Mit ProBe kann das Betriebsverhalten von Bürstendichtungen umfangreich analysiert werden um Vorhersagemodelle zum Dichtungseinsatz in Wasserstoffgasturbinen zu validieren.
Mit dem langsam rotierenden Bürstendichtungsprüfstand ProBe (Prototypischer Bürstendichtungsprüfstand) ist der erste Rotorprüfstand für das DLR-Institut für Test und Simulation für Gasturbinen fertig gestellt. Das Ziel des Prüfstandes ist die detaillierte Charakterisierung des Verhaltens von Bürstendichtungen für die Ertüchtigung in H2-verbrennenden Triebwerken. Dank der umfangreichen Messtechnik, die an diesem Prüfstand zum Einsatz kommt, sollen das Verständnis des Betriebsverhaltens von Bürstendichtungen erweitert, sowie Validierungsdaten für Simulationsmodelle generiert werden. Diese Erkenntnisse sind entscheidend, um das sehr effiziente Dichtungskonzept auf einen Einsatz in wasserstoffbetriebenen Triebwerken vorzubereiten. Besonders im Hinblick auf Druckunterschiede, Temperatur und Materialen sind neue Herausforderungen gegenüber kerosinbetriebenen Triebwerken zu erwarten.
Bürstendichtungen werden in Flugzeugtriebwerken und diversen anderen Anwendungen eingesetzt um an schnell rotierenden Bauteilen Druckunterschiede abzudichten. In Triebwerken kommen sie zum Beispiel im Sekundärluftsystem zum Einsatz. Durch das flexible Verhalten der Dichtung und geringerem Verschleiß im Falle von Anstreifen kann der Dichtspalt im Gegensatz zu herkömmlichen Labyrinthdichtungen signifikant reduziert werden. Dadurch ist es möglich eine Reduktion der Leckage um bis zu 90 % zu erreichen und somit die Effizienz von Triebwerken deutlich zu steigern.
Um den Auslegungsprozess für neue Anwendungsfälle zu optimieren wird am DLR-Institut ein Fluid-Struktur-Simulationsmodell für Bürstendichtungen entwickelt, welches mit Hilfe der Prüfstandsmessdaten validiert wird. Hierfür bieten die geringe Umfangsgeschwindigkeit und der Betrieb bei Raumtemperatur die Möglichkeit ein breites Spektrum an hochauflösender Messtechnik zu verbauen. Dazu gehören neben standardmäßig verbauten Massestrom-, Temperatur- und Druckmessungen auch optische Zugänge zur Beobachtung des Borstenpakets. Kraft- und Drehmomentmessungen ermöglichen die Bestimmung der Kräfte im Kontaktfall mit dem Rotor. Umfangreiche Drucksensorik auf der Rotoroberfläche bietet die Möglichkeit für ein hochgenaues Druckprofil im Dichtspalt.
