Lösungs- und Entlösungsverhalten von Luft in Hydraulikölen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 331965966

Durch die Steigerung der Anforderung an hydraulische Systeme rückt auch das Druckmedium immer weiter in den Blickpunkt der Optimierungen. Insbesondere die Existenz von Luftblasen beeinflusst die Eigenschaften der Druckflüssigkeit und führt folglich zu einem veränderten Systemverhalten. Da Luft immer in gelöster Form in Hydraulikölen vorliegt, ist die Bildung von Luftblasen bei starker Verringerung des statischen Drucks unvermeidbar. Da diese sogenannte Gaskavitation ein Diffusionsvorgang ist, weist die Ausbildung einer gasförmigen Phase eine starke Zeitabhängigkeit auf. Modelle, die diese zeitlich exakt beschreiben und sie somit für dynamische Simulationen handhabbar machen, existieren bisher noch nicht.Ziel des Projekts ist daher die druck- und zeitabhängigen Absorptions- und Desorptionsvorgänge zwischen der im bewegten Hydrauliköl gelöst vorliegenden Luft und ungelöster Luft zu untersuchen. Hierzu wird zunächst eine sich in einer Flüssigkeit befindliche Einzelblase betrachtet. Ein Simulationsmodell wird aufgestellt, das den Stofftransport durch die Flüssigkeit und den Phasenwechsel über der Blasenwand durch Transportgleichungen berechenbar macht. Die für die exakte Simulation notwendigen Stoffparameter zur Beschreibung des Gleichgewichtszustands, des Massentransports, sowie der zeitabhängigen Diffusion werden experimentell an drei Prüfständen ermittelt. Hierzu wird Luft als gasförmige Phase und unterschiedliche Hydrauliköle als kontinuierliche Phase verwendet. Diese experimentell ermittelten Parameter werden in das Simulationsprogramm implementiert und das Modell mit weiteren Messungen validiert.Zum Abschluss des Projekts liegen zum einen systematisch ermittelte Gleichgewichts- und Diffusionsparameter verschiedener Öle und zum anderen ein validiertes Simulationsmodell vor. Dieses Modell erlaubt die Berücksichtigung der verschiedenen Einflussfaktoren und Mechanismen, wie den absoluten Druck und die Geschwindigkeit der Druckänderung, auf das Absorptions- und Desorptionsverhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr.-Ing. Katharina Schmitz