(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの透過性の膜（２６）からなり、前記少なくとも１つの透過性の膜がオイル（２２）から除去すべきガスを通過させ、かつオイルの液体成分を保持する、オイルから、周囲空気等のガスを除去するための脱ガス装置において、
前記脱ガス装置は、低圧貯蔵器（４）と高圧貯蔵器（２）を有し、前記低圧貯蔵器（４）と前記高圧貯蔵器（２）がエネルギ回収装置として、前記高圧貯蔵器（２）の圧力オイルによって駆動されるハイドロモータ（６、８）に接続されており、前記少なくとも１つの透過性の膜（２６）が前記エネルギ回収装置の低圧側（１６）において、前記低圧貯蔵器（４）、前記高圧貯蔵器（２）及び前記ハイドロモータ（６、８）で使用される前記オイル（２２）の脱ガスを行い、
前記エネルギ回収装置の低圧側（１６）が、前記少なくとも１つの透過性の膜（２６）を有する容器（１４）の流体入口側に接続されており、かつ、前記容器（１４）の流体出口側（２９）が、ばね付勢されたディファレンシャルピストンポンプ（３６）又はベンチュリノズル（８６）の形態の移送装置（３４、８４）に接続されている、オイルから、周囲空気等のガスを除去するための脱ガス装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの透過性の膜（２６）が、シリコーン材料を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の脱ガス装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの透過性の膜（２６）が支持ボディ（９４）に支持され、前記支持ボディが、
ワイヤ織物、
焼結金属、
プラスチック材料、又は、
セラミックからなり、全部が通路又は穴を有しており、その自由横断面がガス通過を許す、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の脱ガス装置。
【請求項４】
支持ボディを有する前記少なくとも１つの透過性の膜（２６）が、容器（１４）内でオイル側をガス側（２８）から分離する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱ガス装置。
【請求項５】
シリコーン膜（２６）の透過係数Ｑが２００〜６００ｘ１０-17ｍ2／ｓ／Ｐａの間である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱ガス装置。
【請求項６】
前記低圧貯蔵器（４）と前記高圧貯蔵器（２）が４象限駆動を可能にする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の脱ガス装置。
【請求項７】
ばね付勢されたディファレンシャルピストンポンプ（３６）の大きい方のピストン面（４４）に、前記ピストン面（４４）を駆動するために、低圧貯蔵器（４）の低圧側（１６）の圧力が供給可能である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の脱ガス装置。
【請求項８】
容器（１４）のガス側（２８）が周囲圧（３２）を有し、あるいは負圧装置（５６、５８；６８；８４）に接続されている、ことを特徴とする請求項４に記載の脱ガス装置。
【請求項９】
負圧装置（６８）が他のばね付勢されたディファレンシャルピストンポンプ（７０）を有しており、前記ディファレンシャルピストンポンプの大きい方のピストン面（７６）を駆動するために前記ピストン面（７６）に低圧貯蔵器（４）の低圧側（１６）の圧力が供給可能であり、かつ前記ディファレンシャルピストンポンプがその移動において、前記ばね付勢されたディファレンシャルピストンポンプ（３６）と圧力同期されている、ことを特徴とする請求項７に記載の脱ガス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイル等の流体から周囲空気等のガスを除去する脱ガス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧オイル等の圧力流体内には、溶けた形状又は溶けない形状で空気が存在する場合がある。溶けた空気はオイル内では見えないが、常に所定割合で存在する。溶けていない空気は、オイル内には常に存在するとは限らないが、存在した場合には、第２の相として見ることができる。粘性、圧縮モジュール及び潤滑能力等の圧力流体の特性は、溶けない空気によって著しく損なわれるが、溶けた空気は圧力流体の所定の特性、例えば経時変化挙動とキャビテーション傾向にも影響を与える。
【０００３】
該当するオイル内に溶けることのできる空気の量は、それぞれのオイルの飽和カーブによって定められる。しかし原理的に可溶性は圧力の上昇と共に増大し、より少ない程度で温度にも依存する。油圧システム内で圧力と温度は、時間的にも場所的にも変化するので、圧力とそれに伴って可溶限界が低下する場合に、駆動の間に空気が溶け出す。特に静的な圧力が低い領域内、例えば弁の制御横断面内では、それによって第２の相（小さい泡）の形成及び、例えば流れキャビテーションによる、損傷の発生が予測される。分離速度は溶解速度よりも大きいので、生じた気泡は新たに圧力が上昇した場合でもオイル内に存在し続け、それによって一方で圧力液の特性が変化し、他方では次に圧力上昇した場合にキャビテーション腐食による損傷がもたらされることがある。したがって油圧システムの確実な駆動を保証するために、圧力流体を脱ガスする措置がとられなければならない。特に有効な脱ガスを達成し、それにおいて脱ガスされた流体がわずかな残留汚染しか含まないようにするために、現在では、真空蒸発の方法が適用される。この方法は、同時に脱水も行われるという利点を有しているが、きわめて高いエネルギ消費と装置の複雑な構造が欠点となる。さらに、多くの場合において、望ましくないオイルの加熱が行われ、かつ、脱ガス装置を流体システムの流体メイン流内へ組み込むことは、不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の問題に関して、本発明の課題は、例えば油圧オイル等の流体のための簡単かつ経済的に駆動可能な脱ガス装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明による、その全体において、請求項１の特徴を有する脱ガス装置によって解決される。
【０００６】
それによれば、本発明は脱ガスのために透過プロセスを実施し、その透過プロセスは膜によって行われる。分離するために穴のない密な膜が利用され、その膜を通して拡散プロセスが実施される。真空蒸発等の他の脱ガス方法に比較して、拡散プロセスはずっと少ないエネルギ消費で実施される。というのは、駆動力としては、膜における分圧勾配しか必要とされないからである。油圧システム内の油圧オイル等の圧力流体を脱ガスする場合に、システム内で提供される圧力を、分圧差を増大させるために利用することができる。脱ガスが流体による膜の溢流によって行われる、本発明に係る装置によって、脱ガスプロセスは好ましいやり方でシステム内部で、特に圧力システムのバイパス内でも、システムのメイン体積流内でも、実施される。
【０００７】
本発明に係る装置において利用される透過性の膜は、シリコーン材料を有することができ、好ましくは完全にシリコーン材料からなることができる。
【０００８】
好ましい実施例において、透過性の膜を支持するために、支持ボディが設けられており、その支持ボディは、ワイヤ織物、焼結金属、セラミック又は、それぞれその自由な横断面がガス通過を許す、通路又は穴を有する他の構造からなる。
【０００９】
透過性の膜は、その支持ボディによって容器内で流体側をガス側から分離し、あるいは膜は流体ガイドを有することができる。このようにして脱ガスプロセスは、油圧システムの体積流において行うことができ、その体積流は配管を通って流れ、その配管はパイプ形状の支持ボディによって被覆されており、その内側に透過性の膜が添接し、その膜が自由なパイプ横断面を外側の支持ボディから流体密に分離する。
【００１０】
好ましい実施例において、シリコーン膜の透過係数Ｑは２００〜６００ｘ１０-17ｍ2／ｓ／Ｐａ、好ましくは３００〜４００ｘ１０-17ｍ2／ｓ／Ｐａの間の値領域内、特に好ましくは３７０〜３８０ｘ１０-17ｍ2／ｓ／Ｐａの間の値領域内にある。効果的に使用可能なシリコーン膜は、登録商標Ｓｉｌｏｐｒｅｎ  ＬＳＲ２６４０として市場で入手できる。
【００１１】
好ましくは、脱ガス装置は油圧システム内に統合することができ、その油圧システムは低圧貯蔵器と高圧貯蔵器を有し、それらはエネルギ回収装置として、好ましくは４象限駆動を可能にする、ハイドロスタティックドライブのガス側に接続されており、その場合に透過性の膜が、エネルギ回収装置の低圧側で流体の脱ガスを行う。
【００１２】
配置は、特に効果的に、エネルギ回収装置の低圧側が透過性の膜を有する容器の流体入口側に接続され、かつ容器の流体出口側が、ばねで付勢されたディファレンシャルピストンポンプ又はベンチュリノズルの形態の移送装置に接続されているように、行うことができる。このようにして、脱ガス装置が、エネルギ回収装置の低圧側へのバイパスを形成する。
【００１３】
ばねで付勢されたディファレンシャルピストンポンプは、その大きい方のピストン面に、それを駆動するために、低圧貯蔵器の低圧側の圧力が供給可能である。それによって低圧側のシステム圧は、移送装置のためのドライブへ供給される。
【００１４】
容器のガス側は、周囲圧を有することができ、あるいは負圧装置に接続することができ、その負圧装置が膜における分圧差を増大させる。
【００１５】
特に好ましいやり方で、この負圧装置は他のばねで付勢されたディファレンシャルピストンポンプを有することができ、そのピストンポンプの大きい方のピストン面に、それを駆動するために、低圧貯蔵器の低圧側の圧力が供給可能であり、かつそのディファレンシャルピストンポンプは、その移動において第１のディフェレンシャルピストンポンプと圧力同期されている。それによって低圧側のシステム圧が、負圧装置用のドライブにも供給される。
【００１６】
以下、図面に示す実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る脱ガス装置の第１の実施例の油圧回路を図式的に簡略化してシンボルで表示している。
【図２】本発明の第２の実施例の回路図を、図１と同様な表示で示している。
【図３】本発明の第３の実施例の回路図を、図１と同様な表示で示している。
【図４】本発明の第４の実施例の回路図を、図１と同様な表示で示している。
【図５】本発明に係る脱ガス装置の第５の実施例を有する流体ガイドのパイプ部分を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面の図１〜４を参照して、本発明を例で説明し、それにおいて脱ガス装置はハイドロスタティック駆動システムにおけるエネルギ回収装置の構成要素である。この種の駆動システムを示す、独国特許出願公開第１０２００８０６２８３６号明細書に開示されているように、この種のシステムは、ハイドロニューマチック油圧貯蔵器２及びハイドロニューマチック低圧貯蔵器４と組み合わせて、揺動可能な４象限ドライブ６を有しており、それは、軸８を介してホィールドライブと結合されている。高圧貯蔵器２と低圧貯蔵器４は、そのオイル側１０もしくは１２によって４象限ドライブ６と結合されており、その４象限ドライブはポンプ駆動において制動プロセスの際に制動エネルギを貯蔵するために高圧貯蔵器２をチャージし、加速プロセスのためには、高圧貯蔵器の圧力流体によって駆動されるハイドロモータとして作業し、そのハイドロモータから膨張した流体が低圧貯蔵器４へ達する。この低圧貯蔵器がまた、高圧貯蔵器２の制動エネルギを蓄積するチャージプロセスのために流体体積を供給する。駆動中に、エネルギ回収装置のこの作業サイクルにおいて、低圧貯蔵器４内の圧力が約０．３ＭＰａ（約３ｂａｒ）〜約１．５ＭＰａ（約１５ｂａｒ）の間で変化する。
【００１９】
付属の、本発明に係る脱ガス装置は、この実施例において、容器１４を有しており、この容器へ脱ガスするために、エネルギ回収装置の低圧側１６から流体２２が導管１８を介して供給可能であり、その導管は圧力制限弁２０を介して容器１４の底内へ連通している。容器１４から流体２２は、他の導管２４を介して低圧側１６へ還流可能である。この配置において、脱ガス装置は、対応づけられたシステムの低圧側１６へのバイパスを形成している。
【００２０】
容器１４内で膜２６が、脱ガスすべき流体２２を有する空間を、拡散によって膜２６を通り抜けたガス状の相を収容する空間２８から分離している。流体２２から脱ガスされたこの空気が、空間２８の上側から導管２９を介し、かつ排気フィルタ３０を介して周囲２２へ達する。圧力制限弁２０はある値に調節されており、その値において低圧側１６に生じる圧力は、拡散プロセスのために望ましい、膜２６における部分圧力勾配に、したがって空間２８内を支配する周囲圧に対する圧力勾配に相当する値へ減少されている。
【００２１】
容器１４から低圧側へ流体２２を還流させるために設けられている導管２４内に、移送装置３４が配置されている。この移送装置は、図１の例において、ディファレンシャルピストンポンプ３６を有しており、そのディファレンシャルピストン３８の小さい方のピストン面４０が、移送すべき流体２２のための押しのけ室４２内で案内されており、大きい方のピストン面４２は駆動室４６内で案内されている。押しのけ室４２は、吸い込み弁として作用する逆止弁４８を介して容器１４の底と、そして圧力弁として作用する逆止弁５０を介して低圧側１６へ還流させる導管２４と接続されている。圧縮ばね５２がデェファレンシャルピストン３８を、押しのけ室４２の容積を縮小する方向へ付勢している。分岐路５４を介して作業室４６及びそれに伴って大きい方のピストン面４４にシステムの低圧側１６の圧力が供給されている。圧縮ばね５２の作用は次のように、すなわち低圧側１６の圧力がしきい値を下回る駆動相においては、圧縮ばねが押しのけ室４２の容積を縮小するようにピストン３８を移動させ、低圧側１６の圧力が定められた値を上回る駆動相においては、作業室４６内の圧力が圧縮ばね５２の作用に抗してピストン３８を移動させるように選択されているので、駆動相が交代する場合にピストンポンプ３６の駆動サイクルが生じ、それによって脱ガスすべき流体２２が容器１４を通って流れる。
【００２２】
図２の実施例が、第１の実施例と異なっている点は、ディファレンシャルピストン３８が移動する場合に、圧縮ばね５２を有するピストンポンプ３６の空間５６から押しのけられて、場合によっては潤滑剤成分によって汚染されている空気が、濾過されずに周囲へ達しない点だけである。したがってこの空間５６に導管５８が接続されており、その導管が導管２９と接続され、その導管が容器１５の空間２８から脱ガスされた空気を搬出する。その場合に導管５８は逆止弁６２と逆止弁６４の間において導管２９に接続されており、それらの逆止弁はそれぞれ圧力操作されて周囲３２へ開放する。この配置において、ディフェレンシャルピストン３６は、流体移送のための移送装置３４を形成するだけでなく、同時に負圧装置も形成し、その負圧装置は、圧縮ばね５２を有する空間５６の容積が増大するピストン運動においては、導管５８内に負圧を発生させ、その負圧がそれによって開放する逆止弁６２を介して、かつ導管２９を介して容器１４の空間２８内及びそれに伴って膜２６においても有効となる。
【００２３】
図３の実施例において、移送装置３４を形成するディファレンシャルピストンポンプ３６の他に、負圧装置６８として第２のディファレンシャルピストンポンプ７０が設けられている。第１のピストンポンプ３６におけるように、ディファレンシャルピストン７２の小さい方のピストン面７４は押しのけ室７６内で作用し、大きい方のピストン面７６は作業室７８内で移動する。この作業室には、第１のピストンポンプ３６の作業室４６と同様に、低圧側１６の圧力が供給される。第１のピストンポンプ３６におけるように、ピストン７２は、駆動室７８の容積を縮小させる運動のために圧縮弁８０によって付勢されている。この配置において、第２のピストンポンプ７０の、吸い込み導管８２を介して逆止弁６２と逆止弁６４の間に位置する箇所において導管２９と接続されている、押しのけ室７６は、吸い込みポンプとして作用し、その吸い込みポンプが導管２９内とそれに伴って、容器１４内にある膜２６に負圧を発生させる。
【００２４】
図４に示す実施例において、移送装置８４がベンチュリノズル８６を有しており、そのベンチュリノズルによって４象限ドライブ６へのバイパス内に、高圧貯蔵器２のオイル側１０から低圧側１６へ体積流が流れ、その場合に体積流は小さい強さに、圧力減少弁８８によって、ベンチュリノズル８６の吸い込み接続端９０に負圧を発生させるのに充分な値に制限されており、その吸い込み接続端は脱ガスされた流体２２を流すために導管２４を介して低圧側１６へ通じている。
【００２５】
図５の実施例は、（図示されない）流体システムの流体ガイド内部で脱ガスを可能にする。その場合に膜２６がパイプ部分９２の内部空間の液密の被覆を形成し、そのパイプ部分の外側のパイプ壁は、内側に脱ガスすべき流体２２の圧力が供給される膜２６のために支持ボディ９４を形成する。この支持ボディは、この例においては、空気通過を可能にする多孔性を備えた焼結金属によって形成されている。焼結金属の代わりに、支持ボディ９４のための材料として、ワイヤ織物、多孔のセラミック材料又は、ガス通過用の通路又は穴を有する他の構造を設けることもできる。
【００２６】
上述した例において、膜２６は、１ｍｍ〜２ｍｍの厚みを有するシリコーン材料から、例えば登録商標Ｓｉｌｏｐｒｅｎ  ＬＳＲ２６４０から、効果的に形成することができ、その場合に材料厚は、透過率Ｑが好ましい値領域内、好ましくは３７０〜３８０ｘ１０-17ｍ2／ｓ／Ｐａの間の領域内にあるように、選択されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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