DE102014111585A1

DE102014111585A1 - Prüfstand mit einer Kühlgaszuströmvorrichtung

Info

Publication number: DE102014111585A1
Application number: DE102014111585.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Wirtz; Tobias Kurze
Original assignee: Horiba Europe GmbH
Current assignee: Horiba Europe GmbH
Priority date: 2014-08-13
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2016-02-18
Also published as: WO2016023878A1; US9989430B2; US20170241850A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zum Prüfen eines Prüflings, mit einer Lastvorrichtung zum Erzeugen einer Last für den Prüfling, einer Prüflingsaufnahme zum Aufnehmen des Prüflings und zum Einleiten der Last auf den Prüfling, und einer Kühlgaszuströmvorrichtung zur Kühlung des Prüflings mittels eines aus einer Austrittsöffnung der Kühlgaszuströmvorrichtung austretenden Kühlgasstroms. Die Kühlgaszuströmvorrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass der Kühlgasstrom innerhalb der Kühlgaszuströmvorrichtung in zumindest einem Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung in zumindest zwei Teil-Kühlgasströme aufgeteilt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zum Prüfen eines Prüflings mit einer Kühlgaszuströmvorrichtung zur Kühlung des Prüflings, und insbesondere einen Bremsenprüfstand mit einer Kühlgaszuströmvorrichtung.
Prüfstände werden insbesondere zum Prüfen von Fahrzeugen und Fahrzeugkomponenten, wie z.B. Verbrennungsmotoren, Antriebssträngen und Bremsen eingesetzt. Dabei wird der Prüfling mit einer Lasteinrichtung gekoppelt und die zwischen Prüfling und Lasteinrichtung wirkende Last überwacht. Zum Prüfen eines Verbrennungsmotors wirkt die Lasteinrichtung als Bremse und kann z.B. durch ein Dynamometer, eine Hydraulikbremse oder eine Wirbelstrombremse realisiert werden. Zum Prüfen einer Bremse muss die Lasteinrichtung als Antriebseinrichtung ausgeführt sein und kann zum Beispiel durch ein Dynamometer (z.B. ein Gleichstrommotor oder ein Asynchronmotor) realisiert werden. Die Lasteinrichtung, der Prüfling und die Messeinrichtung sind durch geeignete Komponenten, wie zum Beispiel Gelenkwellen, Kupplungen und Hebel miteinander gekoppelt, um die wirkenden Drehmomente und Kräfte zuverlässig übertragen zu können.
Bremsenprüfstände dienen zum Prüfen von insbesondere Fahrzeugbremsen, zum Beispiel hinsichtlich Verschleiß, Reibwert, Geräuschentwicklung, Dauerhaltbarkeit, oder Leistung. Zu diesem Zweck wird die zu prüfende Bremse an den Prüfstand angeschlossen. Dabei ist es möglich, einerseits die Bremse als eigenständiges Bauteil in den Prüfstand einzubauen und dort mit den Prüfstandskomponenten zu verbinden. Ebenso ist es möglich, ein vollständiges Fahrzeug oder auch Teile des Fahrzeugs (Achskomponenten etc.) im Prüfstand zu installieren und dann die zu prüfende Bremse an den Prüfstand anzuschließen. Die Bremse ihrerseits wird durch einen prüfstandsseitigen Dynamometer in bekannter Weise angetrieben bzw. belastet.
Während dem Einleiten einer Last auf den Prüfling, beispielsweise eines Bremsdrucks auf eine zu prüfende Bremse, wird die eingebrachte Bremsleistung als Wärme dissipiert. Diese Wärme wird in bekannten Bremsenprüfständen durch einen Kühlgasstrom, der auf den Prüfling geleitet wird, abgeleitet. Um zuverlässige Prüfungsergebnisse zu erhalten, ist es notwendig, eine definierte Prüfumgebung während eines Testlaufs sicherzustellen. Bei einer ungleichmäßigen Kühlung einer Bremsscheibe kann es aufgrund der inhomogenen Erwärmung derselben zu einer Verformung in Radialrichtung und/oder Tangentialrichtung kommen. Dieser nachteilige Effekt wird als Schirmung der Bremsscheibe bezeichnet. Eine Schirmung der Bremsscheibe führt zu verfälschten und nicht reproduzierbaren, und somit zu nicht vergleichbaren Messergebnissen. Ferner kann eine Schirmung der Bremsscheibe zu höheren Restschleifmomenten führen.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen Prüfstand zum Prüfen eines Prüflings, insbesondere einen Bremsenprüfstand, zu schaffen, bei welchem eine kontrollierte und reproduzierbare Gaskühlung des Prüflings erreicht ist.
Diese Aufgabe wird durch den Prüfstand nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist ein Prüfstand zum Prüfen eines Prüflings vorgesehen, mit einer Lastvorrichtung zum Erzeugen einer Last für den Prüfling, einer Prüflingsaufnahme zum Aufnehmen des Prüflings und zum Einleiten der Last auf den Prüfling, und einer Kühlgaszuströmvorrichtung zur Kühlung des Prüflings mittels eines aus einer Austrittsöffnung der Kühlgaszuströmvorrichtung austretenden Kühlgasstroms. Die Kühlgaszuströmvorrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass der Kühlgasstrom innerhalb der Kühlgaszuströmvorrichtung in zumindest einem Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung in zumindest zwei Teil-Kühlgasströme aufgeteilt ist.
Es ist also ein Prüfstand zum Prüfen eines Prüflings, insbesondere ein Bremsenprüfstand vorgesehen, bei welchem die zu prüfende Bremsscheibe oder ein anders gestalteter zu kühlender Prüfling mittels der erfindungsgemäßen Kühlgaszuströmvorrichtung gleichmäßig gekühlt wird. Hierbei wird sichergestellt, dass aus der Kühlgaszuströmvorrichtung eine gleichmäßige Luftströmung austritt, die homogen auf die zu prüfende Bremsscheibe, insbesondere parallel zur Bremsscheibenebene und senkrecht zur Rotationsachse der Bremsscheibe oder in einem definierten Winkel zur Bremsscheibenebene, auftrifft. Die über den Ausströmquerschnitt homogene Strömungsgeschwindigkeitsverteilung wird dadurch erreicht, dass insbesondere in gebogenen Teilstücken der kühlende Luftstrom partitioniert wird, so dass verhindert wird, dass das Kühlgas in einem gekrümmten Bereich der Kühlgaszuströmvorrichtung an einer äußeren Randfläche entlang läuft, welche zu einer inhomogenen Strömungsverteilung innerhalb des Zuströmrohrs führen würde.
Um aussagekräftige und reproduzierbare Messergebnisse hinsichtlich des Prüfvorgangs des Prüflings zu erhalten, ist es von Vorteil wenn der Prüfstand ferner eine Messeinrichtung zum Messen einer auf den Prüfling wirkenden Messgröße aufweist.
Um eine noch gleichmäßigere Kühlgasströmung aus der Austrittsöffnung des Kühlgaszuströmvorrichtung zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn der Kühlgasstrom innerhalb der Kühlgaszuströmvorrichtung in zumindest einem Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung in vorzugsweise zumindest drei, weiter bevorzugt zumindest fünf, und insbesondere zumindest zehn Teil-Kühlgasströme aufgeteilt ist.
Für eine gleichmäßige Kühlgasbeaufschlagung des Prüflings ist es von Vorteil, wenn die Kühlgaszuströmvorrichtung eine Kühlgasquelle und eine Zuleitung umfasst, dessen Austrittsöffnung in vertikaler Richtung über der Prüflingsaufnahme angeordnet ist.
Um die Kühlwirkung noch weiter zu verbessern oder eine vorbestimmte Kühlgastemperatur einstellen zu können, ist es von Vorteil, wenn die Kühlgasquelle eine Gebläseeinrichtung oder eine Klimaanlage mit Gebläseeinrichtung ist.
Um auch in einem gekrümmten Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung einen gleichmäßigen Kühlgasstrom zu erzeugen, ist es von Vorteil, wenn in einem nicht geraden Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung Kühlgasumlenkflächen angeordnet sind.
Um in einem geraden Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung ebenfalls einen gleichmäßigen Kühlgasstrom zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn in einem solchen Teilstück zumindest ein Strömungsgleichrichter angeordnet ist.
Um einen definierten Abstand und somit eine definierte Kühlumgebung für den Prüfling zu schaffen, ist es zweckmäßig, wenn ein der Prüflingsaufnahme zugewandtes Ende der Kühlgaszuströmvorrichtung teleskopisch so verlängerbar ist, dass der Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Kühlgaszuströmvorrichtung und der Prüflingsaufnahme einstellbar ist.
Um gerade im Endbereich der Kühlgaszuströmvorrichtung einen gleichmäßigen Kühlgasstrom zu schaffen, ist es von Vorteil, wenn ein Strömungsgleichrichter in dem teleskopisch verlängerbaren Ende der Kühlgaszuströmvorrichtung ortsfest zur Austrittsöffnung der Kühlgaszuströmvorrichtung angeordnet ist.
Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Variationskoeffizient einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an der Austrittsöffnung der Kühlgaszuströmvorrichtung vorzugsweise kleiner 30 %, weiter bevorzugt kleiner 20 % oder 15 % und insbesondere kleiner 10 % ist.
Die erfindungsgemäße Kühlgaszuströmvorrichtung ist besonders zweckmäßig, wenn der Prüfstand zum Prüfen einer Bremse vorgesehen ist.
Um neben einer definierten Kühlgaszuführung auch eine definierte Kühlgasabsaugung zu schaffen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kühlgasabsaugvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass der abgesaugte Kühlgasstrom innerhalb der Kühlgasabsaugvorrichtung in zumindest einem Teilstück der Kühlgasabsaugvorrichtung in zumindest zwei Teil-Kühlgasströme aufgeteilt ist.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn in einem nicht geraden Teilstück der Kühlgasabsaugvorrichtung Kühlgasumlenkflächen angeordnet sind.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Variationskoeffizient einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an einer Eintrittsöffnung der Kühlgasabsaugvorrichtung vorzugsweise kleiner 30 %, weiter bevorzugt kleiner 20 % oder 15 % und insbesondere kleiner 10 % ist.
Um eine definierte Testumgebung für den Prüfling zu schaffen, ist es besonders zweckmäßig, wenn der Prüfstand ferner ein Gehäuse aufweist, in welchem die Austrittsöffnung der Kühlgaszuströmvorrichtung in vertikaler Richtung über der Prüflingsaufnahme vorgesehen ist, und in welchem eine Eintrittsöffnung der Kühlgasabsaugvorrichtung in vertikaler unter der Prüflingsaufnahme angeordnet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Prüfstands gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Detailansicht einer Prüfkabine eines Prüfstands gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine schematische Detailansicht einer Kühlgaszuströmvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
4 eine schematische Detailansicht einer Kühlgasabsaugvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnungen sind einander entsprechende Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Prüfstands 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Prüfstand 10 weist eine Prüfkabine 11 mit einem Gehäuse 12 auf, in welchem ein Prüfling 14 auf einer Prüflingsaufnahme 16 montiert ist. Der Prüfstand 10 weist ferner einen Prüfstandkörper 18 auf, in welchem eine Lastvorrichtung zum Erzeugen einer Last für den Prüfling 14 und eine Messeinrichtung zum Messen einer auf den Prüfling wirkenden Messgröße vorgesehen sein können, wie in Bezug auf 2 noch genauer beschrieben werden wird. Die Prüflingsaufnahme 16 ist sowohl zum Aufnehmen des Prüflings 14 als auch zum Einleiten der Last auf den Prüfling 14 vorgesehen. Der Prüfstand 10 kann ferner eine Schwingungsisolationsvorrichtung 20 aufweisen, auf welcher der Prüfstand 10 innerhalb eines Gebäudes 22 aufgestellt werden kann.
Wie genauer in 2 gezeigt, weist der Prüfstand 10 im Prüfstandkörper 18 eine Hauptwelle 24 mit einem Schwungrad 26, einer als Antrieb ausgestalteten Lasteinrichtung 28 und einer Drehmomentmesseinrichtung 30 auf. Die Hauptwelle 24 kann in verschiedene Teilabschnitte unterteilt sein, die zum Beispiel durch Kardanwellen in bekannter Weise miteinander verbunden sind. Die Lasteinrichtung 28 kann zum Beispiel durch ein Dynamometer, also zum Beispiel durch einen Gleichstrommotor gebildet werden. An einem Ende der Hauptwelle 24 ist der als Fahrzeugbremse ausgestalteter Prüfling 14 angebaut, der nicht Bestandteil des Prüfstands 10 ist.
Der Prüfstand 10 ist vorzugsweise als ein für Leistungs- und/oder Geräuschuntersuchungen von Bremssystemen konzipierter Schwungmassen-Bremsenprüfstand ausgebildet. Der Bremsenprüfstand 10 kann eine Vielzahl von Funktionen umfassen, um Versuche unter realistischen Betriebsbedingungen durchzuführen. Zu diesen zählen vor allem eine präzise Schwungmassensimulation und die exakte Steuerung des Prüflings 14. Optional kann die Funktionalität auch um Versuche mit variablen Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Nebelbildung oder Regensimulation erweitert werden. Die Messeinrichtung zum Messen einer auf den Prüfling 14 wirkenden Messgröße kann die Drehmomentmesseinrichtung 30 umfassen. Die Messeinrichtung kann jedoch auch weitere Messsysteme umfassen, beispielsweise Messsysteme für Drehzahl, Bremsdruck, Bremsmoment und Temperatur. Ferner kann die Messeinrichtung eine Videokamera im Prüfraum 12 zur Aufzeichnung und Kontrolle von Versuchen umfassen. Ferner kann die Messeinrichtung ein Telemetriesystem für rotierende Temperaturen mit bis zu acht Kanälen aufweisen.
Für eine reproduzierbare und definierte Messumgebung ist eine gleichmäßige Kühlung des Prüflings 14 von außerordentlicher Bedeutung. Wie in 1 und 2 gezeigt, ist zur Kühlung des Prüflings 14 eine Kühlgaszuströmvorrichtung 32 vorgesehen. Die Kühlgaszuströmvorrichtung 32 umfasst eine Kühlgasquelle 34 und eine Zuleitung 36, durch welche der Kühlgasstrom zu dem Prüfling 14 in das Gehäuse 12 geleitet wird. Der Prüfstand 10 weist ferner eine Kühlgasabsaugvorrichtung 38 auf, durch welche der von der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 auf den Prüfling 14 gerichtete Kühlgasstrom abgesaugt und über eine Ableitung 40 durch eine Kühlgassenke 42 aus dem Inneren des Gebäudes 22 geleitet wird. Die Kühlgasquelle 34 wird über einen Frischlufteinlass 44 mit Kühlgas, in der Regel Kühlluft, versorgt. Das über die Kühlgasabsaugvorrichtung 38 abgesaugte Kühlgas wird durch die Kühlgassenke 42 aus dem Gebäude 22 durch einen Abluftauslass 46 entsorgt.
Die Kühlgasquelle 34 kann zusammen mit der Kühlgassenke 42 als Gebläseeinrichtung oder als eine Klimaanlage mit Gebläseeinrichtung vorgesehen sein. Durch das Verwenden einer Klimaanlage kann der Kühlgasstrom auf eine definierte Temperatur gebracht werden. Als Klimaanlage kann auch eine wassergekühlte Klimaanlage eingesetzt werden. Es ist beispielsweise auch vorstellbar, für bestimmte Messungen die Temperatur des Kühlgasstroms auf Temperaturen einzustellen, die höher als die Außentemperatur ist, also den Kühlgasstrom zu heizen, so dass er eine definierte und reproduzierbare Kühlgasstromtemperatur besitzt.
Der Prüfling 14 wird mittels eines aus einer Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 austretenden Kühlgasstroms gekühlt, wie in 2 gezeigt ist. Der Prüfling 14 mit der Bremsscheibe und einem Bremssattel ist hier rein schematisch gezeigt, die Anordnung des Bremssattels ist in der Regel so gestaltet, dass eine gleichmäßige Beaufschlagung der Bremsscheibe des Prüflings 14 mit einem Kühlgasstrom möglich ist. Die Austrittsöffnung 48 ist in vertikaler Richtung über der Prüflingsaufnahme 16 sowie über dem in der Prüflingsaufnahme 16 aufgenommenen Prüfling 14 angeordnet.
Hierbei ist ein der Prüflingsaufnahme 16 zugewandtes Ende 50 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 teleskopisch so verlängerbar, dass der Abstand zwischen der Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 und der Prüflingsaufnahme 16 sowie dem Prüfling 14 einstellbar ist. Somit kann bei der Prüfung von Prüflingen 14 mit unterschiedlichen Größen der Abstand der Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 zu einer Außenseite des Prüflings 14 immer auf den gleichen Abstand eingestellt werden, um eine definierte Messumgebung zu schaffen. Die Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 oberhalb des Prüflings 14 kann einen Mindestabstand von der Mittellinie der Antriebshauptwelle 24 einhalten, um große Prüflinge 14, die einen Bremsscheibendurchmesser bis zu 60 cm aufweisen können, betreiben sowie bequem montieren zu können. Es sind also stets gleiche Strömungsverhältnisse am Prüfling 14 gewährleistet. Ein definierter Abstand zwischen Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 und der Prüflingsaufnahme 16 für verschiedene Prüfungsumgebungen führt als zu reproduzierbaren und vergleichbaren Messergebnissen von Prüflingen 14 mit unterschiedlichem Scheibendurchmesser.
In vertikaler Richtung unter der Prüflingsaufnahme 16 ist eine Eintrittsöffnung 52 der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 angeordnet. Somit ist in dem Gehäuse 12 der Prüfkabine 11 die Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 in vertikaler Richtung über der Prüflingsaufnahme 16 und die Eintrittsöffnung 52 der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 in vertikaler Richtung unter der Prüflingsaufnahme 16 angeordnet, um eine definierte Kühlgaszuführung und Kühlgasabführung zu dem Prüfling 14 bzw. von dem Prüfling 14 zu gewährleisten. Der Eintritt der Zuluft ist also oberhalb des Prüflings 14 durch eine Öffnung im Dach oder wahlweise der rückseitigen Stirnwand des Gehäuses 12 der Prüfkabine 11 vorgesehen. Der Luftaustritt erfolgt unterhalb des Prüflings 14 durch die Austrittsöffnung 48 im Rahmen des Prüfstands 10. Die Austrittsöffnung 48 ist vorzugsweise mit einem trittsicheren Gitterrost 54 gesichert.
Wie im Detail in 3 gezeigt, ist die Kühlgaszuströmvorrichtung 32 derart ausgestaltet, dass ein Kühlgasstrom S innerhalb der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 in zumindest einem Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 in zumindest zwei Teil-Kühlgasströme S_i aufgeteilt ist. Der Kühlgasstrom S kann dabei innerhalb der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 in zumindest einem Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 in vorzugsweise zumindest drei, weiter bevorzugt zumindest fünf, und insbesondere zumindest zehn Teil-Kühlgasströme S_i aufgeteilt sein. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Kühlgasstrom S in sechs Teil-Kühlgasströme S₁ bis S₆ aufgeteilt.
Hierfür sind in dem nicht geraden Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung 32, also im Bereich eines Krümmers 56 oder innerhalb eines 90°-Bogens Kühlgasumlenkflächen 58 vorgesehen, welche gesondert den Kühlgasstrom S in unterschiedliche Teil-Kühlgasströme S₁ bis S₆ aufteilen und getrennt die Teil-Kühlgasströme S₁ bis S₆ in ihrer Richtung umleiten. Die Aufteilung des Kühlgasstroms S kann durch äquidistant angeordnete Kühlgasumlenkflächen 58 erfolgen. Durch das Vorsehen der Kühlgasumlenkflächen 58 wird verhindert, dass der Kühlgasstrom S an einer der Eintrittsfläche der Kühlgasumlenkflächen 58 abgewandten Seite 60 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 entlangströmt und somit ein nicht gleichmäßigen Kühlgasstromaustritt aus der Austrittsöffnung 48 erfolgt. Die Zuleitung 36 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 kann als Rohr oder Schlauch ausgestaltet sein. Die Querschnittsfläche der Zuleitung 36 kann kreisförmig oder rechteckig sein. Je nach Ausgestaltung der Querschnittsfläche der Zuleitung 36 sind die Kühlgasumlenkflächen 58 entsprechend auszugestalten.
Innerhalb eines geraden Teilstücks der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 kann ferner zumindest ein Strömungsgleichrichter 62 angeordnet sein. Bei einer kreisförmigen Querschnittsfläche der Zuleitung 32 liegt der Durchmesser der Zuleitung 36 und der Austrittsöffnung 48 in einem Bereich zwischen 10 cm und 100 cm, weiter bevorzugt zwischen 10 cm und 50 cm und insbesondere zwischen 20 cm und 40 cm.
Der Gleichrichter 62 ist vorzugsweise als ein Gitter aus zum geraden Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 parallelen Kühlgasleitflächen 64 aufgebaut. Um einen gleichmäßigen Strömungsaustritt aus der Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 zu erreichen, sind, wie in 3 gezeigt, zwei in einem definierten Abstand zueinander angeordnete Strömungsgleichrichter 62 in dem teleskopisch verlängerbaren Ende 50 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 ortsfest zur Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 angeordnet. Obwohl in 3 zwei Strömungsgleichrichter 62 dargestellt sind, kann in dem teleskopisch verlängerbaren Ende 50 auch zumindest ein Strömungsgleichrichter 62 angeordnet sein. Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, wenn ein Gleichrichter 62, der ortsfest zur Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 angeordnet ist, einen maximalen Abstand von der Austrittsöffnung 48 von vorzugsweise 30 cm, weiter bevorzugt 20 cm und insbesondere 10 cm hat. Der Abstand des Strömungsgleichrichters 62 von der Austrittsöffnung 48 kann auch maximal 150%, weiter bevorzugt maximal 100%, und insbesondere maximal 50 % des Durchmessers der Austrittsöffnung 48 sein.
Die Kühlgasleitflächen 64 sowie die Kühlgasumlenkflächen 58 sind als Vorrichtungen oder Körper zu verstehen, also als flächige, langgestreckte Kühlgasleitkörper 64 und als flächige, langgestreckte Kühlgasumlenkkörper 58, deren Ausdehnung senkrecht zur Kühlgasströmung wesentlich kleiner ist als deren Ausdehnung in Kühlgasströmungsrichtung, vorzugsweise ist das Verhältnis von Länge in Strömungsrichtung zur maximalen Dicke der Fläche senkrecht zur Strömungsrichtung vorzugsweise größer 100, besonders bevorzugt größer 500 und insbesondere größer 1000. Der Begriff Fläche ist also nicht als mathematische Fläche aufzufassen, sondern als steifer flächiger Körper wie beispielsweise ein Blatt, ein Blech oder eine Folie. Die Kühlgasumlenkflächen 58 weisen vorzugsweise in ihrer Längsrichtung, also in Strömungsrichtung, eine Form auf, die strömungstechnisch den Kühlgasstrom besonders effektiv umlenkt. So kann zumindest eine der Kühlgasumlenkflächen 58 einen kreiszylindersegmentförmigen oder einen spiralförmigen Abschnitt aufweisen. Die Kühlgasleitflächen 64 sowie die Kühlgasumlenkflächen 58 können aus einem Metall oder einem Kunststoff gefertigt sein. Die Kühlgasleitflächen 64 sowie die Kühlgasumlenkflächen 58 können bei der Verwendung von Metall als Kühlgasleitbleche 64 sowie als Kühlgasumlenkbleche 58 ausgestaltet sein. Als Metall kann Kupfer oder Edelstahl verwendet werden.
Durch das Vorsehen der Kühlgasumlenkflächen 58 und/oder der Strömungsgleichrichter 62 kann an der Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 ein gleichmäßiger Kühlgasstrom erzeugt werden, der auf den Prüfling 14 in der Prüflingsaufnahme 16 trifft. Im Folgenden soll der Begriff gleichmäßiger Kühlgasstrom aus der Austrittsöffnung 48 genauer definiert werden. Weist die Austrittsöffnung 48 beispielsweise einen kreisförmigen Auslassquerschnitt auf, so kann eine Verteilung unterschiedlicher Austrittsgeschwindigkeiten der Kühlgasstromkomponenten senkrecht zur Austrittsöffnungsebene der Austrittsöffnung 48 vorliegen, wie in 3 rein beispielhaft durch Pfeile mit unterschiedlicher Länge angedeutet ist. Die Austrittsgeschwindigkeitsverteilung des Kühlgasstroms S hat einen bestimmten Mittelwert v_mittel, der bei einem Rohrdurchmesser von etwa 30 cm im Bereich von 1 m/s bis 50 m/s liegen kann.
Aus der Austrittsgeschwindigkeitsverteilung des Kühlgasstroms S kann in bekannter Weise eine Standardabweichung σ ermittelt werden. Aus dem Quotienten der Standardabweichung σ und dem Mittelwert der Austrittsgeschwindigkeitsverteilung des Kühlgasstroms S aus der Austrittsöffnung 48 kann dann die Abweichung vom Mittelwert σ/v_mittel ermittelt werden. Die Größe σ/v_mittel soll als Variationskoeffizient der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an der Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 bezeichnet werden. Bei einer Austrittstemperatur von 20°C, einem Luftdruck innerhalb der Prüfhaube von 1,013 bar und einem Mindestabstand des Austrittsquerschnitts 48 zur Prüflingsaufnahme von etwa 35 cm kann erfindungsgemäß durch das Vorsehen der Kühlgasumlenkflächen 58 und/oder der Gleichrichter 62 in der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 der Variationskoeffizient der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an der Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 erreicht werden, der vorzugsweise kleiner 30 %. Weiter bevorzugt kann der Variationskoeffizient kleiner 20 % oder 15 % und insbesondere kleiner 10 % sein. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kühlgaszuströmvorrichtung 32 können sogar Variationskoeffizienten der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung von unter 5 % erreicht werden. Je niedriger der Variationskoeffizient der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung ist, desto gleichmäßiger ist die Ausströmung des Kühlgasstroms S aus der Austrittsöffnung 48 der Kühlgaszuströmvorrichtung 32.
Wie in 4 gezeigt, ist die Kühlgasabsaugvorrichtung 38 in ähnlicher Weise wie die Kühlgaszuströmvorrichtung 32 derart ausgestaltet, dass ein abgesaugter Kühlgasstrom A innerhalb der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 in zumindest einem Teilstück der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 in zumindest zwei Teil-Kühlgasströme A_i aufgeteilt ist. Die Kühlgasabsaugvorrichtung 38 weist die Eintrittsöffnung 52 unterhalb der Prüflingsaufnahme 16 und dem in der Prüflingsaufnahme 16 montierten Prüfling 14 auf. Die Eintrittsöffnung 52 ist durch das Einlaufgitter oder den Gitterrost 54 mit Unterstützungsstegen 66 abgedeckt. Die Abluft A wird durch die Kühlgassenke 42 angesaugt. Der in der Regel in die Eintrittsöffnung 52 omnidirektional angesaugte Luftgasstrom A wird durch Kühlgasumlenkflächen 58 aus einer vertikalen Richtung in eine laterale Richtung parallel zum Boden des Gehäuses 12 umgelenkt und in Teil-Kühlgasströme A₁ bis A₅ aufgeteilt. Somit sind also in einem nicht geraden Teilstück der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 die Kühlgasumlenkflächen 58 angeordnet, um den abgesaugten Kühlgasstrom A innerhalb der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 in zumindest zwei Teil-Kühlgasströme aufzuteilen.
In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der abgesaugte Kühlgasstrom in fünf Teil-Kühlgasströme A₁ bis A₅ aufgeteilt. Es ist jedoch erfindungsgemäß auch bevorzugt, den abgesaugten Kühlgasstrom in zumindest drei, weiter bevorzugt zumindest fünf, und insbesondere zumindest zehn Teil-Kühlgasströme A_i aufzuteilen. Neben den Kühlgasumlenkflächen 58 kann ferner ein Umlenkblech 70 vorgesehen sein, welches einen Eckbereich der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 abdeckt und ebenfalls den abgesaugten Kühlgasstrom von einer vertikalen Richtung in eine laterale Richtung ablenkt. Die Kühlgasabsaugvorrichtung 38 kann noch weitere Kühlgasumlenkflächen 58 oder weitere Umlenkbleche 70 aufweisen, um den abgesaugten Kühlgasstrom A in gekrümmten Bereichen der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 entsprechend so umzulenken, dass der Kühlgasstrom A in Teil-Kühlgasströme aufgeteilt ist. Somit wird eine ungleichmäßige Strömung des Kühlgasstroms A innerhalb der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 vermieden oder zumindest reduziert.
Der Variationskoeffizient der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an der Eintrittsöffnung 52 kann ohne das Vorsehen von Kühlgasumlenkflächen 58 bis zu 65% sein. Durch das Vorsehen der erfindungsgemäßen Kühlgasumlenkflächen 58 innerhalb der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 kann der Variationskoeffizient der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an der Eintrittsöffnung 52 der Kühlgasabsaugvorrichtung so reduziert werden, dass er vorzugsweise kleiner 30 %, weiter bevorzugt kleiner 20 % oder 15 % und insbesondere kleiner 10 % ist. Durch die Kühlgasumlenkflächen 58 in der Absaughaube und in den Krümmern der Kühlgasabsaugvorrichtung 38 kann die Strömung am Einlaufgitter 68 auf etwa 10 % Variationskoeffizient vergleichmäßigt werden, was zudem zu einer Reduzierung des Druckverlusts um etwa 60 % entspricht. Die Kühlgasabsaugvorrichtung 38 ist dabei auf eine Absaugluftmenge von etwa 5000 m³/h ausgelegt, wobei die Öffnungsfläche der Eintrittsöffnung 52 in einem Bereichen zwischen 0,1 und 0,2 m² liegt.
Durch das Vorsehen der erfindungsgemäßen Kühlgaszuströmvorrichtung 32 und der erfindungsgemäßen Kühlgasabsaugvorrichtung 38 kann also sowohl eine gleichmäßige Beaufschlagung des Prüflings 14 mit einem Kühlgas erreicht werden und gleichzeitig der Druckverlust innerhalb der Absaugvorrichtung drastisch reduziert werden. Somit wird also erfindungsgemäß die Strömungsführung in der Art optimiert, dass eine Vergleichbarkeit der Messergebnisse sowie eine Reproduzierbarkeit der Prüfungen erreicht werden kann. Ferner werden die Prüflinge 14 während der Messungen gleichmäßig gekühlt.

Claims

Prüfstand (10) zum Prüfen eines Prüflings (14), mit – einer Lastvorrichtung (28) zum Erzeugen einer Last für den Prüfling (14); – einer Prüflingsaufnahme (16) zum Aufnehmen des Prüflings (14) und zum Einleiten der Last auf den Prüfling (14); und mit – einer Kühlgaszuströmvorrichtung (32) zur Kühlung des Prüflings (14) mittels eines aus einer Austrittsöffnung (48) der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) austretenden Kühlgasstroms, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlgaszuströmvorrichtung (32) derart ausgestaltet ist, dass der Kühlgasstrom innerhalb der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) in zumindest einem Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) in zumindest zwei Teil-Kühlgasströme (S_i) aufgeteilt ist.
Prüfstand (10) nach Anspruch 1, ferner mit einer Messeinrichtung (30) zum Messen einer auf den Prüfling (14) wirkenden Messgröße.
Prüfstand (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlgasstrom innerhalb der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) in zumindest einem Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) in vorzugsweise zumindest drei, weiter bevorzugt zumindest fünf, und insbesondere zumindest zehn Teil-Kühlgasströme (S_i) aufgeteilt ist.
Prüfstand (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlgaszuströmvorrichtung (32) eine Kühlgasquelle (34) und eine Zuleitung (36) umfasst, dessen Austrittsöffnung (48) in vertikaler Richtung über der Prüflingsaufnahme (16) angeordnet ist.
Prüfstand (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlgasquelle (34) eine Gebläseeinrichtung oder eine Klimaanlage mit Gebläseeinrichtung ist.
Prüfstand (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nicht geraden Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) Kühlgasumlenkflächen (58) angeordnet sind.
Prüfstand (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem geraden Teilstück der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) zumindest ein Strömungsgleichrichter (62) angeordnet ist.
Prüfstand (10) nach einen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Prüflingsaufnahme (16) zugewandtes Ende (50) der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) teleskopisch so verlängerbar ist, dass der Abstand zwischen der Austrittsöffnung (48) der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) und der Prüflingsaufnahme (16) einstellbar ist.
Prüfstand (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Strömungsgleichrichter (62) in dem teleskopisch verlängerbaren Ende (50) der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) ortsfest zur Austrittsöffnung (48) der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) angeordnet ist.
Prüfstand (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Variationskoeffizient einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an der Austrittsöffnung (48) der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) vorzugsweise kleiner 30 %, weiter bevorzugt kleiner 20 % und insbesondere kleiner 10 % ist.
Prüfstand (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (10) zum Prüfen einer Bremse vorgesehen ist.
Prüfstand (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Kühlgasabsaugvorrichtung (38), wobei die Kühlgasabsaugvorrichtung (32) derart ausgestaltet ist, dass der abgesaugte Kühlgasstrom innerhalb der Kühlgasabsaugvorrichtung (38) in zumindest einem Teilstück der Kühlgasabsaugvorrichtung (38) in zumindest zwei Teil-Kühlgasströme (A_i) aufgeteilt ist.
Prüfstand (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nicht geraden Teilstück der Kühlgasabsaugvorrichtung (38) Kühlgasumlenkflächen (58) angeordnet sind.
Prüfstand (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Variationskoeffizient einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an einer Eintrittsöffnung (52) der Kühlgasabsaugvorrichtung vorzugsweise kleiner 30 %, weiter bevorzugt kleiner 20 % und insbesondere kleiner 10 % ist.
Prüfstand (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner mit einem Gehäuse (12), in welchem die Austrittsöffnung (48) der Kühlgaszuströmvorrichtung (32) in vertikaler Richtung über der Prüflingsaufnahme (16), und in welchem eine Eintrittsöffnung (52) der Kühlgasabsaugvorrichtung (38) in vertikaler Richtung unter der Prüflingsaufnahme (16) angeordnet ist.