Radialverdichter

Der Verdichter hat, wie schon in der Definition gesagt, die Aufgabe die einströmende Luft zu verdichten und damit ihren Energiegehalt (Enthalpie) zu erhöhen. Für mein Projekt habe ich mich ganz klar für die radiale Verdichtervariante entschieden, da dieser grosse Vorteile gegenüber seinen axialen Kollegen hat:

Nach Thomas Kamps müsste eine Axialverdichter welcher die gleiche Druckerhöhung erreicht mindestens 6 Stufen haben gegenüber einem Radialverdichter mit einer Stufe. Utopisch das in einer Kleingasturbine zu realisieren was nicht heisst das es unmöglich ist.

Stellt sich die Frage: Was war zuerst, der Verdichter oder die Gasturbine?

Ganz klar der Verdichter. Denn einzig und alleine der Verdichter bestimmt das Design meiner Gasturbine. Zwar war es möglich die Grösse auszuwählen, aber alles andere bezieht sich direkt oder indirekt auf das Verdichterlaufrad.

In diesem Zusammenhang danke ich der Firma aus England
Und da insbesondere Chris Littlewood der mich ausführlich beraten hat und sich mein gebrochenes Englisch antuen musste! Melett bietet Ersatzteile für Turbolader an welche zwar identisch mit den Teilen der Hersteller sind, aber aus der Produktion von Melett kommen. Mit dem Effekt das die Teile bei gleicher Qualität nur einen Bruchteil kosten.

Zunächst hatte ich geplant den Verdichter aus einem Cummins VT50 Lader zu verwenden. Auf Rat von Herr Littlewood habe ich mich komplett umorientiert denn der VT50 ist ein schon recht alter Ladertyp und erreicht bei weitem nicht die Wirkungsgrade wie ein moderner. Zudem dreht er genau anderes herum wie 99% aller Turbos. In vielen Fällen hätte das ein Umdenken erfordert. Vieleicht der entscheidenste Punkt ist aber der Preis. Ein VT50 Verdichter ist sehr viel teurer als der den ich jetzt verwende:

Turbomodell Originalteil-nummer Melett Nummer
Einlass
Ø A
Gesammt
Ø B
Spitzenhöhe
C
 Schaufeln
Preis
Holset HC5A
3521918
1152-105-400
87mm
127mm
9,5mm
16
210 Euro

Das Verdichterlaufrad hat 16 Schaufeln. Davon 8 "ganze" und 8 "halbe". Diese enden radial, sprich nicht nach hinten gekrümmt. Gut zu erkennen ist der Einschliff an der Nabe zwecks der Auswuchtung. Die Bohrung hat einen Durchmesser von ca. 11,1mm. Da bemühe ich aber noch mal eine Messschraube um den genauen Wert zu ermitteln.
Leider fehlt mir ein Verdichterkennfeld. Lediglich der Massendurchsatz von 1,5 Kg/sek. ist bekannt Also:

Wer das Verdichter oder Turbinenkennfeld eines Holset HC5A, HX82 oder HX85 hat, möge sich bitte bei mir melden.
Ein weiterer Voteil des HC5A Verdichters ist die wesentlich geringere Bauhöhe als beim VT50. Dies wirkt sich positiv auf den Schwerpunkt und die Gesammtmasse des Rades und damit in direkter Weise auf die biegkritische Drehzahl des Läufers aus. Ungewöhnlich ist die Tatsache das die Schaufelenden nicht senkrecht auf der Scheibe stehen, sondern wie die gesammte Schaufel nach vorne geneigt sind.
Ein Vergleich des HC5A Laufrades mit dem einer guten alten TK50 und einem 150mm Messschieber zeigt die Dimensionen der Turbine. Komisches Gefühl wenn man weiss das sich das dieses Monstrum mit über 70.000 U/min drehen soll.
Da mir der Hersteller keine Zeichnung für den Umriss des Verdichters geben konnte, habe ich diese kleine Abtasthilfe gebaut. Sie zentriert das Rad genau um eine fixe Achse und man kann an der abgesetzen Kante, genau auf Höhe der Drehachse die Punkte abgreifen.
Dies geschieht mit einem Digitalisierarm welcher die abgetasten Werte direkt in das CAD System weiterleitet. Dadurch wird es möglich dreidimensionale Objekte mit einer Genauigkeit von wenigen hundertsteln Milimetern zu vermessen.
Die gesammte Vorrichtung war recht fix gemacht. Vollhartmetall und Trockenbearbeitung sei dank.
Das Abtasten geht schnell von der Hand. Tastspitze anlegen, mit dem Fusstaster bestätigen, Rad weiterdrehen, Tastspitze anlegen......
Aus dieser Skizze könnt ihr das Ergebniss auslesen. Die Werte sind nur im hunderstelbereich gerundet. Sprich gerade Werte sind auch gerade und nicht zurechtgelogen ;)

Trotzdem kann ich keine Gewähr für die Richtigkeit übernehmen.