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Abradable seal coatings and claddings for compressor applications

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Hochtemperatur-Anstreifprüfstand für Verdichtergehäuse

Europäische Unternehmen waren insbesondere bei der Erforschung von effizienteren Turbinentriebwerken sehr aktiv. Diese Forschung umfasste Verbesserungen des verwendeten Dichtsystems, welches aus einem Einlaufbelag besteht, der sich zwischen der Turbinenschaufel und dem Verdichtergehäuse befindet. Diese Einlaufbeläge besitzen ein spezielles Abriebverhalten und konnten zu einer deutlichen Effizienzsteigerung des Triebwerks und zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch beitragen.

Industrielle Technologien

Das SEAL-COAT-Projekt hat zu einem besseren und umfassenderen Verständnis des Abriebverhaltens beigetragen. Wenn Einlaufbeläge mit einem abrasiveren Material, welches sich in Bewegung befindet, in Kontakt kommen, kommt es bei ihnen zum Abrieb. Das entgegengesetzte, abrasive Material unterliegt dabei keinem Verschleiß. Solche Einlaufbeläge kommen bei den Kompressoren sowie den Turbinensektionen von Flugzeugtriebwerken zum Einsatz. Bei diesen Komponenten muss der Abstand zwischen den Schaufelspitzen und dem Gehäuse auf ein Minimum reduziert werden, wobei gleichzeitig auch die thermische Dehnung berücksichtigt werden muss. Um einen Kontakt der Schaufelspitze mit dem Gehäuse, der zu einer Zerstörung der Turbine führen kann, zu vermeiden, darf dieser Abstand nicht zu klein gewählt werden. Einlaufbeläge werden daher nicht nur eingesetzt, um möglichst kleine Abstände realisieren zu können, sondern auch, damit sich die Abstände während des Betriebs automatisch anpassen können. Bevor diese neu entwickelten Einlaufbeläge in Triebwerken eingesetzt werden können, müssen sie umfangreichen Tests unterzogen werden. Im Rahmen des SEAL-COAT-Projekts wurde hierfür eine Anlage entwickelt, mit der Einlaufbeläge unter möglichst realitätsnahen Bedingungen geprüft werden können. Die Prüftemperatur der Anlage, des sogenannten Anstreifprüfstands, war auf 650°C begrenzt. Die Triebwerksleistung kann verbessert werden, indem das Verdichtungsverhältnis erhöht wird. Die Kompressoren sind dann höheren Temperaturen ausgesetzt. Daher waren für den Prüfstand Temperaturen von bis zu 750°C erforderlich. Die Wissenschaftler des SEAL-COAT-Projekts rüsteten den Anstreifprüfstand mit einer neuen Heizvorrichtung und einer neuen Regelung für die Heizvorrichtung aus. Durch diese Verbesserungen war es den Wissenschaftlern möglich, Einlaufbeläge für zukünftige Anwendung zu testen. Testreihen können dabei nicht nur für eigene Forschungszwecke durchgeführt werden, es ist auch möglich, dass Untersuchungen für Unternehmen durchgeführt werden, bei denen Bedarf nach dieser einmaligen Prüfmethode besteht. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit lassen sich nicht nur auf Flugzeugtriebwerke anwenden, sondern auch auf Gasturbinen, die bei der Stromerzeugung eingesetzt werden, auf Kompressorpumpen und auf Turbolader von Verbrennungsmotoren.

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