DE102020212492A1

DE102020212492A1 - Hydraulic pressure medium channel Hydraulic unit with pressure medium channel

Info

Publication number: DE102020212492A1
Application number: DE102020212492.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Perschall
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 ist ein hydraulischer Druckmittelkanal mit einem Druckmittelströmungspfad, der sich von einem Druckmitteleingang hin zu einem Druckmittelausgang und zwischen einander gegenüber angeordneten Kanalflächen erstreckt.Offenbart ist zudem ein hydraulisches Aggregat damit.A hydraulic pressure medium channel is disclosed with a pressure medium flow path which extends from a pressure medium inlet to a pressure medium outlet and between channel surfaces arranged opposite one another. A hydraulic unit is also disclosed therewith.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Druckmittelkanal gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein hydraulisches Aggregat gemäß Anspruch 15.The invention relates to a hydraulic pressure medium channel according to the preamble of claim 1 and a hydraulic unit according to claim 15.

Hydraulische Aggregate führen 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 aggregates carry pressure medium, the properties of which are influenced by free air bubbles in the oil, which poses a problem for the operational 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 Behälter Tank zu realisieren, wobei die Entgasung darin in Abhängigkeit der Verweilzeit des Druckmittels 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 a tank, with the degassing taking place therein as a function of the dwell time of the pressure medium. 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.

Daher wird die Entgasung häufig bereits im Zulauf zum Tank eingeleitet. Vorbekannte Konzepte zur Luftblasenabscheidung aus hydraulischen Flüssigkeiten basieren in der Regel auf starren, durchströmten Apparaturen wie beispielsweise Sieben, Zyklonen oder dergleichen.Therefore, the degassing is often already initiated in the inlet to the tank. Previously known concepts for separating air bubbles from hydraulic fluids are generally based on rigid, flow-through apparatus such as screens, cyclones or the like.

Um die Flexibilität zu erhöhen und eine kleinräumige Bauform bereitzustellen, kennt der Stand der Technik im Druckmittelkanal hin zum Tank sogenannte Mikro-Blasenabscheider einzusetzen. Sie beinhalten ein Koaleszenzmedium zur BlasenKoaleszenz und -Abscheidung, das durch Austausch an geänderte Betriebsbedingungen oder -medien anpassbar ist. Beispiele hierfür sind aus den Druckschriften WO 2016 182 761 A1 , DE 942 08 02 U1 oder US 5 676 740 bekannt. Das Koaleszenzmedium wird dabei jeweils von spiral-, sieb- oder bürstenförmigem Schütt- oder Füllgut gebildet, an dem die kleinen Blasen abscheiden und zu größeren koaleszieren und somit vom Fluid direkt oder später im Tank erleichtert trennbar sind. In order to increase flexibility and to provide a small-scale design, the prior art knows how to use so-called micro-bubble separators in the pressure medium channel to the tank. They contain a coalescing medium for bubble coalescence and separation, which can be adapted to changing operating conditions or media by replacing them. Examples of this are from the publications WO 2016 182 761 A1 , DE 942 08 02 U1 or U.S. 5,676,740 famous. The coalescing medium is formed by spiral, sieve or brush-shaped bulk or filling material, on which the small bubbles separate and coalesce into larger ones and can therefore be easily separated from the fluid directly or later in the tank.

Beides resultiert einer geringeren, notwendigen Verweilzeit im Tank und somit in einem kleineren Tank.Both result in a shorter, necessary residence time in the tank and thus in a smaller tank.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Druckmittelkanal mit einer Abscheidung von Gasblasen zu schaffen, durch den eine Abscheidung von Blasen effizienter erfolgen kann. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein hydraulisches Aggregat zu schaffen, das zur Abscheidung der Luftblasen weniger Bauraum benötigt.In contrast, the invention is based on the object of creating a pressure medium channel with a separation of gas bubbles, through which a separation of bubbles can take place more efficiently. In addition, the invention is based on the object of creating a hydraulic unit that requires less installation 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 15.The first task is solved by a pressure medium channel with the features of claim 1, the second by a hydraulic unit with the features of claim 15.

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

Ein hydraulischer Druckmittelkanal hat einen Druckmittelströmungspfad, der sich zwischen einander gegenüber angeordneten Kanalflächen von einem Druckmitteleingang hin zu einem Druckmittelausgang erstreckt. Entlang dem Druckmittelströmungspfad ist Druckmittel mit darin enthaltenen Gasblasen, im Folgenden Blasen genannt, strömbar. Erfindungsgemäß sind die Kanalflächen zueinander tangential relativbeweglich, sodass ein Geschwindigkeitsgradient verstärkbar ist. Insbesondere ist so eine Couette-Strömung erzeugbar.A hydraulic pressure medium channel has a pressure medium flow path which extends between oppositely arranged channel surfaces from a pressure medium inlet to a pressure medium outlet. Pressure medium containing gas bubbles, referred to below as bubbles, can flow along the pressure medium flow path. According to the invention, the channel surfaces can be moved tangentially relative to one another, so that a speed gradient can be increased. In particular, a Couette flow can be generated in this way.

Im Sinne dieser Schrift sind die Kanalflächen dann tangential relativbeweglich, wenn wenigstens eine von ihnen tangential zur anderen beweglich angeordnet ist. Die andere kann fest oder tangential beweglich zur einen angeordnet sein.For the purposes of this document, the channel surfaces are relatively movable tangentially if at least one of them is arranged to be movable tangentially to the other. The other can be fixed or tangentially movable to one.

Durch den, verglichen mit einem herkömmlichen Druckmittelkanal mit starren Kanalflächen, stärkeren Geschwindigkeitsgradienten sind die mitgeführten Blasen in höherem Maße dazu gezwungen, einander zu überholen. Da so die Überholvorgänge gleichmäßiger über den Querschnitt des Druckmittelströmungspfades verteilt sind, als beim herkömmlichen Druckmittelkanal, steigt damit auch die Anzahl der zu erwartenden Blasenkollisionen und damit wiederum die Wahrscheinlichkeit für Blasenkoaleszenz und zum Wachstum der Blasen an. Größere Blasen sind leichter von der flüssigen Phase des Druckmittel abscheidbar, sodass der erfindungsgemäße ausgestaltete Druckmittelkanal die Abscheidung der Gasblasen effizienter macht.Due to the greater velocity gradient compared to a conventional pressure medium channel with rigid channel surfaces, the entrained bubbles are forced to overtake one another to a greater extent. Since the overtaking maneuvers are distributed more evenly over the cross section of the pressure medium flow path than in the conventional pressure medium channel, the number of bubble collisions to be expected and thus in turn the probability of bubble coalescence and bubble growth increases. Larger bubbles can be separated more easily from the liquid phase of the pressure medium, so that the pressure medium channel designed according to the invention makes the separation of the gas bubbles more efficient.

Die Relativbewegung der Kanalflächen kann translatorisch und/oder rotatorisch sein.The relative movement of the channel surfaces can be translational and/or rotational.

Eine vorrichtungstechnisch einfache Möglichkeit, die Relativbewegung dauerhaft zu ermöglichen ist, wenn in einer Weiterbildung wenigstens eine der Kanalflächen umlaufend gelagert und/oder antreibbar, insbesondere angetrieben ist.A possibility that is simple in terms of device technology for permanently enabling the relative movement is if, in a further development, at least one of the channel surfaces is mounted circumferentially and/or can be driven, in particular driven.

Im translatorischen Fall ist in einer Weiterbildung hierzu wenigstens eine der Kanalflächen gemäß einem Band oder Fließband umlaufend ausgestaltet, im rotatorischen Fall sind rotationssymmetrische Kanalflächen bevorzugt.In a translational case, at least one of the channel surfaces is configured circumferentially according to a belt or conveyor belt in a further development; in the rotary case, rotationally symmetrical channel surfaces are preferred.

Um eine Turbulenz bei Rotation zu erhöhen und so die Koaleszenz zu verbessern, sind Ausführungen denkbar, bei denen wenigsten einer der Kanalflächen in einer Rotationsebene einen Polygonquerschnitt aufweist, und somit im Raum ein zylindrisches oder pyramidenförmiges Vielflach ausbildet.In order to increase turbulence during rotation and thus improve coalescence, designs are conceivable in which at least one of the Channel surfaces has a polygonal cross-section in a plane of rotation, and thus forms a cylindrical or pyramidal polyhedron in space.

Im translatorischen Fall ist von den Kanalflächen ein Spalt, im rotatorischen Fall ein Ringspalt begrenzt, in dem sich der Druckmittelströmungspfad erstreckt.In the translatory case, the channel surfaces delimit a gap, in the rotary case an annular gap, in which the pressure medium flow path extends.

In einer Weiterbildung ist eine Relativgeschwindigkeit der Kanalflächen einstellbar oder verstellbar. Nicht jede Kollision freier Blasen führt auch zu deren Koaleszenz. Deren Auftreten hängt von einer geeigneten Kollisionsgeschwindigkeit sowie Kollisionsdauer ab. Mittels der Einstellung, also einer für den Betrieb vorgenommenen Grundeinstellung, oder der Verstellung, beispielsweise im Sinne einer Steuerung oder Regelung, sind diese beiden Parameter Kollisionsgeschwindigkeit sowie Kollisionsdauer beim gegenseitigen Überholen der Blasen besser beeinflussbar und die Blasenabscheidung ist noch effizienter.In a development, a relative speed of the channel surfaces can be set or adjusted. Not every collision of free bubbles leads to their coalescence. Their occurrence depends on a suitable collision speed and collision duration. By means of the setting, i.e. a basic setting made for operation, or the adjustment, for example in the sense of a control or regulation, these two parameters, collision speed and collision duration when the bubbles overtake each other, can be better influenced and the bubble separation is even more efficient.

Mit dem gleichen Ziel ist in einer Weiterbildung der Spalt oder Ringspalt ein- oder verstellbar ausgestaltet.In a further development, the gap or annular gap is designed to be adjustable or adjustable with the same aim.

Die genannte Ein- oder Verstellung ermöglicht es zudem ein Zerreißen des Druckmittelfilms zwischen zwei Blasen und damit auch die Koaleszenz durch die Fluidscherung und die Scherung der Blasen zu begünstigen. Hierdurch werden die Blasen in größerer Häufigkeit zur Koaleszenz und damit zur Vergrößerung und Abscheidung gebracht.Said setting or adjustment also makes it possible for the pressure medium film to tear between two bubbles and thus also to promote coalescence due to the shearing of the fluid and the shearing of the bubbles. This causes the bubbles to coalesce with greater frequency and thus enlarge and separate.

Hierzu ist in einer Weiterbildung wenigstens eine der Kanalflächen in einer ersten Einstellrichtung des Spalts oder Ringspalts mit einer Komponente normal zu der oder den Kanalflächen verschieblich, und insbesondere zur Einstellung in dieser Position festlegbar, ausgestaltet. Die erste Einstellrichtung ist im Falle rotationssymmetrischer Kanalflächen mit gegenüberliegenden konvergierenden, beispielsweise kegelförmigen Abschnitten, vorzugsweise parallel zur Symmetrieachse.For this purpose, in a development, at least one of the channel surfaces is designed to be displaceable in a first setting direction of the gap or annular gap with a component normal to the channel surface or surfaces, and in particular to be fixed in this position for setting. In the case of rotationally symmetrical channel surfaces with oppositely converging, for example conical sections, the first adjustment direction is preferably parallel to the axis of symmetry.

Eine Weiterbildung mit einer zweiten Einstellrichtung quer zur ersten Einstellrichtung ist denkbar, um, beispielsweise im Falle rotationssymmetrischer Kanalflächen mit gegenüberliegenden konvergierenden, beispielsweise kegelförmigen Abschnitten, den Ringspalt asymmetrisch einzustellen.A further development with a second adjustment direction transverse to the first adjustment direction is conceivable in order, for example in the case of rotationally symmetrical channel surfaces with oppositely converging, for example conical sections, to set the annular gap asymmetrically.

In einer Weiterbildung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, über die eine Ein- und/oder Verstellung in Abhängigkeit von erfassbaren oder erfassten Prozessgrößen, insbesondere einer erfassten Blasengröße im Druckmittel, steuerbar oder regelbar ist.In one development, a control device is provided, via which an adjustment and/or adjustment can be controlled or regulated as a function of detectable or detected process variables, in particular a detected bubble size in the pressure medium.

In einer Weiterbildung sind die Kanalflächen derart geformt und/oder der Spalt, Ringspalt und/oder die Relativgeschwindigkeit ist oder sind derart ein- oder verstellbar, dass eine Taylor-Couette-Strömung induzierbar oder induziert ist. Dabei können Taylorwirbel, einfach oder mehrfach auftreten.In a development, the channel surfaces are shaped in such a way and/or the gap, annular gap and/or the relative speed can be set or adjusted in such a way that a Taylor-Couette flow can be or is induced. Taylor vortices can occur singly or multiple times.

Grundlegend kann der Effekt der Koaleszenz erreicht werden, indem die Kanalflächen quer und/oder parallel zum Druckmittelströmungspfad tangential relativbeweglich sind.Basically, the effect of coalescence can be achieved in that the channel surfaces are relatively movable transversely and/or parallel to the pressure medium flow path tangentially.

Vorzugsweise ist die Relativbewegung im bestimmungsgemäßen Betrieb dauerhaft, wodurch insbesondere ein stationärer oder quasistationärer Betrieb möglich ist.The relative movement is preferably permanent in the intended operation, as a result of which stationary or quasi-stationary operation is possible in particular.

Sie kann dauerhaft mit gleichbleibender Richtung oder dauerhaft mit oszillierender Richtung erfolgen.It can be permanent with a constant direction or permanent with an oscillating direction.

In einer Weiterbildung sind die Kanalflächen in Abhängigkeit einer Zielgröße, wie beispielsweise einer Effizienz des Blasenwachstums, aufeinander abgestimmt geformt und/oder gelagert.In a further development, the channel surfaces are shaped and/or mounted in a way that is coordinated with one another depending on a target variable, such as, for example, the efficiency of the bubble growth.

In einer Weiterbildung kann diese Form einen Abschnitt aufweisen, in dem die Kanalflächen, mit Spaltmaß oder Ringspaltmaß beabstandet, in Eingriff sind, wobei der Eingriff vom Druckmittelströmungspfad gekreuzt ist. So ist der Druckmittelströmungspfad durch den Eingriff labyrinthartig verlängert und die Scherung erhöht, was die Wahrscheinlichkeit der Koaleszenz erhöht.In a further development, this shape can have a section in which the channel surfaces, spaced apart by a gap dimension or annular gap dimension, are engaged, with the engagement being crossed by the pressure medium flow path. Thus, the pressure medium flow path is lengthened in a labyrinthine manner through the engagement and the shear is increased, which increases the likelihood of coalescence.

In einer Weiterbildung ist der mit Spaltmaß oder Ringspaltmaß beabstandete Eingriff von einer sich in Richtung der dauerhaften Relativbewegung erstreckenden Nut-Rippe gebildet, wobei an einer der Kanalflächen die Nut und an der anderen die Rippe gebildet ist.In a further development, the engagement spaced with a gap dimension or annular gap dimension is formed by a groove-rib extending in the direction of the permanent relative movement, the groove being formed on one of the channel surfaces and the rib on the other.

Zum Erzeugen der Relativbewegung ist in einer Weiterbildung wenigstens eine der Kanalflächen in der Richtung antreibbar, insbesondere angetrieben, wobei die andere der Kanalflächen fest ist oder in gleicher und/oder entgegengesetzter Richtung antreibbar, insbesondere angetrieben ist. Der Antrieb kann passiv, durch Nutzung der Druckmittelströmung, oder aktiv oder extern, mittels einer Antriebsmaschine ausgebildet sein.In order to generate the relative movement, in one development at least one of the channel surfaces can be driven, in particular driven, in the direction, with the other of the channel surfaces being fixed or drivable, in particular driven, in the same and/or opposite direction. The drive can be passive, by using the flow of pressure medium, or active or external, by means of a drive machine.

In einer Weiterbildung ist eine Längs-, Rotations- oder Symmetrieachse vorgesehen, entlang der sich der Druckmittelströmungspfad erstreckt, und zu der die Kanalflächen zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch geformt sind, wobei eine radial innere der Kanalflächen drehbar gelagert ist, und insbesondere antreibbar ist, und die radial äußere der Kanalflächen fest ist, oder umgekehrt, ober wobei beide Kanalflächen drehbar gelagert sind, und insbesondere gleichsinnig oder entgegengesetzt antreibbar sind.In a further development, a longitudinal, rotational or symmetrical axis is provided, along which the pressure medium flow path extends, and to which the channel surfaces are formed rotationally symmetrically, at least in sections, with a radially inner one of the channel surfaces being rotatably mounted and in particular drivable, and the radial outer of the channel surfaces is fixed, or vice versa, upper wherein both channel surfaces are rotatably mounted, and in particular can be driven in the same direction or in opposite directions.

Die radial äußere Kanalfläche kann die eines Gehäuses sein. Dieses kann angetrieben sein oder fest angeordnet sein.The radially outer channel surface can be that of a housing. This can be driven or fixed.

In einer Weiterbildung ist ein Entlüftungskanal vorgesehen, der sich vom Druckmittelausgang oder einem Abzweig entlang des Druckmittelströmungspfades weg erstreckt, und über den die Blasen abgeschieden werden können.In a further development, a ventilation channel is provided, which extends away from the pressure medium outlet or a branch along the pressure medium flow path and via which the bubbles can be separated.

Bei rotationssymmetrischer Bauform ist der Entlüftungskanal insbesondere radial innerhalb, insbesondere konzentrisch zur radial inneren Kanalfläche, angeordnet.In the case of a rotationally symmetrical design, the ventilation duct is arranged in particular radially inside, in particular concentrically with the radially inner duct surface.

Eine Einbaurichtung des Druckmittelkanals ist vorzugsweise parallel zur Schwerkraft mit dem Druckmittelausgang unten, wobei sich der Entlüftungskanal entgegen der Schwerkraft noch oben erstreckt.An installation direction of the pressure medium duct is preferably parallel to the force of gravity with the pressure medium outlet at the bottom, with the ventilation duct extending upwards counter to the force of gravity.

In einer Weiterbildung, und insbesondere zur bereits angesprochenen Verbesserung der Koaleszenz, weisen die Kanalflächen einen Zylinder-, Kegel-, Kugel- oder Konusabschnitt auf.In a further development, and in particular for the already mentioned improvement in coalescence, the channel surfaces have a cylinder, cone, sphere or cone section.

In einer Weiterbildung ist zur Erhöhung der Koaleszenz ein mit Gas beaufschlagbarer Kanal mit einer Mündung in den Druckmittelströmungspfad vorgesehen. Um Überholvorgänge und Kollisionshäufigkeiten zu erhöhen, können so gezielt größere Blasen eingebracht werden, beispielsweise durch Druckluft oder vorgelagerte Düsenkonturen zur Unterdruckerzeugung mit Verbindung zur Umgebung. Diese großen Blasen können, wie oben beschrieben, in die Scherschicht ragen und werden daher mit anderer Geschwindigkeit transportiert. Weiterhin vergrößert sich durch die großen Blasen - gegenüber kleinen Blasen - die Wahrscheinlichkeit, beim Überholen mit mehreren kleinen Blasen zu kollidieren. Auf diese Weise kann das Einbringen großer Blasen zu einer verbesserten Entfernung kleiner Blasen beitragen, ohne dass dies zu einem generellen Funktionsnachteil führen würde, da die eingebrachten großen Blasen ohnehin gut abscheiden können.In a further development, a channel that can be pressurized with gas and has an opening into the pressure medium flow path is provided to increase the coalescence. In order to increase overtaking maneuvers and the frequency of collisions, larger bubbles can be introduced in a targeted manner, for example using compressed air or upstream nozzle contours to generate a vacuum with a connection to the environment. As described above, these large bubbles can protrude into the shear layer and are therefore transported at different speeds. Furthermore, the large bubbles - compared to small bubbles - increase the probability of colliding with several small bubbles when overtaking. In this way, the introduction of large bubbles can contribute to an improved removal of small bubbles without this leading to a general functional disadvantage, since the large bubbles that are introduced can separate well anyway.

In einer Weiterbildung ist eine Antriebseinrichtung mit externer Energieversorgung vorgesehen, über die wenigstens eine der Kanalflächen antreibbar ist. Alternativ oder ergänzend ist im Druckmittelströmungspfad eine Antriebseinrichtung angeordnet, über die wenigstens eine der Kanalflächen von der Druckmittelströmung antreibbar ist. Im letztgenannten Fall ist eine Antriebseinrichtung lediglich mit Rotor oder mit Rotor und Stator möglich. Ergänzend können mehrere solcher Antriebseinrichtungen im Druckmittelkanal in Reihe, parallel oder, insbesondere koaxial, geschachtelt angeordnet sein.In a development, a drive device with an external energy supply is provided, via which at least one of the channel surfaces can be driven. Alternatively or additionally, a drive device is arranged in the pressure medium flow path, via which at least one of the channel surfaces can be driven by the pressure medium flow. In the latter case, a drive device with only a rotor or with a rotor and stator is possible. In addition, several such drive devices can be arranged in series, in parallel or, in particular coaxially, nested in the pressure medium channel.

Um die Koaleszenz und Abscheidung der Blasen noch effizienter zu gestalten, ist in einer Weiterbildung wenigstens eine der Kanalflächen zumindest abschnittsweise derart mikro- oder nanoskalig strukturiert, 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.In order to make the coalescence and separation of the bubbles even more efficient, in one development at least one of the channel surfaces is structured on a microscale or nanoscale at least in sections in such a way 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.

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.

Das Druckmittel ist insbesondere ölbasiert. Es kann beispielsweise eine Wasser-Öl- oder ÖI-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 liquid based on polyalphaolefins or the like.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Kanalfläche 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 at least one channel surface is preferably microstructured 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 wenigstens eine Kanalfläche 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 at least one channel 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.

Diese Funktionalisierung der wenigstens einen Kanalfläche zu erhöhter Anhaftung von Gas gegenüber Druckmittel wird wie bereits erwähnt dadurch erreicht, dass die Kanalfläche mikro- oder nanostrukturiert ist. Dies ist vorzugsweise dadurch realisiert, dass sie in wenigstens einer Richtung wiederholt ein re-entrant-Geometriemerkmal aufweist.As already mentioned, this functionalization of the at least one channel surface for increased adhesion of gas to pressure medium is achieved in that the channel surface is microstructured 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 wenigstens eine Kanalfläche 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 Kanalflächenabschnitten abwechseln.In a particularly preferred development, the at least one channel surface is microstructured or nanostructured in such a way that it repeatedly has cavities, elevations or gaps in at least one direction, so that in this direction in Micro or nanometer range raised alternate with recessed channel surface sections.

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. 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 geometry feature.

Letztgenannte, mit Einstülpung oder Lippe, begünstigen die Gasabscheidung besonders und stellen ein sogenanntes double-re-entrant-Geometriemerkmal dar.The latter, with an indentation or lip, particularly promote gas separation and represent a so-called double-reentrant 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-re-entrant features and are applied by immersion, vaporization or spray processes can become.

Ein hydraulisches Aggregat hat erfindungsgemäß einen Druckmittelkanal, der gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgestaltet ist, und dessen Druckmittelausgang mittelbar oder unmittelbar in einen Druckmittelbehälter mündet, in dem eine Entgasung des Druckmittels erfolgt. Wie vorbeschrieben, erreichen den Druckmittelbehälter aufgrund der Wirkung des Druckmittelkanals größere Blasen und/oder weniger Blasen - im Falle der vorherigen Abscheidung über den Entlüftungskanal. In beiden Fällen kann daher der Druckmittelbehälter mit einer geringeren Entgasungsleistung und damit Behältergröße ausgelegt sein, da die größeren Blasen eine geringere Verweilzeit im Druckmittelbehälter benötigen um zu entweichen und die Blasenlast ggf. (Entlüftungskanal) reduziert ist.According to the invention, a hydraulic unit has a pressure medium channel which is designed in accordance with at least one aspect of the preceding description and whose pressure medium outlet opens directly or indirectly into a pressure medium tank in which the pressure medium is degassed. As described above, due to the effect of the pressure medium channel, larger bubbles and/or fewer bubbles reach the pressure medium container - in the case of previous separation via the ventilation channel. In both cases, the pressure medium tank can therefore be designed with a lower degassing capacity and thus tank size, since the larger bubbles require a shorter dwell time in the pressure medium tank to escape and the bubble load may be reduced (vent channel).

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

1 einen Druckmittelkanal gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Querschnitt,
2 eine Kollision von im Druckmittel getragener Blasen basierend auf einer erfindungsgemäß induzierten Scherung im Druckmittel,
3 einen Druckmittelkanal gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht,
4 ein Aggregat gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Druckmittelkanal gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,
5 ein Aggregat gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Druckmittelkanal gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,
6 einen Druckmittelkanal gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt, und
7 einen Druckmittelkanal gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt.

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

1 a pressure medium channel according to a first embodiment in a cross section,
2 a collision of bubbles carried in the pressure medium based on a shear in the pressure medium induced according to the invention,
3 a pressure medium channel according to a second embodiment in a perspective view,
4 a unit according to a first embodiment with a pressure medium channel according to a third embodiment, in a longitudinal section,
5 a unit according to a second embodiment with a pressure medium channel according to a fourth embodiment, in a longitudinal section,
6 a pressure medium channel according to a fifth embodiment, in a longitudinal section, and
7 a pressure medium channel according to a sixth embodiment, in a longitudinal section.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Druckmittelkanals 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Querschnitt. Der Druckmittelkanal 1 hat einen kreisförmigen Querschnitt. Dabei ist lediglich ein Quadrant des Querschnitts zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Prinzips dargestellt. Der Druckmittelkanal 1 erstreckt sich in die Betrachtungsebene entlang einer Längsachse 2 hinein. 1 shows a schematic representation of a pressure medium channel 1 according to a first embodiment in a cross section. The pressure medium channel 1 has a circular cross section. Only one quadrant of the cross section is shown to illustrate the principle according to the invention. The pressure medium channel 1 extends into the viewing plane along a longitudinal axis 2 .

Der Druckmittelkanal hat eine feste, das heißt fest gelagerte, Außenwand 4. An dieser ist innenseitig eine Kanalfläche 6 ausgebildet. Dieser in Richtung nach radial innen gegenüber ist eine Kanalfläche 8 einer Innenwand 10 des Druckmittelkanals 1 ausgebildet. Die Kanalflächen 6, 8 begrenzen so einen Ringspalt 12. In diesem ist Druckmittel zur Strömung entlang eines Druckmittelströmungspfades vorgesehen. Der Druckmittelströmungspfad erstreckt sich dabei von einem Druckmitteleingang (diesseits der Betrachtungsebene) zu einem Druckmittelausgang (jenseits der Betrachtungsebene, vgl. 3 ff.). Dabei führt das Druckmittel 14 Gasblasen 16 (im Folgenden Blasen) geringer Größe mit sich, die vom Druckmittel 14 abzuscheiden sind.The pressure medium channel has a fixed, that is to say firmly mounted, outer wall 4. A channel surface 6 is formed on the inside of this wall. A channel surface 8 of an inner wall 10 of the pressure medium channel 1 is formed opposite this in the radially inward direction. The channel surfaces 6, 8 thus delimit an annular gap 12. In this, pressure medium is provided for flow along a pressure medium flow path. The pressure medium flow path extends from a pressure medium inlet (this side of the viewing plane) to a pressure medium outlet (beyond the viewing plane, cf. 3 et seq.). The pressure medium 14 carries with it gas bubbles 16 (hereinafter bubbles) of small size, which are to be separated from the pressure medium 14 .

Die Innenwand 10 und somit die Kanalfläche 8, ist rotatorisch angetrieben, was in einer Relativbewegung und -geschwindigkeit der Kanalfläche 8 zur festen Kanalfläche 6 - symbolisiert durch den gekrümmten Pfeil - resultiert.The inner wall 10 and thus the channel surface 8 is driven in rotation, resulting in a relative movement and speed of the channel surface 8 to the fixed channel surface 6 - symbolized by the curved arrow - results.

Aufgrund der jeweiligen Haftbedingung des Druckmittels an Wänden 6, 8 bildet sich bei den relativ zueinander bewegten, gegenüberliegenden Wänden 6, 8 ein Geschwindigkeitsprofil 18 über den Ringspalt 12 quer zum Druckmittelströmungspfad aus, das in Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit der Innenwand 10, beziehungsweise der Kanalfläche 8, einen hohen bzw. über die Rotationsgeschwindigkeit einstellbaren Geschwindigkeitsgradienten über den gesamten Kanalquerschnitt aufweist.Due to the respective sticking condition of the pressure medium on walls 6, 8, a velocity profile 18 is formed across the annular gap 12 transverse to the pressure medium flow path in the opposite walls 6, 8 moving relative to one another, which, depending on the angular velocity of the inner wall 10 or the channel surface 8, has a high speed gradient or a speed gradient that can be set via the rotational speed over the entire channel cross section.

Durch diese Kinematik bedingt, sind die im Druckmittel mitgeführten Blasen 16 dazu gezwungen, einander zu überholen, sofern sie nicht exakt hintereinander auf einer Stromlinie laufen und den exakt gleichen Durchmesser besitzen. Der Überholvorgang führt dabei zu ihrem Zusammenrücken zu Blasen 16' gemäß 2, was die Wahrscheinlichkeit ihrer Kollision und ihrer Koaleszenz und dem damit einhergehenden Wachstum zu größeren Blasen 16" gemäß 1 erhöht.Due to this kinematics, the bubbles 16 entrained in the pressure medium are forced to overtake one another unless they run exactly one behind the other on a streamline and have exactly the same diameter. The overtaking process leads to them moving together to form bladders 16' according to FIG 2 , reflecting the probability of their collision and coalescence and consequent growth into larger bubbles 16" according to 1 elevated.

Auf unterschiedlichen Stromlinien, nicht direkt hintereinander angeordnete Blasen befinden sich auf unterschiedlichen Höhen, das heißt Radien, des Kanalquerschnittes, werden daher im Geschwindigkeitsprofil 18 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten transportiert und überholen sich dadurch zwangsweise. Dies geschieht über den gesamten Kanalquerschnitt.Bubbles that are not arranged directly one behind the other on different streamlines are at different heights, that is, radii, of the channel cross-section, are therefore transported in the speed profile 18 at different speeds and are forced to overtake one another as a result. This happens over the entire channel cross section.

Weisen die Blasen unterschiedliche Durchmesser auf und liegen auf der gleichen Stromlinie, kommt es aufgrund der Saffman-Auftriebskraft, der Gravitations- und ggf. der Zentrifugalkraft zur stärkeren Auslenkung einer Blase gegenüber der anderen. Ein stärkeres Hereinragen einer Blase in das Geschwindigkeitsgradientenfeld bewirkt einen schnelleren bzw. langsameren Transport, sodass es auch so zu einem gegenseitigen Überholen kommen muss.If the bubbles have different diameters and lie on the same streamline, the Saffman buoyancy force, the gravitational force and possibly the centrifugal force will cause one bubble to deflect more than the other. If a bubble protrudes more into the velocity gradient field, it causes faster or slower transport, so that mutual overtaking must also occur.

Über das somit erfindungsgemäß zusätzlich induzierte Geschwindigkeitsprofil 18 - auch als Couette-Strömung bekannt, sind die Überholvorgänge der Blasen gleichmäßiger über den Querschnitt des Ringspalts 12 verteilt. Damit steigt auch die Anzahl der zu erwartenden Blasenkollisionen und die Wahrscheinlichkeit für Blasenkoaleszenz und - Wachstum an, sodass im Endeffekt die Blasenabscheidung erleichtert oder verbessert ist.The overtaking processes of the bubbles are distributed more evenly over the cross section of the annular gap 12 via the velocity profile 18 additionally induced according to the invention--also known as Couette flow. This also increases the number of bubble collisions to be expected and the probability of bubble coalescence and growth, with the result that bubble separation is facilitated or improved.

Eine Eigenschaft des mit tangential relativbeweglichen Kanalflächen ausgestalteten Druckmittelkanals ist, dass die Blasenbewegung durch das die Blasenbewegung maßgeblich von der induzierten Strömung dominiert wird. Hierdurch kann ein bekanntes Problem gelöst werden, dass auf einer Strömungsvorauswirkung großer Blasen beruht. Insbesondere diese bewegen sich auch durch eigene Auftriebskräfte, sodass sie selbst durch ihre eigene Bewegung eine Strömung induzieren. Dies hat unter anderem eine Verdrängung anderer Blasen zur Folge, sodass es dort nicht zur Kollision und Koaleszenz kommen kann. Steigt beispielsweise eine große Luftblase nach oben auf, kann sie aus genanntem Grund nur sehr unwahrscheinlich mit kleineren Blasen auf ihrem Weg kollidieren. Der vorgestellte Druckmittelkanal umgeht diesen Effekt durch die starke, induzierte Strömung. Er eignet sich auch gut für kleinere Blasen, die nur geringe Aufstiegsgeschwindigkeiten aufweisen.A property of the pressure medium channel designed with tangentially relatively movable channel surfaces is that the bubble movement is decisively dominated by the induced flow. This can solve a known problem based on flow pre-effect of large bubbles. In particular, these also move through their own buoyancy forces, so that they induce a flow through their own movement. Among other things, this results in a displacement of other bubbles, so that collision and coalescence cannot occur there. For example, if a large air bubble rises, it is very unlikely that it will collide with smaller bubbles on its way for the reason mentioned. The pressure medium channel presented avoids this effect through the strong, induced flow. It also works well for smaller bubbles that have low ascent rates.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Druckmittelkanal 101 in perspektivischer Darstellung. Geometrisch entspricht er dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1, wobei nun seine zylindrische Grundform mit einer Erstreckung über die Höhe H dargestellt ist. Druckmittelkanal 101 hat einen Druckmitteleingang 20 und einen in Schwerkraftrichtung angeordneten Druckmittelausgang 22. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zur Kanalfläche 8 auch die Kanalfläche 6 antreibbar, also rotierbar. 3 shows a second embodiment of a pressure medium channel 101 in a perspective view. Geometrically it corresponds to the first exemplary embodiment 1 , where now its basic cylindrical shape is shown with an extension over the height H. Pressure medium channel 101 has a pressure medium inlet 20 and a pressure medium outlet 22 arranged in the direction of gravity. In contrast to the first exemplary embodiment, channel surface 6 can also be driven, ie rotated, in addition to channel surface 8 .

Mit dem Überschreiten einer Reynoldszahl gemäß dem bekannten Zusammenhang $R e = \frac{v \cdot d}{v} > 41,3 \sqrt{\frac{r}{d}}$

kann sich dann im Ringspalt 12 eine Taylor-Couette-Strömung, also eine Couette-Strömung mit überlagerten Taylorwirbeln 24, einstellen, welche in 3 rechts beispielhaft über die Höhe H und den Ringspalt 12 dargestellt sind.When a Reynolds number is exceeded according to the known relationship

R e = \frac{v \cdot i.e}{v} > 41.3 \sqrt{\frac{right}{i.e}}

a Taylor-Couette flow, i.e. a Couette flow with superimposed Taylor vortices 24, can then occur in the annular gap 12, which in 3 are shown on the right as an example over the height H and the annular gap 12 .

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Aggregates 26 mit einem Tank 28, in den der Druckmittelausgang 22 eines Druckmittelkanals 201 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel unterhalb eines Druckmittelspiegels 30 des Tanks 28 mündet. Auch hier ist das vorbeschriebene Prinzip eines durchströmten Scherspaltes mit induzierter Scher- oder Couette-Strömung wirksam und die Außenwand 204 und Innenwand 210 sind rotationssymmetrisch zur Längsachse 2 ausgebildet. Durch einen externen Antrieb (nicht dargestellt) ist die Innenwand 210 rotierbar, was zur Scherung und den damit verbundenen Effekten wie Kollision, Koaleszenz und Blasenwachstum führt. Abweichend von den vorherigen Ausführungsbeispielen weisen die Kanalflächen 206, 208 zwischen dem Druckmitteleingang 20 wechselnd kegelstumpfförmige und zylindrische Abschnitte 32, 34 und 36, 38 auf. Diese Durchmesserverteilung der Kanalflächen 206, 208 entlang der Längs- oder Drehachse 2 ist in Abhängigkeit des Druckmittelvolumenstroms, der Rotationsgeschwindigkeit und der Stoffparameter des Druckmittels hinsichtlich zu erwartender Antriebs-, Auftriebs-, Flieh- und Reibungskräfte ausgestaltet. 4 shows an embodiment of a hydraulic unit 26 with a tank 28, in which the pressure medium outlet 22 of a pressure medium channel 201 according to a third embodiment below a pressure medium level 30 of the tank 28 opens. The above-described principle of a shear gap through which flow occurs with induced shear or Couette flow is also effective here, and the outer wall 204 and inner wall 210 are rotationally symmetrical to the longitudinal axis 2 . By an external drive (not shown) is the Inner wall 210 rotatable, resulting in shear and associated effects such as collision, coalescence and bubble growth. Deviating from the previous exemplary embodiments, the channel surfaces 206, 208 between the pressure medium inlet 20 alternately have frustoconical and cylindrical sections 32, 34 and 36, 38. This diameter distribution of the channel surfaces 206, 208 along the longitudinal or rotational axis 2 is configured as a function of the pressure medium volume flow, the rotational speed and the material parameters of the pressure medium with regard to the expected drive, buoyancy, centrifugal and frictional forces.

Die so vergrößerten Blasen 16" können entweder durch einen koaxial in der Innenwand 10 ausgebildeten Entlüftungskanal 40, den Ringspalt 12 oder durch ausströmen in den Tank 26 und entweichen über den Druckmittelspiegel 30 abgeschieden werden.The bubbles 16″ enlarged in this way can be separated either through a ventilation channel 40 formed coaxially in the inner wall 10, through the annular gap 12, or through outflow into the tank 26 and escape via the pressure medium level 30.

5 zeigt ein abgewandeltes Aggregat 326, dass sich von dem gemäß 4 alleine in der Gestaltung der Kanalflächen 306, 308 unterscheidet. Erstgenannte weist eine rotationssymmetrische, innenumfängliche Rippe 42, letztere eine darauf mit Spaltmaß abgestimmte rotationssymmetrische, außenumfängliche Nut 44 auf, in die die Rippe 42 eintaucht. So wird eine Verlängerung des Scherspaltes erreicht, dass der Druckmittelströmungspfad vom Druckmitteleingang 20 hin zum Druckmittelausgang 22 den Spalt zwischen Rippe 42 und Nut 44 kreuzen muss. Hier sind allgemein auch labyrinthähnliche Spalte denkbar, wodurch jedoch auch der Strömungswiderstand ansteigt. 5 shows a modified unit 326 that differs from that according to 4 only in the design of the channel surfaces 306, 308 differs. The former has a rotationally symmetrical, inner peripheral rib 42, the latter has a rotationally symmetrical, outer peripheral groove 44 matched thereto with a gap dimension, into which the rib 42 dips. In this way, the shear gap is lengthened so that the pressure medium flow path from the pressure medium inlet 20 to the pressure medium outlet 22 has to cross the gap between the rib 42 and the groove 44 . In general, labyrinth-like gaps are also conceivable here, but this also increases the flow resistance.

Die 6 und 7 zeigen ein fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel eines Druckmittelkanals 401; 501 mit einem Antrieb der rotierenden Innenwand 410; 510 durch die Strömung selbst (6) und mit externem Antrieb (7).the 6 and 7 show a fifth and sixth embodiment of a pressure medium channel 401; 501 with a drive of the rotating inner wall 410; 510 by the flow itself ( 6 ) and with external drive ( 7 ).

Unabhängig von den hier gezeigten Ausführungsbeispielen kann ein Antrieb der jeweiligen Kanalfläche, oder beider, extern oder strömungsinduziert sein.Irrespective of the exemplary embodiments shown here, a drive of the respective channel surface, or both, can be external or flow-induced.

Für externen Antrieb bietet sich beispielsweise ein elektromechanischer Motor an. Dieser kann im Spezialfall derart gestaltet sein, dass ein Motor-Stator außerhalb der Kanalwandung (im Trockenen) liegt und elektromagnetisch über die Kanalwandung hinweg den im Druckmittel befindlichen Rotor 410 antreibt.An electromechanical motor, for example, is ideal for an external drive. In a special case, this can be designed in such a way that a motor stator lies outside the duct wall (in the dry) and electromagnetically drives the rotor 410 located in the pressure medium via the duct wall.

Generell kann die anzutreibende der Kanalflächen eine Turbinenrotoreinrichtung aufweisen, um strömungsinduziert angetrieben zu werden und/oder die Scherströmung zu induzieren. Die feste der Kanalflächen kann ergänzend eine Turbinenstatoreinrichtung aufweisen. Dabei sind einstufige/mehrstufige, axiale/radiale oder diagonale Ausführungen möglich. Varianten zur Verlängerung des Scherspaltes, wie sie in 5 beschrieben wurden, sind ebenso unabhängig vom Ausführungsbeispiel möglich.In general, the channel surfaces to be driven can have a turbine rotor device in order to be driven in a flow-induced manner and/or to induce the shearing flow. The fixed one of the channel surfaces can additionally have a turbine stator device. Single-stage/multi-stage, axial/radial or diagonal versions are possible. Variants for lengthening the shearing gap, as shown in 5 were described are also possible independently of the embodiment.

6 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel mit Leitrad 46 als Statoreinrichtung und Laufrad 448 als Turbinenrotoreinrichtung. Dabei ist mit dem durch den Druckmittelvolumenstrom angetriebenen Laufrad 448 die Kanalfläche 408 gekoppelt und in Rotation versetzt. Die Innenwand, bzw. der Rotor 410, an dem die Kanalfläche 408 ausgebildet ist, weist eine Koaxialbohrung 50 auf, mit der er auf einem Lagerzapfen 52 aufsitzt und so drehbar und axial festgelegt gelagert ist. Der Lagerzapfen 52 ist im Druckmittelkanal 401 über Radialstreben 54, die eine Nachleitfunktion haben, axial und radial festgelegt. Die beschriebene und skizzierte Lagerung stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar und kann alternativ oder ergänzend durch Wälzlager, hydrostatische, hydrodynamische oder andere Lagerungen erfolgen. 6 shows the fifth exemplary embodiment with guide wheel 46 as the stator device and impeller 448 as the turbine rotor device. In this case, the channel surface 408 is coupled to the impeller 448 driven by the pressure medium volume flow and is set in rotation. The inner wall, or the rotor 410, on which the channel surface 408 is formed, has a coaxial bore 50 with which it is seated on a bearing journal 52 and is thus rotatably and axially fixed. The bearing journal 52 is fixed axially and radially in the pressure medium channel 401 via radial struts 54 which have a follow-up function. The bearing described and outlined only represents an exemplary embodiment and can alternatively or additionally be provided by roller bearings, hydrostatic, hydrodynamic or other bearings.

7 zeigt das sechste Ausführungsbeispiel des Druckmittelkanals 501 mit mehreren in Reihe angeordneten Rotoren 510, die die Kanalfläche 508 aufweisen, die extern oder durch die Rotorblätter 548 intern angetrieben sind. Deren Anzahl ist dabei in Abhängigkeit der Anforderungen gewählt. Diese Rotoren 510 können mit gleicher oder unterschiedlicher Rotationsgeschwindigkeit drehen, wobei auch gezielt ein Wechsel der Rotationsrichtung von Rotor 510 zu Rotor 510, und damit eine Verstärkung der Scherwirkung, eingestellt werden kann. 7 shows the sixth embodiment of the pressure medium channel 501 with a plurality of rotors 510 arranged in series, which have the channel surface 508, which are driven externally or internally by the rotor blades 548. Their number is chosen depending on the requirements. These rotors 510 can rotate at the same or different rotational speeds, with a targeted change in the direction of rotation from rotor 510 to rotor 510, and thus an increase in the shearing effect, being able to be adjusted.

Bei allen Ausführungsbeispielen kommt es erfindungsgemäß zu einer Überlagerung einer Spaltströmung zwischen Druckmittelein- und -ausgang und einer durch die wenigstens eine bewegte Kanalfläche erzeugte Scherströmung, die einer Couette-Strömung ähnlich ist.In all of the exemplary embodiments, according to the invention, there is a superimposition of a gap flow between the pressure medium inlet and outlet and a shearing flow, which is generated by the at least one moving channel surface and is similar to a Couette flow.

Offenbart ist hydraulischer Druckmittelkanal mit tangential relativbeweglichen Kanalflächen, über dessen so erzeugbare Scherströmung eine Koaleszenz von im Druckmittel mitgeführten Blasen erhöht ist.Disclosed is a hydraulic pressure medium channel with tangentially relatively movable channel surfaces, via whose shear flow that can be generated in this way a coalescence of bubbles entrained in the pressure medium is increased.

Offenbart ist zudem ein hydraulisches Aggregat mit einem Druckmittelbehälter zur Entgasung des Druckmittels, wobei der Druckmittelkanal mit einem Druckmittelausgang mittelbar oder unmittelbar in den Druckmittelbehälter mündet.Also disclosed is a hydraulic unit with a pressure medium tank for degassing the pressure medium, with the pressure medium channel opening directly or indirectly into the pressure medium tank with a pressure medium outlet.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2016182761 A1 [0005]
DE 9420802 U1 [0005]
US5676740 [0005]

Claims

Hydraulic pressure medium channel with a pressure medium flow path which extends from a pressure medium inlet (20) to a pressure medium outlet (22) and between channel surfaces (6, 8; 306, 308; 6, 408; 6, 508) arranged opposite one another, characterized in that the channel surfaces (6, 8; 306, 308; 6, 408; 6, 508) are relatively movable tangentially.

Pressure medium channel after claim 1 , a gap or an annular gap (12) being delimited by the channel surfaces (6, 8; 306, 308; 6, 408; 6, 508).

Pressure medium channel after claim 1 or 2 , wherein a relative speed of the channel surfaces can be set or adjusted.

Pressure medium channel after claim 2 or 2 and 3 , wherein the gap or annular gap can be set or adjusted.

Pressure medium channel after claim 3 or 4 , wherein the channel surfaces are shaped in such a way and/or the gap, annular gap and/or the relative speed can be set or adjusted in such a way that a Taylor-Couette flow can be or is induced.

Pressure medium channel according to one of the preceding claims, wherein the channel surfaces (6, 8; 306, 308; 6, 408; 6, 508) are relatively movable transversely and/or parallel to the pressure medium flow path tangentially.

Pressure medium channel according to one of the preceding claims, wherein the relative movement is permanent.

Pressure medium channel after claim 7 , wherein the permanent relative movement is formed with a constant direction or with an oscillating direction.

Pressure medium channel after claim 7 or 8th , wherein the channel surfaces (6, 8; 306, 308; 6, 408; 6, 508) are shaped and/or mounted in a way that is coordinated with one another with respect to the permanent relative movement.

Pressure medium channel at least according to one of the preceding claims, wherein the channel surfaces (306, 308) have at least one section in which they are spaced apart by a gap or annular gap dimension (44, 42), the engagement (44, 42) from Pressure medium flow path is crossed.

Pressure medium channel after one of Claims 7 until 9 and after claim 10 , wherein the engagement is formed by a groove-rib (44, 42) extending in the direction of the permanent relative movement.

Pressure medium duct according to one of the preceding claims, having a longitudinal axis (2) to which the duct surfaces (6, 8; 306, 308; 6, 408; 6, 508) are formed rotationally symmetrically, at least in sections, with a radially inner (8; 308; 408 ; 508) of the channel surfaces (6, 8; 306, 308; 6, 408; 6, 508) is rotatably mounted, and the radially outer one of the channel surfaces (6, 8; 306, 308; 6, 408; 6, 508) fixed (6; 306), or vice versa, with both channel surfaces (6, 8) being rotatably mounted

Pressure medium duct according to one of the preceding claims, wherein at least one of the duct surfaces (208; 308) has a cylinder (36, 38), cone, sphere or cone section (32, 34).

Pressure medium channel according to one of the preceding claims with a drive device with an external energy supply, via which at least one of the channel surfaces can be driven, and/or with a drive device (46, 448, 50, 52; 548) arranged in the pressure medium flow path via the at least one of the channel surfaces (408 ; 508) can be driven by a flow of pressure medium.

Hydraulic unit with a pressure medium channel (201; 301) according to one of the preceding claims, whose pressure medium outlet (22) opens directly or indirectly into a pressure medium tank (28).