Efectos del Diámetro Interno de la Placa Trasera en la Entrada de Calor por Fricción y el Rendimiento General de los Sellos de Cepillo
Autores: Hildebrandt, Manuel; Schwarz, Heiko; Schwitzke, Corina; Bauer, Hans-Jörg; Friedrichs, Jens
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Efectos del Diámetro Interno de la Placa Trasera en la Entrada de Calor por Fricción y el Rendimiento General de los Sellos de Cepillo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Reducción de pérdidas
Sistema de aire secundario
Sellos de cepillo
Fricción
Entrada de calor
Flujo de masa de fuga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
Reducir las pérdidas en el sistema de aire secundario de turbinas de gas y vapor puede aumentar significativamente la eficiencia de estas máquinas. Mientras tanto, los sellos de cepillo son una alternativa ampliamente utilizada a los sellos de laberinto. Su ventaja más valiosa sobre otros conceptos de sellado es el espacio muy pequeño entre el paquete de sellado y el rotor, lo que reduce el flujo de masa de fuga. Este pequeño espacio se puede lograr gracias a la gran flexibilidad radial sin correr el riesgo de un deterioro severo en caso de roce. El roce entre el rotor y el sello durante la operación puede ocurrir como resultado, por ejemplo, de una expansión térmica desigual del rotor y el estator o una elongación del rotor debido a fuerzas centrífugas o fuerzas de maniobra. Gracias a la estructura flexible del sello de cepillo, las fuerzas de contacto durante un evento de roce se reducen; sin embargo, la entrada de calor por fricción aún puede ser considerable. Particularmente en motores de aeronaves con sus estructuras de rotor delgadas y ligeras, las tensiones materiales permisibles pueden superarse fácilmente por una mayor entrada de calor y, por lo tanto, dañar la integridad del motor. La geometría del sello tiene una influencia decisiva en las fuerzas de contacto resultantes y, en consecuencia, en la entrada de calor. Este documento es una contribución para comprender mejor la influencia de los parámetros geométricos del sello de cepillo en la entrada de calor y la fuga durante el roce del sello en el rotor. En este documento, se examinan en más detalle un total de tres sellos con diferentes diámetros internos de la placa de respaldo. Las pruebas experimentales se llevaron a cabo en el banco de pruebas de sellos de cepillo del Instituto de Turbomáquinas Térmicas (ITS) bajo condiciones relevantes para la máquina. Estas se representan por diferencias de presión de 1 a 7 bar, velocidades superficiales de 30 a 180 m/s y interferencias radiales de 0.1 a 0.4 mm. Para una mejor interpretación, los resultados se compararon con los obtenidos en el banco de pruebas estático del Instituto de Propulsión a Chorro y Turbomáquinas (IFAS) en la Universidad Técnica de Braunschweig. La rigidez, el desalojo y el comportamiento axial de los sellos en función de la presión diferencial se pueden examinar en este banco de pruebas. Se pudo demostrar que el diámetro interno de la placa de respaldo tiene una influencia decisiva en el comportamiento operativo general de un sello de cepillo.
Descripción
Reducir las pérdidas en el sistema de aire secundario de turbinas de gas y vapor puede aumentar significativamente la eficiencia de estas máquinas. Mientras tanto, los sellos de cepillo son una alternativa ampliamente utilizada a los sellos de laberinto. Su ventaja más valiosa sobre otros conceptos de sellado es el espacio muy pequeño entre el paquete de sellado y el rotor, lo que reduce el flujo de masa de fuga. Este pequeño espacio se puede lograr gracias a la gran flexibilidad radial sin correr el riesgo de un deterioro severo en caso de roce. El roce entre el rotor y el sello durante la operación puede ocurrir como resultado, por ejemplo, de una expansión térmica desigual del rotor y el estator o una elongación del rotor debido a fuerzas centrífugas o fuerzas de maniobra. Gracias a la estructura flexible del sello de cepillo, las fuerzas de contacto durante un evento de roce se reducen; sin embargo, la entrada de calor por fricción aún puede ser considerable. Particularmente en motores de aeronaves con sus estructuras de rotor delgadas y ligeras, las tensiones materiales permisibles pueden superarse fácilmente por una mayor entrada de calor y, por lo tanto, dañar la integridad del motor. La geometría del sello tiene una influencia decisiva en las fuerzas de contacto resultantes y, en consecuencia, en la entrada de calor. Este documento es una contribución para comprender mejor la influencia de los parámetros geométricos del sello de cepillo en la entrada de calor y la fuga durante el roce del sello en el rotor. En este documento, se examinan en más detalle un total de tres sellos con diferentes diámetros internos de la placa de respaldo. Las pruebas experimentales se llevaron a cabo en el banco de pruebas de sellos de cepillo del Instituto de Turbomáquinas Térmicas (ITS) bajo condiciones relevantes para la máquina. Estas se representan por diferencias de presión de 1 a 7 bar, velocidades superficiales de 30 a 180 m/s y interferencias radiales de 0.1 a 0.4 mm. Para una mejor interpretación, los resultados se compararon con los obtenidos en el banco de pruebas estático del Instituto de Propulsión a Chorro y Turbomáquinas (IFAS) en la Universidad Técnica de Braunschweig. La rigidez, el desalojo y el comportamiento axial de los sellos en función de la presión diferencial se pueden examinar en este banco de pruebas. Se pudo demostrar que el diámetro interno de la placa de respaldo tiene una influencia decisiva en el comportamiento operativo general de un sello de cepillo.