DE102018222108A1 - METHOD FOR PRODUCING A SEALING DEVICE - Google Patents

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housing
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longitudinal axis
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Stefan Beichl
Christoph Cernay
Peter Engstle
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MTU Aero Engines AG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Dichtungsvorrichtung (20), die eine Trägerdichtung (21) mit einem Träger (23) und einem Dichtungselement (24), sowie ein Gehäuse (22) aufweist, wobei sich das Dichtungselement (24) an dem Träger (23) erstreckt und das Gehäuse (22) den Träger (23) einfasst, bei welchem Verfahren
- ein erster Teil (22.1) des Gehäuses (22) hergestellt wird,
- anschließend die Trägerdichtung (21) mit dem Träger (23) an dem ersten Teil (22.1) des Gehäuses (22) positioniert wird,
- und dann in einem 3D-Druckverfahren ein zweiter Teil (22.2) des Gehäuses (22) auf den ersten Teil (22.1) aufgedruckt wird, wobei der erste und der zweite Teil (22.1, 22.2) des Gehäuses (22) miteinander den Träger (23) in einer zu seiner Längsachse (27) senkrechten Schnittebene betrachtet teilweise umschließen.

Figure DE102018222108A1_0000
The invention relates to a method for producing a sealing device (20), which has a carrier seal (21) with a carrier (23) and a sealing element (24), and a housing (22), the sealing element (24) being attached to the Carrier (23) extends and the housing (22) surrounds the carrier (23), in which method
- a first part (22.1) of the housing (22) is produced,
- The carrier seal (21) with the carrier (23) is then positioned on the first part (22.1) of the housing (22),
- and then in a 3D printing process, a second part (22.2) of the housing (22) is printed on the first part (22.1), the first and the second part (22.1, 22.2) of the housing (22) together holding the carrier ( 23) partially enclose viewed in a sectional plane perpendicular to its longitudinal axis (27).
Figure DE102018222108A1_0000

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Dichtungsvorrichtung mit einer Trägerdichtung.The present invention relates to a method for producing a sealing device with a carrier seal.

Stand der TechnikState of the art

Eine Trägerdichtung kann bspw. in einem Flugtriebwerk genutzt werden, um ein bewegtes Bauteil gegen einen Gasstrom in dem Triebwerk abzudichten. Dabei sind typischerweise Drahtstücke bzw. Fasern als Dichtungselement an einem Träger angeordnet, was auch als Bürstendichtung bezeichnet wird. Die Drahtstücke bzw. Fasern erstrecken sich jeweils gewinkelt von dem Träger weg, mit ihren freien Enden können sie sich dann an das abzudichtende Bauteil anlegen, bspw. zur Abdichtung der Welle.A carrier seal can be used, for example, in an aircraft engine in order to seal a moving component against a gas flow in the engine. Wire pieces or fibers are typically arranged as a sealing element on a carrier, which is also referred to as a brush seal. The wire pieces or fibers each extend angled away from the carrier, with their free ends they can then rest against 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 Dichtungsvorrichtung mit einer Trägerdichtung anzugeben.The present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous method for producing a sealing device with a carrier seal.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Dichtungsvorrichtung weist zusätzlich zu der Trägerdichtung ein Gehäuse auf, welches den Träger einfasst. Bei der Herstellung wird hierbei zunächst ein erster Teil des Gehäuses hergestellt, an dem dann die Trägerdichtung positioniert wird, bspw. aufgelegt. Anschließend wird ein zweiter Teil des Gehäuses hergestellt, und zwar in einem 3D-Druckverfahren auf den ersten Teil aufgedruckt. In einer zur Längsachse des Trägers senkrechten Schnittebene betrachtet umschließen der erste und der zweite Teil des Gehäuses miteinander den Träger (die Dichtanordnung erstreckt sich bevorzugt gewinkelt zur Längsachse von dem Träger weg), siehe unten im Detail. This is achieved according to the invention with the method according to claim 1. In addition to the carrier seal, the sealing device has a housing which surrounds the carrier. During production, a first part of the housing is initially produced, on which the carrier seal is then positioned, for example placed on it. A second part of the housing is then produced, namely printed on the first part in a 3D printing process. When viewed in a sectional plane perpendicular to the longitudinal axis of the carrier, the first and the second part of the housing enclose the carrier with one another (the sealing arrangement preferably extends away from the carrier at an angle to the longitudinal axis), see below in detail.

Durch das Aufdrucken des zweiten Gehäuseteils, kann im Ergebnis ein einstückiges Gehäuse realisiert werden. Der zweite Teil des Gehäuses wird gewissermaßen direkt an den ersten Teil angeformt, es handelt sich nicht um separate, lediglich zusammengesetzte Einzelteile. Mit Blick auf die spätere Anwendung kann dies bspw. Leckagen vorbeugen helfen. Das 3D-Drucken kann, etwa bei Kleinserien, auch hinsichtlich der Kosten bzw. Durchlaufzeit Vorteile bieten.By printing the second housing part, a one-piece housing can be realized as a result. To a certain extent, the second part of the housing is molded directly onto the first part; these are not separate, merely assembled individual parts. With a view to later use, this can help prevent leaks, for example. 3D printing, for example in small series, can also offer advantages in terms of costs and lead times.

Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei bei der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen Verfahrensaspekten und der hergestellten Dichtungsvorrichtung 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, wherein the representation of the features does not always differentiate in detail between process aspects and the sealing device produced; in any case, the disclosure is to be read implicitly with regard to all claim categories.

Das Gehäuse fasst den Träger ein, das Dichtungselement (z. B. Drahtstücke bzw. Fasern) steht jedoch aus dem Gehäuse hervor. In der erwähnten Schnittebene betrachtet umschließen die Gehäuseteile den Träger deshalb nicht vollständig, es verbleibt ein Spalt für das Dichtungselement (was bevorzugt über die gesamte axiale Länge, also in sämtlichen zur Längsachse senkrechten Schnittebenen gilt). Das Gehäuse kann anwendungsseitig insbesondere auch der Montage der Dichtungsvorrichtung dienen, bspw. der form- und/oder kraftschlüssigen Befestigung an einem anderen Bauteil der Strömungsmaschine bzw. des Flugtriebwerks. In dieser Hinsicht kann eine Flexibilität, die sich durch die Herstellung in dem 3D-Druckverfahren eröffnet, von Vorteil sein, es kann nämlich das Gehäuse vergleichsweise einfach an unterschiedliche geometrische Rahmenbedingungen angepasst werden.The housing surrounds the carrier, but the sealing element (e.g. wire pieces or fibers) protrudes from the housing. Viewed in the section plane mentioned, the housing parts therefore do not completely enclose the carrier, a gap remains for the sealing element (which preferably applies over the entire axial length, that is to say in all section planes perpendicular to the longitudinal axis). On the application side, the housing can also serve, in particular, to assemble the sealing device, for example the positive and / or non-positive fastening to another component of the turbomachine or the aircraft engine. In this regard, a flexibility that is created by the production in the 3D printing process can be advantageous, namely that the housing can be comparatively easily adapted to different geometrical framework conditions.

In bevorzugter Ausgestaltung halten der erste und der zweite Teil des Gehäuses den Träger in allen Richtungen senkrecht zur Längsachse formschlüssig. In der Schnittebene betrachtet bilden sie dann also bspw. nicht nur eine U-Form, sondern ist der Träger von einer Hinterschneidung in dieser U-Form gehalten. Der Formschluss hält den Träger somit insbesondere auch in jener Richtung im Gehäuse, in welcher sich das Dichtungselement von dem Träger weg erstreckt. Generell hat der Träger entlang der „Längsachse“ seine längste Erstreckung, diese liegt mittig im Träger und wird von dem Gehäuse teilweise umschlossen.In a preferred embodiment, the first and the second part of the housing hold the carrier in a positive manner in all directions perpendicular to the longitudinal axis. When viewed in the section plane, for example, they then not only form a U-shape, but the carrier is held in this U-shape by an undercut. The positive connection thus holds the carrier in the housing in the direction in which the sealing element extends away from the carrier. In general, the carrier has its longest extension along the “longitudinal axis”, this lies centrally in the carrier and is partially enclosed by the housing.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird auch der erste Teil des Gehäuses in einem 3D-Druckverfahren hergestellt, vorzugsweise mit demselben 3D-Drucker wie der zweite Teil des Gehäuses. Nach dem Drucken des ersten Gehäuseteils wird der Druckvorgang unterbrochen und die Trägerdichtung positioniert, anschließend wird der zweite Gehäuseteil aufgedruckt. Im Allgemeinen kann das 3D-Drucken bspw. auch ein Stereolithografieverfahren oder Selektives Lasersintern sein.According to a preferred embodiment, the first part of the housing is also produced using a 3D printing process, preferably using the same 3D printer as the second part of the housing. After the first housing part has been printed, the printing process is interrupted and the carrier seal is positioned, and the second housing part is then printed on. In general, 3D printing can also be a stereolithography process or selective laser sintering, for example.

In bevorzugter Ausgestaltung findet ein 3D-Drucker mit einem Druckkopf Anwendung. Aus diesem wird das Gehäusematerial an einer Düse in fließfähiger Form ausgegeben, wobei der Druckkopf wiederholt über den bis dato hergestellten Teil des Gehäuses bewegt wird. Mit dem Druckkopf wird eine Arbeitsebene abgefahren, bspw. in Zeilenform, anschließend wird der Druckkopf in eine darauffolgende Arbeitsebene versetzt. Das bzw. die Gehäuseteile werden so Ebene für Ebene aufgebaut.In a preferred embodiment, a 3D printer with a print head is used. From this, the housing material is dispensed in a flowable form at a nozzle, the printhead being moved repeatedly over the part of the housing that has been produced to date. A working level is traversed with the printhead, for example in line form, and the printhead is then moved to a subsequent working level. The housing part or parts are built up level by level.

Das Aufbringen des Gehäusematerials mit einem Druckkopf kann vorteilhaft sein, weil das Gehäusematerial damit selektiv genau dort platziert werden kann, wo das Gehäuse entsteht. Es wird also nicht, wie bspw. in einem Pulverbettverfahren, großflächig Gehäusematerial aufgebracht und dann nur bereichsweise verfestigt, sondern es wird das Gehäusematerial von Beginn an nur an den gewünschten Stellen aufgebracht (von etwaigen Stützstrukturen abgesehen). Dies kann vorliegend von besonderem Vorteil sein, weil sich somit einer Verschmutzung bzw. Beschädigung des Dichtungselements, insbesondere der Drahtstücke bzw. Fasern der Trägerdichtung vorbeugen lässt. Es könnten selbst kleinere Verunreinigungen bzw. Schadstellen die spätere Funktionalität empfindlich beeinträchtigen. Applying the housing material with a printhead can be advantageous because the housing material can thus be selectively placed exactly where the housing is made. It is therefore not applied to a large area of the housing material, as in a powder bed process, for example, and then only solidified in some areas, but rather the housing material is only applied to the desired locations from the start (apart from any support structures). This can be of particular advantage in the present case because it can thus prevent contamination or damage to the sealing element, in particular the wire pieces or fibers of the carrier seal. Even smaller impurities or damaged areas could significantly impair the later functionality.

In bevorzugter Ausgestaltung wird das Gehäusematerial durch Erhitzen in dem Druckkopf in die fließfähigem Form gebracht, ist in diesen also eine Heizeinrichtung integriert. Generell kann es sich bei dem Gehäusematerial bspw. um ein Kunststoffmaterial handeln, etwa einen Thermoplasten wie z. B. PP oder ABS. Das Gehäuse kann jedoch auch aus einem Metall hergestellt werden, wobei das fließfähige Gehäusematerial dann bspw. ein mit Metallpartikeln gefülltes Matrixmaterial sein kann, etwa Wachs. Bei einem anschließenden Temperaturprozess kann das Metall verdichtet bzw. -backen werden.In a preferred embodiment, the housing material is brought into the flowable form by heating in the printhead, so that a heating device is integrated in it. In general, the housing material can be, for example, a plastic material, such as a thermoplastic such as B. PP or ABS. However, the housing can also be made from a metal, the flowable housing material then being, for example, a matrix material filled with metal particles, such as wax. In a subsequent temperature process, the metal can be compressed or baked.

In bevorzugter Ausgestaltung liegt eine Grenzfläche, an welcher der erste und der zweite Gehäuseteil aneinandergrenzen, parallel zu einer Ebenenschar des 3D-Druckverfahrens. Diese Ebenenschar ergibt sich aus den Arbeitsebenen, in denen nacheinander jeweils das Gehäusematerial aufgebracht wird. Bevorzugt liegt die Grenzfläche solchermaßen in dem Gehäuse, dass eine die Grenzfläche beinhaltende Ebene den Träger durchsetzt.In a preferred embodiment, an interface, at which the first and the second housing parts adjoin one another, lies parallel to a set of planes of the 3D printing method. This group of levels results from the working levels in which the housing material is applied one after the other. The interface preferably lies in the housing in such a way that a plane containing the interface passes through the carrier.

In der zur Längsachse des Trägers senkrechten Schnittebene betrachtet bildet das Gehäuse bevorzugt auf zumindest einer Seite des Dichtungselements einen Schenkel, der eine Auslenkbarkeit des Dichtungselements begrenzt. In der Anwendung kann das Dichtungselement dann aufgrund einer Druckdifferenz in eine Anlage an diesen Schenkel gedrückt werden. Die Begrenzung der Auslenkung kann die Dichtfunktion verbessern. Bevorzugt bildet das Gehäuse auch auf der anderen Seite des Dichtungselements einen Schenkel (dieser kann das Dichtungselement bspw. gegen eine turbulente Anströmung abschirmen).When viewed in the sectional plane perpendicular to the longitudinal axis of the carrier, the housing preferably forms a leg on at least one side of the sealing element, which limits a deflectability of the sealing element. In use, the sealing element can then be pressed against this leg due to a pressure difference. Limiting the deflection can improve the sealing function. The housing preferably also forms a leg on the other side of the sealing element (this can, for example, shield the sealing element against turbulent flow).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse trotz einer Rotationssymmetrie der Trägerdichtung seinerseits nicht rotationssymmetrisch. Insbesondere im Falle der bevorzugten Anwendung in einer Strömungsmaschine bzw. einem Flugtriebwerk kann der Träger ringförmig geschlossen sein, seine Rotationsachse fällt dann typischerweise mit der Längsachse der Strömungsmaschine bzw. der Drehachse der Rotoren zusammen. Das Gehäuse ist dann gleichwohl zumindest segmentweise nicht rotationssymmetrisch, es kann bspw. wie vorstehend geschildert geometrische Besonderheiten, wie Vertiefungen / Vorsprünge zur Montage aufweisen. Mit dem 3D-Druckverfahren lassen sich diese besonders gut integrieren.According to a preferred embodiment, the housing itself is not rotationally symmetrical, in spite of a rotational symmetry of the carrier seal. In particular in the case of the preferred application in a turbomachine or an aircraft engine, the carrier can be closed in a ring, its axis of rotation then typically coinciding with the longitudinal axis of the turbomachine or the axis of rotation of the rotors. The housing is nonetheless non-rotationally symmetrical, at least in segments, it can have, for example, geometric features such as recesses / projections for assembly, as described above. These can be integrated particularly well with the 3D printing process.

Die Trägerdichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung eine Einfach-Trägerdichtung, dass Dichtungselement erstreckt sich also von dem Träger weg zu einem freien Ende hin. Ein solcher Aufbau kann insbesondere beim Dichten relativ zueinander bewegter Bauteile Anwendung finden, das freie Ende des Dichtungselements streicht entlang der Bauteiloberfläche.In a preferred embodiment, the carrier seal is a single carrier seal, that is to say the sealing element extends away from the carrier towards a free end. Such a structure can be used in particular in the sealing of components which are moved relative to one another, the free end of the sealing element sweeps along the component surface.

Die Trägerdichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung eine Bürstendichtung, es bilden also sich von dem Träger weg erstreckende Drahtstücke oder Fasern das Dichtungselement. Die Drahtstücke oder Fasern erstrecken sich bevorzugt jeweils zu einem freien Ende hin (Einfach-Bürstendichtung). Die Drahtstücke können bspw. aus einem dünnen Draht mit einem Durchmesser im Submillimeterbereich vorgesehen sein (z. B. zwischen 0,04 mm und 0,4 mm). Bei den Fasern kann es sich bspw. um Aramid-Fasern handeln, die z. B. einen Durchmesser von 0,012 mm haben können.In a preferred embodiment, the carrier seal is a brush seal, ie pieces of wire or fibers extending away from the carrier form the sealing element. The wire pieces or fibers preferably each extend to a free end (single brush seal). The pieces of wire can be provided, for example, from a thin wire with a diameter in the submillimeter range (for example between 0.04 mm and 0.4 mm). The fibers can, for example, be aramid fibers which, for. B. can have a diameter of 0.012 mm.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Träger einen Kern und einen Klemmkörper auf. Die Drahtstücke oder Fasern sind um diesen Kern gelegt, mit dem Klemmkörper sind sie daran fixiert. Als Klemmkörper kann bspw. ein längs geschlitztes Rohr vorgesehen sein, dass im Zuge der Herstellung aufgebogen und um den Kern samt darum gelegten Drahtstücken bzw. Fasern gequetscht wird. Als Kern kann bevorzugt ein Dickdraht vorgesehen sein, bspw. mit einem Durchmesser von mindestens 1 mm (mit einer möglichen Obergrenze bei höchstens 2 mm). Die Längsachse des Trägers fällt dann mit der Mittenachse des Dickdrahts zusammen.According to a preferred embodiment, the carrier has a core and a clamping body. The pieces of wire or fibers are laid around this core, they are fixed to it with the clamping body. A longitudinally slotted tube can be provided as the clamping body, for example, which is bent during production and squeezed around the core together with the wire pieces or fibers placed around it. A thick wire can preferably be provided as the core, for example with a diameter of at least 1 mm (with a possible upper limit of at most 2 mm). The longitudinal axis of the carrier then coincides with the central axis of the thick wire.

Die Erfindung betrifft auch eine gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellte Dichtungsvorrichtung, deren Gehäuse zumindest anteilig, bevorzugt insgesamt ein 3D-Druckteil ist. Das Gehäuse ist solchermaßen um den Träger der Doppelträgerdichtung herumgedruckt, dass es diesen teilweise umschließt.The invention also relates to a sealing device produced according to the present disclosure, the housing of which is at least partially, preferably overall, a 3D printed part. The housing is printed around the carrier of the double carrier seal in such a way that it partially surrounds it.

Ferner betrifft die Erfindung auch die Verwendung einer solchen Dichtungsvorrichtung zum Dichten in einer Strömungsmaschine, insbesondere einem Flugtriebwerk. Bevorzugt werden mit der Dichtungsvorrichtung relativ zueinander bewegte Bauteile gegeneinander gedichtet.Furthermore, the invention also relates to the use of such a sealing device for sealing in a turbomachine, in particular an aircraft engine. Components that are moved relative to one another are preferably sealed against one another with the sealing device.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in andere Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment, the individual features within the framework of the subordinate claims also being essential to the invention in other combinations and furthermore not being distinguished in detail between the different claim categories.

Im Einzelnen zeigt

  • 1 ein Triebwerk in einem schematischen Axialschnitt;
  • 2 eine erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung in einem zu ihrer Längsachse senkrechten Schnitt;
  • 3 einen Zwischenschritt in der Herstellung der Dichtungsvorrichtung gemäß 2;
  • 4 auf die Situation gemäß 3 folgend einen weiteren Zwischenschritt der Herstellung.
In detail shows
  • 1 an engine in a schematic axial section;
  • 2nd a sealing device according to the invention in a section perpendicular to its longitudinal axis;
  • 3rd an intermediate step in the manufacture of the sealing device according to 2nd ;
  • 4th according to the situation 3rd following a further intermediate step in manufacturing.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

1 zeigt eine Strömungsmaschine 1 in einem Axialschnitt, konkret ein Mantelstromtriebwerk. Funktional gliedert sich die Strömungsmaschine 1 in Verdichter 1.1, Brennkammer 1.2 und Turbine 1.3. Sowohl der Verdichter 1.1 als auch die Turbine 1.3 sind jeweils aus mehreren Stufen aufgebaut, jede Stufe setzt sich in der Regel aus einem Leit- und einem Laufschaufelkranz zusammen. Die Laufschaufelkränze rotieren im Betrieb um eine Längsachse 2 der Strömungsmaschine 1. Sie sind auf Wellen 3.1, 3.2 angeordnet. In der Abdichtung gegen die Wellen 3.1, 3.2 liegt ein mögliches Anwendungsgebiet einer vorliegend in Rede stehenden Dichtungsvorrichtung. 1 shows a turbomachine 1 in an axial section, specifically a turbofan engine. The turbomachine is functionally structured 1 in compressor 1.1 , Combustion chamber 1.2 and turbine 1.3 . Both the compressor 1.1 as well as the turbine 1.3 are each made up of several stages, each stage is usually composed of a guide and a rotor blade ring. The rotor blades rotate around a longitudinal axis during operation 2nd the turbomachine 1 . You are on waves 3.1 , 3.2 arranged. In the seal against the waves 3.1 , 3.2 is a possible area of application for a sealing device in question.

2 zeigt eine solche Dichtungsvorrichtung 20. Diese weist eine Trägerdichtung 21 und ein Gehäuse 22 auf. Die Trägerdichtung 21 ist aus einem Träger 23 aufgebaut, an dem ein Dichtungselement 24, nämlich Drahtstücke oder Fasern angeordnet sind. Im Einzelnen weist der Träger 23 einen Kern 25 auf, um den die Drahtstücke oder Fasern gelegt sind. Sie werden daran von einem Klemmkörper 26 gehalten, vorliegend einem längsgeschlitzten Rohr, das um den Kern 25 samt Drahtstücken oder Fasern gequetscht ist. Die Schnittebene gemäß 2 liegt senkrecht zu einer Längsachse 27 des Trägers 23. Mit ihren freien Enden legen sich die Drahtstücke oder Fasern an die abzudichtende Oberfläche 28 an. 2nd shows such a sealing device 20th . This has a carrier seal 21st and a housing 22 on. The carrier seal 21st is from a carrier 23 built on which a sealing element 24th , namely pieces of wire or fibers are arranged. Specifically, the carrier points 23 a core 25th around which the pieces of wire or fibers are laid. You will be reminded of it by a sprag 26 held, in the present case a longitudinally slotted tube, around the core 25th together with pieces of wire or fibers. The cutting plane according to 2nd is perpendicular to a longitudinal axis 27th of the carrier 23 . With their free ends, the pieces of wire or fibers lay against the surface to be sealed 28 on.

3 illustriert einen Zwischenschritt der Herstellung der Dichtungsvorrichtung 20. Es wurde bereits ein erster Teil 22.1 des Gehäuses 22 hergestellt, und zwar in einem 3 D-Druckverfahren (siehe unten). In diesen ersten Teil 22.1 wird, wie in 3 illustriert, die Trägerdichtung 23 eingelegt. Diese wurde zuvor konventionell hergestellt. 3rd illustrates an intermediate step in the manufacture of the sealing device 20th . It was already a first part 22.1 of the housing 22 manufactured in a 3D printing process (see below). In this first part 22.1 will, as in 3rd illustrated the carrier seal 23 inserted. This was previously made conventionally.

4 illustriert auf die Situation gemäß 3 folgend, wie ein zweiter Teil 22.2 des Gehäuses 22 in einem 3-D-Druckverfahren aufgedruckt wird (an einer Grenzfläche 22.3 beginnend). Aus einem Druckkopf 40 eines 3D-Druckers 41 wird das Gehäusematerial 42 in fließfähiger Form ausgegeben. Der Druckkopf 40 wird in einer Ebene 43.1 in Zeilenform über das entstehende Bauteil bewegt, das Gehäusematerial 42 wird dort aufgebracht, wo das zweite Gehäuseteil 22.2 entstehen soll. Anschließend wird der Druckkopf 40 in die darüber liegende Ebene 43.2 versetzt (und anschließend in die Ebenen 43.3, 43.4). Vorliegend ist das Gehäuse 22 aus einem Kunststoffmaterial vorgesehen. Mit Blick auf Überhänge können in der Praxis auch hier nicht dargestellte Stützstrukturen gedruckt werden, die anschließend wieder entfernt werden. 4th illustrated according to the situation 3rd following like a second part 22.2 of the housing 22 is printed in a 3-D printing process (at an interface 22.3 starting). From a printhead 40 of a 3D printer 41 becomes the housing material 42 issued in flowable form. The printhead 40 is in one level 43.1 moved in line form over the resulting component, the housing material 42 is applied where the second housing part 22.2 should arise. Then the printhead 40 to the level above 43.2 moved (and then to the levels 43.3 , 43.4 ). The case is present 22 provided from a plastic material. With a view to overhangs, support structures (not shown) can also be printed in practice, which are then removed again.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
StrömungsmaschineFluid machine
1.11.1
Verdichtercompressor
1.21.2
BrennkammerCombustion chamber
1.31.3
Turbineturbine
22nd
LängsachseLongitudinal axis
3.1,3.23.1.3.2
Wellenwaves
2020th
DichtungsvorrichtungSealing device
2121st
TrägerdichtungCarrier seal
2222
Gehäusecasing
22.122.1
Erster TeilFirst part
22.222.2
Zweiter TeilSecond part
22.322.3
GrenzflächeInterface
2323
Trägercarrier
2424th
Dichtungselement (Drahtstücke / Fasern)Sealing element (wire pieces / fibers)
2525th
Kerncore
2626
KlemmkörperSprags
2828
Oberflächesurface
4040
DruckkopfPrinthead
4141
3D-Drucker3D printer
4242
GehäusematerialHousing material
43.1-43.443.1-43.4
EbenenLevels

Claims (15)

Verfahren zum Herstellen einer Dichtungsvorrichtung (20), die eine Trägerdichtung (21) mit einem Träger (23) und einem Dichtungselement (24), sowie ein Gehäuse (22) aufweist, wobei sich das Dichtungselement (24) an dem Träger (23) erstreckt und das Gehäuse (22) den Träger (23) einfasst, bei welchem Verfahren - ein erster Teil (22.1) des Gehäuses (22) hergestellt wird, - anschließend die Trägerdichtung (21) mit dem Träger (23) an dem ersten Teil (22.1) des Gehäuses (22) positioniert wird, - und dann in einem 3D-Druckverfahren ein zweiter Teil (22.2) des Gehäuses (22) auf den ersten Teil (22.1) aufgedruckt wird, wobei der erste und der zweite Teil (22.1, 22.2) des Gehäuses (22) miteinander den Träger (23) in einer zu seiner Längsachse (27) senkrechten Schnittebene betrachtet teilweise umschließen.Method of manufacturing a sealing device (20), which has a carrier seal (21) with a carrier (23) and a sealing element (24), and a housing (22), the sealing element (24) extending on the carrier (23) and the housing (22) the carrier ( 23) includes the method by which - a first part (22.1) of the housing (22) is produced, - the carrier seal (21) with the carrier (23) is then positioned on the first part (22.1) of the housing (22), - and then in a 3D printing process, a second part (22.2) of the housing (22) is printed on the first part (22.1), the first and the second part (22.1, 22.2) of the housing (22) together holding the carrier ( 23) partially enclose viewed in a sectional plane perpendicular to its longitudinal axis (27). Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der erste und der zweite Teil (22.1, 22.2) des Gehäuses (22) den Träger (23) in allen Richtungen senkrecht zu der Längsachse (27) des Trägers (23) formschlüssig halten.Procedure according to Claim 1 , in which the first and the second part (22.1, 22.2) of the housing (22) hold the carrier (23) in a positive manner in all directions perpendicular to the longitudinal axis (27) of the carrier (23). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem auch der erste Teil (22.1) des Gehäuses (22) in einem 3D-Druckverfahren hergestellt wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd , in which the first part (22.1) of the housing (22) is also produced in a 3D printing process. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem der erste und der zweite Teil (22.1, 22.2) des Gehäuses (22) mit demselben 3D-Drucker (41) hergestellt werden.Procedure according to Claim 3 , in which the first and the second part (22.1, 22.2) of the housing (22) are produced with the same 3D printer (41). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem ein Gehäusematerial (42), aus dem zumindest der zweite Teil (22.2) des Gehäuses (22) aufgedruckt wird, bei dem 3D-Druckverfahren in fließfähiger Form aus einem Druckkopf (40) ausgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, in which a housing material (42), from which at least the second part (22.2) of the housing (22) is printed, is output in the 3D printing method in flowable form from a print head (40). Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem das Gehäusematerial (42) durch eine Heizeinrichtung in dem Druckkopf (40) in die fließfähige Form gebracht wird.Procedure according to Claim 5 , in which the housing material (42) is brought into the flowable form by a heating device in the print head (40). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem eine Grenzfläche (22.3) zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (22.1, 22.2) des Gehäuses (22) parallel zu einer Ebenenschar (43.1 - 43.4) liegt, in welcher in dem 3D-Druckverfahren aufgedruckt wird.Method according to one of the preceding claims, in which an interface (22.3) between the first and the second part (22.1, 22.2) of the housing (22) lies parallel to a set of planes (43.1-43.4), in which is printed in the 3D printing process becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem eine Grenzfläche (22.3) zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (22.1, 22.2) des Gehäuses (22) in einer Ebene liegt, welche den Träger (23) der Trägerdichtung (21) durchsetzt.Method according to one of the preceding claims, in which an interface (22.3) between the first and the second part (22.1, 22.2) of the housing (22) lies in a plane which passes through the carrier (23) of the carrier seal (21). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher das Gehäuse (22) in der zu der Längsachse (27) des Trägers (23) senkrechten Schnittebene betrachtet auf zumindest einer Seite des Dichtungselements (24) einen Schenkel bildet, der eine Auslenkbarkeit des Dichtungselements (24) begrenzt.Method according to one of the preceding claims, in which the housing (22), viewed in the sectional plane perpendicular to the longitudinal axis (27) of the carrier (23), forms a leg on at least one side of the sealing element (24) which deflects the sealing element (24 ) limited. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Träger (23) der Trägerdichtung (21) rotationssymmetrisch um eine Rotationsachse ist, das Gehäuse (22) bezüglich dieser Rotationsachse jedoch zumindest segmentweise asymmetrisch ist.Method according to one of the preceding claims, in which the carrier (23) of the carrier seal (21) is rotationally symmetrical about an axis of rotation, but the housing (22) is asymmetrical with respect to this axis of rotation, at least in segments. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Trägerdichtung (21) eine Einfach-Trägerdichtung (21) ist, sich also das Dichtungselement (24) von dem Träger (23) weg zu einem freien Ende hin erstreckt.Method according to one of the preceding claims, in which the carrier seal (21) is a single carrier seal (21), that is to say the sealing element (24) extends away from the carrier (23) towards a free end. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Trägerdichtung (21) eine Bürstendichtung ist, nämlich an dem Träger (23) angeordnete Drahtstücke oder Fasern das Dichtungselement (24) bilden.Method according to one of the preceding claims, in which the carrier seal (21) is a brush seal, namely pieces of wire or fibers arranged on the carrier (23) form the sealing element (24). Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Träger (23) einen Kern (25) und einen Klemmkörper (26) aufweist, wobei die Drahtstücke oder Fasern um den Kern (25) gelegt sind und von dem Klemmkörper (26) daran gehalten werden.Procedure according to Claim 12 , in which the carrier (23) has a core (25) and a clamping body (26), the wire pieces or fibers being laid around the core (25) and being held thereon by the clamping body (26). Dichtungsvorrichtung (20), mit einer Trägerdichtung (21) und einem Gehäuse (22), wobei die Trägerdichtung (21) einen Träger (23) und ein Dichtungselement (24) aufweist, wobei sich das Dichtungselement (24) gewinkelt zu einer Längsachse (27) des Trägers (23) von diesem weg erstreckt und das Gehäuse (22) den Träger (23) einfasst, und wobei die Dichtungsvorrichtung (20) in einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist, das Gehäuse (22) also zumindest anteilig ein 3D-Druckteil ist, das den Träger (23) in einer zu der Längsachse (27) senkrechten Schnittebene betrachtet teilweise umschließt.Sealing device (20) with a carrier seal (21) and a housing (22), wherein the carrier seal (21) has a carrier (23) and a sealing element (24), wherein the sealing element (24) extends at an angle to a longitudinal axis (27) of the carrier (23) and the housing (22) surrounds the carrier (23), and wherein the sealing device (20) is produced in a method according to one of the preceding claims, that is to say the housing (22) is at least partially a 3D printed part which partially views the carrier (23) in a sectional plane perpendicular to the longitudinal axis (27) encloses. Verwendung einer Dichtungsvorrichtung (20) nach Anspruch 14 zum Dichten in einer Strömungsmaschine (1), insbesondere einem Flugtriebwerk.Use of a sealing device (20) after Claim 14 for sealing in a turbomachine (1), in particular an aircraft engine.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013205922A1 (en) * 2013-04-04 2014-10-09 MTU Aero Engines AG Apparatus and method for fastening sealing elements
DE102013104069A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-23 Uwe Würdig Centrifugal pump and arrangement for suction-side radial gap sealing
GB2521394A (en) * 2013-12-18 2015-06-24 Skf Ab Multi-material seal, bearing and method of producing
DE102017208285A1 (en) * 2017-05-17 2018-11-22 Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh Sealing ring with 3D printing inlay

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004024080B4 (en) * 2004-05-14 2014-03-20 MTU Aero Engines AG brush seal

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013205922A1 (en) * 2013-04-04 2014-10-09 MTU Aero Engines AG Apparatus and method for fastening sealing elements
DE102013104069A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-23 Uwe Würdig Centrifugal pump and arrangement for suction-side radial gap sealing
GB2521394A (en) * 2013-12-18 2015-06-24 Skf Ab Multi-material seal, bearing and method of producing
DE102017208285A1 (en) * 2017-05-17 2018-11-22 Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh Sealing ring with 3D printing inlay

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