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Die Erfindung betrifft eine Prüfkammer zum Prüfen, insbesondere eines Verdampfers, einer Klimatisierungsanlage. Solche Prüfkammern – in Fachkreisen auch als „Klimakammern“ bezeichnet – kommen zum Einsatz, um Klimatisierungsanlagen für Kraftfahrzeuge im Allgemeinen und deren Kältemittelverdampfer im Speziellen auf ihre Funktionsfähigkeit hin zu prüfen. Insbesondere können besagte Prüfkammern dazu verwendet werden, die von der Klimatisierungsanlage bzw. vom Verdampfer bereitgestellte Kälteleistung zu ermitteln.
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Eine herkömmliche Klimakammer besteht typischerweise aus einer ersten und einer zweiten Teilkammer, die über einen Strömungskanal miteinander verbunden sind. Ein solcher Strömungskanal kann als Rohrkörper, die sogenannten „Zarge“, realisiert sein, in welchem der die zu prüfende Klimatisierungsanlage montiert werden kann. In diesem, in der Prüfkammer montierten Zustand wird der Verdampfer der Klimatisierungsanlage zur Funktionsprüfung an einen Kältemittelkreislauf angeschlossen und mit einem vorkonditionierten Luftstrom beaufschlagt.
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Für eine möglichst genaue Bestimmung der Kühlleistung der in der Prüfkammer montierten Klimatisierungsanlage ist das Anströmverhalten des auf die Klimatisierungsanlage treffenden Luftstroms und somit die Strömungsführung der Luft, bevor diese auf den Verdampfer trifft, von zentraler Bedeutung. Herkömmliche Prüfkammern weisen dabei den Nachteil auf, dass in der Luftströmung gerade beim Eintritt in den Strömungskanal, in welchem die Klimatisierungsanlage montiert ist, unerwünschte Strömungsphänomene – so etwa eine inhomogene Anströmung der Klimatisierungsanlage bzw. des Verdampfers sowie eine destruktive Strömungsablösung – auftreten können. Dies führt in der Folge zu hohen Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der bereitgestellten Kälteleistung in der Prüfkammer.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für Prüfkammer der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform zu schaffen, die insbesondere eine Leistungsmessung der von der Klimatisierungsanlage erzeugten Kälteleistung mit verbesserter Genauigkeit erlaubt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Prüfkammer gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundgedanke ist demnach, die Prüfkammer mit einer Strömungsleitvorrichtung auszustatten, mittels welcher die oben genannten unerwünschten Strömungsphänomene unterbunden oder zumindest gegenüber herkömmlichen Prüfkammern – ohne eine solche Strömungsleitvorrichtung – deutlich reduziert werden können. Erfindungswesentlich ist dabei die Ausbildung der Strömungsleitvorrichtung, die im Eintrittsbereich der Luft in den Strömungskanal mit der zu prüfenden Klimatisierungsanlage bzw. mit dem zu prüfenden Verdampfer anzuordnen ist, mit einer runden Oberflächenkontur. Besagte runde Oberflächenkontur weist dabei zu dem in den Strömungskanal eintretenden Luftstrom hin. Dies führt zu einer Homogenisierung des Luftstroms beim Eintritt in den Strömungskanal, der typischerweise von einem Rohrkörper begrenzt wird. In der Folge wird ein verbessertes Strömungsbild der auf die Klimatisierungsanlage treffenden Luft erzeugt. Dies wiederum erlaubt eine Bestimmung der von der Klimatisierungsanlage erzeugten Kälteleistung mit deutlich verbesserter Genauigkeit.
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Eine erfindungsgemäße Prüfkammer zum Prüfen einer Klimatisierungsanlage, insbesondere zum Prüfen deren Verdampfers, umfasst ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum der Prüfkammer begrenzt. Im Gehäuseinnenraum ist eine Gehäusewand angeordnet, welche den Gehäuseinnenraum in eine erste Teilkammer, die sogenannte Einströmkammer, und in eine zweite Teilkammer, die sogenannte Ausströmkammer, unterteilt. Die Gehäusewand weist ferner eine Durchgangsöffnung auf, welche die beiden Teilkammern fluidisch miteinander verbindet. Von einem die Durchgangsöffnung einfassenden Randabschnitt der Gehäusewand steht in die zweite Teilkammer hinein ein Rohrkörper ab, welcher einen Strömungskanal für eine auf die Klimatisierungsanlage zu leitende Luftströmung begrenzt. In besagtem Rohrkörper kann eine geeignete Halteeinrichtung angeordnet sein, von welcher die zu prüfende Klimatisierungsanlage im Strömungskanal gehalten werden kann.
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Am Randabschnitt der Gehäusewand ist erfindungsgemäß eine Strömungsleitvorrichtung für eine aus der ersten Teilkammer über die Durchgangsöffnung in den Rohrkörper eintretende Luftströmung ausgebildet. Die Strömungsleitvorrichtung weist zur ersten Teilkammer hin eine runde Oberflächenkontur auf.
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Bevorzugt kann der Rohrkörper in einem Längsschnitt der Prüfkammer winkelig von der Gehäusewand in die zweite Teilkammer hinein abstehen. Dies erlaubt eine vereinfachte Montage der Klimatisierungsanlage im Rohrkörper.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Randabschnitt in einem Längsschnitt der Prüfkammer topfartig mit einem Topfboden und einem Topfkragen ausgebildet. Die in der Gehäusewand vorgesehene Durchgangsöffnung ist dabei im Topfboden angeordnet. Die erfindungswesentliche Strömungsleitvorrichtung mit der runden Oberflächenkontur ist bei dieser Variante Teil des Topfkragens. Die voranstehend beschrieben Variante erzeugt ein besonders homogenes Strömungsbild in der auf den Verdampfer zu führenden Luft beim Eintritt in den Rohrkörper und auch beim Auftreffen auf die Klimatisierungsanlage bzw. auf den Verdampfer.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Strömungsleitvorrichtung in dem Längsschnitt einen äußeren Teilabschnitt auf, der zur Durchgangsöffnung hin in einen inneren Teilabschnitt übergeht. Bei dieser Variante besitzt die runde Oberflächenkontur in den beiden Teilabschnitten eine zueinander entgegengesetzte Krümmungsrichtung. Numerische Simulationsrechnungen haben gezeigt, dass auf diese Weise das Strömungsbilds der Luftströmung zusätzlich homogenisiert werden kann.
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Ein besonders homogenes Strömungsbild in der von der ersten Teilkammer in die Durchgangsöffnung eintretenden Luftströmung lässt sich erzeugen, wenn die Strömungsleitvorrichtung mit der runden Oberflächenkontur sich in einer Draufsicht auf eine der ersten Teilkammer zugewandten Seite der Gehäusewand entlang des gesamten, die Durchgangsöffnung einfassenden Randabschnitts erstreckt.
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Bevorzugt kann der Rohrkörper integral an der Gehäusewand ausgeformt sein. Dies führt zu reduzierten Kosten bei der Herstellung der Prüfkammer.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Strömungsleitvorrichtung integral an der Gehäusewand ausgeformt. Auch diese Maßnahme geht mit reduzierten Herstellungskosten für die Herstellung der Prüfkammer einher.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Strömungsleitvorrichtung als separates Rahmenbauteil ausgebildet sein, welches auf dem Randabschnitt der Gehäusewand angeordnet ist. Simulationsrechnungen haben gezeigt, dass sich bei Verwendung eines solchen, gegenüber der Gehäusewand separaten Rahmenbauteils die eingangs genannten, unerwünschten Strömungsphänomene der auf die Herstellung bzw. auf den Verdampfer zu führenden Luft besonders wirksam verringern oder sogar vollständig unterdrücken lassen.
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Besonders vorteilhafte Strömungseigenschaften in der auf das Rahmenbauteil treffenden Luftströmung werden erzeugt, wenn das Rahmenbauteil einen die runde Oberflächenkontur ausbildenden Hauptabschnitt aufweist, welcher auf der der ersten Teilkammer zugewandten Seite der Gehäusewand auf deren Randabschnitt angeordnet ist. Ebenfalls erforderlich ist bei dieser Variante ein vom Hauptabschnitt abstehenden Kragenabschnitt, der über die Durchgangsöffnung in den Rohrkörper hineinragt. Hauptabschnitt und Kragenabschnitt sind bei dieser Variante bevorzugt integral aneinander ausgeformt.
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Besonders zweckmäßig steht der Hauptabschnitt unter Ausbildung der runden Oberflächenkontur nach außen vom Kragenabschnitt ab. Eine derartige Ausbildung erleichtert die Montage des Rahmenbauteils in der Durchgangsöffnung bzw. im Rohrkörper.
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Die erfindungswesentliche runde Oberflächenkontur lässt sich technisch besonders einfach und somit kostengünstig herstellen, wenn das Rahmenbauteil hierzu mit einem Blechformteil, insbesondere aus Aluminium, ausgestattet wird.
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Besonders bevorzugt kann das Rahmenbauteil wenigstens zwei stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schweißverbindung, aneinander gefügte Blechformteile aufweisen. Solche Blechformteile sind mit relativ geringen Fertigungskosten verbunden und erlauben auf einfache Weise die Ausbildung der erfindungswesentlichen, runden Oberflächenkontur der Strömungsleitvorrichtung der Prüfkammer.
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Zweckmäßig kann das Rahmenbauteil eine im Wesentlichen rechteckige Geometrie besitzen und vier Eckelemente aufweisen. Bei dieser Variante sind weiterhin zwei Längselemente sowie zwei Querelemente vorhanden, welche die vier Eckelemente miteinander verbinden.
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Besonders bevorzugt können die Längs- und/oder Querelemente als Einlegebleche ausgebildet sein. Besagte Einlegebleche können mittels einer stoffschlüssigen Verbindung oder mittels Schraubverbindungen mit besagten Eckelementen verbunden sein. Ein derart ausgebildetes Rahmenbauteil kann besonders einfach gefertigt werden. Es ergeben sich folglich nicht unerhebliche Kostenvorteile bei der Herstellung.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
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1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Prüfkammer,
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2 eine Detaildarstellung der 1, welche die Prüfkammer im Bereich um die erfindungswesentliche Strömungsleitvorrichtung zeigt,
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3 ein erstes Beispiel für eine technische Realisierungsform der Strömungsleitvorrichtung in Form eines separaten Rahmenbauteils,
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4 die Eckelemente des Rahmenbauteils der 3 in separater Darstellung,
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5 ein zweites Beispiel einer technischen Realisierungsform ohne separates Rahmenbauteil.
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1 zeigt in einem Längsschnitt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Prüfkammer 1 zum Prüfen eines nur grobschematisch angedeuteten Kältemittel-Verdampfers 11 einer Klimatisierungsanlage. Die Prüfkammer 1 umfasst ein Gehäuse 2, welches einen Gehäuseinnenraum 3 der Prüfkammer 1 begrenzt. Die Prüfkammer 1 umfasst eine im Gehäuseinnenraum 3 angeordnete Gehäusewand 4, welche den Gehäuseinnenraum 3 in eine erste und eine zweite Teilkammer 5a, 5b – die Einström- bzw. Ausströmkammer – unterteilt. In der Gehäusewand 4 ist eine Durchgangsöffnung 6 ausgebildet, mittels welcher zwischen den beiden Teilkammern 5a, 5b eine Fluidverbindung hergestellt ist. Von einem die Durchgangsöffnung 6 einfassenden Randabschnitt 7 der Gehäusewand 4 steht in die zweite Teilkammer 5b hinein ein Rohrkörper 8 ab. Dieser Rohrkörper 8 begrenzt einen Strömungskanal 27. In dem Rohrkörper 8 kann der zu prüfende Verdampfer 11 – dieser ist in 1 nur grobschematisch angedeutet – montiert werden. Anstelle nur des Verdampfers 11 kann aber auch die gesamte Klimatisierungsanlage im Rohrkörper 8 montiert werden (in den Figuren nicht gezeigt).
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In die erste Teilkammer 5a kann über einen im Gehäuse 2 vorhandenen und in den Figuren nicht näher dargestellten Lufteinlass Luft eingeleitet werden, welche durch die Durchgangsöffnung 6 in den Strömungskanal 27 eintritt und dort auf den zu prüfenden Verdampfer 11 trifft. Nach dem Durchströmen des Rohrkörpers 8 tritt die Luft in die zweite Teilkammer 5b ein, wo sie über einen im Gehäuse 2 vorhandenen Luftauslass (nicht gezeigt) wieder aus der Prüfkammer 1 ausgeleitet werden kann. Die durch die Prüfkammer geleitete Luftströmung ist im Bereich des Rohrkörpers 8 durch Pfeile mit dem Bezugszeichen 26 angedeutet.
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Wie 1 erkennen lässt, ist am Randabschnitt 7 der Gehäusewand 4 eine Strömungsleitvorrichtung 9 angeordnet, die zur ersten Teilkammer 5a hin eine runde Oberflächenkontur 10 aufweist. Dies verdeutlicht die Darstellung der 2, bei welcher es sich eine Detaildarstellung der 1 im Bereich der Durchgangsöffnung 6 handelt.
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Die runde Oberflächenkontur 10 ist dabei dem in den Strömungskanal 27 eintretenden Luftstrom 26 zugewandt. Die runde Oberflächenkontur 10 der Strömungsleitvorrichtung 9 führt zu einer Homogenisierung des Luftstroms 26 beim Eintritt in den Strömungskanal 27 bzw. in den Rohrkörper 8 und auch beim Auftreffen auf den Verdampfer 11 im Strömungskanal 27. Dies erlaubt eine Bestimmung der vom Verdampfer 11 erzeugten Kälte-Leistung mit deutlich verbesserter Genauigkeit.
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Der Rohrkörper 8 kann in dem in den 1 und 2 gezeigten Längsschnitt der Prüfkammer 1 winkelig von der Gehäusewand 4 abstehen. Die Strömungsleitvorrichtung 9 mit runder Oberflächenkontur 10 kann integral an der Gehäusewand 4 und/oder an dem Rohrkörper 8 ausgeformt sein. Vorzugsweise erstreckt sich die Strömungsleitvorrichtung 9 mit der zur ersten Teilkammer 5a hin runden Oberflächenkontur 10 in einer Draufsicht auf eine der ersten Teilkammer 5a zugewandten Seite 12 der Gehäusewand 4 entlang des gesamten, die Durchgangsöffnung 6 einfassenden Randabschnitts 7.
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Die 3 zeigt eine bevorzugte technische Realisierungsform der Strömungsleitvorrichtung 10 in Form eines separaten Rahmenbauteils 13, welches auf dem Randabschnitt 7 der Gehäusewand 4 angeordnet ist. Das Rahmenbauteil 13 kann wenigstens ein Blechformteil, insbesondere aus Aluminium, umfassen.
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Entsprechend 3 weist das Rahmenbauteil 13 einen Hauptabschnitt 14 auf. Vom Hauptabschnitt 14 steht ein Kragenabschnitt 15 ab. Zur Verdeutlichung ist der Übergang zwischen Hauptabschnitt 14 und Kragenabschnitt 15 in 4 mittels einer gestrichelten Linie 16 angedeutet. Es ist jedoch klar, dass die Linie 16 nur zur Verdeutlichung des Sachverhalts dient und dass der Hauptabschnitt 14 und der Kragenabschnitt 15 – wie in 3 gezeigt – vorzugsweise integral aneinander ausgeformt sind. Der Hauptabschnitt 14 und der Kragenabschnitt 15 fassen eine Durchgangsöffnung 17 des Rahmenbauteils 13 ein. Der Hauptabschnitt 14 bildet die erfindungswesentliche, runde Oberflächenkontur 10 aus und steht hierzu nach außen, von der Durchgangsöffnung 17 weg vom Kragenabschnitt 15 ab.
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In einem an der Gehäusewand 4 montierten Zustand des Rahmenbauteils 13 ist der Hauptabschnitt 14 auf der der ersten Teilkammer 5a zugewandten Seite 12 der Gehäusewand 4 im Bereich des Randabschnitts 7 angeordnet. Der Kragenabschnitt 15 kann über die Durchgangsöffnung 6 in den Rohrkörper 8 hinein ragen.
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Das Rahmenbauteil 13 weist gemäß 3 eine im Wesentlichen rechteckige Geometrie auf und besitzt vier Eckelemente 17 sowie zwei Längs- und zwei Querelemente 18, 19, welche die vier Eckelemente 17 miteinander verbinden. Wie 3 anschaulich belegt, können die Längs- und/oder Querelemente 18, 19 als Einlegebleche realisiert sein, die mittels jeweiliger Schraubverbindungen 20 oder einer stoffschlüssigen Verbindung (nicht gezeigt) mit den Eckelementen verbunden sind. Zur Verdeutlichung sind die vier Eckelemente 17 in 4 in separater Darstellung, also ohne die Längs- und Querelemente 18, 19, gezeigt.
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Die 5 zeigt eine Variante der Prüfkammer 1, bei welcher der Rohrkörper 8, beispielsweise mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 21, insbesondere mittels einer Schweißverbindung, an der Gehäusewand 4 befestigt ist oder, alternativ dazu, integral an der Gehäusewand 4 ausgeformt ist. In diesen beiden Szenarien ist der Randabschnitt 7 in dem in 5 dargestellten Längsschnitt topfartig mit einem Topfboden 22 und einem Topfkragen 23 ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 6 ist im Topfboden 22 angeordnet, die Strömungsleitvorrichtung 9 mit der runden Oberflächenkontur 10 ist hingegen Teil des Topfkragens 23.
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In dem in 5 gezeigten Längsschnitt kann die Strömungsleitvorrichtung 9 einen äußeren Teilabschnitt 24 aufweist, der zur Durchgangsöffnung 6 hin in einen inneren Teilabschnitt 25 übergeht. Besonders bevorzugt weist die runde Oberflächenkontur 9 in den beiden Teilabschnitten 24, 25 eine zueinander entgegengesetzte Krümmungsrichtung auf.
