#Ventil

#Kühlung

Ventilanordnung und Verfahren zum Kühlen

eines Wärmetauschers eines Fahrzeugs

Thomas Thuilot¹⁻², Moses-Gereon Wullweber¹, Matthias Fischer¹, Michael Bennemann¹⁻³⁻⁴, Tobias Seidl¹

1) Westfälisches Institut für Bionik, Bocholt (DE)

2) Institut Mess- und Sensortechnik, Hochschule Ruhr West, Mühlheim (DE)

3) Fachrichtung Physik, Universität des Saarlandes, Saarbrücken (DE)

4) Institut Informatik, Hochschule Ruhr West, Mühlheim (DE)

Zukünftige Automobilmobilität ist überwiegend elektrisch. Im Vergleich zu bestehenden Systemen ändern sich die Anforderungen an die Teilsysteme. Der Luftstrom zur Kühlung von Komponenten wird hauptsächlich benötigt, wenn das Auto steht (d. h. beim Laden) oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt. Bisher kommen in diesem Fall aktiv betriebene Lüfter zum Einsatz, die Strom verbrauchen und Lärm erzeugen. Das Bionik-Institut entwickelt ein passives adaptives System, das konvektionsgetriebene Kühlung ermöglicht. Dieses Ventil ist vom Hoftüpfel abgeleitet. In Harthölzern und Nadelbäumen ermöglichen umrandete Tüpfel den anspruchsvollen Transport von vertikalen Flüssigkeiten, indem Schäden lokal begrenzt werden. Abhängig von der Struktur können sich diese bei plötzlichen Druckänderungen schließen und die Funktion von Ventilen übernehmen. Der Entwicklungsprozess umfasst iterative Designschritte mit sowohl strukturmechanischen als auch thermodynamischen Simulationen. Das Ergebnis des biomimetischen Abstraktionsprozesses ist ein systemintegriertes, flaches Ventil, das kostengünstig in der Produktion, langlebig, leicht, wartungsfrei und geräuschlos ist. Es ermöglicht ein passives Umschalten des Luftstromes am Wärmetauscher der Kühlung zwischen natürlicher Konvektion und einem aktiven Luftstrom, ohne dass komplexe Sensor- und Steuerungssysteme erforderlich sind. Die geometrischen und materialtechnischen Designfaktoren erlauben eine einfache Abstimmung des Ventils auf die gewünschten Umschaltbedingungen während des Designprozesses.

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