystem entlang der Vorschubachse versetzt. Dies ist mit Blick auf den Endlosprozess von Vorteil, die Wickeleinheit kann dann um eine ortsfeste Drehachse rotieren, die Längsträger werden hindurchgeführt. Generell liegt die „Vorschubachse“ dort mittig zwischen den Längsträgern, wo diese umwickelt werden, und ist parallel zur Vorschubrichtung orientiert (und damit in der Regel auch parallel zu den Längsträgern, jedenfalls im Rahmen technisch üblicher Genauigkeit).In a preferred embodiment, the longitudinal beams are displaced along the feed axis in the stationary coordinate system during the wrapping. This is advantageous with regard to the endless process, the winding unit can then rotate about a fixed axis of rotation, the longitudinal members are passed through. In general, the "feed axis" lies in the middle between the side members, where they are wrapped, and is Oriented parallel to the feed direction (and therefore usually also parallel to the longitudinal beams, at least within the scope of technically customary accuracy).
Bevorzugt sind die Längsträger bei dem Relativversetzen jeweils an einer Reihe aufeinanderfolgender Führungsrollen geführt und dabei zueinander hin abgestützt. Die Längsträger sind in einem definierten Abstand gehalten, auch wenn sie bei dem Umwickeln zueinander hin gezogen werden. Generell können die Längsträger bei dem Umwickeln bspw. einen Abstand von mindestens 20 mm, 30 mm bzw. 40 mm haben, mit möglichen (davon unabhängigen) Obergrenzen bei bspw. höchstens 200 mm, 150 mm, 100 mm, 80 mm bzw. 60 mm (jeweils senkrecht zur Vorschubachse als kleinster Abstand genommen).In the case of relative displacement, the longitudinal beams are preferably each guided on a series of successive guide rollers and are supported toward one another in the process. The side members are kept at a defined distance, even if they are pulled towards each other during wrapping. In general, the longitudinal beams can have a spacing of at least 20 mm, 30 mm or 40 mm, for example, with possible (independent) upper limits for, for example, a maximum of 200 mm, 150 mm, 100 mm, 80 mm or 60 mm (taken as the smallest distance perpendicular to the feed axis).
In bevorzugter Ausgestaltung wird der Draht oder das Filament beim Umwickeln zusätzlich mit einem Führungselement abgestützt, das im Wesentlichen parallel zur Vorschubachse ausgerichtet ist, dabei jedoch zu einer von den Längsträgern aufgespannten Ebene versetzt liegt (diese Ebene liegt generell bevorzugt horizontal). Bevorzugt gibt es zwei solche Führungselemente auf unterschiedlichen Seiten der Ebene. In einem zur Vorschubachse senkrechten Schnitt betrachtet spannen die Führungselemente gemeinsam mit den Längsträgern dann im Wesentlichen eine Viereck-, insbesondere Trapezform auf. Die zusätzliche Führung kann hinsichtlich der aus der Umwicklung resultierenden Zugspannung von Vorteil sein. Bevorzugt ist ein jeweiliges Führungselement an einer Reihe aufeinanderfolgender Führungsrollen zu der Vorschubachse hin abgestützt. Als Führungselement kann dann bspw. ein auf den Rollen laufender Riemen oder Dickdraht vorgesehen sein.In a preferred embodiment, the wire or filament is additionally supported during the wrapping with a guide element which is aligned essentially parallel to the feed axis, but is offset from a plane spanned by the longitudinal members (this plane is generally preferably horizontal). There are preferably two such guide elements on different sides of the plane. When viewed in a section perpendicular to the feed axis, the guide elements together with the longitudinal members then essentially span a square, in particular trapezoidal shape. The additional guidance can be advantageous with regard to the tensile stress resulting from the winding. A respective guide element is preferably supported on a row of successive guide rollers towards the feed axis. A belt or thick wire running on the rollers can then be provided as the guide element, for example.
Zur Lagefixierung des Drahts bzw. Filaments an dem jeweiligen Längsträger dient bevorzugt ein Klemmkörper, der den Längsträger im Schnitt betrachtet umschließt und den Draht bzw. das Filament formschlüssig daran hält. Als Klemmkörper kann bspw. ein längsgeschlitztes, aufgebogenes Rohr oder eine C-Schiene um den Längsträger gequetscht werden. In bevorzugter Ausgestaltung wird der Klemmkörper von einem Endlosmaterial ausgehend bereitgestellt, bspw. als Blechstreifen auf einer Rolle vorgehalten. Zum Einphasen in den Endlosprozess wird der Klemmkörper derart an den entsprechenden Längsträger geführt, dass sich seine Klemmkörper-Vorschubrichtung zunehmend an dessen Längsrichtung annähert. Dann wird der Klemmkörper geklemmt, bspw. mit einer oder auch mehreren entsprechend profilierten Rollen. Um einem Reißen des Drahts/Filaments beim Quetschen des Klemmkörpers vorzubeugen, kann der Abstand zwischen den Längsträgern zu den Quetsch- bzw. Klemmrollen hin leicht abnehmen. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Abstand zwischen den Führungselementen abnehmen.To fix the position of the wire or filament on the respective longitudinal member, a clamping body is preferably used, which, viewed in section, encloses the longitudinal member and holds the wire or filament positively thereon. For example, a longitudinally slotted, bent pipe or a C-rail can be squeezed around the side member as a clamping body. In a preferred embodiment, the clamping body is provided starting from an endless material, for example held in a sheet metal strip on a roll. For phasing into the endless process, the clamp body is guided to the corresponding longitudinal member in such a way that its clamp body feed direction increasingly approaches its longitudinal direction. Then the clamping body is clamped, for example with one or more appropriately profiled rollers. In order to prevent the wire / filament from tearing when the clamping body is squeezed, the distance between the side members and the squeezing or clamping rollers can decrease slightly. Alternatively or additionally, the distance between the guide elements can also decrease.
Prinzipiell liegt die Drehachse der Wickeleinheit bevorzugt parallel zur Vorschubachse, liegt der gewickelte Draht bzw. das Filament also im Wesentlichen senkrecht zum jeweiligen Längsträger (die Spiralform ist in dieser Hinsicht vernachlässigbar). In bevorzugter Ausgestaltung wird insbesondere der Draht (Wickeldraht) im Anschluss an die Lagefixierung schräg angestellt, indem die Längsträger relativ zueinander versetzt werden (in Richtung ihrer Längserstreckung). Bevorzugt wird dieser Versatz erreicht, indem die Längsträger gemeinsam entlang einer Kurvenlinie gebogen werden. Die Kurvenlinie liegt hierbei in einer von den Längsträgern aufgespannten Ebene. Bei dem Biegen wird der kurveninnenseitig angeordnete Längsträger gegenüber dem kurvenaußenseitigen in Längs- bzw. Vorschubrichtung nach vorne versetzt, woraus die Schrägstellung resultiert. Bevorzugt sind die Längsträger hierbei jeweils entlang einer Reihe aufeinanderfolgender Führungsrollen geführt, die je Reihe sukzessive verkippt sind.In principle, the axis of rotation of the winding unit is preferably parallel to the feed axis, so the wound wire or filament is essentially perpendicular to the respective longitudinal member (the spiral shape is negligible in this regard). In a preferred embodiment, in particular the wire (winding wire) is set at an angle following the position fixation, in that the longitudinal beams are offset relative to one another (in the direction of their longitudinal extension). This offset is preferably achieved in that the longitudinal beams are bent together along a curve line. The curve line lies in a plane spanned by the side members. During bending, the longitudinal member arranged on the inside of the curve is displaced forward in the longitudinal or feed direction with respect to the outside of the curve, which results in the inclined position. The longitudinal members are preferably each guided along a row of successive guide rollers, which are successively tilted for each row.
In bevorzugter Ausgestaltung wird nach dem Schrägstellen geglüht, bevorzugt durch induktives Heizen. Durch Spülen mit Inertgas lässt sich einem Anlaufen des Bauteils vorbeugen. Die Glühstelle kann gesondert für hohe Temperaturen eingerichtet sein, z.B. durch eine Führung der Längsträger an Keramikrollen. Mit dem Glühen kann der Wickeldraht in seiner Schrägstellung fixiert werden.In a preferred embodiment, annealing is carried out after the inclination, preferably by inductive heating. Flushing with inert gas can prevent the component from tarnishing. The glow point can be set up separately for high temperatures, e.g. by guiding the side members on ceramic rollers. With the glow, the winding wire can be fixed in its inclined position.
Das Unterteilen in die Drahtstücke bzw. Fasern erfolgt in bevorzugter Ausgestaltung mit einer Schneidrolle, also ebenfalls in den Endlosprozess integriert. Die Schneidrolle kann vorzugsweise gemeinsam mit einer weiteren Schneidrolle, speziell mit einem gewissen Versatz der Schneidflächen, den Draht oder das Filament auftrennen, vorzugsweise mittig der beiden Längsträger.In a preferred embodiment, the subdivision into the wire pieces or fibers is carried out with a cutting roller, that is to say also integrated into the endless process. The cutting roller can preferably cut the wire or the filament together with another cutting roller, especially with a certain offset of the cutting surfaces, preferably in the middle of the two longitudinal beams.
Die Erfindung betrifft auch eine Fertigungsanlage, die zum Durchführen eines vorliegend offenbarten Verfahrens eingerichtet ist. Teil der Fertigungsanlage ist insbesondere die Wickeleinheit, und sie kann ferner die genannten Führungsrollen etc. umfassen, entlang welchen die Längsträger im Betrieb geführt sind (und eine Schneidrolle etc.).The invention also relates to a production system which is set up to carry out a method disclosed here. Part of the manufacturing system is in particular the winding unit, and it can also include the mentioned guide rollers etc. along which the longitudinal beams are guided during operation (and a cutting roller etc.).
Die Erfindung betrifft ferner eine Bürstendichtung, die in einer vorliegend offenbarten Weise hergestellt wurde. Diese Bürstendichtung ist in eine geschlossene Ringform gebracht und zeichnet sich dabei durch nur eine einzige Nahtstelle aus, selbst bei Umfangslängen von mindestens 600 mm, 700 mm, 800 mm, 900 mm bzw. 1000 mm (Obergrenzen können bspw. bei höchstens 10.000 mm bzw. 5000 mm liegen).The invention further relates to a brush seal that has been manufactured in the manner disclosed herein. This brush seal is brought into a closed ring shape and is characterized by only a single seam, even with circumferential lengths of at least 600 mm, 700 mm, 800 mm, 900 mm or 1000 mm (upper limits can be, for example, at most 10,000 mm or 5000 mm).
Figurenlistelist of figures
Im Folgenden wird die Erfindung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.The invention of an exemplary embodiment is explained in more detail below, wherein the individual features within the framework of the subordinate claims can also be essential to the invention in a different combination, and furthermore no distinction is made in detail between the different claim categories.
Im Einzelnen zeigt
-
1 eine Bürstendichtung im Schnitt; -
2 einen ersten Abschnitt eine Fertigungsanlage zur Herstellung einer Bürstendichtung; -
3 eine Detailansicht zu 2 ; -
4 einen weiteren Abschnitt der Fertigungsanlage, der auf jenen gemäß2 folgt; -
5 eine Detailansicht zu 4 ; -
6 eine Schneidvorrichtung, die aufden Abschnitt gemäß 4 folgt.
-
1 a brush seal in section; -
2 a first section of a manufacturing system for manufacturing a brush seal; -
3 a detailed view too2 ; -
4 another section of the manufacturing facility that is based on those2 follows; -
5 a detailed view too4 ; -
6 a cutting device that according to thesection 4 follows.
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Im ortsfesten Koordinatensystem der Fertigungshalle betrachtet rotiert die Wickeleinheit
Die Klemmrollen
In
Zu der Aufsicht gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018210373.9A DE102018210373A1 (en) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | Method of making a brush seal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018210373.9A DE102018210373A1 (en) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | Method of making a brush seal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102018210373A1 true DE102018210373A1 (en) | 2020-01-02 |
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ID=68885975
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102018210373.9A Withdrawn DE102018210373A1 (en) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | Method of making a brush seal |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102015221753A1 (en) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | MTU Aero Engines AG | Apparatus for making a brush seal and method for making a brush seal |
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2018
- 2018-06-26 DE DE102018210373.9A patent/DE102018210373A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102015221753A1 (en) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | MTU Aero Engines AG | Apparatus for making a brush seal and method for making a brush seal |
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