Carbon seal design evaluation

Abstract

Sızdırmazlık konusu turbo-makinalarda yüksek güç, yüksek verimlilik ve genel gas türbini geliştirmeleri için önemli ve gereklidir. Rekabetçi turbo-makina tasarımı için iyi tasarlanmış düşük sızdırmazlık miktarları ile uzun ve süre çalışabilen sızdırmazlık elemanları gerekir. Uygunsuz sızdırmazlık elemanı tasarımı sonucu oluşan yüksek kaçak miktarları verim düşüşü, tasarım kararsızlıkları, yetersiz hava tahliyesi sebebiyle disk boşluklarında sıcaklık artışı ve yüksek yağ tüketimi gibi istenmeyen durumlara neden olur. Tasarımcılar, motor performansını ve dayanıklılığını artırmak için en uygun maliyetli yöntem olduğundan genellikle sızdırmazlık teknolojisine özel ilgi duyarlar. Gas türbinli motorlarda farklı sızdırmazlık teknolojileri kullanılmaktadır. Tasarım mühendisleri, uygun sızdırmazlık teknolojisini seçmek için genellikle ortam sıcaklığı, basıncı, bağıl hareketi, aşınma kapasitesini, ısı üretimini, ağırlığı, kullanılabilir alanı, üretim kolaylığını ve kurulum ve sökme kolaylığını dikkate alır. Bu tez özellikle odağının karbon keçelerde olduğu turbo-makinelerde kullanılan sızdırmazlık teknolojisine gener bir bakış sunmaktadır. Ayrıca turbo-makine için bir tasarım örneği sunulmaktadır.

Sealing is extremely important for turbomachinery and essential for high power, high efficiency, and overall gas turbine development. Competitive turbomachinery design requires well-designed and robust seals those can work for very long times with low leakages. High leakage as a result of inadequate sealing can cause efficiency penalties, design instabilities, temperature increase on disk cavities due to insufficient purge, and high oil consumption which are undesired conditions for turbomachinery design. Designers generally have special interest in sealing technology, since it is the most cost effective method to improve engine performance and durability. Different sealing technologies are used in gas turbine engines. Design engineers generally consider the surrounding temperature, pressure, relative movement, wear capability, heat generation, weight, available space, ease of manufacture and ease of installation and removal to select the appropriate sealing technology. This thesis represents an overview of turbomachinery sealing technology with a specific focus on carbon seals. Moreover, a design example for a turbomachinery is presented.