Der Verdichterprüfstand ermöglicht eine Vielzahl von Verdichteruntersuchungen: Von der Messung des kompletten Verdichterkennfeldes, der Bestimmung der Pumpgrenze über detaillierte Strömungsfeldmessungen bis hin zu Spezialanwendungen wie der aktiven Lärmkontrolle an einstufigen Fans oder an gegenläufigen Propfans.
Für die experimentelle Erforschung von Axialmaschinen steht der Mehrstufen-Zweiwellen-Axialverdichterprüfstand zur Verfügung. Dieser ermöglicht nicht nur die Untersuchung von ein- oder mehrstufigen Verdichtern, sondern auch von gegenläufigen Verdichtern, Ventilatoren und sogar von Kombinationen von Niederdruck- und Hochdruckverdichtern mit unterschiedlichen Drehzahlen. Die Antriebseinheit besteht aus zwei Elektromotoren, die über eine Getriebekombination auf zwei konzentrisch laufende Wellen des Verdichterprüfstandes wirken. Die Drehzahlen der beiden Motoren können unabhängig voneinander stufenlos von 0 bis 2000 1/min eingestellt werden und die Drehrichtung ist frei wählbar. Durch einen einfachen Kupplungsmechanismus am Hohlwellen-Kernwellensystem können beide Motoren auch auf einen einzigen Wellenstrang einwirken. Die Leistung der Motoren beträgt bei Nenndrehzahl jeweils 5 MW, so dass im gekoppelten Betrieb bis zu 10 MW zur Verfügung stehen. Je nach Radsatzkombination in den Getrieben können abtriebsseitig Drehzahlen bis 20.200 1/min erreicht werden.
Mehrstufen-Zweiwellen-Axialverdichter Prüfstand am Institut für Antriebstechnik mit CRISP-Rig
Beruhigungskammer des Mehrstufen-Zweiwellen-Axialverdichter-Prüfstands
Für die experimentelle Untersuchung von Axialmaschinen steht der Mehrstufen-Zweiwellen-Axialverdichterprüfstand zur Verfügung. Dieser Prüfstand ermöglicht nicht nur die Untersuchung eines ein- oder mehrstufigen Verdichters, sondern es können auch gegenläufige Verdichter und Fans oder Niederdruck-Hochdruck-Verdichter-Kombinationen mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden.
Die Luft wird über den Ansaugturm aus der Atmosphäre angesaugt und strömt nach einer 90°-Umlenkung in die Beruhigungskammer. Falls erforderlich, kann dort eine Einlassdrossel zur Verringerung des Gesamtdrucks eingebaut werden, um zum Beispiel die Leistungsaufnahme des Versuchsverdichters zu verringern. Die Luft gelangt über eine Düse in den Versuchsverdichter. Numerische Strömungsuntersuchungen zeigen die Qualität der Anströmung des Versuchsverdichters.
Für spezielle Untersuchungen wie beispielwese akustische Tests und detaillierte Messungen zu Wechselwirkungen von Stoß-Wirbel-Systemen, muss der Turbulenzgrad mit einem entsprechenden Gleichrichter verbessert werden. Neben der Drehzahlregelung der Antriebsmotoren dient die dem Prüfling nachgeschaltete Auslassdrossel der Betriebspunkteinstellung. Dabei handelt es sich um eine elektrisch angetriebene Zylinderdrossel. In diesem Bereich ist ein neu entwickeltes Pumpenschutzsystem installiert. Dieses hat nicht das Ziel, das Pumpen des Verdichters vollständig zu unterbinden, da dies häufig Gegenstand der Untersuchungen ist, sondern die Anzahl der Pumpstöße pro Annäherung an die Stabilitätsgrenze auf ein Minimum zu reduzieren. Die Luft wird nach der Drossel über einen Schalldämpfer wieder an die Umgebung abgegeben. Bei Verdichtern und Ventilatoren mit kleinem Totaldruckverhältnis und entsprechend hohem Massenstrom kann zur Überwindung der Druckverluste im Rohrleitungssystem ein zusätzlicher Ventilator nachgeschaltet werden, der sich hinter dem Sammelkasten befindet. Die Ausblasung erfolgt dann über einen weiteren Ausblaseturm mit Schalldämpfer. In dieser Betriebsart ist ein maximaler Massenstrom von 160 kg/s möglich.
Das Institut verfügt inzwischen über mehrere Verdichterrigs, die hervorragend instrumentiert nahezu den gesamten Bereich der Flugtriebwerke und stationären Gasturbinen abdecken: Rig250: repräsentativ für die transsonischen Frontstufen, UHBR-Rig: skalierter Fanrotor eines Hochbypasstriebwerkes, CRISP-Rig: Gegenläufiges Fan-Rig.
