Ein Beitrag zum Verständnis des Anstreif- und Leckageverhaltens von Bürstendichtungen bei Variation geometrischer Parameter

Forschungsberichte aus dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen, Bd. 82/2021

Manuel Hildebrandt

ISBN 978-3-8325-5266-4
162 Seiten, Erscheinungsjahr: 2021
Preis: 52.50 €
Ein Beitrag zum Verständnis des Anstreif- und Leckageverhaltens von Bürstendichtungen bei Variation geometrischer Parameter

Im vorliegenden Band der Schriftenreihe wird die Fragestellung des Einflusses geometrischer Parameter der Bürstendichtung auf ihr Anstreif- und Leckageverhalten gezielt experimentell untersucht. Anhand von Anstreifversuchen wird sowohl der reibungsbedingte Wärmeeintrag in den Rotor, als auch die Gesamtreibleistung für eine Vielzahl an Betriebsparametern bestimmt. Aus dem Verhältnis des Wärmeeintrags in den Rotor und der Gesamtreibleistung ergibt sich die Wärmestromaufteilung zwischen Rotor und dem Borstenpaket und der Luft.

Erkenntnisse über das Leckageverhalten der Dichtungen, insbesondere über das Rückstell- bzw. Hystereseverhalten, kann durch einen Vergleich der Leckagemassenströme vor, während und nach dem Anstreifen analysiert werden. Zur Interpretation des dichtungsinternen Wärmetransports- und übergangs wird ein detailliertes aerothermisches numerisches Modell erstellt, welches auch die Strömung durch das Borstenpaket während des Anstreifens mitberücksichtigt. Das Ziel dieser Modellierung ist zum einen, das Verständnis über die Aufteilung der Wärmeströme während des Anstreifens besser zu verstehen.

Zum anderen wird hierdurch überprüft, ob die oft genutzten Korrelationen zur Berechnung der Wärmeübergangskoeffizienten an den Borsten auf Basis von Rohrbündel-Wärmeübertragern angewendet werden können. Sowohl die umfangreiche, experimentell ermittelte Datenbasis als auch das validierte numerische Modell können zukünftig als eine wichtige Grundlage für die Auslegung von Bürstendichtungen für thermische Turbomaschinen dienen.