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Immer dort, wo Maschinen bewegt oder große Massen sanft beschleunigt werden sollen, kommen so genannte Turbokupplungen zum Einsatz. In diesen wird das Drehmoment durch ein Betriebsfluid übertragen. Wie sich dieses Fluid im Inneren der Kupplung genau verhält, blieb den Ingenieuren bislang verborgen. Vor kurzem haben Wissenschaftler des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf (FZD) in Kooperation mit der Voith Turbo GmbH zwei neue bildgebende Messverfahren entwickelt, die dabei helfen das Kupplungsdesign zu optimieren. Diese Verfahren eignen sich zudem für einen weiten Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau.
Turbokupplungen werden zur Kraftübertragung in Hochleistungsantriebssystemen eingesetzt. So findet man diese zum Beispiel in Kraftwerken zur Kopplung von Turbine und Generator oder in Antrieben für Schiffe und Schienenfahrzeuge. Die komplexen Strömungszustände innerhalb einer Kupplung im laufenden Betrieb zu vermessen, stellte dabei bisher eine nahezu unmögliche Aufgabe dar.
Dieses Problem zu lösen, hatte sich die Forschergruppe um Herrn Dr. Uwe Hampel vom Institut für Sicherheitsforschung am FZD als Zielstellung gesetzt. Dazu entwickelten sie ein computertomographisches Messverfahren auf Basis von Gammastrahlung. Mit Hilfe des Gammatomographens lässt sich die Verteilung der Betriebsflüssigkeit in einer Kupplung in scharfen dreidimensionalen Bildern darstellen. Das Funktionsprinzip ist dabei analog zu einem Computertomographen wie er in der Medizin eingesetzt wird. Im Unterschied zum medizinischen Computertomographen ermöglicht das Gerät der Rossendorfer Wissenschafler aber die Untersuchung an großen Maschinenteilen, die mit mehreren hundert Umdrehungen pro Sekunde rotieren.
Da die Erfassung schnell veränderlicher Strömungsmuster sowie die Messung von Fluidgeschwindigkeiten mittels der Gammastrahlentomographie nicht möglich ist, konzipierte das Forscherteam einen weiteren neuartigen Sensor, der innerhalb der Kupplung zum Einsatz kommt. Es handelt sich dabei um einen bildgebenden Leitfähigkeitssensor, der als dünne Platine, an die Innenwand einer Kupplungskammer angebracht werden kann. Dieser Sensor erzeugt kontinuierlich scharfe Bilder der Flüssigkeitsverteilung an der Kupplungskammerwand mit einer Rate von 10.000 Bildern pro Sekunde. Damit lassen sich sehr gut dynamische Strömungsvorgänge in der Kupplung analysieren.
Bei der Firma Voith Turbo konnten die FZD-Wissenschaftler vor kurzem diese beiden Messmethoden in Kombination erfolgreich einsetzen. Die Voith Turbo GmbH ist ein weltweit führender Hersteller von Turbokupplungen. Mit Hilfe der Spezialmesstechnik aus Rossendorf ist es dabei jetzt erstmals gelungen, Strömungsvorgänge in einer Versuchskupplung in einer bisher unerreichten Genauigkeit zu vermessen. Die gewonnenen Daten sind äußert wichtig für zukünftige Optimierungen des Kupplungsdesigns sowie zur Überprüfung von numerischen Strömungsberechnungen.
Weitere Anwendungsgebiete liegen dabei auf der Hand. Überall dort, wo man Strömungen in Rohren, Pumpen, Druckgefäßen oder Chemiereaktoren sichtbar machen möchte, können die neuen Messverfahren zum Einsatz kommen.
Weitere Informationen:
Dr. Uwe Hampel
Institut für Sicherheitsforschung
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Tel.: 0351 260 - 2772
u.hampel@fzd.de
Pressekontakt:
Dr. Christine Bohnet
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Bautzner Landstr. 128, 01328 Dresden
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56
Fax: 0351 260 - 2700
c.bohnet@fzd.de
www.fzd.de
Information:
Das FZD erbringt wesentliche Beiträge der Grundlagenforschung sowie der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung zu folgenden Fragestellungen:
o Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in winzigen Dimensionen?
o Wie können Tumorerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden?
o Wie schützt man Mensch und Umwelt vor technischen Risiken?
Dazu werden 6 Großgeräte eingesetzt, die europaweit unikale Untersuchungsmöglichkeiten auch für auswärtige Nutzer bieten.
Das FZD ist mit ca. 650 Mitarbeitern das größte Institut der Leibniz-Gemeinschaft (www.wgl.de) und verfügt über ein jährliches Budget von rund 54 Mill. Euro. Hinzu kommen etwa 7 Mill. Euro aus nationalen und europäischen Förderprojekten sowie aus Verträgen mit der Industrie. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 84 außeruniversitäre Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung. Leibniz-Institute arbeiten interdisziplinär und verbinden Grundlagenforschung mit Anwendungsnähe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung, weshalb sie von Bund und Länder gemeinsam gefördert werden. Die Leibniz-Institute verfügen über ein Gesamtbudget von gut 1 Milliarde Euro und beschäftigen rund 13.000 Mitarbeiter.
Das Bild aus dem Inneren einer laufenden Turbokupplung zeigt die Verteilung von Betriebsfluid (rot) ...
FZD
None
Criteria of this press release:
Information technology, Mathematics, Mechanical engineering, Physics / astronomy
transregional, national
Research results, Transfer of Science or Research
German
Das Bild aus dem Inneren einer laufenden Turbokupplung zeigt die Verteilung von Betriebsfluid (rot) ...
FZD
None
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