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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsanordnung für eine Leckageflüssigkeit, ein Bauteil, insbesondere eine elektrische Maschine, die eine Sicherheitsanordnung umfasst, sowie ein Fahrzeug, das eine Sicherheitsanordnung umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Sicherheitsanordnung bei einem Bauteil, insbesondere einer elektrischen Maschine, und eine Verwendung einer Sicherheitsanordnung bei einem Fahrzeug.
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Sicherheitsanordnungen für Leckageflüssigkeiten haben die Funktion, eine Gefahr gering zu halten, die von einer sich in einem abgeschlossenen Raum ansammelnden Leckageflüssigkeit ausgeht. Leckageflüssigkeiten sind Flüssigkeiten, die sich in dem abgeschlossenen Raum im Laufe der Zeit ansammeln, und z.B. für Gegenstände und Personen inner- oder außerhalb des abgeschlossenen Raums eine Gefahr darstellen, indem sie z.B. das Leben einer Person bedrohen, oder ein Funktion des Gegenstands verschlechtern.
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Ein Bauteil ist ein Gegenstand, der eine Funktion in einem technischen Komplex, z.B. in einem Fahrzeug, hat. Damit sich die Funktion des Bauteils oder des technischen Komplexes, z.B. des Fahrzeugs, im Lauf der Zeit nicht verschlechtert, müssen diese eine Sicherheitsanordnung für das Abführen von Leckageflüssigkeiten aufweisen.
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Die Bauteile oder technischen Komplexe befinden sich aber in einer Umwelt, die mit Umwelteinflüssen schädlich auf diese einwirkt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsanordnung mit einer Verringerung der Umwelteinflüsse auf ein Bauteil zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitsanordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung umfasst
- – einen inneren Raum,
- – einen äußeren Raum, der über eine erste Öffnung mit dem inneren Raum verbunden ist, und der eine zweite Öffnung aufweist,
- – einen Schwimmkörper, der in dem äußeren Raum zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar ist,
- – wobei der Schwimmkörper in der zweiten Position den inneren Raum vom äußeren Raum trennt,
- – und ein Druckausgleichsmittel, das an einer weiteren Öffnung des inneren Raums angeordnet ist.
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Diese Aufgabe wird auch durch ein Bauteil, insbesondere eine elektrische Maschine, mit den Merkmalen nach Anspruch 6 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Bauteil, insbesondere die erfindungsgemäße elektrische Maschine, umfasst eine erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung.
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Ferner wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug nach Anspruch 8 gelöst. Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung. Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann ein erfindungsgemäßes Bauteil aufweisen, das eine erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung umfasst. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Fahrzeug eine erfindungsgemäße elektrische Maschine aufweisen, die eine erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung umfasst.
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Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Verwendung einer Sicherheitsanordnung nach Anspruch 9 gelöst. Die erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung wird bei einem Bauteil, insbesondere einer elektrischen Maschine, erfindungsgemäß verwendet.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung löst die Aufgabe, indem der Schwimmkörper in der zweiten Position den inneren vom äußeren Raum trennt und das Druckausgleichsmittel nur in geringem Maße einen Umwelteinfluss auf den inneren Raum zulässt. Der Schwimmkörper wird durch eine Flüssigkeit, die in den äußeren Raum aufgrund von Umwelteinflüssen eindringt, von der ersten Position in die zweite Position bewegt. Die eindringende Flüssigkeit bewirkt so selbständig eine Trennung zwischen dem inneren und dem äußeren Raum. Trotz dieser Trennung ist ein Druckausgleich im inneren Raum durch das Druckausgleichsmittel möglich. So kann bei einer Erwärmung oder Abkühlung des inneren Raums durch Umwelteinflüsse eine dadurch hervorgerufene Druckerhöhung oder Druckverminderung im inneren Raum ausgeglichen werden.
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Die Trennung des inneren vom äußeren Raum durch den Schwimmkörper in der zweiten Position vermindert die Gefahr, dass eine Flüssigkeit vom äußeren Raum in den inneren Raum eindringt. In der ersten Position ist der Schwimmkörper so angeordnet, dass eine Leckageflüssigkeit aus dem inneren in den äußeren Raum fließen kann. So ermöglicht die Sicherheitsanordnung, dass die Leckageflüssigkeit, die sich im inneren Raum ansammelt, insbesondere auch bei größeren Mengen an Leckageflüssigkeit, zügig über die erste Öffnung den inneren Raum verlassen kann.
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Das Druckausgleichsmittel kann einer Flüssigkeit im Vergleich zu einem Gas einen höheren Widerstand beim Eindringen in den inneren Raum entgegensetzen.
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Wenn die Sicherheitsanordnung einstückig mit dem Bauteil ausgebildet ist, bildet eine Berandung des Bauteils auch die Berandung des inneren Raums. Die Berandung des Bauteils kann dabei ein Gehäuse sein.
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Wenn die Sicherheitsanordnung unabhängig vom Bauteil ausgebildet ist, so weist eine Berandung der Sicherheitsanordnung eine Öffnung auf, mit der der innere Raum der Sicherheitsanordnung mit einem inneren Raum des Bauteils verbunden werden kann. Die Berandung der Sicherheitsanordnung kann durch ein Gehäuse gebildet sein.
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Ein erfindungsgemäßes Bauteil, insbesondere eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, weist neben den bereits angeführten Vorteilen auch den weiteren Vorteil auf, dass die Funktionsfähigkeit des Bauteils bzw. der elektrischen Maschine ohne einen großen Aufwand, der z.B. durch notwendige Wartungsmaßnahmen hervorgerufen, erhalten werden kann. Während eines Betriebs eines Bauteils, insbesondere einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, kann sich Leckageflüssigkeit z.B. durch Kondensat im oder am Bauteil ansammeln, was eine Funktion des Bauteils verschlechtert. Deshalb werden die Bauteile in regelmäßigen Abständen durch Wartung in ihrer Funktion wieder ertüchtigt.
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Bei einem erfindungsgemäßen Bauteil, insbesondere bei einer erfindungsgemäßen elektrische Maschine, kann die Leckageflüssigkeit selbstständig über die Sicherheitsanordnung abgeführt werden, so dass die Anzahl der Wartungen in einen Zeitraum vorteilhaft reduziert werden.
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Bei einem erfindungsgemäßen Bauteil, insbesondere bei einer erfindungsgemäßen elektrische Maschine kann, wenn dies die Umwelteinflüsse zulassen, die Leckageflüssigkeit vorteilhaft über die erste Öffnung der Sicherheitsanordnung schnell als ein Flüssigkeitsstrom aus der Sicherheitsanordnung abgeführt werden.
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Bei elektrischen Maschinen kann durch eine relative Bewegung von Komponenten der elektrischen Maschine zueinander im höheren Maße eine Leckage auftreten, was zur Ansammlung von Leckageflüssigkeit in der elektrischen Maschine führt. Da bei einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine die Leckageflüssigkeit über die Sicherheitsanordnung abgeführt werden kann, können vorteilhaft die Anzahl der Wartungen in einen Zeitraum reduziert werden.
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Bei einer elektrischen Maschine besteht bei in der Regel elektrisch leitfähigen Leckageflüssigkeiten darüber hinaus eine große Gefahr, die das Leben einer Person bedrohen kann. Diese Gefahr kann durch ein selbstständiges zügiges Abführen der Leckageflüssigkeit aus der elektrischen Maschine reduziert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist neben den bereits angeführten Vorteilen auch den Vorteil auf, dass kurzfristig geänderte Umwelteinflüsse keine Verschlechterung der Funktion des Fahrzeugs bewirken. Umwelteinflüsse können sich kurzfristig ändern, indem das Fahrzeug einer starken Erwärmung, z.B. durch den Motor bei einer kurzfristigen Beschleunigung des Fahzeuges, oder durch eine starke Abkühlung, z.B. bei einer Fahrt durch Wasser, ausgesetzt wird. Des Weiteren kann z.B. eine kurzfristige Änderung der Umwelteinflüsse am Fahrzeug durch Spritzwasser hervorgerufen werden. Das erfindungsgemäße Fahrzeug wird z.B. gegen kaltes Spritzwasser dadurch geschützt, dass der Schwimmkörper den äußeren Raum vom inneren Raum trennt und die Druckänderung, die das kalte Wasser im inneren Raum bewirkt, über das Druckausgleichsmittel ausgeglichen wird. So kann eine Auswirkung des Spritzwassers auf die Funktion des Fahrzeugs verringert werden. Damit ist ein geringerer Wartungsaufwand erreichbar.
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Eine erfindungsgemäße Verwendung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung bei einem Bauteil, insbesondere einer elektrischen Maschine, weist neben den bereits angeführten Vorteilen u.a. auch den Vorteil auf, dass die Sicherheitsanordnung die Funktion des Bauteils, insbesondere der elektrischen Maschine, nur in geringem Maße beeinflusst. Insbesondere auch dann, wenn die Sicherheitsanordnung eine Flüssigkeit am Eindringen in das Bauteil, insbesondere der elektrischen Maschine, hindern muss.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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So ist eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung vorteilhaft, bei der ein Filter im äußeren Raum zwischen der ersten und der zweiten Öffnung angeordnet ist. Das Filter vermeidet ein Eindringen von Fremdkörpern, insbesondere von Staub, in den inneren Raum der Sicherheitsanordnung.
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Das Filter kann zwischen der zweiten Öffnung und dem Schwimmkörper angeordnet sein. Dies vermeidet ein Eindringen von Fremdkörpern, insbesondere von Staub, in den inneren und den äußeren Raum unabhängig von der Position des Schwimmkörpers. So können Fremdkörper, insbesondere Staub, den Schwimmkörper in seiner Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Position nicht behindern. So kann die Sicherheitsanordnung schneller auf sich ändernde Umwelteinflüsse reagieren. Somit wird eine Verringerung von Umwelteinflüssen auf ein Bauteil erreicht.
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Das Filter kann einen Vorsprung aufweisen, der in den äußeren Raum hineinragt. So kann das Filter die erste Position des Schwimmkörpers festlegen, ein Abführen der Leckageflüssigkeit aus dem äußeren Raum ermöglichen und einer durch die zweite Öffnung eindringenden Flüssigkeit eine direkte Einwirkung auf den Schwimmkörper ermöglichen. Dies führt so zu einer schnelleren Reaktion der Sicherheitsanordnung auf sich kurzfristig ändernde Umwelteinflüsse.
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Weiterhin kann das Filter in einem Haltemittel gehalten sein, welches lösbar an der Sicherheitsanordnung befestigt ist. Dies ermöglicht einen einfachen Austausch des Filters.
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Das Haltemittel kann eine Öffnung zumindest teilweise verschließen, durch welche der Schwimmkörper entnehmbar sein kann. So kann der Schwimmkörper ausgetauscht werden, wenn dieser eine schnelle Reaktion der Sicherheitsanordnung nicht mehr ermöglicht.
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Der Schwimmkörper kann eine Kugel sein. So kann die Sicherheitsanordnung aus einfachen geometrischen Formen bestehen.
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Das Haltemittel kann ein Befestigungsmittel aufweisen, das eine exakte Befestigung des Haltemittels an der Sicherheitsanordnung sicherstellt, so dass auch bei einem Austausch des Haltemittels die Lage der ersten Position des Schwimmkörpers erhalten bleibt. So wird auch nach einem Austausch des Haltemittels die gewünschte Funktion der Sicherheitsanordnung erhalten. Das Haltemittel kann z.B. als Befestigungsmittel ein Gewinde und einen Anschlag aufweisen. Der Anschlag stellt sicher, dass das Haltemittel nicht zu weit in den äußeren Raum hineingeschraubt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung weist das Filter ein Grobfilter auf. Das Grobfilter verhindert das Eindringen von Kleintieren, insbesondere Insekten, in die Sicherheitsanordnung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung ist eine Dichtungsschicht zwischen dem Schwimmkörper und einer Berandung der ersten Öffnung angeordnet. Die Dichtungsschicht dichtet den inneren Raum gegen den äußeren Raum ab, wenn sich der Schwimmkörper in der zweiten Position befindet. So wird eine Verringerung der Umwelteinflüsse auf den inneren Raum erreicht.
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Die Dichtungsschicht kann vorteilhafterweise elastisch sein. So muss eine in den äußeren Raum eindringende Flüssigkeit nur geringe Kräfte auf den Schwimmkörper ausüben, um die zweite Öffnung zu verschließen. Damit wird eine schnellere Reaktion der Sicherheitsanordnung auf sich kurzfristig ändernde Umwelteinflüsse erreicht.
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Die Dichtungsschicht kann vorteilhafterweise aus einem Dichtlack bestehen. Es wurde erkannt, dass der Dichtlack aufgrund seiner elastischen Eigenschaften und seiner einfachen Verarbeitung vorteilhaft bei einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung eingesetzt werden kann.
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Die Dichtungsschicht kann an der Berandung der ersten Öffnung befestigt sein. Dies hat den Vorteil, dass die Dichtungsschicht nicht bewegt wird. Dies führt zu einer schnelleren Reaktion der Sicherheitsanordnung auf sich kurzfristig ändernde Umwelteinflüsse.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung weist das Druckausgleichsmittel eine wasserabweisende Oberfläche auf. So bilden Flüssigkeiten, die Wasser enthalten, nur schwer einen Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche des Druckausgleichselements. Somit ist keine stehende Flüssigkeit am Druckausgleichselement vorhanden, die ein Eindringen der Flüssigkeit über das Druckausgleichselement begünstigt. Beispielsweise kann die Oberfläche des Druckausgleichsmittels wasserabweisend sein, wenn diese Polytetrafluorethylen aufweist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung weist das Druckausgleichsmittel eine ölabweisende Oberfläche auf. So bilden Flüssigkeiten, die Öle oder Stoffe mit chemisch ähnlichem Aufbau enthalten, nur schwer einen Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche des Druckausgleichselements aus. So ist keine stehende Flüssigkeit am Druckausgleichselement vorhanden, die ein Eindringen der Flüssigkeit über das Druckausgleichselement begünstigt. Beispielsweise ist die Oberfläche des Druckausgleichsmittels ölabweisend, wenn sie Polytetrafluorethylen aufweist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung weist das Druckausgleichsmittel eine Oberfläche auf, die wasser- und ölabweisend ist. So ist die Oberfläche gegen die überwiegend in der Umwelt vorkommenden Flüssigkeiten abweisend. Beispielsweise kann hierzu die Oberfläche des Druckausgleichsmittels Polytetrafluorethylen aufweisen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung weist das Druckausgleichsmittel eine Membran auf. Die Membran kann so ausgebildet sein, dass sie einer Flüssigkeit im Vergleich zu einem Gas einen höheren Widerstand beim Eindringen in den Innenraum entgegensetzt. Die Membran ist hierbei so in der weiteren Öffnung angeordnet, dass ein Gas durch die Membran in den inneren Raum eindringen kann.
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Die Membran des Druckausgleichsmittels kann Poren aufweisen, die mittlere Durchmesser von 500 µm oder kleiner aufweisen. Hierdurch wird erreicht, dass Wasser erst über das Druckausgleichsmittel in den inneren Raum eindringen kann, wenn es mit einem Druck von mehr als ca. 900 kPascal gegen die Membran drückt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bauteils, insbesondere einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, ist zwischen einem Kanal für eine Flüssigkeit und dem inneren Raum eine Dichtung angeordnet. Die Dichtung hat die Funktion, ein Austreten der Flüssigkeit aus dem Kanal zu verhindern. Eine Dichtung kann diese Funktion nur insoweit erfüllen, dass sie den größten Teil der Flüssigkeit von einem Austreten aus dem Kanal abhält. Ein kleinerer Teil der Flüssigkeit kann als Leckageflüssigkeit den Kanal verlassen. Die Leckageflüssigkeit fließt in den inneren Raum und kann dort über eine erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung aus dem Bauteil, insbesondere der elektrischen Maschine, abgeführt werden, damit deren Funktion nicht beeinträchtigt wird, oder von dieser eine Gefahr ausgeht.
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Insbesondere bei elektrischen Maschinen werden Bauteile relativ zueinander bewegt und es ist eine Dichtung zwischen dem bewegten und dem feststehenden Teil angebracht. Die Dichtung soll vermeiden, dass die Flüssigkeit zwischen dem bewegten und dem feststehenden Teil fließen kann. Da die Dichtung die Bewegung des bewegten Teils relativ zum feststehenden Teil nicht übermäßig behindern soll, sind zwischen dem bewegten und dem feststehenden Teil trotz Dichtung, insbesondere bei entsprechenden Druckverhältnissen, ein oder mehrere Freiräume vorhanden, durch die ein Teil der Flüssigkeit als Leckageflüssigkeit fließen kann. Der eine Freiraum oder mehrere Freiräume können dadurch entstehen, dass die Dichtung durch Druckunterschiede nicht mehr dichtend an dem bewegten Teil oder feststehenden Teil anliegt. Wenn die elektrische Maschine eine erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung umfasst, stellt die Sicherheitsanordnung in Abhängigkeit von den Umwelteinflüssen entweder über die erste Öffnung des inneren Raums oder über das Druckausgleichsmittel Druckverhältnisse her, die einen Freiraum oder mehrere Freiräume zwischen dem bewegten und dem feststehenden Teil nicht oder nur in geringerem Maß entstehen lassen. Des Weiteren kann sich die Leckageflüssigkeit im inneren Raum der Sicherheitsanordnung ansammeln, und wenn dies die Umwelteinflüsse zulassen, über die erste Öffnung der Sicherheitsanordnung schnell als ein Flüssigkeitsstrom aus der Sicherheitsanordnung abgeführt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verwendung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung ist das Bauteil, insbesondere die elektrische Maschine, für ein Fahrzeug vorgesehen. Die erfindungsgemäße Verwendung für ein Fahrzeug ermöglicht die Einhaltung von IP-Schutzarten wie IP6K7 oder IP6K9K, ohne dass die Funktion des Bauteils, insbesondere der elektrischen Maschine und damit des Fahrzeugs, stärker beeinträchtigt wird. Diese IP-Schutzarten werden z.B. in der Deutschen Norm für Straßenfahrzeuge DIN 40050 Teil 9 beschrieben.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Figuren dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Sicherheitsanordnung, bei der sich der Schwimmkörper in der ersten Position befindet,
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2 das Ausführungsbeispiel einer Sicherheitsanordnung, bei der der Schwimmkörper durch eine Flüssigkeit in der zweiten Position gehalten wird,
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3 ein Ausführungsbeispiel eines Bauteils, insbesondere einer elektrischen Maschine, die eine Sicherheitsanordnung umfasst,
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4 einen vergrößerten Teilbereich der 3,
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5 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs.
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1 zeigt eine Sicherheitsanordnung 100 für eine Leckageflüssigkeit 42. Die Sicherheitsanordnung 100 umfasst einen inneren Raum 102 und einen äußeren Raum 103. Der innere Raum 102 und der äußere Raum 103 werden durch ein Gehäuse 118 der Sicherheitsanordnung 100 umgeben.
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Der innere Raum 102 weist eine Öffnung 121 auf, mit der der innere Raum 102 mit einem inneren Raum eines Bauteils verbunden werden kann. Hierzu weist das Gehäuse 118 der Sicherheitsanordnung 100 Befestigungsmittel 115 auf, die eine feste Verbindung zwischen dem inneren Raum 102 der Sicherheitsanordnung 100 und dem inneren Raum des Bauteils sicherstellen. Der innere Raum 102 weist eine weitere Öffnung 109 auf, an der ein Druckausgleichsmittel 110 angeordnet ist. Das Druckausgleichsmittel 110 ist so an der weiteren Öffnung 109 des inneren Raums 102 angeordnet, dass ein Gas nur durch eine Membran 111 des Druckausgleichsmittels 110 in den inneren Raum 102 der Sicherheitsanordnung 100 gelangen kann. Das Druckausgleichsmittel 110 weist ein Befestigungsmittel 113 auf, mit dem die Membran 111 am Druckausgleichsmittel 110 bzw. am Gehäuse 118 der Sicherheitsanordnung 100 befestigt ist. Die Oberfläche 112 des Druckausgleichsmittels 110 weist Polytetrafluorethylen auf.
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Die erste Öffnung 104 weist eine Berandung 120 auf. Diese ist so ausgebildet, dass ein Schwimmkörper 106 in einer zweiten Position 108 so mit der Berandung 120 zusammenwirkt, dass der innere Raum 102 vom äußeren Raum 103 getrennt werden kann.
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Eine Dichtungsschicht 114 ist an der Berandung 120 der ersten Öffnung 104 befestigt. Die Dichtungsschicht 114 ist ein Dichtlack und sie ist elastisch.
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Ein Filter 116 ist im äußeren Raum 103 zwischen der ersten Öffnung 104 und der zweiten Öffnung 105 angeordnet. Das Filter 116 ist von einem Haltemittel 117 gehalten und durch das Befestigungsmittel 123, welches ein Gewinde ist, lösbar im Gehäuse 118 der Sicherheitsanordnung 100 befestigt. Das Haltemittel 117 weist einen Anschlag 122 auf. Das Filter 116 ist so in dem Haltemittel 117 gehalten, dass das Filter 116 einen Vorsprung 124 aufweist, der in den äußeren Raum 103 hineinragt. Durch den Anschlag 122 ist auch nach einem Austausch des Haltemittels 117 eine erste Position 107 des Schwimmkörpers 106 festgelegt. Das Haltemittel 117 verschließt eine Öffnung zumindest teilweise, durch welche der Schwimmkörper 106 entnehmbar. Das Haltemittel 117 verschließt die Öffnung zumindest teilweise, da das Haltemittel 117 die zweite Öffnung 105 aufweist.
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Der Schwimmkörper 106, der eine Kugel ist, befindet sich in der ersten Position 107, wenn eine vertikale Komponente der Kraft auf dem Schwimmkörper 107 in Richtung 119 weist. Die Ursache für die vertikale Kraftkomponente kann eine Gewichtskraft des Schwimmkörpers 106 sein. Wenn sich der Schwimmkörper 106 – wie in 1 gezeigt – in der ersten Position 107 befindet, kann die Leckageflüssigkeit 42 aus dem inneren Raum 102 in den äußeren Raum 103 fließen und die Sicherheitsanordnung 100 durch das Filter 116 und die zweite Öffnung 105 abgeführt werden. Das Filter 116 vermeidet das Eindringen von Fremdkörpern, insbesondere von Staub, in den äußeren Raum 103.
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Die 2 zeigt die Sicherheitsanordnung 100 mit dem Schwimmkörper 106 in der zweiten Position 108. Der Schwimmkörper 106 trennt in der zweiten Position 108 den inneren Raum 102 vom äußeren Raum 103. Der Schwimmkörper 106 ist durch eine Flüssigkeit 43 in die zweite Position 108 gebracht worden. Der Schwimmkörper 106 wird durch eine Kraft, die eine vertikale Komponente in Richtung 119 aufweist, gegen die Dichtungsschicht 114 gepresst. Die Kraft kann durch den Auftrieb des Schwimmkörpers 106 in der Flüssigkeit 43 hervorgerufen werden. Die Flüssigkeit 43 ist durch die zweite Öffnung 105 und das Filter 116 in den äußeren Raum 103 eingedrungen.
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Da der Schwimmkörper 106 in 2 den äußeren Raum 103 von dem inneren Raum 102 trennt, kann die Leckageflüssigkeit 43 nicht aus dem inneren Raum 102 abfließen. Es kann jedoch über das Druckausgleichsmittel 110 ein Über- oder Unterdruck im inneren Raum 102 im Vergleich zu einem Druck auf der Seite des Druckausgleichselements 110, die dem inneren Raum 102 abgewandt ist, ausgeglichen werden. Druckverhältnisse, d.h. der Über- oder Unterdruck im inneren Raum 102 werden durch Druckerhöhungen oder Druckverminderungen bestimmt, die durch eine Temperaturänderung des Gehäuses 118 der Sicherheitsanordnung 100 hervorgerufen werden. Ein Beispiel für eine weitere Ursache für Über- oder Unterdruck kann das Ansammeln der Leckageflüssigkeit 42 im inneren Raum 102 sein.
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Die Membran 111 des Druckausgleichsmittels 110 weist Poren auf, die im Mittel 500 µm Durchmesser aufweisen, und weist auf der Oberfläche Polytetrafluorethylen auf.
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3 zeigt eine elektrische Maschine 1, mit der elektrische Energie in mechanische Energie und mechanische Energie in elektrische Energie gewandelt werden kann.
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Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 2 und einen Rotor 4. Der Stator 2 ist im Gehäuse 101 befestigt. Der Rotor 4 ist um die Drehachse 3 drehbar gelagert, indem die Welle 5 über ein Lager 8 im Gehäuse 101 gelagert ist. Das Lager 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kugellager.
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Die Welle 5, auf der der Rotor 4 befestigt ist, weist eine axiale Bohrung 6 auf. Ein Zuflusselement 7 erstreckt sich von einem offenen Ende der Welle 5 so in die axiale Bohrung 6, dass ein Kühlflüssigkeit 15 aus dem Zuflusselement 7 in die axiale Bohrung 6 fließen kann. Das Zuflusselement 7 weist ein zylinderförmigen Kanal 9 auf.
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Der Pfeil 21 legt eine axiale Richtung der elektrischen Maschine 1 fest. Der Pfeil 22 legt eine radiale Richtung der elektrischen Maschine 1 fest.
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Zu einer Kühlung der elektrischen Maschine 1 fließt die Kühlflüssigkeit 15 durch den Kühlmitteleintritt 34 in den zylinderförmigen Kanal 9. Im zylinderförmigen Kanal 9 fließt das Kühlmittel 15 in Richtung eines verschlossenen Endes der axialen Bohrung 6, wo sie aus dem zylinderförmigen Kanal 9 austritt und umgelenkt wird. Nach dem Umlenken fließt die Kühlflüssigkeit 15 in einem Kanal 31, 32 zum Kühlmittelaustritt 33 der elektrischen Maschine 1. Der Kanal 31, 32 wird in der axialen Bohrung 6 durch die Berandung 12 der axialen Bohrung 6 und die äußere Oberfläche 10 des Zuflusselements 7 gebildet. Die Kühlflüssigkeit 15 fließt somit in der axialen Bohrung 6 in einem hohlzylinderförmigen Kanal 31 zu einem zweiten Teil des Kanals 31, 32, der durch einen hohlzylinderförmigen Raum 32 gebildet ist.
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Der Rotor 4 weist ein Blechpaket 16 auf, sowie eine Wicklung, die im Falle einer Asynchronmaschine Kupferstäbe 23 umfasst, die in den Nuten 24 des Blechpakets 16 angeordnet sind. Wenn die elektrische Maschine 1 eine Asynchronmaschine ist, sind die Kupferstäbe 23 durch Kurzschlussringe 17 kurzgeschlossen.
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4 zeigt einen Teilbereich der 3. Es ist in 3, 4 eine Leckagekammer 25 zu sehen, die durch eine radiale Oberfläche 26 der Welle 5 und eine Dichtung 27 zumindest teilweise berandet ist. Die Dichtung 27 ist zwischen dem Kanal 31, 32 für die Kühlflüssigkeit 15 und der Leckagekammer 25 angeordnet. Die Leckagekammer 25 ist als ein innerer Raum des Bauteils, d.h. in diesem Ausführungsbeispiel eine elektrischen Maschine, an einer Ablauföffnung 29 der Leckagekammer 25 mit dem inneren Raum 102 der Sicherheitsanordnung 100 verbunden. Die Welle 5 ist ein bewegtes Teil, das sich relativ zu dem feststehenden Teil, an dem die Dichtung 27 befestigt ist, bewegt. Das feststehende Teil ist mit dem Gehäuse 101 der elektrischen Maschine 1 verbunden. Fließt nun eine Kühlflüssigkeit 15 in dem Kanal 31, 32, so kann diese z.B. zwischen der Dichtung 27 und der radialen Oberfläche 26 der Welle 5 als Leckageflüssigkeit 42 in die Leckagekammer 25 kommen, und damit in den inneren Raum 102 der Sicherheitsanordnung 100. Somit kann die Leckageflüssigkeit 42 über die Sicherheitsanordnung 100 abgeführt werden.
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Falls die elektrische Maschine 1 einen weitergehenden Schutz vor Leckageflüssigkeit 42 erfordert, kann eine Schleuderscheibe 28 mit der Welle 5 so verbunden sein, dass sich diese durch ein Drehen der Welle 5 in Bewegung setzt. Durch die Bewegung der Schleuderscheibe wird die Kühlflüssigkeit 15, die zwischen der Dichtung 27 und der Welle 5 hindurch dringt, gegen eine Berandung der Leckagekammer 25 geschleudert, so dass die Kühlflüssigkeit 15 in geringerem Maße weiter in die elektrische Maschine 1 eindringen kann, insbesondere nicht in das Lager 8, den Rotor 4 oder den Stator 2. An der Berandung der Leckagekammer 25 kann die eingedrungene Kühlflüssigkeit 15 zur Ablauföffnung 29 der Leckagekammer 25 fließen und von dort in den inneren Raum 102 der Sicherheitsanordnung 100.
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5 zeigt ein Fahrzeug 61, das eine Sicherheitsanordnung 100 umfasst. Das Fahrzeug 61 weist eine elektrische Maschine 51 auf, wie sie in den 3 und 4 beschrieben worden ist. Die elektrische Maschine 51 umfasst eine Sicherheitsanordnung 100, wie sie in den 1, 2, 3 oder 4 beschrieben wurde. Tritt zum Beispiel während der Fahrt des Fahrzeugs 61 Spritzwasser auf, das in den äußeren Raum 103 der Sicherheitsanordnung 100 eindringt, so verschließt der Schwimmkörper 106 den inneren Raum 102, so dass dieser vom äußeren Raum 103 getrennt ist. Somit kann kein schädliches Spritzwasser in die elektrische Maschine 51 eindringen. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Trennen des inneren Raums 102 vom äußeren Raum 103 wegen des auftretenden Spritzwassers zu einer Beeinträchtigung oder gar Verschlechterung der Funktion der elektrischen Maschine 51 führt, ist gering, da das Druckausgleichsmittel 110 für einen Druckausgleich sorgt. Insbesondere Spritzwasser könnte aufgrund seiner gegenüber der Temperatur der elektrischen Maschine 51 tieferen Temperatur zu einem schädlichen Unterdruck in der elektrischen Maschine 51 führen. Da ein Fahrzeug aufgrund seiner Mobilität ständig sich ändernden Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, treten sehr häufig starke Wechsel in der Temperatur oder Spritzwasser auf. So ist eine Verwendung der Sicherheitsanordnung bei einem Fahrzeug besonders vorteilhaft.
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Die Verwendung der Sicherheitsanordnung 100 bei einem Fahrzeug 61 ist unter anderem auch deshalb besonders vorteilhaft, da beim Reinigen eines Fahrzeugs häufig eine Hochdruck- oder Dampfstrahlreinigung durchgeführt wird. Die Sicherheitsanordnung 100 kann die negativen Auswirkungen einer Hochdruck- oder Dampfstrahlreinigung auf die Funktion des Fahrzeugs vorteilhaft verringern.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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