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Einfluß der Variation geometrischer Größen auf das Anstreif- und Leckageverhalten von Bürstendichtungen

Einfluß der Variation geometrischer Größen auf das Anstreif- und Leckageverhalten von Bürstendichtungen
Autor:

Hildebrandt, M.
Schwitzke, C.
Bauer, H.-J.

Quelle:

Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V.
Heft 1131-2017

Die Bürstendichtung ist zwar, aufgrund ihrer flexiblen Struktur, in der Lage die Kontaktkräfte während des Anstreifens deutlich zu reduzieren; der reibungsbedingte Wärmeeintrag kann dennoch beträchtliche Werte annehmen. Insbesondere in Luftfahrantrieben mit ihren dünnen und leichten Rotorstrukturen können die zulässigen Materialwerte überschritten werden und so die Unversehrtheit der Maschine gefährden. Die Geometrie der Dichtung hat dabei einen entscheidenden Einfluss auf die entstehenden Kontaktkräfte und somit den Wärmeeintrag. Die komplexen Zusammenhänge zwischen den geometrischen Parametern der Dichtung und dem Wärmeeintrag und den Leckageeigenschaften sind noch nicht vollständig verstanden. In dieser Arbeit wurde der Einfluss der geometrischen Parameter einer Bürstendichtung auf den Wärmeeintrag in den Rotor und das Leckageverhalten untersucht. Um den Einfluss der geometrischen Parameter der Dichtung zu untersuchen, wurde eine Auswahl an Dichtungen unter maschinenrelevanten Bedingungen getestet. Es wurden der Borstendurchmesser, die Packungsdichte und der axiale Abstand des Borstenpakets zum Stützring variiert. Die Tests wurden mit Differenzdrücken von 1 bis 7bar, Umfangsgeschwindigkeiten von 30 bis 180m/s und radialen Überdeckungen von 0,1 bis 0,4mm durchgeführt. Die transienten Temperaturanstiege während des Anstreifens wurden mit 24 in die Rotorstruktur eingelassenen Thermoelementen erfasst. Die Temperaturverläufe wurden mit den Ergebnissen einer thermalen finite Elemente Analyse des Rotors verglichen um so auf den Wärmeeintrag in den Rotor zu schließen.