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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit eines Prüfkörpers.
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Prüfverfahren zur Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit von Prüfkörpern sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Auch existieren genormte Prüfverfahren, um die Korrosionsbeständigkeit von Prüfkörpern zu ermitteln. Im Rahmen dieser Prüfverfahren wird zumindest ein Prüfkörper mit wenigstens einem Medium beaufschlagt. Bei dem Medium handelt es sich beispielsweise um eine salzige Flüssigkeit. Der Prüfkörper weist beispielsweise einen Grundkörper auf, welcher mit einer Schicht versehen, wobei die Schicht als Korrosionsschutzschicht wirken soll. Im Rahmen des Verfahrens wird somit beispielsweise die Wirkung der Schicht hinsichtlich ihres Korrosionsschutzes überprüft. Der Zweck der Prüfverfahren soll sein, die anhand des entsprechenden Prüfverfahrens und des Prüfkörpers erlangten Ergebnisse beziehungsweise Erkenntnisse auf reale Bauteile, beispielsweise von Kraftwagen, übertragen zu können. Mit anderen Worten dienen die Prüfverfahren dazu, Aussagen über das Korrosionsverhalten der eigentlichen Bauteile über deren Lebensdauer während des alltäglichen Betriebs der Kraftwagen treffen zu können, ohne die eigentlichen Bauteile über ihre Lebensdauer untersuchen zu müssen. Dazu sollen die Prüfverfahren die Korrosionsbelastung der eigentlichen Bauteile während ihrer Lebensdauer an dem Prüfkörper in einer gegenüber der Lebensdauer wesentlich kürzeren Zeit nachbilden.
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Weiterhin müssen die Prüfverfahren feldkorrelierend sein, d. h. sie müssen die während des tatsächlichen Fahrbetriebs stattfindenden Korrosionseffekte so exakt wie möglich an dem Prüfkörper abbilden, damit die anhand der Prüfverfahren erlangten Ergebnisse auf das spätere, tatsächliche Korrosionsverhalten des Bauteils übertragen werden können. So ist beispielsweise bekannt, dass die Korrosionsanfälligkeit von Stahlblechen durch eine Zinkbeschichtung reduziert werden kann. Wird ein verzinktes Stahlblech einer standardisierten feuchten Korrosionsprüfung unterzogen, so tritt eine vergleichsweise starke Korrosion auf, die am tatsächlichen Fahrzeug jedoch nicht beobachtet wird. Grund hierfür ist, dass die Zinkbeschichtung der dem Prüfverfahren unterzogenen Stahlbleche zu nass ist und nicht repassivieren kann. Im Unterschied dazu trocknet die Außenhaut des Fahrzeugs während des tatsächlichen Fahrbetriebs von Zeit zu Zeit, beispielsweise während längerer Trockenphasen im Sommer, vollständig aus, so dass ein zinkbeschichtetes Stahlbauteil repassivieren kann und somit eine im Vergleich zum dem Prüfverfahren unterzogenen, zinkbeschichteten Stahlblech bessere Korrosionsresistenz aufweist. Wird dieser Effekt nicht in angemessener Weise berücksichtigt, so zeigt ein zinkbeschichtetes Stahlblech zeigt im Rahmen eines standardisierten Prüfverfahrens eine höhere Korrosionsanfälligkeit als ein realen Umweltbedingungen unterworfenes, zinkbeschichtetes Stahlbauteil am tatsächlichen Fahrzeug.
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Eine solch umfassende feldkorrelierende Korrosionsprüfung erfordert bei Verwendung der bekannten Prüfsysteme und Prüfverfahren lange Prüfzeiten von typischerweise 6–12 Wochen. Es besteht daher ein großer Bedarf an einem schnellen Messsystem, das realistische Aussagen über die Entstehung von Korrosion an beliebigen Messobjekten unter beliebigen Umwelteinflüssen ermöglicht. Die von diesem Messsystem gelieferten Ergebnisse müssen mit den Ergebnissen herkömmlicher, aktuell am Markt verfügbarer Prüfmethoden korrelieren, sollen aber in wesentlich kürzerer Zeit (Prüfdauer von maximal 12 Tagen) verfügbar sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit wenigstens eines Prüfkörpers zu schaffen, mittels welcher am tatsächlichen Fahrzeug auftretende Korrosionsphänomene in kurzer Zeit realitätsnah am Prüfkörper dargestellt, das heißt simuliert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit wenigstens eines Prüfkörpers umfasst wenigstens eine Prüfkammer zum Aufnehmen des Prüfkörpers. Die Vorrichtung umfasst darüber hinaus eine der Prüfkammer fluidisch verbundene, erste Verrohrung, mittels welcher zum Beaufschlagen des Prüfkörpers mit einem ersten Medium das erste Medium in die Prüfkammer einleitbar ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine mit der Prüfkammer fluidisch verbundene, zweite Verrohrung, mittels welcher zum Beaufschlagen des Prüfkörpers mit einem vom ersten Medium unterschiedlichen, zweiten Medium das zweite Medium in die Prüfkammer einleitbar ist.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich, den Prüfkörper in besonders kurzer Zeit, beispielsweise abwechselnd, mit den zwei Medien zu beaufschlagen.
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Dadurch ist es möglich, ein beliebiges Prüfobjekt auf Umwelteinflüsse zu prüfen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung können insbesondere die auf ein Bauteil eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, während des tatsächlichen Betriebs des Fahrzeugs über die Lebensdauer des Bauteils wirkenden Einflüsse und daraus resultierende Korrosionsphänomene beziehungsweise Korrosionseffekte am Prüfkörper in besonders kurzer Zeit realitätsnah abgebildet beziehungsweise simuliert werden, so dass mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und anhand des Prüfkörpers erzielbare Ergebnisse und Erkenntnisse über die Korrosionsbeständigkeit des Prüfkörpers aussagekräftige und präzise Rückschlüsse auf die Korrosionsbeständigkeit des tatsächlichen Bauteils des Fahrzeugs zulassen.
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Mit anderen Worten sind die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren Ergebnisse feldkorrelierend. Dies bedeutet, dass das durch die Vorrichtung bewirkbare beziehungsweise beeinflussbare Korrosionsverhalten des Prüfkörpers auf das zu erwartende Korrosionsverhalten des tatsächlichen Bauteils besonders gut übertragbar ist und mit dem tatsächlichen Korrosionsverhalten des tatsächlichen Bauteils zumindest im Wesentlichen korreliert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich somit zum Durchführen eines – im Vergleich zu bestehenden Verfahren – erheblich schnelleren Korrosionstests des Prüfkörpers, wobei das Korrosionsverhalten des auch als Versuchsträger bezeichneten Prüfkörpers innerhalb kürzester Zeit in Abhängigkeit von jeweiligen Einstellungen unterschiedlicher Einflussfaktoren auf das Korrosionsverhalten des Prüfkörpers statisch fundiert überprüft werden kann. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können beispielsweise aussagekräftige Ergebnisse über das Korrosionsverhalten in weniger als zwölf Tagen Prüfzeit erreicht werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Medium eine Flüssigkeit und das zweite Medium ein Gas. Mittels der Vorrichtung ist es somit möglich, den Prüfkörper mit wechselnden Fluid- und Gasphasen zu beaufschlagen und dadurch die auf das tatsächliche Bauteil des Fahrzeugs während dessen Lebensdauer wirkenden Einflüsse am Prüfkörper besonders realitätsnahe nachbilden zu können.
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Vorzugsweise sind bei einem mittels der Vorrichtung durchführbaren Verfahren zur Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit des Prüfkörpers die Durchführung einer sogenannten Initiationsphase sowie die Durchführung einer sogenannten Propagationsphase vorgesehen, wobei die Propagationsphase zeitlich auf die Initiationsphase folgt. Im Zuge der Initiationsphase wird beispielsweise eine als Korrosionsschutzschicht wirkende Schicht beziehungsweise Beschichtung eines Grundkörpers des Prüfkörpers gezielt vorgeschädigt. Diese gezielte Vorschädigung erfolgt beispielsweise durch eine energetische und/oder mechanische und/oder chemische Belastung. Dabei kann der Grundkörper beispielsweise aus Stahl gebildet sein. Bei dem Grundkörper kann es sich beispielsweise um ein Stahlblech handeln. Ganz allgemein können jedoch Prüfobjekte aus beliebigen Werkstoffen und mit beliebigen Beschichtungen/Vorbehandlungen untersucht werden.
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Im Zuge der Propagationsphase wird der Prüfkörper mit der vorgeschädigten Schutzschicht mit wechselnden Fluid- und Gasphasen beaufschlagt, um so die verbleibende Korrosionsschutzwirkung der vorgeschädigten Schutzschicht sowie das Korrosionsverhalten des Prüfkörpers und insbesondere des Stahlbleches beziehungsweise des Grundkörpers zu überprüfen. Auf diese Weise können die Einflüsse unterschiedlicher Medien und Umweltbedingungen auf die Korrosionsbeständigkeit beschichteter Bleche untersucht werden.
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Ferner ist es durch das Prüfverfahren möglich, die Korrosion des Prüfkörpers besonders stark zu beschleunigen und somit in der Folge besonders schnell auf eine unzureichende Korrosionsbeständigkeit reagieren zu können. Darüber hinaus können neue beziehungsweise neu entwickelte Substrate, Materialien sowie Prozesse zum Darstellen von Korrosionsschutzsystemen schneller als bisher freigegeben und in der Praxis, das heißt bei der Massenfertigung von Fahrzeugen, verwendet werden. Ferner können gezielt und in kurzer Zeit korrosionsrelevante Einflussfaktoren erforscht werden. All dies ist mit einem nur sehr geringen Zeit- und Kostenaufwand möglich.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zur Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit wenigstens eines Prüfkörpers, mit wenigstens einer Prüfkammer zum Aufnehmen des Prüfkörpers, wobei der in der Prüfkammer aufgenommene Prüfkörper mit wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Medien in Form eines zumindest im Wesentlichen gasförmigen Mediums und in Form eines zumindest im Wesentlichen flüssigen Mediums beaufschlagbar ist;
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2 ausschnittsweise eine weitere schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
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3 eine weitere schematische Darstellung der Vorrichtung;
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4 eine schematische Perspektivansicht der Vorrichtung, wobei einige Teile der Vorrichtung nicht dargestellt sind;
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5 eine weitere schematische Perspektivansicht der Vorrichtung;
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6 eine schematische Perspektivansicht eines Halteelements der Vorrichtung, an welchem eine Mehrzahl von Prüfkörpern gehalten sind;
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7 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
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8 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines mittels der Vorrichtung durchführbaren Verfahrens zur Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit des wenigstens einen Prüfkörpers.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Vorrichtung zur Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit von Prüfkörpern 12. Die Prüfkörper 12 werden auch als Versuchsträger bezeichnet und umfassen jeweils einen Grundkörper aus Stahlblech, welcher mit einer Korrosionsschutzschicht, beispielsweise einer Zinkbeschichtung, versehen ist. Mit anderen Worten eignet sich die Vorrichtung 10 zum Durchführen eines Verfahrens in Form eines Korrosionstests, welcher eine in 8 mit T bezeichnete Gesamtphase aufweist. Die Gesamtphase T umfasst eine erste Phase in Form einer Initiationsphase T1. Ferner umfasst die Gesamtphase T eine zweite Phase in Form einer sogenannten Propagationsphase T2, welche sich zeitlich an die Initiationsphase T1 anschließt. Im Rahmen der Gesamtphase T wird die Initiationsphase T1 zwölfmal durchgeführt, woraufhin sich die Propagationsphase T2 insbesondere einmalig anschließt.
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Wie aus 1 erkennbar ist, umfasst die Vorrichtung 10 eine Mehrzahl von Prüfkammern 14, in denen jeweils mehrere Prüfkörper 12 angeordnet sind. Im Rahmen des Korrosionstests werden die Prüfkörper 12 (Versuchsträger) abwechselnd mit unterschiedlichen Medien belastet. Im Rahmen dieser Belastung werden die Prüfkörper 12 abwechselnd mit Gas- und Fluidphasen belastet. Anhand von 1 ist dabei die Gasphase veranschaulicht, welche einem Umluftbetrieb ähnelt.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ein erstes Behältnis in Form eines Tanks 16, in welchem Sauerstoff aufgenommen ist. In einem zweiten Behältnis in Form eines zweiten Tanks 18 der Vorrichtung 10 ist Stickstoff aufgenommen. In einem dritten Behältnis 20 ist eine Flüssigkeit in Form von vollentsalztem Wasser aufgenommen. Anstelle von Sauerstoff und Stickstoff oder zusätzlich dazu können auch anderweitige technische Gase vorgesehen sein, welche in den entsprechenden Behältnissen aufgenommen sind. Die Tanks 16, 18 und das dritte Behältnis 20 sind über jeweilige Leitungen 22 einer im Ganzen mit 24 bezeichneten, ersten Verrohrung mit einer Leitung 26 der ersten Verrohrung fluidisch verbunden, so dass der Sauerstoff, der Stickstoff und das vollentsalzte Wasser in die Leitung 26 eingeleitet werden können. Die einerseits mit den Behältnissen (Tanks 16, 18 und drittes Behältnis 20) fluidisch verbundene Verrohrung 24 ist andererseits mit den Prüfkammern 14 fluidisch verbunden, so dass in den Behältnissen aufgenommene Medien in Form des Sauerstoffs (gasförmiges Medium), des Stockstoffs (gasförmiges Medium) und des vollentsalzten Wassers (flüssiges Medium) in die Prüfkammer 14 eingeleitet werden können. Dadurch sind die Prüfkörper 12 mit den in den Behältnissen gespeicherten Medien beaufschlagbar. Die jeweiligen Leitungen 22 sind über jeweilige Ventile 23 mit der Leitung 26 gekoppelt, so dass der Sauerstoff, der Stickstoff und das vollentsalzte Wasser bedarfsgerecht in die Leitung 26 eingeleitet werden können.
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In 1 ist ein Temperierungselement 21 erkennbar, mittels welchem das im dritten Behältnis 20 aufgenommene, vollentsalzte Wasser temperierbar ist. Bei dem Temperierungselement 21 handelt es sich beispielsweise um ein Heizelement zum Erwärmen des vollentsalzten Wassers. Das Temperierungselement 21 ist beispielsweise einer Temperiereinrichtung der Vorrichtung 10 zugeordnet, mittels welchem auch die gasförmigen Medien (der Sauerstoff und der Stickstoff) und das flüssige Medium (vollentsalztes Wasser) temperierbar sind.
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Die Vorrichtung 10 umfasst einen Ventilator 28, welche rauch als Blower bezeichnet wird. Der Ventilator 28 dient zum Fördern eines Gasstroms durch die Leitung 26 und durch mit den Prüfkammern 14 fluidisch verbundene Leitungen 30, wie es in 1 durch Richtungspfeile angedeutet ist. Der Gasstrom umfasst beispielsweise Luft und kann mit dem Sauerstoff und/oder mit dem Stickstoff und/oder mit dem vollentsalzten Wasser und somit mit Feuchte angereichert werden, indem der Sauerstoff und/oder der Stickstoff und/oder das vollentsalzte Wasser über die jeweiligen Behältnisse und die Leitungen 22 in die Leitung 26 eingeleitet werden. Ferner kann der Gasstrom zur Trocknung der vorher befeuchteten Prüfkörper 12 dienen.
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Zur Seite hin sind die jeweiligen Prüfkammern 14 durch Seitenwände 32 begrenzt. Darüber hinaus weisen die Prüfkammern 14 eine Art doppelten Boden auf. Dieser doppelte Boden umfasst eine jeweilige Zwischenkammer 34. Die Zwischenkammern 34 sind von der jeweiligen Prüfkammer 14 mittels wenigstens einer jeweiligen Zwischenwandung 36 teilweise fluidisch getrennt und über wenigstens einen jeweiligen Durchtritt 38 in der jeweiligen Zwischenwandung 36 mit der jeweiligen Prüfkammer 14 fluidisch verbunden ist. Mittels des Ventilators 28 wird der Gasstrom dabei zunächst in die jeweilige Zwischenkammer 34 hineingefördert und kann von der jeweiligen Zwischenkammer 34 über den jeweiligen Durchtritt 38 in die jeweilige Prüfkammer 14 überströmen. Die Beaufschlagung des Prüfkörpers 12 mit dem Gasstrom, das heißt die Begasung der Prüfkörper 12 erfolgt durch einen zumindest im Wesentlichen laminaren Gas- beziehungsweise Luftstrom.
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Dabei wird sichergestellt, dass alle Prüfkörper 12 zumindest im Wesentlichen den gleichen Volumenstrom erfahren. Der Gasstrom beziehungsweise Luftstrom wird dabei über ein zentrales Rohr in Form der Leitung 26 in die jeweilige, einen Unterboden darstellende Zwischenkammer 34 geblasen. Es entsteht ein Staudruck dadurch, dass die Zwischenkammern 34 zwar über den jeweiligen Durchtritt 38 mit den Prüfkammern 14 fluidisch verbunden sind, jedoch der jeweilige Durchtritt 38 eine Vielzahl von hinreichend kleinen Durchgangsöffnungen 40 umfasst, die den Gasstrom aufstauen. Der in den Zwischenkammern 34 unter Druck stehende Gasstrom entweicht über die kleinen Durchgangsöffnungen 40 in die Prüfkammern 14, wobei die Durchgangsöffnungen 40 beispielsweise durch Bohrungen in der jeweiligen Zwischenwandung 36 gebildet sind. Durch die Leitungen 30 ist eine sogenannte Rohrspinne gebildet, in der der Gasstrom stromab der Prüfkammern 14 gesammelt wird. Schließlich wird der Gasstrom wieder vom Ventilator 28 angesaugt und nach Art eines Umluftbetriebs im Kreis geführt.
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Die Prüfkörper 12 sind in der jeweiligen Prüfkammer 14 beispielsweise mittels wenigstens eines jeweiligen Halteelements gehalten beziehungsweise fixiert. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die jeweiligen Prüfkörper 12 über das jeweilige Halteelement elektrisch kontaktiert sind, so dass an die Prüfkörper 12 eine elektrische Spannung angelegt werden kann. Eine elektrische Gegenkontaktierung der Prüfkörper 12 erfolgt beispielsweise durch einen durch die Zwischenwandung 36 gebildeten, jeweiligen Boden der Prüfkammer 14.
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Vorzugsweise ist das jeweilige Halteelement in der entsprechenden Prüfkammer 14 durch eine Steckverbindung aufgenommen. Mit anderen Worten ist das Halteelement mit den Prüfkörpern 12 in die jeweilige Prüfkammer 14 eingesteckt. Der umströmende Gasstrom wird vorzugsweise mittels einer in 1 nicht gezeigten Temperiereinrichtung temperiert, das heißt gekühlt oder erwärmt und/oder be- und entfeuchtet und kann mit den unterschiedlichen Medien zusätzlich angereichert werden.
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Wie aus 1 erkennbar ist, umfasst die Vorrichtung 10 ein Ventilelement in Form einer Klappe 42, welche vorliegend geschlossen ist. Hierdurch ist die Leitung 26 fluidisch freigegeben, so dass sie von dem Gasstrom durchströmt werden kann. Ferner ist dadurch die Leitung 26 von einer weiteren Leitung 44 fluidisch getrennt. Die Vorrichtung 10 umfasst auch eine Steuereinrichtung 45 zum Regeln und/oder Steuern des Ventilators 28, der Beaufschlagung des Gasstroms mit den Medien und der Klappe 42.
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2 zeigt die Vorrichtung 10 gemäß 1, wobei die Klappe 42 nun jedoch geöffnet ist. Hierdurch ist die Leitung 26 fluidisch mit der Leitung 44 verbunden, wobei die Leitung 26 mittels der Klappe 42 stromauf der jeweiligen Zwischenkammer 34 und stromab des Ventilators 28 fluidisch versperrt ist. Dadurch wird der Gasstrom stromab des Ventilators 28 und stromauf der Zwischenkammern 34 aus der Leitung 26 in die Leitung 44 abgezweigt und als Abluft beispielsweise an die Umgebung der Vorrichtung 10 abgelassen. Hierdurch ist eine Sicherheitsvorrichtung der Vorrichtung 10 geschaffen, um beispielsweise beim Einsatz von Sauerstoff in der Gasphase im Falle eines Zündfunkens einen Brand zu verhindern.
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Mittels der geöffneten Klappe 42 kann so der Gasstrom als Abluft in die Umgebung der Vorrichtung 10 abgeführt werden, bevor die Prüfkammern 14 geöffnet werden. Wird die Klappe 42 bei laufendem Ventilator 28 geöffnet, so kann der Gasstrom in die als Abluftrohr wirkende Leitung 44 abgeleitet werden. Mittels einer zweiten Klappe kann die als Einblasrohr wirkende Leitung 26 fluidisch versperrt werden. Durch den dadurch in der Leitung 26 entstehenden Unterdruck wird ein Unterdruckventil 46 der Vorrichtung 10 geöffnet, so dass Umgebungsluft in die Leitung 26 einströmen kann. Das Einströmen von Umgebungsluft in die Leitung 26 ist in 2 durch einen Richtungspfeil 48 veranschaulicht.
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Mittels eines Sauerstoffsensors kann der Sauerstoffgehalt des Gasstroms ermittelt werden. Wird mittels des Sauerstoffsensors ein Sauerstoffgehalt des Gasstroms von 21% oder weniger erfasst, so wird beispielsweise eine Verschlusseinrichtung, mittels welcher ein Deckel zum Verschließen der Prüfkammern 14 verriegelt ist, freigegeben, so dass der Deckel und somit die Prüfkammern 14 geöffnet werden können. Kommt es trotz dieser Sicherheitsvorrichtung zu einem Brand, so kann, um den Brand zu löschen, zusätzlich Stickstoff aus dem Tank 18 in die Leitung 26 eingeleitet werden.
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Anhand von 3 ist das Beaufschlagen der Prüfkörper 12 mit der Fluidphase veranschaulicht. Die Vorrichtung 10 umfasst weitere Behältnisse 50, 52, 54, wobei das Behältnis 50 mit vollentsalztem Wasser, das Behältnis 52 mit Sole und das Behältnis 54 mit einem Reiniger zumindest teilweise gefüllt ist. Bei dem Behältnis 50 kann es sich auch um das dritte Behältnis 20 handeln. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 10 einen Tank 56, in welchem Sauerstoff aufgenommen ist. Bei dem Tank 56 kann es sich auch um den Tank 16 gemäß 2 handeln.
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Die Behältnisse 50, 52, 54 sind mittels einer jeweiligen Leitung 58 mit einer Fördereinrichtung in Form einer Pumpe 60 der Vorrichtung 10 verbunden, wobei die Pumpe 60 als Zwei-Wege-Pumpe ausgebildet ist. Die Leitungen 58 sind dabei Bestandteile einer Verrohrung 62. Die Verrohrung 62 umfasst auch eine Leitung 64, welche einerseits mit den Zwischenkammern 34 und über diese mit den Prüfkammern 14 fluidisch verbunden ist. Andererseits ist die Leitung 64 fluidisch mit der Pumpe 60 verbunden. Zwischen der Pumpe 60 und den Zwischenkammern 34 ist in der Leitung 64 ein Sperrventil 66 der Vorrichtung 10 angeordnet. Zwischen den Behältnissen 50, 52, 54 und der Pumpe 60 ist ein Mehrwegeventil 68 angeordnet, über welches die Leitungen 58 mit der Pumpe 60 fluidisch verbunden sind. Mittels des Mehrwegeventils 68 kann bedarfsweise das vollentsalzte Wasser oder die Sole oder der Reiniger oder ein Gemisch aus dem Wasser und der Sole, aus der Sole und dem Reiniger, aus dem vollentsalzten Wasser und dem Reiniger oder aus der Sole, dem vollentsalzten Wasser und dem Reiniger gebildet und über die Leitung 64 in die Zwischenkammern 34 und über diese in die Prüfkammern 14 eingeleitet werden.
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Die in 3 ausschnittsweise erkennbaren Leitungen 30 dienen dabei der Entlüftung der Prüfkammern 14, wobei in 3 ausschnittsweise auch die als Belüftungsschacht fungierende Leitung 26 ausschnittsweise erkennbar ist.
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Wie aus 3 erkennbar ist, sind die Prüfkörper 12 in der Prüfkammer 14 in einem jeweiligen Flutungsschacht 70 angeordnet und vorliegend zumindest teilweise in ein Medium in Form einer Flüssigkeit 72 eingetaucht, wobei die Flüssigkeit 72 das vollentsalzte Wasser, die Sole, der Reiniger oder das genannte Gemisch ist.
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Der Tank 56 ist über Leitungen 74 fluidisch mit der Zwischenkammer 34 verbunden, so dass Sauerstoff in die Flüssigkeit 72 (Fluidphase) eingeleitet werden kann. Alternativ oder zusätzlich zu dem Sauerstoff kann wenigstens ein anderes Gas, insbesondere technisches Gas, eingeleitet werden. Wird die Flüssigkeit 72 wieder aus der jeweiligen Prüfkammer 14 und den Zwischenkammern 34 abgelassen, so wird die Flüssigkeit 72 in einem Auffangbehälter 76 aufgefangen, wobei die Flüssigkeit 72 über die Leitung 64 und einer Abflussleitung 78 in den Auffangbehälter 76 strömen kann.
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In der Fluidphase wird somit eine gemäß dem Ablauf des Korrosionstests definierte beziehungsweise vorgebbare Flüssigkeit 72 in den Unterboden (Zwischenkammern 34) eingeleitet. Sobald der doppelte Boden gefüllt ist, strömt die Flüssigkeit 72 über den jeweiligen Durchtritt 38 in die Flutungsschächte 70 der Prüfkammern 14 ein und flutet diese bis zu einem vorgebbaren beziehungsweise definierten Füllstand.
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Zur Realisierung der mehreren Durchgangsöffnungen 40 kann auch ein jeweiliges Lochelement, insbesondere Lochblech, verwendet werden, welches in einer Durchgangsöffnung der Zwischenwandung 36 eingesetzt ist.
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Die unterschiedlichen, in den Behältnissen 50, 52, 54 aufgenommenen Flüssigkeiten (vollentsalztes Wasser, Sole, Reiniger) werden über das Mehrwegeventil 68 und die Pumpe 60 in die Zwischenkammern 34 und in die Prüfkammern 14 gefördert und gemäß des Ablaufs des Korrosionstests auch wieder abgesaugt und in den Auffangbehälter 76 oder in das jeweilige Behältnis 50, 52, 54 zurückgeleitet.
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Vorzugsweise wird die Qualität der Flüssigkeiten durch jeweilige Sensoren überwacht und bei Überschreiten festgelegter beziehungsweise vorgebbarer Grenzwerte in den Abfluss geleitet.
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Um während der Fluidphase eine höhere Sättigung des aus dem Tank 56 zugeführten Gases in der Flüssigkeit 72 zu erreichen, kann der Partialdruck des Gases in den Flutungsschächten 70 erhöht werden, indem diese Schächte durch Deckel 100 verschlossen werden. Diese Deckel sind in 3 im geöffneten (durchgezogene Linien) und im geschlossenen (gestrichelte Linien) Zustand dargestellt. Mit Hilfe eines Verschlussventils 104 in der Gasleitung 26 wird ein geschlossenes System geschaffen, in dem ein Gasüberdruck des über Düsen in die Flüssigkeit (z. B. Sole) gesprudelten Gases (z. B. Sauerstoff) aufgebaut werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Sauerstoff-Überdruck von 1 bar erzeugt werden. Überdruckventile 102 in den Deckeln 100 begrenzen den in dem geschlossenen System 70, 34 aufgebauten Gasdruck.
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Aus 3 ist eine Temperiereinrichtung 80 der Vorrichtung 10 erkennbar, welche Temperierungselemente 82 zum Temperieren der jeweiligen Flüssigkeit in den Behältnissen 50, 52, 54 umfasst. Die Temperierungselemente 82 sind beispielsweise Heizelemente zum Beheizen der jeweiligen Flüssigkeit. Wie geschildert, kann die Flüssigkeit 72 auch mit unterschiedlichen Medien wie beispielsweise technischen Gasen angereichert werden.
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Um beim Einsatz von Sauerstoff in der Fluidphase einen Brand zu vermeiden, wird nach dem Ablassen der Flüssigkeit 72 und vor dem Öffnen der Prüfkammern 14 der Gasstrom zwangsweise in die Abluft abgeführt, wie es bereits zu 1 und der Gasphase beschrieben wurde.
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Aus 4 ist erkennbar, dass die Vorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform acht Prüfkammern 14 umfasst, in denen jeweils eine Mehrzahl von Prüfkörpern 12 aufgenommen sind. Die Prüfkörper 12 können dabei mit unterschiedlichen, gasförmigen Medien wie beispielsweise Luft, technischen Gasen wie Sauerstoff, Wasserdampf, Abgase etc. beaufschlagt werden, welche mit Hilfe eines Gebläses beziehungsweise mit Hilfe des Ventilators 28 in die Prüfkammer 14 gefördert werden. Wie aus 1 erkennbar ist, wird das jeweilige, gasförmige Medium von oben über die Leitung 26 in die Zwischenkammern 34 eingeleitet und strömt von unten aus der jeweiligen Zwischenkammer 34 in die jeweilige Prüfkammer 14 nach oben ein. Das gasförmige Medium durchströmt die jeweilige Prüfkammer 14 von unten nach oben und wird über die offene Oberseite der Prüfkammern 14 aus diesen wieder abgeführt.
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Die Einleitung des jeweiligen gasförmigen Mediums in die jeweilige Prüfkammer 14 erfolgt vorzugsweise in einer solchen Weise, dass an den zu untersuchenden Prüfkörpern 12 eine zumindest im Wesentlichen laminare Strömung entsteht und alle Prüfkörper 12 in gleicher Weise mit dem gasförmigen Medium umströmt werden. Hierzu ist an der Unterseite der jeweiligen Prüfkammer 14, das heißt an der Zwischenwandung 36, eine jeweilige Leiteinrichtung 83 vorgesehen, welche die Durchgangsöffnungen 40 umfasst. Die Durchgangsöffnungen 40 können dabei durch ein perforiertes Element oder ein Netz oder dergleichen Element gebildet sein, wobei die kleinen Durchgangsöffnungen 40 das in die jeweilige Prüfkammer 14 einströmende, gasförmige Medium verteilt. Alternativ dazu können der Gasstrom auch von der Oberseite her in die jeweilige Prüfkammer 14 eingeleitet und an der Unterseite abgesaugt werden.
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Flüssige Medien wie beispielsweise das vollentsalzte Wasser, die Sole, der Reiniger oder eine entsprechende Mischung werden von der Unterseite der jeweiligen Prüfkammer 14 her über den doppelten Boden eingeleitet. Dadurch wird das jeweilige, flüssige Medium (Fluidphase) in den doppelten Boden eingepumpt und abgelassen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das flüssige Medium nach Ende der Fluidphase wieder schnell abgelassen werden kann.
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Wie beschrieben, dient der doppelte Boden als Druckkammer, um die gleichmäßige, laminare Strömung an allen Prüfkörpern 12 sicherzustellen. Hierzu sind die Durchgangsöffnungen 40, über die das Gas von den Zwischenkammern 34 in die Prüfkammern 14 entweichen kann, entsprechend klein ausgestaltet, damit sich im doppelten Boden, das heißt in den Zwischenkammern 34, ein entsprechender Druck aufbauen kann. Zu große Öffnungen würden zu einer unerwünschten, inhomogenen Strömung führen. Demgegenüber kleine Durchgangsöffnungen 40 führen zu einer laminaren Strömung und in der Folge zu einer gleichförmigen Beaufschlagung der Prüfkörper 12.
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Aus 3 ist auch die Steuereinrichtung 45 erkennbar, mittels welcher die Pumpe 60, die Temperiereinrichtung 80, das Sperrventil 66, das Mehrwegeventil 68 geregelt und/oder gesteuert werden, so dass dadurch der erwünschte Füllstand der Flüssigkeit 72 in den Prüfkammern 14 eingestellt werden kann. Die Steuereinrichtung 45 dient auch zur geschilderten Überwachung der Flüssigkeiten.
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Wie aus 5 erkennbar ist, sind über den jeweiligen Prüfkammern 14 trichterförmige Elemente 84 angeordnet, mittels welchen beispielsweise der Gasstrom besonders gut aus den Prüfkammern 14 abgesaugt werden kann.
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Aus 4 und 5 ist ein Gehäuse 88 erkennbar, in welchem der Ventilator 28 aufgenommen ist. Über einen Zuluftanschluss 90 wird das gasförmige Medium mittels des Ventilators 28 angesaugt, wobei der Gasstrom über die Leitung 44 als Abluft an die Umgebung der Vorrichtung 10 abgegeben werden kann. Aus 4 ist der mit 92 bezeichnete Deckel erkennbar, wobei in 4 und 5 ein Gehäuse, welches mittels des Deckels 92 zu verschließen ist, nicht gezeigt ist. Das Gehäuse dient dabei zum Aufnehmen der einzelnen Prüfkammern 14.
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Aus 6 ist ein Halteelement in Form eines Gestells 94 der Vorrichtung 10 erkennbar, mittels welchem die in einer der Prüfkammer 14 anzuordnenden Prüfkörper 12 in der entsprechenden Prüfkammer 14 fixierbar sind. Die Prüfkörper 12 sind dabei an dem Gestell 94 gehalten. Das Gestell 94, in beziehungsweise an dem die Prüfkörper 12 aufgehängt sind, ist als Galvanikgestell ausgestaltet, so dass zwischen dem Gestell 94 und einer an der Unterseite der jeweiligen Prüfkammer 14 angeordneten Gegenelektrode eine Spannung angelegt werden kann.
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Die Prüfkörper 12 sind dabei mittels Flügelschrauben 97 am Gestell 94 befestigt. Das Gesamtsystem ist somit in einer solchen Weise ausgestaltet, dass ein schneller Wechsel zwischen den verschiedenen Beeinflussungsphasen (Flüssigkeitseinwirkung, Trocknen, Gaseinwirkung etc.) möglich ist. Die Abfolge der Beeinflussungsphasen kann automatisch durchlaufen werden (vollautomatische Steuerung beziehungsweise Regelung des Ablaufs). Die Abfolge und die Dauer der Beeinflussungsphasen wird dabei so gewählt beziehungsweise angepasst, dass sie Korrosionsphänomene am tatsächlichen Fahrzeug realistisch wiedergeben.
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7 zeigt die Vorrichtung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei das Gestell 94 mit einer Welle 96 drehfest verbunden ist. Die Welle 96 umfasst einen Kern, welcher aus einem elektrisch leitenden Material besteht. Das elektrisch leitende Material ist mit dem Gestell 94 gekoppelt, welches als Rundgestell ausgebildet ist. Dadurch kann an das Rundgestell eine elektrische Spannung angelegt werden, wobei über das Rundgestell die elektrische Spannung beziehungsweise elektrische Impulse auf die am Gestell 94 gehaltenen Prüfkörper 12 übertragen werden kann beziehungsweise können.
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Unterhalb des Rundgestells ist ein Lochblech 98 angeordnet, welches die Durchgangsöffnungen 40 zur Erzeugung der laminaren Strömung aufweist und als Gegenelektrode die Erdung des Systems übernimmt. Die Welle 96 dreht sich zusammen mit dem Rundgestell, so dass einseitige Belastungen durch räumliche Effekte ausgeschlossen werden können. Stromauf der Pumpe 60 kann ein Filter angeordnet werden, dessen Zustand mittels wenigstens eines Sensors überwacht wird. Der Sensor ist mit der Steuereinrichtung 45 gekoppelt, so dass mittels der Steuereinrichtung 45 auch der Zustand des Filters überwacht werden kann.
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Der zeitliche Ablauf des Korrosionstests sowie die einzelnen Parameter wie beispielsweise die Temperatur des jeweiligen Mediums und/oder dessen Zusammensetzung werden durch die Steuereinrichtung 45 eingestellt.
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Anhand von 8 ist ein möglicher Ablauf des Korrosionstests anhand der Gesamtphase T veranschaulicht. In der Initiationsphase T1 wird beispielsweise die Schutzschicht der Prüfkörper 12 kontrolliert und mit unterschiedlichen energetischen, mechanischen und/oder chemischen Belastungen vorgeschädigt. In der anschließenden Propagationsphase T2 werden die vorbelasteten Prüfkörper 12 in der jeweiligen Prüfkammer 14 gemäß einem programmierten Ablauf mit sich abwechselnden Fluid- und Gasphasen beaufschlagt. Die Vorrichtung 10 bietet dabei die Möglichkeit, in der jeweiligen Prüfkammer 14 mittels unterschiedlicher Gase, Fluide, Temperaturen, Feuchtigkeiten, Abtrocknungsvorgängen, elektrischen Potentialen, Belastungszyklen und Konzentrationen auf die Korrosionsbeständigkeit der Prüfkörper 12 einzuwirken.
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In einem ersten Schritt S1 der Initiationsphase erfolgt eine Flutung der Prüfkammern 14 mit dem Reiniger, welcher einen pH-Wert von 3 aufweist. Diese Flutung erfolgt über eine vorgebbare Zeitdauer. In einem zweiten Schritt S2 werden die Prüfkörper 12 mit Luft mit einer Feuchte von 30% über eine vorgebbare Zeitdauer getrocknet. In einem dritten Schritt S3 werden die Prüfkammern 14 über eine vorgebbare Zeitdauer mit vollentsalztem Wasser geflutet. In einem vierten Schritt S4 werden die Prüfkörper 12 über eine vorgebbare Zeitdauer mittels Luft mit einer Feuchte von 30% getrocknet.
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Im Rahmen der Propagationsphase T2 werden die Prüfkammern 14 in einem fünften Schritt S5 mit einem Medium M2 geflutet, so dass die Prüfkörper 12 über eine vorgebbare Zeitdauer mit dem Medium M2 beaufschlagt werden. Bei dem Medium M2 handelt es sich um Sole mit einem Kochsalzgehalt (NaCl) von 1%. Daran anschließend werden die Prüfkörper 12 in einem sechsten Schritt S6 mit einem Medium M3 beaufschlagt, wobei es sich beispielsweise um Luft mit einer Feuchte von 90% handelt. Dabei werden die Prüfkörper 12 über eine vorgebbare Zeitdauer mit dem Medium M3 beaufschlagt. Daran anschließend werden die Prüfkörper 12 in einem siebten Schritt S7 wieder mit dem Medium M2 über eine vorgebbare Zeitdauer beaufschlagt. Daran schließt sich wieder die Beaufschlagung der Prüfkörper 12 mit dem Medium M3 über eine vorgebbare Zeitdauer in einem achten Schritt S5 an. Die Abwechslung zwischen dem Medium M2 und dem Medium M3 kann schnell oder langsam erfolgen. Vorzugsweise herrschen während der Gesamtphase T eine Temperatur von 55° Celsius in der jeweiligen Prüfkammer 14 und ein Sauerstoffgehalt von 21% oder 90%, wobei sich diese Sauerstoffgehalte abwechseln können. Während der Gesamtphase T kann der Ventilator 28 ein- und ausgeschaltet werden. Darüber hinaus können die Prüfkörper 12 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden oder nicht.
