DE19717043A1 - Verfahren zum Entwässern und/oder Entgasen von Hydraulikflüssigkeiten, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung der Vorrichtung - Google Patents
Verfahren zum Entwässern und/oder Entgasen von Hydraulikflüssigkeiten, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung der VorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern und/oder Entgasen von Hydraulikflüssigkeiten,
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und die Verwendung der Vorrichtung.
In Hydrauliksystemen sowohl zum hydrostatischen als auch zum hydrodynamischen Antrieb werden
Hydraulikflüssigkeiten eingesetzt. Hydrauliksysteme werden vor allem in Steuer-, Regel-, Antriebs-
und Bremsvorrichtungen von Fahrzeugen, Flugzeugen und anderen Geräten eingesetzt. Bei den
Hydraulikflüssigkeiten unterscheidet man:
- a) Hydraulikflüssigkeiten auf Mineralölbasis,
- b) Glykole, Glykoläther und Glycerine,
- c) Silikonöle und Ester,
- d) schwerentflammbare Flüssigkeiten.
Das Eindringen von Luft in ein Hydrauliksystem führt zu Funktionsstörungen und zum
Materialverschleiß durch Kavitation, vor allem bei hydrodynamischem Antrieb.
Verschiedene Hydraulikflüssigkeiten sind hygroskopisch, dies führt zu einer Wasseraufnahme und bei
starker Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit, wie sie in Hydrauliksystemen häufig auftritt, zur
Dampfbildung. Letztere bringt wiederum Funktionsstörungen und Materialverschleiß innerhalb des
Hydrauliksystems mit sich.
Um diesen Problemen vorzubeugen, wird entweder die Hydraulikflüssigkeit von Zeit zu Zeit
ausgetauscht, periodisch entgast bzw. entwässert oder es wird eine Einrichtung zur kontinuierlichen
Entgasung oder Entwässerung eingesetzt.
Eine derartigen Entgasungsvorrichtung ist beispielsweise aus der EP-B-0 168 656 bekannt, wobei
eine Aufteilung der Leitung in einen Durchgang für Fluid mit einem Drosselventil und einen
Durchgang für abgetrenntes Gas mit einem Entgasungsventil vorgesehen ist. Diese Vorrichtung
weist jedoch viele bewegliche Teile auf und mit ihr ist nur eine quasikontinuierliche Entlüftung,
jedoch keine Entwässerung möglich. Die aus der DE-B-29 37 957 beschriebene Vorrichtung zum
Entgasen von Hydraulikflüssigkeiten basiert auf dem Prinzip der Vakuumerzeugung im
Sammelbehälter und des Absaugens der in der Hydraulikflüssigkeit enthaltenen Gase, was jedoch
platzaufwendig und kostenintensiv ist.
In der EP-A-0 155 115 ist eine Vorrichtung beschrieben, welche eine kontinuierliche Entlüftung von
Wasser ohne bewegliche Teile ermöglicht. Diese Vorrichtung weist eine poröse PTFE-Membrane
auf, die jedoch nur die Anwendung bei niedrigen Drücken von maximal 2,5 bar zuläßt und somit im
wesentlichen für Wasser und andere Flüssigkeiten mit ähnlich hoher Oberflächenspannung geeignet
ist. Für die Entgasung von Hydraulikflüssigkeiten ist die Vorrichtung somit nicht geeignet. Für die
DE-A-37 08 950, die ebenfalls auf diesem Prinzip basiert, gilt entsprechendes, ebenso für die
JP-A-4-156903, die die Nutzung einer semipermeablen Membran für das Entgasen von Wasser betrifft.
Die GB-B-1341052 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rekuperation von gasförmigen
Kohlenwasserstoffen bei deren Entweichen aus Kraftstofftanks, wobei die Durchlässigkeit eines
Kunststoffrohres für derartige Kohlenwasserstoffe genutzt wird. Auch in der US-A-4,897,091 wird
gasförmiges Kohlendioxid aus CO2-haltigem Methanol durch eine Membran, die das
Reaktionsprodukt eines Polyamins mit einem Polyisocyanat oder Polycarbonylchlorid ist,
abgeschieden.
In der DE-A-32 15 003 ist eine Dialysevorrichtung beschrieben, wobei durch einen
Druckunterschied zwischen zwei durch eine hydrophobe Membran getrennten Kammern Luft aus
einem Luft-Wasser-Gemisch entfernt wird.
Aus der DE-A-26 05 694 ist eine Vorrichtung zum Druckausgleich in geschlossenen Behältern
bekannt, wobei eine gasdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Dichtung aus mit dem
Polymerisat eines fluorierten oder chlorierten Kohlenwasserstoffs imprägnierten Baumwoll-
Feinstgewebe oder einem ähnlichen Stoff besteht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgasen
und/oder Entwässern von Hydraulikflüssigkeiten zu schaffen, das ein permanentes Entgasen
und/oder Entwässern bei geringem Platzbedarf und geringen Kosten in zuverlässiger Weise
ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Hydraulikflüssigkeit gelöste Gase
und/oder enthaltenes Wasser nach dem Prinzip der Pervaporation an einer für Gas und/oder Wasser
durchlässigen und für die Hydraulikflüssigkeit undurchlässigen Membran, in deren Bereich ein
Partialdruckgefälle für Gase und/oder Wasser aufrechterhalten wird, von der Hydraulikflüssigkeit
abgetrennt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zum Aufrechterhalten des Partialdrückgefälles
innerhalb des Hydrauliksystems ein Überdruck aufgebaut wird oder ein bestehender Überdruck
genutzt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zum Aufrechterhalten des Partialdruckgefälles außerhalb des
Hydrauliksystems ein Unterdruck aufgebaut wird.
Es ist auch vorteilhaft, daß zum Aufrechterhalten des Partialdruckgefälles innerhalb des
Hydrauliksystems ein Überdruck und außerhalb des Hydrauliksystems ein Unterdruck aufgebaut
werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zur Entwässerung der Hydraulikflüssigkeit die Temperatur der
Hydraulikflüssigkeit erhöht oder eine erhöhte Temperatur der Hydraulikflüssigkeit genutzt wird.
Im Rahmen der Erfindung liegt ebenfalls eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Hydrauliksystems eine für Gas und/oder
Wasser durchlässige und für Hydraulikflüssigkeit undurchlässige Membran vorgesehen ist.
Es ist zweckmäßig, daß an der dem Hydrauliksystem abgewandten Außenseite der Membran Mittel
zum Aufbauen eines Unterdrucks vorgesehen sind.
Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Membran in einen schlauchartigen
Leitungsabschnitt des Hydrauliksystems integriert ist.
Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, daß die Membran zylindrisch ausgebildet ist.
Es ist vorteilhaft, daß die Membran eine Lösungs-/Diffusionsmembran ist.
Im Rahmen der Erfindung liegt weiterhin, daß die Membran aus Polypropylen (PP), Polyethylen
(PE), Polyvinyltrimethylsiloxan (PVTMS), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polybutadien (PB),
Polydimethylsiloxan (PDMS) oder Polychloropren (PCP) besteht.
Schließlich ist auch die Verwendung der Vorrichtung zur Entgasung und/oder Entwässerung der
Hydraulikflüssigkeit in Steuer-, Regel-, Antriebs- und Bremshydrauliksystemen von Kraftfahrzeugen,
Schiffen und Flugzeugen erfindungsgemäß.
Die Vorteile der Erfindung liegen im wesentlichen darin, daß eine sichere und kostengünstige wenig
platzintensive Möglichkeit zur Entgasung und/oder Entwässerung von Hydraulikflüssigkeiten
geschaffen wurde, die beispielsweise dann eingesetzt werden kann, wenn aus Platzgründen die
Hydraulikleitungen nicht kontinuierlich ansteigend verlegt werden können, sondern ein Bogen in
Kauf genommen werden muß, an dem sich Gas- und/oder Wasserdampfblasen ansammeln können,
was zu einem - unbedingt zu vermeidenden - Totalausfall des Hydrauliksystems führen kann.
Im folgenden wird eine beispielhafte Ausbildung der Erfindung anhand von Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein einfaches System der hydrostatischen Kraftübertragung,
Fig. 2 eine andere Ausführung einer hydrostatischen Kraftübertragung,
Fig. 3 eine Ausführung mit Permeatabführung.
In Fig. 1 ist ein einfaches Beispiel einer hydrostatischen Kraftübertragung dargestellt, wobei
angenommen wird, daß durch einen Nehmerzylinder 1 schädliche Luft in das Hydrauliksystem
eindringe, welche sich an der höchsten Stelle 3 der Leitung 2 ansammelt. An dieser Stelle liegt nun
erfindungsgemäß eine Membran 9, vorzugsweise eine Lösungs-/Diffusionsmembran 9 vor, über die
die erforderliche Entgasung erfolgen kann. Die dargestellte Ausführung ist besonders vorteilhaft, da
der Bereich 8 um die Membran 9 und diese selbst zylindrisch ausgebildet ist, so daß sich weitgehend
lageunabhängig störende Luft an der Membran 9 ansammeln und durch diese hindurchtreten kann.
Weiterhin ist der Leitungsabschnitt 4 zum Geberzylinder 5, der mit dem Ausgleichbehälter 6
verbunden ist, dargestellt.
Lösungs-/Diffusionsmembranen zeichnen sich dadurch aus, daß sie keine Poren aufweisen und für
den Einsatz bei höheren Drücken (und teilweise auch hohen Temperaturen), wie sie in
Hydraulikflüssigkeiten auftreten geeignet sind. Der Transportmechanismus derartiger Membrane
beruht darauf, daß die gelösten bzw. freien Gase sowie eventuell Wasser auf der Seite der
Hydraulikflüssigkeit in der Membran gelöst werden und auf der anderen Seite der Membran wieder
freigesetzt werden, wobei der Stofftransport durch die Membran aufgrund eines
Konzentrationsgefälles durch Diffusion erfolgt. Selbstverständlich kann auch freie Luft über die
Membran entfernt werden.
Die Permeabilität für Wasser der in Frage kommenden Membranwerkstoffe ist in der Regel höher als
die für die entsprechenden Gase (Stickstoff, Sauerstoff etc.), so daß sich eine simultane
Entwässerung der in aller Regel hygroskopischen Hydraulikflüssigkeiten anbietet. Für die
Entwässerung ist eine höhere Temperatur der Hydraulikflüssigkeit (60 bis 100°C) von Vorteil, wie
sie im Hydrauliksystem entweder ohnehin vorliegt oder aufgebaut wird.
Ist die Permeatseite zur Umgebung hin geöffnet, so wird nur dann die Hydraulikflüssigkeit entgast
bzw. entwässert, wenn eine Druckerhöhung im Hydrauliksystem vorliegt. Ist dies nur kurzzeitig der
Fall (z. B. in Bremssystemen), so kann die Entgasungsdauer bzw. Entwässerungsdauer zu gering sein,
es sei denn, das erforderliche Partialdruckgefälle ist durch das Vorliegen eines Unterdrucks
außerhalb des Hydrauliksystems (wie z. B. bei Flugzeugen) gegeben. In derart gelagerten Fällen und
dann, wenn eine kontinuierliche Entlüftung bzw. Entwässerung unabdingbar ist, kann auch ein
Unterdrucksystem an der Permeatseite vorgesehen sein, das permanent ein Partialdruckgefälle
aufrechterhält.
Fig. 2 zeigt eine andere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung, wobei an der Leitungsstelle 10 ein
schlauchförmig ausgebildetes Entlüftungsmodul 12 eine nachgeordnete Vorrichtung 11, die
beispielsweise eine Pumpe oder ein Nehmerzylinder sein kann, schützt.
Fig. 3 zeigt eine Ausbildung mit Abführung des Permeats durch Anbindung an ein
Unterdrucksystem. Diese Variante ist besonders von Vorteil, wenn gleichzeitig Wasser entfernt
werden soll bzw. wenn ohnehin Unterdruck vorhanden ist (Luftfahrt, mit Unterdruckpumpe
etc.).
Als Membranmaterialien kommen beispielsweise Polypropylen (PP), Polyethylen (PE),
Polyvinyltrimethylsiloxan (PVTMS), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polybutadien (PB),
Polydimethylsiloxan (PDMS) oder Polychloropren (PCP), wobei mit der Bremsflüssigkeit DOT4 in
Versuchen beispielsweise bei einer Membranfläche von 20 cm2 Entgasungsleistungen von 2,5 ml/min
erreicht wurden.
Claims (12)
1. Verfahren zur Entgasung und/oder zur Entwässerung von Hydraulikflüssigkeiten innerhalb eines
Hydrauliksystems, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hydraulikflüssigkeit gelöste Gase
und/oder enthaltenes Wasser nach dem Prinzip der Pervaporation an einer für Gas und/oder
Wasser durchlässigen und für die Hydraulikflüssigkeit undurchlässigen Membran, in deren
Bereich ein Partialdruckgefälle für Gase und/oder Wasser aufrechterhalten wird, von der
Hydraulikflüssigkeit abgetrennt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufrechterhalten des
Partialdruckgefälles innerhalb des Hydrauliksystems ein Überdruck aufgebaut oder ein
bestehender Überdruck genutzt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufrechterhalten des
Partialdruckgefälles außerhalb des Hydrauliksystems ein Unterdruck aufgebaut wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufrechterhalten des
Partialdruckgefälles innerhalb des Hydrauliksystems ein Überdruck und außerhalb des
Hydrauliksystems ein Unterdruck aufgebaut werden.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entwässerung der
Hydraulikflüssigkeit die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit erhöht oder eine erhöhte
Temperatur der Hydraulikflüssigkeit genutzt wird.
6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb eines Hydrauliksystems eine für Gas und/oder Wasser durchlässige und für
Hydraulikflüssigkeit undurchlässige Membran (9) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Hydrauliksystem
abgewandten Außenseite der Membran (9) Mittel zum Aufbauen eines Unterdrucks vorgesehen
sind.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) in einen
schlauchartigen Leitungsabschnitt (2) des Hydrauliksystems integriert ist.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) zylindrisch
ausgebildet ist.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) eine Lösungs-/Diffusionsmembran
ist.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) aus Polypropylen
(PP), Polyethylen (PE), Polyvinyltrimethylsiloxan (PVTMS), Polytetrafluorethylen (PTFE),
Polybutadien (PB), Polydimethylsiloxan (PDMS) oder Polychloropren (PCP) besteht.
12. Verwendung der Vorrichtung gemäß der Ansprüche 6 bis 11 zur Entgasung und/oder
Entwässerung der Hydraulikflüssigkeit in Steuer-, Regel-, Antriebs- und
Bremshydrauliksystemen von Kraftfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen.
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| PCT/EP1998/002304 WO1998048175A1 (de) | 1997-04-23 | 1998-04-18 | Verfahren zum entwässern und/oder entgasen von hydraulikflüssigkeiten, vorrichtung zur durchführung des verfahrens und verwendung der vorrichtung |
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