1.5-stufige Versuchsturbine "MIGH"

 

Hauptkomponente des Prüfstandes bildet eine 1.5-stufige Luft-Axialturbine.

Durch die zweiteilige Ausführung der Welle kann der vordere Teil der Turbine aufgeschoben werden. Somit können zu untersuchende Dichtungskonfigurationen mit erheblich verringertem Aufwand ausgetauscht oder der Axialabstand zwischen den Schaufelreihen durch Einbau von Distanzringen variiert werden. Das Außengehäuse über dem Messbereich kann in Umfangsrichtung verschoben werden, sodass an diesem angebrachte Messtechnik über einen breiten Umfangsbereich eingesetzt werden kann. Stromab des Einlaufgehäuses befindet sich im Eintritt des Strömungskanals ein Wabengleichrichter, der eine umfangssymmetrische Strömung begünstigt und so die Reproduzierbarkeit der Messungen gewährleistet. Die Wirbelstrombremse ist an der Austrittsseite der Turbine über eine Kupplung angebracht und dient sowohl der Drehzahlregelung als auch der Leistungsbestimmung.

Die Luftversorgung der Versuchsturbine wird von den Verdichteranlagen des Institutes gewährleistet. Hierbei stellt ein 6-stufiger Radialverdichter den Heißgasmassenstrom und ein Schraubenkompressor den Sperrgasmassenstrom zur Verfügung.

 

Einsatzgebiete

• Untersuchung des Heißgaseinzugs respektive der Dichtungseffektivität in den Radseitenraum zwischen Stator- und Rotorscheibe
• Untersuchungen an verschiedenen Dichtungsgeometrien und variierbaren Spaltmaßen bei weiten Betriebsbedingungen

 

Eingesetzte Messtechnik

• > 115 stationäre Druckmessungen zur Bilanzierung des Strömungsfeldes sowie zur radialen und umfangsgerichteten Aufnahme des Druckfeldes im Radseitenraum
• Dynamische Wanddrucksensorik (500 kHz) an 8 Messstellen zur Auflösung instationärer Strömungsphänomene im Radseitenraum
• Temperaturmesstechnik (Thermoelemente und Widerstandsthermometer)
• Vollautomatische Multisensor (fast-response) CO2-Konzentrationsmessung an bis zu 96 Messstellen zur Bestimmung der Dichtungseffektivität als Funktion von Radius und Umfangsposition im Radseitenraum
• Kapazitive Abstandsmessung zur Detektion der realen Spaltabmessungen
• Drehzahl- und Leistungsmessung

 

Technische Daten der Luftturbine im Auslegungspunkt (derzeitige Planung)

Eintrittsdruck [bar]	5
Druckverhältnis [-]	2,2
Eintrittstemperatur [°C]	75
Mach Zahl nach Leitschaufelreihe 1 [-]	0,7
Reynoldszahl axial (nach Leitschaufelreihe 1) [-]	2,1 * 106
Umfangs-Reynoldszahl [-]	5,9 * 106
Drehzahl [1/min]	13.000
Massenstrom [kg/s]	8,7
Maximaler Sperrgasmassenstrom pro Radseitenraum [kg/s]	0,15

 

Laufzeit und Partner

Der Aufbau der Versuchsturbine wurde durch Eigenmittel der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) finanziell unterstützt und endete im Oktober 2021.

Seit September 2022 läuft ein ebenfalls über die FVV im Rahmen der AiF durch das BMWK finanziertes Forschungsvorhaben. Den Obmann des zugehörigen projektbegleitenden Ausschusses stellt die MTU Aero Engines.