TY - THES

T1 - Strömungsmaschine für hydraulische Fördersysteme

AU - Streicher, Patrick

N1 - gesperrt bis 22-09-2025

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Arbeit soll ein Konzept für eine alternative Strömungsmaschine erstellt werden. Der größte Vorteil dieser Maschine ist der einfache Aufbau und die geringe Anzahl an Einzelbauteilen. Während herkömmliche Strömungsmaschinen aus einer Vielzahl an Bauteilen bestehen und dabei meist ein freier Wasserstrahl auf Leitschaufeln trifft, soll bei diesem Exemplar die Energie des Wassers durch speziell geformte Strömungskanäle in Bewegungsenergie umgewandelt werden. Bereits bei der Konzeptionierung wird darauf geachtet, dass die Strömungsmaschine sowohl als Pumpe als auch als Turbine eingesetzt werden kann. In weiterer Folge wird dieser Typ unter Verwendung der additiven Fertigung mit höchstmöglicher Qualität hergestellt. Zur Testung werden jeweils für den Pumpen- sowie für den Turbinenbetrieb Prüfstände benötigt. Diese Prüfstände ermöglichen das Feststellen der Leistungsfähigkeit der einzelnen Exemplare. Im Pumpenbetrieb wird der optimale Betriebspunkt innerhalb eines bestimmten Drehzahlspektrums ermittelt. Anhand der Variation der Konstruktionsparameter wird die Pumpe weitgehend optimiert. Dazu wird versucht, sofern möglich, jeweils einen Parameter abzuändern und durch die anschließenden Tests zu definieren welcher dieser Parameter zu einer leistungsfähigeren Pumpe führt. Im Anschluss an den Optimierungsprozess wird das ausgewählte Exemplar mit dem höchsten, zu erwartenden Gesamtwirkungsgrad als Turbine getestet. Eine weitere wesentliche Aufgabe ist es, diese Turbinenfunktion mit einem Druckluftsystem zu koppeln. Die Idee dahinter ist, diese Turbinenapparatur zur Effizienzsteigerung an Prozesse zu koppeln, bei denen überschüssige Druckluft auf niedrigem Druckniveau entsteht. Diese Druckluft soll zur Beschleunigung und Förderung von Fluid verwendet werden, welches wiederum als Luft-Wasser-Gemisch die Turbine zum Rotieren bringen soll. Somit könnte aus überschüssigem Betriebsmittel elektrischer Strom, durch einen an die Turbinenwelle geflanschten Generator, erzeugt werden.

AB - Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Arbeit soll ein Konzept für eine alternative Strömungsmaschine erstellt werden. Der größte Vorteil dieser Maschine ist der einfache Aufbau und die geringe Anzahl an Einzelbauteilen. Während herkömmliche Strömungsmaschinen aus einer Vielzahl an Bauteilen bestehen und dabei meist ein freier Wasserstrahl auf Leitschaufeln trifft, soll bei diesem Exemplar die Energie des Wassers durch speziell geformte Strömungskanäle in Bewegungsenergie umgewandelt werden. Bereits bei der Konzeptionierung wird darauf geachtet, dass die Strömungsmaschine sowohl als Pumpe als auch als Turbine eingesetzt werden kann. In weiterer Folge wird dieser Typ unter Verwendung der additiven Fertigung mit höchstmöglicher Qualität hergestellt. Zur Testung werden jeweils für den Pumpen- sowie für den Turbinenbetrieb Prüfstände benötigt. Diese Prüfstände ermöglichen das Feststellen der Leistungsfähigkeit der einzelnen Exemplare. Im Pumpenbetrieb wird der optimale Betriebspunkt innerhalb eines bestimmten Drehzahlspektrums ermittelt. Anhand der Variation der Konstruktionsparameter wird die Pumpe weitgehend optimiert. Dazu wird versucht, sofern möglich, jeweils einen Parameter abzuändern und durch die anschließenden Tests zu definieren welcher dieser Parameter zu einer leistungsfähigeren Pumpe führt. Im Anschluss an den Optimierungsprozess wird das ausgewählte Exemplar mit dem höchsten, zu erwartenden Gesamtwirkungsgrad als Turbine getestet. Eine weitere wesentliche Aufgabe ist es, diese Turbinenfunktion mit einem Druckluftsystem zu koppeln. Die Idee dahinter ist, diese Turbinenapparatur zur Effizienzsteigerung an Prozesse zu koppeln, bei denen überschüssige Druckluft auf niedrigem Druckniveau entsteht. Diese Druckluft soll zur Beschleunigung und Förderung von Fluid verwendet werden, welches wiederum als Luft-Wasser-Gemisch die Turbine zum Rotieren bringen soll. Somit könnte aus überschüssigem Betriebsmittel elektrischer Strom, durch einen an die Turbinenwelle geflanschten Generator, erzeugt werden.

KW - Turbomachine

KW - Water pump

KW - Water turbine

KW - Suction helix machine

KW - Suction helix pump

KW - Suction helix turbine

KW - Strömungsmaschine

KW - Wasserpumpe

KW - Wasserturbine

KW - Sogwendelmaschine

KW - Sogwendelpumpe

KW - Sogwendelturbine

M3 - Masterarbeit

ER -