Untersuchung des Wärmeeintrags und der Reibleistung anstreifender Bürstendichtungen

Bürstendichtungen sind eine vergleichsweise neuartige Dichtungsbauart, ihre radial flexible Dichtungsstruktur toleriert kurzzeitigen Kontakt mit der rotierenden Gegenfläche ohne bleibende Schädigung. Die Größe des Dichtspaltes kann hierdurch reduziert werden, was im Vergleich zu Labyrinthdichtungen zu einer deutlichen Leckagereduzierung führt. Bedingt durch die reduzierten Dichtspalte treten Anstreifvorgänge häufiger auf. Sie verursachen durch mechanische Reibung einen problematischen Wärmeeintrag und verstärken den Verschleiß.
In diesem Kontext wurde am Institut für Thermische Strömungsmaschinen des Karlsruher Instituts für Technologie ein Prüfstand zur experimentellen Untersuchung von Bürstendichtungen entwickelt. Hauptmerkmal der neuartigen Prüfanlage ist die Möglichkeit zur Einstellung stufenlos variabler, konzentrischer oder exzentrischer Überdeckungen.
Mit Hilfe detaillierter experimenteller Untersuchungen werden das Durchsatzverhalten, die Reibleistung, der Verschleiß und der Wärmeeintrag in den Rotor beim konzentrischen bzw. exzentrischen Anstreifen von Bürstendichtungen ermittelt. Umfangsgeschwindigkeiten und Drücke decken einen weiten Bereich realer Anwendungen in Gasturbinen und Flugtriebwerken ab. Durch eine zusätzlich ausgeführte analytische Wärme- und Energiebilanz werden aufschlussreiche Informationen über die Aufteilung der Wärmeeinträge in die Dichtung und den Rotor gewonnen, welche bisherige aus der Literatur bekannte Modellannahmen deutlich relativieren.