Elektronische Mess- und Diagnosetechnik
I²G - Integrale Instrumentierung von Gasfolienlagern

Im Projekt I²G steht die Integration von Sensorik in die energieeffizienten und umweltfreundlichen Gasfolienlager im Fokus. Drehzahl, Temperatur und Reibungszustand können so zukünftig in der Steuerung der gelagerten Welle beachtet werden.

Gasfolienlager mit erster Version des Sensorsystems

Projektziel

Ziel des Projektes ist es, ein Sensorsystem in das Gasfolienlager zu integrieren, das die aktuelle Drehgeschwindigkeit, den Reibungszustand und die Temperatur drahtlos an einen externen Empfänger liefert. Es soll über Energy Harvesting aus dem Lager selbst gespeist werden und darf die Funktionsweise des Lagers nicht verändern. Das bedeutet auch, dass nichts am Rotor befestigt werden kann, wodurch viele der Werte indirekt aus Vibrationen interpretiert werden müssen.

Gasfolienlager

Gasfolienlager funktionieren ähnlich wie hydrodynamische Gleitlager, verwenden jedoch anstelle von Öl Gas (z. B. Luft oder ein anderes Gas, mit dem die Maschine interagiert) als Schmiermittel. Dies bedeutet zwar, dass sie nur relativ leichte Rotoren stützen können, bedeutet aber auch, dass sie bis zu extremen Geschwindigkeiten sehr effizient laufen und in Bereichen eingesetzt werden können, in denen eine Ölverschmutzung problematisch wäre. Damit eignen sie sich perfekt für den Luftkompressor von Brennstoffzellensystemen oder für Kühlturbinen für Klimaanlagen, werden aber auch in anderen Turbomaschinen eingesetzt.

Projektstruktur

Eine Schlüsselkomponente für einen effizienteren Betrieb von Maschinen sind die verfügbaren Daten über sie, die eine Optimierung der Nutzung und des Betriebs ermöglichen. Da sich Maschinenelemente in der Regel in der Nähe von Orten befinden, an denen solche Daten erhoben werden können, stellt das DFG-Schwerpunktprogramm 2305 „Sensorintegrierte Maschinenelemente ebnen den Weg für eine umfassende Digitalisierung“ diese in den Fokus. Die Idee: Durch die Integration von Sensorsystemen in standardisierte Maschinenelemente soll es für Hersteller und Anwender von Maschinen ohne zusätzlichen Entwicklungsaufwand einfacher werden, Daten ihrer Maschinen zu erfassen und zu nutzen und so die Digitalisierung voranzutreiben.

Das Schwerpunktprogramm setzt sich aus zehn Projekten zusammen, die an verschiedenen Universitäten in ganz Deutschland angesiedelt sind und sich jeweils auf ein anderes Maschinenelement konzentrieren. Am Lehrstuhl für Elektronische Mess- und Diagnosetechnik konzentrieren wir uns dabei auf Gasfolienlager. Dafür haben wir uns mit der Abteilung Konstruktionstechnik und Produktzuverlässigkeit der Fakultät V zusammengeschlossen, die Experten für diese Art von Lagern sind.