DE19746184C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Bürstendichtung mit schräg gestellten Borsten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bürstendichtung zur Abdichtung von rotierenden oder bewegten Bauteilen, wobei die Borsten der Bürstendichtung in einer vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Fassung befestigt und in Längsrichtung der Fassung um einen Schrägstellungswinkel α zumindest abschnittsweise schräggestellt sind, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bürstendichtungen mit geneigten Borsten werden insbesondere für die Abdichtung von mit hoher Drehzahl rotierenden Bauteilen benötigt. Beispielsweise werden in einem Turbotriebwerk Bereiche unterschiedlichen Drucks durch derartige Bürstendichtungen voneinander getrennt. Dabei sind die Bürstendichtungen ringförmig ausgebildet und haben z. B. auf der Ringinnenseite liegende Borsten, so daß sie eine innerhalb des Ringes liegende rotierende Trommel entlang ihrer Außenumfangsfläche abdichten. Dadurch werden unterschiedliche Druckbereiche entlang der Drehachse gegeneinander abgedichtet. Die Borsten können aber auch auf der Ringaußenseite angebracht sein, um auf der Innenseite einer Trommel, deren Innenwandung relativ zur Bürstendichtung rotiert, eine Dichtung auszubilden.

Um der Bürstendichtung eine größere Elastizität und bessere Abdichtungseigenschaften zu verleihen, sind die Borsten vorteilhafterweise in Umfangsrichtung der Dichtung schräg gestellt bzw. geneigt. Dadurch liegen die Borsten auch bei einer etwaigen relativen Lageänderung der gegeneinander rotierenden Bauteile eng an der Trommeloberfläche an und bilden eine ausreichende Abdichtung.

EP 0 211 275 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Bürstendichtung, bei der die Borsten in der Umfangsrichtung der Dichtung geneigt sind. Bei diesem Verfahren wird ein aus Borstenmaterial bestehender Faden über zwei parallel mit Abstand voneinander angeordnete Holme gewickelt. Die Wicklungen werden mit einem Steigungswinkel geneigt zur Längsrichtung der Holme aufgebracht, oder die Holme werden nach dem Aufbringen der Wicklungen in Längsrichtung gegeneinander versetzt. Danach wird die Fadenpackung auf beiden Scheiteln mittels Klemmleisten gefaßt und parallel zu den Holmen durchtrennt.

Bei dem bekannten Verfahren ist eine aufwendige mechanische Konstruktion notwendig, um die Fadenpackung präzise und mit konstantem Steigungswinkel zu wickeln. Weiterhin ist eine aufwendige Steuerung der beweglichen Teile des Wickelrahmens notwendig, um das genaue Versetzen der Holme zu gewährleisten. Darüber hinaus kann es insbesondere zu einem Verrutschen des Fadens im Scheitelbereich der Wicklungen kommen, wodurch sich der Faden lockert oder sogar z. B. durch Reibung beschädigt werden kann. Bei einem Zurückfedern oder Verrutschen der Wicklungen auf den Holmen ist eine exakte Einstellung des Schrägstellungswinkels der Borsten nicht gewährleistet. Auch ist die Abmessung eines so hergestellten Bürstenhalbzeugs durch die Dimensionierung des Wickelrahmens festgelegt. Weiterhin können auf diese Art und Weise keine Endlos-Bürsten gefertigt werden.

Die Druckschrift DE-GM 72 11 535 beschreibt eine Vorrichtung zur Formung des Borstenteils von Pinseln, die für Malerarbeiten verwendet werden. Die Vorrichtung hat eine sich verjüngende Ausnehmung um zusammenlaufende Malerborsten zu schaffen, damit die Borsten nicht verkleben. Die Druckschrift DE 91 05 147 U1 betrifft Zahn- bzw. Reinigungsbürsten mit Kunststoff-Borsten, die auf einem Teil ihrer Länge abgebogen sind. Derartige Malerpinsel, Zahnbürsten, etc. sind jedoch nicht mit der Technologie von Bürstendichtungen für rotierende Bauteile vergleichbar.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Bürstendichtung zu schaffen, mit dem die oben beschriebenen Nachteile überwunden werden können und mit dem auf einfache und zeitsparende Weise Bürstendichtungen hoher Präzision hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung einer Bürstendichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch die Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Bürstendichtung, deren Borsten in einer vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Fassung befestigt und in Längsrichtung der Dichtung um einen Schrägstellungswinkel α zumindest abschnittsweise schräg gestellt sind, umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:

• - Herstellen eines Bürstenhalbzeugs, das in einer Fassung befestigte Borsten aufweist;
• - Einfahren des Bürstenhalbzeugs in eine Vorrichtung mit einer oder mehreren Führungsflächen derart, daß sich durch Kontakt der Borsten an den Führungsflächen der gewünschte Schrägstellungswinkel α einstellt; und
• - Fixieren der Borsten, so daß der Schrägstellungswinkel α beständig bleibt.

Anschließend kann ein Umformen des Bürstenhalbzeugs in die gewünschte Dichtungskontur durchgeführt werden, insbesondere in eine Kreisbogenform, und das Bürstenhalbzeug kann zu einem geschlossenen Ring zusammengefügt werden. Dadurch kann mit wenigen und einfach durchzuführenden Verfahrensschritten z. B. aus einem endlosen Bürstenhalbzeug mit geraden Borsten eine ringförmige Bürstendichtung mit exaktem Verlauf der schräggestellten Borsten er­ reicht werden.

Vorteilhafterweise wird das Bürstenhalbzeug durch Einfassen der Borsten in die Fassung er­ zeugt, wobei die freien Borstenenden aus der Fassung herausragen. Dadurch wird auf einfache Weise ein fester Halt der Borsten in der Fassung erzielt. Bevorzugt wird das Bürstenhalbzeug geradlinig in die Vorrichtung eingefahren, und der Schrägstellungswinkel α kann sich durch Rei­ bung der Borsten an den Führungsflächen einstellen. Vorteilhafterweise ist das Bürstenhalbzeug im wesentlichen geradlinig, wobei die Borsten quer zur Längsachse des Bürstenhalbzeugs aus der Fassung herausragen.

Das Fixieren der Borsten kann innerhalb der Vorrichtung, während des Durchfahrens des Bür­ stenhalbzeugs oder bei Stillstand erfolgen. Dadurch kann das Verfahren in einem Arbeitsgang innerhalb derselben Vorrichtung durchgeführt werden, was zur Steigerung der Produktionsge­ schwindigkeit führt. Bevorzugt sind die Borsten aus einem Metall oder aus einer Metallegierung ausgeführt, und das Fixieren erfolgt durch Wärmebehandlung, insbesondere durch Glühen bzw. Rekristallisationsglühen. Dadurch kann eine besonders stabile Schrägstellung der Borsten mit einem exakten Schrägstellungswinkel erreicht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens geschaffen, die eine nutartige Vertiefung mit Führungsflächen auf­ weist, wobei die Vertiefung zum Einfahren des Bürstenhalbzeugs zumindest eine stirnseitige Öffnung hat. Die Führungsflächen können durch Seitenwände der Vertiefung ausgebildet sein, wobei die Führungsflächen entsprechend der Breite der von den Borsten gebildeten Borsten­ packung seitlich voneinander beabstandet sind. Hierdurch ergibt sich eine exakte Führung der Borstenpackung in der Vorrichtung.

Die Vertiefung kann an einer oder an beiden Seitenwänden mit wenigstens einer drehbar gela­ gerten Walze versehen sein, deren Mantelfläche eine Führungsfläche ausbildet. Dadurch wer­ den die Borsten beim Schrägstellen seitlich gehalten und der Reibungswiderstand wird vermin­ dert.

Vorzugsweise entspricht die Höhe der seitlichen Führungsfläche der Stehhöhe der von den Borsten gebildeten Bürstenpackung. Die Vertiefung kann insbesondere einen Boden mit einer Führungsfläche aufweisen, die im Zusammenwirken mit einem einfahrenden Bürstenhalbzeug die Borsten entsprechend des Schrägstellungswinkels α durch Reibkontakt abwinkelt. Dadurch erfolgt eine besonders gleichmäßige Schrägstellung der Borsten. Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung ein Führungselement auf, das das Bürstenhalbzeug in Längsrichtung der Vertiefung derart führt, daß die Borsten beim Einfahren in die Vorrichtung von der bodenseitigen Führungs­ fläche entsprechend dem Schrägstellungswinkel α abgewinkelt werden.

Die bodenseitige Führungsfläche und/oder das Führungselement ist zumindest abschnittsweise zur Öffnung hin geneigt ausgerichtet. Dadurch wird das Einfahren des Bürstenhalbzeugs erleich­ tert und die Borsten werden nacheinander kontinuierlich schräg gestellt, bis der gewünschte Schrägstellungswinkel erreicht ist. Vorzugsweise entspricht die Tiefe der Vertiefung mindestens der Stehhöhe der von den Borsten gebildeten Bürstenpackung.

Die Vorrichtung kann zur Wärmebehandlung der Borsten mit einer Heizung versehen sein, die sich in einem Wärmebehandlungsabschnitt befindet und bevorzugt im Bereich der Führungsflä­ che angeordnet ist. Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung einen Abschnitt auf, in welchem die Schrägstellung der Borsten vorgenommen wird, und daran in Längsrichtung der Vertiefung an­ schließend den Wärmebehandlungsabschnitt. Durch diese Anordnung kann in einer einzigen Vorrichtung die Schrägstellung und die Wärmebehandlung durchgeführt werden, was zur Ver­ einfachung des Verfahrens bei einer erhöhten Produktionsrate und exakter Borstenausrichtung führt. Weiterhin kann die Vorrichtung einen Kühlabschnitt haben, der sich vorteilhafterweise in Einführrichtung an den Wärmebehandlungsabschnitt anschließt.

Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bürstenhalbzeugs mit geraden Borsten;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Bürstenhalbzeugs mit schräg gestellten Borsten;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und ein Bürstenhalbzeug vor bzw. nach Durchlaufen der Vorrichtung; und

Fig. 4 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem darin befindlichen Bürstenhalbzeug.

Fig. 1 zeigt ein Bürstenhalbzeug 20 in Form einer Metallbürste mit geraden Borsten 21. Die Borsten 21 sind in einer Fassung 22 eingefaßt. Dabei sind die Borsten 21 senkrecht zur Längs­ achse der Bürste bzw. der Fassung ausgerichtet. Innerhalb der Fassung 22 befindet sich ein Steg bzw. Dorn 23, der sich in Längsrichtung der Fassung erstreckt, wobei jeweils ein einzelner Bürstenfaden innerhalb der Fassung 22 um den Dorn 23 herum verläuft und zwei freie Borste­ nenden bildet, die aus der Fassung 22 herausragen. Die Fassung 22 übt eine Klemmwirkung auf die darin befindlichen Metallborsten aus, so daß diese, zusammen mit dem Dorn 23, fest in der Fassung 22 eingefaßt sind. Die Borsten 21 sind in dieser Ausführungsform aus einem Metall bzw. einer Metallegierung gefertigt. Derartige Metallbürsten mit geraden Borsten können im er­ findungsgemäßen Verfahren als Vorprodukt zur Herstellung der Bürstendichtung verwendet werden, wobei beispielsweise eine Fertigung in Form von Endlosbürsten die Produktion rationa­ lisiert.

Fig. 2 zeigt das Bürstenhalbzeug 20 nach dem Schrägstellen und Fixieren der Borsten durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Borsten sind um einen Schrägstellungs­ winkel α gegenüber ihren ursprünglichen Verlauf schräg gestellt. Bei dem hier dargestellten Bürstenhalbzeug 20 beträgt der Schrägstellungswinkel α 45°. Dabei sind die Borsten 21 in Richtung der Längsachse der Fassung 22 schräg gestellt. Somit ist die durch die Borsten 21 und den Dom 23 aufgespannte Ebene in ihrer Lage nicht verändert. Die einzelnen Borsten 21 sind in ihrer schräg gestellten Lage derart fixiert, daß der Schrägstellungswinkel α = 45° beständig er­ halten bleibt. Diese Fixierung wird im vorliegenden Fall durch Rekristallisationsglühen erreicht, wodurch die Metallborsten 21 eine Veränderung ihrer internen Struktur erfahren.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Vorrichtung wird nun anhand der Fig. 3 und 4 erläutert.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens, die eine bevorzugte Ausführungsform ist, sowie schematisch die Bewe­ gung eines Bürstenhalbzeugs durch die Vorrichtung. Der in Fig. 3 dargestellte Längsschnitt ver­ läuft entlang einer nutartigen Vertiefung 12 innerhalb der Vorrichtung. Die Vorrichtung umfaßt einen unteren Teil 14 und einen oberen Teil 15, die Führungselemente zur Führung des Bür­ stenhalbzeugs 20 in Längsrichtung der Vertiefung 12 bilden. Die nutartige Vertiefung 12 bildet einen Hohlraum mit einer Öffnung 11 an der Stirnseite der Vorrichtung, zum Einfahren des Bür­ stenhalbzeugs 20 in den Hohlraum. Auf der der Stirnseite gegenüberliegenden Seite der Vorrichtung befindet sich eine weitere Öffnung 16, an der das Bürstenhalbzeug aus der Vorrich­ tung austritt.

Die Vertiefung 12 weist an ihrer Basis eine bodenseitige Führungsfläche 12a auf, die in einem Abschnitt S zur Öffnung 11 hin geneigt ausgerichtet ist. Entlang der Bewegungs- bzw. Einführ­ richtung der Bürste, die in Fig. 3 durch den Pfeil B dargestellt ist, schließt sich an den geneigten Abschnitt S der bodenseitigen Führungsfläche 12a ein weiterer Abschnitt F an, in dem die Füh­ rungsfläche 12a parallel zur Bewegungsrichtung B ausgerichtet ist und bis zur Ausgangsöffnung 16 verläuft. Der obere Teil 15 der Vorrichtung bildet in einem Teilbereich von sich eine weitere Führungsfläche 12b, die den durch die Vertiefung 12 und den oberen Teil 15 gebildeten Hohl­ raum nach oben hin begrenzt, und die parallel zur Einführrichtung B verläuft. In dem geneigten Abschnitt verjüngt sich der Abstand zwischen der unteren Führungsfläche 12a und der oberen Führungsfläche 12b.

Der Abstand zwischen der bodenseitigen Führungsfläche 12a und der Führungsflache 12b am oberen Teil 15 ist an der eingangsseitigen Öffnung 11 so bemessen, daß er etwas größer ist als die Höhe des einzufahrenden Bürstenhalbzeugs 20 einschließlich der Fassung 22 und der Bor­ sten 21. Dadurch kann das zuvor hergestellte Bürstenhalbzeug 20 leicht in die Öffnung 11 ein­ gefahren werden, ohne daß eine präzise Ausrichtung des Bürstenhalbzeugs 20 mit seinen gera­ den Borsten 21 relativ zur Öffnung 11 erforderlich ist. Beim fortschreitenden Einfahren des Bür­ stenhalbzeugs 20 in die Vorrichtung verengt sich der Abstand zwischen den Führungsflächen 12a und 12b zunehmend aufgrund der Neigung der bodenseitigen Führungsfläche 12a. Dabei reiben die Borstenenden 21 an der bodenseitigen Führungsfläche 12a und die Oberseite der Fassung 22 wird gegen die Führungsfläche 12b an der Oberseite des Hohlraums gepreßt. Durch die Reibung der Borsten 21 an der Führungsfläche 12a werden diese nach und nach in eine schräg gestellte Lage gebracht, wobei der Schrägstellungswinkel α der Borsten vom Ab­ stand zwischen den beiden Führungsflächen 12a und 12b abhängig ist. Die Borsten 21 werden beim Einfahren nach und nach, beginnend mit den in Vorschubrichtung vorne gelegenen Bor­ sten, in die geneigte Lage gebracht. Dadurch wird die zum Einfahren des Bürstenhalbzeugs 20 aufzuwendende Kraft reduziert.

In dem Teilbereich der bodenseitigen Führungsflache 12a, der parallel zur Bewegungsrichtung B ausgerichtet ist und der sich an den geneigten Bereich anschließt, befindet sich eine in der Figur nicht dargestellte Heizung zur Wärmebehandlung der Borsten 21. Im Bereich der Heizung wer­ den die Borsten 21 beim Durchlaufen der Vorrichtung zum Glühen gebracht und in einem weiteren Bereich der Vorrichtung, in dem eine Kühleinrichtung angeordnet ist, abgekühlt. Die Wärmebehandlung, d. h. Glühen - Halten - Abkühlen, erfolgt als ein Rekristallisationsglühen der Borsten 21. Beim Verlassen der Vorrichtung 21 an der ausgangsseitigen Öffnung 16 sind die Borsten schräg gestellt und fixiert, so daß der Schrägstellungwinkel α beständig ist.

In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung mit einem darin befindlichen Bürstenhalbzeug dargestellt. Der obere Teil 15 der Vorrichtung ist mittels Schrauben 17 an dem unteren Teil 14 befestigt. Die nutartige Vertiefung 12 weist Seitenwände auf, die seitliche Führungsflächen 12c, 12d bilden. Dabei sind die Führungsflächen 12c, 12d entsprechend der Breite der von den Borsten 21 gebildeten Borstenpackung seitlich voneinander beabstandet. An den Seitenwänden sind drehbar gelagerte Walzen 13a, 13b angeordnet, deren Mantelflächen einen Teil der seitli­ chen Führungsflächen 12c, 12d ausbilden. Die Höhe der Walzen ist so bemessen, daß sie der Höhe der aus der Fassung 22 herausragenden Borsten bzw. der Stehhöhe der Borsten ent­ spricht. Dabei entspricht der Abstand zwischen den Mantelflächen der beiden gegenüberliegen­ den Walzen der Breite der von den Borsten 21 gebildeten Borstenpackung. Durch die Füh­ rungsflächen 12c, 12d werden die Borsten 21 beim Einfahren des Bürstenhalbzeugs 20 daran gehindert, seitlich, d. h. quer zur Bewegungsrichtung B auszulenken. Durch die Ausgestaltung zumindest von Teilbereichen der seitlichen Führungsflächen 12c, 12d mit drehbar gelagerten Walzen wird die Bewegung, d. h. das Hindurchziehen bzw. Hindurchschieben des Bürstenhalb­ zeugs 20 durch die Vorrichtung erleichtert, so daß weniger Kraft aufgewendet werden muß.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die hier nicht dargestellt ist, ist die Heizung so angeordnet, daß die zum Rekristallisationsglühen erfor­ derliche Wärme durch Walzen auf die Borsten 21 übertragen wird, die im Wärmebehandlungs­ bereich angeordnet sind. In einer noch weiteren Ausführungsform sind den Heizwalzen weitere Walzen in Bewegungsrichtung nachgeordnet, die zur Kühlung der Borsten dienen. Die Längen der Heiz- und Kühlabschnitte sind so ausgelegt, daß beim Hindurchfahren des Bürstenhalb­ zeugs 20 durch die Vorrichtung mit einer bestimmten Geschwindigkeit die einzelnen Borsten 21 über die jeweils erforderliche Zeitspanne geheizt bzw. gekühlt werden.

Eine in den Figuren nicht dargestellte Antriebsvorrichtung dient zum Antrieb, d. h. Ziehen oder Schieben, des Bürstenhalbzeugs 20 durch die Vorrichtung. Eine Steuervorrichtung zur Steue­ rung der Vorschubgeschwindigkeit ist mit der Antriebsvorrichtung verbunden. Dadurch kann die Dauer des Glühens bzw. des Abkühlens bestimmt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Bürstendichtung wird zunächst das Bürstenhalbzeug 20 hergestellt, dessen Borsten 21 in der Fassung 22 befestigt sind. Dazu wird ein Bürstenfaden um zwei parallel angeordnete Dorne 23 gewickelt und anschließend wer­ den die umwickelten Dorne 23 in der Fassung 22 eingefaßt. Danach wird die Wicklung zwischen den Domen 23 mit einer parallel zu den Domen 23 verlaufenden Schnittrichtung durchtrennt. Dann wird das Bürstenhalbzeug 20 in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingeschoben bzw. eingezogen, wobei die Borsten 21 mit den Führungsflächen 12a, 12c, 12d in Kontakt geraten und die von den Borsten 21 abgewandte Seite der Fassung 22 mit der Führungsfläche 12b des oberen Teils des Führungselements in Kontakt gerät. Durch Wechselwirkung bzw. Reibung mit den Führungsflächen werden die Borsten 21 nach und nach entgegen der Bewegungsrichtung B schräg gestellt, während sie auf dem geneigten Abschnitt der bodenseitigen Führungsfläche 12a entlang gleiten. Der Schrägstellungswinkel α wird dabei um so größer, je weiter das Bürsten­ halbzeug 20 in der Vorrichtung fortschreitet, und erreicht seinen maximalen Wert dort, wo der Abstand zwischen der bodenseitigen Führungsfläche 12a und der oben gelegenen Führungsflä­ che 12b am geringsten ist, d. h. in dem ebenen Bereich "F" der bodenseitigen Führungsfläche 12a, der sich dem geneigten Schrägstellungsbereich "S" anschließt. Dort werden die Borsten 21 mittels der Heizung auf eine Temperatur gebracht, die zur Durchführung des Rekristallisations­ glühens erforderlich ist. In dem daran anschließenden Bereich der Vorrichtung werden die Bor­ sten 21 abgekühlt, so daß der Schrägstellungswinkel α beständig bleibt.

Anschließend wird das Bürstenhalbzeug 20 umgeformt, so daß es die gewünschte Dichtungs­ kontur erhält. Im vorliegenden Fall wird das Bürstenhalbzeug 20 nach Verlassen der Vorrichtung in eine Kreisbogenform gebracht und zu einem geschlossenen Ring geformt. Dabei kann die ringförmige Bürstendichtung so geformt werden, daß die Borsten auf der Innenseite des Ringes liegen, oder so, daß die Borsten auf der Außenseite des Ringes gelegen sind. Das Umformen des Bürstenhalbzeugs mit schräg gestellten Borsten in Kreisbogenform kann beispielsweise mit einer bekannten Rollbiegevorrichtung durchgeführt werden.

Zur Umformung wird das Bürstenhalbzeug der Länge nach über zwei in Längsrichtung der Be­ wegung angeordnete Stützrollen geführt. Eine Preßrollenanordnung übt von der gegenüberlie­ genden Seite eine Kraft auf den Bereich des Bürstenhalbzeugs aus, der zwischen den durch die Mantelflächen der Stützrollen gebildeten Stützpunkte liegt. Beim Durchlaufen der Rollbiegevor­ richtung wird das Bürstenhalbzeug in Kreisbogenform gebogen, wobei der Krümmungsradius von der Geometrie der Rollenanordnung bestimmt wird. Beim Umformen der Bürstenhalbzeugs mittels einer derartigen Rollbiegevorrichtung ist es notwendig, daß die Preß- und Stützrollen nur an den Bereich des Bürstenhalbzeugs ansetzen, der durch die Fassung 22 gebildet wird, um ei­ ne Beeinträchtigung bzw. Verbiegung der Borsten 21 zu vermeiden. Zu diesem Zweck sind 2 Preßrollen vorhanden, die schräg ausgerichtet sind und auf beiden Seiten der Borstenpackung auf die Fassung einwirken.

Nach dem das Bürstenhalbzeug 20 in Kreisbogenform gebracht worden ist, werden seine Enden in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens mittels Schweißen zusammengefügt, so daß sich ein geschlossener Ring ergibt.

Die Erfindung ist nicht auf die hier als Beispiel beschriebene Ausgestaltung des Verfahrens be­ schränkt. Das Abkühlen der Borsten nach dem Glühvorgang kann sowohl innerhalb der Vorrich­ tung, als auch außerhalb der Vorrichtung erfolgen. Ferner ist es möglich, die einzelnen Verfah­ rensschritte während des Hindurchfahrens des Bürstenhalbzeugs 20 durch die Vorrichtung durchzuführen, oder auch einen oder mehrere Verfahrensschritte bei Stillstand durchzuführen.

Die Vorrichtung zur Herstellung der Bürstendichtung kann als U-Schiene ausgebildet sein, durch die das Bürstenhalbzeug 20 hindurchgezogen oder hindurchgeschoben werden kann. Um auf einfache Art und Weise eine Änderung des gewünschten Schrägstellungswinkels α zu errei­ chen, kann die Vorrichtung so ausgestaltet sein, daß der Abstand zwischen den Führungsflä­ chen 12a, 12b variiert werden kann. Ferner können verschiedene Bereiche der Führungsflächen 12a, 12b, 12c, 12d durch eine oder mehrere Führungswalzen gebildet werden, die in der Bewe­ gungsrichtung B des Bürstenhalbzeugs 20 hintereinander in der Vorrichtung angeordnet sind. Die Vorrichtung kann entweder so ausgestaltet sein, daß die Borsten 21 beim Durchlaufen der Vorrichtung nur an der bodenseitigen Führungsfläche 12a reiben, oder so, daß die zur Schräg­ stellung der Borsten 21 erforderliche Reibung auch an den seitlichen Führungsflächen 12c, 12d erfolgt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Bürstendichtung und die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann auf einfache Art und Weise eine Schrägstellung der Borsten eines Bürstenhalbzeugs erreicht werden. Der gewünschte Schrägstellungswinkel α läßt sich exakt bestimmen. Es erfolgt eine stabile und ständige Fixie­ rung von Borsten, die in einer ringförmig ausgebildeten Fassung befestigt und in Umfangsrich­ tung der Dichtung um den Schrägstellungswinkel α schräg gestellt sind. Als Vorprodukt zur Herstellung von Bürstendichtungen können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Metallbür­ sten verwendet werden, die serienmäßig als Endlosbürsten mit geraden Borsten gefertigt wer­ den. Durch die Erfindung wird auf einfache Weise die Herstellung einer Bürstendichtung mit ho­ her Präzision ermöglicht, wie sie insbesondere zur Abdichtung schnell gegeneinader rotierender Bauteile, beispielsweise in Turbotriebwerken, benötigt wird.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung einer Bürstendichtung zur Abdichtung von rotierenden oder bewegten Bauteilen, wobei die Borsten der Bürstendichtung in einer vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Fassung befestigt und in Längsrichtung der Fassung um einen Schrägstellungswinkel α zumindest abschnittsweise schräg gestellt sind, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• 1. Herstellen eines Bürstenhalbzeugs, das in einer Fassung befestigte Borsten aufweist;
• 2. Einfahren des Bürstenhalbzeugs in eine Vorrichtung mit einer oder mehreren Führungsflächen, derart, daß sich durch Kontakt der Borsten an den Führungsflächen der gewünschte Schrägstellungswinkel α einstellt; und
• 3. Fixieren der Borsten, sodaß der Schrägstellungswinkel α beständig bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch anschließendes Um­ formen des Bürstenhalbzeugs in die gewünschte Dichtungskontur, insbesondere in Kreisbogenform und Fügen zu einem geschlossenen Ring.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bürstenhalb­ zeug durch Einfassen der Borsten in die Fassung erzeugt wird, wobei die freien Borstenenden aus der Fassung herausragen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bürstenhalbzeug geradlinig in die Vorrichtung eingefahren wird, und daß sich der Schrägstellungswinkel α durch Reibung der Borsten an den Führungsflä­ chen einstellt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bürstenhalbzeug im wesentlichen geradlinig ist, wobei die Borsten quer zur Längsachse des Bürstenhalbzeugs aus der Fassung herausragen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixieren der Borsten innerhalb der Vorrichtung während des Hindurchfah­ rens des Bürstenhalbzeugs oder bei Stillstand erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten aus einem Metall oder einer Metallegierung ausgeführt sind und das Fixieren durch Wärmebehandlung, insbesondere durch Glühen, erfolgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch eine nutartige Vertiefung (12) mit Führungsflächen (12a, 12b, 12c, 12d), wobei die Vertiefung zum Einfahren des Bürstenhalbzeugs (20) zumindest eine stirnseitige Öffnung (11) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs­ flächen (12c, 12d) durch Seitenwände der Vertiefung (12) ausgebildet sind und entsprechend der Breite der von den Borsten gebildeten Borstenpackung seitlich voneinander beabstandet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (12) an einer oder an beiden Seitenwänden mit wenigstens einer drehbar gelagerten Walze (13a, 13b) versehen ist, deren Mantelfläche eine Führungsfläche (12c, 12d) bildet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Führungsfläche (12c, 12d) der Stehhöhe der von den Borsten (21) gebildeten Bürstenpackung entspricht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsfläche (12a) durch einen Boden der Vertiefung gebildet wird, der im Zu­ sammenwirken mit einem einfahrenden Bürstenhalbzeug (20) die Borsten (21) ent­ sprechend dem Schrägstellungswinkel α durch Reibkontakt abwinkelt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die bodenseitige Führungsfläche (12a) zumindest abschnittsweise zur Öffnung (11) geneigt aus­ gerichtet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Vertiefung (12) mindestens der Stehhöhe der von den Borsten (21) gebildeten Bür­ stenpackung entspricht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekennzeichnet durch eine Heizung, die in einem Wärmebehandlungsabschnitt vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Kühlab­ schnitt mit einer Kühleinrichtung.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmebehandlungsabschnitt und/oder der Kühlabschnitt in Einführrichtung hinter einem Schrägstellungsabschnitt angeordnet sind.