Leckageverhalten und rotordynamische Charakterisierung von dynamischen Dichtungssystemen für Turbomaschinen

Turbomaschinen spielen in den Bereichen Energie, Industrie und Verkehr auch in Zukunftsszenarien mit ehrgeizigen Reduktionszielen von Treibhausgasemissionen eine wichtige, sektorübergreifende Rolle. Sie sind weiterhin Gegenstand intensiver Forschungsaktivitäten, wobei die Wirkungsgradverbesserung durch Optimierung der Dichtungssysteme einen attraktiven Ansatzpunkt bietet. Bei der Weiterentwicklung von dynamischen Dichtungen ist nicht nur ihre Leckage, sondern auch die Rotordynamik von Turbomaschinen zu berücksichtigen, da Dichtungen unerwünschte destabilisierende Wirkung haben können. Beide Aspekte im Zusammenhang mit modernen dynamischen Gasdichtungstechnologien für Turbomaschinen bilden den Schwerpunkt der vorliegenden Dissertation.

Auf Grundlage einer ausführlichen Recherche zum Stand der Technik wurden ein berührungsloses Dichtungssystem mit erhöhter Dämpfung und eine adaptive Dichtung für weiterführende Studien ausgewählt. Mehrere experimentelle Ansätze und numerische Modelle kommen zum Einsatz, um Leckage sowie rotordynamische Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten zu ermitteln. Hierbei wird nicht nur der Einfluss variierender Betriebsparameter hinsichtlich Vordruck, Vordrall, Rotordrehzahl und Rotorschwingfrequenz berücksichtigt. Auch die Auswirkung von Geometrievariationen wird untersucht und hinsichtlich Optimierungsmöglichkeiten von Leckage, rotordynamischen Eigenschaften und Fertigungsaufwand diskutiert.