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Mehr Sicherheit im Crashmoment

Eine neue Befestigungstechnik garantiert die leichte Montage und den sicheren Einsatz von Turbopumpen.

Zu sehen ist die neuartige Befestigungstechnik der Pumpe mit Pratzen inklusive von 32 Vielflächenformen.
In der Mikroelektronik, Solartechnik oder Oberflächenbeschichtung laufen viele Fertigungsprozesse für Hightech-Produkte unter Vakuumbedingungen ab. Um das Vakuum zu erzeugen, werden Turbopumpen eingesetzt, bei denen Rotoren mit sehr hohen Drehzahlen die benötigten Unterdruckbedingungen erzeugen. Kommt es im Fehlerfall zu einer plötzlichen Blockade eines Pumpenrotors, dem sogenannten „Crash“, kann es zu plastischen Verformungen oder sogar zum Abreißen der Pumpe kommen. Gleichzeitig können durch das Einbrechen des Vakuums Produkte beschädigt werden.

Um mögliche Crashmomente abfangen zu können, werden Pumpe und Vakuumbehälter oftmals mit überdimensionierten Schraubverbindungen und Schweißnähten zwischen den Komponenten befestigt. Diese sollen die Kräfte beim Crash in der Konstruktion dämpfen und eine Beschädigung der nachfolgenden Rohre oder des Gehäuses vermeiden. Hierbei muss eine perfekte und stabile Verbindung der Pumpe gewährleistet sein. Aufgrund von Einbau- und Fertigungstoleranzen können sich der Einbau der Pumpen und die entsprechende Konstruktion jedoch schwierig gestalten.

KIT-Forscher vom Institut für Technische Physik (ITEP) haben nun eine Vorrichtung entwickelt, um eine Turbopumpe sicher an eine Vakuumkammer anzukoppeln. Die Pumpe wird auf einen vieleckigen Zwischenflansch geschraubt, der je nach Baugröße vielflächig auf einer Platte verschraubt ist. Dazu werden Spannelemente (Pratzen) zur Befestigung an den Außenflächen genutzt. Sie dienen als ausgleichendes Element bei der Kräfteübertragung im Versagensfall des Rotors. Mit Steuerungsscheiben (Exzenter) können Toleranzen in der Lage der Platte und des Flanschs ausgeglichen werden.

Die zwischenmontierte Flanschverbindung bietet eine Drehmomentabsicherung und gewährleistet die Dichtigkeit beim Versagen der Pumpe. Durch die Möglichkeit der flexiblen Verspannung der Flansche können Fertigungstoleranzen bei der Montage ausgeglichen werden. Einerseits sind Einbau oder Austausch der Pumpen zügig und leicht möglich, andererseits spart der Einsatz gleichbleibender Bauteile Konstruktionszeit beim Anbringen der Pumpen.

Das KIT sucht Partner zum industriellen Einsatz der Befestigungstechnik.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr.-Ing. Philipp Scherer, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Mobilität, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-28460

E-Mail: philipp.scherer@kit.edu

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