NASA setzt fortschrittlichen Hochgeschwindigkeitsgebläse für ISS-CO₂-Wäscher ein

Calnetix Technologies
Cerritos, CA
www.calnetix.com

Der Four Bed Carbon Dioxide Scrubber (4BCO₂) der NASA ist nach strengen Bodentests für die Installation auf der Internationalen Raumstation (ISS) vorgesehen. Das CO₂-Entfernungssystem der nächsten Generation beinhaltet einen Hochgeschwindigkeits-Inline-Gebläse und einen Dual-Controller von Calnetix Technologies.

Die Gebläsebaugruppe umfasst ein kompaktes Inline-Gebläse auf Magnetlagern (Momentum^™) und einen integrierten hybriden Dual-Controller (Continuum^™) zum Antrieb des Gebläses. Das magnetisch levitierte Inline-Gebläse ist eine integrale Komponente des CO₂-Entfernungssystems und wird den Luftstrom durch das gesamte System in einer Mikrogravitationsumgebung antreiben.

Momentum verfügt über einen überhängenden Permanentmagnetmotor; ein zentral gelegenes, fünfachsiges, aktives Magnetlager (AMB) System; Backup-Lager; und ein überhängendes Zentrifugal-Laufrad in einem kompakten Paket. Magnetlager wurden anstelle konventioneller Lager aufgrund ihrer geringen übertragenen Vibration, hoher Drehzahl-Levitation, geringem Stromverbrauch, hoher Zuverlässigkeit, ölfreiem Betrieb und Toleranz gegenüber Partikelverunreinigungen im Luftstrom gewählt.

Continuum besteht aus einem AMB-Controller und einem variablen Drehzahlantrieb (VSD) Motorcontroller in einem einzigen kompakten Paket, das Drehzahlen bis zu 60.000 U/min mit langfristig wartungsfreiem Betrieb unterstützt. Die AMBs wurden eingesetzt, um Schmierung und Rotationsverlust zu eliminieren, was ein wichtiger Aspekt bei der Erfüllung der strengen Outgassing-Anforderungen der NASA war.

Um den Anwendungsanforderungen gerecht zu werden, muss das Inline-Gebläsesystem Startvibrationen und Beschleunigungsanforderungen überstehen, den elektromechanischen und Stromqualitätsanforderungen gemäß NASA SSP 57000 entsprechen, eine Lagerfähigkeit von 15 Jahren haben, 30.000 Stunden ohne Wartung betrieben werden können und mit sehr geringer leitender und konvektiver Kühlung auskommen. Zudem dürfen Lager keine Verunreinigungen wie Schmierstoffe oder Fett in den Luftstrom eintragen. Das Gebläse muss das Einatmen von Partikeln, wie sie aus Filtermedien und Staub in der Kabinenluft freigesetzt werden, ohne Schaden tolerieren.

Die Hauptkonstruktionsherausforderung bestand darin, das neue Magnetlager-Gebläse in den gleichen Raum wie das bisher auf der ISS verwendete Folienlager-Gebläse zu integrieren. Das AMB-System mit Positionssensoren und Backup-Lagern musste miniaturisiert werden, um in den stark begrenzten Raum zu passen. Für ein kompaktes Design wurde das Lagersystem zentral platziert, um mit einem Zentrifugal-Laufrad auf der Lufteinlassseite und einem überhängenden Permanentmagnetmotor auf der Auslassseite zu arbeiten. Die Luft strömt durch einen ringförmigen Kanal um die internen Komponenten.

Nach erfolgreichem Einsatz des Magnetlager-Gebläses auf der ISS könnten Magnetlager auch in anderen Luft- und Raumfahrtanwendungen wie Flüssigkeitspumpen, Reaktionsrädern und Gyroskopen eingesetzt werden, die konventionelle Lagertechnologien herausfordern.

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