Nach offiziellen Schätzungen sind weltweit derzeit rund drei Milliarden Geräte im Bereich der Kälte- und Klimatechnik im Einsatz. In diesen kommen vornehmlich Hubkolbenverdichter zum Einsatz. Entsprechend bergen die Auswirkungen selbst kleinster, energetischer Verbesserungen in der Summe ein enormes Einsparungspotential. Als essentieller und eng mit dem Gütegrad verknüpfter Bestandteil eines Verdichters nehmen die Ventile eine zentrale Rolle ein. Zu diesen kann dem Stand der Technik bereits eine Vielzahl numerischer und experimenteller Untersuchungen entnommen werden. Eine Literaturrecherche zeigte, dass im Laufe der analysierten 68 Jahre, zwar ein breites Spektrum an Messmethoden angewandt wurde, diese aber fast ausschließlich einen punktuellen Charakter besaßen. Hinsichtlich der im Bereich der Kälte- und Klimatechnik hauptsächlich eingesetzten Lamellenventile, deren Öffnungs- bzw. Schließvorgang keiner linearen Bewegungsfunktion entspricht, können daraus nur eingeschränkte Erkenntnisse gewonnen werden. Der Bedarf an einer experimentellen Validierung existierender Berechnungsmethoden bestand. Aus diesem Grund wird im Rahmen dieser Arbeit erstmals, unter Anwendung des Messverfahrens der Laserlinientriangulation, die Erfassung einer Reihe aufeinanderfolgender Abstandsinformationen durchgeführt. Die eingesetzte, optische Methode beeinflusst den Bewegungsvorgang der Lamelle demnach nicht.
Hierzu ist an der Technische Universität Dresden ein Versuchsstand eingerichtet worden, der die Analyse der Bewegungsprofile einer Sauglamelle sowohl entlang als auch senkrecht zur neutralen Faser erlaubt. Dabei stellte sich heraus, dass die parallel mit einem marktseitig verfügbaren Simulationsprogramm durchgeführten Berechnungen, das Biegeverhalten bereits sehr gut abbilden. Bedingung hierfür ist jedoch die rechenintensive, zweiseitige Kopplung der Strukturmechanik von z. B. ANSYS Mechanical mit der Fluiddynamik von z. B. ANSYS CFX sowie der zielgerichteten Beeinflussung der Netzverformung. Doch weitere, gewinnbringende Erkenntnisse sind ableitbar. Insbesondere die Torsionsbewegung der Lamelle, deren messtechnische Untersuchung aufgrund ihrer Größenordnung herausfordernd ist, und deren Entstehung konnte somit untersucht werden.
Weiterhin sind Versuche an einem Verdichterleistungsprüfstand mit dem Kältemittel R449A durchgeführt worden. Die hierfür notwendige Bewertung der Einflussgrößen zeigte eine Verwendbarkeit der Messmethode für sämtliche, in einer Kälteanlage auftretenden Zustände. Ferner konnte, als Parameter mit dem größten Einfluss auf die Messwerterfassung, das Öl identifiziert und quantifiziert werden. Solange das Laserlicht eine Schichtdicke von weniger als 1 mm durchdringen muss, ist das Verfahren verwendbar. Werte, die darüber liegen, erfordern eine zusätzliche Korrektur. Die abschließenden Vergleiche mit der numerischen Simulation
zeigen eine gute Übereinstimmung und ermöglichen Einblicke auf die Belastung der Lamelle vom Hineindrücken in die Bohrung bis zum Anschlag an den Hubfänger.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:36878 |
| Date | 30 December 2019 |
| Creators | Möhl, Carsten |
| Contributors | Hesse, Ullrich, Steinrück, Herbert, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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