Triebwerksradialverdichter

Die in diesem Prüfstand verbaute Radialverdichterstufe entspricht der Auslegungsphilosophie moderner radialer Endstufen, wie sie in Strahltriebwerken der unteren Schubklasse verwendet werden. Experimentell werden neue Diffusorgeometrien hinsichtlich Ihrer Gesamtperformance getestet als auch Detailuntersuchungen und Parametervariationen durchgeführt.

Technische Daten

Zustandsgrößen im Auslegungspunkt:

  • Totaldruckverhältnis der Stufe: 3
  • Machzahl am Impelleraustritt: 0,95
  • Drehzahl: 19.400 U/min

Geometrie:

  • Eine Stufe mit verstellbarem Vorleitrad
  • Impeller mit jeweils 23 rückwärtsgekrümmten Voll- und Teilungsschaufeln
  • Außendurchmesser des Impellers: 400 mm
  • Diffusor in Pipe-Bauweise mit nachfolgendem beschaufeltem Nachleitapparat

Technische Einrichtungen

Antriebsmaschine:

  • Asynchronmaschine LDW Lloyd Dynamowerke
  • Elektronische Drehzahlregelung
  • Leistungsbereich: 1,6 – 1.600 kW
  • Drehzahlbereich: 150 – 1.500 1/min

Getriebe:

  • Zweistufiges Planetenradgetriebe
  • Gesamtübersetzungsverhältnis: 1 : 16,7
  • Maximale Abgangsdrehzahl: 25.000 1/min

Magnetlagerung (Active Magnetic Bearing):

  • Stufenlose Regelung des Axialspalts im Betrieb
  • Kompensation des hohen Axialschubs
  • Dynamische Messwertaufnahme von Schub, Spalt, Schwingungen

Geschlossener Luftkreislauf:

  • Massenstromblende nach DIN 1952
  • Schnellöffnungs-Drosselklappe
  • Druckregelung: Von 0,4 - 3 bar regelbarer Verdichtereintrittsdruck und bleed-Regelung
  • Variable Verdichtereintrittstemperatur durch Kreislaufwärmetauscher
  • Strömungsgleichrichter und lange Einlaufstrecke für homogene Laufradzuströmung

Untersuchungsgebiete

  • Gesamtperformance der Stufe für neue Geometrien
  • Detaillierte Strömungsuntersuchungen in Pipe Diffusor und Nachleitapparat
  • Reynoldszahlvariationen
  • Rotorspaltvariationen
  • Variationen der Rotor-Stator-Ausrichtung
  • Variationen der Zapfluft

Messtechnik

stationär:

  • Wanddruckbohrungen im Gehäuse über Laufrad und Diffusor
  • Fünflochsonde im Verdichtereintritt
  • Pitot-Sonden im Bereich zwischen Impeller und Diffusor
  • Dreiloch-Kobrasonde im Austritt der Diffusorbeschaufelung
  • Druck- und Temperaturmessung im Beruhigungsbehälter
  • 360° verstellbare Sondenrechen im Verdichteraustritt zur Druck- und Temperaturmessung
  • Torquemeter zur Bestimmung der Wellenleistung, der Drehzahl und des Drehmoments

instationär:

  • Halbleiter-Druckaufnehmer in der Gehäusewand über Laufrad und Diffusor
  • Hitzdrahtanemometrie im Verdichtereintritt
  • Rotorspaltmessungen mit kapazitiven Sensoren
  • PIV (Particle Image Velocimetry) im Diffusor

Schnittbild

1: Torquemeter, 2: Magnetlagerung, 3: Austrittsplenum, 4: Deswirler Schaufeln, 5: Pipe Diffusor, 6: Impeller, 7: Verstellbare Vorleitschaufeln, 8: Spinner, 9: Einlauf

Schnittbild Radialverdichter mit Pipe Diffusor

Prüfstandsaufbau

1: Motor, 2: Getriebe, 3: Radialverdichterstufe und Austrittsplenum, 4: Einlaufstrecke, 5: Beruhigungsbehälter, 6: Drossel, 7: Kühler, 8: Massenstromblende.

Komponenten des Radialverdichterprüfstandes