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Flensburg
University of Applied Sciences

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INSTITUT FÜR MASCHINEN UND ANLAGEN - zukünftig Fachbereich

MASCHINENBAU, VERFAHRENSTECHNIK und MARITIME TECHNOLOGIEN (MVM)

 

 

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Der Arbeitsbereich ist das Kompetenzzentrum für MASCHINEN UND ANLAGEN der technischen Fachbereiche Fb1 und Fb2. Es hält Versuchseinrichtungen und Laborausstattungen bereit, die für das systemtechnische Verständnis in verschiedenen Studienbereichen der Hochschule benötigt werden: Maschinenbau,  elektrische Energietechnik, regenerative Energiesysteme, Energie- und Umweltmanagement, Schiffstechnik sowie Seeverkehr, Nautik und Logistik finden hier ihre komplexen Anwendungsbeispiele. Die systemtechnischen Zusammenhänge und das Zusammenwirken der einzelnen Systemkomponenten können anschaulich und praxisnah gezeigt werden.

 

FH-Broschürenflyer "Study Courses in Energy Engineering at Flensburg University of applied Sciences"

 

Ansprechpersonen

 

Dipl.-Ing. Tove Möller

Dipl.-Ing. Harald Wiegers

Holger Rehbehn

 

Ausstattung

Energieeffizienz, Emissionsreduzierungen und Ressourcenschonung der Geräte, Anlagen und Systeme können durch technologische und betriebliche Maßnahmen  erreicht werden. Die größten Potentiale liegen dabei „in der Hand des Betreibers“. Falsche oder nichtoptimale Betriebskonzepte können zu beträchtlichen Abweichungen vom Optimalwert führen (ein anschauliches Beispiel ist der PKW: Die Normverbräuche können oft erheblich von den tatsächlichen Betriebswerten abweichen. Auch sind die physischen und audio-visuellen Eindrücke einer simulierten Rennwagenfahrt auf dem PC deutlich anders als bei einer reellen Fahrt).

 

Hilfen zum Selbststudium

 

Der Arbeitsbereich Maschinen und Anlagen sieht seinen Tätigkeitsschwerpunkt im Bereich der optimalen Betriebsführung logistischer und energieeffizienter Systeme am Beispiel des Transportsystems Schiff. Analogien und Konzepte der „Erneuerbaren Energien“ werden konsequent übertragen und bewertet. Exemplarische Anlagenkonzepte werden hier intensiv untersucht und hinsichtlich Energieeffizienz und Ressourcenschonung bewertet:

 

1.       Schiffsführungssimulatoren

2.       Safety and Security Trainer

3.       Stabilitäts- und Ladungsrechner

4.       Schiffsmaschinensimulator

5.       Technikum/Maschinenhalle

6.       Versuchsmotor AVL

7.       Versuchsmotor MWM

8.       Montageübungen am MWM-Motor

9.       Kraftstoffeinspritzsystem

10.   Abgasanalyse

11.   Abgasturbolader

12.   Kolben- und Kolbenringinspektion

13.   Wasserturbine

14.   Mikro-Gasturbine/Gasturbinenprüfstand

15.   Wärmepumpe & Kälteanlage

16.   Pumpenprüfstand

17.   Rohrleitungswiderstände

18.   Hydraulikprüfstand

19.   Pneumatik

20.   Raumluftvollklimaanlage

21.   Verdichterprüfstand

22.   Windkanal

 

Schiffsführungssimulatoren

 

Sim 1 Konsole

 

Die 6 Schiffsführungssimulatoren bilden realitätsnah die Brücken- und Schiffsumgebungen auf modernen Handelsschiffen nach. Dabei können verschiedene Schiffstypen und nautische Situationen nachgebildet werden. Er gewährleistet so eine praxisnahe Ausbildung für die Schiffsführung (Navigation, Manövrieren, Kollisionsverhütung, VTS, Brückenorganisation, ECDIS, GMDSS,  etc.). Es können neue technische und praktische Lösungen für die Bereiche Schiffsführung, Hafen- und Wasserstraßenplanung, Verkehrsregelung und Verkehrssicherheit entwickelt werden.

 

Sim 2 Br_ckenhaus kl

 

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Safety and Security Trainer - SST

 

Quelle: www.rheinmetall.com

 

Der "Safety and Security"-Trainer ist speziell auf Sicherheitsaspekte zugeschnitten ist. Das Konzept deckt alle Aspekte der Sicherheit ab. So stellt das System als 2-D-Version die Entwicklung und Kombination von simulierten Katastrophenszenarien, technischen Störungen und sich daraus ergebenden Folgereaktionen für Einzel- oder Teamschulungen zur Verfügung. Zugang zu allen Decks über eine detaillierte grafische Darstellung, vollfunktionsfähige schiffstechnische Systeme und Kommunikationsmöglichkeiten wie an Bord eines realen Schiffes zeichnen die Funktionalität des Simulators aus – und das in Echtzeit.
Der "Safety and Security"-Trainer kann für Team- oder für Einzelschulungen konfiguriert werden. Im Teammodus üben die Teilnehmer alle auf ein und demselben Schiff, so dass Kommunikation, Interaktionen und Entscheidungen in einer Notsituation wirksam trainiert werden können. Alternativ dazu können Teilnehmer individuell und mit eigenen Übungen auf ihrem Schiff ihre Fähigkeiten schulen.
Zu dem Konzept gehört außerdem die gesamte notwendige Dokumentation (z.B. Kursunterlagen, Katastrophenpläne, Ausbilderschulungskurse).

 

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Stabilitäts- und Ladungsrechner

 

 

Der Stabilitäts- und Ladungsrechner dient zur Überwachung des Schwimmzustandes des Schiffes. Der Nautische Offizier an Bord überwacht damit u.a. Stabilität (= vermeiden des Umkippens bzw. Kenterns) und Festigkeit (= vermeiden des Durchbrechens des Schiffes). Zusätzlich werden Belange der gefährlichen Ladungsanteile berücksichtigt, sowie das Tank- und Ballastwassermanagement überwacht und koordiniert.

 

 

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Schiffsmaschinensimulator

 

Foto vom Campus der Hochschule

 

Der Schiffsmaschinensimulator SES 4000 (Ship Engine Simulator) bildet die wesentlichen Komponenten des technischen   Schiffsbetriebes aus ca. 30 Subsystemen sowie deren Dynamik ab:

- Hauptmaschine (SULZER 5-RTA 84 C),

- Hilfsmaschinensysteme, 

- Bordnetz mit Stromerzeugungs-, Verteilungs- und  Verbrauchersystem, 

- Mess-, Regelungs-, Überwachungs- und  Automatisierungstechnik.

 

Einen Überblick über die Systemkreisläufe erhalten Sie hier

 

Schiffst-klein.bmp

 

In Ergänzung zum Schiffsmaschinensimulator werden Lernprogramme, 3-D-Simulationen und Annimationen zur schiffstechnischen Betriebsführung als Lernsystem angeboten.

 

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Technikum/Maschinenhalle

 

Foto vom Campus der Hochschule

 

Computersimulationen und virtuelle Umgebungen sind moderne Lern- und Arbeitswerkszeuge der Ingenieurwissenschaften. Theoretisch und in der Simulation stellen sich die Systemzusammenhänge einfach und übersichtlich dar. Unsere technische Umgebung wird jedoch geprägt von komplexen technischen Systemen:

 

„Du fragst Freund, was ist Theorie -
was stimmen soll und stimmt doch nie...
Und was ist Praxis? Frag nicht dumm -
was stimmt und keiner weiß warum...“

 

(Urheber unbekannt)

 

Praktische Erfahrungen und theoretischen Wissen sind die Basis für beruflichen Erfolg!

Der Arbeitsbereich MASCHINEN UND ANLAGEN hält daher neben den komplexen Simulationseinrichtungen praxisnahe Versuchsstände bereit, in der Theorie und Praxis nachhaltig miteinander verknüpft werden können. Wissen wirkt …

 

Maschinenhalle 1

 

Nichts ist praktischer als Theorie!

 

Maschinenhalle 3

 

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Versuchsmotor AVL

 

-          Alternative Kraftstoffe (Pflanzenöl, Schweröl, Bio- oder Deponiegase …)?

-          Angepasste Steuerzeiten zur Emissionsminderung?

 

Mit dem Versuchsmotor AVL können die wesentlichen Parameter zur motorischen Verbrennung angepasst und auf ihre Wirkungen untersucht werden.

 

AVL 1

 

Technischen Daten:  Motortyp AVL 528; 1 Zylinder, D = 85 mm, s = 92 mm, nNenn = 3000 min-1, PNenn = 7,7 kW

Als Belastung dient eine wassergekühlte, geregelte Wirbelstrombremse von ZÖLLNER.

 

Praktikum: Bestimmung von Leistungs- und Wirkungsgradanteilen sowie Untersuchung des Einflusses des statischen Förderbeginns auf die Verbrennung und Analyse der aufgenommenen Druckverlaufsdiagramme.

 

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Versuchsmotor MWM

 

Der MWM-Versuchsmotor repräsentiert die Motorgrößenklasse von kleineren Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) oder von kleineren Schiffsdieselmotoren für den robusten Seebetrieb.

 

MWM 1

 

Technische Daten: Motortyp MWM TD 232 V 12; 12 Zylinder, D = 120 mm, s = 130 mm, nNenn = 1500 min-1, PNenn = 184 kW. Als Belastung dient eine hydraulische Bremse mit Schieberregulierung der Firma ZÖLLNER.

 

Praktikum: Erstellung eines Kraftstoff-Verbrauchskennfeldes, Darstellung von Leistungen und Wärmeströme in einem SANKEY-Diagramm und thermodynamische Untersuchung am Turbolader.

 

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Montageübungen am MWM-Motor

 

MWM.JPG

 

Technische Daten: Motortyp MWM TBD 601, Leistung: 302 kW, Drehzahl: 1500 U/min, Zylinderzahl: 6,  

Generator: Siemens 1 FC 5354, Leistung: 330 kVA.

 

Praktikum: Bislang verwendet für die Aufnahme von Steuerdaten.

 

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Abgasanalyse

 

Energieeffizienz, Ressourcenschonung und nachhaltige Energiewandler werden mit Hilfe der Abgasanalyse bewertet und untersucht. Egal ob für konventionelle oder alternative Kraftwerke, Biogasanlagen oder Maritime-, Luft-, Straßen- und Schienentransportsysteme:  „Wer misst, misst Mist…“ ist ein alter Spruch aus der Messtechnik. Hier kann gezeigt werden, wo die Probleme liegen und wie diese umgangen werden können.

 

Abgasanalyse 1

 

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Kraftstoffeinspritzsystem

 

Technische Daten: BOSCH-Kraftstoffeinspritzpumpe; Einspritzpumpe mit Schrägkantenregelung

 

Praktikum: Aufnahme der Nockenerhebungskurve, Bestimmung von Förderbeginn, –ende und –menge.

 

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Abgasturboaufladung

 

Die Entwicklung der Abgasturboaufladung war ein Quantensprung für die Motorentwicklung: Neben der erhöhten Leistungsfähigkeit wurde die Energieeffizienz deutlich gesteigert. Gegenüber einem Saugmotor hat ein vergleichbarer, aufgeladener Motor in etwa die 3 bis 5fache Leistung bei gleichen Abmessungen. Durch die Nutzung der Abgasenergie sind die Verbrauchs- und Emissionswerte deutlich niedriger als beim vergleichbaren Saugmotor.

Im Großmotorenbau (im Kraftwerks- und Schiffsbetrieb) werden hohe Anforderungen an die Belastungsfähigkeit und die Lebensdauer der Komponenten gestellt. Eine einfache Überschlagsrechnung soll dies verdeutlichen:

Bei einer 90%igen Verfügbarkeit hat ein Jahr 0,9 . 365 Tage . 24 Std. = ca. 8000 Betriebsstunden. Ein PKW würde in dieser Zeit bei 100 km/h ca. 800.000 km zurücklegen.

Vergleicht man dies mit der „normalen Lebensdauer“ eines PKW-Motors und bedenkt, dass bei Biogaskraftwerken oder im Schiffsbetrieb Wartungsintervalle von 2 … 3 … 5 Jahren erwartet werden, werden die hohen Anforderungen an die Komponenten verdeutlicht.

Der dargestellte Turbolader von einem Großmotor wird von den Studierenden demontiert und montiert. Dabei werden hohe Anforderungen an Genauigkeit und Präzision gestellt.

 

Turbolader 2

 

Technische Daten: Turboladertyp ABB VTR 354, Turbolader mit Stoßaufladung

 

Praktikum: Demontage und Montage

 

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Kolben- und Kolbenringinspektion

 

Die zuvor genannten Lebensdauer- und Präzisionsanforderungen gelten in gleicher Weise für den thermisch und mechanisch hoch beanspruchten Kolben und die Kolbenringe. Kolben- und Kolbenringinspektionen werden daher im Labor an Großmotorenkomponenten durchgeführt und geübt.

 

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Wasserturbine

 

Die Wasserkraft stellt neben der Windenergie die bedeutendste „Erneuerbare Energie“ dar. Wegen der 1000fach größeren Dichte gegenüber Luft können sehr große Energiemengen gespeichert und z.B. im Pumpspeicherkraftwerk bei Bedarf schnell abgerufen werden.

Die FRANCIS-Turbine ist der am meisten verbreitete Turbinentyp bei Wasserkraftwerken. Die Betriebseigenschaften, Energieeffizienz und Lebensdaueruntersuchungen können hier durchgeführt werden:

 

Francisturbine 1

 

Technische Daten: FRANCIS-Turbine VOITH, Kleinwasserturbine mit Spiralgehäuse, den Wasserstrom erhält die Turbine von den beiden Kühlwasserpumpen mit je 190 m³/h Förderleistung.

Q = 280 m²/h, HNutz = 6 m, nNenn = 800 min-1, PNenn = 3,7 kW

 

Praktikum: Bestimmung des optimalen Betriebspunktes bezogen auf Volumenstrom und Fallhöhe.

 

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Mikro-Gasturbine

 

Mikrogasturbine stellen eine interessante Alternative zu konventionellen Energiewandlern dar. Sie sind klein und kompakt, Lastschwankungen können dynamisch sehr schnell kompensiert werden; Sie können mit einem breiten Spektrum an Kraftstoffen wie Erd- und Biogas, sowie flüssigen Brennstoffen betrieben werden. Mikrogasturbinen werden daher in jüngster Zeit zunehmend für die dezentrale Energieversorgung diskutiert.

 

Gasturbine 1

 

Technische Daten: Gasturbine DEUTZ T 216

 

Turbine mit einstufigem Radialverdichter und Radialturbine, die Leistungsabgabe erfolgt über ein zweistufiges Untersetzungsgetriebe. PNenn = 73,5 kW bei n = 50.000 min-1

 

Praktikum: Bestimmung von Leistung und Wirkungsgrad

 

Gasturbine

 

http://www.gunt.de/networks/gunt/sites/s1/mmcontent/produktbilder/06179200/BILDER/Zeichnung_Einzelheit_2.jpg

 

http://www.gunt.de/networks/gunt/sites/s1/mmcontent/produktbilder/06179200/BILDER/Zeichnung_Einzelheit_1.jpg

 

Mit dem Versuchsstand wird sowohl das Verhalten einer Anlage in 2-Wellen-Anordnung (Fahrzeug-, Schiffs- oder Generatorantrieb) als auch das eines Strahltriebwerks (Flugzeugantrieb) untersucht. Kern des Versuchstands sind ein sogenannter Gaserzeuger und eine freilaufende Nutzturbine. Der Gaserzeuger besteht aus einem Radialverdichter, einer Brennkammer und einer radialen Turbine. Verdichter und Turbine sind auf einer Welle montiert. 

Je nach Anordnung wird die Energie des Abgasstroms entweder in der freilaufenden Nutzturbine in mechanische Energie umgewandelt oder über eine Düse beschleunigt und in Schub umgeformt. Der Umbau von 1-Wellen- auf 2-Wellen-Anordnung erfolgt mit wenigen Handgriffen. Die Gasturbine arbeitet als offener Kreisprozess, wobei der Umgebung Luft entzogen und wieder zugeführt wird. Ansaug- und Abgasschalldämpfer sorgen für eine Reduzierung der Geräuschentwicklung im Betrieb der Nutzturbine. Propan als Brenngas gewährleistet einen geruchsfreien und sauberen Betrieb. Zum Starten der Gasturbine wird ein Startergebläse verwendet.

Relevante Messwerte werden mit Aufnehmern erfasst und auf dem Anzeige- und Bedienfeld angezeigt. Sie können gleichzeitig über USB direkt auf einen PC übertragen und dort mit Hilfe der mitgelieferten Software ausgewertet werden. Das gut strukturierte didaktische Begleitmaterial stellt die Grundlagen dar und führt Schritt für Schritt durch die Versuche.

 

Quelle: GUNT

 

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Wärmepumpe & Kälteanlage

 

Bei der Wärmepumpe und der Kälteanlage handelt es sich um den gleichen technischen Prozess, nur mit unterschiedlichen Zielrichtungen. Egal ob zur Nutzung von Erdwärme, zur Raumklimatisierung oder für den Transport verderblicher Güter: Auch wenn die Anlage technisch optimiert wurde, falsche Betriebs- oder Umweltbedingungen können die Energieeffizienz erheblich beeinträchtigen. Die Qualifikationsanforderungen an den Betreiber hinsichtlich Wartung, Betrieb und Instandhaltung sind daher sehr hoch. An der nachstehenden Anlage können daher alle Teilkomponenten so optimiert eingestellt werden, dass der Gesamtprozess Energieeffizient und Ressourcenschonend bleibt.

 

Kälteanlage 1

 

Technische Daten: Kältemittel R 404 A, Kühlbecken 1,35 m tief; 0,95 m breit; 0,8 m hoch, Sole (-20°C).

 

Praktikum: Erstellung und Bestimmung von log-p-h-Diagramm, Kälte- und Wärmeleistungszahl, Gütegrad

 

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Pumpenprüfstand

 

Pumpen und Rohrleitungssysteme in Anlagen für Biogas, Wasser- oder Meereskraft, konventionelle Kraftswerke an Land und im Schiffsbetrieb …. – oft werden diese Systeme wenig beachtet. Falsche Betriebsbedingungen können jedoch zur Energieverschwendung (und damit erhöhten CO2-Emissionen) und einer verkürzten Lebensdauer (somit zu erhöhten Betriebskosten) führen.

In der Anlage können verschiedene Pumpentypen mit veränderten Betriebsbedingungen (bis hin zur Kavitation) belastet werden.

Pumpen 1

 

Technische Daten der Kreiselpumpe SIHI, ZPNA 3216:  QN = 15 m²/h, HN = 32 m, nN = 2900 min-1 – Drehzahländerung mittels Frequenzumformer.

 

Sehr anschaulich ist der Blick durch eine Plexiglasscheibe ins Pumpeninnere, um die Blasenbildung bei Kavitation zu zeigen.

 

Praktikum: Ermittlung von Anlagen- und Pumpenkennlinien, NPSH, Affinitätsgesetze.

 

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Rohrleitungswiderstände und -eigenschaften

 

Anlagenkennlinie.jpg

 

Es werden die Widerstandeigenschaften verschiedener Einbauten und Rohrleitungen untersucht um Energieverluste zu minimieren und die Betriebsbedingungen in Verbindung mit der Pumpe optimieren zu können.

 

Technische Daten: Rohrradius: 28 mm, Strömungsgeschwindigkeit bis 8,5 m/s

 

Praktikum: Bestimmung der Widerstandsbeiwerte für Bögen, Winkel, glattes und raues Rohr sowie Aufnahme einer Ventilkennlinie.

 

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Hydraulikprüfstand

 

5 Messen, Steuern, Regeln, Simulieren.jpg

 

Zur Bedeutung der Hydraulik und Pneumatik schreibt der Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbauer (VDMA):

 

Fluidtechnik - Hydraulik und Pneumatik - überträgt Kraft und Leistung zum Antreiben, Steuern und Bewegen. Schnelligkeit, Kraft, Präzision - die Dynamik von Maschinen und Anlagen sind häufig Resultate hydraulischer und pneumatischer Antriebs- und Steu­erungstechnik. Bei linearen wie auch rotatorischen Bewegungen, gleich­mäßigen Hub- oder Senkbewegungen, Beschleunigungsforderungen, Leistungsübertragungen oder dem Bedarf Positionen anzufahren und zu halten, finden hydraulische und pneumatische Komponenten in fast allen Bereichen der Industrie ihre Anwendung. Im Wettbewerb mit alternativen Antriebstechniken weist sich die Hydraulik vor allem durch ihre wesentlich höhere Leistungsdichte und die Pneumatik durch ihre kostengünstige und effiziente Bauweise aus. Hydraulik und Pneumatik begegnet uns überall im täglichen Leben. Kaum ein Produkt kommt ohne den Einsatz der Fluidtechnik zu­stande, kaum eine Maschine oder ein Flugzeug bewegt sich ohne sie - nur ist es uns meistens nicht bewusst. Die Hydraulik- und Pneumatikhersteller sind Zulieferer für die gesamte Industrie. Zu ihren Abnehmerbranchen zählen z.B. die Automobilindustrie, die Baumaschinen- und Landmaschi­nenindustrie, die Fördertechnik, die Hersteller von Nahrungsmitteln und Verpackungsmaschinen, von Holzbearbeitungs- und Werkzeugmaschinen, ebenso wie die Elektrotechnik, der Schiffbau, die Hütten- und Walzwerk­industrie bis hin zur Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Umwelttechnik, Gummi- und Kunststoffindustrie und Chemie.

 

Ein Vergleich der Antriebs- und Steuerungssysteme (neu-deutsch „Benchmark“) liefert folgende Vor- und Nachteile:

 

Vorteile der Hydraulik:

  • Erzeugung großer Kräfte und Drehmomente bei geringen Abmessungen und Massen der dazu verwendeten Bauelemente als Folge der hohen Energiedichte der Hydraulik (das Verhältnis der Leistungsgewichte von Hydromotor zu Elektromotor liegt bei etwa 1:10).
  • Stufenlose Änderung der Antriebsgeschwindigkeit bzw. –drehzahl, einfache Umkehr der Bewegungsrichtung, Anfahren aus dem Stillstand auch unter voller Last.
  • Niedrige Trägheitsmomente hydraulischer Motoren wegen ihrer geringen Abmessungen und bewegten Massen, folglich geringe Zeitkonstanten bei Anfahrt und Verzögerung (das Verhältnis der Massenträgheitsmomente von Hydromotoren zu Elektromotoren liegt bei gleichem Drehmoment etwa bei 1:50).
  • Einfache Anzeige der wirkenden Kräfte und Drehmomente durch Druckmessgeräte.
  • Einfach, beliebig einstellbarer Überlastschutz durch Druckbegrenzungsventile.
  • Einfache Umwandlung von rotierender in oszillierende Bewegung und umgekehrt.
  • Stufenlose Übersetzungsänderung unter Last (besonders vorteilhaft für mobile Arbeitsmaschinen).
  • Problemloser Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen (EX-Zonen).

 

Nachteile der Hydraulik:

 

  • Relativ hohe Anschaffungskosten durch die zur Erzielung kleinstmöglicher Spalte zwischen bewegten Bauteilen erforderliche genaue Fertigung (Präzisions- und Feinmechanik der Bauteile).
  • Hohe Anforderungen an die Filterung der Hydraulikflüssigkeiten.
  • Geringe Übertragungsentfernung hydraulischer Anlagen durch die aus der relativ hohen Viskosität image008.jpgder Hydraulikflüssigkeit resultierenden hohen Druckverluste.
  • Abhängigkeit wichtiger Eigenschaften der Hydraulikflüssigkeit, wie Viskosität, Dichte und Kompressibilität von Druck und Temperatur.
  • Geringer Wirkungsgrad der hydraulischen Antriebe gegenüber den mechanischen Antrieben (infolge von Druckverlusten durch Flüssigkeitsreibung in Rohren und Elementen sowie infolge von Leckölverlusten in den Spalten der Elemente).
  • Schlupf zwischen An- und Abtrieb (infolge von Leckölverlusten und Kompression des Öles, so dass keine exakte Synchronisierung von Bewegungsabläufen möglich ist).

 

Ausstattung: Mobiler Labortisch, kleine Schaltungen lassen sich aufbauen und untersuchen; Literaturempfehlung.

 

Praktikum: Aufbau von Schaltungen und Fehlersuche; Übungsbeispiele zur Fluidtechnik aus der Maschinenhalle

 

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Pneumatikprüfstand

Siehe auch Fluidtechnik

Vorteile der Pneumatik:

  • Wegen der großen Kompressiblität der Luft ist eine Speicherung von Druckluft einfach und damit die Anwendung zentraler Druckluftsysteme möglich.
  • Große Übertragungsentfernungen pneumatischer Anlagen, da wegen der geringen Viskosität der Luft geringe Druckverluste auftreten.
  • Rückfluss- und Leckleitungen nicht erforderlich.
  • Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen (z.B. Produktionsprozessen) problemlos möglich.

 

Nachteile der Pneumatik:

  • Infolge der Energiespeicherfähigkeit der Luft (Unfallgefahr) wird der Druck pneumatischer Netze auf 0,6...1,0 Mpa (= 6...10 bar) begrenzt, weshalb pneumatische Anlagen im Vergleich zur Hydraulik nur geringe Kräfte übertragen können.
  • Gleichförmige Bewegung, insbesondere bei veränderlicher Belastung pneumatischer Motoren, sind wegen der großen Kompressiblität der Luft nicht möglich.
  • Beim Ausströmen der Abluft in die Atmosphäre treten Entlüftungsgeräusche auf (Lärmschutzproblematik).

 

Ausstattung: Das Labor umfasst drei Arbeitsplätze mit Stecktafeln, es sind genügend Elemente vorhanden, um größere Schaltungen zu realisieren; Literaturempfehlung.

 

Praktikum: Aufbau einer Schaltung und Fehlersuche

 

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Raumluftvollklimaanlage

http://www.gunt.de/networks/gunt/sites/s1/mmcontent/produktbilder/06160000/BILDER/Foto_Totale.jpg

http://www.gunt.de/networks/gunt/sites/s1/mmcontent/produktbilder/06160000/BILDER/Zeichnung_Einzelheit_1.jpg

In vielen Situationen im Alltag entspricht der Zustand der Umgebungsluft nicht den Anforderungen, die beispielsweise für ein Tropenhaus, die Fertigung empfindlicher Bauteile oder auch angenehme Büroräume gelten. Die Strömungsgeschwindigkeit, die Temperatur und die Feuchte der Luft können von Klimaanlagen entsprechend der Anforderung an das gewünschte Raumklima verändert werden.

  Mit dem Versuchsstand wird Funktion und Wirkung einzelner Komponenten einer Klimaanlage untersucht. Er enthält alle Bauteile, die auch in der Gebäudetechnik verwendet werden. Besonderer Wert wurde auf die Verwendung von Originalbauteilen gelegt. 

Zur Konditionierung der Luft sind in einem offenen Luftkanal Luftkühler (Direktverdampfer mit Verflüssigersatz), Dampfluftbefeuchter, Gebläse, Luftvor- und Luftnacherwärmer angeordnet. Jedes dieser Bauteile kann individuell zu- oder abgeschaltet werden. Der Einfluss eines einzelnen Bauteils auf die Konditionierung der Luft ist dabei genauso interessant wie der Einfluss einer beliebigen Kombination der Bauteile.

Aufnehmer erfassen Lufttemperatur und Luftfeuchte vor und nach jeder Stufe sowie Drücke und Temperaturen des Kältemittels. Die Messwerte werden an digitalen Anzeigen abgelesen und können gleichzeitig über USB direkt auf einen PC übertragen und dort mit Hilfe der mitgelieferten Software ausgewertet werden.

Das gut strukturierte didaktische Begleitmaterial stellt die Grundlagen dar und führt Schritt für Schritt durch die Versuche.

Quelle: GUNT

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Verdichterprüfstand

 

Im Vergleich der Steuerungssysteme Pneumatik, Hydraulik, Elektronik/Elektrik und Mechanik zeichnet sich die Pneumatik durch relativ große Übertragungsweiten, gute Speichereigenschaften und hohe Leistungsdichten [in W/Ltr oder W/kg] aus. Sie stellt daher ein probates Steuerungs- und Regelungskonzept sowie leistungsstarker Aktor dar.

Wegen der Asymmetrien der Windparks bezüglich Energieangebot und -nachfrage werden Druckluftspeicherkraftwerk als interessante Option gehandelt.

An der dargestellten Verdichterstation können die wichtigsten System- und Betriebsparameter analysiert und untersucht werden:

 

Verdichter 2

 

Technische Daten:

Verdichter 1: 3 Zylinder, Hubraum = 0,411 l/Zyl., p = 10 bar, n = 600 bis 1200 min-1

Verdichter 2: 1 Zylinder, Hubraum = 0,411 l, p = 16 bar, n = 600 bis 1200 min-1

 

Praktikum: Erstellung und Bestimmung von p-V-Diagrammen, Wirkungs-, Füllungs-, und Liefergrad von Verdichter 2; Literaturempfehlung.

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Windkanal

 

Strömungsgünstige Fahrzeugkarosserien, neuartige Profile für Wind- und Wasserkraftanlagen, alternative Windantriebskonzepte können im Windkanal hinsichtlich ihrer Effizienz und Nachhaltigkeit untersucht werden:

 

Windkanal 1

 

Technische Daten:

Ventilatorenprüfstand nach DIN 24163,

Antrieb: Drehstrom-Asynchronmotor, PNenn = 11 kW, nmax = 2900 min-1

Ventilatordurchmesser: 560 mm

Maximale Strömungsgeschwindigkeit: 60 m/s

 

Praktikum: Ermittlung von Anlagen- und Ventilatorkennlinien, Geschwindigkeitsdreiecken, Aufnahme eines Strömungsprofils sowie Ermittlung von Widerstandsbeiwerten div. geometrischer Körper, Widerstands- und Auftriebskraft eines Tragflügelprofils, MAGNUS-Effekt.

 

Beispiel: FLETTNER-Rotor und MAGNUS-Effekt am Beispiel ESHIP1; Ergebnisse und Interpretation einer Messfahrt mit dem FLETTNER-Segelboot der Uni Flensburg.

 

Im Auftrag von auswärtigen Kunden wurden am Prüfstand Ventilatorkennlinien bzw. cW-Werte bestimmt. 

 

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Versuch

 

Bild & Kurzbeschreibung der Versuchsstände

 

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