DE102019122777A1

DE102019122777A1 - Strömungsprüfstand

Info

Publication number: DE102019122777A1
Application number: DE102019122777.1A
Authority: DE
Inventors: Richard Aymanns; Bruno Funken; Tobias ZIMMERMANN
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2019-10-31
Also published as: DE102018121106A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Strömungsprüfstand (1) zur Charakterisierung von Verdichtern. Der Strömungsprüfstand umfasst einen Prüfling (2), ein Messgerät (3) zur Strömungsmessung und mindestens einen Druckschutz (6), wobei der Prüfling (2), das Messgerät (3) und der Druckschutz (6) seriell angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsprüfstand zur Charakterisierung von Verdichtern.
Die DE202013101496U1 offenbart einen stationären Strömungsprüfstand zum Messen der Leistungsmerkmale eines Wirbelströmungsmotoransaugsystems.
Der erfindungsgemäße Strömungsprüfstand zur Charakterisierung von Verdichtern umfasst einen Prüfling, ein Messgerät zur Strömungsmessung und mindestens einen Druckschutz, wobei der Prüfling, das Messgerät und der Druckschutz seriell angeordnet sind.
Bei der aerodynamischen Charakterisierung von Verdichtern und/oder Verdichterrädern in Strömungsprüfständen kommt es an der Pumpgrenze der Verdichterräder zu Druckwellen, die sich stromaufwärts und stromabwärts der Verdichterräder ausbreiten. Dabei ergeben sich größere Amplituden der Druckwellen für die Ausbereitungsrichtung stromaufwärts der Verdichterräder als stromabwärts der Verdichterräder. Diese Druckwellen können dabei Strömungsmessgeräte beschädigen, die ebenfalls in dem Strömungsprüfstand angeordnet sind.
Der erfindungsgemäße Strömungsprüfstand umfasst einen Druckschutz, der die Druckwellen vermindert. Dies ermöglicht eine Verminderung und/oder eine Verhinderung von Schäden an dem Messgerät.
Der Druckschutz ist vorteilhafterweise so innerhalb des Strömungsprüfstandes angeordnet, dass alle Strömungen zu und/oder vom Messgerät den Druckschutz passieren.
Der erfindungsgemäße Strömungsprüfstand eignet sich insbesondere für die Vermessung und Charakterisierung von Turboladerkomponenten, und dabei insbesondere Verdichterrädern, welche bei elektrisch angetriebenen Turboladern eingesetzt werden.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

1 schematisch einen Strömungsprüfstand, und
2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strömungsprüfstandes und
3 schematisch eine Sperrvorrichtung.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strömungsprüfstandes 1 zur Charakterisierung von Verdichtern. Dieser umfasst einen Prüfling 2, ein Messgerät 3 zur Strömungsmessung und mindestens einen Druckschutz 6, wobei der Prüfling 2, das Messgerät 3 und der Druckschutz 6 seriell angeordnet sind.
Zudem umfasst der Druckschutz 6 einen Pufferbereich 4 und eine Sperrvorrichtung 5.
Der Pufferbereich 4 und die Sperrvorrichtung 5 sind seriell angeordnet. Die Sperrvorrichtung erlaubt eine Strömung in Strömungsrichtung und sperrt und/oder vermindert Strömungen, welche sich entgegen der Strömungsrichtung ausbreiten. Die Sperrung kann dabei teilweise und/oder vollständig erfolgen.
Eine Anordnung, in der der Druckschutz 6 nur einen Pufferbereich 4 oder nur eine Sperrvorrichtung 5 umfasst, kann keinen umfassenden Schutz des Messgeräts 3 vor Beschädigungen durch Druckwellen gewährleisten. Erst die Kombination aus Pufferbereich 4 und Sperrvorrichtung 5 ermöglichen eine Reduktion der Amplituden der Druckwellen derart, dass eine Beschädigung des Messgeräts 3 vermindert und/oder verhindert wird.
Zudem ist der Pufferbereich 4 durch einen vergrößerten Strömungsdurchmesser gekennzeichnet.
In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Vergrößerung des Strömungsdurchmessers im Vergleich zu dem Strömungsdurchmesser in einem Abschnitt 9 stromaufwärts des Pufferbereichs 400%. Zudem ist der Übergang zu dem größeren Strömungsdurchmesser stufenförmig mittels einer Stufe ausgebildet. Dies ermöglicht eine effektive Dämpfung von Druckwellen, welche sich in Strömungsrichtung oder der Strömungsrichtung entgegengesetzt ausbreiten.
Zudem ist der Pufferbereich 4 stromaufwärts der Sperrvorrichtung 5 angeordnet.
Dies ermöglicht eine kleinere Auslegung des Pufferbereichs 4, als in Fällen, in denen der Pufferbreichs 4 stromabwärts der Sperrvorrichtung 5 angeordnet ist. Die Druckwellen, die den Pufferbreich 4 erreichen, sind durch die Sperrvorrichtung 5 schon vermindert. Dadurch wird ein geringeres Volumen des Pufferbereichs 4 benötigt. Dies ermöglicht eine Reduktion der Herstellungskosten und des Bauraums.
Zudem ist das Messgerät 3 stromaufwärts des Druckschutzes 6, und der Druckschutz 6 stromaufwärts des Prüflings 2 angeordnet.
Die Druckwellen, die sich entgegen der Strömungsrichtung vom Prüfling 2 ausbreiten sind stärker ausgeprägt als solche, die sich mit der Strömungsrichtung ausbreiten. Daher ermöglicht diese Anordnung einen Schutz des Messgerätes 3 vor den Druckwellen, die am stärksten in dieser Anordnung ausgeprägt sind. Dadurch wird eine Reduktion und/oder eine Verhinderung von Schäden am Messgerät 3 ermöglicht.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist zudem ist ein zweiter Druckschutz stromaufwärts des Messgeräts 3 angeordnet.
Dies ermöglicht einen Schutz des Messgerätes 3 zusätzlich vor Druckwellen, die sich mit der Strömungsrichtung ausbreiten.
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel. Dabei ist der Pufferbereich 4 stromabwärts der Sperrvorrichtung 5 angeordnet.
Dabei wird ermöglicht, dass auch eine nicht vollständige Sperrung der Strömung einen Schutz des Messgerätes 3 gewährleistet. Eine nicht vollständige Sperrung ermöglicht dabei eine genauere Charakterisierung des Prüflings 2, da sich die Strömungseigenschaften innerhalb des Strömungsprüfstandes verbessern.
3 zeigt schematisch eine Sperrvorrichtung 5.
Zudem umfasst die Sperrvorrichtung 6 eine Klappe 7 und eine Feder 8.
Dabei ist die Klappe 7 geeignet den Strömungsdurchmesser teilweise und/oder vollständig zu verschließen. Die Feder ist so gewählt, dass die kleinste auftretende Strömung während des Betriebs des Strömungsprüfstandes 1 die Klappe 7 öffnet, um den Strömungsdurchmesser teilweise und/oder komplett freizugeben. Diese Anordnung ist dabei kostengünstig und mechanisch solide, so dass ein geringer Wartungsaufwand sowie geringe Herstellungskosten ermöglicht werden.
Zudem ist die Feder 8 stromaufwärts der Klappe 7 angeordnet.
Diese Anordnung ermöglicht den Einsatz von handelsüblichen und kostengünstigen Federn. Zusätzlich ist eine Integration der Feder 8 in die Sperrvorrichtung 5 durch einfache mechanische Vorrichtungen und/oder Aufnahmen möglich. Dadurch werden geringe Herstellungskosten ermöglicht.
Zudem weist die Klappe 7 in Strömungsrichtung eine konvexe Ausgestaltung auf.
Dadurch wird bei einer teilweisen und/oder vollständigen Schließung des Strömungsquerschnitts eine gelichmäßige Reduktion der Strömung ermöglicht. Dies ist vorteilhaft für den Betrieb des Strömungsprüfstandes 1.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202013101496 U1 [0002]

Claims

Strömungsprüfstand (1) zur Charakterisierung von Verdichtern, umfassend einen Prüfling (2), ein Messgerät (3) zur Strömungsmessung und mindestens einen Druckschutz (6), wobei der Prüfling (2), das Messgerät (3) und der Druckschutz (6) seriell angeordnet sind.
Strömungsprüfstand (1) nach Anspruch 1, wobei der Druckschutz (6) einen Pufferbereich (4) und eine Sperrvorrichtung (5) umfasst.
Strömungsprüfstand (1) nach Anspruch 1, wobei der Pufferbereich (4) durch einen vergrößerten Strömungsdurchmesser gekennzeichnet ist.
Strömungsprüfstand (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sperrvorrichtung (6) eine Klappe (7) und eine Feder (8) umfasst.
Strömungsprüfstand (1) nach Anspruch 2, wobei die Feder (8) stromaufwärts der Klappe (7) angeordnet ist.
Strömungsprüfstand (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Klappe (7) in Strömungsrichtung eine konvexe Ausgestaltung auf.
Strömungsprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Pufferbereich (4) stromaufwärts der Sperrvorrichtung (5) angeordnet ist.
Strömungsprüfstand (1) nach Anspruch 7, wobei der Pufferbereich (4) stromabwärts der Sperrvorrichtung (5) angeordnet ist.
Strömungsprüfsand (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messgerät (3) stromaufwärts des Druckschutzes (6) angeordnet ist, und wobei der Druckschutz (6) stromaufwärts des Prüflings (2) angeordnet ist.
Strömungsprüfstand (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Druckschutz stromaufwärts des Messgeräts (3) angeordnet ist.