Ammoniakkompressor mit hohen Drehzahlen für Kühltechnologien der nächsten Generation im Weltraum
Mit der steigenden Leistungsfähigkeit und Komplexität zukünftiger Weltraummissionen rückt das thermische Management zunehmend in den Fokus. Im Vakuum des Weltraums und in den dünnen Atmosphären von Mond oder Mars kann Wärme ausschliesslich über Strahlung abgeführt werden. Dies begrenzt die erzielbare Kühlleistung und verknüpft die Performance direkt mit der Grösse und Temperatur der Radiatoren.
Derzeitige High-End-Lösungen setzen auf mechanisch gepumpte Fluidkreisläufe (MPLs), die Kühlleistungen von bis zu rund 12 kW ermöglichen. Für höhere Leistungen müssen jedoch grössere und schwerere Radiatoren eingesetzt werden, was die Skalierbarkeit moderner Satelliten und Raumstationen einschränkt.
Um diese Limitierungen zu überwinden, rücken Wärmepumpenzyklen zunehmend in den Fokus. Durch die Anhebung der Radiatortemperatur kann dieselbe Wärmeleistung mit einer deutlich kleineren Radiatorfläche abgeführt werden. Auf Basis dieses Prinzips hat Celeroton einen kompakten Ammoniak Turbo Kompressor entwickelt und erfolgreich getestet. Das technologische Herzstück eines neuen, weltraumtauglichen Wärmepumpensystems.
Prüfstand mit Celeroton Turbo Kompressor
Kompakter und effizienter Turbo Kompressor
Konventionelle Kolben-, Schrauben- oder Scroll Kompressoren, wie sie auf der Erde weit verbreitet sind, eignen sich aufgrund ihres Gewichts, ihres Verschleissverhaltens und ihrer Vibrationen nicht für den Einsatz im Weltraum. Radialverdichter mit Drehzahlen von über 100’000 U/min hingegen bieten eine deutlich höhere Effizienz und extrem geringe Mikrovibrationen bei einem minimalen Platzbedarf.
Um die strengen Zuverlässigkeitsanforderungen langfristiger Missionen zu erfüllen, setzt der Celeroton Turbo Kompressor auf Gaslager. Diese ermöglichen einen vollständig kontakt- und ölfreien Betrieb. Ideal für Ammoniak als Arbeitsfluid. Der Verzicht auf Öl verhindert Kontaminationen, erhöht die Effizienz über die gesamte Lebensdauer und erlaubt wartungsfreie Einsatzzeiten von über 15 Jahren.
Vom Konzept zur Realität: Erfolgreiche Tests mit Ammoniak
Der Ammoniakkompressor wurde von Celeroton aufgebaut, integriert und auf einem speziell für gasförmiges Ammoniak entwickelten Prüfstand getestet. Der Prototyp erreichte das Ziel-Druckverhältnis von 2,27 bei einer thermischen Leistung von 20 kW und bestätigte damit die prognostizierten aerodynamischen Leistungsdaten. Die gemessenen Verlustwerte stimmen eng mit den internen Modellen von Celeroton überein und validieren damit den hochwertigen Design- und Simulationsansatz. Diese Ergebnisse markieren einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu weltraumtauglichen Turbo Kompressoren für Wärmepumpenanwendungen.
Ausblick
Die erfolgreiche Demonstration unterstreicht die Machbarkeit leichter, hochdrehender Turbo Kompressoren für zukünftige thermische Managementsysteme im Weltraum. Weitere Optimierungen an Rotor, Gaslagern und Oberflächenbearbeitung werden Effizienz und Skalierbarkeit weiter verbessern.
Weitere technische Details stehen Ihnen in der vollständigen wissenschaftlichen Publikation zum Ammoniak Wärmepumpenkompressor zur Verfügung.
Kontaktieren Sie uns, um zu erfahren, wie die Hochgeschwindigkeits-Turbo-Kompressoren von Celeroton Ihre nächste Weltraummission voranbringen können.
