EP1729865A2 - Vorrichtung zum entwässern von vorzugsweise hydraulikflüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum entwässern von vorzugsweise hydraulikflüssigkeit

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EP1729865A2
EP1729865A2 EP05716430A EP05716430A EP1729865A2 EP 1729865 A2 EP1729865 A2 EP 1729865A2 EP 05716430 A EP05716430 A EP 05716430A EP 05716430 A EP05716430 A EP 05716430A EP 1729865 A2 EP1729865 A2 EP 1729865A2
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hydraulic fluid
mineral
adsorber
adsorber material
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EP05716430A
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Volkert Meinz
Heyo Mennenga
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0202—Separation of non-miscible liquids by ab- or adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/002—Air treatment devices
    • B60T17/004—Draining and drying devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/50—Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/68—Superabsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • F02M37/24—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by water separating means

Definitions

  • a device is also intended to be used to dewater oils, fuels and other liquids in which a water content reduces the function.
  • the hydraulic fluid serves as an example for other applications.
  • the object is achieved in that a mineral adsorber material and preferably a dewatered zeolite is introduced into the hydraulic fluid.
  • the adsorbent dewatered mineral is in contact with the hydraulic fluid when used. It is preferably located in a casing which is permeable to liquids and which holds back the adsorber material.
  • the adsorber material and preferably dewatered zeolite are introduced into the hydraulic fluid. eg dive in. If this takes place at a point through which all hydraulic fluids present in the system flow, for example in a central storage tank, then the water contained in the system is bound to the adsorber material, preferably to the initially completely dewatered zeolite.
  • Density gradient of the water content in the vicinity of the adsorber material also attracts the water molecules from distant system parts to the adsorber according to the invention.
  • the already bound water is removed by changing the mineral adsorber material, preferably the zeolite. If the binding capacity is exhausted, new adsorber material continues dewatering after the used material has been removed.
  • the exchange can take place according to test values for the service life, according to empirical values or according to the state of the solution according to the invention.
  • solution according to the invention also be used for dewatering further liquids that consist of molecules that are significantly larger than
  • the solution according to the invention finds particular application in the drainage of the brake fluid from automobiles and other vehicles.
  • the hygroscopic character of the fluid used as the brake fluid requires a cyclical replacement of the brake fluid, which is a special form of hydraulic fluid.
  • the invented arrange appropriate solution in the reservoir or expansion tank of the system it has been found that it is sufficient that the invented arrange appropriate solution in the reservoir or expansion tank of the system.
  • the gradient of the water content caused by the effect of the solution according to the invention is sufficient to pull the water molecules from distant system parts to the device according to the invention, where they are bound.
  • Another application is the dewatering of lubricants, the lubricating effect of which is reduced by water content.
  • An additional application arises in the dewatering of fuels, e.g. Diesel oil, petrol or kerosene.
  • a particular advantage of the solution according to the invention is its position-independent effect.
  • the solution according to the invention can be arranged in the tank of the vehicle or in the fuel line.
  • Another application is found in refrigeration systems in which the solution according to the invention is integrated into the refrigerant piping system.
  • the solution according to the invention can be used at a point in the liquid system, it can be located in the main flow or secondary flow.
  • Fig. 1 A first embodiment
  • Fig. 2 A porous body
  • Fig. 3 A monitoring device.
  • Fig. 1 shows a first embodiment.
  • a frame 1 is closed by two screens 2, between which the mineral adsorber material, preferably the dewatered zeolite 3, is located.
  • the frame is completely or partially immersed in the hydraulic fluid 4 of an oil tank 12 central in the hydraulic system.
  • the oil, the hydraulic fluid flows around the frame, water is bound.
  • the resulting density gradient of the water leads to the migration of water, which is then also bound.
  • Several such frames can be used in parallel or at several points in the hydraulic or oil system.
  • a cover 11, screwed into the wall of the oil tank 12 and connected to the frame 1, allows the frame and thus the adsorber to be replaced.
  • FIG. 2 shows a body 10, which is formed using an open-pore porous binder 9 with the adsorbing material, preferably zeolite 3, in such a way that water can get into the interior of the body. The sieves are omitted for this body.
  • a fastening device 8 allows the body 10 to be fixed.
  • FIG. 3 shows a plate capacitor formed from the capacitor plates 5 in the adsorbent material 3, which forms the dielectric of the capacitor with the bound water. If the water content of the adsorbing material increases in the course of the period of use, the dielectric constant and thus the capacitance will change. This can be recognized in terms of measurement technology by a known electronic evaluation circuit 7, which is connected to the capacitor plates 5 via electrical lines 6. Reaching a limit value of signals of the evaluation circuit 7 known per se signals the need to replace the adsorber material than because it is largely saturated with water.
  • the measured water content of the liquid to be dewatered can also be used to determine the time of the change.
  • the water content of a powerful adsorber will be very low and increase when it is exhausted. The timing of this beginning increase indicates that the adsorber has to be changed.
  • the transport of the device according to the invention after production with the dewatered zeolite and before immediate use must be in a vessel or in a casing take place, which is largely impermeable to water and water vapor. Otherwise, the dewatered mineral is loaded with water and has a lower binding capacity for water when used preferably in a hydraulic fluid.

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Abstract

Eine Reihe von Flüssigkeiten darf nur eine ordnungsgemäße Nutzbarkeit kein Wasser enthalten. Es besteht die Aufgabe, diese Flüssigkeiten zu entwässern. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass entwässertes Zeolith in die Flüssigkeit eingebracht wird. Dieses bindet das Wasser.

Description

Vorrichtung zum Entwässern von vorzugsweise Hydraulikflüssigkeit
[ Stand der Technik] Wasser in Hydraulikf lussigkeiten von Hydraul ikanl agen ist aus 5 mehreren Gründen schädlich : •> verdampfendes Wasser macht die Hydrauli k wei ch , Stellvorgange werden ungenau, β Kavitationsvorgange durch Wasserdampfbi l dung in Unter- druckgebieten von Strömungen fuhren zu Schaden , 10 • bei tiefen Temperaturen kann Wasser einfrieren und Pfropfen bilden , die Stellorgane oder Leitungen außer Funktion setzen können , • Eisablagerungen können zu Schaden fuhren , wenn sie durch die hohen Drucke bewegt werden und angefrorene Komponen- 15 ten wie Dichtungen dabei abgerissen werden • Wasser fuhrt zur Korrosion • m biologisch abbaubaren Hydraulikflussigkeiten fuhrt Wasser zum Bakterienwachstum, die die Hydraulikflussig- keit zersetzen. 20 Auch m anderen technischen Anlagen und Fl ssigkeiten ist Wasser schädlich. Gerade m Flugzeugen s nd Vorrichtungen zum Entwässern von Hydraulikflussigkeiten und anderen Flüssigkeiten sehr notwendig, auch, weil dort sehr tiefe Temperaturen auftreten kon- 25 nen. Die Anlagen für die Entwässerung müssen bei geringer Masse sicher wirken und einfach zu warten sein.
In DE 19605433 ist vorgeschlagen worden, einen Nebenstromfil- t_er einzusetzen, wobei die Filterwicklung Vlies oder Gewebe- 30 material enthalt, in das polymere Superabsorber für Wasser eingebettet, sind. Die Hydraulikflussigkeit durchströmt: diesen Filter und Wassermolekule werden von dem Absorber gebunden. Bei dieser Lösung ist zu erwarten, dass die hohe chemische Aggressivität der in Flugzeugen verwendeten Hydraulikflüssigkeiten (z.B. solcher auf Basis von Phosphatsäureestern) die Polymere angreift, deren gelöste Bestandteile sich dann im Hydrauliksystem verbreiten. Die Absorbermaterialien können quellen und es besteht grundsätzlich sowohl die Gefahr der Filterverstopfung wie auch des Filterdurchschlages und damit der Wirkungslosigkeit .
Andere Verfahren wie Vakuumfilter oder eine Umkehrosmose der Hydraulikflüssigkeit sind aufwändig. Zellulosefilter binden auch Wasser, doch besteht hier die Gefahr der Vereisung bei höherem Wassergehalt und tiefen Temperaturen.
[Aufgabe der Erfindung]
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Ent- wässern von vorzugsweise Hydraulikflüssigkeit anzugeben, die sicher zur Entwässerung führt, leicht und kostengünstig ist und die einfach zu warten ist. Eine derartige Vorrichtung soll auch benutzt werden, um Öle, Treibstoffe und andere Flüssigkeiten, bei denen ein Wassergehalt funktionsmindernd wirkt, zu entwässern. Die Hydraulikflüssigkeit dient als Beispiel für weitere Anwendungen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein mineralisches Adsorbermaterial und dabei vorzugsweise ein entwässertes Zeolith in die Hydraulikflüssigkeit eingebracht wird. Das adsorbierende entwässerte Mineral befindet sich bei der Anwendung in der Hydraulikflüssigkeit im Kontakt mit dieser. Es befindet sich dabei vorzugsweise in einer Hülle die für Flüssigkeiten durchlässig ist und die das Adsorberma- terial zurückhält.
Es wurde gefunden, dass es zur Erzielung der Wasserbindung ausreicht, das Adsorbermaterial und dabei vorzugsweise entwässertes Zeolith in die Hydraulikflüssigkeit einzubringen, z.B. einzutauchen. Wenn dies an einer Stelle erfolgt, die von aller im System vorhandenen Hydraulikflüssigkei durchströmt wird, z.B. in einem zentralen Vorratstank, dann wird das im System enthaltene Wasser aufgabengemäß am Adsorbermaterial, vorzugsweise am anfangs vollständig entwässerten Zeolith, gebunden.
Überraschenderweise wurde weiter gefunden, dass die Umströ- πrαng des adsorbierenden Minerals durch die gesamte Flüssig- keit nicht zwingend notwendig ist. Der entstehende starke
Dichtegradient des Wassergehaltes in der Nähe des Adsorbermaterials zieht die Wassermoleküle auch aus entfernten Systemteilen an den erfindungsgemäßen Adsorber.
Durch Auswechseln des mineralischen Adsorbermaterials, vorzugsweise des Zeoliths, wird das bereits gebundene Wasser entfernt. Ist die Bindefähigkeit erschöpft, setzt neues Adsorbermaterial nach Entfernung des verbrauchten Materials die Entwässerung fort. Der Austausch kann nach Testwerten für die Standzeit, nach Erfahrungswerten oder nach Zustand der erfindungsgemäßen Lösung erfolgen.
Es wird weiter vorgeschlagen, die erfindungsgemäße Lösung auch zur Entwässerung weiterer Flüssigkeiten einzusetzen, die aus Molekülen bestehen, die signifikant größer sind .als
Wassermoleküle. Eine besondere Anwendung findet die erfindungsgemäße Lösung bei der Entwässerung der Bremsflüssigkeit von Automobilen und anderen Fahrzeugen. Derzeit erfordert der hygroskopische Charakter der als Bremsflüssigkeit eingesetz- ten Flüssigkeit ein zyklisches Austauschen der Bremsflüssigkeit, die eine spezielle Form einer Hydraulikflüssigkeit darstellt. Obwohl bei dem Bremssystem kein Ort zu finden ist, der wiederholt durch alles im System enthaltene Öl durchströmt wird, wurde gefunden, dass es ausreicht, die erfin- dungsgemäße Lösung im Vorrats- oder Ausgleichsbehälter des Systems anzuordnen. Der durch die Wirkung der erfindungsgemä- ßen Lösung bewirkte Gradient des Wassergehaltes reicht aus, die Wassermoleküle auch aus entfernten Systemteilen zur erfindungsgemäßen Einrichtung zu ziehen, wo sie gebunden werden.
Eine weitere -Anwendung ist die Entwässerung von Schmierstoffen, deren Schmierwirkung durch Wassergehalt vermindert wird. Eine zusätzliche Anwendung ergibt sich bei der Entwässerung von Treibstoffen, wie z.B. Dieselöl, Benzin oder Kerosin. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist ihre lageunabhängige Wirkung. Bei dieser Anwendung kann die erfindungsgemäße Lösung im Tank des Fahrzeuges oder in der Kraftstoffleitung angeordnet sein. Eine weitere Anwendung findet sich bei Kälteanlagen, bei denen die erfindungsgemäße Lösung in das Leitungssystem des Kältemittels eingebunden ist.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemaße Lösung an einera Punkt des Flüssigkeitssystem eingesetzt werden, sie kann sich im Hauptstrom oder Nebenstrom befinden.
[Beispiele]
Die folgenden Figuren zeigen: Fig. 1 : Ein erstes Ausführungsbeispiel Fig. 2: Einen porösen Körper
Fig. 3: Eine Überwachungseinrichtung.
Fig. 1 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel dar. Ein Rahmen 1 ist durch zwei Siebe 2 abgeschlossen, zwischen denen sich das mineralische Adsorbermaterial, vorzugsweise das entwässerte Zeolith 3 befindet. Der Rahmen ist ganz oder teilweise in die Hydraulikflüssigkeit 4 eines im Hydrauliksystem zentralen Öltanks 12 eingetaucht. Das Öl, die Hydraulikflüssigkeit, umströmt den Rahmen, Wasser wird gebunden. Der entstehende Dichtegradient des Wassers führt zum Nachwandern von Wasser, das dann auch gebunden wird. Mehrere derartiger Rahmen können parallel oder an mehreren Stellen des Hydraulik- oder Ölsystems eingesetzt werden. Ein Deckel 11, eingeschraubt in die Wandung des Öltanks 12, und verbunden mit dem Rahmen 1 erlaubt den Austausch des Rahmens und damit des Adsorbers.
Fig. 2 zeigt einen Körper 10, der unter Einsatz eines offenporigen porösen Bindemittels 9 mit dem adsorbiernden Materi- al, vorzugsweise Zeolith 3, derart geformt ist, dass Wasser in das Innere des Körpers gelangen kann. Bei diesem Körper entfallen die Siebe. Eine Befestigungseinrichtung 8 erlaubt die Fixierung des Körpers 10. Fig. 3 zeigt einen Plattenkondensator gebildet aus den Kon- densatorplatten 5 im adsorbierenden Material 3, das mit dem gebundenen Wasser das Dielektrikum des Kondensators bildet. Bei steigenden Wassergehalt des adsorbierenden Materials im Laufe der Einsatzzeit wird sich die Dielektrizitätskonstante und damit die Kapazität verändern. Dies kann messtechnisch durch eine bekannte elektronische Auswerteschaitung 7 erkannt werden, die mit den Kondensatorplatten 5 über elektrische Leitungen 6 verbunden ist. Das Erreichen eines Grenzwertes von Signalen der an sich bekannten Auswerteschaltung 7 signalisiert die Notwendigkeit des Austausches des Adsorbermateri- als weil dieses mit Wasser weitgehend gesättigt ist.
Auch der gemessene Wassergehalt der zu entwässernden Flüssigkeit kann zum Bestimmen des Zeitpunktes des Wechseins herangezogen werden. Der Wassergehalt wird bei leistungsfähigem Adsorber sehr niedrig sein und bei dessen Erschöpfung anstei- gen. Die zeitliche Bestimmung dieses beginnenden Anstiegs zeigt an, dass der Adsorber zu wechseln ist. Der Transport der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach der Fertigung mit dem entwässerten Zeolith und vor dem unmittelbaren Einsatz muss in einem Gefäß oder in einer Umhüllung erfolgen, die für Wasser und Wasserdampf weitestgehend undurchlässig ist. Ansonsten wird das entwässerte Mineral mit Wasser beladen und hat eine geringere Bindefähigkeit für Wasser beim Einsatz vorzugsweise in einer Hydraulikflüssigkeit.
[Bezugszeichenliste] Liste der Bezugs zeichen : 1 Rahmen 2 Sieb 3 Adsorbermaterial , vorzugsweise das Mineral Zeolith 4 Hydrauli kf lüssigkeit 5 Kondensatorplatte 6 Anschlussdrähte 7 Elektronische Auswerteschaltung 8 Befestigung 9 Offenporiges Bindemittel , mit dem das Adsorbermaterial 3 zu einem festen Körper 10 geformt ist 10 Fester Körper bestehend aus dem Adsorbermaterial und einem of fenporigen Bindemi ttel 11 Deckel , Einschraubung in eine Behälterwand 12 12 Behälterwand

Claims

[Patentansprüche]
1. Vorrichtung zum Entwässern von vorzugsweise Hydraulik- S flüssigkeit unter Verwendung eines Adsorbermaterials, das sich mit der Hydraulikflüssigkeit in Kontakt befindet, gekennzeichnet dadurch, dass das Adsorbermaterial ein wasseradsorbierendes Mineral, vorzugsweise ein entwässertes Zeolith ist.0 2. Vorrichtung zum Entwässern von vorzugsweise Hydraulikflüssigkeit nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sich das wasseradsorbierende Mineral, vorzugsweise das entwässerte Zeolith, in einem Volumen befindet, das durch eine siebartige Wandung begrenzt ist, die wasser-5 und öldurchlässig ist, nicht aber das Mineral passieren lässt, und dass sich dieser Raum ganz oder teilweise in der zu entwässernden Hydraulikflüssigkeit befindet. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sich die Vorrichtung in der Bremsflüssigkeit eines0 Kraftfahrzeugbremssystems befindet. A.Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sich die Vorrichtung in einem Kraftstoffsyste befindet. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,5 dass sich die Vorrichtung in einem Sch-Tiierstoffsystem befindet . 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sich die Vorrichtung im Kältemittel eines Kältesystems befindet.0 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch dass diese Vorrichtung sich in einer Flüssigkeit befindet, deren Moleküle signifikant größer sind als Wassermoleküle und aus der die Wassermoleküle weil störend zu binden und zu entfernen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass ein Kondensator, vorzugsweise ein Plattenkondensator, in das Adsorbermaterial eingebunden ist, wobei das wasseradsorbierende Adsorbermaterial das Dielektrikum dieses Kondensators bildet, und eine Auswerteschaltung die Kapazität des Kondensators bestimmt und ein Grenzwert dieser Kapazität den Zeitpunkt des Wechseins des Adsorbermaterials signalisiert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der zeitliche Verlauf des Wassergehaltes der Flüssigkeit, in der sich der Adsorber befindet, in der Zeit ermittelt wird und ein beginnender Anstieg des Wassergehaltes als Signal für das Auswechseln des Adsorbermaterials dient.
EP05716430A 2004-03-28 2005-03-29 Vorrichtung zum entwässern von vorzugsweise hydraulikflüssigkeit Withdrawn EP1729865A2 (de)

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