DE10118691A1 - Verfahren zum Entfernen von Wasser aus Hydraulik-Flüssigkeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, mit denen in einer Hydraulikflüssigkeit enthaltenes Wasser mittels Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten und diese in gasförmigem Aggregatszustand aus dem Hydrauliksystem herausgeführt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Wasser aus der Flüssigkeit eines Hydrauliksystems, insbesondere beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug, einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die Verwendung der Vorrichtung.

Für den sicheren Betrieb beispielsweise eines Kraftfahrzeugs ist die störungsfreie Funktion der Hydrauliksysteme von herausgehobener Bedeutung. Störungen oder gar Ausfälle können zu erheblichen Einschränkungen der Betriebssicherheit führen. Eines der Probleme in Hydrauliksystemen ist darin begründet, daß Wasser in das System eindringt und bei entsprechender Temperatureinwirkung beispielsweise im Bereich der Bremsanlage Dampf gebildet wird. Dessen Kompressibilität kann zu einer starken Beeinträchtigung des hydraulischen Systems bis hin zum Totalausfall führen. Die meisten Hydraulikfluide sind stark hygroskopisch, wodurch die Wasseraufnahme noch verstärkt wird.

Die DE 38 16 314 A1 zeigt die Bestimmung des Wassergehalts in einer Hydraulikflüssigkeit anhand der durch das aufgenommene Wasser signifikant erhöhten elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit. Damit kann vor der Gefahr eines drohenden Systemausfalls gewarnt werden, der Wassergehalt an sich verbleibt aber unverändert und kann nur durch einen Austausch der Hydraulikflüssigkeit korrigiert werden. Bei Ansprechen der Warnfunktion muß der Austausch vor Ablauf des Wartungsintervalls erfolgen, was zu erhöhtem Aufwand und Kosten führt.

Aus der DE 197 17 043 A1 ist es bekannt, der Hydraulikflüssigkeit durch Pervaporation über eine Membran Wasser zu entziehen. Hierzu ist eine Patrone mit der entsprechenden Speicherkapazität und damit auch Größe notwendig, um die gesamte zwischen zwei Wartungsintervallen auftretende Wassermenge aufnehmen zu können. Dies erfordert zusätzlichen Raum zum Einbau der Patrone in das Hydrauliksystem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels entsprechendem Verfahren und Vorrichtung bei möglichst geringem konstruktivem Aufwand Wasser aus einer Hydraulikflüssigkeit zu entfernen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das in der Hydraulikflüssigkeit enthaltene Wasser durch Überführen in den gasförmigen Zustand und Herausleiten aus dem Hydrauliksystem zu entfernen. Die Überführung des Wassers in einen gegenüber dem reinen Hydraulikfluid unterschiedlichen Aggregatszustand ermöglicht die einfache Trennung von Wasser und Hydraulikfluid. Das Herausleiten der entstehenden Gases ist notwendig, da im System befindliche Gase aufgrund ihrer Kompressibilität zu einer Beeinträchtigung der Funktion der Hydraulik führen können. Der Lösung der Aufgabe dient auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Mit Vorteil wird dabei das Wasser zur Überführung in einen gasförmigen Zustand elektrolytisch gespalten. Wasser besteht im Gegensatz zu Hydraulikfluiden aus Ionen. Das Wasser kann damit ohne Zersetzung des Hydraulikfluids durch Elektrolyse in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff getrennt werden.

Dabei wird in günstiger Ausgestaltung ein Stromkreis über in der Hydraulikflüssigkeit durch das enthaltene Wasser gebildete Ionen geschlossen, wodurch sich an den jeweils entsprechenden Polen Wasserstoff und Sauerstoff abscheiden.

Vorzugsweise wird dabei die Bordspannung des Kraftfahrzeugs als Spannungsquelle genutzt, womit bereits bestehende Einrichtungen zum Erstellen des Stromkreises genutzt werden können.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Einrichtung zur Durchführung der Elektrolyse des Wassers innerhalb des Hydrauliksystems angeordnet, um im laufenden Betrieb eine kontinuierliche Entfernung des Wasser zu gewährleisten.

Weiter vorteilhaft ist die Anordnung der Pole weitgehend in Gasaufstiegslinie unter einer Öffnung des Hydrauliksystems zur Atmosphäre. Die entstehenden Gasbläschen können aufsteigen und aus dem Hydrauliksystem in die Atmosphäre entlassen werden.

Sinnvollerweise sind dabei die in das Fluid eingetauchten Pole der Elektrolyseeinrichtung aus Platin, da dieses Metall chemisch weitestgehend inert ist und somit eine Korrosion der Elektrode mit Schlammbildung im Hydrauliksystem ausgeschlossen ist.

Vorzugsweise sind die Pole zur Erleichterung des Ein- und Ausbaus in das Hydrauliksystem als Einheit vormontiert.

In weiter günstiger Ausbildung sind die elektrischen Pole in dem Ausgleichsbehälter angeordnet und die Zuleitungen des Stromkreises mit dem Ausgleichsbehälter einstückig ausgebildet. Damit kann die gesamte Einheit in einem einfachen Arbeitsschritt ausgetauscht werden.

In einer alternativen Ausführungsform sind die elektrischen Pole in dem Verbindungsschlauch zwischen dem Geberzylinder und dem Ausgleichszylinder anzuordnen, da die Gasblasen von dort aus ungehindert aufsteigen und dann über den Ausgleichsbehälter abgegeben werden können.

Weitere Vorteile und Details der Erfindung können dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sowie den einzelnen Patentansprüchen entnommen werden.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 Teile des Hydrauliksystems einer Kupplungsanordnung in einem Pkw in schematischer Darstellung

Fig. 2 einen Ausgleichsbehälter einer alternativen Ausführung im Querschnitt

In Fig. 1 weist eine teilweise dargestellte Kupplungsanordnung 1 ein Hydrauliksystems zur Übertragung der Betätigung eines Pedals 2 auf einen nicht dargestellten Zentralausrücker einer Kupplung auf. Vereinfacht besteht das Hydrauliksystem aus einem Geberzylinder 3, der über das Kupplungspedal 2 betätigt und über eine Schnüffelbohrung 4 aus einem Ausgleichsbehälter 5 mit Hydraulikflüssigkeit gespeist wird, und einem Nehmerzylinder 6, der den nicht dargestellten Zentralausrücker betätigt. Geber- und Nehmerzylinder sind über einen Druckschlauch 7 verbunden. Zwischen dem Geberzylinder 3 und dem Ausgleichsbehälter 5 ist ein Verbindungsschlauch 8 vorgesehen. Der Ausgleichsbehälter 5 ist oberhalb des Geberzylinders 3 angeordnet Im Idealfall führt der Verbindungsschlauch 8 in senkrechter Linie von der Schnüffelbohrung 4 zu dem Ausgleichsbehälter 5.

In das vorstehend beschriebene Hydrauliksystem ist eine Elektrolyseeinrichtung 9 integriert. Als Spannungsquelle 10 der Elektrolyseeinrichtung 9 dient die Bordspannung des Kraftfahrzeugs. Ein Stromkreis 12 der Elektrolyseeinrichtung 9 weist zwei als Plattenelektroden ausgebildete Pole 11a und 11b auf, die in die Hydraulikflüssigkeit getaucht sind und zwischen denen der Stromkreis 12 unterbrochen ist. Durch in der Flüssigkeit enthaltene Ionen kann beim Anlegen einer Spannung der Stromkreis 12 geschlossen werden. Dabei wandern die elektrisch geladenen Ionen zu den entsprechenden Polen. Das reine Hydraulikfluid weist abgesehen von quasi unvermeidbaren Verunreinigungen keine Ionen auf und ist an sich elektrisch nicht leitend. Dagegen kann das aufgrund der Hygroskopizität des Hydraulikfluids aufgenommene Wasser in zumindest teilweiser Wechselwirkung mit dem Hydraulikfluid ionisiert werden, wodurch mittels der Elektrolyseeinrichtung 9 an den Polen 11a, 11b gasförmiger, molekularer Wasserstoff und gleichfalls gasförmiger, molekularer Sauerstoff gebildet werden kann.

Um die die Bordspannung liefernde Batterie des Kraftfahrzeugs zu schonen, wird die Elektrolyseeinrichtung 9 nur bei laufendem Motor bestromt. Im Idealfall, d. h. ohne weitere Verunreinigungen, würde - sobald das gesamte im Hydraulikfluid enthaltene Wasser zersetzt ist - die Stromstärke auf Null zurückgehen. In der Realität wird sich dagegen ein Gleichgewichtszustand zwischen der Zunahme des Wasergehalts in der Hydraulikflüssigkeit aufgrund der Hygroskopizität des Hydraulikfluids und der Abnahme aufgrund der Elektrolyse einstellen.

Die als Plattenelektroden ausgebildeten Pole 11a und 11b der Elektrolyseeinrichtung 9 bestehen aus Platin, um eine Schlammbildung durch Korrosion in dem Hydrauliksystem zu verhindern. Es verbleibt aber die bei Systemen dieser Art (Bremsen, Kupplung) unvermeidliche Bildung von Abrieb- und Schmutzpartikeln, die einen Austausch der Hydraulikflüssigkeit in regelmäßigen Abständen erforderlich machen.

Die an den Polen 11a und 11b entstehenden Wasserstoff- und Sauerstoffbläschen steigen über den Verbindungsschlauch 8 in den Ausgleichsbehälter 5 auf, von dem sie über die Oberfläche 12 der Hydraulikflüssigkeit an die Atmosphäre abgegeben werden. Hierbei wird deutlich, daß die Pole 11a und 11b der Elektrolyse­ einrichtung 9 so in dem Hydrauliksystem angeordnet sein müssen, daß die entstehenden Gasblasen sich in Richtung des Ausgleichsbehälters bewegen und dort aus dem System abgegeben werden können. Ein Verteilen der Gasblasen im System wäre aufgrund der Kompressibilität von Gas für die hydraulische Funktion außerordentlich schädlich und auf jeden Fall zu vermeiden.

Die Pole können bei gleicher Wirkung auch im Ausgleichsbehälter 5, in der Druckleitung 7, im Bereich der Schnüffelbohrung 4, im Nehmerzylinder 6 oder auch im Bereich des nicht dargestellten Zentralausrückers angeordnet werden. Prinzipiell ist jeder Einbauort innerhalb der hydraulischen Strecke denkbar. Die Auswahl des geeigneten Ortes zur Installation hängt davon ab, wo der Wassergehalt in der Hydraulikflüssigkeit am höchsten ist und wo die entstehenden Gasblasen sicher aus dem System herausgeführt werden können.

Zum Zwecke einer einfachen Montage werden die Pole 11a und 11b und ihre elektrischen Anschlüsse mit definiertem Abstand zueinander an einem nicht gezeigten Kunststoffelement vormontiert. Dieses Kunststoffelement kann mit den Platinpolen und den elektrischen Anschlüssen als Einheit in das Hydrauliksystem eingebracht und aus diesem beispielsweise nach einem bestimmten Wartungsintervall auch wieder entfernt werden.

Fig. 2 zeigt eine alternative Anordnung von elektrischen Polen 13a und 13b in Form von Elektroden, die in dem Ausgleichsbehälter 5 angeordnet sind. Der Ausgleichsbehälter 5 weist eine Öffnung 14 auf, die mit einem Deckel 15 mit einer Labyrinthdichtung 16 verschlossen ist. Durch die Labyrinthdichtung 16 können durch die Elektrolyse entstehende Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle aus dem Ausgleichsbehälter in die Atmosphäre abgegeben werden. Die kunststoffummantelten Zuleitungen 17a und 17b zu den Elektroden sind einstückig mit dem Ausgleichsbehälter 5 oder mit diesem zumindest fest verbunden. An der Oberseite des Ausgleichsbehälters 5 sind Stecker 18a und 18b zur Verbindung mit den Leitungen des Stromkreises 12 vorgesehen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Entfernen von Wasser aus der Hydraulikflüssigkeit eines Hydrauliksystems, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in einen gasförmigen Zustand überführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser zur Überführung in einen gasförmigen Zustand elektrolytisch gespalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über sich in der Hydraulikflüssigkeit durch das enthaltene Wasser gebildete Ionen ein Stromkreis (12) geschlossen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bordspannung des Kraftfahrzeugs als Spannungsquelle (10) für die Elektrolyse genutzt wird.

5. Vorrichtung zum Entfernen von Wasser aus einem Fluid eines Hydrauliksystems, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, das einen Ausgleichsbehälter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrauliksystem (1) eine Elektrolyseeinrichtung (9) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyseeinrichtung (9) einen Stromkreis (12) mit zwei Polen (11a, 11b, 13a, 13b), die in das Wasser enthaltende Fluid eingetaucht sind, und mit der Bordspannung des Kraftfahrzeugs als Spannungsquelle (10) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Pole (11a, 11b, 13a, 13b) weitgehend in Gasaufstiegslinie unter einer Öffnung des Hydrauliksystems (1) zur Atmosphäre angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (11a, 11b, 13a, 13b) aus Platin sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platinpole als Einheit vormontiert sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Pole (11a, 11b, 13a, 13b) innerhalb des Ausgleichsbehälters (5) angeordnet und Zuleitungen (17a, 17b) des Stromkreises (12) zu den Polen (11a, 11b, 13a, 13b) mit dem Ausgleichsbehälter (5) fest verbunden sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Pole in dem Verbindungsschlauch (8) zwischen dem Ausgleichsbehälter (5) und dem Geberzylinder (3) angeordnet ist.

12. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11 zum Entfernen von Wasser aus einem Fluid eines Hydrauliksystems, insbesondere nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.