Anstreifvorgänge in Turbinen - Experimentelle Untersuchung und Modellierung

Das Erzielen hoher Wirkungsgrade in Gasturbinen erfordert die Minimierung der Spaltmaße zwischen Rotor und Stator, welche sich im Betrieb durch z.B. thermische Ausdehnungen ständig ändern. Die mangelnde Beherrschung der Spaltmaße führt oft zum Anstreifen (Reibvorgänge), wodurch Rotor und Stator z.B. in Form von Verschleiß oder Rissbildung kritisch beschädigt werden können. Die Gewährleistung einer hohen Betriebssicherheit und hoher Wirkungsgrade der Gesamtmaschine erfordert daher Dichtsysteme, die auch heftige Anstreifvorgänge tolerieren müssen. Labyrinthdichtungen mit Anstreifbelägen können diese Aufgabe erfüllen.
 

Gemeinsam mit dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen des Karlsruher Instituts für Technologie und dem Lehrstuhl Metallische Werkstoffe der Universität Bayreuth tragen wir dazu bei, das grundlegende Verständnis der für den Anstreifvorgang von Labyrinthdichtungen wesentlichen Prozesse zu verbessern und geeignete Modelle und Werkzeuge zu entwickeln, um zukünftig das Labyrinthdichtungssystem einer Turbomaschine für ein gegebenes Anforderungsprofil vollständig auslegen und zuverlässige Leistungsfähigkeits- und Lebensdauerprognosen abgeben zu können. Während die experimentellen Versuche an den beiden oben genannten Instituten durchgeführt werden, wird am hiesigen Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Werkstoffmechanik ein Multiskalen-Finite-Elemente-Modell entwickelt und für die simulativen Untersuchungen eingesetzt. Die Wechselwirkungen der zahlreichen Einflussparameter, die extremen Bedingungen beim Anstreifen, wie z.B. hohe Temperaturen und hohe Reibgeschwindigkeiten von mehreren hundert Metern pro Sekunde und die Vorgänge auf Mikrostrukturebene stellen hohe Anforderungen an das Simulationsmodell.

 

Für weitere Informationen zu diesem Projekt kontaktieren Sie bitte J. Huber.