Das Leckageverhalten einer radial adaptiven Dichtung in Abhängigkeit von strömungsmechanischen und geometrischen Einflussfaktoren
Laura Beermann
Diese Publikation zitieren
Laura Beermann, Das Leckageverhalten einer radial adaptiven Dichtung in Abhängigkeit von strömungsmechanischen und geometrischen Einflussfaktoren (2021), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832585952
51
Accesses
Accesses
Beschreibung / Abstract
Aufgrund großer Umfangsgeschwindigkeiten und teils sehr hoher Temperaturen der Komponenten werden in Turbomaschinen berührungsfreie Dichtungen eingesetzt. Die in Umfangsrichtung mehrfach geteilte und elastisch aufgehängte adaptive Dichtung schließt sich aufgrund der über die Dichtung anliegenden Druckdifferenz bis auf die gewünschte Spaltweite und hält diese auch bei sich ändernden Relativdehnungen zwischen Rotor und Stator weitgehend konstant.
In dieser Arbeit wird das Betriebsverhalten dieser Dichtung unter realitätsnahen Randbedingungen experimentell und mit Hilfe von numerischen Verfahren untersucht.
Für die experimentellen Untersuchungen wurden zwei komplexe und modulare Versuchsstände neu aufgebaut und eingesetzt. Mit Hilfe einer Konfiguration zur Untersuchung ringförmiger Dichtungen bei rotierendem Läufer wurde das Spaltverhalten sowohl bei konzentrischen als auch exzentrischen Verschiebungen analysiert. In einem ergänzenden ebenen Aufbau konnte das Spaltverhalten zeit- und ortsaufgelöst beobachtet und die treibenden Mechanismen identifiziert werden. Ergänzend wurden detaillierte numerische Untersuchungen durchgeführt, mit deren Hilfe die Interpretation der experimentellen Ergebnisse unterstützt wurde.
In dieser Arbeit wird das Betriebsverhalten dieser Dichtung unter realitätsnahen Randbedingungen experimentell und mit Hilfe von numerischen Verfahren untersucht.
Für die experimentellen Untersuchungen wurden zwei komplexe und modulare Versuchsstände neu aufgebaut und eingesetzt. Mit Hilfe einer Konfiguration zur Untersuchung ringförmiger Dichtungen bei rotierendem Läufer wurde das Spaltverhalten sowohl bei konzentrischen als auch exzentrischen Verschiebungen analysiert. In einem ergänzenden ebenen Aufbau konnte das Spaltverhalten zeit- und ortsaufgelöst beobachtet und die treibenden Mechanismen identifiziert werden. Ergänzend wurden detaillierte numerische Untersuchungen durchgeführt, mit deren Hilfe die Interpretation der experimentellen Ergebnisse unterstützt wurde.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- Vorwort der Herausgeber
- Vorwort des Autors
- Inhaltsverzeichnis
- Symbolverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Einleitung
- Stand der Forschung
- Luftsystem und Dichtungstechnologie in Turbomaschinen
- Klassische Labyrinthdichtungen
- Alternative flexible Dichtungsbauweisen
- Adaptive Labyrinthdichtungen
- Zielsetzung und vorgeschlagener Lösungsweg dieser Arbeit
- Experimenteller Prüfstandsaufbau und Instrumentierung
- Testträger der experimentellen Untersuchungen
- Experimenteller Aufbau der Untersuchungen mit drehendem Rotor
- Experimenteller Aufbau der Untersuchungen mit ebenem Dichtungsträger
- Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen der ringförmigen Dichtung
- Einfluss der Drehzahl
- Einfluss des Dralls in der Dichtungsanströmung
- Einfluss der Exzentrizität
- Zusammenfassung
- Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen eines einzelnen ebenen Dichtungsschuhs
- Druckverteilung des Dichtungsschuhs
- Einfluss des Druckniveaus
- Einfluss der Druckänderungsrate
- Einfluss der Steifigkeit und des Anfangsspalts
- Einfluss der Dämpfung
- Quantifizierung der Sekundärleckage
- Zusammenfassung
- Numerische Untersuchungen eines Dichtungsschuhs
- Vergleich der numerischen Untersuchungen mit den experimentellen Daten
- Numerische Abbildung des Bewegungsprozesses der Dichtung
- Einfluss der Spalthöhe und des Druckverhältnisses auf die wirkenden Kräfte
- Einfluss des Druckniveaus auf die Kraftverteilung der Dichtung
- Zusammenfassung
- Zusammenfassung
- Literaturverzeichnis
- Mitbetreute Bachelor- und Masterarbeiten
- Eigene Veröffentlichungen
- Anhang
- Bestimmung des Dralls im Prüfstand mit drehendem Rotor
- Instrumentierung des Prüfstands mit drehendem Rotor
- Prüfstand zur Untersuchung des ebenen Prüfkörpers