Stahldruckbehälter

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)

Bezeichnung des Auftrags durch den Auftraggeber: Vakuumkammer. Leistungsbeschreibung für Vakuumkammer STG-ET. Im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen werden seit vielen Jahren Abgasstrahlen und Beaufschlagungseffekte beim Feuern von chemischen Kleintriebwerken untersucht. Für experimentelle Arbeiten wurde dazu vor ca. 15 Jahren die Simulationsanlage für Treibstrahlen in Göttingen (STG) gebaut und seitdem erfolgreich betrieben. Es handelt sich dabei um eine Kryo-Vakuumanlage, in der mit flüssigem Helium auf einer Fläche von ca. 30 m² Temperaturen bis 4 Kelvin erreicht werden. Die Vakuumkammer hat eine Länge von ca. 8 m und einen Durchmesser von 3.3 m. Im Zuge der Ausweitung des Tätigkeitsfeldes "Kleintriebwerke" soll in diesem Jahr eine Vakuumanlage gebaut werden, in der elektrische Triebwerke und ihre Ionenstrahlen auch im Dauerbetrieb charakterisiert werden können (STG-ET). In der Anlage sollen unter optimalen Bedingungen Lebensdauertests und Forschung durchgeführt werden mit allen dazu notwendigen zum Teil hochempfindlichen Messungen. Ziel ist die Erstellung einer Vakuumanlage, die gegenüber anderen in ihrer Funktion vergleichbaren Anlagen klar erkennbare Alleinstellungsmerkmale hat (z. B. Vakuum des Hintergrundgases und Dichte der gesputterten Teilchen und damit minimale Rückwirkung auf das Triebwerk). Die Vakuumkammer hat einen Durchmesser von 5 Metern und eine Länge von 11 Metern. Auf dem Umfang des zylindrischen Kammerteils sind Spanten mit einem Außendurchmesser von ca. 5,4 m aufgebracht, um seine Stabilität sicherzustellen. Die Kammer besteht aus einer beweglichen Tür und einem feststehenden Kammerteil. Der feststehende Teil ist zylindrisch ausgeformt. Er mündet in einen Klöpperboden, der die Kammer am Ende abschließt. Beide Teile sind durch Hochvakuumflansche mit Doppeldichtung und Zwischenvakuum zu verbinden. Die Tür soll auf einem Fahrwerk gelagert beweglich ausgeführt sein. Der Behälter und alle vakuumberührten Bauteile sollen aus vakuumtauglichem, schweißfähigem, nur geringfügig magnetisierbarem Edelstahl gefertigt werden. Vakuumberührende Oberflächen sollen geeignet behandelt sein, um eine geringe Wasseradsorption zu erzielen. Als geeignetes Verfahren kann das Beizen der Oberflächen Anwendung finden. Die Kammer muss kompatibel zu Edelgasen wie Xenon, Argon und Krypton sein. Komponenten, die empfindlich gegenüber Reaktivgasen wie Sauerstoff sind, sollen aufgelistet werden. Der zulässige Druckbereich soll von Hochvakuum bis 1,2 bar reichen. Die Kammer ist mit diversen Flanschen an Zylinderteil, Tür und Klöpperboden ausgestattet (ca. 150 Flansche). Dies sind insbesondere die Versorgungsdurchführungen für die Einbauteile und die Messgeräte sowie die Flansche für das Vorvakuumpumpsystem und die Turbomolekularpumpen. Letztere müssen ausreichende Festigkeit besitzen, um axiale Drehmomente im Bereich von 16000 Nm im Falle eines Turbopumpenschadens sicher aufzunehmen. Die Achsen einer Gruppe von Flanschen (ca. 15x DN 160) sind auf einen gemeinsamen Schnittpunkt im Inneren der Kammer auszurichten. Die Kammer soll auf Füßen ruhen, die auf Fundamentsockeln im Boden der Experimentierhalle verankert werden. Die Füße sollen vibrationsarm ausgeführt werden. Resonanzfrequenzen sind anhand einer FEM zu bestimmen und zu berichten. Die Montage der Füße auf dem Fundamentsockel soll an einem Fuß (Triebwerksposition) fix, an allen anderen Füßen gleitend gelagert sein. Die Lagerung ist vom Kammerhersteller vorzubereiten. Die Kammer soll derart gefertigt und montiert werden, dass verschiedene Toleranzen eingehalten werden können, z. B. Neigung der Kammerachse gegenüber der Waagrechten < 0,5°, Abweichung der Achsneigung von Flanschen gegenüber Planung < 2°. Die Kammer soll ausreichend versteift werden, um unter Vakuumbelastung Abweichungen von der lastfreien Geometrie einzuhalten, z. B. Neigung der Längsachse <0,5°. Dies ist mittels FEM nachzuweisen. Im Inneren der Kammer sind Vorrichtungen anzubringen, um Einbauteile einzuführen und zu fixieren. Die Kammer besitzt keine Kühlung. Sie soll mit fest installierten Komponenten inkl. Dichtungen, Durchführungen etc., sofern nicht noch abweichend definiert, einen Betriebstemperaturbereich von -10° bis +100°C erlauben. Die integrale Leckrate der blindgeflanschten Kammer soll 1*10-6 mbar l / s für Helium nicht überschreiten. Die Vakuumkammer soll mit Ausnahme der Dichtungen wartungsfrei sein. Die Wartungsintervalle aller nicht wartungsfreien Teile sollen mehr als 12 Monate betragen. Die Lebensdauer der Kammer soll auf mindestens 20 Jahre ausgelegt sein. Der Behälter muss den gültigen europäischen und deutschen Richtlinien entsprechen. Die Fertigung der Vakuumkammer muss durch qualifiziertes Personal nach dem aktuellen Stand der Vakuumtechnik durchgeführt werden. Leistungs- und Lieferumfang. Der Leistungsumfang beinhaltet die Erstellung von Fertigungsunterlagen und Nachweise zum Betriebsverhalten, z. B. zum Betriebstemperaturbereich, zu Abweichungen bei Vakuumbelastung und zu Resonanzfrequenzen. Zum Leistungsumfang gehören konstruktive Arbeiten am Türfahrwerk, der mechanischen Auslegung der Kammer (mit Versteifungen) sowie der Hauptdichtung. Der Anbieter ist aufgefordert, seine Erfahrungen mit großen Vakuumanlagen einzubringen. Zum Leistungsumfang gehören sodann die fachgerechte Fertigung geeigneter Einzelteile, der Transport zum DLR nach Göttingen, die Einbringung in das Gebäude, der Zusammenbau, der Nachweis der geforderten Eigenschaften und die Erstellung und Übergabe der Dokumentation sowie eine laufende Qualitätsprüfung. Alle Unterlagen sind in deutscher Sprache abzufassen. Die Vakuumammer sollte 6.-8. Monate nach dem Bestelldatum eingebaut sein.

Die Frist für den Eingang der Angebote war 2010-02-15. Die Ausschreibung wurde veröffentlicht am 2010-02-02.

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