DE19720781A1 - Verfahren zum Entfernen von Wasser aus einem geschlossenen Maschinengehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Wasser aus einem geschlossenen Maschinengehäuse mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Maschinengehäuse, z. B. Motorgehäuse, Getriebegehäuse, Achsgehäuse usw., sind in der Regel teilweise mit Schmieröl gefüllt und nach außen hin abgedichtet. Die Dichtungen sind vor allem an den Stellen kritisch, an denen sich relativ zum Gehäuse bewegende Bauteile, z. B. Wellen, Kolbenstangen oder dergleichen, aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Diese Bauteile können relativ zum Gehäuse rotatorische, transla­ torische Bewegungen oder Taumelbewegungen ausführen, die erhebliche Dichtprobleme bereiten, insbesondere wenn die Maschinen ungünstigen Umgebungseinflüssen ausgesetzt sind, z. B. extremen Witterungsbedingungen, wie Kälte, Hitze, Wasser und Feuchtigkeit sowie Schmutz und Druck oder Tempe­ raturwechsel. In Folge der wechselnden Betriebsbedingungen ändert sich das Druckverhältnis zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung. Ist der Gehäusedruck innen höher als der Umgebungsdruck, besteht die Gefahr, daß Öl durch die Dich­ tungen nach außen tritt und unter Umständen die Umwelt be­ lastet. Ist der Umgebungsdruck höher als der Innendruck, z. B. durch starkes Abkühlen der Maschine, besteht die Ge­ fahr, daß Umgebungsluft, Schmutz und Wasser in das Maschi­ nengehäuse eindringt, wodurch die Dichtungen, Lager und weitere Maschinenteile beschädigt werden können. Dies führt dann häufig zu großen Folgeschäden.

Um dieses Problem zu beseitigen, werden Be- und Ent­ lüftungsvorrichtungen eingesetzt. Es sind verschiedene Aus­ führungen bekannt (DE 195 23 450 A1), wie z. B. Kugelent­ lüfter, Wüstenentlüfter und Folienentlüfter.

Kugelentlüfter und Wüstenentlüfter haben eine gemein­ same Leitung für die Belüftung und Entlüftung. Dadurch mi­ schen sich ölhaltige Bestandteile der austretenden Luft mit Schmutzanteilen der eintretenden Luft und lagern sich in der Be- und Entlüftungsvorrichtung ab. Die Ablagerungen beeinträchtigen die Funktion von Entlüftungsventilen und Filtern.

Um zu verhindern, daß Wasser in das Maschinengehäuse eindringt, werden sogenannte Folienentlüfter eingesetzt. Bei ihnen ist die Be- und Entlüftungsöffnung durch eine wasserundurchlässige, aber gasdurchlässige Folie abgedeckt. An der Folie kann sich mit der Zeit Öl und Schmutz abla­ gern. Ferner besteht die Gefahr, daß durch das Öl der Werk­ stoff der Folie quillt und so die feinen Poren der Folie geschlossen werden. Somit wird die Folie gasundurchlässig und unbrauchbar.

Schließlich ist eine Be- und Entlüftungsvorrichtung mit getrennten Be- und Entlüftungskanälen aus der genannten Druckschrift bekannt, bei der eine gasdurchlässige Folie die Belüftungsöffnung nach außen abdeckt und der Belüf­ tungskanal von einem Belüftungsventil beherrscht wird. Der davon getrennte Entlüftungskanal weist keine Folie auf und wird von einem Entlüftungsventil beherrscht. Somit ist die Folie, die das Eintreten von Wasser und Schmutz verhindern soll, weitgehend gegenüber Öl geschützt, jedoch werden Schmutzablagerungen nicht vermieden. Ferner kann durch die Folie Dampf und Luft mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt in das Gehäuse eindringen und bei der Abkühlung der Maschine an den Gehäusewänden kondensieren. Das Kondensat mischt sich mit dem Schmieröl und beeinträchtigt dessen Schmierfä­ higkeit und führt zu Korrosion an den Bauteilen. Ferner bewirkt der Wassergehalt im Schmieröl, daß es im Betrieb Schaum bildet, wodurch ebenfalls keine einwandfreie Schmie­ rung und Kühlung der betroffenen Maschinenteile gewährlei­ stet ist.

Bei Stillstand der Maschine gelangt ein Teil des Kon­ densats unmittelbar in den Schmierölsumpf und sammelt sich dort am Boden zusammen mit dem Wasser, das bei Ruhe aus dem Schmieröl wieder abgeschieden wird. Das Wasser gelangt auf­ grund des größeren spezifischen Gewichts unter den Ölspie­ gel an die gekühlte Gehäusewand, so daß es nicht verdampft, wenn die Maschine wieder in Betrieb genommen wird. Bisher wurden diese Wassermengen beim Schmierölwechsel entfernt. Für moderne Maschinen werden jedoch sehr lange Schmieröl­ wechsel-Intervalle angestrebt. In manchen Fällen soll das Schmieröl während eines ganzen Lebensdauerzyklus nicht ge­ wechselt werden, so daß sich eine erhebliche Menge Wasser im Schmierölsumpf ansammeln kann, die die Schmierung beein­ trächtigen oder gefährden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Einrichtung zu schaffen, um Wasser aus einem Maschinengehäuse zu entfernen, ohne das Schmieröl wechseln zu müssen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Wasser in einem Gehäuseteil gesammelt und anschließend verdampft.

Hierfür eignet sich eine tiefgelegene Stelle im Schmieröl­ sumpf oder eine vom Schmierölsumpf getrennte Beruhigungs­ kammer, durch die das Ausscheiden von Wasser aus dem Schmieröl begünstigt wird.

Das Wasser verdampft, indem es auf eine Temperatur erhitzt wird, die in der Regel über 100° Celsius liegt. Durch Absenken des Luftdrucks im Gehäuse oder in der Beru­ higungskammer kann die Verdampfung beschleunigt und bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden.

Das Wasser kann auf verschiedene Weisen erhitzt wer­ den, die je nach Maschinentyp und konstruktiven Gegebenhei­ ten besonders zweckmäßig sind. Eine Möglichkeit besteht darin, einen elektrischen Heizwiderstand im Bereich des Maschinengehäuses anzuordnen, in dem sich das Wasser sam­ melt, wobei die Heizeinrichtung zweckmäßigerweise erst nach dem Betrieb der Maschine gestartet wird, nämlich dann, wenn sich die Luftfeuchtigkeit niedergeschlagen hat und sich ein großer Teil des Wassers aus dem Öl abgesetzt hat.

Da das Schmieröl Temperaturen über 100° erreichen kann, ist es möglich, das Wasser einfach zu verdampfen, indem ihm heißes Schmieröl beigemischt wird. Dadurch wird das Schmieröl gleichzeitig gekühlt, wodurch seine Schmier­ fähigkeit gesteigert wird.

Nach einer Variante des Verfahrens ist eine Pumpe vor­ gesehen, durch die das Wasser zu einer besonders heißen Stelle des Maschinengehäuses gefördert wird. Auch hierbei wird zum einen das Wasser verdampft und zum anderen die Stelle des Maschinengehäuses gekühlt.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Wärme von einer heißen Stelle mittels einer sogenannten "Heatpipe" an das Wasser heranzuführen. Eine Heatpipe ist eine Einrich­ tung, bei der mittels kapillarer Wirkung ein Kühlmittel zwischen einer kühleren und einer heißen Stelle fließt. An der heißen Stelle verdampft das Kühlmittel und der Dampf wird zur kühleren Stelle geleitet, wo er kondensiert und freiwerdende Wärme an die Umgebung abgibt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mehr als 100°C heißes Öl aus einem im Fahrzeug vorhandenen Retarderkreislauf oder Drehmomentwandlerkreislauf an die Sammelstelle herangeführt und das Wasser dort mittels Wär­ metausch verdampft. Die beiden Medien, Öl des Retarder- oder Wandlerkreislaufs und Getriebeöl bzw. Wasser, bleiben dabei getrennt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten werden anhand der Zeichnung im folgenden beschrieben. In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahlreiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt. Der Fachmann wird die kombinierten Merkmale zweckmäßigerweise im Sinne der zu lösenden Aufgabe auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Die Figur zeigt einen Teilquerschnitt durch ein Maschinengehäuse.

Das dargestellte Maschinengehäuse ist ein Gehäuse 1 eines schaltbaren Zahnradgetriebes in Gruppenbauweise mit einer Antriebswelle 2 und einer Abtriebswelle 3 mit einem Abtriebsflansch 4. Auf einer Vorgelegewelle 5 eines Haupt­ getriebes 17 bzw. eines Gruppengetriebes 18 sind Zahnrä­ der 6 und Schaltelemente 7 angeordnet. In Gehäuseteilen 15, 16 des Gehäuses 1 befindet sich ein Schmierölsumpf 8, des­ sen Ölspiegel mit 9 bezeichnet ist. Unterhalb des Ölspie­ gels 9 sammelt sich das aus der Luft im Gehäuse 1 konden­ sierte Wasser. Mit einer Linie 10 ist der Wasserspiegel gekennzeichnet.

Im Bereich des Wassers sind Heizeinrichtungen 11 ange­ ordnet, die über Heizleitungen 12 mit Energiequellen ver­ bunden sind. Ist die Energiequelle eine Stromversorgung, so bilden die Heizleitungen 12 elektrische Leitungen und die Heizeinrichtungen 13 werden zweckmäßigerweise elektrische Widerstandsheizungen oder Induktionseinrichtungen sein.

Die Heizeinrichtungen 11 können aber auch sogenannte Heatpipes sein, die über die Heizleitungen 12 mit heißeren Stellen des Gehäuses 1 verbunden sind. Ferner besteht die Möglichkeit, daß über die Heizleitungen 12 das Wasser mit­ tels einer nicht näher dargestellten Fördereinrichtung, z. B. einer Pumpe, zu den heißen Stellen des Gehäuses 1 gefördert wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, über die Heizleitungen 12 heißes Schmieröl zu den Heizein­ richtungen 11 zu fördern und dort mit dem Wasser zu mi­ schen.

Der sich in den Gehäuseteilen 15, 16 bildende Wasser­ dampf kann über die nicht näher dargestellte Gehäuseentlüf­ tung entweichen oder wird unmittelbar nach außen abgelei­ tet. Ein trichterförmiger Dampffänger 13, der mit geringem Abstand oberhalb der Heizeinrichtung 11 angeordnet ist, leitet den Dampf über eine Dampfleitung 14 nach außen oder zu der Gehäuseentlüftung. Durch den Dampffänger 13 wird vermieden, daß sich der Dampf mit dem oberhalb des Wassers befindlichen Schmieröl mischt.

Die Heizeinrichtung 11 muß nicht ständig in Betrieb sein. Sie wird zweckmäßigerweise entsprechend dem Konden­ satanfall betrieben. Hierbei ist es zweckmäßig, daß sie von einer Getriebesteuerung oder Motorsteuerung oder einer an­ deren geeigneten Maschinensteuerung betätigt wird.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Antriebswelle

3

Abtriebswelle

4

Abtriebsflansch

5

Vorgelegewelle

6

Zahnrad

7

Schaltelement

8

Schmierölsumpf

9

Ölspiegel

10

Wasserspiegel

11

Heizeinrichtung

12

Heizleitungen

13

Dampffänger

14

Dampfleitung

15

Gehäuseteil

16

Gehäuseteil

17

Hauptgetriebe

18

Gruppengetriebe

Claims (11)

1. Verfahren zum Entfernen von Wasser aus einem ge­ schlossenen Maschinengehäuse (1), dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wasser in einem Gehäuse­ teil (15, 16) gesammelt und verdampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine elektrisch betriebene Heizein­ richtung (11) das Wasser verdampft und erst nach dem Be­ trieb der Maschine gestartet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß über 100°C heißes Öl aus einem Retarder- oder Drehmomentwandlerkreislauf an das sammelnde Gehäuseteil (15, 16) herangeführt wird und das Wasser durch Wärmetausch verdampft wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Wasser Schmieröl beigemischt wird, dessen Temperatur über 100°C liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Fördereinrichtung das Wasser zu einer heißen Stelle des Maschinengehäuses (1) fördert.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäu­ se (1) oder einer Beruhigungskammer Unterdruck erzeugt wird.

7. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Maschinengehäuse (1) eine Beru­ higungskammer hat, in der das Wasser gesammelt wird und in der eine Heizeinrichtung (11) im Bereich des Kammerbodens angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (11) ein elektrischer Heizwiderstand ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (11) eine sogenannte "Heatpipe" ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Dampflei­ tung (14) den Wasserdampf zu einer Gehäuseentlüftung lei­ tet.

11. Einrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Heizein­ richtung (11) ein Dampffänger (13) angeordnet ist.