Erarbeitung eines mathematischen Modells der Strömung in Wellendichtungen bei Kaplanturbinen

Abstract

(Wellen)Dichtungen sind bei Wasserturbinen wesentliche Bauelemente und stellen bei Kunden ein großes Qualitätsmerkmal dar. Sie besitzen die Aufgabe die Lagerungen vor dem Eindringen von Wasser zu schützen. Im Speziellen wird bei dieser Aufgabenstellung eine Dichtung untersucht, die sich zwischen Laufradnabe und Turbinenwelle bei einer Kaplanturbine befindet und bei welcher der Spalt von zwei ebenen Stirnflächen gebildet wird. Es soll der theoretische Hintergrund, also das Verhalten der Strömung in der Dichtung und das mechanische Verhalten der Gummilippe, in Abhängigkeit verschiedener Parameter genauer untersucht werden. Die Leckage strömt in radialer Richtung durch den Dichtspalt und die Spalthöhe wird durch eine axiale Relativbewegung der Dichtflächen verändert. Diese Anordnung wird auch Axialdichtung (Gleitringdichtung) genannt. Diese Dichtung soll wird ihre Zielgrößen wie Leckage, Reibmoment und Reibleistung untersucht. Die Schwierigkeit bei der Auslegung von Axialdichtungen liegt darin, dass der Leckagevolumenstrom minimiert werden soll, was jedoch einen sehr engen Dichtspalt voraussetzt. Es soll jedoch auch der Verschleiß der Dichtung einen zulässigen Wert nicht überschreiten, welcher sehr stark von der Anpresskraft zwischen den Dichtflächen abhängig ist. Diese Bedingungen sind jedoch zum Teil gegenläufig und bedingen eine sorgfältige Auslegung der Dichtung.