DE102020212479A1

DE102020212479A1 - Hydraulic pressure medium channel Hydraulic unit with pressure medium channel

Info

Publication number: DE102020212479A1
Application number: DE102020212479.5A
Authority: DE
Inventors: Bastian Reusch; Markus Perschall; Udo Buedel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-10-02
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2022-04-07

Abstract

Offenbart sind ein hydraulischer Druckmittelkanal für organisches oder ölbasiertes, hydraulisches Druckmittel, sowie ein hydraulisches Aggregat mit dem Druckmittelkanal.A hydraulic pressure medium channel for organic or oil-based hydraulic pressure medium and a hydraulic unit with the pressure medium channel are disclosed.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Druckmittelkanal gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein hydraulisches Aggregat gemäß Anspruch 13.The invention relates to a hydraulic pressure medium channel according to the preamble of claim 1 and a hydraulic unit according to claim 13.

Hydraulische Anlagen und Aggregate führen organisches oder ölhaltiges Druckmittel, dessen Eigenschaften von freien Luftblasen im Öl beeinflusst wird, was ein Problem für das Betriebsverhalten und die Lebensdauer von Komponenten darstellt. Daher müssen die Luftblasen fortwährend entfernt werden.Hydraulic systems and aggregates carry organic or oil-based pressure medium, the properties of which are influenced by free air bubbles in the oil, which poses a problem for the operating behavior and the service life of components. Therefore, the air bubbles must be continuously removed.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, eine Abscheidung der Luftblasen in einem ÖlBehälter oder -Tank zu realisieren, wobei die Entgasung darin in Abhängigkeit der Verweilzeit des Öls erfolgt. Diese kann noch über eine geschickte Strömungsführung beeinflusst werden. Damit nachteilig verbunden ist, dass solche Behälter oder Tanks einen großen Bauraum beanspruchen.It is known from the prior art to separate the air bubbles in an oil container or tank, the degassing taking place therein as a function of the dwell time of the oil. This can still be influenced by skilful flow control. This has the disadvantage that such containers or tanks take up a large amount of space.

Zur Abscheidung freier Luftblasen aus Wasser sind aus der Prozesstechnik sogenannte Koaleszenzabscheider und Koaleszenzmedien bekannt, wie sie beispielsweise die Druckschriften WO 2016 182 761 A1 , DE 942 08 02 U1 oder US 567 674 0 offenbaren. Das Koaleszenzmedium wird dabei jeweils von spiral-, sieb- oder bürstenförmigen Elementen gebildet, an denen die kleinen Blasen abscheiden und zu größeren koaleszieren und somit vom Wasser trennbar sind.For the separation of free air bubbles from water, so-called coalescence separators and coalescence media are known from process technology, as described, for example, in the publications WO 2016 182 761 A1 , DE 942 08 02 U1 or US 567 674 0 reveal. The coalescing medium is formed by spiral, sieve or brush-shaped elements on which the small bubbles separate and coalesce into larger ones and can therefore be separated from the water.

Organisches oder ölbasiertes Druckmittel ist jedoch in vielerlei Hinsicht von Wasser verschieden, sodass sich die genannten Prinzipien in der Anwendung nicht übertragen lassen. Gründe sind insbesondere die Viskosität, die bei Öl deutlich höher ist als bei Wasser, sodass bei Innendurchströmung und Umströmung von Körpern niedrigere Reynoldszahlen und damit andere Strömungseffekte insbesondere hinsichtlich Turbulenz eintreten können. In weniger turbulenter Strömung erfolgt auch weniger Koaleszenz. Weiterhin verursacht die höhere Viskosität von Öl eine kleinere Aufstiegs- und Abscheidegeschwindigkeit der Luftblasen. Dies ist vor allem bei sehr kleinen Blasen der Fall. Zudem ist die Oberflächenspannung von additivierten Hydraulikölen deutlich niedriger, als die von Wasser, was zur Folge hat, dass Öle technische Oberflächen wie Edelstahl wesentlich stärker und ggf. vollständig benetzen. Versuche dazu ergeben, dass das für Wasser beschriebene Hängenbleiben der mitgeführten Blasen am Schüttgut als Abscheidemechanismus im Falle von Hydrauliköl ausbleibt.However, organic or oil-based pressure medium is different from water in many respects, so that the principles mentioned cannot be transferred to the application. The reasons are in particular the viscosity, which is significantly higher in oil than in water, so that lower Reynolds numbers and thus other flow effects, especially with regard to turbulence, can occur when there is flow through and around bodies. In less turbulent flow, there is also less coalescence. Furthermore, the higher viscosity of oil causes the air bubbles to rise and separate at a lower speed. This is especially the case with very small bubbles. In addition, the surface tension of additive hydraulic oils is significantly lower than that of water, which means that oils wet technical surfaces such as stainless steel much more and possibly completely. Tests have shown that the bubbles that are carried along do not stick to the bulk material as a separating mechanism in the case of hydraulic oil, as described for water.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Druckmittelkanal zu schaffen, in dem Luftblasen aus organischem oder öligem Druckmittel mit geringem Platzbedarf abscheidbar sind. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein hydraulisches Aggregat zu schaffen, das zur Abscheidung der Luftblasen weniger Platzbedarf hat.In contrast, the invention is based on the object of creating a pressure medium channel in which air bubbles can be separated from organic or oily pressure medium with little space requirement. In addition, the invention is based on the object of creating a hydraulic unit that requires less space for separating the air bubbles.

Die erste Aufgabe wird gelöst durch einen Druckmittelkanal mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die zweite durch ein hydraulisches Aggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 13.The first object is achieved by a pressure medium channel having the features of claim 1, the second by a hydraulic unit having the features of claim 13.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous developments are described in the dependent claims.

Ein hydraulischer Druckmittelkanal, der insbesondere als Rohr oder Schlauch ausgestaltet ist, ist zur Führung von organischem oder ölbasiertem, hydraulischem Druckmittel vorgesehen. Insbesondere ist er ein Rücklauf von einem hydrostatischen Aktor, wie beispielsweise einem Hydromotor oder Hydrozylinder, hin zu einer Druckmittelsenke, beispielsweise einem Tank. In einem Druckmittelströmungspfad des Druckmittelkanals ist erfindungsgemäß eine Oberfläche angeordnet, die zumindest abschnittsweise derart mikro- oder nanoskalig strukturiert ist, dass an ihr eine Benetzung mit Gas gegenüber einer Benetzung mit dem Druckmittel erhöht ist. In anderen Worten haftet aufgrund dieser Strukturierung, die im Mikro- oder Nanometermaßstab ausgeführt ist, an der Oberfläche das Gas besser als das Druckmittel. Zudem ist die Oberfläche modular, insbesondere zerstörungsfrei, lösbar angeordnet.A hydraulic pressure medium channel, which is designed in particular as a pipe or hose, is provided for conducting organic or oil-based hydraulic pressure medium. In particular, it is a return from a hydrostatic actuator, such as a hydraulic motor or hydraulic cylinder, to a pressure medium sink, such as a tank. According to the invention, a surface is arranged in a pressure medium flow path of the pressure medium channel, which is structured at least in sections on a micro- or nanoscale such that wetting with gas is increased on it compared to wetting with the pressure medium. In other words, due to this structuring, which is carried out on a micrometer or nanometer scale, the gas adheres better to the surface than the pressure medium. In addition, the surface is arranged in a modular, in particular non-destructive, detachable manner.

Stand für die Abscheidung von Gasblasen in hydraulischen Aggregaten bisher lediglich eine freie Grenzfläche zwischen dem Druckmittel und einem Luftraum oder Gasraum im Tank oder Behälter zur Verfügung, so kann durch die erfindungsgemäß mikro- oder nanostrukturierte Oberfläche im Druckmittelkanal die Abscheidung von Gasblasen und deren Koaleszieren - also Wachsen - bereits auf dem Weg hin zum Tank oder Behälter eingeleitet werden. Da die Oberfläche im Druckmittelkanal angeordnet ist, ist ein Platzbedarf zur Abscheidung und zum Koaleszieren gering.Whereas only a free interface between the pressure medium and an air space or gas space in the tank or container was previously available for the separation of gas bubbles in hydraulic units, the microstructured or nanostructured surface according to the invention in the pressure medium channel allows the separation of gas bubbles and their coalescence - i.e Grow - already initiated on the way to the tank or container. Since the surface is arranged in the pressure medium channel, the space required for separation and coalescing is small.

Die modulare, insbesondere zerstörungsfreie Lösbarkeit der Oberfläche fördert zudem eine bedarfsgerechte Anpassung der Oberfläche an geänderte Rahmenbedingungen wie beispielsweise Druckmittelvolumenstrom, Art des Druckmittels, Menge des Gases und dergleichen. Da die Abscheidung und Koaleszenz erfindungsgemäß bereits auf dem Weg hin zum Tank oder Behälter eingeleitet wird, kann der nachgelagerte Tank oder Behälter des Aggregats kleiner dimensioniert sein, da in ihn bereits größere und dadurch umso leichter abscheidbare Gasblasen eintreten. Seine individuelle Entgasungsleistung kann so, gegenüber einem Aggregat ohne erfindungsgemäßen Druckmittelkanal, reduziert sein.The modular, in particular non-destructive detachability of the surface also promotes a need-based adaptation of the surface to changed framework conditions such as pressure medium volume flow, type of pressure medium, amount of gas and the like. Since, according to the invention, the separation and coalescence is already initiated on the way to the tank or container, the downstream tank or container of the unit can be dimensioned smaller, since larger gas bubbles, which can therefore be separated all the more easily, enter into it. Its individual degassing capacity can be compared to an aggregate be reduced without pressure medium channel according to the invention.

Als mikroskalig bzw. nanoskalig ist dabei eine Strukturierung zu verstehen, die ein Geometriemerkmal mit einer Hauptabmessung von etwa 1 bis 100 µm bzw. nm aufweist.A structuring that has a geometric feature with a main dimension of about 1 to 100 μm or nm is to be understood as microscale or nanoscale.

Als demgegenüber großskalig ist im Sinne dieser Schrift eine Strukturierung zu verstehen, die ein Geometriemerkmal mit einer Hauptabmessung aufweist, die gegenüber der mikro- bzw. nanoskaligen wenigstens eine, insbesondere mehrere Größenordnungen größer ist. Sie liegt insbesondere in der Größenordnung der gewünscht abzuscheidenden Gasblasen.In contrast, large-scale is to be understood in the sense of this document as a structuring that has a geometric feature with a main dimension that is at least one, in particular several orders of magnitude larger than the microscale or nanoscale. In particular, it is in the order of magnitude of the gas bubbles to be separated.

Das Druckmittel ist insbesondere ölbasiert. Es kann beispielsweise eine Wasser-Öl- oder Öl-Wasser-Emulsion, eine wässrige Polymerlösung, ein Carbon- oder Phosphorsäure-Ester, ein Synthese-Ester, ein Polyglycol oder eine Flüssigkeit auf Basis von Polyalphaolefinen oder dergleichen sein.The pressure medium is in particular oil-based. It can be, for example, a water-oil or oil-water emulsion, an aqueous polymer solution, a carboxylic or phosphoric acid ester, a synthetic ester, a polyglycol or a polyalphaolefin-based liquid or the like.

Vorzugsweise ist die Oberfläche derart mikro- oder nanostrukturiert, dass sie aerophil oder superaerophil oder alternativ oder ergänzend oleophob, superoleophob, omniphob, superomniphob, amphiphob oder superamphiphob ist. Alle genannten Kombinationen bevorzugen die Abscheidung des Gases gegenüber dem Druckmittel. Über die jeweilige Kombination der -philie mit der -phobie kann die Fähigkeit zur Abscheidung und/oder Koaleszenz individuell auf das jeweilige Druckmittel eingestellt werden.The surface is preferably micro- or nanostructured in such a way that it is aerophilic or superaerophilic or alternatively or additionally oleophobic, superoleophobic, omniphobic, superomniphobic, amphiphobic or superamphiphobic. All of the combinations mentioned prefer the separation of the gas over the pressure medium. The respective combination of -philia with -phobia allows the ability to separate and/or coalesce to be adjusted individually to the respective pressure medium.

Die Oberfläche ist in einer Weiterbildung chemisch behandelt, insbesondere fluorisiert, wodurch ein noch stärkerer, ölabweisender Effekt mit Kontaktwinkeln von größer als 120° bewirkbar ist. Andersherum ausgedrückt ist somit ein aerophiler Effekt für Luftblasen in Öl an der Oberfläche nochmals erhöht.In a further development, the surface is chemically treated, in particular fluorinated, as a result of which an even stronger, oil-repellent effect can be achieved with contact angles of greater than 120°. In other words, an aerophilic effect for air bubbles in oil on the surface is increased again.

Die Funktionalisierung der Oberfläche zu erhöhter Anhaftung von Gas gegenüber Druckmittel wird wie bereits erwähnt dadurch erreicht, dass die Oberfläche mikro- oder nanostrukturiert ist. Dies ist vorzugsweise dadurch realisiert, dass sie in wenigstens einer Richtung wiederholt ein re-entrant-Geometriemerkmal aufweist.As already mentioned, the functionalization of the surface for increased adhesion of gas to pressure medium is achieved by the surface being micro- or nanostructured. This is preferably realized in that it repeatedly has a re-entrant geometric feature in at least one direction.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Oberfläche derart mikro- oder nanostrukturiert, dass sie in wenigstens einer Richtung wiederholt Kavitäten, Erhebungen oder Lücken aufweist, sodass in dieser Richtung im Mikro- oder Nanometerbereich erhabene mit vertieften Oberflächenabschnitten abwechseln.In a particularly preferred development, the surface is micro- or nanostructured in such a way that it repeatedly has cavities, elevations or gaps in at least one direction, so that raised and lowered surface sections alternate in this direction in the micrometer or nanometer range.

Die mikro- oder nanoskaligen Kavitäten, Erhebungen oder Lücken können sich punktuell, linear, gerade, kurvig, wellig oder flächig erstrecken.The micro- or nanoscale cavities, elevations or gaps can extend in a punctiform, linear, straight, curved, wavy or planar manner.

Die Kavitäten, Erhebungen oder Lücken erstrecken sich insbesondere nut- oder rillenartig mit beispielsweise U- oder V-förmigem, rechteckigem, rechteckig verrundetem, trapezförmigem oder umgekehrt trapezförmigem, oval- oder kreisabschnittförmigem Querschnitt, mit oder ohne Hinterschnitt. Alternativ oder ergänzend zu solch länglichen Ausprägungen sind Kavitäten, Erhebungen oder Lücken möglich, die sich um einen Punkt herum, also nicht langgestreckt, ausdehnen. Auch hier sind genannte Quer- und Hinterschnitte, dann insbesondere in Form einer Rotationsgeometrie, möglich.The cavities, elevations or gaps extend in particular in the manner of grooves or grooves with, for example, a U-shaped or V-shaped, rectangular, rounded rectangular, trapezoidal or inversely trapezoidal, oval or circular section-shaped cross-section, with or without an undercut. As an alternative or in addition to such elongate forms, cavities, elevations or gaps are possible, which extend around a point, ie not elongate. The cross-sections and undercuts mentioned are also possible here, in particular in the form of a rotational geometry.

Die mikro- oder nanoskaligen Kavitäten, Erhebungen oder Lücken können regelmäßig wiederkehrend angeordnet oder ausgebildet sein oder sie sind regelmäßig oder unregelmäßig und hierarchisch angeordnet oder ausgebildet.The microscale or nanoscale cavities, elevations or gaps can be arranged or formed in a regularly recurring manner, or they are arranged or formed regularly or irregularly and hierarchically.

Der genannte Hinterschnitt kann beispielsweise in Form einer überhängenden Fläche oder Flanke der Mikro- oder Nanostruktur ausgebildet sein und ergänzend beispielsweise eine überhängende Einstülpung oder Lippe aufweisen. Auf diese Weise können umgekehrt trichterförmige oder umgekehrt V-förmige Kavitäten und - mit der Einstülpung oder Lippe - sogar ansatzweise pilzförmige Erhebungen ausgestaltet sein. Erstgenannte stellen eine einfache Form des re-entrant-Geometriemerkmals dar. Letztgenannte, mit Einstülpung oder Lippe, begünstigen die Gasabscheidung besonders und stellen ein sogenanntes double-re-entrant-Geometriemerkmal dar.Said undercut can be designed, for example, in the form of an overhanging surface or flank of the microstructure or nanostructure and can additionally have an overhanging indentation or lip, for example. In this way, inverted funnel-shaped or inverted V-shaped cavities and—with the indentation or lip—even rudimentary mushroom-shaped elevations can be designed. The former represent a simple form of the re-entrant geometric feature. The latter, with an indentation or lip, particularly promote gas separation and represent a so-called double-re-entrant geometric feature.

Die genannten Geometriemerkmale können neben regelmäßiger Strukturierung in genannten Ausprägungen auch unregelmäßig, in Form von Nanofilamenten, Partikeln oder Poren, ausgebildet sein, die ebenfalls überhängende, re-entrant oder double-re- entrant Merkmale aufweisen und durch Tauch-, Bedampfungs- oder Sprayverfahren aufgebracht werden können.In addition to regular structuring in the forms mentioned, the geometric features mentioned can also be formed irregularly, in the form of nanofilaments, particles or pores, which also have overhanging, re-entrant or double-reentrant features and are applied by immersion, vaporization or spray processes can become.

Das Gas ist insbesondere in den Kavitäten oder Lücken abgeschieden.The gas is deposited in particular in the cavities or gaps.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Oberfläche in einem lösbaren Kanalstück, insbesondere Rohr- oder Schlauchstück, oder in einem lösbaren Kanaleinsatz angeordnet. Ersteres ermöglicht ein schnelles Wechseln des Stücks und damit der Oberfläche, letzteres reduziert den vorrichtungstechnischen Aufwand zum Halten der Oberfläche.In a preferred development, the surface is arranged in a detachable channel piece, in particular a pipe or hose piece, or in a detachable channel insert. The former allows the piece and thus the surface to be changed quickly, while the latter reduces the amount of equipment required to hold the surface.

Der Einsatz kann als Gitter, Käfig oder Sieb zum Einhängen oder zum Einklemmen zwischen zwei Kanalstücken vorgesehen sein. Dieser ist wahlweise ohne, mit einem oder mit zwei, insbesondere in Strömungsrichtung, an Endabschnitten angeordneten, porösen Deckeln verschließbar ausgestaltet.The insert can be provided as a grid, cage or screen for hanging or for clamping between two pieces of duct. This can optionally be designed to be closable without, with one or with two porous covers arranged on end sections, in particular in the direction of flow.

In einer Weiterbildung ist die Oberfläche an Elementen ausgebildet. Diese können, insbesondere im Kanalstück oder Kanaleinsatz, unregelmäßig oder geschüttet oder alternativ regelmäßig, geordnet oder befestigt angeordnet sein. Insbesondere sind die Elemente, beispielsweise vom Kanalstück oder -einsatz, zerstörungsfrei lösbar.In a development, the surface is formed on elements. In particular in the channel section or channel insert, these can be arranged irregularly or poured or alternatively regularly, ordered or fastened. In particular, the elements can be detached non-destructively, for example from the channel piece or insert.

Als unregelmäßig angeordnete Elemente sind beispielsweise Raschigringe, Pallringe, Kugeln, Körner, Stahlwolle, poröse Materialien oder Filter, als regelmäßig angeordnete Elemente gestanzte Blech- oder Kanalstrukturen, Pins, Noppen, Geflechte, Siebe oder Filter zu nennen.Examples of irregularly arranged elements are Raschig rings, Pall rings, spheres, grains, steel wool, porous materials or filters, and regularly arranged elements are punched sheet metal or channel structures, pins, nubs, braids, screens or filters.

Wenigstens eins der Elemente ist in einer Weiterbildung eine Stange, ein Ring, ein Pallring, Raschigring, eine Kugel, eine Spiral- oder Schwammstruktur, Stahlwolle, ein Gitter, ein Sieb, ein Filament, ein Gewebe, ein Gewirk, ein Geflecht, ein Seil, eine Litze, eine Filterlage oder dergleichen. Das jeweilige Element kann eine umströmbare oder durchströmbare Form haben, oder diese beide Form-Eigenschaften aufweisen. Auch feste oder flexible Schäume oder Schaumstrukturen kommen in Frage.In one development, at least one of the elements is a rod, a ring, a Pall ring, Raschig ring, a sphere, a spiral or sponge structure, steel wool, a grid, a sieve, a filament, a woven fabric, a knitted fabric, a braid, a rope , a braid, a filter layer or the like. The respective element can have a shape that can be flowed around or flow through, or these can have both shape properties. Solid or flexible foams or foam structures are also possible.

In einer bevorzugten Weiterbildung weisen die Elemente eine großskalige Topologie, also wenigstens eine Größenordnung oberhalb der mikro- oder nanoskaligen Strukturierung, auf, mit sich in wenigstens einer Richtung wiederholenden Rillen, Poren, Senken, Lücken, Erhebungen oder dergleichen. In anderen Worten ist die mikro- oder Nanostrukturierung auf einer großskaligen Topologie der Oberfläche ausgebildet. Diese großskalige Topologie fördert insbesondere die Koaleszenz und vergrößert zudem die bereitgestellte Fläche zur Abscheidung. Im Falle eines Pall- oder Raschigrings ist diese großskalige Topologie beispielsweise die Wandung mit Innenhohlraum und/oder eine in der Wandung eingebrachte Durchgangsausnehmung.In a preferred development, the elements have a large-scale topology, ie at least one order of magnitude above the microscale or nanoscale structuring, with grooves, pores, depressions, gaps, elevations or the like repeating in at least one direction. In other words, the micro- or nanostructuring is formed on a large-scale topology of the surface. In particular, this large-scale topology promotes coalescence and also increases the surface area provided for deposition. In the case of a Pall or Raschig ring, this large-scale topology is, for example, the wall with an internal cavity and/or a through-hole made in the wall.

In einer Weiterbildung hat die großskalige Topologie einen freien Strömungsquerschnitt, der wesentlich größer als eine Zielgröße der koaleszierten Gasblasen ist. Als Zielgröße ist ein Durchmesser der Gasblasen nach erfolgter Koaleszenz, am Ende des Blasenwachstums zu verstehen. Dem gegenüber steht als Ausgangsgröße der sehr geringe Durchmesser der Gasblasen bei Eintritt in den Druckmittelkanal.In a further development, the large-scale topology has a free flow cross-section that is significantly larger than a target size for the coalesced gas bubbles. The diameter of the gas bubbles after coalescence has taken place, at the end of bubble growth, is to be understood as the target variable. On the other hand, the initial variable is the very small diameter of the gas bubbles when they enter the pressure medium channel.

Die Elemente, wie beispielsweise unregelmäßig angeordnete Pallringe oder regelmäßig angeordnete Kanalstrukturen oder dergleichen, sind in einer Weiterbildung dahingehend ausgestaltet oder ausgewählt, dass ein großes Verhältnis von Oberfläche zu freiem Strömungsvolumen bei gleichzeitig vertretbarem Strömungsdruckverlust gegeben ist.The elements, such as irregularly arranged Pall rings or regularly arranged channel structures or the like, are designed or selected in a development such that there is a large ratio of surface area to free flow volume with a simultaneously acceptable flow pressure loss.

Ziel der großskaligen Topologie ist, über Verwirbelung und Vermischung Blasen zur Kollision und so zur Koaleszenz zu bringen, und über das damit verbundene Größenwachstum der Blasen, die Wahrscheinlichkeit eines Oberflächenkontaktes und damit eines Anhaftens zu erhöhen.The aim of the large-scale topology is to cause bubbles to collide and coalesce via turbulence and mixing, and to increase the probability of surface contact and thus adhesion via the associated increase in size of the bubbles.

In einer bevorzugten Weiterbildung weisen die Elemente eine kleinskalige Topologie auf, die in ihrer Größenordnung oberhalb der mikro- oder nanoskaligen Strukturierung, mit Einzeldurchströmungsquerschnitten etwa der Luftblasen, jedoch unterhalb der großskaligen Topologie liegt. Diese kleinskalige Topologie ist beispielsweise die Porosität eines Filter-, Sieb- oder Gewebeelements. Über diese kleinskalige Topologie ist ein direkter Kontakt der Blasen mit der mikro- und/oder nanostrukturierten Oberfläche erzwingbar. So kann es zur Anlagerung und Koaleszenz durch Anlagerung kommen. Hier ist je nach Porosität des Materials mit einem erhöhten Druckverlust zu rechnen.In a preferred development, the elements have a small-scale topology, which is larger than the microscale or nanoscale structuring, with individual flow cross sections for example of the air bubbles, but below the large-scale topology. This small-scale topology is, for example, the porosity of a filter, sieve or fabric element. Direct contact of the bubbles with the microstructured and/or nanostructured surface can be enforced via this small-scale topology. This can lead to accumulation and coalescence through accumulation. Depending on the porosity of the material, an increased pressure loss is to be expected here.

Grundlegend kann es an der Oberfläche und/oder den Elementen zu einer Abscheidung von Gasblasen ohne Koaleszenz kommen.In principle, gas bubbles can separate on the surface and/or the elements without coalescence.

Die Elemente erzielen je nach Beschaffenheit und Durchlässigkeit unterschiedliche Effekte, wie beispielsweise eine gezielte Verwirbelung auf unterschiedlichen Skalen, eine Vergrößerung der benetzbaren Oberfläche, eine Blasenfiltration, die Abscheidung der Blasen und/oder deren Koaleszenz.Depending on their nature and permeability, the elements achieve different effects, such as targeted turbulence on different scales, an increase in the wettable surface, bubble filtration, the separation of the bubbles and/or their coalescence.

In einer Weiterbildung hat das Kanalstück oder der Kanaleinsatz eine durchströmbare Rückhaltestruktur, von dem die Elemente entgegen der Druckmittelströmung rückgehalten sind. Die Rückhaltestruktur kann beispielsweise einen formstabilen, porösen Käfig, Korb, Becher, Trichter oder ein formstabiles poröses Sieb oder Schott oder dergleichen aufweisen. Das Schott, oder in einer bevorzugten Weiterbildung zwei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende Schotte, kann/können als gelochte oder gestanzte Scheibe ausgebildet sein. Solche formstabilen Komponenten dienen zum einen insbesondere als durchströmbarer Schüttgutbehälter zum anderen, insbesondere im Falle des einen oder der zwei Schotte, als Turbulenzgitter, an dem Einzelfreistrahlen mit turbulenter Vermischung, welche die Koaleszenz fördert, erzeugbar sind.In a further development, the duct piece or the duct insert has a retaining structure through which a flow can flow, by which the elements are retained against the flow of pressure medium. The retention structure may include, for example, a dimensionally stable, porous cage, basket, cup, funnel, or dimensionally stable, porous screen or bulkhead or the like. The bulkhead, or in a preferred development two bulkheads that follow one another in the direction of flow, can be designed as a perforated or stamped disk. Such dimensionally stable components serve, on the one hand, in particular as bulk goods containers through which a flow can take place, and on the other hand, particularly in the case of one or the two bulkheads, as a turbulence grid on which individual free jets with turbulent mixing that promote coalescence can be generated.

Die Rückhaltestruktur kann in einer Weiterbildung ein Gewebe, Gewirk, Geflecht, Sieb oder dergleichen aufweisen, dessen Poren kleiner als ein kleinstes der Elemente sind. Dieses/Dieser muss nicht notwendiger Weise in sich formstabil sein, sondern kann als gut an den formstabilen Käfig etc. anpassbar ausgebildet sein.In a further development, the retaining structure can have a woven fabric, knitted fabric, meshwork, sieve or the like, the pores of which are smaller than the smallest of the elements. This does not necessarily have to be inherently dimensionally stable, but can be designed so that it can be easily adapted to the dimensionally stable cage etc.

Insbesondere ist eine Weiterbildung mit grobmaschigem und formstabilem Käfig, Korb, Becher, Trichter, Sieb oder Schott zur Formgebung von Schüttgut in Kombination mit innenliegendem und feinmaschigerem Gewebe, Gewirk, Geflecht, Sieb zum Rückhalten des Schüttgutes vorteilhaft.In particular, a further development with a coarse-meshed and dimensionally stable cage, basket, cup, funnel, sieve or bulkhead for shaping bulk material in combination with an inner and finer-meshed fabric, knitted fabric, netting, sieve for retaining the bulk material is advantageous.

In einer Weiterbildung ist wenigstens eine Eigenschaft der Elemente in Richtung des Druckmittelströmungspfades, und/oder quer zu ihm, konstant, sie variiert in definierter Weise, oder sie ist in Zonen oder Raumbereichen jeweils konstant und variiert über diese Zonen oder Raumbereiche in definierter Weise.In one development, at least one property of the elements is constant in the direction of the pressure medium flow path and/or across it, it varies in a defined manner, or it is constant in zones or spatial areas and varies in a defined manner across these zones or spatial areas.

In einer Weiterbildung ist die wenigstens eine Eigenschaft eine geometrische Größe, Dimensionierung, Ausgestaltung oder eine Form oder Ausrichtung der Elemente oder eine Ausgestaltung der Mikro- oder Nano-Strukturierung.In one development, the at least one property is a geometric size, dimensioning, configuration or a shape or alignment of the elements or a configuration of the micro- or nano-structuring.

In einer Weiterbildung sind bezüglich der genannten klein- und großskaligen Topologien verschieden ausgestaltete Elemente zur Durch- und/oder Umströmung in einer Kaskadierung von großskalig nach kleinskalig oder von kleinskalig nach großskalig vorgesehen.In a further development, differently designed elements for flow through and/or around the mentioned small-scale and large-scale topologies are provided in a cascading from large-scale to small-scale or from small-scale to large-scale.

Im erstgenannten Fall erfolgt insbesondere eine Verwirbelung durch die großskalige Topologie mit der vorbeschriebenen Kollision, Koaleszenz und Blasenvergrößerung und mit teilweisem Anhaften. Die folgenden kleinskaligen Topologien sind dann bezüglich ihrer Größe nicht mehr nach den insgesamt kleinsten Blasen ausgewählt, sondern können sich an der Größe der gewachsenen koaleszierten Blasen orientieren, also einen ebenso relativ großen Strömungsquerschnitt bieten. So ist ein Druckverlust gering haltbar.In the former case, in particular, turbulence occurs due to the large-scale topology with the collision, coalescence and bubble enlargement described above and with partial sticking. The following small-scale topologies are then no longer selected with regard to their size according to the overall smallest bubbles, but can be based on the size of the coalesced bubbles that have grown, i.e. offer an equally large flow cross-section. A pressure loss is thus kept low.

Im zweiten Fall werden die kleinsten Blasen direkt an der Oberfläche der kleinskaligen Topologie eingefangen und können an sukzessive größer werdender Topologie koaleszieren und somit wachsen. Eine Notwendigkeit zur oben beschriebenen Verwirbelung und Kollision in der Strömung wird geringer, was für eher langsamere oder laminare Strömungen mit kleinen Reynoldszahlen vorteilhaft ist.In the second case, the smallest bubbles are trapped directly on the surface of the small-scale topology and can coalesce and grow on successively increasing topologies. There is less need for the turbulence and collision in the flow described above, which is advantageous for rather slower or laminar flows with small Reynolds numbers.

In einer Weiterbildung ist der Druckmittelkanal mäandernd, in fortlaufender S-Form, oder als Labyrinth ausgeführt, sodass eine Länge des Druckmittelströmungspfades, auf dem die Abscheidung, Koaleszenz und/oder das Größenwachstum der Blasen erfolgt, vergrößert ist.In a further development, the pressure medium channel is designed to meander, in a continuous S-shape, or as a labyrinth, so that the length of the pressure medium flow path on which the separation, coalescence and/or growth in size of the bubbles takes place is increased.

In einer Weiterbildung ist die wenigstens eine Eigenschaft und/oder deren räumliche Konstanz oder Varianz in Abhängigkeit eines Druckverlustes, einer Abscheidung des Gases und/oder einer Koaleszenz des Gases optimiert ausgelegt.In one development, the at least one property and/or its spatial constancy or variance is designed in an optimized manner as a function of a pressure loss, separation of the gas and/or coalescence of the gas.

Die wenigstens eine Eigenschaft und/oder deren räumliche Konstanz oder Varianz ist insbesondere derart optimiert, dass eine Blasenbenetzung und -abscheidung nach Koaleszenz von kleinen Blasen zu großen Blasen, eine Blasenabscheidung an Filter- oder Gewebematerial, eine Vergrößerung der benetzbaren Oberfläche bei geeigneter Strömungsführung und/oder eine gezielte Verwirbelung auf unterschiedlichen Skalen stattfindet.The at least one property and/or its spatial constancy or variance is in particular optimized in such a way that bubble wetting and separation after coalescence from small bubbles to large bubbles, bubble separation on filter or fabric material, an increase in the wettable surface with suitable flow guidance and/or or a targeted turbulence takes place on different scales.

In einer Weiterbildung ist stromaufwärts der Oberfläche ein Stromteiler mit wenigstens zwei ausgehenden Druckmittelströmungspfaden, in denen dann jeweils ein anderer Bereich der Oberfläche angeordnet ist. Es ist aufgrund von Turbulenzen natürlich möglich, dass sich die ausgehenden Druckmittelströmungspfade teilweise durchmischen, oder anders ausgedrückt, dass ein Überlappungsbereich der Oberfläche in beiden Druckmittelströmungspfaden angeordnet ist.In a further development, upstream of the surface is a flow divider with at least two outgoing pressure medium flow paths, in each of which a different area of the surface is then arranged. It is of course possible due to turbulence that the outgoing pressure medium flow paths are partially mixed, or in other words that an overlapping area of the surface is arranged in both pressure medium flow paths.

In einer Weiterbildung ist ein Entlüftungspfad vorgesehen, über den das an der Oberfläche abgeschiedene Gas abführbar ist. Ergänzend ist ein Ablaufpfad vorgesehen, über den das entgaste Druckmittel abführbar ist.In a further development, a ventilation path is provided, via which the gas separated on the surface can be discharged. In addition, a discharge path is provided, via which the degassed pressure medium can be discharged.

Ein hydraulisches Aggregat hat eine hydraulische Komponente, insbesondere einen Behälter, Tank oder einen sonstigen Beruhigungsraum für organisches und/oder öliges Druckmittel, der mit wenigstens einem Druckmittelkanal, der gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgestaltet ist, fluidisch verbunden ist.A hydraulic unit has a hydraulic component, in particular a container, tank or other calming space for organic and/or oily pressure medium, which is fluidically connected to at least one pressure medium channel designed according to at least one aspect of the preceding description.

Wie bereits erwähnt erfolgt so die Abscheidung und Koaleszenz erfindungsgemäß bereits auf dem Weg hin zum Tank oder Behälter. Der nachgelagerte Tank oder Behälter des Aggregats kann somit kleiner dimensioniert sein, da in ihn bereits größere und dadurch umso leichter abscheidbare Gasblasen eintreten.As already mentioned, the separation and coalescence according to the invention already takes place on the way to the tank or container. The downstream tank or container of the unit can thus be dimensioned smaller, since gas bubbles that are larger and therefore all the more easily separated can enter it.

Insbesondere ist der Druckmittelkanal ein Rücklauf von einem hydrostatischen Aktor, insbesondere des Aggregates, hin zum Tank oder Behälter. Im Falle mehrerer Rückläufe sind mit Vorzug diejenigen als erfindungsgemäßer Druckmittelkanal ausgeführt, welche eine erhöhte Blasenmenge und/oder eine geringe Blasengröße aufweisen.In particular, the pressure medium channel is a return from a hydrostatic actuator, in particular the unit, to the tank or container. In the case of several returns, preference is given to those as the pressure medium channel according to the invention executed, which have an increased amount of bubbles and / or a small bubble size.

In einer Weiterbildung hat der Tank oder Behälter eine vom Druckmittel benetzbare Innenfläche, die ebenso zumindest abschnittsweise derart mikro- oder nanoskalig strukturiert ist, dass an ihr eine Benetzung mit Gas gegenüber einer Benetzung mit dem Druckmittel erhöht ist. Auch können im Tank selbst eingebrachte Strukturen, Schotte, Bleche, Siebe mit der o.g. Beschichtung ausgestattet werden und damit die Abscheidung im Tank selbst verbessert werden.In one development, the tank or container has an inner surface that can be wetted by the pressure medium, which is also structured on a microscale or nanoscale, at least in sections, such that wetting with gas is increased on it compared to wetting with the pressure medium. Structures installed in the tank itself, bulkheads, metal sheets, screens can also be equipped with the above-mentioned coating and thus the separation in the tank itself can be improved.

Vorzugsweise sind im Tank oder Behälter Leitbleche vorgesehen, an denen die so strukturierte Oberfläche ausgebildet ist.Baffles are preferably provided in the tank or container, on which the surface structured in this way is formed.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Druckmittelkanals und eines erfindungsgemäßen Aggregates in Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt eines Druckmittelkanals mit an Schüttgut angeordneter Oberfläche zur Abscheidung von Gas in Öl, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, in schematischer Darstellung,
2 einen Längsschnitt und eine Draufsicht eines Aggregats aus Druckmittelkanal gemäß 1 und einem Tank, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung,
3 einen Längsschnitt eines Druckmittelkanals mit einem Kanaleinsatz mit an Schüttgut angeordneter Oberfläche zur Abscheidung von Gas in Öl, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, in schematischer Darstellung,
4 einen Längsschnitt eines Aggregats aus Druckmittelkanal gemäß 1 und einem Tank, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung,
5 einen Längsschnitt eines Aggregats mit einem Stromteiler und einem Tank, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung,
6 einen Längsschnitt und Details eines Druckmittelkanals, gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung,
7 einen Längsschnitt und Details eines Druckmittelkanals, gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung,
8 einen Längsschnitt eines Druckmittelkanals, gemäß einem achten und neunten Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung,
9 einen Querschnitt einer erfindungsgemäß mit einem regelmäßigen double-re-entrant-Geometriemerkmal nanostrukturierten Oberfläche, gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
10 eine Ansicht einer erfindungsgemäß mit einem unregelmäßigen double-re-entrant-Geometriemerkmal nanostrukturierten Oberfläche, gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In the following, exemplary embodiments of a pressure medium channel according to the invention and a unit according to the invention are explained in more detail in drawings. Show it:

1 a longitudinal section of a pressure medium channel with a surface arranged on bulk material for the separation of gas in oil, according to a first embodiment, in a schematic representation,
2 a longitudinal section and a plan view of an aggregate of pressure medium channel according to 1 and a tank, according to a second embodiment in a schematic representation,
3 a longitudinal section of a pressure medium channel with a channel insert with a surface arranged on bulk material for the separation of gas in oil, according to a third embodiment, in a schematic representation,
4 according to a longitudinal section of an aggregate of pressure medium channel 1 and a tank, according to a fourth embodiment in a schematic representation,
5 a longitudinal section of a unit with a flow divider and a tank, according to a fifth embodiment in a schematic representation,
6 a longitudinal section and details of a pressure medium channel, according to a sixth embodiment in a schematic representation,
7 a longitudinal section and details of a pressure medium channel, according to a seventh embodiment in a schematic representation,
8th a longitudinal section of a pressure medium channel, according to an eighth and ninth embodiment in a schematic representation,
9 a cross section of a surface nanostructured according to the invention with a regular double-reentrant geometric feature, according to an exemplary embodiment, and
10 a view of a surface nanostructured according to the invention with an irregular double-reentrant geometric feature, according to an embodiment.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckmittelkanal 1 in einem Längsschnitt. In ihm sind Füllkörper 2 (z.B. in Form von Pallringen) mit mikro- oder nanostrukturierter Oberfläche als Schüttgut modular lösbar angeordnet. Die Darstellung ist schematisch zur Darstellung der Abscheidung und Koaleszenz gedacht, ohne näher auf die modulare Lösbarkeit einzugehen. 1 shows a pressure medium channel 1 according to the invention in a longitudinal section. Filling bodies 2 (for example in the form of Pall rings) with a microstructured or nanostructured surface are arranged in it in a modular, detachable manner as bulk material. The representation is intended to be a schematic representation of the deposition and coalescence, without going into detail about the modular detachability.

In 1 links strömt öliges Druckmittel 4 mit darin enthaltenen kleinen Blasen 6 ein. An den Füllkörpern 2 ist eine Oberfläche 8 erfindungsgemäß mittels einer reentrant-Struktur mikro- oder nanostrukturiert ausgebildet, wobei in 1 zur Übersicht nur einige Flächenabschnitte exemplarisch mit Bezugszeichen versehen sind. Eine makroskopische Strukturierung 10 ist von Lücken zwischen den Pallringen 2 und von Hohlstrukturen der Pallringe 2 gebildet. Auch die makroskopische Strukturierung 10 ist lediglich exemplarisch mit Bezugszeichen versehen.In 1 oily pressure medium 4 with small bubbles 6 contained therein flows in on the left. According to the invention, a surface 8 is microstructured or nanostructured on the filling bodies 2 by means of a reentrant structure, with 1 for the sake of clarity, only a few surface sections are provided with reference symbols as an example. A macroscopic structuring 10 is formed by gaps between the Pall rings 2 and by hollow structures of the Pall rings 2 . The macroscopic structuring 10 is also provided with reference numbers only as an example.

Bei Anströmung haften die Blasen 6 aufgrund der mikro- oder Nanostrukturierung an den Füllkörpern 2 und scheiden dort ab, wobei sie anwachsen und in Folge abgeschwemmt werden. Die Makrostrukturierung bewirkt gleichzeitig eine Turbulenz 12. Diese fördert die Kollision der Blasen 6, sodass das Blasenwachstum weiter unterstützt wird. In Folge wächst die Blasengröße in 1 aufgrund der überlagerten Effekte von links nach rechts an. Vorzugsweise strömt das Druckmittel 4 zu einem Tank hin. Diesen erreichen somit vergleichsweise größere Blasen 6'. Da größere Blasen 6' im Tank zum Ölspiegel schneller aufsteigen als kleine 6, erfolgt die Entgasung im Tank effizienter als ohne die erfindungsgemäße, vorherige Abscheidung und Koaleszenz der Blasen im Druckmittelkanal. Der Tank kann somit kleiner dimensioniert werden, was Bauraum und Kosten für ihn minimiert.When there is an oncoming flow, the bubbles 6 adhere to the filler bodies 2 due to the micro- or nanostructuring and separate there, where they grow and are subsequently washed away. At the same time, the macrostructuring causes turbulence 12. This promotes the collision of the bubbles 6, so that bubble growth is further supported. As a result, the bubble size increases in 1 due to the superimposed effects from left to right. The pressure medium 4 preferably flows towards a tank. Comparatively larger bubbles 6' thus achieve this. Since larger bubbles 6' in the tank rise to the oil level faster than small ones 6, the degassing in the tank takes place more efficiently than without the prior separation and coalescence of the bubbles in the pressure medium channel according to the invention. The tank can thus be dimensioned smaller, which minimizes space and costs for him.

Ein hydraulisches Aggregat 14 aus einem Druckmittelkanal 1 und einem Tank 16 zeigt 2 oben in einem schematischen Längsschnitt. Der Druckmittelkanal 1 ist im Ausführungsbeispiel ein Rücklauf einer Hydromaschine (nicht dargestellt). Von links mündet der Druckmittelkanal 1 in den Tank 16 nahe des Ölspiegels 18 mit den bereits vergrößerten Blasen 6' (vgl. 1 rechts). Dem Druckmittelkanal 1 diametral gegenüber, entspringt bodennah ein Ablaufkanal 22, der beispielsweise ein Zulauf einer im offenen Kreis betriebenen Hydropumpe des Aggregates ist (nicht dargestellt). Im Tank 16 sind über Gewindebolzen Platten 24 lösbar angeordnet, die auch mit mikro- oder nanostrukturierter Oberfläche 8' ausgebildet sind. Diese 8' ist jedoch auf die gegenüber dem Druckmittelkanal 1 bedeutend ruhigere Strömung angepasst ausgestaltet. Über die Platten 24 wird eine Unabhängigkeit von einer Anzahl von Rückläufen erreicht und der Abscheideprozess findet auch beim Stillstand des Aggregates 14 (Vorbereitung auf Wiederanlauf) statt. Die leicht lösbaren Platten 24 stellen eine modulare Lösbarkeit der mikro- oder nanostrukturierten Oberfläche 8' dar, sodass diese bei sich ändernden Randbedingungen leicht gegen eine andere mikro- oder nanostrukturierte Oberfläche 8" austauschbar ist.A hydraulic unit 14 from a pressure medium channel 1 and a tank 16 shows 2 above in a schematic longitudinal section. In the exemplary embodiment, the pressure medium channel 1 is a return line of a hydraulic machine (not shown). From the left, the pressure medium channel 1 opens into the tank 16 near the oil level 18 with the already enlarged bladders 6' (cf. 1 to the right). Diametrically opposite the pressure medium channel 1, a discharge channel 22 arises near the ground, which is, for example, an inlet of a hydraulic pump of the unit operated in an open circuit (not shown). Plates 24 are detachably arranged in the tank 16 via threaded bolts, which are also formed with a microstructured or nanostructured surface 8'. However, this 8' is adapted to the flow, which is significantly calmer than the pressure medium channel 1. Independence from a number of returns is achieved via the plates 24 and the separation process also takes place when the unit 14 is at a standstill (preparation for a restart). The easily detachable plates 24 represent a modular detachability of the microstructured or nanostructured surface 8′, so that it can easily be exchanged for another microstructured or nanostructured surface 8″ when the boundary conditions change.

Solch fest angeordnete Elemente mit mikro- oder nanostrukturierter Oberfläche, wie es die Platten 24 gemäß 2 sind, können alternativ oder ergänzend zum bereits gezeigten Schüttgut in einem Druckmittelkanal fest angeordnet sein, beispielsweise als Platten, Pins, Noppen, Stangen, Seile, Litzen oder dergleichen.Such firmly arranged elements with micro- or nanostructured surface, as the plates 24 according to 2 as an alternative or in addition to the bulk material already shown can be fixed in a pressure medium channel, for example as plates, pins, knobs, rods, cables, strands or the like.

In 2 unten ist das Aggregat 14 in schematischer Draufsicht gezeigt. Hier ist zu erkennen, dass in Analogie zur Makrostrukturierung 10 der Füllkörper 2 im Druckmittelkanal 1 gemäß 1, auch im Tank 16 eine Makrostrukturierung 10' in Form von Lücken und Versatz der Platten 24 zum Erzeugen von Kollision von Blasen und deren Koaleszenz vorgesehen ist. So wird das Blasenwachstum auch im Tank 16 selbst nochmal effizienter.In 2 below the unit 14 is shown in a schematic plan view. Here it can be seen that in analogy to the macrostructuring 10 of the packing 2 in the pressure medium channel 1 according to 1 , Also in the tank 16 a macro-structuring 10 'is provided in the form of gaps and offset of the plates 24 for generating collision of bubbles and their coalescence. In this way, the bubble growth in the tank 16 itself becomes even more efficient.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Druckmittelkanals 101 in einem Längsschnitt, wobei abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel kugelartiges Schüttgut 102 unterschiedlichen Durchmessers verwendet ist, wobei ebenso eine Makrostrukturierung 10" vorgesehen ist. Zur Sicherung des Schüttguts 102 in der Druckmittelströmung 4 ist ein Kanaleinsatz 26 als lösbare, becherförmig-siebartige Rückhaltestruktur vorgesehen, sodass die am Schüttgut 102 ausgebildete mikro- oder nanostrukturierte Oberfläche 8" erfindungsgemäß durch einfaches Wechseln des Kanaleinsatzes 26 modular lösbar ist. Der Kanaleinsatz hat an seinem stromabwärtigen Endabschnitt einen porösen Deckel 28 und an seinem anderen Endabschnitt einen freien Öffnungsquerschnitt 30. Dieser ist vollumfänglich von einer nach radial außen weisenden Radialschulter 32 umringt, die an einer radialen Verengung 34 des Druckmittelkanals 1 eingehängt ist. Diese kann an einem lösbaren Zwischenstück des Druckmittelkanals ausgebildet sein. Die Wandung 26 kann dabei entweder undurchlässig oder ebenso wie 28 durchlässig gestaltet sein. 3 shows a second exemplary embodiment of a pressure medium channel 101 in a longitudinal section, in which, deviating from the first exemplary embodiment, spherical bulk material 102 of different diameters is used, with macrostructuring 10" also being provided. To secure the bulk material 102 in the pressure medium flow 4, a channel insert 26 is designed as a detachable, cup-shaped sieve-like retaining structure is provided, so that the micro- or nanostructured surface 8" formed on the bulk material 102 can be detached in a modular manner according to the invention by simply changing the channel insert 26. The channel insert has a porous cover 28 at its downstream end section and a free opening cross section 30 at its other end section. This can be formed on a detachable intermediate piece of the pressure medium channel. The wall 26 can be either impermeable or, like 28, permeable.

Der Druckmittelkanal, aber auch der Tank, können zur besseren Kontrolle der Abscheidung und Koaleszenz transparent sein.The pressure medium channel, but also the tank, can be transparent for better control of the separation and coalescence.

4 zeigt alternativ oder ergänzend zu den Platten 24 gemäß 2, einen in einen Tank 116 eingesetzten Käfig 126 als Rückhaltestruktur mit darin angeordnetem Schüttgut 102 mit mikro- oder nanostrukturierter Oberfläche. Solch ein Käfig 126 kann prinzipiell auch im Druckmittelkanal 1 als Kanaleinsatz modular lösbar angeordnet sein. Dabei ist der Käfig 126 formstabil und großmaschig und bietet einen sehr geringen Strömungswiderstand. Um das Mitreißen des Schüttgutes zu verhindern, wirkt er mit einer Innenauskleidung aus Gewebe 36 zusammen, deren Porengröße kleiner als ein kleinster Durchmesser des Schüttgutes 102 ist. 4 shows alternatively or in addition to the plates 24 according to FIG 2 , a cage 126 inserted into a tank 116 as a retaining structure with bulk material 102 having a microstructured or nanostructured surface arranged therein. In principle, such a cage 126 can also be arranged in the pressure medium channel 1 as a channel insert in a modular, detachable manner. The cage 126 is dimensionally stable and has a large mesh and offers a very low flow resistance. In order to prevent the bulk material from being entrained, it cooperates with an inner lining made of fabric 36, the pore size of which is smaller than a smallest diameter of the bulk material 102.

5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Aggregates 214 mit einem Druckmittelkanal 201 mit Stromteiler 38 und einem fluidisch nachgeschalteten Behälter 216. Die stromaufwärtige Stromaufteilung in mehrere Druckmitteströmungspfade 40 dient der Senkung der lokalen Durchströmungsgeschwindigkeit im Behälter 216 und einer besseren räumlichen Verteilung der Durchströmung. Das abgeschiedene Gas wird aus dem Behälter 216 über einen Entlüftungspfad 42 abgeführt, der im Aggregat 14; 114 gemäß 2; 4 nicht gesondert dargestellt wurde. 5 shows a fifth embodiment of a unit 214 with a pressure medium channel 201 with a flow divider 38 and a fluidically downstream container 216. The upstream flow division into several pressure medium flow paths 40 serves to reduce the local flow rate in the container 216 and a better spatial distribution of the flow. The separated gas is discharged from the container 216 via a vent path 42 in the unit 14; 114 according to 2 ; 4 was not shown separately.

6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Druckmittelkanals 301 mit einem eingeschraubten Kanalstück oder Rohrstück 44. Als Rückhaltestruktur ist im Bereich der verschraubten Endabschnitte Rohrstücks 44 ein gelochtes oder ein beispielsweise mit wabenförmigen Durchgangsausnehmungen ausgebildetes, vom Druckmittel durchströmbares Schott 326 vorgesehen. Zwischen den Schotts 326 ist Schüttgut 102 vorgesehen. Die Lochung/Durchgangsausnehmung richtet sich dabei nach einer Schüttgutgröße sowie erwünschten Strömungseffekten wie Druckverlust oder zu erzeugendem Turbulenzgrad. Mittels dem lösbaren Rohrstücks 44 ist die am Schüttgut 102 mikro- oder nanostrukturiert ausgebildete Oberfläche erfindungsgemäß modular auswechselbar. 6 shows a sixth exemplary embodiment of a pressure medium duct 301 with a screwed-in duct piece or pipe section 44. A perforated bulkhead 326 or a partition 326 through which the pressure medium can flow is provided in the area of the screwed end sections of pipe section 44 as a retaining structure. Bulk material 102 is provided between the bulkheads 326 . The perforation/through-hole depends on the bulk material size and desired flow effects such as pressure loss or the degree of turbulence to be generated. By means of the detachable piece of pipe 44, the surface of the bulk material 102, which has a microstructure or nanostructure, can be exchanged in a modular manner according to the invention.

7 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel eine Druckmittelkanals 401 mit einem modular lösbaren Rohrstück 444, bei dem das Schüttgut oder Füllgut 402 gerichtet im Rohrstück 444 angeordnet ist. In 7 oben ist der Druckmittelkanal 401 schematisiert rechteckig ausgebildet. Das Füllgut 402 ist abstrahiert stangenförmig gezeigt. Es kann alternativ beispielsweise aus sich längs erstreckenden Seilen, Litzen, verdrillten, oder spiralförmigen Strukturen, oder dergleichen wie in 7 unten gezeigt, zur gezielten Vergrößerung der tangential überströmten Oberfläche 8 ausgebildet sein. 7 shows a seventh exemplary embodiment of a pressure medium channel 401 with a modular, detachable pipe section 444, in which the bulk material or filling material 402 is arranged in the pipe section 444 in a directed manner. In 7 At the top, the pressure medium channel 401 is embodied in a schematic, rectangular manner. The filling material 402 is shown abstractly in the form of a rod. It can alternatively be made, for example, of longitudinally extending ropes, strands, twisted or spiral structures, or the like as in 7 shown below, be designed for the targeted enlargement of the tangentially overflowed surface 8.

8 zeigt ein achtes und neuntes Ausführungsbeispiel eines Druckmittelkanals 501; 601 in einem schematischen Längsschnitt. Dabei ist die mikro- oder nanostrukturierte Oberfläche 8 an Filter-, Gewebe- oder Sieblagen 46 ausgebildet, die modular lösbar sind. Diese mit funktionalisierten Oberflächen versehene Filter oder Gewebe sind in Lagen ausgebildet und können in verschiedenen Winkeln zur Strömung angestellt sein. An den Sieblagen 46 haften gemäß 8 links kleine Blasen an, koaleszieren und schwemmen als große Blasen ab. Gemäß 8 rechts, scheiden in oder an den Sieblagen kleine Blasen ab schwemmen wenig oder nicht ab. 8th shows an eighth and ninth exemplary embodiment of a pressure medium channel 501; 601 in a schematic longitudinal section. Here is the micro- or nanostructured surface 8 formed on filter, fabric or sieve layers 46, which are modular detachable. These filters or fabrics provided with functionalized surfaces are formed in layers and can be set at different angles to the flow. Adhere to the screen layers 46 in accordance with 8th Small bubbles appear on the left, coalesce and wash away as large bubbles. According to 8th right, separate small bubbles in or on the sieve layers, wash away little or not at all.

9 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäß mit einem regelmäßigen double-re-entrant-Geometriemerkmal strukturierten Oberfläche 8. Dabei ist das Geometriemerkmal von pilz- oder schirmförmig ausgestalteten Erhebungen 48 gebildet. Die Erhebung 48 hat einen Stamm 50 und ein daran anschließendes, in einer Draufsicht kreisförmiges, Dach 52. Beide 50, 52 bilden im Prinzip einen ersten Hinterschnitt bezogen auf eine Flächennormale aus. Berandet ist das Dach 50 von einer nach unten hin zur Basis des Stamms 50 weisenden, vollumfänglichen Lippe 54. Eine solche Form einer „double-re-entrant-Geometrie“ erweist sich als besonders effektiv, die Gasabscheidung im hydraulischen Druckmittel 4 zu verbessern. 9 shows a cross section of a surface 8 structured according to the invention with a regular double-reentrant geometric feature. The geometric feature is formed by elevations 48 designed in the shape of a mushroom or an umbrella. The elevation 48 has a trunk 50 and an adjoining roof 52 which is circular in plan view. In principle, both 50, 52 form a first undercut in relation to a surface normal. The roof 50 is bordered by a full-circumferential lip 54 pointing downwards towards the base of the trunk 50. Such a form of a “double-re-entrant geometry” has proven to be particularly effective in improving the gas separation in the hydraulic pressure medium 4.

10 zeigt eine Ansicht einer Oberfläche 8''', die erfindungsgemäß nanoskalige double-re-entrant-Geometriemerkmale 47 aufweist, von denen in 10 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich einige mit Bezugszeichen versehen sind. Anders als im vorherigen Ausführungsbeispiel gemäß 9 ist die Strukturierung hier jedoch nicht regelmäßig, sondern unregelmäßig, im konkreten Fall über Nanofilamente realisiert. In abstrahierter Form ähneln sich die double-re-entrant-Geometriemerkmale 47; 48 der beiden Ausführungsbeispiele, jedoch ist es möglich, dass ein Herstellungsprozess für die unregelmäßige Strukturierung gemäß 10 kostengünstiger ist. 10 shows a view of a surface 8''' which, according to the invention, has nanoscale double-reentrant geometric features 47, of which 10 for reasons of clarity, only some are provided with reference symbols. Unlike the previous embodiment according to 9 However, the structuring here is not regular, but rather irregular, realized in this specific case via nanofilaments. In abstract form, the double-reentrant geometric features 47 are similar; 48 of the two exemplary embodiments, however, it is possible that a manufacturing process for the irregular structuring according to FIG 10 is cheaper.

Offenbart ist ein hydraulischer Druckmittelkanal für organisches oder ölbasiertes, hydraulisches Druckmittel mit einer davon anströmbaren Oberfläche, die mittels mikro- und/oder nanoskaliger Strukturierung derart funktionalisiert ist, dass im so strukturierten Bereich eine Benetzung mit Gas gegenüber einer Benetzung mit dem Druckmittel erhöht ist, wobei die Oberfläche modular lösbar angeordnet ist.Disclosed is a hydraulic pressure medium channel for organic or oil-based, hydraulic pressure medium with a surface that can be flown onto, which is functionalized by means of microscale and/or nanoscale structuring in such a way that wetting with gas is increased compared to wetting with the pressure medium in the area structured in this way, wherein the surface is arranged in a modular detachable manner.

BezugszeichenlisteReference List

1; 101; 201; 301; 401; 501; 6011; 101; 201; 301; 401; 501; 601: Druckmittelkanalpressure medium channel
2; 102; 4022; 102; 402: Schüttgut/Füllgutbulk goods/filling goods
44: Druckmittelleverage
6, 6'6, 6': Gasblasegas bubble
8; 8'; 8''; 8'''8th; 8th'; 8th''; 8th''': mikro- / nanoskalig strukturierte Oberflächemicro- / nanoscale structured surface
10; 10'; 10"10; 10'; 10": makroskalige Strukturierungmacro-scale structuring
1212: Turbulenzturbulence
1414: Aggregataggregate
16; 116; 21616; 116; 216: Tank, Behältertank, container
1818: Ölspiegeloil level
2020: Bodenfloor
2222: Ablaufkanaldrain channel
2424: Platteplate
26; 126; 32626; 126; 326: Kanaleinsatzchannel insert
2828: Deckellid
3030: Öffnungsquerschnittopening cross-section
3232: Radialschulterradial shoulder
3434: radialen Verengungradial constriction
3636: Gewebetissue
3838: Stromteilerpower divider
4040: Druckmitteströmungspfadepressurized medium flow paths
4242: Entlüftungspfadvent path
44; 44444; 444: Rohrstückpiece of pipe
4646: Siebeinlagesieve insert
4747: reentrant Struktur unregelmäßigreentrant structure irregular
4848: Erhebung reentrant Struktur regelmäßigSurvey reentrant structure regularly
5050: Stamm reentrant Strukturroot reentrant structure
5252: Dach reentrant Strukturroof reentrant structure
5454: Lippe reentrant StrukturLip reentrant structure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2016182761 A1 [0004]
DE 9420802 U1 [0004]
US5676740 [0004]

Claims

Hydraulic pressure medium duct for organic or oil-based hydraulic pressure medium (4), characterized by a surface (8; 8';8'';8''') arranged in a pressure medium flow path, which is structured on a microscale or nanoscale at least in sections such that its wetting with gas (6) is increased compared to wetting with the pressure medium (4), and which is arranged in a modular, detachable manner.

Pressure medium channel after claim 1 , wherein the surface (8; 8';8'';8''') is arranged in a detachable channel piece (44; 444) or detachable channel insert (26; 126; 226).

Pressure medium channel after claim 1 or 2 , wherein the surface (8; 8';8'';8''') is formed on elements (2; 102; 402; 24; 46) which are poured (2; 102), unordered, ordered (24; 46 ; 402) and/or attached.

Pressure medium channel after claim 2 and 3 , wherein the channel piece (44; 444) or the channel insert has a retaining structure (26; 126; 226; 326) through which fluid can flow, by which the elements (2; 102; 24) are retained against the pressure medium flow (4).

Pressure medium channel after claim 4 wherein the retaining structure comprises a rigid porous cage (126; 226), basket, cup (26), funnel or rigid porous screen or bulkhead (326) or the like.

Pressure medium channel after claim 4 or 5 wherein the containment structure comprises a woven fabric (36), knit, mesh, screen or the like, the pores of which are smaller than a smallest of the elements (102).

Pressure medium channel at least after claim 3 , wherein at least one of the elements is a rod, a ball (102), a ring, Pallring (2), a grid, a screen, a fabric, a knitted fabric, porous foam, a braid, a rope (402), a strand, a Filament, a filter layer (46) or the like.

Pressure medium channel at least after claim 3 , wherein at least one property of the elements (46) in the direction of the pressure medium flow path and/or transversely thereto is constant, varies (102), varies in a defined manner, or is constant in zones and varies in a defined manner across the zones.

Pressure medium channel after claim 8 , wherein the at least one property is a shape, dimensions, orientation of the elements (46; 102) or a configuration of the micro- or nano-structuring (8; 8';8'';8''').

Pressure medium channel after claim 8 or 9 , wherein the at least one property and/or its constancy or variance depending on a pressure loss, a separation of the gas (6) and/or a coalescence of the gas (6) is optimized.

Pressure medium duct according to one of the preceding claims with a flow divider (38) upstream of the surface with at least two outgoing pressure medium flow paths (40), in each of which a different area of the surface is arranged.

Pressure medium duct according to one of the preceding claims with a ventilation path (42) via which the separated gas (6) can be discharged and/or a discharge path (22) via which the degassed pressure medium (4) can be discharged.

Hydraulic unit with a hydraulic component (16; 116) to which a pressure medium channel (1; 101; 201; 301; 401; 501; 601) designed according to one of the preceding claims is fluidically connected.

aggregate after Claim 13 , wherein the component is a container or tank (16; 116).

aggregate after Claim 13 or 14 with an inner surface (8; 8';8'';8''') that can be wetted by the pressure medium (4), which is structured at least in sections on a microscale or nanoscale in such a way that wetting with gas (6) on it is more difficult than wetting with the pressure medium (4) is increased.