DE2830839C2

DE2830839C2 - Verfahren zur Herstellung einer Bürstendichtung

Info

Publication number: DE2830839C2
Application number: DE2830839A
Authority: DE
Inventors: Stuart Apsley Bristol Bridges
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1977-07-20
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DE2830839A1; FR2398235A1; US4204629A; JPS5733471B2; FR2398235B1; JPS5474059A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung nach dem Oberbegriff des ίο Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 24 55 195 ist bereits eine Bürstendichtung bekannt, die aus zwei Seitenplatten und einer Vielzahl von dazwischen gehaltenen Borsten besteht, wobei die Borsten durch Schweißen, Hartlöten oder auf andere geeignete Weise einteilig mit den Seitenplatten verbunden sind und vom jeweils einen oder anderen Rand der Seitenplatten frei wegragen.

Diese bekannte Bürstendichtung wird nach einem

Verfahren hergestellt, gemäß welchem zunächst eine Bürste gebildet wird, indem die Borsten in einen Haltering eingesetzt werden, und gemäß welchem anschließend die vom Haltering wegragenden Borsten zwischen den Seitenplatten eingeklemmt und einteilig mit diesen verbunden werden, bevor der Haltering abgetrennt wird.

Dieses bekannte Verfahren ergibt zwar zufriedenstellende Bürstendichtungen, hat jedoch den Nachteil, daß die Borsten zunäcbst in einen Haltering eingesetzt werden müssen, der anschließend wieder abgetrennt werden muß. Dies verteuert natürlich die bekannte Bürstendichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art im Sinne einer kostengünstigeren Fertigung der Bürstendichtung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Seitenplatten können paarweise auf der Halte-JO rung angebracht und in gegenseitigem Abstand oder aneinander anliegend gehalten werden, und die Halterung kann gerade, bogenförmig oder in Form eines geschlossenen Ringes verlaufen, je nach der Form der herzustellenden Bürstendichtungen.
Der Wickelvorgang kann auf einer herkömmlichen Toroid- oder Spiralwickelmaschine ausgeführt werden, bei welcher ein ringförmiger Draht- bzw. Fadenträger mittels Rollen drehbar gelagert ist und bei welcher der ebenfalls mittels Rollen gelagerte, zu umwickelnde Gegenstand durch den Draht- bzw. Fadenträger hindurchverläuft. Die Drehzahlen des Draht- bzw. Fadenträgers und des zu umwickelnden Gegenstandes werden dabei über ein Getriebe in bestimmter gegenseitiger Beziehung eingestellt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden jeweils zwei Scitenplatten aneinander anliegend auf einer Halterung angebracht und auf einer Toroid-Wikkelmaschine mit einem einzigen Draht- bzw. Fadenträger umwickelt. Alternativ dazu kann eine Wickelmaschine mit einer Vielzahl von Draht- bzw. Fadenträgern benützt werden.

Die Seitenplaiten können so auf der Halterung angeordnet werden, daß bei der fertigen Bürste wahlweise nach innen oder nach außen von den Seitenplatten wegragende Borsten hergestellt werden können, und es können auch mehr als zwei Seitenplatten an der Halterung gehaltert und gleichzeitig mit dem die Borsten bildenden Draht bzw. Faden umwickelt werden.

Vorzugsweise findet in Verbindung mit jedem Wickeldraht bzw. -faden eine Spannvorrichtung Anwendung, bei welcher es sich um eine Federanordnung zum Bremsen der Wickelvorrichtung durch Reibwirkung handeln kann.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine mit Seitenplatten bestückte ringförmige Halterung, die mittels eines ringförmigen Draht- bzw. Fadenträgers auf einer Toroid-Wickelmaschine umwikkelt wird,

Fig.2 eine größere Darstellung der mit den Seitenplatten bestückten Halterung, wobei auch der Wicklungswinkel erkennbar ist, unter welchem das Borstenmaterial aufgewickelt wird, die

F ig. 3a bis 3d Querschnitte durch eine sei ten plattentragende Halterung während verschiedener Phasen des Bürstenhcrstellungsverfahrens.und

F i g. 4 eine alternative Möglichkeit der Ausführung des Wickelvorgangs.

F i g. 1 zeigt eine Toroid-Wickelmaschine, auf welcher eine ringförmige Halterung 10 auf Rollen It drehbar gelagert ist, die an ihren beiden Stirnseiten jeweils am radial äußeren Umfang zwei ringförmige Seitenplatten 12 und 14 trägt Die Halterung verläuft durch einen ringförmigen Draht- bzw. Fadenträger 20 hindurch, der kanalförmig ausgebildet ist, und auf welchem ein kontinuierlicher, das Borstenmaterial bildender Metalldraht 24 aufgewickelt ist. Der Drahtträger 20 ist mittels einer Anzahl von Rollen 16 drehbar gelagert, von welchem eine mit einer Antriebswelle 18 zum Antrieb des Draht- bzw. Drahtspulenträgers 20 gekuppelt ist. In ähnlicher Weise (nicht dargestellt) wird eine der die Halterung 10 lagernden Rollen 11 angetrieben. Die Drehung der Halterung 10 und des Drahtträgers bewirken das Aufwickeln des Borstenmateriaidrahtes auf die Halterung und die Außenflächen der darauf gehalterten Seitenplatten 12 und 14, wobei der Borstenmaterialdraht vom Drahtträger 20 kontinuierlieh über einen Gleitkörper 22 zugeführt wird, welcher den Draht gespannt hält.

Durch Verändern der relativen Drehzahlen der Halterung und des Drahtträgers kann der gewünschte Wicklungswinkel eingestellt werden, unter welchem der Borstenmaterialdraht mit Bezug auf die Seitenplatten verläuft, wie in F i g. 2 dargestellt ist.

In F i g. 2 ist der Abstand zwischen den Drahtwindungen groß, was dazu führt, daß die Borsten den gleichen Lagewinkel aufweisen, ganz gleich, von welcher Seite die Halterung betrachtet wird. Dies läßt sich durch eine verhältnismäßig große Relativdrehzahl zwischen der Halterung und dem Drahtträger erreichen. Durch Anordnung identischer Seitenplatten auf der Halterung kann daher ein paar identischer Dürstendichtungen hergestellt werden.

Alternativ dazu kann jedoch die relative Drehzahl der Halterung so herabgesetzt werden, daß die einzelnen Windungen näher beieinander liegen. Dann haben die Windungen, wenn man die Halterung von entgegenge- ho setzten Seiten aus betrachtet, entgegengesetzte Neigungen. Auf diese Weise können entgegengesetzt orientierte Bürstendichtungen hergestellt werden, wobei in diesem Fall, wie in den Fig.3a bis 3d gezeigt ist, in welchen die Seitenplatten einer Bürstendichtung unter- ^. schiedliche radiale Tiefen haben, jeweils eine Seitenplatte jeder Größe an del Halterung montiert ist.

Die Fig. 3a bis 3d ze'pen die einzelnen Phasen des Herstellungsverfahrens der Bürstendichtung.

Die Halterung ist in Fig.3a dargestellt und besteht aus einem Ringkörper 30 von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt, der an seinem radial äußeren Umfang Ausschnitte 32 und 34 zur Aufnahme der Seitenplatten 12 und 14 aufweist Weitere, in den Seitenflächen der Halterung gebildete Nuten 36 und 38 ermöglichen das Auftrennen des aufgewickelten Borstenmaterials ohne Beschädigung der Halterung, so daß diese wieder verwendet werden kann.

Am radial äußeren Umfang der Halterung ist zwischen den beiden Seitenplatten liegend eir. metaliener Wärmeableitblock 39 angeordnet, der dazu dient, während des Verschweißen der Borsten mit den Seitenplatten die Schweißwärme von den Seitenplatten abzuleiten.

Fig.3b zeigt die Halterung mit den aufgesetzten Seitenplatten, wobei bereits die gesamte Anordnung mit dem Borstenmaterial umwickelt ist Die Seitenplatten können durch Kleben oder mittels Preßsitz an der Halterung befestigt werden.

Fig.3c zeigt zwei weitere, an d«ü Borstenmaterial angelegte Seitenplatten 40 und 41 und e<as Verschweißen des Borstenmaterial mit den Seitenplatten an deren radial äußerern Rand.

Fig.3d zeigt die fertigen Bürstendichtung°n, nachdem dai Borstenmaterial im Bereich der Nuten 36 und 38 der Halterung durchtrennt worden ist und die freien Borstenenden und der Schweißwerkstoff auf das gewünschte Fertigmaß gebracht worden sind.

Vorzugsweise verlaufen die Borsten unter einem Winkel im Bereich von 45°, so daß die Borsten der Bürstendichtung an einem damit zusammenwirkenden umlaufenden Maschinenteil nur mit minimalem Verschleiß schleifen. Die Bürstendichtung wird dabei so eingebaut, daß die Borsten in Richtung der Drehung des umlaufenden Teils abgewinkelt sind.

Fig.4 zeigt einen alternativen Wickelmechanismus, bei welchem zur Beschleunigung des Wickelvorgangs gleichzeitig mehrere Drähte bzw. Fäden aufgewickelt werden. Der wiederum von Rollen angetriebene Drahtträger weist acht Spulen 42 auf, die in einem Spulenträger 43 montiert sind. Von jeder Spule wird ein Draht auf die Halterung aufgewickelt.

Die von den Spulen 42 kommenden Drähte verlaufen jeweils durch Bohrungen 44 in einer der seitlichen Stirnplatten des Spulenträgers 43, um sicherzustellen, daß diese Drähte stets in der gleichen Ebene auslaufen, um Schwankungen des Wickelwinkels während des Abwickeins der Spulen auszuschließen.

Der Spulenträger ist bei 46 mit einem Scharniergelenk versehen um) bei 48 arretiert, so daß die ringförmige Halterung in das Innere des Spulenträgers eingeführt werden kann. Obwohl Reibantriebe dargestallt jir.d, können auch Zahnräder zum Antrieb einer oder mehrerer der dargestellten Rollen oder zusätzlicher Rollen Anwendung finden, wobei die Halterung und der Spulenträger bzw. Drahtträger mit einer entsprechenden Verzahnung versehen sind.

Jc nach der Größe der Halterung und des Spulenträgers können an geeigneten Stellen entlang ihres Umfangs zusätzliche Stützrollen angeordnet sein.

Die radiale Breite der Seitenplatten kann unterschiedlich sein, wie in F i g. 3d gezeigt ist, um den Borsten der Bürstendichtung im Einsatz eine größere Flexibilität in einer Richtung bei bestmöglicher seitlicher Abstützung zu geben, oder eine Stirnseite einer der beiden Seitenplatten kann im radial inneren Bereich etwas

ausgeschnitten sein, um die Länge des Anlagebereiches der Borsten an dieser Seitenplatte zu verringern.

Die Seitenplatten können zusammen mit den Ausschnitten 36 und 38 in der Halterung so angeordnet sein, daß man radial nach außen weisende Borsten an "> der fertigen Bürstendichtung erhält, und es können auch mehr als ein Paar Seitenplatten an der Halterung angebracht werden.

In den Darstellungen sind die Seitenplatten mit gegenseitigem Axialabstand auf der Halterung angeord- to net, jedoch können sie auch aneinander anliegend auf einem ringförmigen Haltcrungsring angeordnet sein, so daß also eine billigere Halterung Anwendung finden kann, und es kann eine Doppeldichtung mit entgegengesetzt geneigten Borsten auf beiden Seiten der Halterung \^e, hergestellt werden. Alternativ kann auch nur eine Seitenplatte an der \ lallerung angebracht werden.

Als Werkstoff für Metallborsten für hohe Arbeitstemperaturen ist eine Nickellegierung zu bevorzugen. Nach dem Aufwickeln des Borstenmaieriais wird dieses kurz ^n wärmebehandelt, damit die Borsten der fertigen Bürstendichtung nicht dazu neigen, sich einzurollen.

Es kann jedoch auch nicht metallisches Borstenmaterial Anwendung finden, beispielsweise Kunststoff oder faserverstärker Kunststoff für Niedertemperaturanwendungen, oder sogar Kohlefasern für Hochtemperaturanwendungen. Aus derartigen Werkstoffen bestehende Borsten werden durch Kunstharzverklebungen mit den Seitenplatten verbunden.

Die Halterung kann gerade oder bogenförmig sein, je nach der Form der gewünschten Bürstendichtung.

Um eine konstante Zugspannung zu erhalten und Schwankungen der Winkellage der Drähte b/w. Fäden auf der Halterung zu vermeiden, können auch andere Spannvorrichtungen in Verbindung mil den Spulen angewendet werden, beispielsweise cine mil der betreffenden Spule in Reibkontakt stehende leder, um die .Spulendrehung etwas zu bremsen und dadurch den Draht bzw. Faden unter Zug zu hallen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung einer Bürstendichtung, die aus zwei Seitenplatten mit dazwischen eingebetteten Borsten besteht, die mit ihren freien Enden über diese Seitenplatten hinausragen und mit ihren anderen Enden mit den Seitenplatten einteilig verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Anbringen der einen Seitenplatte an einer Halterung derart, daß eine Plattenseite freiliegt,

b) Aufwickeln mindestens eines kontinuierlichen Borstenmaterialdrahtes bzw. -fadens auf die, die Seitenplatte tragende Halterung, wobei das Borstenmaterial die freiliegende Plattenseite bedeckt,

c) Anlegen der anderen Seitenplatte an das die ursprünglich freiliegende Plattenseite der einen, an der Halterung angebrachten Seitenplatte bedeckende Borstenmaterial derart, daß dieses Borstenmaterial zwischen den beiden Seitenplatten eingebettet wird, wobei ein Teil des Borstenmaterials über die einen Ränder der Seitenplatten hinausragt,

d) Einteiliges Verbinden des Borstenmaterials mit den beiden Seitenplatten im Bereich der anderen Ränder dieser Seitenplatten, und

e) Durchtrennen des auf die Halterung aufgewikkelten Borstenmaterials und Abnehmen der fertigen Bürstendichtung von der Halterung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die, die eine Seitenplatte tragende Halterung durch gleichzeitiges Aufwickeln- einer Vielzahl von Borsteninateria.Jrähien bzw. -fäden mit dem Borstenmaterial umwickelt wird.

3. Verfahren nach Ansprt :h 1 oder 2 zur Herstellung einer ringförmigen Bürstendichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Borstenmaterial derart aufgewickelt wird, daß die Borsten der fertigen Dichtung unter einem Winkel mit Bezug auf den Radius der Seitenplatten verlaufen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufwickeln des Borstenmaterials ein ringförmiger Draht- bzw. Fadenträger verwendet wird, durch den die ebenfalls ringförmige Halterung hindurchverläuft und daß sowohl der Draht- bzw. Fadenträger als auch die Halterung gedreht werden, wobei die relativen Drehzahlen von Draht- bzw. Fadenträger und Halterung so eingestellt werden, daß sich der gewünschte Winkel des Borstenmaterialverlaufs mit Bezug auf den Halteringradius ergibt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Drehzahlen von Halterungen und Draht- bzw. Fadenträger so gewählt werden, daß ein großer Abstand zwischen den einzelnen Borstenmaterialwindungcn entsteht und der Winkel des Borstenmaterialverlaufs auf beiden Seiten der Halterung, von der jeweiligen Halterungsseite aus betrachtet, gleich ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Drehzahlen von Halterung und Draht- bzw. Fadenträger so gewählt sind, daß die gegenseitigen Abstände der einzelnen Borstcnmaterialwindungen klein sind und der Winkel des Borstenmaterialverlaufs auf der einen Halterungsseite, von dieser Halterungsseite aus betrachtet, zu dem Winkel des Borstenmaterialverlaufs auf der anderen Halterungsscite, von dieser anderen Halterungsseite aus betrachtet, entgegengesetzt ist.