Charakterisierung des Betriebsverhaltens axial adaptiver Gleitringdichtungen mit Lufteinblasung

Charakterisierung des Betriebsverhaltens axial adaptiver Gleitringdichtungen mit Lufteinblasung von Wilhelm,  Julius
Gasturbinen werden in der Energiewirtschaft zur Stromerzeugung eingesetzt und sind als Antriebe für moderne Flugzeuge aufgrund ihrer hohen spezifischen Leistungen und herausragenden Zuverlässigkeit nahezu alternativlos. Die aktuellen Entwicklungsziele werden neben der weiteren Steigerung des thermischen Wirkungsgrads zunehmend von der Steigerung der Flexibilität und der Verbesserung des Teillastverhaltens bestimmt. Mit neuartigen adaptiven Dichtungen, wie beispielsweise der axial adaptiven Gleitringdichtung mit Lufteinblasung (AFS), ist es möglich, geringe Spaltweiten über weite Betriebsbereiche einzuhalten und dabei einen berührungsfreien Betrieb der Komponenten bei minimaler Leckage zu gewährleisten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden experimentelle und numerische Ergebnisse zur Charakterisierung des Betriebsverhaltens einer AFS beschrieben. Im Fokus stehen die Ergebnisse zum transienten Schließverhalten, dem Folgeverhalten bei bewegtem Gehäuse und zu den Einflüssen von Anströmung und Rotation. Erstmals werden experimentelle Daten zur Druckkraft und Luftfilmsteifigkeit für das Luftlager des Dichtsystems bei drehendem Rotor präsentiert. Im zweiten Teil der Arbeit wird auf das Strömungsfeld und die Validierung der numerischen Strömungssimulation eingegangen. Aus den experimentellen und numerischen Ergebnissen werden Berechnungsansätze für den stationären Betrieb abgeleitet und eine beispielhafte Auslegung des Dichtsystems durch Optimierung einzelner Komponenten diskutiert.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Charakterisierung des Betriebsverhaltens axial adaptiver Gleitringdichtungen mit Lufteinblasung

Charakterisierung des Betriebsverhaltens axial adaptiver Gleitringdichtungen mit Lufteinblasung von Wilhelm,  Julius
Gasturbinen werden in der Energiewirtschaft zur Stromerzeugung eingesetzt und sind als Antriebe für moderne Flugzeuge aufgrund ihrer hohen spezifischen Leistungen und herausragenden Zuverlässigkeit nahezu alternativlos. Die aktuellen Entwicklungsziele werden neben der weiteren Steigerung des thermischen Wirkungsgrads zunehmend von der Steigerung der Flexibilität und der Verbesserung des Teillastverhaltens bestimmt. Mit neuartigen adaptiven Dichtungen, wie beispielsweise der axial adaptiven Gleitringdichtung mit Lufteinblasung (AFS), ist es möglich, geringe Spaltweiten über weite Betriebsbereiche einzuhalten und dabei einen berührungsfreien Betrieb der Komponenten bei minimaler Leckage zu gewährleisten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden experimentelle und numerische Ergebnisse zur Charakterisierung des Betriebsverhaltens einer AFS beschrieben. Im Fokus stehen die Ergebnisse zum transienten Schließverhalten, dem Folgeverhalten bei bewegtem Gehäuse und zu den Einflüssen von Anströmung und Rotation. Erstmals werden experimentelle Daten zur Druckkraft und Luftfilmsteifigkeit für das Luftlager des Dichtsystems bei drehendem Rotor präsentiert. Im zweiten Teil der Arbeit wird auf das Strömungsfeld und die Validierung der numerischen Strömungssimulation eingegangen. Aus den experimentellen und numerischen Ergebnissen werden Berechnungsansätze für den stationären Betrieb abgeleitet und eine beispielhafte Auslegung des Dichtsystems durch Optimierung einzelner Komponenten diskutiert.
Aktualisiert: 2023-04-16
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Gleitringdichtungen

Gleitringdichtungen von Waidner,  Peter
Gleitringdichtungen sind wie andere Maschinenelemente Bestandteil von Maschinen und unterliegen immer der Wechselwirkung mit Anlagen und dem abzudichtenden Fluid als dessen Schmiermedium. Über das zentrale Wissen der Dichtungen hinaus wurden ein paar grundlegende Randthemen zur Dichtungstechnik und zum Umfeld der Gleitringdichtungen wie zum Beispiel Material bearbeitet. Kapitel zu den abzudichtenden Maschinen und Fluiden hinsichtlich der Relevanz für Gleitringdichtungen ergänzen die Sammlung. Eine erweiterte Darstellung wird einer erweiterten dritten Auflage, die bereits in Vorbereitung ist, vorbehalten. Der gesamte Inhalt kann aber natürlich bezüglich einer umfassenden Darstellung des Wissens über Gleitringdichtungen und deren Anwendung immer nur unvollständig sein. Ich bin dankbar für jede weitere Anregung zur Verbesserung und Erweiterung der Sammlung durch meine Leser. Bitte unterstützen Sie mich in der Weiterentwicklung der Sammlung. Die Dichtungstechnik insgesamt hat bis heute keine einheitlichen Grundlagen wie die Ingenieurinnen und Ingenieure dies von anderen Maschinenelementen kennen. Das gesamte Gebiet der Dichtungstechnik stellt daher erhöhte interdisziplinäre Ansprüche an Kenntnisse des Designs, bezüglich der technischen Mechanik und Festigkeitslehre, der Werkstoffe, der Funktion und Wirkungsweise der Maschinen, der Chemie, der Strömungsmechanik, der Wärmelehre als Teilgebiet der Thermodynamik und nicht zuletzt der allumfassenden Physik. Die modernen umfassenden Methoden der Tribologie bieten zusammenfassend die Grundlage des Verständnisses der Reibungsvorgänge in den extremen Dichtspalten von Gleitringdichtungen. Altgediente Praktiker möchten möglichst eine umfassende Darstellung, für den Neuling in der Dichtungstechnik ist es dagegen einerseits schwierig andererseits unerlässlich sich ausführlich mit den gesamten Grundlagen der Ingenieurskunst zu beschäftigen. Die Kunst der Darstellung lag für mich daher nicht in der abschließenden Zusammenfassung, sondern in der Abgrenzung des Stoffs als Kompromiss. Die wissenschaftliche Genauigkeit leidet gewissermaßen in manchen Details unter der einfachen Darstellung der Verständlichkeit. Ich wünsche allen Lesern viel Spaß beim systematischen oder auszugsweisen Lesen. Peißenberg, Januar 2019 Prof. Dr.-Ing. Peter Waidner
Aktualisiert: 2022-07-06
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