EP3236084A1 - Hydraulikaggregat - Google Patents

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Publication number
EP3236084A1
EP3236084A1 EP17154147.7A EP17154147A EP3236084A1 EP 3236084 A1 EP3236084 A1 EP 3236084A1 EP 17154147 A EP17154147 A EP 17154147A EP 3236084 A1 EP3236084 A1 EP 3236084A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
hydraulic unit
pressure medium
reservoir
floating body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17154147.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Habr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3236084A1 publication Critical patent/EP3236084A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/26—Supply reservoir or sump assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • 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 hydraulic unit which comprises a reservoir which is at least partially filled during operation with a hydraulic pressure medium, in particular with hydraulic oil.
  • a hydraulic power pack may include, in addition to a reservoir, other hydraulic components such as motor-pump units, filters, hydraulic accumulators, gauges, valves, components of a refrigeration cycle, and the like.
  • Air contained in the hydraulic pressure medium is a problem in hydraulic systems for various reasons.
  • the air intake can be a multiple of the pressure medium volume, so that the reservoir must be designed sufficiently large. Elaborate and expensive degassing devices are required.
  • the shows EP 2 145 115 B1 a hydraulically operated degassing device that uses a vacuum to continuously degas and dehydrate the pressure medium.
  • a closed membrane completely separates the pressure medium from the environment, in the design of which all hydraulic components and the thermal expansion of the pressure medium must be taken into account.
  • the invention has for its object to provide a simple and cost-effective solution for reducing the air entry into the located in the reservoir of a hydraulic unit hydraulic pressure medium.
  • the object is achieved in that means are provided by which the contact surface between the hydraulic pressure medium and air is reduced compared to the pressure medium surface predetermined by the shape of the reservoir.
  • the amount of air introduced via the contact surface is a diffusion process and thus directly proportional to the diffusion gradient and the contact surface.
  • the reservoir can be smaller than usual today dimensions.
  • the reduction of the air entry takes place without additional technical equipment and entails no restrictions.
  • the reduction of the air intake by reducing the contact surface hydraulic pressure medium / air has the advantages that still a large pendulum stroke of the hydraulic unit can be implemented and that no pressure compensation for the pendulum volume is necessary.
  • the floating body may have a mass density, which ensures that the floating body can at least partially submerge in the hydraulic pressure medium.
  • a sufficient immersion depth is ensured, for example, at a mass density of 0.4 to 0.6, preferably 0.5.
  • the floating body can be of any shape and therefore of any size, because the mass density is determined by the material of the body and independent of its shape and size.
  • Particularly preferred body shapes are the spherical shape, the cuboid shape or a shape adapted to the interior of the tank, since they cover a large part of the contact surface with their floating surface.
  • the floating body may consist of a solid material, a hollow material or a combination of different materials, if it ensures a certain immersion depth.
  • a sufficient immersion depth by suitable choice of material in turn ensures the reduction of the contact surface hydraulic pressure fluid / air.
  • a hollow material offers design options with respect to its wall thickness. When combining different materials, these can be arranged so that the immersion depth and the immersion surface can be adjusted.
  • the mass density required to reach an immersion depth is determined by the material of the body and is independent of the shape and size of the body.
  • a material may be, for example, a solid or hollow material, which is combined with a weight, wherein position and mounting of the weight can be arbitrary.
  • a hollow material can be provided with a filling of any media (gases, solids, liquids), so that the required immersion depth can be achieved. Holes and recesses can be a solution to adjust a solid material in its density. It is also possible to fill the recesses with materials of a different density in order to achieve the desired immersion depth of the body. Also, composite materials having an integral density are suitable.
  • floating bodies which can be of different shapes and therefore of different sizes and / or different materials, can be combined.
  • the body can bring about a reduction in the area of contact that is as complete as possible, since they can line up almost completely. It is also easy to use the floating bodies in the form of a bulk or granules.
  • the bodies can be the same in terms of material, shape and size.
  • the floating bodies are connected to one another via a composite technique, for example by means of tapes, ropes, chains or elastomeric membranes, these can reach the required immersion depth in the overall composite.
  • the overall composite of the bodies can be easily put in and out of the reservoir.
  • the shape of the floating bodies may be adapted to an inner contour or an inner life of the container, for example by a seat casting mold.
  • the floating bodies When the floating bodies are arranged in multiple layers, not all bodies dive into the pressure medium.
  • One advantage is that the bodies of the upper layers migrate into the interstices of the lower layers and cause a widespread reduction of the contact surface.
  • the hydraulic unit 1 shown comprises a reservoir 10 with a container bottom 12 and a container lid 14.
  • an assembly consisting of an electric motor 16, a pump 18 and a pump support 20 is mounted on the container lid 14.
  • the pump 18 can suck in hydraulic oil from the reservoir 10 via a suction line 22, wherein the suction point is as close as possible to the container bottom 12.
  • Hydraulic oil from a hydraulic circuit flows back into the reservoir 10 via a return line 24.
  • a pressure medium surface 28 of the hydraulic oil is predetermined by the shape of the reservoir 10.
  • a contact surface 30 between hydraulic oil and air is reduced compared to the pressure medium surface 28 predetermined by the shape of the reservoir 10 by floating bodies 32. By reducing the contact surface 30 hydraulic oil / air, the air intake is reduced.
  • a protective grid 26 may be attached, so that suction of floating bodies is prevented.
  • the floating body 32 has a mass density which ensures that it at least partially immersed in the hydraulic oil. Its shape is spherical here, but any shape is possible.
  • the floating body 32 may consist of a solid material, a hollow material or a combination of different materials, a certain immersion depth must be ensured. Recesses and / or weights and / or fillings may be required to achieve or adapt the immersion depth. Also combinations of different bodies are possible.
  • the floating bodies 32 are arranged in two layers, so that a lower layer 38 is immersed in the hydraulic oil, wherein the body 32 of an upper Insert layer 36 in the interstices of the lower layer 38, so that the contact surface 30 is further reduced.
  • the floating bodies can be connected to one another via a composite technique, for example by means of tapes, ropes, chains or elastomeric membranes, and / or adapted to an inner contour or an inner life of the container (10).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat umfassend einen Vorratsbehälter, der im Betrieb zumindest teilweise mit einem hydraulischen Druckmittel, insbesondere mit Hydrauliköl gefüllt ist. Im hydraulischen Druckmittel enthaltene Luft stellt in Hydraulikanlagen aus unterschiedlichen Gründen ein Problem dar. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Lösung zur Reduzierung des Lufteintrags in das im Vorratsbehälter eines Hydraulikaggregats befindliche hydraulische Druckmittel zu schaffen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Mittel vorgesehen sind, durch die die Kontaktfläche zwischen hydraulischem Druckmittel und Luft gegenüber der von der Form des Vorratsbehälters vorgegebenen Druckmitteloberfläche reduziert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat, das einen Vorratsbehälter umfasst, der im Betrieb zumindest teilweise mit einem hydraulischen Druckmittel, insbesondere mit Hydrauliköl gefüllt ist. Ein Hydraulikaggregat kann neben einem Vorratsbehälter weitere hydraulische Komponenten wie Motor-Pumpeneinheiten, Filter, Hydrospeicher, Anzeigeinstrumente, Ventile, Komponenten eines Kühlkreislaufs und Ähnliches umfassen.
  • Im hydraulischen Druckmittel enthaltene Luft stellt in Hydraulikanlagen aus unterschiedlichen Gründen ein Problem dar. Je höher der Luftanteil ist, desto größer ist die an sich unerwünschte Kompressibilität des Hydrauliköls. Sind in dem Hydrauliköl, das die Pumpe ansaugt auch Luftblasen enthalten, so kann das zu einem schlechten Wirkungsgrad und zu einem hohen Geräuschpegel führen. Je mehr Luft sich in Hydrauliköl befindet, desto schneller altert das Hydrauliköl. Die Luftaufnahme kann ein Vielfaches des Druckmittelvolumens betragen, sodass der Vorratsbehälter ausreichend groß ausgelegt sein muss. Aufwändige und kostenintensive Entgasungsvorrichtungen sind erforderlich.
  • Beispielsweise zeigt die EP 2 145 115 B1 eine hydraulisch betriebene Entgasungseinrichtung, die mithilfe eines Vakuums das Druckmittel kontinuierlich entgast und entwässert. Dabei trennt eine geschlossene Membran das Druckmittel vollständig von der Umgebung, bei deren Auslegung alle hydraulische Komponenten sowie die thermische Ausdehnung des Druckmittels berücksichtigt werden muss. Darüber hinaus ergeben sich technische Nachteile bezüglich des Druckausgleichs des Vorratsbehälters und des umsetzbaren Pendelvolumens sowie Kostennachteile.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Lösung zur Reduzierung des Lufteintrags in das im Vorratsbehälter eines Hydraulikaggregats befindliche hydraulische Druckmittel zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Mittel vorgesehen sind, durch die die Kontaktfläche zwischen hydraulischem Druckmittel und Luft gegenüber der von der Form des Vorratsbehälters vorgegebenen Druckmitteloberfläche reduziert ist. Die Menge des Lufteintrags über die Kontaktfläche ist ein Diffusionsvorgang und somit direkt proportional zum Diffusionsgradienten und der Kontaktfläche. Durch die Reduzierung der Kontaktfläche ist der gesamte Anteil der Menge an Luft, die in das Druckmittel durch Diffusion eingetragen wird, reduziert. Der Vorratsbehälter kann kleiner als heute üblich dimensioniert werden. Die Reduzierung des Lufteintrags erfolgt ohne zusätzliche technische Geräte und zieht keinerlei Einschränkungen nach sich. Die Reduzierung des Lufteintrags durch Reduzierung der Kontaktfläche hydraulisches Druckmittel / Luft hat die Vorteile, dass weiterhin ein großer Pendelhub des Hydraulikaggregats umsetzbar ist und dass kein Druckausgleich für das Pendelvolumen notwendig ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats kann man den Unteransprüchen entnehmen.
  • Dadurch, dass die Mittel ein oder mehrere schwimmende Körper sind, ist die Reduzierung der Kontaktfläche hydraulisches Druckmittel / Luft besonders einfach und kostengünstig realisierbar und auch bei bestehenden Systemen anwendbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der schwimmende Körper eine Massendichte aufweisen, die gewährleistet, dass der schwimmende Körper zumindest abschnittweise in das hydraulische Druckmittel eintauchen kann. Eine hinreichende Eintauchtiefe ist beispielsweise bei einer Massendichte von 0,4 bis 0,6, vorzugsweise von 0,5 gewährleistet.
  • Der schwimmende Körper kann von beliebiger Form und damit auch von beliebiger Größe sein, denn die Massendichte ist durch das Material des Körpers bestimmt und von seiner Form und Größe unabhängig. Besonders bevorzugte Körperformen sind die Kugelform, die Quaderform oder eine dem Innenleben des Tanks angepasste Form, da sie mit ihrer Schwimmfläche einen großen Teil der Kontaktfläche abdecken.
  • Der schwimmende Körper kann aus einem Vollmaterial, einem Hohlmaterial oder einer Kombination unterschiedlicher Materialien bestehen, wenn damit eine bestimmte Eintauchtiefe gewährleistet ist. Eine hinreichende Eintauchtiefe durch geeignete Materialwahl wiederum gewährleistet die Reduzierung der Kontaktfläche hydraulisches Druckmittel / Luft. Ein Hohlmaterial bietet Gestaltungsmöglichkeiten bezüglich seiner Wandstärke. Bei der Kombination unterschiedlicher Materialien lassen sich diese so anordnen, dass die Eintauchtiefe und die Eintauchfläche angepasst werden kann.
  • Dadurch dass der schwimmende Körper Ausnehmungen und /oder Gewichte und /oder Füllungen aufweist, kann die Eintauchtiefe verändert werden. Die Massendichte, die zur Erreichung einer Eintauchtiefe erforderlich ist, wird durch das Material des Körpers bestimmt und ist unabhängig von der Form und der Größe des Körpers. Ein Material kann beispielsweise ein Voll- oder Hohlmaterial sein, das mit einem Gewicht kombiniert wird, wobei Lage und Befestigungsart des Gewichtes beliebig sein kann. Ein Hohlmaterial kann mit einer Füllung von beliebigen Medien (Gase, Festkörper, Flüssigkeiten) versehen sein, sodass die erforderliche Eintauchtiefe erreicht werden kann. Bohrungen und Ausnehmungen können eine Lösung sein, ein Vollmaterial in seiner Dichte anzupassen. Auch ist es möglich, die Ausnehmungen mit Materialien einer anderen Dichte zu füllen, um die gewünschte Eintauchtiefe des Körpers zu erreichen. Auch sind Kompositmaterialien mit einer integralen Dichte geeignet.
  • Mehrere schwimmende Körper, die unterschiedlicher Form und damit auch unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlichen Materials sein können, können kombiniert werden. Dadurch können die Körper eine möglichst flächendeckende Reduzierung der Kontaktfläche bewirken, da sie sich nahezu lückenlos aneinander reihen können. Es ist auch einfach, die schwimmenden Körper in Form eines Schüttguts oder Granulats zu verwenden. Hierbei können die Körper gleich sein hinsichtlich Material, Form und Größe.
  • Wenn die schwimmenden Körper über eine Verbundtechnik, beispielsweise mittels Bändern, Seilen, Ketten oder Elastomermembranen miteinander verbunden sind, können diese im Gesamtverbund die erforderliche Eintauchtiefe erreichen. Der Gesamtverbund der Körper kann leicht in den Vorratsbehälter hinein und auch heraus genommen werden.
  • Die Form der schwimmenden Körper kann einer Innenkontur oder einem Innenleben des Behälters zum Beispiel durch eine Sitzgussform angepasst sein.
  • Wenn die schwimmenden Körper in mehreren Schichten angeordnet sind, tauchen nicht alle Körper in das Druckmittel ein. Ein Vorteil besteht darin, dass die Körper der oberen Schichten in die Zwischenräume der unteren Schichten wandern und eine flächendeckende Reduzierung der Kontaktfläche bewirken.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats ist in der Zeichnung Fig. 1 dargestellt. Anhand dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.
  • Gemäß der Zeichnung umfasst das gezeigte Hydraulikaggregat 1 einen Vorratsbehälter 10 mit einem Behälterboden 12 und einem Behälterdeckel 14. Auf dem Behälterdeckel 14 ist eine Baugruppe bestehend aus einem Elektromotor 16, einer Pumpe 18 und einem Pumpenträger 20 montiert. Die Pumpe 18 kann über eine Saugleitung 22 Hydrauliköl aus dem Vorratsbehälter 10 ansaugen, wobei sich die Saugstelle möglichst nahe am Behälterboden 12 befindet. Über eine Rückflaufleitung 24 fließt Hydrauliköl aus einem hydraulischen Kreislauf in den Vorratsbehälter 10 zurück.
    Eine Druckmitteloberfläche 28 des Hydrauliköls ist durch die Form des Vorratsbehälters 10 vorgegeben. Eine Kontaktfläche 30 zwischen Hydrauliköl und Luft ist gegenüber der von der Form des Vorratsbehälters 10 vorgegebenen Druckmitteloberfläche 28 durch schwimmende Körper 32 reduziert. Durch die Reduzierung der Kontaktfläche 30 Hydrauliköl / Luft ist der Lufteintrag reduziert.
    Im Saugbereich kann ein Schutzgitter 26 angebracht sein, so dass ein Ansaugen von schwimmenden Körpern verhindert wird.
    Der schwimmende Körper 32 hat eine Massendichte, die gewährleistet, dass dieser zumindest abschnittweise in das Hydrauliköl eintaucht. Seine Form ist hier kugelförmig, es ist jedoch jede beliebige Form möglich. Der schwimmende Körper 32 kann aus einem Vollmaterial, einem Hohlmaterial oder einer Kombination unterschiedlicher Materialien bestehen, eine bestimmte Eintauchtiefe muß dabei gewährleistet sein.
    Ausnehmungen und /oder Gewichte und /oder Füllungen können zur Erreichung bzw. Anpassung der Eintauchtiefe erforderlich sein. Auch sind Kombinationen unterschiedlicher Körper möglich. Die schwimmenden Körper 32 sind in zwei Schichten angeordnet, sodass eine untere Schicht 38 in das Hydrauliköl eintaucht, wobei sich die Körper 32 einer oberen Schicht 36 in die Zwischenräume der unteren Schicht 38 einfügen, sodass die Kontaktfläche 30 weiter reduziert ist. Die schwimmenden Körper können über eine Verbundtechnik, beispielsweise mittels Bändern, Seilen, Ketten oder Elastomermembranen miteinander verbunden sein und /oder einer Innenkontur oder einem Innenleben des Behälters (10) angepasst sein.

Claims (10)

  1. Hydraulikaggregat (1) mit einem Vorratsbehälter (10), der im Betrieb zumindest teilweise mit einem hydraulischen Druckmittel, insbesondere mit Hydrauliköl gefüllt ist, das eine von der Form des Vorratsbehälters (10) vorgegebene Oberfläche (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet dass Mittel (32) vorgesehen sind, durch die eine Kontaktfläche (30) zwischen hydraulischem Druckmittel und Luft gegenüber der von der Form des Vorratsbehälters (10) vorgegebenen Druckmitteloberfläche (28) reduziert ist.
  2. Hydraulikaggregat (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (32) ein oder mehrere schwimmende Körper (32) sind.
  3. Hydraulikaggregat (1) nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmende Körper (32) eine Massendichte aufweist, die gewährleistet, dass der schwimmende Körper (32) zumindest abschnittweise in das hydraulische Druckmittel eintauchen kann.
  4. Hydraulikaggregat (1) nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmende Körper (32) beliebig geformt sein kann, bevorzugt ist er kugelförmig, quaderförmig oder in seiner Form dem Innenleben des Vorratsbehälters (10) angepasst.
  5. Hydraulikaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet dass der schwimmende Körper (32) aus einem Vollmaterial, einem Hohlmaterial oder einer Kombination unterschiedlicher Materialien besteht, so dass eine bestimmte Eintauchtiefe (34) gewährleistet ist.
  6. Hydraulikaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmende Körper (32) Ausnehmungen und /oder Gewichte und /oder Füllungen zur Erreichung bzw. Anpassung der Eintauchtiefe (34) aufweisen kann.
  7. Hydraulikaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet dass mehrere schwimmende Körper (32) kombiniert sind, die unterschiedlicher Form und/oder unterschiedlichen Materials sein können.
  8. Hydraulikaggregat (1) nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass die schwimmenden Körper (32) über eine Verbundtechnik, beispielsweise mittels Bändern, Seilen, Ketten oder Elastomermembranen miteinander verbunden sind.
  9. Hydraulikaggregat (1) nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmenden Körper (32) einer Innenkontur oder einem Innenleben des Behälters (10) angepasst sein können.
  10. Hydraulikaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmenden Körper (32) in mehreren Schichten (36, 38) angeordnet sind.
EP17154147.7A 2016-04-22 2017-02-01 Hydraulikaggregat Withdrawn EP3236084A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3502488B1 (de) 2017-12-22 2021-02-17 Robert Bosch GmbH Reservoiranordnung mit einer entfeuchtungsvorrichtung

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