EP4473292A1 - Pruefkammersystem und verfahren - Google Patents

Pruefkammersystem und verfahren

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Publication number
EP4473292A1
EP4473292A1 EP23702778.4A EP23702778A EP4473292A1 EP 4473292 A1 EP4473292 A1 EP 4473292A1 EP 23702778 A EP23702778 A EP 23702778A EP 4473292 A1 EP4473292 A1 EP 4473292A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
test
test chamber
pressure relief
chamber system
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23702778.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lars GSCHEIDLE
Marcel Droessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weiss Technik GmbH
Original Assignee
Weiss Technik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weiss Technik GmbH filed Critical Weiss Technik GmbH
Publication of EP4473292A1 publication Critical patent/EP4473292A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/002—Test chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus

Definitions

  • the invention relates to a test chamber system, comprising a test chamber and a method for depressurizing a test chamber of a test chamber system, the test chamber having a test space for accommodating a test specimen, in particular a battery, the test specimen being subjected to a test, in particular an abuse test, in the test space. is subjected to, as a result of which a, preferably explosive, pressure increase in the test chamber can be triggered.
  • An open container or bunker is typically used as the test room, which allows the pressure wave to be easily discharged from the test room. Some of the (highly) toxic gases produced during the test simply get into the environment. In addition, using a container or bunker as a test room does not allow a test specimen to be tested under recurring, in particular climatic, simulation conditions.
  • test chamber for conditioning air is known from the prior art, the test chamber having a test space that can be closed off from the environment and is temperature-insulated for receiving test material and a temperature control device for temperature control of the test space.
  • a test chamber or such a climatic cabinet which emerges from DE 10 2016 204 378 A1, for example, is regularly used to check the physical and/or chemical properties of test material. The test material is taken into the test room and tempered using the temperature control device.
  • a test chamber is not suitable for carrying out an abuse test on a battery, in particular due to a lack of explosion protection of the test chamber and its components and a lack of possibility of being able to abruptly discharge a pressure wave that occurs from the test chamber.
  • the present invention is therefore based on the object of proposing a test chamber system and a method for depressurizing a test chamber of a test chamber system, which enables improved performance of a test, in particular an abuse test, of a test specimen, in particular a battery.
  • This object is achieved by a test chamber system having the features of claim 1 and a method having the features of claim 24.
  • the test chamber system comprises a test chamber, the test chamber having a test space for accommodating a test object, in particular a battery, and a pressure relief device, the test object being subjected to a test, in particular an abuse test, in the test space, as a result of which a, preferably explosive pressure increase in the test chamber can be triggered, the pressure in the test chamber being able to be relieved by means of the pressure relief device with regard to the pressure increase, the test chamber system comprising a conditioning unit for conditioning air, the conditioning unit being connected to the test chamber in such a way that the test chamber can be released by means of the conditioning unit can be air-conditioned.
  • the test chamber system comprises a test chamber, the test chamber having a test space for accommodating a test piece and a pressure relief device for relieving the pressure of the test chamber or the test space.
  • the test specimen can be taken into the test room.
  • the test item can be a battery or battery cell and the test can be an abuse test or misuse test, which indicates a faulty or incorrect application, for example an extremely high or low temperature, mechanical damage or an extraordinary electrical load, such as play a short circuit, an overcharge or a deep discharge, can simulate.
  • the battery can be destroyed as a result of a nail penetration brought about by means of a penetration device of the test chamber.
  • an explosive increase in pressure can be triggered in the test room.
  • the test can also be a high-voltage test, whereby high currents introduced into the test room or test object lead to a training formation of an arc, which can discharge with high thermal energy.
  • An associated rapid increase in the temperature of the air in the test space can also lead to an explosive increase in pressure in the test space.
  • the test chamber or the test space can be designed to be explosion-proof or explosion-resistant in order to be able to withstand the explosive pressure increase occurring during a test of the test object and a pressure wave associated therewith without being destroyed.
  • the test chamber or the test space can be pressure-relieved with regard to the pressure increase or excess pressure or the pressure wave can be discharged from the test space.
  • the test chamber system also includes a conditioning unit for conditioning air, the conditioning unit being connected to the test chamber or the test space in such a way that the test chamber or the test space can be air-conditioned or temperature-controlled using the conditioning unit.
  • the test chamber system includes a conditioning unit, by means of which the test chamber or the test space can be air-conditioned.
  • the conditioning unit is connected to the test chamber or the test space in such a way that conditioned or temperature-controlled air can get from the conditioning unit to the test chamber or into the test space.
  • the test room is air-conditioned or tempered by means of the conditioning unit.
  • the test room can be closed off from the environment and thermally insulated. Due to the fact that the components required for air conditioning are arranged essentially separately from the test chamber in a conditioning unit, only a few special or simple protective measures are required to protect these components from an explosive pressure increase occurring in the test chamber or in the test room or a consequent to protect associated pressure wave.
  • a locking slide or pipe slide or a non-return safety device can be provided, which can prevent the conditioning unit from being destroyed as a result of a pressure wave.
  • the pressure wave can be discharged completely or essentially completely by means of the pressure relief device of the test chamber.
  • test chamber and the conditioning unit can advantageously be of modular design.
  • the test space can be designed in two shells with an inner shell forming an insulated or temperature-insulated test box for receiving the test object and an outer shell forming a housing enclosing the test box.
  • the test box to be tempered can be designed in a lightweight construction with the lowest possible mass, so that the test box can be thermally favorably tempered or tempered.
  • the test chamber system according to the invention thus makes it possible to carry out a test, in particular an abuse test, of a test specimen, in particular a battery, in a simplified manner.
  • the conditioning unit can advantageously be designed as a conditioning module or external module.
  • the conditioning unit can then be arranged at a distance from the test chamber.
  • the conditioning unit can also be arranged directly on the test chamber, in particular on the side of the test chamber.
  • the conditioning unit can also be attached to the test chamber, in particular detachably, so that the entire test chamber system can be compact and, depending on the embodiment, additionally mobile or mobile.
  • the test chamber system can advantageously include at least one channel, preferably two channels, via which the conditioning unit can be connected to the test chamber.
  • the channel can be a tube or be a hose.
  • the test chamber system can include a frame on which the channel can be supported. If two ducts are provided, a first duct can be provided for supply air guidance and a second duct for exhaust air guidance. The two channels can then form a circulating air circuit with the test chamber and the conditioning unit. If only one channel is provided, this can be provided for supply air.
  • the conditioning unit can be designed as a further test chamber, in particular a climatic chamber, which can have a further test space that can be closed off from the environment and is temperature-insulated for receiving test material.
  • a further test chamber a test chamber for air conditioning or a climatic cabinet, which actually primarily for checking physical and/or chemical properties of test material, which can be accommodated in a test space of the test chamber for air conditioning, serves to air-condition the test chamber of the test chamber system.
  • the additional test room can then be connected to the test room.
  • test chamber for conditioning air if a user already has such a test chamber for conditioning air, he only has to purchase a test chamber with a pressure relief device and a test chamber and possibly a duct in order to combine both test chambers to form the test chamber system according to the invention and then to test a test specimen can. Furthermore, it can then be provided that the test chamber for conditioning air from a mode in which the test chamber for conditioning air can be used to check physical and / or chemical properties of test material, into a further mode in which the test chamber for Air conditioning can be used to air condition the test chamber of the test chamber system to switch.
  • test space of the test chamber for conditioning air or further test chamber can be free of test material.
  • the conditioning unit can advantageously have a temperature control device.
  • a temperature in a temperature range from ⁇ 70° C. to +180° C., preferably from ⁇ 55° C. to +150° C., can advantageously be formed by means of the temperature control device, in particular within the further test chamber.
  • the test chamber can be designed to be temperature-resistant for temperatures in this temperature range.
  • the test chamber can be designed to be temperature-resistant up to a temperature of +1,100 °C for short-term peak loads.
  • the temperature control device can advantageously have a cooling device with a cooling circuit having a refrigerant, a heat exchanger, a compressor, a condenser and an expansion element.
  • the heat exchanger of the cooling circuit can be arranged in such a way that air circulated by a fan or ventilator of the temperature control device can come into contact with the heat exchanger. It is thus possible to cool the circulated air by means of the cooling device via the heat exchanger.
  • the heat exchanger can in turn be connected to the cooling circuit or integrated into it, so that the refrigerant circulating in the cooling circuit can flow through the heat exchanger.
  • the cooling device can also have the compressor, which can be a compressor, for example, and the condenser for the compressed refrigerant, which is arranged downstream of the compressor in a flow direction of the refrigerant.
  • the pressure relief device can be designed to be reversible.
  • the pressure relief device can be designed in such a way that it cannot be destroyed during the test or explosion, in particular not by projectiles or flying parts produced during the explosion. It is therefore not necessary to replace the pressure relief device after the test or explosion.
  • the pressure relief device can also be designed to be irreversible, for example with a bursting disk. However, after the test or explosion, the pressure relief device or bursting disc must be replaced.
  • the pressure relief device can advantageously have a frame.
  • the pressure relief flap can then be arranged or attached to the frame.
  • the pressure relief flap may be hinged to the frame.
  • the pressure relief flaps can each be arranged with the base or base side on the frame in relation to the isosceles triangle.
  • the frame can be a tubular frame.
  • the pressure relief flap can also be attached to the test chamber.
  • the test chamber can have a preferably hydraulically driven penetration device for penetrating or destroying the test specimen.
  • At least one, preferably two, hydraulic cylinders of the penetration device which can be provided as a drive, can be arranged below the test space in order to protect it from high temperatures. Heat, fire, explosively expanding gases or the like can then escape freely upwards, in particular via an exhaust air duct.
  • a piston rod of the hydraulic cylinder can protrude into the test chamber, extending from the bottom to the top. If the penetration device has two hydraulic cylinders, each of the two hydraulic cylinders can have a piston rod, with the piston rods being able to be connected to one another at the end via a traverse then located in the test chamber.
  • a traverse can be provided on a piston rod of the hydraulic cylinder.
  • a piston rod of the hydraulic cylinder may be arranged a ring-like power transmission element with a rectangular cross-section, with an upper section from the power transmission element or an upper side of the rectangle can form the traverse.
  • a pneumatic or electromechanical drive can also be provided instead of the hydraulic drive.
  • the pressure relief device or pressure relief flap cannot be destroyed during or as a result of the test or explosion.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a test chamber system from one side
  • FIG 3 shows a perspective view of a pressure relief device of a test chamber of the test chamber system from one side in an open state of the pressure relief device;
  • FIG. 4 shows a perspective partial sectional view of the pressure relief device in a closed state of the pressure relief device
  • FIG. 5 shows a perspective sectional view of the pressure relief device in the closed state
  • FIG. 6 shows a partial perspective view of the test chamber from above in the open state
  • FIG. 7 shows a perspective view of a test chamber in a further embodiment from the front
  • FIG. 8 shows a perspective view of the test chamber in the further embodiment from behind
  • FIG. 9 shows a perspective view of the test chamber in the further embodiment from above in an open state of a pressure relief device of the test chamber
  • FIG. 10 is a perspective view of the test chamber in the further embodiment from the front with an open net door of a test space of the test chamber and, in a retracted state, a penetration device of the test chamber;
  • FIG. 11 shows a perspective view of the test chamber in the further embodiment from the front with the door open and in an extended state of the penetration device;
  • FIG. 12 shows a perspective partial view of the test chamber in the further embodiment from one side in an area of a hinge of the door;
  • FIG. 14 shows a perspective partial sectional view of a test chamber in yet another embodiment in a retracted state of a penetration device of the test chamber;
  • FIG. 15 shows a perspective partial sectional view of the test chamber in the still further embodiment in an extended state of the penetration device
  • FIG. 16 shows a perspective partial view of a test chamber system in a further embodiment, obliquely from one side;
  • FIG. 17 shows a perspective view of the test chamber system in the further embodiment from the side.
  • FIGS. 1 to 6 shows a test chamber system 10, which comprises a test chamber 11 and a conditioning unit 12 designed as a further test chamber, which is connected via a first channel 13 and a second channel 14 of the test chamber system 10. are bound.
  • the first channel 13 and the second channel 14 are supported on a frame 15 of the test chamber system 10 .
  • the conditioning unit 12 is used to air-condition the test chamber 11.
  • the test chamber 11 has a test chamber 16 and a pressure relief device 17 .
  • the side of the test room 16 has a door 18 with a window 19 , it being possible for a test specimen (not shown here) to be introduced into the test room 16 when the door 18 is open. When the door 18 is in a closed state, the door 18 closes the test space 16 laterally.
  • the pressure relief device 17 arranged above the test chamber 16 has a frame 20 and four pressure relief flaps 21, each made of a fiber composite material and each having a cross section in the shape of an isosceles triangle, the pressure relief flaps 21 each being hinged on the base side with regard to the isosceles triangle by means of hinges 22, which have a slot 23, the pressure relief device 17 are attached to the frame 20.
  • the pressure relief device 17 also has a support frame 24 which is also attached to the frame 20 and on which the pressure relief flaps 21 rest when the pressure relief device 17 is in a closed state.
  • a heater 25 of the pressure relief device 17 prevents the pressure relief flaps 21 from freezing to the support frame 24 when the pressure relief device 17 is in the closed state of the pressure relief device 17 and a damping element 28 designed as an oil pressure damper for damping the impact plate 27 .
  • the shape and size of a cross section of the impact plates 27 are essentially the same as the shape and size of the cross section of the pressure relief flaps 21 formed so that the pressure relief flaps 21 strike in the open state of the pressure relief device 17 with an entire cross-sectional area of the pressure relief flaps 21 on an impact surface of the impact plates 27.
  • the support frame 24 divides the opening 29 into four areas 3 1 , each area 3 1 being closed by a respective pressure relief flap 21 in the closed state of the pressure relief device 17 .
  • the pressure relief device 17 When the pressure relief device 17 is in the open state, the test space 16 or the opening 29 or the areas 3 1 are released from the environment 30 .
  • the test chamber 11 also has a mobile substructure 32 which is arranged below the test chamber 16 .
  • test chamber 33 which is designed largely in accordance with the test chamber 11.
  • the test chamber 11 can also have the characteristics by which the test chamber 33 differs from the test chamber 11.
  • the test chamber 33 can also have the characteristics by which the test chamber 11 differs from the test chamber 33 .
  • the test chamber 33 can be connected to the conditioning unit 12 , in particular via the first channel 13 and the second channel 14 .
  • the test chamber 33 has a pressure relief device 34, on the frame of which four covers 35 of the pressure relief device 34 are arranged on the side, which are not shown in FIG. 9, however, for reasons of clarity.
  • the cover 35 serves in particular special for the gas-tight connection of a downstream gas cleaning system.
  • the test chamber 33 also has a test space 36 which can be closed at the side with a door 37 of the test space 36 .
  • the test chamber 36 is arranged on a base 38 of the test chamber 33 , a force absorbing plate 39 of the test chamber 33 being arranged between the test chamber 36 and the base 38 .
  • the test chamber 33 has a hydraulically driven penetration device 40 for penetrating a test object (not shown here) that can be accommodated in the test space 36 .
  • the penetration device 40 has two hydraulic cylinders 41 arranged below the test chamber 36, each of the two hydraulic cylinders 41 having a piston rod 42 extending from the bottom upwards and protruding into the test chamber 36, the piston rods 42 being connected at the ends via a Traverse 43 located are connected to each other.
  • the penetration device 40 has a nail-like penetration element 44 which is arranged on the traverse 43 and extends from top to bottom, by means of which the test specimen can be penetrated from above.
  • the test chamber 36 has two shells with an insulated test box for receiving the test and an outer shell 47 forming a housing enclosing the test box.
  • the test box to be tempered is designed in a lightweight construction with the lowest possible mass, as a result of which the test box can be thermally favorably tempered or tempered.
  • the test box is connected to the housing via a pin 48, which is shown in FIG.
  • FIGS. 14 and 15 shows a test chamber 53 which essentially differs from the test chamber 33 in that a penetration device 54 of the test chamber 53 has only a single hydraulic cylinder 55 .
  • a traverse 57 is provided on a piston rod 56 of the hydraulic cylinder 55, with which a test piece 58 can be penetrated from above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Prüfkammersystem (10), umfassend eine Prüfkammer (11), wobei die Prüfkammer einen Prüfraum (16) zur Aufnahme eines Prüflings, insbesondere einer Batterie, und eine Druckentlastungsvorrichtung (17) aufweist, wobei der Prüfling in dem Prüfraum einer Prüfung, insbesondere einer Abuse-Prüfung, unterziehbar ist, infolge von welcher ein, vorzugsweise explosionsartiger, Druckanstieg in dem Prüfraum auslösbar ist, wobei der Prüfraum mittels der Druckentlastungsvorrichtung im Hinblick auf den Druckanstieg druckentlastbar ist, wobei das Prüfkammersystem eine Konditioniereinheit (12) zur Konditionierung von Luft umfasst, wobei die Konditioniereinheit derart an die Prüfkammer angeschlossen ist, dass die Prüfkammer mittels der Konditioniereinheit klimatisierbar ist.

Description

Prüfkammersystem und Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Prüfkammersystem, umfassend eine Prüfkammer und ein Verfahren zur Druckentlastung einer Prüfkammer eines Prüfkammersystems, wobei die Prüfkammer einen Prüfraum zur Aufnahme eines Prüflings, insbesondere einer Batterie, aufweist, wobei der Prüfling in dem Prüfraum einer Prüfung, insbesondere einer Abuse- Prüfung, unterziehbar ist, infolge von welcher ein, vorzugsweise explosionsartiger, Druckanstieg in dem Prüfraum auslösbar ist.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Batterie bzw. Batteriezelle einer Abuse-Prüfung bzw. Missbrauchsprüfung zu unterziehen, welche eine fehlerhafte bzw. falsche Anwendung, beispielsweise eine extrem hohe bzw. niedrige Temperatur, eine mechanische Beschädigung oder eine außerordentliche elektrische Belastung, wie zum Bei spiel ein Kurzschluss, eine Überladung oder eine Tiefentladung, simulieren soll. Dabei erfolgt regelmäßig eine erzwungene Zerstörung der Batterie unter Verwendung einer dazu entsprechend eingerichteten Prüfkammer, wobei die Batterie in einem Prüfraum der Prüfkammer angeordnet und dann beispielsweise infolge einer mittels einer Penetrationsvorrichtung der Prüfkammer herbeigeführten Nagelpenetration zerstört wird. Bei der Batteriezerstörung kommt es zu einer Explosion mit Wasserstoff und anderen Gasen. Eine hierbei entstehende Druckwelle muss schlagartig aus dem Prüfraum abgeführt werden können. Als Prüfraum dient hier typischerweise ein offener Container oder ein Bunker, wodurch eine einfache Abführung der Druckwelle aus dem Prüfraum erreicht wird. Bei der Prüfung entstehende teilweise (hoch)giftige Gase gelangen einfach so in die Umwelt. Zudem gestattet eine Verwendung eines Containers bzw. Bunkers als Prüfraum keine Prüfung eines Prüflings unter wiederkehrenden, insbesondere klimatischen, Simulationsbedingungen.
Weiter ist aus dem Stand der Technik eine Prüfkammer zur Konditionierung von Luft bekannt, wobei die Prüfkammer einen gegenüber einer Umgebung verschließbaren und temperaturgedämmten Prüfraum zur Aufnahme von Prüfgut und eine Temperiervorrichtung zur Temperierung des Prüfraums aufweist. Eine derartige Prüfkammer bzw. ein derartiger Klimaschrank, welche bzw. welcher bei spielsweise aus der DE 10 2016 204 378 Al hervorgeht, wird regelmäßig zur Überprüfung von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften von Prüfgut eingesetzt. Dabei wird das Prüfgut in den Prüfraum aufgenommen und mittels der Temperiervorrichtung temperiert. Eine derartige Prüfkammer ist jedoch nicht zur Durchführung einer Abuse-Prüfung bei einer Batterie geeignet, insbesondere aufgrund eines mangelnden Explosionsschutzes der Prüfkammer und ihrer Komponenten sowie einer mangelnden Möglichkeit, eine entstehende Druckwelle schlagartig aus dem Prüfraum abführen zu können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Prüfkammersystem und ein Verfahren zur Druckentlastung einer Prüfkammer eines Prüfkammersystems vorzuschlagen, welches eine verbesserte Durchführung einer Prüfung, insbesondere einer Abuse-Prüfung, eines Prüflings, insbesondere einer Batterie, ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Prüfkammersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 24 gelöst.
Das erfindungsgemäße Prüfkammersystem umfasst eine Prüfkammer, wobei die Prüfkammer einen Prüfraum zur Aufnahme eines Prüflings, insbesondere einer Batterie, und eine Druckentlastungsvorrichtung aufweist, wobei der Prüfling in dem Prüfraum einer Prüfung, insbesondere einer Abuse-Prüfung, unterziehbar ist, infolge von welcher ein, vorzugsweise explosionsartiger, Druckanstieg in dem Prüfraum auslösbar ist, wobei der Prüfraum mittels der Druckentlastungsvorrichtung im Hinblick auf den Druckanstieg druckentlastbar ist, wobei das Prüfkammersystem eine Konditioniereinheit zur Konditionierung von Luft umfasst, wobei die Konditioniereinheit derart an die Prüfkammer angeschlossen ist, dass die Prüfkammer mittels der Konditioniereinheit klimatisierbar ist.
Das erfindungsgemäße Prüfkammersystem umfasst eine Prüfkammer, wobei die Prüfkammer einen Prüfraum zur Aufnahme eines Prüflings und eine Druckentlastungsvorrichtung zur Druckentlastung der Prüfkammer bzw. des Prüfraums aufweist. Zur Durchführung der Prüfung kann der Prüfling in den Prüfraum aufgenommen werden. Der Prüfling kann eine Batterie bzw. Batteriezelle und die Prüfung kann eine Abuse-Prüfung bzw. Missbrauchsprüfung sein, welche eine fehlerhafte bzw. falsche Anwendung, beispielsweise eine extrem hohe bzw. niedrige Temperatur, eine mechanische Beschädigung oder eine außerordentliche elektrische Belastung, wie zum Bei spiel ein Kurzschluss, eine Überladung oder eine Tiefentladung, simulieren kann. Beispielsweise kann die Batterie infolge einer mittels einer Penetrationsvorrichtung der Prüfkammer herbeigeführten Nagelpenetration zerstört werden. Infolge der Abuse-Prüfung kann ein explosionsartiger Druckanstieg in dem Prüfraum ausgelöst werden. Die Prüfung kann auch eine Hochspannungsprüfung sein, wobei hohe in den Prüfraum bzw. Prüfling eingeleitete Ströme zu einer Ausbil- dung eines Lichtbogens führen können, welcher sich mit einer hohen thermischen Energie entladen kann. Ein damit verbundener rapider Temperaturanstieg von Luft in dem Prüfraum kann ebenfalls zu einem explosionsartigen Druckanstieg in dem Prüfraum führen. Vorteilhafterweise kann die Prüfkammer bzw. der Prüfraum explosionsgeschützt bzw. explosionsstabil ausgebildet sein, um dem bei einer Prüfung des Prüflings entstehenden explosionsartigen Druckanstieg und einer damit verbundenen Druckwelle zerstörungsfrei standhalten zu können. Mittels der Druckentlastungsvorrichtung kann die Prüfkammer bzw. der Prüfraum im Hinblick auf den Druckanstieg bzw. Überdruck druckentlastbar sein bzw. die Druckwelle aus dem Prüfraum abführbar sein.
Das erfindungsgemäße Prüfkammersystem umfasst zudem eine Konditioniereinheit zur Konditionierung von Luft, wobei die Konditioniereinheit derart an die Prüfkammer bzw. an den Prüfraum angeschlossen ist, dass die Prüfkammer bzw. der Prüfraum mittel s der Konditioniereinheit klimatisierbar bzw. temperierbar ist. Demnach umfasst das Prüfkammersystem neben der Prüfkammer eine Konditioniereinheit, mittels welcher die Prüfkammer bzw. der Prüfraum klimatisiert werden kann. Dadurch kann eine Prüfung unter wiederkehrenden, insbesondere klimatischen, Simulationsbedingungen erfolgen. Dabei ist die Konditioniereinheit an die Prüfkammer bzw. den Prüfraum angeschlossen, derart, dass konditionierte bzw. temperierte Luft von der Konditioniereinheit zu der Prüfkammer bzw. in den Prüfraum gelangen kann. Mit anderen Worten erfolgt eine Klimatisierung bzw. Temperierung des Prüfraums mittels der Konditioniereinheit. Vorteilhafterweise kann der Prüfraum gegenüber einer Umgebung verschließbar und temperaturgedämmt sein. Dadurch, dass die zur Klimatisierung erforderlichen Komponenten im Wesentlichen getrennt von der Prüfkammer in einer Konditioniereinheit angeordnet sind, sind nur wenige besondere bzw. einfache Schutzvorkehrungen vonnöten, um diese Komponenten vor einem in der Prüfkammer bzw. in dem Prüfraum auftretenden explosionsartigen Druckanstieg bzw. einer damit verbundenen Druckwelle zu schützen. Beispielsweise kann in zumindest einem die Konditioniereinheit mit der Prüfkammer verbindenden Kanal des Prüfkammersystems oder in einem Zuluftanschluss der Prüfkammer bzw. Abluftanschluss der Prüfkammer ein Sperrschieber bzw. Rohrschieber oder eine Rückschlagsicherung vorgesehen sein, welcher bzw. welche eine Zerstörung der Konditioniereinheit infolge einer Druckwelle verhindern kann. Die Abführung der Druckwelle kann vollständig oder im Wesentlichen vollständig mittels der Druckentlastungsvorrichtung der Prüfkammer erfolgen. Vorteilhafterweise kann die Prüfkammer und die Konditioniereinheit modular ausgestaltet sein. Weiter kann der Prüfraum zweischalig mit einer eine i solierte bzw. temperaturgedämmte Prüfbox zur Aufnahme des Prüflings ausbildenden Innenschale und einer ein die Prüfbox einhausendes Gehäuse ausbildenden Außenschale ausgebildet sein. Dabei kann die zu temperierende Prüfbox in einer Leichtbauweise mit einer möglichst geringen Masse ausgebildet sein, so dass die Prüfbox thermisch günstig temperiert bzw. umtemperiert werden kann.
Im Ergebnis ermöglich das erfindungsgemäße Prüfkammersystem somit eine vereinfachte Durchführung einer Prüfung, insbesondere einer Abuse-Prüfung, eines Prüflings, insbesondere einer Batterie.
Vorteilhafterweise kann die Konditioniereinheit als ein Konditioniermodul bzw. externes Modul ausgebildet sein. Die Konditioniereinheit kann dann beab standet von der Prüfkammer angeordnet sein. Alternativ kann die Konditioniereinheit j edoch auch unmittelbar an der Prüfkammer, insbesondere seitlich an der Prüfkammer, angeordnet sein. Dabei kann die Konditioniereinheit auch an der Prüfkammer, insbesondere lösbar, befestigt sein, so dass das gesamte Prüfkammersystem kompakt und j e nach Ausführungsform zusätzlich mobil bzw. fahrbar ausgebildet sein kann.
Vorteilhafterweise kann das Prüfkammersystem zumindest einen Kanal, vorzugsweise zwei Kanäle, umfassen, über den die Konditioniereinheit mit der Prüfkammer verbunden sein kann. Der Kanal kann ein Rohr oder ein Schlauch sein. Weiter kann das Prüfkammersystem ein Gestell umfassen, auf welchem sich der Kanal abstützen kann. Wenn zwei Kanäle vorgesehen sind, kann ein erster Kanal zur Zuluftführung und ein zweiter Kanal zur Abluftführung vorgesehen sein. Die beiden Kanäle können dann mit der Prüfkammer und der Konditioniereinheit einen Umluftkreislauf ausbilden. Wenn nur ein Kanal vorgesehen ist, kann dieser zur Zuluftführung vorgesehen sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Konditioniereinheit als eine weitere Prüfkammer, insbesondere Klimakammer, ausgebildet sein, welche einen gegenüber einer Umgebung verschließbaren und temperaturgedämmten weiteren Prüfraum zur Aufnahme von Prüfgut aufweisen kann. Mit anderen Worten kann als weitere Prüfkammer eine Prüfkammer zur Konditionierung von Luft bzw. ein Klimaschrank, welche bzw. welcher eigentlich vorrangig zur Überprüfung von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften von Prüfgut, welches in einen Prüfraum der Prüfkammer zur Konditionierung von Luft aufgenommen werden kann, dient, zur Klimatisierung der Prüfkammer des Prüfkammersystems verwendet werden. Der weitere Prüfraum kann dann an den Prüfraum angeschlossen sein. Vorteilhafterweise muss ein Anwender, wenn dieser bereits über eine derartige Prüfkammer zur Konditionierung von Luft verfügt, lediglich noch eine eine Druckentlastungsvorrichtung sowie einen Prüfraum aufweisende Prüfkammer und gegebenenfalls einen Kanal erwerben, um beide Prüfkammern zu dem erfindungsgemäßen Prüfkammersystem zusammenzufügen und anschließend die Prüfung eines Prüflings durchführen zu können. Weiter kann dann vorgesehen sein, die Prüfkammer zur Konditionierung von Luft von einem Modus, in dem die Prüfkammer zur Konditionierung von Luft zur Überprüfung von physikali schen und/oder chemischen Eigenschaften von Prüfgut verwendet werden kann, in einen weiteren Modus, in dem die Prüfkammer zur Konditionierung von Luft zur Klimatisierung der Prüfkammer des Prüfkammersystems verwendet werden kann, umzuschalten. Während der Verwendung der Prüfkammer zur Konditionierung von Luft zur Klimati- sierung der Prüfkammer des Prüfkammersystems bzw. als weitere Prüfkammer kann der Prüfraum der Prüfkammer zur Konditionierung von Luft bzw. weiteren Prüfkammer frei von Prüfgut sein. Vorteilhafterweise kann die Konditioniereinheit eine Temperiervorrichtung aufweisen.
Vorteilhafterweise kann mittel s der Temperiervorrichtung eine Temperatur in einem Temperaturbereich von -70 °C bis + 180 °C, vorzugsweise von -55 °C bis + 150 °C, insbesondere innerhalb des weiteren Prüfraums, ausbildbar sein. Durch die Verbindung der Konditioniereinheit mit der Prüfkammer können dann auch innerhalb des Prüfraums Temperaturen in diesem Temperaturbereich ausgebildet werden. Die Prüfkammer kann für Temperaturen in diesem Temperaturbereich temperaturbeständig ausgebildet sein. Weiter kann die Prüfkammer für eine kurzfri stige Spitzenbelastung bis zu einer Temperatur von + 1 100 °C temperaturbeständig ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Temperiervorrichtung eine Kühleinrichtung mit einem Kühlkrei slauf mit einem Kältemittel, einem Wärmeübertrager, einem Verdichter, einem Kondensator und einem Expansionsorgan aufweisen. Der Wärmeübertrager des Kühlkreislaufes kann derart angeordnet sein, so dass von einem Lüfter bzw. Ventilator der Temperiervorrichtung umgewälzte Luft mit dem Wärmeübertrager in Kontakt gelangen kann. So wird es möglich, die umgewälzte Luft mittels der Kühleinrichtung über den Wärmeübertrager abzukühlen. Der Wärmeübertrager kann wiederum an den Kühlkreislauf angeschlossen bzw. in diesen integriert sein, so dass das im Kühlkreislauf zirkulierende Kältemittel durch den Wärmeübertrager strömen kann. Die Kühleinrichtung kann weiter den Verdichter, welcher beispielsweise ein Kompressor sein kann, sowie den in einer Strömungsrichtung des Kältemittels dem Verdichter nachfolgend angeordneten Kondensator für das verdichtete Kältemittel aufweisen. Das verdichtete Kältemittel, welches nach der Verdichtung unter einem hohen Druck stehen und im Wesentlichen gasförmig vorliegen kann, kann in dem Kondensator kondensieren und dann im Wesentlichen in einem flüssigen Aggregatzustand vorliegen. Das flüssige Kältemittel kann weiter über das Expansionsorgan strömen, wobei es durch eine Expansion infolge eines Druckabfalls wiederum gasförmig werden kann. Dabei kann es den Wärmeübertrager durchströmen, der dadurch gekühlt werden kann. Nachfolgend kann das gasförmige Kältemittel wieder vom Verdichter angesaugt und verdichtet werden. Unter einem Expansionsorgan wird ein Expansionsventil, Drosselorgan, Drosselventil oder eine andere, geeignete Verengung einer Fluidleitung verstanden.
Vorteilhafterweise kann die Temperiervorrichtung eine Heizeinrichtung mit einer Heizung und einem weiteren Wärmeübertrager aufweisen. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise eine elektrische Widerstandsheizung sein, die den zweiten Wärmeübertrager beheizen kann, derart, dass über den weiteren Wärmeübertrager eine Temperaturerhöhung ermöglicht wird. Wenn der Wärmeübertrager und der weitere Wärmeübetrager mittels einer Regeleinrichtung zur Kühlung oder Erwärmung der umgewälzten Luft gezielt gesteuert werden können, kann mittels der Temperiervorrichtung dann eine Temperatur in dem Temperaturbereich von - 70 °C bis + 180 °C, vorzugsweise von -55 °C bis + 150 °C, ausgebildet werden.
Alternativ kann die Konditioniereinheit als ein Heizgerät, insbesondere als ein Umluftheizgerät oder ein Heißluftfön für eine, insbesondere einseitige, Beheizung ohne Umluft bzw. nur über Zuluft ausgebildet sein. Mittels des Heizgeräts bzw. einer Temperiervorrichtung des Heizgeräts kann dann eine Temperatur in einem Temperaturbereich von +20 °C bis +200 °C ausbildbar sein. Da das Heizgerät ohne Kältetechnik auskommt, wird so eine kostengünstige Herstellung des Prüfkammersystems bzw. der Konditioniereinheit möglich. Das Umluftheizgerät kann einen Ventilator und/oder eine Gegensteuerung zur Endwertregelung mit Druckluft aufweisen. Weiter kann der Heißluftfön ein Heizelement aufweisen, welches getaktet bzw. gesteuert eingeschaltet und ausgeschaltet werden kann. Vorteilhafterweise kann die Konditioniereinheit eine Steuervorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Temperatur aufweisen.
Vorteilhafterweise kann die Prüfkammer an eine lufttechnische Anlage anschließbar sein. Bei der Prüfung bzw. Explosion bzw. Verbrennung entstehende, insbesondere (hoch)giftige, Gase bzw. Dämpfe sowie Partikel bzw. Staub bzw. Ruß oder dergleichen können mittels der lufttechnischen Anlage aus dem Prüfraum abgeleitet und gegebenenfalls gereinigt werden, bevor diese der Umwelt zugeführt werden. Umweltschäden können somit begrenzt oder vermieden werden. Zudem kann eine Verschmutzung der weiteren Prüfkammer mit Partikeln bzw. Staub bzw. Ruß oder dergleichen verhindert werden.
Weiter kann die Druckentlastungsvorrichtung oberhalb des Prüfraums angeordnet sein.
Ferner kann die Prüfkammer einen, vorzugsweise fahrbaren, Unterbau aufweisen, welcher unterhalb des Prüfraums angeordnet sein kann. Der Unterbau kann ein Rohrrahmen sein. Gleichfalls kann die Konditioniereinheit fahrbar ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsvorrichtung reversibel ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Druckentlastungsvorrichtung derart ausgebildet sein, dass diese bei der Prüfung bzw. Explosion nicht zerstört werden kann, insbesondere auch nicht durch bei der Explosion entstehende Projektile bzw. fliegende Teile. Eine Erneuerung der Druckentlastungsvorrichtung nach der Prüfung bzw. Explosion ist mithin nicht erforderlich. Alternativ kann die Druckentlastungsvorrichtung auch irreversibel, beispielsweise mit einer Berstscheibe, ausgebildet sein. Nach der Prüfung bzw. Explosion ist dann j edoch eine Erneuerung der Druckentlastungsvorrichtung bzw. Berstscheibe erforderlich.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsvorrichtung zumindest eine, vorzugsweise vier, Druckentlastungsklappe aufweisen, welche den Prüfraum gegenüber einer Umgebung in einem geschlossenen Zustand der Druckentlastungsvorrichtung verschließen und in einem geöffneten Zustand der Druckentlastungsvorrichtung freigeben kann. Infolge der Explosion kann die Druckentlastungsvorrichtung bzw. die Druckentlastungsklappe von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand überführt werden, sodass die Druckwelle bzw. der Überdruck durch eine in dem geöffneten Zustand freigegebene, vorzugsweise oberseitige, Öffnung des Prüfraums zur Druckentlastung der Prüfkammer bzw. des Prüfraums entweichen kann. Vorteilhafterweise können mehrere Druckentlastungsklappen vorgesehen sein. Bereits bei einem vergleichsweise kleinen Öffnungswinkel der Druckentlastungsklappen kann die Öffnung dann schon weitgehend freigegeben werden. Bevorzugt können vier Druckentlastungsklappen vorgesehen sein. Jedoch können auch zwei, drei oder mehr als vier Druckentlastungsklappen vorgesehen sein. Eine gesamte uerschnittsfläche bzw. Entlastungsfläche der vier Druckentlastungsklappen kann 0,7 m2 bis 0,9 m2, vorzugsweise 0,78 m2, betragen.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsvorrichtung einen Auflagerahmen aufweisen, auf welchem die Druckentlastungsklappe in dem geschlossenen Zustand aufliegen kann. Die Druckentlastungsklappe kann mit einem Rand der Druckentlastungsklappe auf dem Auflagerahmen aufliegen. Zwischen der Druckentlastungsklappe und dem Auflagerahmen kann eine Dichtung vorgesehen sein, um den Prüfraum gasdicht zu verschließen. Der Auflagerahmen kann die Öffnung entsprechend einer Form der Druckentlastungsklappen in mehrere Bereiche unterteilen, wobei j ede Druckentlastungsklappe in dem geschlossenen Zustand einen Bereich verschließen bzw. abdecken kann.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsvorrichtung eine Heizung zur Beheizung der Druckentlastungsklappe und/oder des Auflagerahmens aufweisen. Dadurch kann ein Anfrieren bzw. Festfrieren der Druckentlastungsklappe an dem Auflagerahmen bzw. der Druckentlastungsklappen aneinander vermieden werden. Die Heizung kann an dem Auflagerahmen angeordnet sein, insbesondere derart, dass die Heizung entlang einem Rand bzw. Umfang der Druckentlastungsklappe bzw. einer Auflagefläche der Druckentlastungsklappe angeordnet sein kann. Auch kann die Druckentlastungsklappe über eine gesamte Querschnittsfläche der Druckentlastungsklappe beheizt werden.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsklappe einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen. Bevorzugt kann die Druckentlastungsklappe einen Querschnitt mit einer Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit zwei Schenkeln und einer Basis aufweisen. Eine Form der Öffnung des Prüfraums kann quadratisch sein, wobei die die vier Druckentlastungsklappen mit dem Querschnitt mit j eweils der Form des gleichschenkligen Dreiecks die quadratförmige Öffnung in dem geschlossenen Zustand abdecken können. Spitzen der gleichschenkligen Dreiecke können sich im Wesentlichen im Mittelpunkt der quadratförmigen Öffnung treffen. Unter einer Spitze wird ein einer Basis eines gleichschenkligen Dreiecks gegenüberliegender Eckpunkt verstanden.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsklappe aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet sein. Der Faserverbundwerkstoff kann Fasern und ein Harz umfassen, in welches die Fasern vergossen sein können. Einerseits ist die Druckentlastungsklappe somit mechanisch stabil, andererseits kann die Druckentlastungsklappe dadurch in einer Leichtbauweise, das heißt mit einer vergleichsweise geringen Masse bzw. einem geringen Gewicht, ausgebildet werden, so dass die Druckentlastungsklappe eine vergleichsweise hohe Öffnungsgeschwindigkeit erreichen kann.
Alternativ kann die Druckentlastungsklappe aus einem Federbandstahlwerkstoff ausgebildet sein. Dadurch ist die Prüfkammer bzw. das Prüfkammersystem vergleichsweise kostengünstiger herstellbar. In diesem Fall kann zusätzlich ein Luftschleier, zum Beispiel mit trockener Druckluft, über der Druckentlastungsklappe erzeugt werden, um eine Vereisung einer Oberfläche der Druckentlastungsklappe bei niedrigen Tempe- raturen, welche aufgrund einer höheren Wärmeleitfähigkeit des Federbandstahlwerkstoffs verglichen mit einer Wärmeleitfähigkeit des Faserverbundwerkstoffs verstärkt möglich ist, zu verhindern. Dazu kann die Druckentlastungsvorrichtung eine Drucklufteinrichtung aufweisen.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsvorrichtung einen Rahmen aufweisen. Die Druckentlastungsklappe kann dann an dem Rahmen angeordnet bzw. befestigt sein. Die Druckentlastungsklappe kann mittels eines Scharniers an dem Rahmen befestigt sein. Vorteilhafterweise können die Druckentlastungsklappen bezogen auf das gleichschenklige Dreieck j eweils mit der Basi s bzw. basisseitig an dem Rahmen angeordnet sein. Der Rahmen kann ein Rohrrahmen sein. Jedoch kann die Druckentlastungsklappe auch an der Prüfkammer befestigt sein.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsklappe mittels zumindest eines Scharniers, welches ein Langloch aufweisen kann, an dem Rahmen befestigt sein. Durch das Langloch wird ein vergleichsweise schnelles Öffnen der Druckentlastungsklappe durch ein lineares Anheben der Druckentlastungsklappe möglich. Jedoch kann die Druckentlastungsklappe auch derart an dem Rahmen bzw. Prüfraum angeordnet sein, dass diese vertikal angehoben werden kann.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsvorrichtung eine Dämpfungseinrichtung aufweisen.
Vorteilhafterweise kann die Dämpfungseinrichtung eine Prallplatte bzw. einen Wegbegrenzer zum Anschlägen der Druckentlastungsklappe in dem geöffneten Zustand und ein Dämpfungselement zur Dämpfung der Prallplatte aufweisen. Die Prallplatte bzw. eine Prallfläche der Prallplatte kann derart ausgebildet sein, dass die Druckentlastungsklappe in dem geöffneten Zustand mit ihrer gesamten Querschnittsfläche an der Prallfläche anschlagen kann, sie eine Aufprallenergie bzw. Aufprallkraft also über ihre gesamte Querschnittsfläche auf die Prallfläche übertragen kann. Auch ist eine Ausführungsform ohne Prallplatte denkbar, sodass die Druckentlastungsklappe in dem geöffneten Zustand unmittelbar an dem Dämpfungselement anschlagen kann.
Vorteilhafterweise kann das Dämpfungselement ein Öldruckdämpfer, Gasdruckdämpfer oder ein Federdämpfer, beispielsweise eine Spiralfeder, sein.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsvorrichtung eine Halteeinrichtung zum Halten der Druckentlastungsklappe in dem geöffneten Zustand aufweisen. Dadurch kann die Druckentlastungsklappe vor thermischen Schäden durch ein nach der Explosion in dem Prüfraum auftretendes Feuer vermieden werden. Beispielsweise kann eine mechanische Rastung vorgesehen sein, welche nach einem Abbrand des Prüflings wieder gelöst werden kann.
Vorteilhafterweise kann die Prüfkammer eine, vorzugsweise hydraulisch angetriebene, Penetrationsvorrichtung zur Penetration bzw. Zerstörung des Prüflings aufweisen. Zumindest ein, vorzugsweise zwei, Hydraulikzylinder der Penetrationsvorrichtung, welcher als Antrieb vorgesehen sein kann, kann unterhalb des Prüfraums angeordnet sein, um diesen vor hohen Temperaturen zu schützen. Hitze, Feuer, sich explosionsartig ausdehnende Gase oder dergleichen können dann frei nach oben, insbesondere über einen Abluftkanal, entweichen. Eine Kolbenstange des Hydraulikzylinders kann sich von unten nach oben erstreckend in den Prüfraum hineinragen. Wenn die Penetrationsvorrichtung zwei Hydraulikzylinder aufweist, kann j eder der beiden Hydraulikzylinder eine Kolbenstange aufweisen, wobei die Kolbenstangen endseitig über eine dann in dem Prüfraum befindliche Traverse miteinander verbunden sein können. Alternativ kann auch nur ein einziger Hydraulikzylinder vorgesehen sein, insbesondere, wenn eine vergleichsweise geringere Kraft zur Penetration erforderlich ist. Dadurch kann das Prüfkammersystem bzw. die Penetrationsvorrichtung kostengünstiger hergestellt werden. Auch in dieser Ausführungsform kann an einer Kolbenstange des Hydraulikzylinders eine Traverse vorgesehen sein. Beispielsweise kann dazu an der Kolbenstange ein ringartig ausgebildetes Kraftübertragungselement mit einem rechteckigen Querschnitt angeordnet sein, wobei ein oberer Ab schnitt des Kraftübertragungselements bzw. eine obere Seite des Rechtecks die Traverse ausbilden kann. Anstelle des hydraulischen Antriebs kann j edoch auch ein pneumatischer oder elektromechanischer Antrieb vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise kann die Penetrationsvorrichtung ein, vorzugsweise nagelartiges, Penetrationselement aufweisen, mittels welchem der Prüfling von oben penetrierbar sein kann. Das Penetrationselement kann an einer Kolbenstange eines Hydraulikzylinders der Penetrationsvorrichtung angeordnet sein. Insbesondere kann das Penetrationselement an der Traversen angeordnet sein. Mittels des Hydraulikzylinders bzw. der Hydraulikzylinder kann das Penetrationselement dann von oben nach unten in den Prüfling gezogen bzw. gedrückt werden. Weiter kann unterhalb des Prüfraums bzw. zwischen dem Prüfraum und dem Unterbau eine, beispielsweise mehrere Zentimeter dicke, Kraftaufnahmeplatte der Prüfkammer angeordnet sein, um bei der Penetration auftretende Kräfte bzw. Zugkräfte aufzunehmen. Durch die Anordnung der Kraftaufnahmeplatte unterhalb des Prüfraums bzw. zwischen dem Prüfraum und dem Unterbau stört die Kraftaufnahmeplatte thermi sch nicht. Vorzugsweise ist das Penetrationselement nagelartig, also spitz, ausgebildet. Alternativ kann das Penetrationselement zur Erzeugung einer Flächenlast bzw. Linienlast auch flächig oder linienförmig ausgebildet sein. Mittels eines linienförmigen Penetrationselements kann dann bei spielsweise auch eine Knickung des Prüflings provoziert werden. Die Penetrationsvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass eine Mehrzahl von verschiedenartigen Penetrationselementen austauschbar bzw. modular verwendet werden können. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der Prüfling mittels des Penetrationselements seitlich penetrierbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Druckentlastung einer Prüfkammer eines Prüfkammersystems mittel s einer Druckentlastungsvor- richtung der Prüfkammer wird in einem Prüfraum der Prüfkammer ein Prüfling, insbesondere eine Batterie, aufgenommen, wobei der Prüfling in dem Prüfraum einer Prüfung, insbesondere einer Abuse-Prüfung, unterzogen wird, infolge von welcher ein, vorzugsweise explosionsartiger, Druckanstieg in dem Prüfraum ausgelöst wird, wobei der Prüfraum mittels der Druckentlastungsvorrichtung im Hinblick auf den Druckanstieg druckentlastet wird, wobei eine Konditioniereinheit des Prüfkammersystems zur Konditionierung von Luft derart an die Prüfkammer angeschlossen wird, dass die Prüfkammer mittels der Konditioniereinheit klimatisiert wird.
Zu den vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Prüfkammersystems verwiesen.
Vorteilhafterweise kann infolge des Druckanstiegs zumindest eine, vorzugswei se vier, Druckentlastungsklappe der Druckentlastungsvorrichtung zur Druckentlastung des Prüfraums aus einem geschlossenen Zustand der Druckentlastungsvorrichtung, in welchem die Druckentlastungsklappe den Prüfraum gegenüber einer Umgebung verschließen kann, in einen geöffneten Zustand der Druckentlastungsvorrichtung, in welchem die Druckentlastungsklappe den Prüfraum gegenüber der Umgebung freigeben kann, überführt werden.
Vorteilhafterweise kann die Druckentlastungsvorrichtung bzw. Druckentlastungsklappe bei bzw. infolge der Prüfung bzw. Explosion nicht zerstört werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Prüfkammersystems von einer Seite;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Prüfkammersystems von einer anderen Seite;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Druckentlastungsvorrichtung einer Prüfkammer des Prüfkammersystems von einer Seite in einem geöffneten Zustand der Druckentlastungsvorrichtung;
Fig. 4 eine perspektivische Teilschnittansicht der Druckentlastungsvorrichtung in einem geschlossenen Zustand der Druckentlastungsvorrichtung;
Fig. 5 eine perspektivische Schnittansicht der Druckentlastungsvorrichtung in dem geschlossenen Zustand;
Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht der Prüfkammer von oben in dem geöffneten Zustand;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Prüfkammer in einer weiteren Ausführungsform von vorne;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der Prüfkammer in der weiteren Ausführungsform von hinten;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Prüfkammer in der weiteren Ausführungsform von oben in einem geöffneten Zustand einer Druckentlastungsvorrichtung der Prüfkammer;
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der Prüfkammer in der weiteren Ausführungsform von vorne bei einer geöff- neten Tür eines Prüfraums der Prüfkammer und in einem eingefahrenen Zustand einer Penetrationsvorrichtung der Prüfkammer;
Fig. 1 1 eine perspektivische Ansicht der Prüfkammer in der weiteren Ausführungsform von vorne bei der geöffneten Tür und in einem ausgefahrenen Zustand der Penetrations Vorrichtung;
Fig. 12 eine perspektivische Teilansicht der Prüfkammer in der weiteren Ausführungsform von einer Seite in einem Bereich eines Scharniers der Tür;
Fig. 13 eine Teilschnittansicht einer Verstiftung des Prüfraums;
Fig. 14 eine perspektivische Teilschnittansicht einer Prüfkammer in einer noch weiteren Ausführungsform in einem eingefahrenen Zustand einer Penetrationsvorrichtung der Prüfkammer;
Fig. 15 eine perspektivische Teilschnittansicht der Prüfkammer in der noch weiteren Ausführungsform in einem ausgefahrenen Zustand der Penetrationsvorrichtung;
Fig. 16 eine perspektivische Teilansicht eines Prüfkammersystems in einer weiteren Ausführungsform schräg von einer Seite;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht des Prüfkammersystems in der weiteren Ausführungsform von der Seite.
Eine Zusammenschau der Fig. 1 bis 6 zeigt ein Prüfkammersystem 10, welches eine Prüfkammer 1 1 und eine als eine weitere Prüfkammer ausgebildete Konditioniereinheit 12 umfasst, welche über einen ersten Kanal 13 und einen zweiten Kanal 14 des Prüfkammersystems 10 ver- bunden sind. Dabei stützen sich der erste Kanal 13 und der zweite Kanal 14 auf einem Gestell 15 des Prüfkammersystems 10 ab . Die Konditioniereinheit 12 dient zur Klimatisierung der Prüfkammer 1 1.
Die Prüfkammer 1 1 weist einen Prüfraum 16 und eine Druckentlastungsvorrichtung 17 auf. Seitlich weist der Prüfraum 16 eine Tür 18 mit einem Fenster 19 auf, wobei in einem geöffneten Zustand der Tür 18 ein hier nicht gezeigter Prüfling in den Prüfraum 16 eingebracht werden kann. In einem geschlossenen Zustand der Tür 18 verschließt die Tür 18 den Prüfraum 16 seitlich.
Die oberhalb des Prüfraums 16 angeordnete Druckentlastungsvorrichtung 17 weist einen Rahmen 20 und vier j eweils aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildete Druckentlastungsklappen 21 mit j eweils einem Querschnitt mit einer Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf, wobei die Druckentlastungsklappen 21 j eweils hinsichtlich des gleichschenkligen Dreiecks basisseitig mittels Scharnieren 22, welche ein Langloch 23 aufweisen, der Druckentlastungsvorrichtung 17 an dem Rahmen 20 befestigt sind. Weiter weist die Druckentlastungsvorrichtung 17 einen ebenfalls an dem Rahmen 20 befestigten Auflagerahmen 24 auf, auf welchem die Druckentlastungsklappen 21 in einem geschlossenen Zustand der Druckentlastungsvorrichtung 17 aufliegen. Eine Heizung 25 der Druckentlastungsvorrichtung 17 verhindern ein Festfrieren der Druckentlastungsklappen 21 an dem Auflagerahmen 24 in dem geschlossenen Zustand der Druckentlastungsvorrichtung 17. Ferner weist die Druckentlastungsvorrichtung 17 eine Dämpfungseinrichtung 26 auf, welche j e Druckentlastungsklappe 21 eine Prallplatte 27 zum Anschlägen der Druckentlastungsklappe 21 in einem geöffneten Zustand der Druckentlastungsvorrichtung 17 und ein als ein Öldruckdämpfer ausgebildetes Dämpfungselement 28 zur Dämpfung der Prallplatte 27 aufweist. Dabei sind die Prallplatten 27 bezüglich einer Form und Größe eines Querschnitts der Prallplatten 27 im Wesentlichen übereinstimmend mit einer Form und Größe des Querschnitts der Druckentlastungsklappen 21 ausgebildet, so dass die Druckentlastungsklappen 21 in dem geöffneten Zustand der Druckentlastungsvorrichtung 17 mit einer gesamten Querschnittsfläche der Druckentlastungsklappen 21 an einer Prallfläche der Prallplatten 27 anschlagen. In dem geschlossenen Zustand der Druckentlastungsvorrichtung 17 ist der Prüfraum 16 bzw. eine oberseitige Öffnung 29 des Prüfraums 16 gegenüber einer Umgebung 30 mittels der Druckentlastungsklappen 21 verschlossen bzw. abgedeckt. Präziser gesagt unterteilt der Auflagerahmen 24 die Öffnung 29 in vier Bereiche 3 1 , wobei in dem geschlossenen Zustand der Druckentlastungsvorrichtung 17 j eder Bereich 3 1 durch j eweils eine Druckentlastungsklappe 21 verschlossen ist. In dem geöffneten Zustand der Druckentlastungsvorrichtung 17 ist bzw. sind der Prüfraum 16 bzw. die Öffnung 29 bzw. die Bereiche 3 1 gegenüber der Umgebung 30 freigegeben.
Weiter weist die Prüfkammer 1 1 einen fahrbaren Unterbau 32 auf, welcher unterhalb des Prüfraums 16 angeordnet ist.
Eine Zusammenschau der Fig. 7 bis 13 zeigt eine Prüfkammer 33 , welche weitgehend übereinstimmend mit der Prüfkammer 1 1 ausgebildet ist. Im Folgenden werden im Wesentlichen, allerdings nicht ausschließlich, Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen der Prüfkammer beschrieben. Grundsätzlich kann die Prüfkammer 1 1 auch die Merkmale aufweisen, um die sich die Prüfkammer 33 von der Prüfkammer 1 1 unterscheidet. Ebenso kann die Prüfkammer 33 auch die Merkmale aufweisen, um die sich die Prüfkammer 1 1 von der Prüfkammer 33 unterscheidet. Weiter kann die Prüfkammer 33 , insbesondere über den ersten Kanal 13 und den zweiten Kanal 14, an die Konditioniereinheit 12 angeschlossen werden.
Die Prüfkammer 33 weist eine Druckentlastungsvorrichtung 34 auf, an deren Rahmen seitlich vier Abdeckungen 35 der Druckentlastungsvorrichtung 34 angeordnet sind, welche in der Fig. 9 j edoch aus Gründen der Einsehbarkeit nicht dargestellt sind. Die Abdeckung 35 dient insbe- sondere zum gasdichten Anschließen einer nachgeschalteten Gasreinigung.
Weiter weist die Prüfkammer 33 einen Prüfraum 36 auf, welcher seitlich mit einer Tür 37 des Prüfraums 36 verschließbar ist. Der Prüfraum 36 ist auf einem Unterbau 38 der Prüfkammer 33 angeordnet, wobei zwischen dem Prüfraum 36 und dem Unterbau 38 eine Kraftaufnahmeplatte 39 der Prüfkammer 33 angeordnet ist.
Wie den Fig. 10 und 11 entnommen werden kann, weist die Prüfkammer 33 eine hydraulisch angetriebene Penetrationsvorrichtung 40 zur Penetration eines hier nicht gezeigten, in den Prüfraum 36 aufnehmbaren Prüflings auf. Dabei weist die Penetrationsvorrichtung 40 zwei unterhalb des Prüfraums 36 angeordnete Hydraulikzylinder 41 auf, wobei j eder der beiden Hydraulikzylinder 41 eine sich von unten nach oben erstreckende, in den Prüfraum 36 hineinragende Kolbenstange 42 aufweist, wobei die Kolbenstangen 42 endseitig über eine in dem Prüfraum 36 befindliche Traverse 43 miteinander verbunden sind. Weiter weist die Penetrationsvorrichtung 40 ein an der Traversen 43 angeordnetes, sich von oben nach unten erstreckendes, nagelartiges Penetrationselement 44 auf, mittels welchem der Prüfling von oben penetrierbar ist. Ferner ist in dem Prüfraum 36 ein Aufnahmetisch 45 des Prüfraums 36 angeordnet, auf welchem der Prüfling angeordnet werden kann. Die Fig. 10 zeigt die Penetrationsvorrichtung 40 in einem eingefahrenen Zustand der Penetrationsvorrichtung 40 bzw. der Hydraulikzylinder 41 und die Fig. 11 zeigt die Penetrationsvorrichtung 40 in einem ausgefahrenen Zustand der Penetrationsvorrichtung 40 bzw. der Hydraulikzylinder 41. Durch ein Verbringen der Penetrationsvorrichtung 40 aus dem ausgefahrenen Zustand in den eingefahrenen Zustand kann der auf dem Aufnahmetisch 45 anordba- re Prüfling penetriert bzw. zerstört werden, wobei das Penetrationselement 44 in den Prüfling eindringen kann.
Wie den Fig. 10 und 11 weiter entnommen werden kann, ist der Prüfraum 36 zweischalig mit einer eine isolierte Prüfbox zur Aufnahme des Prüf- lings ausbildenden Innenschale 46 und einer ein die Prüfbox einhausendes Gehäuse ausbildenden Außenschale 47 ausgebildet. Dabei ist die zu temperierende Prüfbox in einer Leichtbauweise mit einer möglichst geringen Masse ausgebildet, infolgedessen die Prüfbox thermisch günstig temperiert bzw. umtemperiert werden kann. Eine Verbindung der Prüfbox mit dem Gehäuse erfolgt über eine Verstiftung 48, welche in der Fig. 13 dargestellt ist.
Weiter sind Rohrschieber 51 des Prüfraums 36 in Anschlüssen 52 des Prüfraums 36, welche zur Zuluftführung bzw. Abluftführung dienen, vorgesehen, um eine Zerstörung einer an die Anschlüsse 52 anschließbaren Konditioniereinheit, welche hier nicht gezeigt ist, zu verhindern.
Weiter weist der Prüfraum 33 vier Längenausgleichsscharniere 49 zur Anpressung der Tür 37 auf. Die Fig. 12 zeigt eine perspektivische Teilansicht der Prüfkammer 33 bzw. des Prüfraums 36 von einer Seite in einem Bereich eines Scharniers 50 der Tür 37, aus welcher eines der Längenausgleichsscharniere 49 gut einsehbar ist.
Eine Zusammenschau der Fig. 14 und 15 zeigt eine Prüfkammer 53 , welche sich von der Prüfkammer 33 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass eine Penetrationsvorrichtung 54 der Prüfkammer 53 nur einen einzigen Hydraulikzylinder 55 aufweist. An einer Kolbenstange 56 des Hydraulikzylinders 55 ist eine Traverse 57 vorgesehen, mit der ein Prüfling 58 von oben penetriert werden kann. Ergänzend wird auf die übrigen Figurenbeschreibungen verwiesen.
Eine Zusammenschau der Fig. 16 und 17 zeigt ein Prüfkammersystem 59, umfassend eine Prüfkammer 60 und eine als ein Umluftheizgerät ausgebildete Konditioniereinheit 61 , welche unmittelbar seitlich an der Prüfkammer 60 angeordnet bzw. befestigt ist und über hier nicht gezeigte Kanäle des Prüfkammersystems 59 mit der Prüfkammer 60 verbunden werden kann. Ergänzend wird auf die übrigen Figurenbeschreibungen verwiesen.

Claims

Patentansprüche Prüfkammersystem (10, 59), umfassend eine Prüfkammer (11, 33, 53, 60), wobei die Prüfkammer einen Prüfraum (16, 36) zur Aufnahme eines Prüflings (58), insbesondere einer Batterie, und eine Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) aufweist, wobei der Prüfling in dem Prüfraum einer Prüfung, insbesondere einer Abuse-Prüfung, unterziehbar ist, infolge von welcher ein, vorzugsweise explosionsartiger, Druckanstieg in dem Prüfraum auslösbar ist, wobei der Prüfraum mittels der Druckentlastungsvorrichtung im Hinblick auf den Druckanstieg druckentlastbar ist, wobei das Prüfkammersystem eine Konditioniereinheit (12, 61) zur Konditionierung von Luft umfasst, wobei die Konditioniereinheit derart an die Prüfkammer angeschlossen ist, dass die Prüfkammer mittels der Konditioniereinheit klimatisierbar ist. Prüfkammersystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Prüfkammersystem (10, 59) zumindest einen Kanal (13, 14), vorzugsweise zwei Kanäle, umfasst, über den die Konditioniereinheit (12, 61) mit der Prüfkammer (11, 33, 53, 60) verbunden ist. Prüfkammersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Konditioniereinheit (12) als eine weitere Prüfkammer, insbesondere Klimakammer, ausgebildet ist, welche einen gegenüber einer Umgebung (30) verschließbaren und temperaturgedämmten weiteren Prüfraum zur Aufnahme von Prüfgut aufweist. Prüfkammersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Konditioniereinheit (12) eine Temperiervorrichtung aufweist. Prüfkammersystem nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels der Temperiervorrichtung eine Temperatur in einem Temperaturbereich von -70 °C bis +180 °C, vorzugsweise von -55 °C bis +150 °C, ausbildbar ist. Prüfkammersystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Temperiervorrichtung eine Kühleinrichtung mit einem Kühlkreislauf mit einem Kältemittel, einem Wärmeübertrager, einem Verdichter, einem Kondensator und einem Expansionsorgan aufweist. Prüfkammersystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Temperiervorrichtung eine Heizeinrichtung mit einer Heizung und einem weiteren Wärmeübertrager aufweist. Prüfkammersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Konditioniereinheit (61) als ein Heizgerät, insbesondere als ein Umluftheizgerät oder Heißluftfön, ausgebildet ist. Prüfkammersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Konditioniereinheit (12, 61) eine Steuervorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Temperatur aufweist. Prüfkammersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) zumindest eine, vorzugsweise vier, Druckentlastungsklappe (21) aufweist, welche den Prüfraum (16, 36) gegenüber einer Umgebung (30) in einem geschlossenen Zustand der Druckentlastungsvorrichtung verschließt und in einem geöffneten Zustand der Druckentlastungsvorrichtung freigibt. Prüfkammersystem nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) einen Auflagerahmen (24) aufweist, auf welchem die Druckentlastungsklappe (21) in dem geschlossenen Zustand aufliegt. Prüfkammersystem nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) eine Heizung (25) zur Beheizung der Druckentlastungsklappe (21) und/oder des Auflagerahmens (24) aufweist. Prüfkammersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsklappe (21) einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist. Prüfkammersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsklappe (21) aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist. Prüfkammersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsklappe (21) aus einem Federbandstahlwerkstoff ausgebildet ist. Prüfkammersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) einen Rahmen (20) aufweist. Prüfkammersystem nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsklappe (21) mittels zumindest eines Scharniers (22), welches ein Langloch (23) aufweist, an dem Rahmen (20) befestigt ist. Prüfkammersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) eine Dämpfungseinrichtung (26) aufweist. Prüfkammersystem nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Dämpfungseinrichtung (26) eine Prallplatte (27) zum Anschlägen der Druckentlastungsklappe (21) in dem geöffneten Zustand und ein Dämpfungselement (28) zur Dämpfung der Prallplatte aufweist. Prüfkammersystem nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Dämpfungselement (28) ein Öldruckdämpfer, Gasdruckdämpfer oder ein Federdämpfer ist. Prüfkammersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) eine Halteeinrichtung zum Halten der Druckentlastungsklappe (21) in dem geöffneten Zustand aufweist. Prüfkammersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Prüfkammer (11, 33, 53, 60) eine, vorzugsweise hydraulisch angetriebene, Penetrationsvorrichtung (40, 54) zur Penetration des Prüflings (58) aufweist. Prüfkammersystem nach Anspruch 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Penetrationsvorrichtung (40, 54) ein, vorzugsweise nagelartiges, Penetrationselement (44) aufweist, mittels welchem der Prüfling (58) von oben penetrierbar ist. Verfahren zur Druckentlastung einer Prüfkammer (11, 33, 53, 60) eines Prüfkammersystems (10, 59) mittels einer Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) der Prüfkammer, wobei in einem Prüfraum (16, 36) der Prüfkammer ein Prüfling (58), insbesondere eine Batterie, aufgenommen wird, wobei der Prüfling in dem Prüfraum einer Prüfung, insbesondere einer Abuse-Prüfung, unterzogen wird, infolge von welcher ein, vorzugsweise explosionsartiger, Druckanstieg in dem Prüfraum ausgelöst wird, wobei der Prüfraum mittels der Druckentlastungsvorrichtung im Hinblick auf den Druckanstieg druckentlastet wird, wobei eine Konditioniereinheit (12, 61) des Prüfkammersystems zur Konditionierung von Luft derart an die Prüfkammer angeschlossen wird, dass die Prüfkammer mittels der Konditioniereinheit klimatisiert wird. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass infolge des Druckanstiegs zumindest eine, vorzugsweise vier, Druckentlastungsklappe (21) der Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) zur Druckentlastung des Prüfraums (16, 36) aus einem geschlossenen Zustand der Druckentlastungsvorrichtung, in welchem die Druckentlastungsklappe den Prüfraum gegenüber einer Umgebung (30) verschließt, in einen geöffneten Zustand der Druckentlastungsvorrichtung, in welchem die Druckentlastungsklappe den Prüfraum gegenüber der Umgebung freigibt, überführt wird. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckentlastungsvorrichtung (17, 34) bei der Prüfung nicht zerstört wird.
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