WO2013135336A1 - Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von gas aus einem strömungsfähigen medium - Google Patents
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- WO2013135336A1 WO2013135336A1 PCT/EP2013/000288 EP2013000288W WO2013135336A1 WO 2013135336 A1 WO2013135336 A1 WO 2013135336A1 EP 2013000288 W EP2013000288 W EP 2013000288W WO 2013135336 A1 WO2013135336 A1 WO 2013135336A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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- F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
- F15B21/044—Removal or measurement of undissolved gas, e.g. de-aeration, venting or bleeding
Definitions
- the invention relates to a method for separating gas from a flowable medium, wherein in a media-carrying system gas-enriched medium from the system is fed into a separating, wherein in the separating a negative pressure is formed compared to the system and wherein in the separating escaped from the medium gas from the separating device can be discharged. Furthermore, the invention relates to an apparatus for carrying out the method.
- An enrichment of gas in a medium such as air in Hydraulic oil, for example, in a hydraulic circuit can sometimes lead to an impairment of safety-related components and their functions. Air can reduce the rigidity of hydraulic actuators and, under certain circumstances, the functionality of valves.
- a device operable in accordance with the method of the type mentioned above for separating fluid mixtures is disclosed in DE 101 29 100 A1.
- This known device has a plurality of partial chambers having vacuum container, wherein at least one liquid component of the fluid mixture after its separation from the vacuum container by means of a conveyor is transported away and the other components by means of a vacuum pump from the vacuum vessel gas and / or vapor can be sucked.
- a vacuum pump For easier separation of the fluid mixture of the subspaces of the vacuum vessel is equipped with a heater.
- the negative pressure in the vacuum container is adjusted by a separate vacuum pump. With regard to installation in extremely small installation spaces, this solution leaves nothing to be desired.
- the object of the invention is to provide a method for the separation of gas from flowable media, which is feasible in a simple, space-saving and requiring a few components way.
- the method according to the invention is distinguished by the fact that the negative pressure in the separating device is produced by passing gas-reduced medium from the separating device to the system and by supplying gas-enriched medium from the system to the separating device, while maintaining the region of negative pressure prevailing in the separating device becomes.
- the process of the invention is a quasi-continuous process in which the degassing is carried out while maintaining negative pressure. With lower energy input, improved degassing can be achieved with a simplified device outlay.
- a particular advantage is that no separate vacuum pump is required, because the negative pressure is generated by the media transport from the separating device to the system.
- the negative pressure generating transfer of the medium from the separating device to the system by means of a pump. This can be done by a pump operating in permanent operation, so that a corresponding, costly control effort is eliminated.
- the arrangement can be made with advantage in such a way that the medium reducing the negative pressure is supplied to the separating device via a controllable valve device, which can be actuated time-controlled or by means of a level sensor of the separating device.
- the method can be carried out in such a way that gas-enriched fluid is supplied from a tank of a hydraulic system, from a fluid cooling system or from a drive system to the separating device. It is understood that the method to other types of media, which are afflicted with gas inclusions or where In the course of operations, a gas entry takes place, is equally applicable.
- the method can advantageously be carried out so that the negative pressure generating pump and the fan are driven together by a DC motor.
- a constant-displacement pump can be used in combination with a permanently operating fan.
- the method also offers the advantageous possibility that from a functional unit of a hydraulic system, in particular a dry-running inclined-axis motor of a hydrostatic drive train, gas-enriched leaked oil to be sucked off is sucked into it by the negative pressure prevailing in the separating device.
- the hot leak oil advantageously undergoes a cooling in the separating device before it is returned to the main system.
- the heat transfer to the fluid located in the separating device leads to its temperature increase, which in turn increases the efficiency of the degassing.
- the apparatus comprises a container provided as a separating means, a pump connecting the latter with a media-carrying system, which supplies gas-reduced medium from the container towards the system for generating a negative pressure, and a return to, via the gas-enriched medium, from the system to the container Maintaining the negative pressure is traceable.
- this has a valve device, via which for a temporary reduction of the negative pressure gas-enriched medium to the container can be fed.
- the valve device can preferably be an electrically operable, preferably time-controlled, or actuatable valve by means of a level sensor associated with the container.
- the arrangement can be made such that for the separation of air from a cooling fluid of a fan-cooler system, the container of the separating device is combined with a respective radiator fan device to form a structural unit.
- a fan-cooler degassing is created in which no
- Hose or pipe connections are required, so that a compact design can be realized.
- the overpressure prevailing in operation upstream of the heat exchanger can be used temporarily for the discharge of separated gas. Since the fluid is first degassed and then cooled, there are better degassing properties of the hot fluid.
- the drive motor of the fan can also be used to drive the pump of the degassing device, a particularly compact design can be realized.
- FIG. 2 shows a representation, partly in the form of a perspective oblique view and partly in the form of a simplified symbol sketch, of an embodiment of the method according to the invention in combination with a fan-cooler system;
- FIG. 2 the embodiment of Figure 2, wherein the hydraulic circuit of the fan-cooler system GE is shown in symbol view.
- Fig. 4 is a symbol representation to illustrate another
- a tank 5 is shown as a simplified example of a media-carrying system, as it serves, for example, in connection with a hydraulic circuit, which is not shown, for the storage of hydraulic fluid 7.
- a system 1 for example, of air, which is registered in the course of operation of the system 1 in the hydraulic fluid 7 located in the tank 5, the system 1 (in Fig. 1, the tank 5) with a as a whole with 10 designated separating device in conjunction.
- This has as a main component to a Separier capableer 9 for the fluid to be degassed 7, the level limit is denoted by 1 1.
- a negative pressure is generated in the container 9, for example -0.9 bar, so that from the gas-enriched fluid.
- gas-reduced or largely gas-free fluid 7 ' is present in the lower region of the container 9 of the separating device 10.
- gas reduced fluid 7 ' by means of a feed pump 1 5 from the container 9 to the system 1, ie in the present case to the tank 5, recycled via a return line 1 7.
- gas-enriched medium is fed to the container 9 of the separating device 10 via a feed line 19 from the tank 5.
- a valve assembly is provided in the supply line 19, which is in the present case Fal l is a check valve 21, for the pressure difference to be maintained is biased to an opening pressure of -0.9 bar.
- the feed pump 15 is a fixed-displacement pump operating in a conveying direction, for example in the form of an external gear pump, which is driven by means of a direct-current motor 24, which operates permanently during operation, so that no complex, expensive control electronics are required.
- an outlet port 23 is provided on the container 9, at which an outlet valve 25 in the form of a check valve 25 biased to a low opening pressure of, for example, 0.05 bar and a ventilation filter 27 are located.
- the negative pressure in the container 9 is reduced for an output period when the feed pump 1 5 continues to run.
- the gas-enriched fluid with leads to a slight overpressure, fed via a pressure line 29 with a valve device 31.
- the connection of the system 1 which feeds the pressure line 29 is not shown in FIG. 1, because in the simplified representation of FIG. 1 of the system 1, merely by way of example, a fluid tank 5 is shown. In practical embodiments, it may be a system point at which there is a suitable back pressure during operation, for example, before filter devices or coolers or the like.
- the valve means 31 preferably in the form of an electrically operable switching valve, is opened to initiate a leaked gas dispensing operation to cause a pressure increase in the container 9 whereby the check valve 21 closes the supply line 19 and opens the check valve 25 at the outlet port 23 as soon as it is opened After reduction of the negative pressure, a correspondingly low overpressure in the container 9 sets. Simultaneously with the supply of gas-enriched fluid via the valve device 31, the pump 1 5 further promotes gas-reduced fluid 7 'from the container 9 to the system 1 (tank 5).
- the actuation of the valve device 31 can be time-controlled and / or actuated by a filling level sensor 33 provided on the container 9. Figs.
- FIG. 2 and 3 show an embodiment of the method which is performed in combination with a fan-cooler system. More specifically, in this case the separating device 10 is combined with a fan-cooler unit 30 to form a unitary unit, as shown in Fig. 2 on the right side as a whole.
- the separating device 10 integrated into the unit 30 is shown separately in FIG. 2 on the left in a symbol representation. As can be seen, the separating device 10 corresponds to the separating device 10 shown in FIG. 1, so that it need not be discussed further here.
- the fan-cooler unit 30 this corresponds to the prior art units in which in a housing 35, a fan 37 generates a cooling air flow through a heat exchanger located inside the housing 35, the in Fig. 2 is not visible.
- a filter device 39 arranged downstream of the lamella cooler is mounted on the housing 35.
- a special feature compared to the usual fan-cooler units 30 is that except the filter assembly 39 of the container 9 of the separating device 10 is assembled with the housing 35, so that a radiator degassing unit is formed in the form of a coherent structure.
- Another special feature is that the drive motor 24 of the feed pump 1 5 of the separating device 10 simultaneously forms the fan motor of the unit 30. With 41 and 43, the input and the output of the fluid to be cooled in and out of the fan-cooler unit 30 are designated.
- FIG. 3 shows, in dashed area 50, the hydraulic circuit of the fan-cooler unit 30 of the exemplary embodiment of FIG. 2, which is combined with the separating device 10 shown in FIG. 3 on the left-hand side.
- the fan-cooler unit 30 has a heat exchanger 51 located in the cooling air flow of the fan 37, which in the present case is formed by a lamella cooler and to which the fluid to be cooled is supplied from the inlet 41 via an inlet line 53 , About its output line 55 of the heat exchanger 51 is connected to the filter device 39 in connection. This is in the present example two stages, with a pre-filter 57 and a post-filter 59 in front of the outlet 43 for the cooled fluid.
- the pre-filter 57 is a conventional bypass device in the form of a spring-biased check valve 61st
- a valve arrangement is connected, which has a spring-biased check valve 63, which is set to an opening pressure of 0.5 bar, and a Nachsaugventil 65 in the form of a check valve without bias to limit the pressure of the output side system pressure.
- a thermostatically-mechanically actuated valve 67 which forms a bypass bridging the heat exchanger 51 under cold start conditions (switching position shown in FIG. 3) or at normal temperature conditions the pressure difference at the heat exchanger 51 limited, in the present example to 2 bar.
- the pump 15 delivers in the permanent operation via the return line 1 7 gas-reduced fluid 7 to the system, which is sucked by the vacuum generated in the container 9 gas-enriched fluid from the system via the supply line 19 into the container 9 , escapes through the negative pressure from the fluid 7 gas and collects in the partial volume 13 of the container 9.
- the valve device 31 is opened, causing the pump 1 5 is no longer able to generate a negative pressure in the container 9.
- valve device 31 When the valve device 31 is open, therefore, the pressure in the container 9 rises above the pressure line 29 to the system pressure, so that via the outlet connection at the check valve 25, which is set to a very low opening pressure (0.05 bar), the separated gas over the Ventilation filter 27 escapes. Time-controlled and / or in accordance with the level sensor 33, the valve device 31 is again switched to the blocking state.
- the procedure is such that the gas-enriched and correspondingly hot leak oil is sucked into the container 9 by utilizing the negative pressure prevailing in the separating device 10 and degassed together with the remaining fluid 7 located in the container 9.
- Fig. 4 shows the degassing device according to the invention in conjunction with a Schrägachsenmotor 71 for driving a drive system, not shown.
- the drain port of the engine 71 is connected via a drain line 73 and via the check valve 21 to the supply line 19 of the container 9.
- ⁇ 1 advantageously is so actively sucked the leak oil, so that no further suction device must be installed.
- the hot leak oil is cooled before it is returned to the main system.
- the heat emission of the leakage oil in the container 9 increases the temperature of the fluid 7 to be degassed, which in turn improves the efficiency of the degasification.
- a hydrogen pump device (not shown in more detail), its oil level (dry sump) can be varied via the leak oil line 73 connected to the pump; in particular, a rest-fill state can be reduced in volume during operation of the pump with the As a consequence, the circulating pump vane cells can no longer "open up" the fluid (oil) in such a way that increased blistering occurs and, to that extent, air is increasingly unintentionally introduced into the closed-loop fluid circuit Within the hydraulic pump, the resistance during operation of the same can be reduced, which leads to a more favorable energy consumption in the operation of the hydraulic pump In this respect, therefore, the solution according to the invention can not only contribute to discharge gas volume already present in the fluid, but can instead Mood of the level also helps to prevent the formation of air bubbles and their entry into the fluid from the beginning.
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Abstract
Ein Verfahren zur Abtrennung von Gas aus einem strömungsfähigen Medium, wobei in einem medienführenden System (1; 30) befindliches gasangereichertes Medium (7) aus dem System (1; 30) in eine Separiereinrichtung (10) geführt wird, wobei in der Separiereinrichtung (10) ein Unterdruck gegenüber dem System (1; 30) ausgebildet wird und wobei das in der Separiereinrichtung (10) aus dem Medium entwichene Gas aus der Separiereinrichtung (10) abführbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck in der Separiereinrichtung (10) dadurch erzeugt wird, dass gasreduziertes Medium (7') von der Separiereinrichtung (10) zum System (1; 30) geführt wird und dass unter Beibehaltung des in der Separiereinrichtung (10) herrschenden Bereichs des Unterdruckes gasangereichertes Medium (7) vom System (1; 30) zur Separiereinrichtung (10) zugeführt wird.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Gas aus einem strömungsfähigen Medium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Gas aus einem strömungsfähigen Medium, wobei in einem medienführenden System befindliches gasangereichertes Medium aus dem System in eine Separiereinrichtung geführt wird, wobei in der Separiereinrichtung ein Unterdruck ge- genüber dem System ausgebildet wird und wobei das in der Separiereinrichtung aus dem Medium entwichene Gas aus der Separiereinrichtung abführbar ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Eine Anreicherung von Gas in einem Medium, wie von Luft in Hydraul iköl, kann beispielsweise in einem Hydraulikkreislauf mitunter zu einer Beeinträchtigung von sicherheitsrelevanten Komponenten und deren Funktionen führen. Luft kann die Steifigkeit hydraulischer Antriebe und unter Umständen auch die Funktionsfähigkeit von Ventilen verringern. Bislang ist Luft aus Hydrauliköl hauptsächlich dadurch abgetrennt und abgeschieden worden, dass das Hydrauliköl mit einer längeren Verweilzeit im Tank belassen worden ist, so dass Luft aus dem Hydrauliköl entweichen kann. Mit zunehmend kürzeren Verweilzeiten im Vorratstank und reduzierten Tankvolumina bis hin zum vollständigen Entfall eines Vorratstanks wird daher neuerdings eine Teilmenge des Mediums zur Abtrennung von Gas in eine typischerweise mit Vakuumdruck beaufschlagte Separiereinrichtung geführt. Nach Entwei-
chen des Gases aus dem Medium wird das abgetrennte Gas aus der Separiereinrichtung aus dem Hydraulikkreislauf heraus abgeführt.
Eine gemäß dem Verfahren der eingangs genannten Art betreibbare Vorrich- tung zum Trennen von Fluidgemischen ist in der DE 101 29 100 AI offenbart. Diese bekannte Vorrichtung weist einen mehrere Teilräume aufweisenden Vakuumbehälter auf, wobei mindestens eine flüssige Komponente des Fluidgemisches nach seiner Auftrennung aus dem Vakuumbehälter mittels einer Fördereinrichtung abtransportierbar ist und die jeweils anderen Komponenten mittels einer Vakuumpumpe aus dem Vakuumbehälter gas- und/oder dampfförmig absaugbar sind. Zur erleichterten Auftrennung des Fluidgemisches ist einer der Teilräume des Vakuumbehälters mit einer Heizeinrichtung ausgerüstet. Der Unterdruck im Vakuumbehälter wird durch eine gesonderte Vakuumpumpe eingestellt. Hinsichtlich des Einbaus in ausgesprochen kleine Einbauräume lässt diese Lösung noch Wünsche offen.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Abtrennung von Gas aus strömungsfähigen Medien aufzuzeigen, das in einfacher, bauraumsparender und in wenige Komponenten erfordernder Weise durchführbar ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist. Demgemäß zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass der Un- terdruck in der Separiereinrichtung dadurch erzeugt wird, dass gasreduziertes Medium von der Separiereinrichtung zum System geführt wird und dass unter Beibehaltung des in der Separiereinrichtung herrschenden Bereichs des Unterdrucks gasangereichertes Medium vom System zur Separiereinrichtung zugeführt wird. Im Unterschied zum üblichen, diskontinuierlichen Verfahren, wobei in zeitlichem Wechsel das Volumen des Mediums ausgetauscht wird und dadurch der Unterdruck immer wieder neu aufgebaut
werden muss, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein quasi-kontinuierliches Verfahren, bei dem die Entgasung bei aufrechterhalten bleibendem Unterdruck durchgeführt wird. Bei geringerer Energieeinbringung ist dadurch eine verbesserte Entgasung mit vereinfachtem Vor- richtungsaufwand realisierbar. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass keine gesonderte Vakuumpumpe erforderlich ist, weil der Unterdruck durch den Medientransport von der Separiereinrichtung zum System hin erzeugt wird. Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen erfolgt die den Unterdruck erzeugende Überführung des Mediums von der Separiereinrichtung zum System mittels einer Pumpe. Dies kann durch eine im Permanentbetrieb arbeitende Pumpe erfolgen, so dass ein entsprechender, kostenintensiver Steuerungsaufwand in Wegfall kommt.
Hinsichtlich der Abführung des entwichenen Gases aus der Separiereinrichtung kann so vorgegangen werden, dass durch eine zeitweilige Zufuhr gasangereicherten Mediums zur Separiereinrichtung in dieser der Unterdruck für einen Austritt entwichenen Gases verringert wird.
Die Anordnung kann hierbei mit Vorteil so getroffen werden, dass das den Unterdruck verringernde Medium zur Separiereinrichtung über eine steuerbare Ventileinrichtung zugeführt wird, wobei diese zeitgesteuert oder mittels eines Füllstandssensors der Separiereinrichtung betätigt werden kann.
In besonders vorteilhafter Weise kann das Verfahren in der Weise durchgeführt werden, dass gasangereichertes Fluid aus einem Tank eines Hydrauliksystems, aus einem Fluid-Kühlsystem oder aus einem Antriebssystem zur Separiereinrichtung zugeführt wird. Es versteht sich, dass das Verfahren auf andersartige Medien, die mit Gaseinschlüssen behaftet sind oder bei denen
im Zuge von Betriebsabläufen ein Gaseintrag erfolgt, gleichermaßen anwendbar ist.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen gasangereichertes Fluid aus einem Lüfter-Kühler-System zur Separiereinrichtung zugeführt wird, kann das Verfahren mit Vorteil so durchgeführt werden, dass die den Unterdruck erzeugende Pumpe und der Lüfter durch einen Gleichstrommotor gemeinsam angetrieben werden. Mit besonderem Vorteil kann hierbei eine Konstantpumpe in Kombination mit einem permanent arbeitenden Lüfter eingesetzt werden.
Das Verfahren bietet auch die vorteilhafte Möglichkeit, dass aus einer Funktionseinheit eines Hydrauliksystems, insbesondere einem trocken laufenden Schrägachsenmotor eines hydrostatischen Antriebsstranges, abzusaugendes gasangereichertes Lecköl durch den in der Separiereinrichtung herrschenden Unterdruck in diese eingesaugt wird. Neben dem Vorteil, dass keine weitere Absaugvorrichtung installiert werden muss, erfährt das heiße Lecköl in vorteilhafter Weise in der Separiereinrichtung eine Abkühlung, bevor es dem Hauptsystem wieder zugeführt wird. Zudem führt die Wärmeabgabe an das in der Separiereinrichtung befindliche Fluid zu dessen Temperaturerhöhung, wodurch sich wiederum die Effizienz der Entgasung erhöht.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vorrichtung die Merkmale des Patentanspruchs 9 aufweist. Demgemäß weist die Vorrichtung einen als Separiereinrichtung vorgesehenen Behälter, eine diesen mit einem medienführenden System verbindende Pumpe, die zur Erzeugung eines Unterdrucks gasreduziertes Medium aus dem Behälter in Richtung auf das System fördert, sowie eine Rückführung auf, über die gasangereichertes Medium vom System zum Behälter unter Beibehaltung des Unterdrucks rückführbar ist.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen der Vorrichtung weist diese eine Ventileinrichtung auf, über die für eine zeitweilige Verringerung des Unterdrucks gasangereichertes Medium zum Behälter zuführbar ist. Dadurch ist der Druck im Behälter zeitweilig auf ein Druckniveau anhebbar, bei dem abgesondertes Gas, ohne dass Absaugmaßnahmen ergriffen werden müssten, über einen Auslass entweichen kann. Bei der Ventileinrichtung kann es sich vorzugsweise um ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise zeitgesteuert oder mittels eines dem Behälter zugeordneten Füll- standssensors betätigbares Ventil handeln.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Anordnung so getroffen sein, dass für die Abtrennung von Luft aus einem Kühlfluid eines Lüfter-Kühler- Systems der Behälter der Separiereinrichtung mit einer betreffenden Kühler- Lüfter-Einrichtung zu einer Baueinheit zusammengefasst ist. Dadurch ist eine Lüfter-Kühler-Entgasungseinrichtung geschaffen, bei der keine
Schlauch- oder Rohrverbindungen erforderlich sind, so dass eine kompakte Bauform realisierbar ist. Für den Betrieb der Einheit lässt sich der im Betrieb vor dem Wärmetauscher herrschende Überdruck für die Ausbringung abge- schiedenen Gases zeitweilig nutzen. Da das Fluid erst entgast und dann gekühlt wird, ergeben sich bessere Entgasungseigenschaften des warmen Fluids.
Dadurch, dass der Antriebsmotor des Lüfters auch zum Antrieb der Pumpe der Entgasungseinrichtung nutzbar ist, ist eine besonders kompakte Bauform realisierbar.
Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in nachfolgenden Unteransprüchen 14 bis 1 6 angegeben.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen: eine stark schematisch vereinfachte Symboldarstellung zur Verdeutlichung des Funktionsprinzips des erfindungsgemäß Verfahrens;
Fig. 2 eine teilweise in Form einer perspektivischen Schrägansicht und teilweise in Form einer vereinfachten Symbolskizze ge- zeichnete Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in Kombination mit einem Lüfter- Kühler-System; das Ausführungsbeispiel von Fig. 2, wobei die hydraulische Schaltung des Lüfter-Kühler-Systems in Symboldarstellung ge zeigt ist; und
Fig. 4 eine Symboldarstellung zur Verdeutlichung eines weiteren
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist als vereinfachtes Beispiel für ein medienführendes System 1 ein Tank 5 dargestellt, wie er beispielsweise in Verbindung mit einem hydraulischen Kreislauf, der nicht dargestellt ist, zur Bevorratung von Hydraulikfluid 7 dient. Für die Abtrennung von im Fluid 7 angereichertem Gas, beispiels- weise von Luft, die im Zuge des Betriebs des Systems 1 in das im Tank 5 befindliche Hydraulikfluid 7 eingetragen ist, ist das System 1 (in Fig. 1 der Tank 5) mit einer als Ganzes mit 10 bezeichneten Separiereinrichtung in Verbindung. Diese weist als Hauptkomponente einen Separierbehälter 9 für das zu entgasende Fluid 7 auf, dessen Füllstandsgrenze mit 1 1 bezeichnet ist. Für eine Art Vakuumentgasung wird im Behälter 9 ein Unterdruck erzeugt, beispielsweise -0,9 bar, so dass aus dem gasangereicherten Fluid 7
Gasbläschen entweichen und nach oben steigen, wo sie sich in einem oberhalb der Füllstandsgrenze 1 1 gelegenen Teilvolumen 1 3 des Behälters 9 sammeln. Infolgedessen ist im unteren Bereich des Behälters 9 der Separiereinrichtung 10 gasreduziertes oder weitestgehend gasfreies Fluid 7' vor- banden. Für die Erzeugung des der Entgasung dienenden Unterdrucks im Behälter 9 wird vom Bodenbereich gas reduziertes Fluid 7' mittels einer Förderpumpe 1 5 aus dem Behälter 9 zum System 1 , d.h. im vorliegenden Fall zum Tank 5, über eine Rückführleitung 1 7 rückgeführt. Durch den im Behälter 9 herrschenden Unterdruck wird über eine Zuführleitung 19 aus dem Tank 5 gasangereichertes Medium dem Behälter 9 der Separiereinrichtung 10 zugeführt. Um hierbei den für den Entgasungsvorgang gewünschten Unterdruck im Behälter 9 einzuhalten, beim vorliegenden Beispiel -0,9 bar, ist in der Zuführleitung 19 eine Ventilanordnung vorgesehen, bei der es sich im vorliegenden Fal l um ein Rückschlagventil 21 handelt, das für die einzuhaltende Druckdifferenz auf einen Öffnungsdruck von -0,9 bar vorgespannt ist. Bei der Förderpumpe 1 5 handelt es sich um eine in einer Förderrichtung arbeitende Konstantpumpe, beispielsweise in Form einer Außen- zahnradpumpe, die mittels eines Gleichstrommotors 24 angetrieben ist, der im Betrieb permanent arbeitet, so dass keine aufwendige, kostenintensive Steuerelektronik erforderlich ist.
Für eine Abfuhr des im Teilvolumen 13 gesammelten Gases ist ein Aus- gangsanschluss 23 am Behälter 9 vorgesehen, an dem sich ein Auslassventil 25 in Form eines auf einen geringen Öffnungsdruck von beispielsweise 0,05 bar vorgespannten Rückschlagventils 25 sowie ein Belüftungsfilter 27 befinden.
Um eine Abfuhr angesammelten Gases über den Ausgangsanschluss 23 einzuleiten, wird der Unterdruck im Behälter 9 für einen Ausgabezeitraum bei weiterlaufender Förderpumpe 1 5 abgebaut. Zu diesem Zweck wird von einer Anschlussstelle des Systems 1 her, die gasangereichertes Fluid mit
einem geringen Überdruck führt, über eine Druckleitung 29 mit einer Ventileinrichtung 31 zugeführt. Der die Druckleitung 29 speisende Anschluss des Systems 1 ist in Fig. 1 nicht gezeigt, weil bei der vereinfachten Darstellung von Fig. 1 von dem System 1 lediglich beispielhaft ein Fluidtank 5 ge- zeigt ist. Bei praktischen Ausführungen kann es sich um eine Systemstelle handeln, an der im Betrieb ein geeigneter Staudruck herrscht, beispielsweise vor Filtereinrichtungen oder Kühlern oder dergleichen. Die Ventileinrichtung 31 , vorzugsweise in Form eines elektrisch betätigbaren Schaltventils, wird zur Einleitung eines Ausgabevorgangs für entwichenes Gas geöffnet, um einen Druckanstieg im Behälter 9 zu bewirken, wodurch das Rückschlagventil 21 die Zuführleitung 1 9 schließt und das Rückschlagventil 25 am Ausgangsanschluss 23 öffnet, sobald sich nach Abbau des Unterdrucks ein entsprechend geringer Überdruck im Behälter 9 einstellt. Gleichzeitig mit der Zufuhr gasangereicherten Fluids über die Ventileinrichtung 31 för- dert die Pumpe 1 5 weiterhin gasreduziertes Fluid 7' aus dem Behälter 9 zum System 1 (Tank 5). Die Betätigung der Ventileinrichtung 31 kann zeitgesteuert und/oder betätigt durch einen am Behälter 9 vorgesehenen Füllstandssensor 33 erfolgen. Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens, das in Kombination mit einem Lüfter-Kühler-System durchgeführt wird. Genauer gesagt, ist hierbei die Separiereinrichtung 10 mit einer Lüfter-Kühler-Einheit 30 zu einer einheitlichen Baueinheit zusammengefasst, wie sie in Fig. 2 rechtsseitig als Ganzes dargestellt ist. Die in die Einheit 30 integrierte Sepa- riereinrichtung 10 ist in Fig. 2 linksseitig in Symboldarstellung gesondert gezeigt. Wie ersichtlich, entspricht die Separiereinrichtung 10 der in Fig. 1 gezeigten Separiereinrichtung 10, so dass hierauf nicht näher eingegangen werden muss. Was die Lüfter-Kühler-Einheit 30 anbelangt, entspricht diese den dem Stand der Technik entsprechenden Einheiten, bei denen in einem Gehäuse 35 ein Lüfter 37 einen Kühlluftstrom durch einen im Inneren des Gehäuses 35 befindlichen Wärmetauscher hindurch erzeugt, der in Fig. 2
nicht sichtbar ist. In der bei derartigen Einheiten 30 üblichen Weise ist am Gehäuse 35 eine dem Lamellenkühler nachgeordnete Filtereinrichtung 39 angebaut. Eine Besonderheit gegenüber den üblichen Lüfter-Kühler- Einheiten 30 besteht darin, dass außer der Filteranordnung 39 der Behälter 9 der Separiereinrichtung 10 mit dem Gehäuse 35 zusammengebaut ist, so dass eine Kühler-Entgasungseinheit in Form eines zusammenhängenden Baukörpers gebildet ist. Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass der Antriebsmotor 24 der Förderpumpe 1 5 der Separiereinrichtung 10 gleichzeitig den Lüfter-Motor der Einheit 30 bildet. Mit 41 und 43 sind der Ein- gang bzw. der Ausgang des zu kühlenden Fluids in die bzw. aus der Lüfter- Kühler-Einheit 30 bezeichnet.
Die Fig. 3 zeigt in dem gestrichelt umrandeten Bereich 50 die Hydraulikschaltung der Lüfter-Kühler-Einheit 30 des Ausführungsbeispiels von Fig. 2, die mit der in Fig. 3 linksseitig dargestellten Separiereinrichtung 10 kombiniert ist. Entsprechend dem einschlägigen Stand der Technik weist die Lüfter-Kühler-Einheit 30 einen im Kühlluftstrom des Lüfters 37 liegenden Wärmetauscher 51 auf, der im vorliegenden Fall durch einen Lamellenkühler gebildet ist und dem das zu kühlende Fluid vom Eingang 41 her über eine Eingangsleitung 53 zugeführt wird. Über seine Ausgangsleitung 55 ist der Wärmetauscher 51 mit der Filtereinrichtung 39 in Verbindung. Diese ist beim vorliegenden Beispiel zweistufig, mit einem Vorfilter 57 und einem Nachfilter 59 vor dem Ausgang 43 für das gekühlte Fluid. Am Vorfilter 57 befindet sich eine übliche Bypasseinrichtung in Form eines federvorge- spannten Rückschlagventils 61 . Am Eingang des Nachfilters 59 ist eine Ventilanordnung angeschlossen, die zur Druckbegrenzung des ausgangsseitigen Systemdruckes ein federvorgespanntes Rückschlagventil 63, das auf einen Öffnungsdruck von 0,5 bar eingestellt ist, sowie ein Nachsaugventil 65 in Form eines Rückschlagventils ohne Vorspannung aufweist.
Zwischen der Eingangsleitung 53 und der Ausgangsleitung 55 des Wärmetauschers 51 befindet sich ein thermostatisch-mechanisch betätigtes Ventil 67, das bei Kaltstartbedingungen einen den Wärmetauscher 51 überbrückenden Bypass bildet (Schaltstellung in Fig. 3 dargestellt) oder bei norma- len Temperaturbedingungen die Druckdifferenz am Wärmetauscher 51 begrenzt, im vorliegenden Beispiel auf 2 bar.
Wie unter Bezug auf Fig. 1 erläutert, fördert die Pumpe 15 im Permanentbetrieb über die Rückführleitung 1 7 gas reduziertes Fluid 7 zum System, wobei durch den im Behälter 9 erzeugten Unterdruck gasangereichertes Fluid aus dem System über die Zuführleitung 19 in den Behälter 9 angesaugt wird, wobei durch den Unterdruck aus dem Fluid 7 Gas entweicht und sich im Teilvolumen 13 des Behälters 9 sammelt. Um angesammeltes Gas über den Ausgangsanschluss 23 abzugeben, wird die Ventileinrichtung 31 geöffnet, was bewirkt, dass die Pumpe 1 5 nicht mehr in der Lage ist, im Behälter 9 einen Unterdruck zu erzeugen. Bei geöffneter Ventileinrichtung 31 steigt daher über die Druckleitung 29 der Druck im Behälter 9 auf den Systemdruck an, so dass über das am Ausgangsanschluss befindliche Rückschlagventil 25, das auf einen sehr geringen Öffnungsdruck (0,05 bar) eingestellt ist, das abgeschiedene Gas über das Belüftungsfilter 27 entweicht. Zeitgesteuert und/oder nach Maßgabe des Füllstandssensors 33 wird die Ventileinrichtung 31 wieder in den Sperrzustand geschaltet.
Um bei hydrostatischen Antriebssträngen oder sonstigen hydrodynamischen Antrieben, bei denen Hydromotoren eingesetzt sind, Verbesserungen des Wirkungsgrades zu erzielen, kommen vielfach trockenlaufende Motoren, sog. Schrägachsenmotoren, zum Einsatz, um die bei nasslaufenden Motoren auftretenden Planschverluste zu vermeiden. Solche Motoren neigen jedoch dazu, an den Wellendichtungen Luft nachzusaugen, so dass das anfallende Lecköl, das im Betrieb abgepumpt werden muss, verhältnismäßig stark mit Luft angereichert ist. Die vorliegende Erfindung bietet die vorteilhafte Mög-
lichkeit, auf einfache Weise sowohl die Abfuhr des Lecköls als auch dessen Entgasung zu bewerkstelligen. Erfindungsgemäß wird hierfür so vorgegangen, dass das gasangereicherte und entsprechend heiße Lecköl unter Ausnutzung des in der Separiereinrichtung 10 herrschenden Unterdrucks in den Behälter 9 eingesaugt und zusammen, mit dem übrigen, im Behälter 9 befindlichen Fluid 7 entgast wird. Die Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Entgasungseinrichtung in Verbindung mit einem Schrägachsenmotor 71 für den Antrieb eines nicht dargestellten Antriebssystems. Wie gezeigt, ist der Leckölanschluss des Motors 71 über eine Leckölleitung 73 und über das Rückschlagventil 21 mit der Zuführleitung 19 des Behälters 9 verbunden. Λ1 In vorteilhafter Weise wird so das Lecköl aktiv angesaugt, so dass keine weitere Absaugvorrichtung installiert werden muss. Zudem wird das heiße Lecköl gekühlt, bevor es dem Hauptsystem wieder zugeführt wird. Durch die Wärmeabgabe des Lecköls im Behälter 9 erhöht sich darüber hinaus die Temperatur des zu entgasenden Fluids 7, was wiederum die Effizienz der Entgasung verbessert.
Tritt anstelle des Schrägachsenmotors 71 eine nicht näher dargestellte Hy- dropumpeneinrichtung, lässt sich dergestalt über die an die Pumpe ange- schlossene Leckölleitung 73 deren Ölstand (Trockensumpf) variieren, insbesondere lässt sich ein Ruhe-Füllzustand vom Volumen her bei Betrieb der Pumpe verringern mit der Folge, dass die umlaufenden Pumpen-Flügelzellen das Fluid (Öl) nicht mehr derart„aufschlagen" können, dass verstärkt Blasenbildung auftritt und insoweit dann wiederum vermehrt in ungewollter Weise Luft in den an sich geschlossenen Fluidkreislauf gerät. Darüber hinaus kann durch das Absenken des Füllstandes innerhalb der Hydropumpe der Widerstand beim Betrieb derselben verringert werden, was zu einem günstigeren Energieverbrauch im Betrieb der Hydropumpe führt. Insoweit kann also die erfindungsgemäße Lösung nicht nur dazu beitragen, bereits im Fluid vorhandenes Gasvolumen auszutragen, sondern durch aktive Be-
Stimmung der Füllstandshöhe auch ein Entstehen von lufthaltigen Blasen und deren Eintrag in das Fluid von Anfang an vermeiden zu helfen.
Claims
P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Abtrennung von Gas aus einem strömungsfähigen Medium,
- wobei in einem medienführenden System (1 ; 30) befindliches gasangereichertes Medium (7) aus dem System (1 ; 30) in eine Separiereinrichtung (10) geführt wird,
- wobei in der Separiereinrichtung (10) ein Unterdruck gegenüber dem System (1 ; 30) ausgebildet wird und
- wobei das in der Separiereinrichtung (10) aus dem Medium entwichene Gas aus der Separiereinrichtung (10) abführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck in der Separiereinrichtung (10) dadurch erzeugt wird, dass gasreduziertes Medium (7') von der Separiereinrichtung (10) zum System (1 ; 30) geführt wird und dass unter Beibehaltung des in der Separiereinrichtung (1 0) herrschenden Bereichs des Unterdruckes gasangereichertes Medium (7) vom System (1 ; 30) zur Separiereinrichtung (10) zugeführt wi rd.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die den Unterdruck erzeugende Überführung des Mediums (7') von der Separiereinrichtung (10) zum System (1 ; 30) mittels einer Pumpe (1 5) erfolgt, deren Förderrichtung im dahingehenden Unterdruck-Betrieb von der Separiereinrichtung (10) zum angeschlossenen System (1 ; 30) führt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch zeitwei l ige Zufuhr gasangereicherten Mediums (7) zur Separiereinrichtung (10) der Unterdruck für eine Abführung des entwichenen Gases verringert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Unterdruck verringernde Medium (7) zur Separiereinrichtung (10) über eine steuerbare Ventileinrichtung (31 ) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zufuhr des gasangereicherten Mediums (7) steuernde Ventileinrichtung (31 ) zeitgesteuert oder mittels eines Füllstandssensors (33) der Separiereinrichtung (10) betätigt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gasangereichertes Fluid (7) aus einem Tank (5) eines Hydrauliksystems, aus einem Fluid-Kühlsystem (30) oder aus einem Antriebssystem (71 ) zur Separiereinrichtung (10) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gasangereichertes Fluid aus einem Lüfter-Kühler-System (30) zur Separiereinrichtung (10) zugeführt wird und dass die den Unterdruck erzeugende Pumpe (15) und der Lüfter (37) durch einen Gleichstrommotor (24) gemeinsam angetrieben werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Funktionseinheit eines Hydrauliksystems, insbesondere einem trockenlaufenden Schrägachsenmotor (71 ) eines hydrostatischen Antriebsstranges, abzusaugendes gasangereichertes Lecköl (73) durch den in der Separiereinrichtung (10) herrschenden Unterdruck in diese eingesaugt wird.
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem als Separiereinrichtung (10) vorgesehenen Behälter (9), einer diesen mit einem medienführenden System (1 ; 30) verbindenden Pumpe (1 5), die zur Erzeugung eines Unterdrucks gasreduziertes Medium (7') aus dem Behälter (9) in Richtung auf das Sys-
tem (1 ; 30) fördert, und mit einer Rückführung (1 9), über die gasangereichertes Medium vom System (1 ; 30) zum Behälter (9) unter Beibehaltung des Unterdruckes rückführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinrichtung (10) vorgesehen ist, über die für eine zeitweilige Verringerung des Unterdruckes gasangereichertes Medi um (7) zum Behälter (9) zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise zeitgesteuert oder mittels eines dem Behälter (9) zugeordneten Füllstandssensors (33) betätigbares Ventil (31 ) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Abtrennung von Luft aus einem Kühlfl uid (7) eines Lüfter-Kühler-Systems (30) der Behälter (9) der Separiereinrichtung (1 0) mit einer betreffenden Kühler-Lüfter-Einrichtung (30) zu einer Baueinheit zusammengefasst ist.
1 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (24) des Lüfters (37) der Lüfter- Kühler-Einrichtung (30) auch zum Antrieb der Pumpe (1 5) der Separiereinrichtung (10) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Behälter (9) ein Sauganschluss (1 9) für eine Zufuhr abzusaugenden, gasangereicherten Fluids, wie Lecköl (73), vorgesehen ist.
1 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Sauganschluss (1 9) ein entsprechend dem im Behäl-
ter (9) zu erzeugenden Unterdruck vorgespanntes Rückschlagventil (21) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Behälter (9) ein Belüftungsfilter (27) für die Abfuhr von entwichenem Gas vorgesehen ist.
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