DE3404350C1 - Verfahren und Einrichtung zum Vorbehandeln von Hydraulikflüssigkeit vor dem Befüllen - Google Patents

Description

• platte vakuumdicht verschlossen. An den Stirnseiten des Vorratsbehälters sind mehrere Anschlüsse, z. B. ein Zulaufanschluß 5 zum Nachfüllen des Behälters, ein Ablaufanschluß 6 zur laufenden Entnahme von Hydraulikflüssigkeit und ein Vakuumanschluß 9 zum Evakuieren des Innern des Vorratsbehälters vorgesehen. Der Vakuumanschluß liegt höher als das höchste Füllniveau des Vorratsbehälters. An den Vakuumanschluß 9 ist über ein vakuumdicht verschließendes Ventil eine Vakuumpumpe 8 angeschlossen, die elektromotorisch antreibbar ist. Sie muß in der Lage sein, Vakua bis mindestens 10 mbar Absolutdruck zu erzeugen. Auch die anderen Ventile an dem Zulaufanschluß 5 bzw. an dem Ablaufanschluß 6 müssen vakuumdicht sein, um auch während der Bevorratungszeit der Hydraulikflüssigkeit 7 und ihrer laufenden Entnahme zumindest ein gewisses Vakuum aufrecht zu erhalten, um ein Lösen von Luft in der Hydraulikflüssigkeit zu vermeiden. Im Bodenbereich des im Querschnitt im wesentlichen zylindrischen Vorratsbehälters ist ein Halteboden 3 für einen Ultraschallschwinger 4 angebracht, auf den dieser aufgelegt ist. Ein Anschluß für die Energieversorgung des Ultraschallschwingers 4 ist durch die Behälterwandung hindurch nach außen geführt. Da durch die Ultraschall-Einwirkung Energie in die Hydraulikflüssigkeit 7 eingetragen wird, die in Wärme umgesetzt wird, ist zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Temperatur innerhalb der Hydraulikflüssigkeit eine Kühlschlange 11 angebracht, die von dem Kühlaggregat 12 mit Kälteenergie versorgt werden kann. Es kann sich dabei um eine Kältemaschine oder auch um einen kühlwasserbeaufschlagten Wärmetauscher handeln.
• Bei der Vorbehandlung der Hydraulikflüssigkeit wird in folgender Weise verfahren: Zunächst wird der Behälter bis auf das obere strichpunktiert angedeutete Füllniveau mit Hydraulikflüssigkeit über den Zulaufanschluß 5 aufgefüllt und dieser anschließend vakuumdicht verschlossen. Sodann wird der Ultraschallschwinger 4 mit Energie versorgt, so daß die Hydraulikflüssigkeit 7 einer Ultraschall-Einwirkung ausgesetzt wird. Außerdem wird gleichzeitig die Vakuumpumpe 6 eingeschaltet, die den Luftraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Innern des Vorratsbehälters allmählich auf ein Vakuum im Bereich zwischen 10 und 20 mbar Absolutdruck evakuiert. Dieses Vakuum wird mindestens über etwa 5 Min.
• hin, vorzugsweise 10 bis 15 Min., höchstens jedoch etwa 30 Min. aufrechterhalten; solang wirkt auch die Ultraschall-Einwirkung fort. Während dieser Zeit steigen -insbesondere durch die Ultraschall-Einwirkung angeregt - feine Bläschen aus der Hydraulikflüssigkeit nach oben empor; es kommt zu einer intensiven Entgasung, die der Hydraulikflüssigkeit bis unter die Sättigungsgrenze hinunter gelöste Gase entzieht. Nach Abschluß der Entgasung wird die Ultraschall-Einwirkung abgeschaltet, jedoch das Vakuum, welches an dem Manometer 10 ablesbar ist, zumindest auf einem mäßigen Vakuum aufrechterhalten. Dadurch soll eine Wiederaufnahme von Luft oder Gas in die Hydraulikflüssigkeit während der Bevorratungszeit verhindert werden. Andererseits soll ein Absaugen von Hydraulikflüssigkeit aus dem Ablaufanschluß 6 nicht unnötigerweise erschwert werden. Die Befüllung der Bremsleitungssysteme sollte möglichst so erfolgen, daß keinerlei Zutrittsmöglichkeit für Luft zu der Hydraulikflüssigkeit gegeben ist, bis die Hydraulikflüssigkeit vollständig das Bremsleitungssystem erfüllt hat. Wegen der Entgasung bis unter die Sättigungsgrenze hinunter nimmt die Hydraulikflüssigkeit bei Kontakt mit Luft unter Atmosphärendruck begierig wieder Gas in sich auf. Dies sollte tunlichst bei der Befüllung verhindert werden.
• Durch die laufende Entnahme von Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 1 sinkt der Flüssigkeitsspiegel nach und nach bis auf das untere strichpunktiert angedeutete Füllniveau. Aufgrund einer im Behälter integrierten Füllstandsüberwachung wird nunmehr eine weitere Flüssigkeitsentnahme verhindert und zunächst der Vorratsbehälter über den Zulaufanschluß 5 wieder aufgefüllt, wobei das im Behälter anstehende Vakuum einen Zulauf ohne Pumpe begünstigt Nach der Wiederauffüllung des Behälters bis auf das obere Füllniveau erfolgt zunächst wieder der oben geschilderte Entgasungsvorgang. Danach kann die Befüllung der einzelnen Bremssysteme nacheinander wieder aufgenommen werden.
• Entgegen der in Fig 1 gewählten Darstellung, wo der Zulaufanschluß 5 relativ weit oben am Behälter angeordnet ist, kann auch eine Anordnung des Zulaufanschlusses unterhalb des niedrigsten Füllstandes des Behälters zweckmäßig sein, weil durch den Zulauf der Hydraulikflüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels die Panscharbeit beim Einlauf und somit die Möglichkeit, Gas während des Einlaufens aufzunehmen, verringert ist.
• In dem Zeitdiagramm nach Fig 2 ist das zeitliche Entgasungsverhalten von Hydraulikflüssigkeit bei etwa 13 mbar Absolutdruck dargestellt, und zwar ist ein ganz bestimmtes relativ kleines Flüssigkeitsvolumen entgast worden. Der untere Kurvenzug zeigt einen Entgasungsvorgang unter auschließlicher Anwendung von Vakuum, wogegen der obere Kurvenzug eine Entgasung unter gemeinsamer Anwendung von Vakuum und Ultraschall-Einwirkung zeigt. Man erkennt, daß in den ersten Minuten der Entgasung das ausgeschiedene Gasvolumen sehr stark anwächst, daß aber bereits nach etwa 6 bis 7 Min. Entgasungszeit eine deutliche Verlangsamung eintritt und daß bereits nach 15 Min. Entgasungszeit eine deutliche Annäherung an einen gewissen Entgasungsstillstand erreicht ist. Nach 30 Min. Entgasungszeit kann der Flüssigkeit kaum mehr Gas entzogen werden. An dem Zeitdiagramm ist auch erkennbar, daß durch Anwendung von Ultraschall die Entgasungswirkung auf ein Mehrfaches gegenüber der reinen Vakuumanwendung gesteigert werden kann. Dieser Einfluß wäre auch nicht durch eine längere Einwirkungsdauer des reinen Volumens erreichbar. Zwar sind an der Ordinatenachse absolute Gasmengen angegeben, die sich jedoch - wie gesagt - auf ein relativ kleines dem Versuch zugrundegelegtes Flüssigkeitsvolumen beziehen. Bei einer Entgasung größerer Flüssigkeitsvolumina werden wesentlich größere Gasmengen ausgeschieden.
• Grundsätzlich haben jedoch die in F i g. 2 gezeigten Entgasungskurven auch bei Anwendung auf größere Entgasungsmengen einen etwa gleichen Verlauf.
• Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in einer relativ kurzen Zeit bis unter die Sättigungsgrenze hinunter die Hydraulikflüssigkeit entgast werden kann und daß bei Anwendung einer Vakuumbefüllung von Bremsanlagen ein anschließendes Entlüften der Bremsanlage entbehrlich ist, weil in jedem Falle sicher ein vollständiges Flüssigkeitsbefüllen gewährleistet werden kann. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht nur auf Bremssysteme von Kraftfahrzeugen anwendbar, sondern auch auf andere hydrostatische Kraftübertragungsanlagen, wie z. B. bei Werkzeugmaschinen, Baumaschinen, Industrieroboter oder dergleichen. Die Anwendung der Entgasungsmethode ist auch nicht auf die in Kraftfahrzeugbremsen verwendeten Bremsflüssigkeiten beschränkt, sondern ist grundsätzlich auf jede Art von Hydraulikflüssigkeit anwendbar.
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Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Vorbehandeln von Hydraulikflüssigkeit für hydrostatische Kraftübertragungsanlagen vor dem Befüllen der Hohlräume derselben, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehr als das Füllvolumen der Hohlräume umfassende Menge von Hydraulikflüssigkeit (7) während wenigstens etwa 5 Min. einem Vakuum von wenigstens 20 mbar und/oder einer Ultraschall-Einwirkung unterworfen wird und die austretenden Gase abgeführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum und/oder die Ultraschalleinwirkung über etwa 30 Min. aufrechterhalten wird bzw. werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikflüssigkeit (7) während und/oder nach dem Entgasen gekühlt wird.
4. 4. Einrichtung zum Bevorraten von Hydraulikflüssigkeit vor dem Befüllen von hydrostatischen Kraftübertragungsanlagen, mit einem Vorratsbehälter, zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (1) vakuumfest ausgebildet und verschließbar sowie an eine Vakuumpumpe (8) angeschlossen ist und/oder daß im oder am Vorratsbehälter (i) ein wenigstens mittelbar mit der bevorrateten Hydraulikflüssigkeit (7) schalleitend gekoppelter Ultraschallschwinger (4) angeordnet ist
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallschwinger (4) im Innern des Vorratsbehälters (1) im Bodenbereich angeordnet ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlschlange (11) im Innern des Vorratsbehälters (1) angeordnet ist.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbehandeln von Hydraulikflüssigkeit vor dem Befüllen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. eine entsprechende Einrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.

   Hydrostatische Kraftübertragungsanlagen kommen in großer Zahl in Kraftfahrzeugen, und zwar bei den hydrostatisch betätigten Reibungsbremsen der Fahrzeugräder vor. Ein wesentliches Kriterium einer einwandfreien Bremsanlage ist, daß die Hohlräume der hydrostatischen Kraftübertragungsanlage lufteinschlußfrei sind. Beim erstmaligen Befüllen einer Bremsanlage oder auch bei späteren wartungsbedingten Neufüllungen wird viel Zeit für das Entlüften der Bremsanlage nach dem Befüllen aufgewendet. Lufteinschlüsse machen das Kraftübertragungssystem weich und begrenzen die maximal mögliche Bremskraft, was sehr gefährlich sein kann.

   Neuerdings geht man bei der Befüllung von Bremsanlagen so vor, daß man zuvor die Hohlräume des Kraftübertragungssystems sehr stark evakuiert und anschließend die Hydraulikflüssigkeit in die evakuierten Hohlräume von einer Stelle aus einschießen läßt. In vielen Fällen ist bei dieser Füllmethode ein anschließendes Entlüften entbehrlich, weil die in den Hohlräumen bei der Evakuierung verbleibende Luftmenge nach der Entspannung und Befüllung mit Hydraulikflüssigkeit auf Volumina unterhalb eines zulässigen Grenzwertes zusammengeschrumpft ist. Gleichwohl ist in vielen Fällen immer noch ein Entlüften erforderlich, so daß in der Serienmontage von Fahrzeugen eine entsprechende Zeit für das Entlüften der Bremsanlagen eingeplant werden muß, obwohl dies häufig nicht mehr nötig ist.

   Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, der ein nachträgliches Entlüften der Hohlräume von hydrostatischen Kraftübertragungsanlagen nach dem Befüllen zuverlässig und in jedem Einzelfall entbehrlich macht.

   Diese Aufgabe wird durch eine entsprechende Vorbehandlung der Hydraulikflüssigkeit, und zwar durch ein ausgiebiges Entgasen derselben vor dem Befüllen nach den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 (Verfahren) bzw. nach den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 4 (Einrichtung) gelöst Zwar kann eine gute Entgasungswirkung durch Vakuum alleine oder auch durch Ultraschall-Einwirkung alleine erreicht werden, jedoch wird eine Entgasungswirkung bis unter die Sättigungsgrenze hinunter durch eine kombinierte Anwendung von Vakuum und Ultraschall erreicht. Die Mindesteinwirkungsdauer sollte etwa 5 Min. betragen; eine Einwirkung über eine längere Zeit als 30 Min. hat wenig Sinn, weil nach einer längeren Einwirkungsdauer fast kein Gas aus der Flüssigkeit mehr austritt. Durch eine Entgasung bis auf Zustände unterhalb der Sättigungsgrenze bei Atmosphärendruck ist die Hydraulikflüssigkeit in der Lage, Restgase des zum Befüllen evakuierten Hohlraumes der hydrostatischen Kraftübertragungsanlage ohne weiteres zu lösen, ohne daß die Gefahr besteht, daß die kleine Restgasmenge durch praktisch mögliche Zustandsänderungen, wie z. B. Druck oder Temperaturschwankungen wieder ausgeschieden werden würden.

   Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigt F i g. 1 einen Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit zur Ausübung des Vorbehandlungsverfahrens nach der Erfindung und F i g. 2 ein Zeitdiagramm über den Entgasungsvorgang an Hydraulikflüssigkeit unter Vakuumeinfluß mit und ohne Ultraschall-Einwirkung.

   F i g. 1 zeigt einen größeren Vorratsbehälter 1 zur Bevorratung einer größeren Menge von Hydraulikflüssigkeit 7, die zwischen den strichpunktiert eingezeichneten Niveaus im Füllstand schwanken kann. Dieser Vorratsbehälter ist wegen seiner Größe für die Serienmontage von Kraftfahrzeugen vorgesehen, wo naturgemäß wegen des laufenden Befüllens von Serienfahrzeugen ein großer Verbrauch an Hydraulikflüssigkeit zu verzeichnen ist. Der Vorratsbehälter ist aufgrund einer relativ großen Wandstärke S vakuumfest ausgebildet, so daß er durch äußeren Überdruck nicht implodieren kann. Der Vorratsbehälter 1 enthält außerdem einen Dom 2 relativ großer Abmessungen, um Einbauten in das Innere des Vorratsbehälters einbringen zu können.

   Auch der Dom ist durch eine aufgeschraubte Verschluß.