DE69504369T2

DE69504369T2 - Herstellung von bürstendichtungen

Info

Publication number: DE69504369T2
Application number: DE69504369T
Authority: DE
Inventors: Joseph Paul Kennebunkport Me 04046 Bouchard
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1994-11-21
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2015-11-15
Also published as: JPH10509235A; DE69504369D1; WO1996016287A1; JP3540324B2; EP0795096B1; EP0795096A1; US5732466A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Bürstendichtungen mit metallischen Drahtborsten und insbesondere auf die abschließende Bildung der Drahtborstenlängen.
Bürstendichtungen werden häufig zur Schaffung einer Abdichtung zwischen sich bewegenden, einander benachbarten Teilen verwendet. Ein Trägerelement trägt eine Vielzahl von Drähten, die im wesentlichen parallel zueinander sind und die sich von dem Träger nach außen wegerstrecken. Im Betrieb drücken die Dichtungsdrähte gegen das benachbarte, sich bewegende Teil und bewirken dadurch eine Luftdichtung.
Bei einem ringförmigen Trägerelement können sich die Drähte für die Bürstendichtung in Richtung nach innen oder in Richtung nach außen erstrecken. Häufig erstrecken sie sich in einem Winkel zu dem Umfang des Trägers, obwohl sie sich manchmal auch radial erstrecken.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um die Drahtborsten zu Beginn an dem Trägerring zu montieren. Es gibt das Bündel- und Plazierungsverfahren, bei dem Drahtbüschel gebildet und durch Schweißen, Festklemmen oder irgendein anderes Verfahren an dem Ring befestigt werden. Dann gibt es das Wickelverfahren, bei dem Draht um einen Dorn gewickelt wird und entweder von dem Dorn auf einen Trägerring entfernt wird oder der eigentliche Dorn als Trägerring für die Bürstendichtung verwendet wird.
In beiden Fällen können die Drähte nicht ausreichend exakt angeordnet werden, damit sich die Drahtenden in ihrer gewünschten endgültigen Lage befinden. Daher erfolgt zuerst eine grobe Montage und diese wird durch Schleifen auf Maß abgeschlossen. Aufgrund der nachgiebigen flexiblen Natur der Drähte handelt es sich bei dem Schleifen um einen langsamen Vorgang. Eine elektroerosive Bearbeitung wird gelegentlich zum weiteren Grobbearbeiten der Bürstendichtungsgröße verwendet, worauf der Schleifvorgang erfolgt, um auf diese Weise die Bearbeitungszeit zu verkürzen.
Die GB 2196705 A offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung, das folgende Schritte aufweist: umfangsmäßiges Anordnen einer Vielzahl im wesentlichen paralleler Drähte, sowie Befestigen derselben an einem ringförmigen Trägerelement, wobei sich die Drähte über einen radialen Rand des Trägerelements hinauserstrecken; und Abscheren der überschüssigen überstehenden Drahtlänge, wodurch ein genauer und echter Durchmesser der Drahtenden gebildet wird.
Gegenüber der GB 2196705 A ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Abscherschritt unter Verwendung einer kreisförmigen Stanzstempel- und Stanzöffnungs-Anordnung durchgeführt wird.
In Fällen, in denen zusätzliche Genauigkeit erforderlich ist, können die Drahtenden anschließend auf einen exakten Durchmesser geschliffen werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun lediglich anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:
Fig. 1 eine fragmentarische Draufsicht auf eine Bürstendichtung;
Fig. 2 eine Aufrißansicht eines Stanzvorgangs; und
Fig. 3 eine Darstellung des abgeschlossenen Schleifvorgangs.
Drahtborsten von Bürstendichtungen sind für ihre Empfindlichkeit bekannt. Diese Bürstendichtungen müssen daher mit sehr viel Vorsicht behandelt werden. Die mit den Herstellungsvorgängen vertrauten Fachleute haben jeglichen Vorschlag zum Stanzen der Bürstendichtung auf Maß zurückgewiesen, da man der Ansicht war, daß eine solche rauhe Behandlung der Bürstendichtungen diese zerstören würde.
Unter den Fachleuten bestanden auch Vorbehalte, da ihre Erfahrungen ihnen diktiert hatten, daß ein Abscheren der Bürstendichtungen eine übermäßige Kraft der Stanzmaschine erforderlich machen würde. Zum Beispiel wird die betreffende Dichtung aus 302.000 Drähten mit einem Durchmesser von 0,07 mm gebildet. Diese werden durch Schweißen an einem Ring mit einem Außendurchmesser von 52 cm befestigt. An dem gewünschten Scherkreis betrug die Querschnittsfläche der Drähte insgesamt 17,8 cm². Eine Standardauswertung hat gezeigt, daß eine Kraft von 1.440.000 Newton zum Abscheren einer solchen Dichtung erforderlich war.
Ein Abschervorgang läßt sich jedoch mit einer Stanzeinrichtung mit einer Kapazität von 890.000 Newton ohne Schwierigkeit oder erkennbare Belastung ausführen. Es ist nicht bekannt, warum die Kraft so viel niedriger als erwartet ist, jedoch ist festzustellen, daß die Drähte nacheinander über die Dicke der Bürstendichtung abgeschert wurden, obwohl eine Stanzeinrichtung mit quadratischem Ende ohne Scherwinkel verwendet wird. Außerdem kann eine gewisse Beziehung zwischen dem anfänglichen Abscheren eines bestimmten Drahts und dem Brechen des übrigen Bereichs bestehen, die zu diesem überraschend niedrigen Kraftbedarf führt.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 zu sehen ist, besitzt eine Bürstendichtung 10 einen Trägerring 12, an den eine Vielzahl von Drähten 14 angeschweißt ist, um auf diese Weise die Bürstendichtung zu bilden. Diese Drähte sind vorzugsweise in einer Vielzahl von Büscheln 16 ausgebildet, wobei jedes Büschel an dem Trägerring 12 befestigt ist. Wie vorstehend gezeigt ist, erstrecken sich die Drähte von dem Trägerelement in einem Winkel zu dem Umfang des Rings von etwa 45º nach innen.
Der gestrichelte Bogen 18 zeigt den endgültigen, gewünschten Innendurchmesser, der von der Bürstendichtung gebildet werden soll. Zur Erzielung dieses Durchmessers wird die überschüssige überstehende Drahtlänge 20 mittels einer kreisförmigen Stanzstempel- und Stanz- Öffnungs-Einrichtung abgeschert, wobei dies zu einem genauen und echten Scherdurchmesser 22 führt.
In manchen Fällen kann dies für den endgültigen Durchmesser ohne zusätzlichen Schleifvorgang angemessen sein. Wenn jedoch größere Genauigkeit erforderlich ist, können die Drähte auf den endgültigen Durchmesser 18 geschliffen werden.
Fig. 2 zeigt die Bürstendichtung 10, wobei die Drähte 14 mit dem Trägerelement 12 und einem Hilfträgerelement 24 verschweißt ist. Die Bürstendichtung wird auf der Stanz Öffnungseinrichtung 26 plaziert, und es wird Kraft 28 auf die Stanzstempeleinrichtung 30 aufgebracht. Das überschüssige Drahtmaterial 20 wird durch Stanzen entfernt. Es ist eine gute dimensionsmäßige Steuerung möglich, und es ist keine Umschmelzschicht an den Enden der Drähte vorhanden, wie sie bei elektroerosiver Bearbeitung auftritt.
Danach können die Drähte auf die endgültige Größe und Glätte fertigbearbeitet werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, wobei ein Schleifvorgang mittels einer Schleifscheibe 30 stattfindet. Rollen 32 haltern und drehen die Dichtung 10, so daß die Drähte 14 auf die gewünschte Länge abgeschliffen werden können, wie diese durch den Bogen 18 in Fig. 1 dargestellt ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf die spezielle Dichtung, wie sie eingangs beschrieben wurde, würde das vollständige Abschleifen von jeglichem überschüssigen Material 17 Stunden dauern. Dies wird unter Verwendung einer Kombination aus einer elektroerosiven Bearbeitung und eines Schleifvorgangs auf eine Gesamtzeit von 1,7 Stunden (bzw. 4,7 Stunden) reduziert. Die elektroerosive Bearbeitung dauert 3 Stunden, und das abschließende Schleifen dauert 1,7 Stunden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Stanzvorgang dauert die Gesamtzykluszeit des Vorgangs lediglich 1 Minute. Ein zusätzliches Schleifen, falls erforderlich, würde weitere 1,7 Stunden benötigen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung, mit folgenden Schritten:

umfangsmäßiges Anordnen einer Vielzahl im wesentlichen paralleler Drähte (14) sowie Befestigen derselben an einem ringförmigen Trägerelement (12), wobei sich die Drähte über einen radialen Rand des Trägerelements (12) hinauserstrecken; und

Abscheren der überschüssigen überstehenden Drahtlänge (20), wodurch ein genauer und echter Durchmesser (22) der Drahtenden gebildet wird;

dadurch gekennzeichnet,

daß der Abscherschritt unter Verwendung einer kreisförmigen Stanzstempel- (30) und Stanzöffnungs-Anordnung (26) durchgeführt wird.

2. Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung nach Anspruch 1,

wobei anschließend die verbliebene überstehende Drahtlänge auf einen exakten Durchmesser (18) geschliffen wird.

3. Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung nach Anspruch 1 oder 2,

wobei ferner die Vielzahl von Drähten (14) zu einer Vielzahl von Büscheln (16) gebildet wird, bevor die Drähte an dem Trägerelement (12) befestigt werden.

4. Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,

wobei die Drähte (14) derart befestigt werden, daß sie sich von dem Trägerelement (12) radial nach innen erstrecken.

5. Verfahren zum Herstellen einer Bürstendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

wobei sich die Drähte in einem Winkel zu dem Umfang des ringförmigen Trägerelements (12) erstrecken.