DE69429458T2

DE69429458T2 - Fluidreinigungsgerät in einem hydraulischen system

Info

Publication number: DE69429458T2
Application number: DE69429458T
Authority: DE
Inventors: Hakan Ingvast
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2014-04-28
Also published as: EP0775264A1; WO1994028316A1; CA2163247A1; CZ291498B6; AU6901594A; NO305814B1; SE9303680L; JPH08510821A; EP0775264B1; FI955664A; NO954788D0; CZ309595A3; NO954788L; CN1126506A; DE69429458D1; US5775103A; JP3555685B2; CN1039739C; FI111564B; SE9303680D0

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein fluidbetriebenes System, in dem der Zustand des Fluids eine große Bedeutung für die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Systems hat. Das System weist vorzugsweise ein Hydrauliksystem in einer mobilen Maschine auf.
Vielerlei Arten von mobil arbeitenden Maschinen haben eine Hydrauliktechnik gemeinsam, und sie wird für den Antrieb der Maschine genauso wie für die Steuerung der Arbeitsfunktionen der Maschine eingesetzt.
Der Antrieb wird durch eine sogenannte hydrostatische Transmission erzeugt, die ein fortgeschrittenes Hydrauliksystem mit einem geschlossenen Kreis ist. Die verbleibenden Funktionen der mobilen Maschine werden nahezu ohne Ausnahme durch ein Hydrauliksystem angetrieben, in dem kraftübertragende Pumpen ein Hydraulikmedium direkt aus dem Hydrauliktank saugen. Die unterschiedlichen Hydrauliksysteme eines Fahrzeugs besitzen normalerweise das gleiche Hydraulikmedium und einen gemeinsamen Hydrauliktank.
Öle werden als Hydraulikmedium eingesetzt. Am verbreitetsten sind Mineralöle, aber aus Umweltgründen werden Pflanzenöle mit zunehmendem Ausmaß eingesetzt. Die Öle sind zu einem variierenden Ausmaß ein Verbrauchsartikel, der periodisch ausgetauscht werden muss.
Der Hydrauliktank ist normalerweise zur äußeren Atmosphäre hin offen, so dass das Hydrauliköl in direktem Kontakt mit der Luft ist. Aufgrund dieser Tatsache wird das Öl in dem Tank mehr oder weniger mit unterschiedlichen Luftgasen gesättigt sein. Zusätzlich dadurch, dass Wasser in dem Tank durch die Tatsache konzentriert ist, dass während Temperaturabsenkungen der Wasserdampf der atmosphärischen Luft übersättigt ist und zu Wassertropfen an inneren Tankoberflächen kondensiert. Überdies wird die einströmende Luft von festen Partikeln begleitet trotz der Tatsache, dass die Luft filtriert ist. Aufgrund des direkten Luftkontakts wird das Öl auf verschiedene Weise verschmutzt, was zu der Tatsache beiträgt, dass die Betriebsbedingungen des Hydrauliksystems verschlechtert sind.
Sauerstoff, das eines der Luftgase ist, das in dem Öl gelöst ist, trägt zu dem chemischen Versagen von Hydraulikölen auf Mineral- und Pflanzenbasis genauso wie von unterschiedlichen Gummiprodukten bei. Dieser Prozess ist bei einer erhöhten Temperatur beschleunigt. Ein hoher Sauerstoffanteil des Öls trägt ebenfalls zu einer erhöhten Korrosion bei und ergibt einen erhöhten Verschleiß an inneren Oberflächen.
Luft als auch freie Blasen in dem Öl verursachen eine Verringerung der Effizienz, eine hohe Öltemperatur, einen hohen Geräuschpegel und Erosionsbeschädigung in Pumpen. Pumpen, die Öl direkt aus dem Tank saugen, sind besonders diesem Risiko ausgesetzt.
Wasser stellt eine ernsthafte Verunreinigung dar, das zu einem schnellen Verstopfen der Filter beiträgt und den Ausfall der Hydrauliköle beschleunigt. Das Wasser wird dem Öl von der Außenseite her zugeführt, wird aber ebenfalls als ein Restprodukt während des chemischen Versagens des Öls erzeugt.
Große Bemühungen sind dahingehend angestellt worden, um das Hydrauliköl in dem besten Zustand zu halten und um das Öl vor einer Verschmutzung zu bewahren. Dies wurde durch eine wirkungsvolle Filtrierung erreicht, durch häufige Öl- und Filterwechsel und durch unterschiedliche konstruktive Maßnahmen. Trotz dieser Maßnahmen wird das Öl in dem Hydrauliktank normalerweise mit Luft und Wasser gesättigt, was, wie bereits zuvor erwähnt, eine kürzere Lebensdauer und eine schlechtere Zuverlässigkeit der Funktionen des Hydrauliksystems ergibt.
Als Einführung werden die Hauptmerkmale des herkömmlichen Verfahrens hier beschrieben.
Aus der Fig. 1 der beigelegten Figurenblätter ist ein Diagramm mit ISO-Symbolen ersichtlich, die ein Hydrauliksystem mit einer hydrostatischen Transmission beschreiben, das eine Pumpe 51 aufweist, die eine variable Verschiebung besitzt und mit einem Motor mit einem geschlossenen Kreis verbunden ist, der einen Hochdruck aufweist und wo die Flussrichtung umgekehrt werden kann. Die zwei Transmissionseinheiten, unten als die Hydraulikmaschinen bezeichnet, können in allen vier Betriebsquadranten arbeiten, d. h. die Dreh- als auch die Drehmomentrichtung des Hydraulikmotors kann umgekehrt werden.
Ein Zuführkreis der Transmission umfasst eine Zuführpumpe 53, die Öl aus dem Tank 54 saugt und den geschlossenen Kreis unter Druck über Rückschlagventile 55 setzt. Das Hydrauliköl des geschlossenen Kreises wird während des Betriebs kontinuierlich mit Öl aus dem Zuführkreis vermischt. Ein Fluss entsprechend dem Fluss der Zuführpumpe wird anschließend zu dem Tank 54 aufgrund der Tatsache, dass Öl ein Umsteuerventil 58 passiert, über die Verbindungen 61 und 62 umgekehrt. Auf diese Weise werden Wärme und Verunreinigungen aus dem geschlossenen Hochdruckkreis entnommen. Der Umkehrfluss wird normalerweise einer Reinigung über Filter als auch einer Kühlung über einen Wärmetauscher ausgesetzt. Das Öl des Zuführkreises gelangt immer in seiner Zirkulation durch den Tank 54, wobei freie Luftblasen in dem Öl in die Atmosphäre entweichen können. Die Druckbegrenzungsventile 56 und 57 bestimmen den Druck des Zuführkreises. Der Druck des geschlossenen Kreises wird durch besondere Ventile bestimmt, welche nicht in dem Diagramm gezeigt sind.
Der Hydrauliktank 54 des Systems umfasst einen Behälter, der teilweise mit Öl gefüllt ist und dessen inneres Teil eine Verbindung mit der äußeren Atmosphäre über einen sogenannten Luftfilter besitzt. Der Luftfilter reduziert, verhindert aber nicht, dass Partikel verschiedener Art den Tank von der Außenseite durchdringen. Der Tank funktioniert als eine Ausdehnungskammer für das Öl des Systems, und der Atmosphärendruck in dem Tank bildet den Zuführdruck des Öls, das verbundenen Pumpen über ein sogenanntes Saugrohr zugeführt wird.
Die entsprechende Hydraulikmaschine ist vom Typ eines axialen Kolbens und ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass die drehenden Teile sich frei in einem umgebenden Gehäuse drehen. In dem erwähnten Gehäuse gibt es ebenfalls Lager für die drehenden Teile, und hier wird das austretende Öl gesammelt und gelangt ferner aus dem Gehäuse in ein sogenanntes Ablassrohr. Die erwähnten Hydraulikmaschinen können derart betrachtet werden, dass sie Gehäuse 59 und 60 und die eingerahmten Komponenten entsprechend der Fig. 1 aufweisen. Der Fluss aus den Ventilen 56 und 57 gelangt normalerweise direkt aus den erwähnten Gehäusen und wird zusammen mit dem entweichenden Öl bzw. Lecköl über die Abgasrohre 61 und 62 entfernt.
Die erwähnten Nachteile in einem normalen Hydrauliksystem sind entsprechend mit der WO-A-91/07596 durch die Tatsache beseitigt worden, dass das Hydrauliköl teilweise von einem Kontakt mit der äußeren Atmosphäre, teilweise durch eine aktive Reinigung der Partikel als auch Luft und Wasser abgeschnitten ist. Solch eine vollständige Serviceeinheit ist in ihren Hauptmerkmalen in Fig. 2 gezeigt und ist hier mit der oben beschriebenen, hydrostatischen Transmission verbunden.
Die Serviceeinheit umfasst einen geschlossenen Behälter 63, der eine Umkehrverbindung 66 und eine Druckverbindung 67 besitzt. Der geschlossene Behälter weist eine Kammer 64 mit negativem Druck auf, die teilweise mit einer Vakuumpumpe 68, teilweise mit einer Umkehrverbindung 66 über ein Druckreduzierelement 70 und einen Filter 71 verbunden sind. In dem Behälter gibt es desweiteren ein Druckerzeugungselement 69, das eine Zentrifugalpumpe aufweist. Diese Pumpe setzt die Überdruckkammer 65 des Behälters unter Druck, dessen Kammer in einer direkten Verbindung mit der Druckverbindung 67 steht. Ein innerer Zirkulationskreis ist durch den Durchgang des Öls direkt von der Überdruckkammer zurück zu der Kammer mit negativem Druck über das Druckreduzierelement 70 und den Filter 71 aufgenommen. Ein Kühler für das Öl ist normalerweise in dem inneren Kreis positioniert, wurde aber hier durch einen äußeren Kühler bzw. Kühleinrichtung 2 ersetzt.
Die Kammer mit negativem Druck ist nur bis zu einem gewissen Ausmaß mit Öl gefüllt. Hier wird ein starker atmosphärischer, negativer Druck erzeugt, der zur Folge hat, dass in dem Öl gelöste Luft zur Fluidoberfläche entweicht und den Behälter über die Vakuumpumpe verlässt. Druck und Temperatur werden zum gleichen Zeitpunkt angepasst, so dass Wasser, das frei in dem Öl existiert, verdampft wird und auf die gleiche Weise wie die Luft entweicht. Es wird darauf hingewiesen, dass das Öl während des Betriebs niemals in Kontakt mit der atmosphärischen Luft kommt, was zur Folge hat, dass die verbleibende Sauerstoffmenge, die in dem Öl gelöst ist, gleichzeitig mit der verringerten Oxidation verbraucht wird. Der niedrige Druck in der Kammer mit negativem Druck hat zur Folge, dass Volumenvariationen des Öls den Druck der Kammer zu einem niedrigen Grad beeinflussen. So dient die Kammer ebenfalls als eine Ausdehnungskammer für das Öl des Systems.
Das beschriebene Verfahren entfernt entsprechend die erwähnten Unzulänglichkeiten hinsichtlich des Zustandes des Öls und erzeugt einen überatmosphärischen Druck in dem verbundenen Saugrohr 50. So umfasst die Serviceeinheit in einer Einheit einen Hydrauliktank, einen Filter, eine Kühleinrichtung und eine Zuführpumpe eines normalen Systems. Überdies wird eine kontinuierliche Entwässerung und Entlüftung des Öls unabhängig davon durchgeführt, ob andere Teile des Systems in Betrieb sind oder nicht.
Ein Nachteil mit dem Verfahren entsprechend der Fig. 2 ist, dass der Behälter unter gewissen Umständen ein unzureichendes Volumen besitzt. Dies hat eine über allem stehende Gültigkeit in Systemen mit großen Volumenvariationen und wo die Notwendigkeit von Reserveöl aufgrund des Leckrisikos groß ist. Solche Umstände haben normalerweise Gültigkeit in mobil arbeitenden Maschinen. Hier gibt es teilweise eine Anzahl von Hydraulikzylindern, mit der Folge, dass das Ölvolumen in dem Tank variiert, und teilweise ist das Leckrisiko während z. B. eines Rohrbruchs offensichtlich. Ein weiterer Nachteil mit dem beschriebenen Verfahren ergibt sich während eines Stillstands des Systems, da dann ein Risiko besteht, dass Luft über z. B. Wellendichtungen eingesaugt wird, falls die Ausrüstung nicht auf eine Weise vervollständigt worden ist, dass verhindert wird, dass der Vakuumdruck sich ausbreitet. Deshalb ist das Verfahren entsprechend der Fig. 2 primär geeignet für Anwendungen in industriellen Systemen, die mehr oder weniger kontinuierlich arbeiten.
Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren, das nicht die oben erwähnten Nachteile besitzt, das aber auf die gleiche Weise wie in dem oben erwähnten Verfahren das Öl auf eine vollständige Weise konditioniert. Dies ist durch ein Design möglich geworden, das die in den Ansprüchen erwähnten, kennzeichnenden Merkmale besitzt.
Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die begleitenden Fig. 3 bis 9 beschrieben werden. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die mit einem Hydrauliksystem in der Form einer hydrostatischen Transmission verbunden ist, von dem Typ, der in mobilen Maschinen anzutreffen ist. Fig. 4 und 5 zeigen alternative Antriebsvorrichtungen, und die Fig. 6 und 7 zeigen zwei Ausführungsformen einer hydraulisch angetriebenen Vakuumpumpe. Fig. 8 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung, in der ein Motorgehäuse als ein Teil des Zustandserzeugungsgeräts verwendet wird, und
Fig. 9 zeigt ein Ventil, das den Pegel und das Medium erfasst.
Aus der Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, die ähnlich der vorhergehenden Figur ist und mit einem Hydrauliksystem in der Form einer hydrostatischen Transmission verbunden ist. Die Erfindung kann jedoch ein Teil von vielerlei Arten von Hydrauliksystemen sein, die ein oder mehrere Pumpen aufweisen, deren Saugrohre miteinander in Verbindung stehen.
Wie zuvor beschrieben worden ist, gibt es in der Transmission eine Zuführpumpe 53, die Öl über das Saugrohr 50 saugt und den geschlossenen Kreis unter Druck über die Rückschlagventile 55 setzt. Das Hydrauliköl in dem geschlossenen Kreis wird während des Betriebs kontinuierlich mit Öl aus dem Zuführkreis vermischt. Ein Fluss entsprechend dem Fluss der Zuführpumpe wird anschließend zu dem Umkehrrohr 5 durch die Tatsache, dass Öl ein Umsteuerventil 58 passiert, über die Verbindung 57 umgekehrt. Auf diese Weise wird Wärme und Verunreinigungen dem geschlossenen Hochdruckkreis entnommen. Der Umkehrfluss wird einer Reinigung über Filter als auch einer Kühlung über einen Wärmetauscher ausgesetzt.
Das Öl des Zuführkreises gelangt in seinem Zirkulationskreis in diesem Fall zurück zu dem Saugrohr 50, ohne den Tank 18 zu passieren. Deshalb wird das Öl in dem Tank passiv, ist aber in Verbindung mit dem aktiven Öl in dem System durch ein Rohr 20. In dem erwähnten Zirkulationskreis, in dem die Verbindung 5 ein Teil ist, durch das Öl ein Reinigungsgerät 4 passiert, dessen Zweck es ist, Luft und Wasser von dem Öl ähnlich dem zuvor beschriebenen Verfahren zu trennen.
Das aktive Öl des Systems gelangt nicht durch den Tank 18, wo das Öl mit unterschiedlichen Luftgasen gesättigt wird. Falls der Zirkulationskreis des Öls ebenfalls den Tank umfassen sollte, wird das aktive Öl kontinuierlich mit Luftgasen versorgt, die durch das Reinigungsgerät 4 entfernt werden. Diese Tatsache würde die Effizienz der Reinigung herabsetzen. Aufgrund der Tatsache, dass das Tanköl deaktiviert wurde, wird ein höherer Reinheitsgrad des aktiven Öls zu dem Zeitpunkt erzielt, in dem das passive Öl in dem Tank eine niedrige Temperatur und eine geringe Ausfallgeschwindigkeit bekommt.
Das Reinigungsgerät 4 umfasst eine Kammer, die vollständig von der äußeren Atmosphäre geschlossen ist, die hier in der Form eines Behälters 9 vorliegt. Eine Ausgabepumpe 1 wird durch die Druckdifferenz zwischen dem Einlass 79 des Geräts und dem Auslass 80 des Geräts angetrieben, die ähnlich der Verbindung 5 Teile des Zirkulationskreises sind und die den Ölfluss aus der Pumpe 53 ausführen. Die erwähnte Druckdifferenz ist in diesem Fall durch den druckreduzierenden Einfluss des Rückschlagventils 3 bestimmt.
Eine den Pegel erfassende Vorrichtung hält einen nahezu konstanten Ölpegel in dem Behälter aufrecht. Die Vorrichtung umfasst einen Schwimmer 7, dessen Bewegung die Drosselbewegung der Drossel 8 variiert. Aufgrund dieser Tatsache wird die Fluidmenge auf einem relativ konstanten Pegel gehalten. Falls der Pegel zu hoch ist, nimmt die Drosselwirkung zu, so dass der über die Saugverbindung 16 des Ejektors herausgesaugte Fluss größer wird als der Fluss, der über den Einlass 8 und das Zuführrohr 17 zugeführt wird.
Eine Vakuumpumpe ist mit dem Teil 10 des Behälters verbunden, welcher fluidfrei ist. Die Vakuumpumpe 35 kann elektrisch oder mechanisch durch den Hauptmotor des Fahrzeugs angetrieben sein und ist entweder vom Membran-, Flügel- oder Kolbentyp, sie kann aber ebenfalls eine Ejektorpumpe sein, die durch ein Gas oder eine Flüssigkeit angetrieben ist. Die Vakuumpumpe ist direkt oder indirekt durch den Druck des Behälters gesteuert. Abhängig von der Wahl des Pumpentyps ist ein Rückschlagventil erforderlich, um den Druck aufrecht zu erhalten.
Die Ejektorpumpe 1, deren Saugverbindung mit dem Teil des Behälters verbunden ist, der mit Fluid gefüllt ist, weist ein normales Design auf. Ein Ölfluss gelangt von dem Einlass 79 über die Druckverbindung 14 des Ejektors durch eine Düse mit einer hohen Strömgeschwindigkeit. Der Fluss gelangt anschließend in einen sogenannten Diffusor, bevor er zu der Umkehrverbindung 15 und ferner zu dem Auslass 80 gelangt. Der Diffusor umfasst einen Kanal, der sich geringfügig ausdehnt und wo die kinetische Energie des Öls in eine Druckenergie umgewandelt wird. Die Saugverbindung 16 des Ejektors ist mit den zwei verbleibenden Verbindungen zwischen der erwähnten Düse und dem Diffusor verbunden.
Der niedrigste Druck in dem Behälter 9 ist durch die Vakuumpumpe bestimmt und ist nicht geringer als der Druck, den die Ejektorpumpe erzielen kann. So besitzt die Ejektorpumpe einen positiven Fluss durch die Saugverbindung 16, selbst für den höchsten negativen Druck des Behälters 9. Deshalb wird das Öl, das den Ejektor passiert, theoretisch übersättigt mit Gasen, die in dem Öl gelöst sind, und eine unbedeutende Menge an freien Gasblasen ist während einer kurzen Zeitperiode in dem Umkehrfluss anwesend.
Der Druck des Einlasses der Pumpe 53 ist direkt abhängig von dem Druck des Tanks 18. Das Öl in dem Tank ist durch den atmosphärischen Druck über den Filter 6 beeinflusst, aber der Tank kann genauso vollständig geschlossen und unter einen Überdruck über ein Gas gesetzt sein. Der Überdruck erhöht den Füllgrad und reduziert das Risiko der Hohlraumbildung während kalter Startumstände. Falls der Tankdruck variieren kann, wird ein Druckregulierventil verwendet, was zur Folge hat, dass der Diffusor des Ejektors immer mit der gleichen Druckdifferenz unabhängig von dem Tankdruck 18 arbeitet. Ein Beispiel einer Ventilfunktion ist in Verbindung mit der Fig. 6 beschrieben.
Öl wird entweder zugeführt oder entnommen von dem Tank über das Rohr 20, abhängig von den Volumenvariationen in dem System. Falls das Volumen des Rohres 20 groß in Bezug auf die normalen Volumenvariationen des Systems ist, wird die Wechselwirkung zwischen dem aktiven, konditionierten Öl und dem Tanköl gering sein. Deshalb kann das Rohr 20 mit Vorteil grob und mit einem gewissen Teil seiner Länge in dem Tankinneren positioniert sein, um das Volumen des Rohres zu erhöhen. Anschließend wird das aktive Öl zugeführt, wobei Sauerstoff und Luftgase nur bis zu einem beschränkten Ausmaß enthalten sind, und das passive Öl bleibt bei einer niedrigen Temperatur.
Wenn die Pumpe 53 abschaltet, hört die Ejektorwirkung auf, und der erzeugte negative Druck in dem Behälter saugt Hydraulikfluid aus dem Tank, bis der Druck ausgeglichen ist. Wenn die Pumpe gestartet wird, wird der Zustand automatisch durch die Arbeit der Ejektorpumpe hergestellt.
Die gezeigte Ausführungsform entsprechend der Fig. 3 ist im Allgemeinen in allen existierenden Systemen, die ein oder mehrere Pumpen, vorzugsweise des Verschiebungstyps enthalten, verwendbar. Die erwähnten Pumpen müssen nicht die Funktion einer Zuführpumpe oder einer Hauptpumpe des Systems wahrnehmen, sondern die Pumpe, die das Reinigungsgerät antreibt, kann ein Teil des Systems lediglich zu diesem Zweck sein.
Die erwähnte Ejektorpumpe kann im Prinzip durch eine herkömmliche Pumpe vom Verschiebungstyp oder eines Zentrifugaltyps ersetzt werden. Fig. 4 zeigt solch eine Ausführungsform, wo die herkömmliche Pumpe 38 auf die gleiche Weise wie der Ejektor Öl aus der Saugverbindung 16 saugt. Die Pumpe wird durch den Motor 39 angetrieben, der wie der Ejektor durch den Fluss des Zirkulationskreises angetrieben ist. Es ist erkannt worden, dass eine herkömmliche Pumpe, die die Ejektorpumpe ersetzt, ebenso auf eine andere Weise angetrieben werden kann. Das gesamte Öl durch den Auslass 80 wird anschließend durch den Behälter 9 gelangen. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, in der die Pumpe durch einen elektrischen Motor 90 angetrieben ist.
Die Vakuumpumpe in der Ausführungsform entsprechend der Fig. 3 ist normalerweise elektrisch angetrieben, und ihr Betrieb erfordert neben der elektrischen Versorgung ebenfalls eine Druck- und Temperatursteuerung. Diese Erfordernisse sind in gewissen Fällen ein Nachteil, und eine Vereinfachung ist dann erwünschenswert. Das Folgende zeigt eine Ausführungsform des Reinigungsgerätes ohne diese Nachteile und indem die Vakuumpumpe hydraulisch angetrieben ist.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, in der die Funktion der Vakuumpumpe durch eine Kolbenvorrichtung erbracht wird, die wie eine Uhr ihre Hübe periodisch und gleichzeitig mit der Variation des Ölpegels ausführt. Die Kolbenvorrichtung besitzt einen unteren Zylinder mit einem Kolben 47, der über eine gemeinsame Kolbenstange 49 mit einem oberen Zylinder verbunden ist, der einen Kolben 48 besitzt. Die Kammer 77 des unteren Zylinders ist mit dem einströmenden Fluss über das Zuführrohr 17 und den Einlass 79 des Geräts verbunden. Die Kammer 77 steht in hydraulischer Verbindung mit der Pluskammer 78 des oberen Zylinders durch ein Loch in der Kolbenstange. Die Minuskammer 35 des oberen Zylinders weist die Vakuumpumpe selbst auf und steht in Verbindung mit dem Teil 10 des Behälters, der nicht mit Fluid über ein Rückschlagventil 36 und mit der äußeren Atmosphäre über ein Rückschlagventil 37 gefüllt ist. Die Kolbenvorrichtung wird teilweise durch die Flächendifferenz und teilweise durch die Druckdifferenz zwischen den Kammern 77 und 78 gesteuert, der durch den Einfluss eines Schwimmers 74 auf die folgende Weise hervorgerufen wird.
Der Ölfluss durch den Behälter gelangt durch eine primäre Drosselung 72 mit einer stationären Einstellung, und anschließend eine sekundäre Drosselung 73, die hier durch eine Öffnung in der Kolbenstange dargestellt ist. Diese Drosselung besitzt einen variierenden Einfluss aufgrund der Tatsache, dass das Loch abgedeckt oder unbedeckt abhängig von der Position des Schwimmers sein kann. Wenn die Öffnung bedeckt ist, bewegen sich die Kolben nach unten, und Luft wird in die Atmosphäre herausgepumpt, und wenn das Loch unbedeckt ist, tritt das Gegenteil auf und Luft wird in die Vakuumpumpe gesaugt.
Öl wird kontinuierlich aus dem Behälter über die Ejektorpumpe heausgesaugt, wobei der Schwimmer sich nach unten bewegt, unter der Annahme, dass die sekundäre Drosselung in der Form der Drosselöffnung 73 bedeckt ist. Eine konstruktive Adaption der Kolbenflächen und Flüsse durch die Drosselung 72 ruft hervor, dass sich die Kolbenstange mit der Drosselöffnung nach unten mit einer höheren Geschwindigkeit als der Schwimmer bewegt. Die Kolbenbewegung ist deshalb still und wird stationär, wenn die Kolben ihre untere Endposition erreicht haben. Wenn der Pegel derart abgesunken ist, dass der Schwimmer die Drosselöffnung 73 unbedeckt lässt, ist der Druck der Kammer 78 um soviel reduziert, dass die Kolbenvorrichtung sich nach oben bewegt, wodurch das Volumen der Minuskammer 35 zunimmt, so dass Luft über das Rückschlagventil 36 eingesaugt wird.
Die Bewegung nach oben wird durch die Tatsache veranlasst, dass das Ölvolumen, das aus der Drosselöffnung 73 austritt, teilweise in einer Vertiefung 75 des Schwimmers eingefangen wird, so dass dieser gewichtsbeladen ist und sich auf einen neueren unteren Pegel in Bezug auf die Fluidoberfläche absinkt, wodurch die Drosselöffnung mit einem großen Spielraum freigelegt ist. Der einströmende Ölfluss über die Drosselöffnung 73 ist nun größer als der herausgesaugte Ölfluss, und die Kolbenvorrichtung als auch der Schwimmer bewegen sich nach oben. Das ursprüngliche Absenken des Schwimmers in Bezug auf den Ölpegel während des Anfangs der nach oben hin gerichteten Bewegung ermöglicht, dass der Schwimmer und durch diesen ebenfalls der Ölpegel über eine größere Distanz als die Kolbenvorrichtung ansteigen müssen, bevor dieser seine obere Endposition erreicht hat. Wenn der Pegel derart angestiegen ist, dass der Abdeckeffekt des Schwimmers auf der Öffnung 73 dem Ausgleichspunkt näher kommt, wo der einströmende Fluss über die Öffnung 73 so groß ist wie der ausströmende Fluss über die Saugverbindung 16, erhöht sich der Druck der Verbindung zwischen der primären und der sekundären Drosselung. Bevor der Ausgleichspunkt erreicht ist, nimmt der Druck in der Kammer 78 zu, so dass die nach unten gerichtete Bewegung der Kolbenvorrichtung beginnt, was zur Folge hat, dass die Drosselungsöffnung 73 vollständig abgedeckt ist und dass der einströmende Fluss aufhört. In dieser Position kehrt der Schwimmer langsam zu einem oberen Pegel in Bezug auf den Ölpegel zurück, aufgrund der Tatsache, dass das Ölvolumen der Vertiefung 75 über einen Ringspalt 76 evakuiert ist.
Der beschriebene Verlauf setzt voraus, dass die Vertiefung des Schwimmers evakuiert ist, wenn der Schwimmer in seiner unteren Umkehrposition ist. Deshalb kann die erwähnte Vertiefung des Schwimmers mit Vorteil auf eine Weise abgedeckt sein, dass dort ein innerer Raum erzeugt ist. Solch eine Maßnahme eliminiert das Risiko, dass die Vertiefung unbeabsichtigterweise mit Fluid gefüllt ist, wenn dieses zu und aus dem Container spritzt.
Um einen konstanten Ausfluss über die Saugverbindung 16 des Ejektors hervorzurufen, wird der Druck vor und nach dem Ejektor durch zwei Druckbegrenzungsventile 44 und 45 gesteuert, die hier mit ihren standardisierten Symbolen entsprechend der ISO markiert sind. Die Ventile werden hin zu der Saugverbindung 16 des Ejektors über das Rohr 46 abgelassen, und diese Tatsache hat zur Folge, dass die Druckdifferenzen in den Verbindungen 14 und 15 in Bezug auf die Saugverbindung konstant sind. Das Ventil 44 in dieser Ausführungsform ersetzt das Rückschlagventil 3 in der Ausführungsform entsprechend der Fig. 3, und das gesamte zurückgekehrte Öl von dem System ist beabsichtigt, über den Einlass 79 zu passieren. Der Filter 11 und möglicherweise ebenfalls die Kühleinrichtung sind in dieser Ausführungsform auf geeignete Weise nach dem Ventil 44 positioniert, so dass sie eine Einheit mit dem Reinigungsgerät 4 bilden.
Der Schwimmer in Übereinstimmung mit dem oben Erwähnten bewegt sich linear entlang der Kolbenstange und ruft die erwähnte sekundäre Drosselung des Ölflusses zu dem Behälter hervor. Eine relativ lange Linearbewegung mit einem kleinen Abstand bedeutet ein gewisses Risiko des Anbringens aus unterschiedlichen Gründen, und eine kleine Schwimmerbewegung mit einer großen Verstärkungskraft ist deshalb erwünschenswert. Fig. 7 zeigt, wie dies erzielt werden kann, indem der Schwimmer mit der Kolbenstange über eine Schaukelbewegung verbunden ist.
Hier sind lediglich diejenigen Teile des Reinigungsgeräts gezeigt, die in der Beschreibung betrachtet worden sind. Es wird davon ausgegangen, dass weggelassene Teile identisch sind mit denjenigen entsprechend der Ausführungsform entsprechend der Fig. 6. Es ist angenommen, dass der Behälter 9 zylinderförmig ist, wie zuvor, und der obere Kolbenraum kann mit Vorteil ein integraler Teil in dem gleichen Zylinder sein. Der Schwimmer, der eine äußere sphärische Form haben könnte und in der Mitte des Zylinders positioniert ist, ist mit einer Schwinge 42 über eine Welle 81 verbunden. Die erwähnte Welle weist eine Verlängerung senkrecht zu der Ebene des Papiers auf, und der Schwimmer ist klar an den Enden der Welle angeordnet, so dass sich der Schwimmer selbst um die Welle mit geringem Widerstand drehen kann. Die Schwinge 42 ist klar mit einem Ventilsitz 40 über ein Wellenscharnier 43 verbunden, und ihre Schaukelbewegung beeinflusst ein Ventilelement 41. Der Ventilsitz ist an die Kolbenstange angebracht und ist in einer hydraulischen Verbindung mit ihrer Öffnung, die durch die Stange hindurchgeht, so dass der erwähnte sekundäre Drosselungseffekt durch die Bewegung der Schwinge erzielt ist.
Der Schwimmer besitzt einen inneren Raum 75, der den Zufluss zu dem Behälter über die sekundäre Drosselung aufnimmt. Der innere Raum wird über einen Ringspalt 76 zwischen einer vertikalen Öffnung durch den Schwimmer und der Kolbenstange entleert. Die Vorrichtung funktioniert entsprechend mit der obigen Beschreibung. Der innere Raum des Schwimmers ist vollständig oder teilweise aufgefüllt, wenn die Kolbenvorrichtung sich nach oben bewegt, und ist evakuiert, wenn sie sich nach unten bewegt. Die sphärische Form des Schwimmers und die mittige Position des Schwimmers in der Mitte des zylindrischen Behälters hat zur Folge, dass die Position und der Krafteinfluss des Schwimmers relativ unabhängig von der Neigung des Behälters sind.
Das beschriebene Verfahren ist eines von mehreren möglichen Arten, eine hydraulisch angetretene Vakuumpumpe zu erzeugen. Es ist z. B. möglich, dass der Ventilsitz 40 im Prinzip an den · Behälter angebracht ist, anstelle an die bewegliche Kolbenstange angebracht zu sein. Die Schwinge in solch einem Fall muss größere Bewegungen ausführen, und der Aufbau wird komplizierter, aber die Wirkung ist die gleiche. Es ist ebenfalls möglich, dass die Druckkraft, die von dem Kolben 47 ausgeht, durch eine Federkraft ersetzt sein kann.
Eine mögliche Ausführungsform des Reinigungsgeräts, das auf analoge Weise mit dem entsprechend der Fig. 6 oder 7 aufgebaut ist, die Form eines Zylinders aufweist, in dessen oberem Teil der Kolben 48 und die Vakuumpumpenkammern 35 integrale Teile sind, in dessen mittlerem Teil die Verbindungen 79 und 80 positioniert sind, und indem der abnehmbare untere Teil der Kammer einen Filter aufweist. Der Filter weist ein Filterelement und einen Filterbehälter auf, der abgenommen ist, wenn das Filterelement ausgetauscht wird. Das Reinigungsgerät ist ähnlich einem Rohr mit einer Länge von 0,5 bis 1 m und ist mit Hydraulikeinlässen und Auslässen in der Nähe seiner halben Länge versehen.
Fig. 8 zeigt eine Anwendung der Erfindung, in der der geschlossene Raum das Gehäuse 60 des Motors 52 aufweist. Das bedeutet, dass das Motorengehäuse den Behälter 9 in den vorhergehenden Figuren ersetzt. Die rotierenden Teile des Motors sind vorzugsweise in dem Teil des Gehäuses, das nicht mit Fluid gefüllt ist. Dies ist ein Vorteil, da die Verluste reduziert sind, speziell in Motoren, die schnell laufen. Das gleiche Verfahren kann in Pumpenkörpern oder in Getrieben angewendet werden.
Die pegelregulierende Vorrichtung hier weist ein Ventil 12, das die verschiedenen Media erfasst, auf und ist auf der Saugverbindung des Ejektors 1 positioniert. Die Ejektorpumpe saugt lediglich Öl aufgrund der Tatsache, dass das Ventil 12 in diesem Fall lediglich den Durchfluss eines Fluids ermöglicht, aber den Durchfluss von Gas verschließt. Die Vakuumpumpe 13 hat ihre Saugverbindung direkt mit dem Motorgehäuse an seinem oberen Teil verbunden.
Aus Fig. 9 ist eine Ausführungsform des erwähnten Ventils 12, das die Media erfasst, ersichtlich. Das Ventil mit seinem Ventilkörper 21 ist für Flüsse in Richtung des Pfeiles geöffnet. Der Auslass 22 des Ventils hat dadurch einen niedrigeren Druck als ihr Einlass. Die Wand, an der die Führungsöffnung 27 positioniert ist, weist eine stationäre Verbindung mit dem oberen Teil eines metallischen Faltenbalgs 24 mit dem Ventilkörper 21 selbst und mit der Stützhülse 25 auf. Ein Ventilelement 23 steuert den Fluss, der über die Öffnungsfläche eines Ringspalts 30 durchgelassen wird. Das Ventilelement wird in der geschlossenen Position durch die Federkraft des metallischen Faltenbalgs gehalten. Der innere Teil des Faltenbalgs 24 ist mit der Auslassseite des Ventils über eine Drosselungsöffnung 28 und über seine Einlassseite über eine Führungsöffnung 27 verbunden. Wenn das Ventil geöffnet ist, ist die Öffnung 27 beträchtlich größer als die Öffnung der Drosselungsöffnung 28. Die Öffnungsfläche bei 27 ist durch ein Ventilelement 26 gesteuert, das zusammen mit einem Schwimmkörper 29 verbunden ist. Falls das Ventilelement 26 weg von der Öffnung 27 entfernt worden ist, aufgrund der Tatsache, dass der Schwimmkörper von einem Fluid umgeben wird, wird der Druck innerhalb des Faltenbalgs der gleiche wie der Druck an der Einlassseite, mit der Folge, dass das Ventil einen geringen Öffnungsdruck bekommt.
Befestigt entsprechend der Figur, kann ein Fluid mit einem niedrigen Öffnungsdruck passieren, während ein Gas die Führungsöffnung schließen wird, was einen höchsten Öffnungsdruck zur Folge hat. Wenn die Befestigung in einer umgekehrten Reihenfolge geschieht, so dass die Auslassöffnung 22 nach oben hin gedreht ist, wird die Funktion umgekehrt sein, d. h. ein Gas kann mit einem niedrigen Öffnungsdruck passieren. So kann das Ventil mit Vorteil mit der Verbindung der Vakuumpumpe verbunden sein, um zu verhindern, dass Öl in die Pumpe gesaugt wird.
Es kann ebenso erwünscht sein, eine Mehrzahl von Reinigungsvorrichtungen zusammen zu verbinden, um eine erhöhte Qualität zu erzielen. Falls das Reinigungsgerät entsprechend der Fig. 3 oder 7 als auch das Reinigungsgerät entsprechend der Fig. 8 in ein und dasselbe System in parallelen Kreisen eingeführt ist, ist es möglich, eine gute Kapazität hinsichtlich der Entlüftung und Entwässerung und zum gleichen Zeitpunkt ein einfaches Verfahren zum Reduzieren der Verluste in Pumpen und Motoren zu erzielen.

Claims

1. Eine Reinigungsvorrichtung zum Entgasen und Entwässern von Fluiden durch Vakuumbehandlung,

gekennzeichnet dadurch, dass die

Reinigungsvorrichtung eine Kombination der folgenden Merkmale aufweist:

- einen geschlossenen Raum (9) mit einem fluidfreien, oberen Teil (10), der eine Pegelmessvorrichtung (74) enthält, die den Fluidfluss zu dem Raum steuert und zu einer Variation des Fluidpegels in dem Raum mit Phasen des Anstiegs und Absenkens führt;

- eine innere Kolbenkammer (35) mit einem Kolben (48), der eine Vakuumpumpe bildet und gleichzeitig mit der Variation des Fluidpegels sich bewegt, und der das Gas in dem oberen Teil des geschlossenen Raums aus der Vorrichtung pumpt;

- eine Vorrichtung (1), die Fluid von dem unteren Teil des geschlossenen Raums (9) saugt.

2. Reinigungsvorrichtung zum Entfernen von Gasen und Wasser aus einem Fluid in einem Hydrauliksystem oder einem Schmiersystem, das einen Tank enthält, wobei die Vorrichtung einen geschlossenen Raum (9) für das Fluid in dem System, und eine Pumpe (53) umfasst, die das Fluid in einen Zirkulationskreis pumpt, wobei die Reinigungsvorrichtung ein integraler Teil des Zirkulationskreises ist,

gekennzeichnet dadurch, dass die

Reinigungsvorrichtung eine Kombination der folgenden Merkmale aufweist:

- der geschlossene Raum, der einen fluidfreien, oberen Teil (10) besitzt und eine Pegelmessvorrichtung (7, 74) enthält, die den Fluidfluss zu dem Raum steuert und in dem der fluidfreie Teil des Raums in Verbindung mit einer Vakuumpumpe (35) steht, die Gase aus dem Raum saugt und einen niedrigeren Druck in dem geschlossenen Raum als an dem Fluidauslass (80) der Vorrichtung erzeugt;

- eine Vorrichtung (1), die Fluid von dem unteren Teil des geschlossenen Raumes (9) aus dem Fluidauslass (80) saugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (35) Antriebsenergie aus dem Fluidfluss des Zirkulationskreises nimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidsaugvorrichtung eine sogenannte Ejektorpumpe umfasst, dessen Druckverbindung (14) mit dem Fluideinlass (79) der Vorrichtung verbunden ist, deren Umkehrverbindung (15) mit dem Fluidauslass (80) der Vorrichtung verbunden ist, und deren Saugverbindung (16) mit dem Teil des geschlossenen Raumes (9) verbunden ist, der mit Fluid gefüllt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte, geschlossene Raum (90) ein Gehäuse (60) für eine Hydraulikpumpe, oder einen in dem System existierenden Motor (52) umfasst, wodurch das Gehäuse zu einem integralen Teil der Vorrichtung wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Fluid während seines Zirkulationskreises in einem Filter (11) zum Entfernen von Partikeln filtriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen kontinuierlichen Teil in der Form eines Zylinders umfasst, an dessen unterer Kante der erwähnte Filter (11) verbunden sein kann, so dass das den Fluideinlass (79) der Vorrichtung passierende Fluid filtriert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (35) eine Kombination der folgenden Merkmale umfasst:

- die erwähnte Pegelmessvorrichtung (74), die den Fluidfluss zu dem geschlossenen Raum (9) steuert, führt zu einer Variation des Fluidpegels des Raumes mit Phasen des Anstiegs und Absenkens;

- eine innere Kolbenkammer (35) mit einem Kolben (48), der eine Vakuumpumpe bildet und sich gleichzeitig mit der Variation des Fluidpegels bewegt, und die das Gas in dem oberen Teil des geschlossenen Raumes aus der Vorrichtung pumpt.