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Dokumentenidentifikation DE10155245B4 09.12.2004
Titel Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Gerlinger, Uwe, 85110 Kipfenberg, DE
DE-Anmeldedatum 09.11.2001
DE-Aktenzeichen 10155245
Offenlegungstag 28.05.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.12.2004
IPC-Hauptklasse G01M 19/00
IPC-Nebenklasse G01M 17/00   G01N 17/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen zur Untersuchung von Prüfobjekten, insbesondere zur Prüfung von Kraftfahrzeugen oder Baugruppen davon.

Bestandteil der Entwicklung von Kraftfahrzeugen ist unter anderem deren Prüfung als Ganzes oder von Aggregaten und Baugruppen davon auf Tauglichkeit für unterschiedliche Witterungsbedingungen. Diese ergeben sich aus den jeweiligen Jahreszeiten sowie aus zum Teil extrem voneinander abweichenden Klimazonen auf der Erde. Insbesondere wird der Einfluss der solaren Einstrahlung auf ein Kraftfahrzeug geprüft, um Materialschädigungen in Folge von Strahlungs- und Temperatureinwirkungen frühzeitig zu erkennen.

Dazu ist es einerseits bekannt, solche Prüfungen an Freibewitterungsorten mit extremen Witterungsbedingungen an unterschiedlichen Stellen der Erde durchzuführen. Solche Prüfungen sind kostenintensiv und zeitaufwendig. Andererseits ist es auch bekannt, Bewitterungssimulationen in Bewitterungskammern möglichst zeitgerafft und unabhängig vom tatsächlich herrschenden Klima durchzuführen.

Dazu ist eine gattungsgemäße Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen zur Untersuchung von Prüfobjekten, insbesondere zur Prüfung von Kraftfahrzeugen oder Baugruppen davon, bekannt (DE 85 32 913 U1). Diese Einrichtung umfasst einen zur Aufnahme von Prüfobjekten geeigneten Bewitterungsraum mit Seitenwänden, einer Bodenwand und einer Deckenwand als Kammerbegrenzungen sowie eine dem Bewitterungsraum zugeordnete Sonnensimulationseinrichtung. Weiter sind Einrichtungen zum Erreichen und Aufrechterhalten einer vorbestimmbaren Raumtemperatur vorgesehen, die auch eine Vorrichtung für eine Kühlluftdurchströmung des Bewitterungsraums mit Lufteinlassöffnungen und Luftauslassöffnungen an Raumwänden umfasst.

Allgemein soll mit einer solchen Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen eine möglichst realitätsnahe Nachbildung einer Freibewitterung durch eine gezielte Aufbringung der Umweltparameter Temperatur, Sonnenlicht und Feuchte erfolgen. Dies soll mit einer möglichst energieoptimierten und anwendungsgerechten Simulationstechnik in einem günstigen Preis/Leistungsverhältnis ausführbar sein.

Bei der Simulation einer Freibewitterung in einem räumlich begrenzten Bewitterungsraum ergeben sich gegenüber einer tatsächlichen Freibewitterung folgende grundsätzlichen Probleme:

  • – Durch die relative Nähe von Lampenmodulen der Sonnensimulationseinrichtung zum Prüfobjekt ergeben sich erhebliche Änderungen der Bestrahlungsstärke in Abhängigkeit der Lampenentfernung. Bei einer üblichen Anbringung der Lampenmodule an der Dachwand eines Bewitterungsraums wird bei einer Prüfung eines Fahrzeugs somit beispielsweise das Dach gegenüber einer Fronthaube oder Seitenwandflächen einer höheren Bestrahlungsstärke und damit höheren Wärmebelastung ausgesetzt.
  • – Durch die Raumbegrenzung um das Prüfobjekt erhitzen sich die begrenzenden Wände und führen zu einer Strahlungsbelastung, welche bei einer Freibewitterung nicht auftritt, da bei einer Freibewitterung eine große Wärmeabstrahlung an die Umgebung (Himmelstemperatur) vorliegt.
  • – Die Bestrahlungspositionen sind entsprechend der Anordnung der Lampenmodule durch den im Vergleich zu einer Freibewitterung fehlenden Sonnengang ortsfest, so dass für das Erreichen der maximalen Oberflächentemperatur aller Bauteile eine insgesamt höhere Strahlungsbelastung als bei einer Freibewitterung notwendig ist.
  • – Die Einstellung und Beibehaltung vorbestimmter Klimagegebenheiten ist durch Steuerungs- und Kontrollmaßnahmen auszuführen.

Ein besonderes Problem ist dadurch gegeben, dass die in die Bewitterungskammer eingebrachte Strahlungsenergie zur Realisierung realitätsnaher Freibewitterungszustände aus der Bewitterungskammer wieder abzuführen ist. Dazu weisen bisher realisierte Klimatisierungskonzepte unsymmetrisch angeordnete Belüftungssysteme auf, mit den Nachteilen, dass die gesamte Kühlung in Folge der eingebrachten Strahlungsenergie über eine unsymmetrische Luftumwälzung erfolgen muss. Beispielsweise ist in der bekannten, gattungsgemäßen Bewitterungskammer der Kühllufteintritt im unteren Bereich einer Stirnseitenwand und der Kühlluftaustritt im oberen Bereich dieser Wand. Damit ist nur eine ungleichmäßige Umströmung des Prüfobjekts, insbesondere eines Fahrzeugs, möglich, so dass damit Bereiche mit deutlich höheren Temperaturen in Folge schlechter Kühlung entgegengesetzt zum Stirnseitenwandbereich oder mit deutlich niedrigeren Temperaturen in Folge zu starker Kühlung im Stirnseitenwandbereich entstehen. Durch die unsymmetrische Kühlluftzufuhr bilden sich Wirbel, die einer gleichmäßigen Kühlung an der Prüfobjektoberfläche mit partiell hohen und niedrigen Luftgeschwindigkeiten entgegenwirken. Insbesondere bilden sich nachteilig Bereiche mit deutlich höheren Temperaturen als bei einer tatsächlichen Freibewitterung aus, die zur Verfälschungen der Prüfergebnisse führen können.

Weiter ist eine Prüfvorrichtung für Korrosionsprüfungen mit aggressiven Gasen bekannt (DE 26 11 050 A1), mit einem Prüfbehälter, in welchem der Prüfling gelagert ist und in welchen ein Luft-Gas-Gemisch eingeleitet wird. Wesentlich ist hier eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Prüfraum für die ein Ventilator sorgt. Eine Simulation einer Freibewitterung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist damit nicht möglich, da bei einer Simulation einer Sonneneinstrahlung auf einen Prüfling dort keine gleichmäßigen Temperaturverteilungen auftreten.

Zudem ist eine Vorrichtung zur Klimatisierung von Räumen bekannt (DE 43 15 113 A1) mit einer Heiz-/Kühleinrichtung und einer Regeleinrichtung, wobei die Heiz-/Kühleinrichtung als Heiz-/Kühldecke ausgebildet ist und wobei als Wärme-/Kältemittel Wasser verwendet werden kann. Auch hier ist eine gleichmäßige Temperaturverteilung wesentlich, so dass damit keine realitätsnahe Simulation einer Freibewitterung durchführbar ist.

In einer bekannten Prüfkammer (DE 29 47 829 A1) zur Simulation von Klimaparametern, insbesondere für extreme Klimawerte in einem Temperaturbereich von –100 C° bis +180 C° mit der Möglichkeit hoher Änderungsgeschwindigkeiten wird ein doppelwandiger Prüfraum verwendet, wobei sowohl im Inneren des Prüfraums als auch in dem durch die Doppelwandung gebildeten Raum Luftströme geführt sind, welche u. a. mittels Ventilatoren und über perforierte Leitbleche geführt sind. Eine Simulation einer Freibewitterung in Verbindung mit einer Sonneneinstrahlung ist hier nicht vorgesehen.

Weiter ist eine Klimakammer insbesondere für die Pflanzenzucht bekannt (DE 19 28 939 A1), bei der ein am Nutzraum angebrachtes Abluftgebläse einen Teil der in einen Mantelraum durchströmenden Luft über Öffnungen in einem Lochboden durch den Nutzraum saugt und in den Ansaugbereich eines Klimageräts bläst. Der andere Teil der Luft durchsetzt den Mantelraum bis zum Ansaugbereich des Klimageräts und beide Teile gelangen über einen mit der Außenluft in Verbindung stehenden Luftschacht in das Klimagerät. Auf den Nutzraum ist eine Lampenhaube mit eingebauter Beleuchtungseinrichtung aufgesetzt. Die Durchströmung des Nutzraums erfolgt mit verwirbelten Luftströmen, Lufteinlassöffnungen im oberen Bereich sind nicht vorgesehen. Zudem wird die entwickelte Wärme der Beleuchtungskörper mittels eines Ventilators direkt an der Lampenhaube abgeführt und nicht zur Simulation einer Sonneneinstrahlung mit Sonnenaufheizung verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen so weiterzubilden, dass die Verhältnisse einer Freibewitterung realitätsnaher simulierbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 sind die Lufteinlassöffnungen verteilt im oberen Bereich der Seitenwände und/oder in der Deckenwand des Bewitterungsraums angeordnet. Die Luftauslassöffnungen sind dagegen in der Bodenwand verteilt angeordnet, so dass die Kühlluftdurchströmung des Bewitterungsraums und die Umströmung von darin aufgenommenen Prüfobjekten im wesentlichen vertikal von oben nach unten erfolgt.

Damit verläuft die Durchströmung des Bewitterungsraumes etwa vertikal von oben nach unten entgegen dem natürlichen Luftauftrieb, wie er bei einer Freibewitterung auftritt und wie er bei bisherigen Bewitterungseinrichtungen regelmäßig nachgebildet worden ist. Überraschend hat sich gezeigt, dass eine wesentlich günstigere und realitätsnähere Simulation einer Freibewitterung möglich ist, wenn entgegen dem natürlichen im Freien sich ausbildenden Strömungsverlauf im Bewitterungsraum der Strömungsverlauf möglichst flächig verteilt in umgekehrter Richtung von oben nach unten geführt ist. Vorteilhaft ist damit eine weitgehend gleiche Temperaturverteilung an einer Prüfobjektkontur, insbesondere an einer Fahrzeugkontur, ohne bereichsweise Temperaturüberhöhungen möglich. Bei simulierten Fahrzeugbewitterungen treten somit die sonst üblichen Temperaturüberhöhungen im Dachbereich nicht auf, da eine direkte Kühlmöglichkeit von aufbereiteter Kühlluft durch Einblasen auf den Dach- und Scheibenbereich sowie eine vollständige Umströmung eines Fahrzeugs möglich ist. Durch die bodenseitige Luftentnahme wird eine gleichmäßige Umströmung eines Fahrzeugs erzwungen. Eine sonst übliche Temperaturschichtung über die Raumhöhe mit zu geringen Oberflächentemperaturen im Bodenbereich und zu hohen Oberflächentemperaturen in höheren Bereichen kann sich bei der erfindungsgemäßen Durchströmrichtung nicht aufbauen. Insgesamt ergeben sich somit vorteilhaft gleichmäßige Oberflächentemperaturverteilungen am Prüfobjekt wie bei einer Freibewitterung, die weitgehend unabhängig von der Geometrie der einzelnen Prüfobjekte sind. Damit können ohne zusätzliche Maßnahmen und Anpassungen vorteilhaft auch unterschiedliche Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Fahrzeuggeometrien geprüft werden, wobei jeweils gleichmäßige Oberflächentemperaturverteilungen erhalten werden.

Zur Ausbildung der bodenseitig verteilten Luftauslassöffnungen ist vorzugsweise eine gelochte Bodenwand zu verwenden. Dazu wird mit Anspruch 2 in einer konstruktiv günstigen und einfachen Lösung vorgeschlagen, dass die Bodenwand zumindest teilweise aus Lochblechen hergestellt ist, deren Löcher die Luftauslassöffnungen bilden. Vorzugsweise kann die gesamte Bodenwand aus solchen Lochblechen bestehen, wobei lediglich für Fahrzeugprüfungen die Fahrspuren zweckmäßig ungelocht belassen sind.

Besonders geeignete, gleichmäßige Umströmungsverhältnisse bei einem Kraftfahrzeug ergeben sich nach Anspruch 3, wenn die Bodenwand so groß dimensioniert ist und die Luftauslassöffnungen, insbesondere die Lochbleche dergestalt angeordnet sind, dass der Hauptteil des Kühlluft-Volumenstroms durch Luftauslassöffnungen unter dem Kraftfahrzeug aus dem Bewitterungsraum abströmt.

Für eine kühltechnisch besonders günstige Aufteilung des Kühlluft-Volumenstroms wird mit Anspruch 4 wird vorgeschlagen, etwa 50 % des Kühlluft-Volumenstroms unter dem Fahrzeug und jeweils etwa 25 % über die in einer Draufsicht von einem Kraftfahrzeug nicht überdeckten Seitenrandbereiche abzuführen.

Ein konstruktiv einfacher und mit den für die Funktion erforderlichen Bauteilen und Geräten platzgünstig und funktionell bestückbarer Aufbau ergibt sich gemäß Anspruch 5 dadurch, dass die Einrichtung eine doppelwandige Bewitterungskammer aufweist mit Innenwänden, die durch die Raumwände des Bewitterungsraums gebildet sind und mit umgebenden Außenwänden. Zwischen den Innenwänden und Außenwänden sind jeweils Zwischenräume gebildet, in denen den Lufteintrittöffnungen und Luftaustrittöffnungen zugeordnete Kühlluftleiteinrichtungen und/oder Luftfördereinrichtungen und/oder Luftkühlaggregate und/oder Luftwärmetauscher und/oder Luftbefeuchtungseinrichtungen angeordnet sind. Der konkrete Aufbau sowie die Art und Dimensionierung der Einzelbauteile sind abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten und können nach an sich bekannten Maßgaben ausgeführt werden. Weiter sind in den Außenwänden zur Umgebung hin offene oder öffenbare und den Kühlluftleiteinrichtungen, beispielsweise Kühlluftkanälen, zugeordnete Lufteintrittöffnungen und Luftaustrittöffnungen angebracht. Damit können je nach den Anforderungen für die Kühlluftdurchströmung offene oder geschlossene Lüftungskreisläufe hergestellt werden. Für die Begehung und Einbringung von Prüfungsobjekten in den Bewitterungsraum sind zudem geeignete Türen in wenigstens einer Außenseitenwand und dahinter in einer Innenseitenwand erforderlich.

Falls erforderlich, kann in den Zwischenräumen auch eine Wärmedämmung, beispielsweise durch an den Wänden angebrachte Wärmedämmplatten erfolgen.

In einer besonders vorteilhaften und bevorzugten Weiterbildung nach Anspruch 6 werden zumindest Teilbereiche der Seitenwände und/oder die Deckenwand als gekühlte Kühlwände ausgeführt. Durch solche gekühlten Kühlwände wird ein ähnlicher Effekt wie in der Freibewitterung zur Unterstützung des vorstehenden Luftkühlungskonzepts bei einer simulierten Bewitterung ausgenützt: Bei der Freibewitterung kühlt in Folge einer deutlich kleineren, globalen Himmelstemperatur gegenüber der Bodentemperatur die Oberfläche eines Prüfobjekts zusätzlich und gleichmäßig durch Wärmestrahlung ab. Um auch im Bewitterungsraum einen solchen gleichförmigen Wärmeaustausch vorteilhaft auszunutzen, werden möglichst viele Wandelemente als Kühlwände ausgebildet. Vorteilhaft bewirkt eine damit erreichte gleichmäßige Wärmeabgabe, dass die Kühlluftmenge reduziert werden kann bzw. eine höhere Eintrittstemperatur der Kühlluft ermöglicht ist, wodurch das Unterschreiten der zu erzielenden Oberflächentemperatur in direkt vom Kühlluftstrahl getroffenen Bereichen ausgeschlossen werden kann. Zudem ist hier ein energieoptimierter Betrieb möglich.

Weiter wird mit Anspruch 7 vorgeschlagen, dass ein unterer Bereich der Seitenwände entsprechend einer Horizontabdeckung bei einer Freibewitterung ungekühlt verbleibt. Damit kann entsprechend einer Freibewitterung eine Horizontabdeckung simuliert werden, wobei als relevante Höhe etwa die Höhe einer Türbrüstung eines Fahrzeugs maßgeblich ist, ab der dann nach oben eine Wandkühlung erfolgen soll. Zweckmäßig erfolgt eine Wandkühlung dann umlaufend über alle Seitenwände und über den kompletten Deckenwandbereich.

Auf welche Weise die Raumwände gekühlt werden, ist für die Kühlfunktion von untergeordneter Bedeutung. Gemäß Anspruch 8 kann die Wandkühlung einfach mit Kaltluft erfolgen, beispielsweise unter Verwendung von Lochblechen, wie dies aus der Gebäudeklimatisierung bekannt ist und wodurch Kondensatbildungen beim Unterschreiten der Taupunkttemperatur vermieden werden können. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Flüssigkeitskühlung möglich, unter Verwendung von Kühlschlangen auf der Rückseite der Raumwände. Damit ist ein komprimierter Wandaufbau möglich, wobei sich an die Kühlschlangen der Aufbau einer Wärmeisolierung unmittelbar anschießen kann.

Die Sonnensimulationseinrichtung ist für eine geeignete Bestrahlungsleistung und für geeignete Bestrahlungsabstände zum Prüfobjekt mit entsprechender Positionierung von Lampenmodulen auszulegen. Damit entsteht ein Bestrahlungsraster, das ggfs. gesteuert durch Änderung der Bestrahlungsprofile noch gezielt optimierbar ist. Solche Variationen und Optimierungen sind insbesondere durch ein gezieltes Schalten und Dimmen von Strahlern zum Erreichen oder zur Verbesserung notwendiger Bestrahlungsstärken und/oder homogener Verhältnisse zu erreichen. Durch solche Optimierungen wird auch der Wärmeeintrag in den Bewitterungsraum auf das tatsächlich notwendige Maß begrenzt, wodurch auch die notwendige Kühlleistung zur Wärmekompensation entsprechend reduzierbar ist, was zu einer Energiereduzierung und Reduzierung der Betriebskosten im Anlagenbetrieb führt.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Gegebenheiten wird mit Anspruch 9 vorgeschlagen, dass die Sonnensimulationseinrichtung Lampenmodule aufweist, die an der Deckenwand und/oder im oberen Bereich der Seitenwände angeordnet sind, wobei die Lampenmodule gekapselt und an ein vom Kühlsystem des Bewitterungsraums unabhängiges Kühlsystem angeschlossen sind. Ein solches unabhängiges Kühlsystem ist beispielsweise durch zusätzliche Kühlluftleiteinrichtungen möglich, mit dem vom übrigen Kühlluftsystem Kühlluft zu den Lampenmodulen abzweigbar ist.

Die Kapselung der Lampenmodule führt dazu, dass die darin enthaltenen Leuchtmittel somit keine unmittelbare Gasverbindung zum Bewitterungsraum haben. Damit ergibt sich vorteilhaft keine zusätzliche Wärmebelastung der Bewitterungskammer und des Prüfobjekts durch eine an einem Leuchtmittel unmittelbar erwärmte Umgebungsluft. Zudem ist das Prüfobjekt vor weiteren Rückwirkungen aus dem Leuchtmittel (Ozon und Stickoxide) geschützt. Andererseits sind auch die Leuchtmittel vom Einfluss teilweise extremer Klimabedingungen des Bewitterungsraums und vor Rückwirkungen aus der Prüfobjektbestrahlung abgeschirmt. Am Leuchtmittel ist eine gleichmäßige Lufttemperatur mit einer Kühlung stark erhitzter Bereiche möglich, wodurch eine lange Lebensdauer und eine gleichmäßige Spektralverteilung der Leuchtmittel erreichbar wird. Durch eine rückseitige Öffnung in den Lampenmodulen kann ein Wechsel von Leuchtmitteln auch während einer laufenden Prüfung erfolgen.

Mit der angegebenen Anordnung der Lampenmodule am oberen Bereich der Seitenwände, wobei hier alle umlaufenden Seitenwände verstanden werden, und an der Deckenwand wird insbesondere auch an Fahrzeug-Seitenflächen eine Bestrahlungsstärke wie bei einer Freibewitterung erhalten.

Mit Anspruch 10 wird zudem eine Steuer- und Überwachungsanlage beansprucht, mit der in an sich bekannter Weise die einzelnen Einrichtungen messtechnisch überwacht sowie für einen weitgehend automatisierten Betrieb gesteuert und geregelt werden.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer doppelwandigen Bewitterungskammer

2 zeigt schematisch eine Vorderansicht einer doppelwandigen Bewitterungskammer

In 1 ist eine Seitenansicht einer doppelwandigen Bewitterungskammer 1 schematisch dargestellt. Eine Außenwand 6 der doppelwandigen Bewitterungskammer 1 ist so um eine Innenwand angeordnet, dass ein Zwischenraum 7 zwischen der Innenwand und der Außenwand 6 gebildet wird. Die Innenwand ist aus einer Seitenwand 3, einer Bodenwand 4 und einer Deckenwand 5 gebildet und stellt die Innenwand eines Bewitterungsraumes 2 dar. In diesem Bewitterungsraum 2 ist ein Prüfobjekt als Fahrzeug 16 eingebracht. In der Deckenwand 5 sind Lufteinlassöffnungen 8 und in der Bodenwand 4 sind Luftauslassöffnungen 9 eingebracht. Mit den strichlierten Pfeilen ist die damit in dem Bewitterungsraum aufgezwungene Luftströmung 15 schematisch dargestellt. Neben den Lufteinlassöffnungen 8 in der Deckenwand 5 sind an der Unterseite der Deckenwand 5 -örtlich versetzt zu den Lufteinlassöffnungen 8-Lampenmodule als Sonnensimulationseinrichtungen 10 angeordnet. Mit einer gepunkteten Linie ist der Strahlungsbereich der Sonnensimulationseinrichtungen 10 schematisch dargestellt. Die Bodenwand 4 ist als Lochblech 11 ausgeführt, wobei die Löcher des Lochblechs 11 die Luftauslassöffnungen 9 des Bewitterungsraumes 2 bilden. Zur Aufnahme des Fahrzeuges 16 im Bewitterungsraum 2 sind in der Bodenwand 4 zwei Fahrspuren 12 gebildet. Im oberen Bereich der Seitenwände 3 können ggf. Lufteinlassöffnungen 8, zusätzlich zu den in der Deckenwand 5 angebrachten, eingebracht sein. Im Zwischenraum 7 ist eine Luftaufbereitungsanlage 13 angeordnet. Diese ist nur schematisch als Black Box dargestellt. Darin beinhaltet können eine Luftfördereinrichtung, ein Luftkühlaggregat, ein Luftwärmetauscher, eine Luftbefeuchtungseinrichtung und/oder eine Kühllufteinrichtung. Ein Luftaustausch mit der Umgebung kann hier ebenfalls stattfinden. An der Seitenwand 3 ist eine Wandkühlung 14 bestehend aus wasserdurchströmten Kühlschlangen angebracht, die umlaufend um alle vier Seitenwände 3 und unter der Bodenwand 4 angeordnet ist.

2 zeigt schematisch eine Vorderansicht der doppelwandigen Bewitterungskammer 1 von 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Strahlungsbereich der Sonnensimulationseinrichtungen 10 ist hier aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Die Luftströmung 15 um das Prüfobjekt ist wieder mit strichlierten Pfeilen dargestellt. An einer der Seitenwände 3 ist die Wandkühlung 14 als alternative Ausführung nur im oberen Wandbereich dargestellt. Damit kann entsprechend einer Freibewitterung eine Horizontabdeckung simuliert werden.

Sowohl in einer Außenwandseite als auch in der dahinterliegenden Innenwandseite sind Türen in der doppelwandigen Bewitterungskammer 1 angebracht, um den Bewitterungsraum 2 begehen zu können und/oder zur Einbringung von Prüfobjekten 16. Aus darstellungstechnischen Gründen für eine bessere Übersichtlichkeit sind die Türen nicht mitdargestellt.

Durch die Anordnung der Lufteinlassöffnungen 8 im oberen Bereich der Seitenwände 3 und/oder in der Deckenwand 5 und der Luftauslassöffnungen 9 in der Bodenwand 4 ergibt sich als Strömungsrichtung für die Durchströmung des Bewitterungsraumes 2 und die Umströmung von darin aufgenommenen Fahrzeugen 16 im wesentlichen eine Vertikalströmung von oben nach unten. Damit verläuft die Strömungsrichtung entgegen dem natürlichen Luftauftrieb. Somit ist eine wesentlich günstigere und realitätsnähere Simulation einer Freibewitterung mit einer gleichmäßigen Temperaturverteilung am Fahrzeug 16 durchführbar, da die von oben herabströmende relativ kühle Luft zuerst auf die oberen Fahrzeugflächen auftrifft, die durch die Nähe zu den Lampenmodulen relativ stark erwärmt werden. An der Prüfobjektkontur stellt sich eine weitgehend gleiche Temperaturverteilung ein. Durch die bodenseitige Luftentnahme seitlich und unter dem Fahrzeug 16 wird eine gleichmäßige Umströmung des Fahrzeuges 16 erzwungen. Durch die Verwendung von Lochblechen 11 als Bodenwand 4 kann in einer kostengünstigen Weise diese mit Luftauslassöffnungen 9 gestaltet werden. Nur im Bereich der Fahrspuren 12 bleibt die Bodenwand 4 zweckmäßigerweise ungelocht. Mittels der im Zwischenraum 7 angebrachten technischen Geräte wie Luftfördereinrichtung, Luftkühlaggregat, Luftwärmetauscher, Luftbefeuchtungseinrichtung und Kühllufteinrichtung können die Parameter der Luft je nach Anforderungsprofil der Bewitterungssimulation eingestellt werden. Durch die Wandkühlung 14 kann entsprechend einer Freibewitterung auch eine Horizontabdeckung simuliert werden, wie dies schematisch in 2 an der rechten Wand gezeigt ist. Die relevante Höhe für die Wandkühlung 14 stellt in etwa die Höhe einer Türbrüstung eines Fahrzeuges dar, ab der nach oben die Wandkühlung 14 angebracht ist. Mittels der als Sonnensimulationseinrichtungen 10 eingesetzten Lampenmodulen wird das Fahrzeug 16 einem vordefinierten Bestrahlungsprofil ausgesetzt, welches durch Schalten und Dimmen gezielt steuerbar ist.


Anspruch[de]
  1. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen zur Untersuchung von Prüfobjekten, insbesondere zur Prüfung von Kraftfahrzeugen oder Baugruppen davon,

    mit einem zur Aufnahme von Prüfobjekten geeigneten Bewitterungsraum (2) mit Seitenwänden (3), einer Bodenwand (4) und einer Deckenwand (5) als Kammerbegrenzungen,

    mit einer dem Bewitterungsraum zugeordneten Sonnensimulationseinrichtung (10), und

    mit Einrichtungen zum Erreichen und Aufrechterhalten einer vorbestimmbaren Raumtemperatur, die eine Vorrichtung für eine Kühlluftdurchströmung des Bewitterungsraums mit Lufteinlassöffnungen (8) und Luftauslassöffnungen (9) an Raumwänden umfasst,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Lufteinlassöffnungen (8) verteilt im oberen Bereich der Seitenwände (3) und/oder in der Deckenwand (5) angeordnet sind, und

    dass die Luftauslassöffnungen (9) in der Bodenwand (4) verteilt angeordnet sind, so dass die Kühlluftdurchströmung des Bewitterungsraums (2) und die Umströmung von darin aufgenommenen Prüfobjekten im wesentlichen vertikal von oben nach unten erfolgt.
  2. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (4) zumindest teilweise aus Lochblechen (11) besteht, deren Löcher die Luftauslassöffnungen (9) bilden.
  3. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (4) so groß dimensioniert ist und die Luftauslassöffnungen (9), insbesondere Lochbleche (11) dergestalt angeordnet sind, dass bei einem Kraftfahrzeug als Prüfobjekt der Hauptteil des Kühlluft-Volumenstroms durch Luftauslassöffnungen (9) unter dem Kraftfahrzeug aus dem Bewitterungsraum (2) abströmt.
  4. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 50 % des Kühlluf-Volumenstroms unter dem Kraftfahrzeug und jeweils etwa 25 % über die in einer Draufsicht vom Kraftfahrzeug nicht überdeckten Seitenrandbereiche abgeführt werden.
  5. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

    dass die Einrichtung eine doppelwandige Bewitterungskammer (1) aufweist, mit Innenwänden, die durch die Raumwände des Bewitterungsraums (2) gebildet sind, und mit Außenwänden (6), wobei zwischen den Innenwänden und Außenwänden (6) jeweils Zwischenräume (7) gebildet sind,

    dass in diesen Zwischenräumen (7) den Lufteintrittöffnungen und den Luftaustrittöffnungen zugeordnete Kühlluftleiteinrichtungen und/oder Luftfördereinrichtungen und/oder Luftkühlaggregate und/oder Luftwärmetauscher und/oder Luftbefeuchtungseinrichtungen angeordnet sind,

    dass in den Außenwänden (6) zur Umgebung hin offene oder öffenbare und den Kühlluftleiteinrichtungen zugeordnete Lufteintrittöffnungen und Luftaustrittöffnungen angebracht sind, und

    dass in wenigstens einer Außenseitenwand und dahinter in einer Innenseitenwand Türen angeordnet sind.
  6. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teilbereiche der Seitenwände (3) und/oder die Deckenwand (5) als gekühlte Kühlwände ausgeführt sind.
  7. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Bereich der Seitenwände (3) entsprechend einer Horizontalabdeckung bei einer Freibewitterung ungekühlt ist.
  8. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandkühlung (14) mit Kaltluft und/oder durch Flüssigkeitskühlung erfolgt.
  9. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

    dass die Sonnensimulationseinrichtung Lampenmodule (10) aufweist, die an der Deckenwand (5) und/oder im oberen Bereich der Seitenwände (3) angeordnet sind, und

    dass die Lampenmodule (10) gekapselt und an ein vom Kühlsystem des Bewitterungsraums unabhängiges Kühlsystem angeschlossen sind.
  10. Einrichtung zur Simulation von Witterungsbedingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnensimulationseinrichtung (10) und die Einrichtung zum Erreichen und Aufrechterhalten einer vorbestimmbaren Raumtemperatur im Bewitterungsraum (2) einschließlich der Kühleinrichtungen mittels einer Steuer- und Überwachungsanlage betreibbar sind.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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