Trocknungsvorrichtung und Trocknungssystem

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung zum Entfernen von Wasser aus einem Fluid, insbesondere Öl, mit wenigstens zwei Trockenmittel enthaltenden Trocknermodu len, die gelenkig miteinander verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung Trocknungs systeme mit einer Trocknungsvorrichtung Stand der Technik

In fluidführenden Systemen kann es durch diverse Vorgänge dazu kommen, dass sich Wasser in dem Fluid ansammelt. Das Wasser kann beispielsweise durch Luftaustausch mit der Umgebung in das System gelangen und in dem Fluid angesammelt werden. Ebenso kann freies Wasser aus der Umgebung in das System eingetragen werden. Wei- terhin kann das Wasser als Reaktions- z.B. Verbrennungsprodukt entstehen. Das Was ser kann in dem Fluid als freies oder gelöstes Wasser vorliegen. Das Wasser in dem Fluid kann unerwünschte Effekte wie beispielsweise Korrosion von fluidführenden Bau teilen des Systems, eine Erhöhung oder Erniedrigung der elektrischen Leitfähigkeit des Fluids und/oder eine Verkürzung der Nutzungsdauer des Fluids, d.h. die Verkürzung von Serviceintervallen, bewirken. Bei niedrigen Temperaturen können sich Eiskristalle bilden, die das System verblocken.

Aus US 3,951 ,812 A ist eine wasserabsorbierende Vorrichtung für einen Öltank bekannt geworden. Die Vorrichtung weist einen flachen Sack aus porösem Fasermaterial auf. Der Sack bildet eine Reihe von Taschen aus, die jeweils durch eine quer verlaufende Linie von wasserlösbarem Klebstoff voneinander getrennt sind. Die Trennlinien zwischen den Taschen verlaufen parallel zueinander. Dadurch kann der Sack zusammengefaltet wer den, so dass die Taschen aufeinander zu liegen kommen. Dies ermöglicht eine platzspa rende Verpackung der Vorrichtung nach der Fertigung. Die Taschen enthalten pulverför- miges Sterculia Lychnophora Hance, ein wasserabsorbierendes Material pflanzlichen Ur sprungs. In den Taschen sind längliche Senkgewichte angeordnet, die durch eine Schnur diagonal in dem Sack gehalten werden. Die Senkgewichte bewirken ein Absinken des Sacks auf den Boden des Öltanks. Die Vorrichtung ist mit einer Halteleine, die einen Magneten trägt, an einem Deckel einer Öffnung des Öltanks befestigt. US 4,419,236 beschreibt eine Vorrichtung Absorbieren von Wasser vom Boden eines Tanks. Die Vorrichtung weist einen Umschlag aus porösem Deckmaterial auf. Der Um schlag enthält ein Wasser, nicht jedoch Öl, absorbierendes Material. Der Umschlag ist durch parallel zueinander verlaufende Nähte in mehrere Taschen unterteilt. In jeder Ta sche ist ein Gewichtstück angeordnet, so dass die Vorrichtung auf den Boden des Tanks absinkt. Die Vorrichtung weist eine Leine auf, die bis zu einer Öffnung des Tanks reicht, wenn die Vorrichtung am Boden des Tanks liegt. Die Leine dient zum Entfernen der Vor richtung aus dem Tank.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Trocknungsvorrichtung zum Entfernen von Wasser aus einem Fluid anzugeben, die eine flexible Ausnutzung kleiner Bauräume in einem fluidführenden System zum wirksamen Entfernen von Wasser aus dem Fluid ermöglicht. Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch eine Trocknungsvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch Trocknungssysteme gemäß den Ansprüchen 12 bis 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung an gegeben.

Erfindungsgemäß ist eine Trocknungsvorrichtung zum Entfernen von Wasser zumindest aus einem flüssigen Fluid, insbesondere Öl, vorzugsweise in Form von Kühlöl, Isolieröl und/oder Schmieröl, vorgesehen. Die Trocknungsvorrichtung weist wenigstens zwei Tro ckenmittel enthaltende Trocknermodule auf. Das Trockenmittel kann Wasser aus dem Fluid entfernen und speichern. Eine Umhüllung der Trocknermodule ist zumindest ab schnittsweise von dem Fluid durchströmbar. Dadurch kann das Wasser enthaltende Fluid mit dem T rockenmittel in Kontakt kommen, so dass das T rockenmittel das Wasser in dem jeweiligen Trocknermodul zurückhält. Die Trocknermodule sind derart ausgestaltet, dass sie beim Einbringen in die Flüssigkeit, aus welcher sie das Wasser entfernen sollen, voll- ständig eintauchen und nicht aufschwimmen. Vorzugsweise sind die Trocknermodule all seitig von einem von dem Fluid durchströmbaren Material umhüllt. Die Trocknermodule sind gelenkig miteinander verbunden. Die Trocknermodule sind aufeinanderfolgend an geordnet. Mit anderen Worten sind die Trocknermodule hintereinander gereiht angeord net. Ein nachfolgendes Trocknermodul ist jeweils mit dem vorhergehenden Trocknermo- dul gelenkig verbunden. Ein letztes Trocknermodul besitzt gegenüber einem ersten Tro cknermodul und/oder dem Anschlusskopf wenigstens zwei rotatorische Freiheitsgrade. Das letzte Trocknermodul kann mithin gegenüber dem ersten Trocknermodul und/oder dem Anschlusskopf um zumindest zwei Achsen verschwenkt werden. Dadurch wird eine besonders große Flexibilität der Trocknungsvorrichtung erreicht. Dies ermöglicht es, die Trocknungsvorrichtung auch in engen und/oder verwinkelten Bauräumen unterzubrin gen. Insbesondere wird es durch die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung ermög licht, besonders viel Trockenmittel in solch engen und verwinkelten Bauräumen unterzu bringen. Dadurch kann trotz der schwierigen Raumsituation eine effiziente T rocknung des Fluids bewirkt werden.

Die Umhüllung der einzelnen Trocknermodule kann jeweils starr ausgebildet sein, z.B. als ein fluiddurchlässiges Gehäuse. Die Trocknermodule können rund oder eckig gestal tet sein. Die Umhüllung der einzelnen Trocknermodule kann zusätzlich zu einem starren Gehäusekörper ein flexibles Material, beispielsweise ein Sieb, ein Vlies (z.B. Spunbond oder Meltblown) und/oder ein Filtermedium aufweisen. Das flexible Material dient insbe sondere zum Zurückhalten von Abrieb oder Bruchstücken des Trockenmittels. Das fle xible Material kann mit dem Gehäusekörper fest verbunden sein, beispielsweise durch Umspritzen des Gehäusekörpers um das flexible Material herum oder durch Schweißen oder Kleben. Alternativ kann das flexible Material als ein von dem Gehäuseköper sepa rates Bauteil ausgebildet sein. Insbesondere kann das flexible Material Trockenmittelbeu tel ausbilden, in denen jeweils Trockenmittel aufgenommen ist. Jedes Trocknermodul kann dann einen starren Gehäusekörper und einen darin angeordneten Trockenmittel beutel mit Trockenmittel aufweisen. Ein Gehäusekörper kann eine Einfüllöffnung für Tro- ckenmittel bzw. Trockenmittelbeutel aufweisen.

Alternativ kann die Umhüllung der einzelnen Trocknermodule jeweils flexibel ausgebildet sein. Die Umhüllung der T rocknermodule kann beispielsweise ein Filtermedium, ein Sieb gewebe und/oder ein Vliesmaterial, z.B. ein Non-woven, Spunbond und/oder ein Melt- blown aufweisen. Insbesondere können die Trocknermodule aus einem mit Trockenmittel gefüllten Schlauch aus dem flexiblen Material der Umhüllung gebildet sein. Auch Trock nermodule mit einer flexiblen Umhüllung weisen, nicht zuletzt durch das enthaltene Tro ckenmittel, eine gewisse Steifigkeit auf. Insbesondere sind die gefüllten Trocknermodule nur begrenzt verformbar. Demgegenüber weisen die Verbindungen zwischen den Trock nermodulen keine oder nur eine sehr geringe Steifigkeit über einen großen Bereich der rotatorischen Relativbewegung auf. Insofern kann auch bei zu einem gewissen Grad fle xiblen Trocknermodulen von Freiheitsgraden zwischen den Trocknermodulen gespro- chen werden, wobei insbesondere der Begriff des Freiheitsgrads verwendet wird, als ob es sich bei den Trocknermodulen um starre Körper handeln würde. Die - typischerweise geringe - Verformbarkeit der Trocknermodule in sich soll für die vorliegende Erfindung nicht als ein Freiheitgrad zwischen zwei Trocknermodulen angesehen werden. Stattdes- sen sollen auch deformierbare oder deformierte Trocknermodule für die Betrachtung der Freiheitsgrade zwischen den Trocknermodulen als starre Körper angesehen werden. Da bei kann insbesondere auf deren unverformten Zustand abgestellt werden, um die rota torischen Relativbewegungen zu betrachten. Die Trocknungsvorrichtung kann insofern als ein flexibles Mehrkörpersystem angesehen werden, wobei die erfindungsgemäß vor gesehenen rotatorischen Freiheitsgrade zwischen den Trocknermodulen rotatorischen Freiheitsgraden der Starrköperbewegung entsprechen, wohingegen Freiheitsgrade der Verformung der Körper in sich für die vorliegende Erfindung nicht betrachtet werden sol len.

Die Formulierungen "Entfernen von Wasser aus dem Fluid" und "Trocknen des Fluids" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym gebraucht. Das zu trocknende Fluid ist typischerweise eine Flüssigkeit, die auch im "trockenen", d.h. wasserfreien, Zu stand, im flüssigen Aggregatzustand vorliegt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Trocknungsvorrichtung wenigstens drei Trocken- mittel enthaltende Trocknermodule aufweist, und dass eine erste Schwenkachse zwi schen dem ersten Trocknermodul und dem unmittelbar darauffolgenden Trocknermodul nicht parallel zu einer zweiten Schwenkachse zwischen dem letzten Trocknermodul und dem unmittelbar vorhergehenden Trocknermodul ausgerichtet ist. Auf diese Weise kön nen die zumindest zwei rotatorischen Freiheitsgrade des letzten Trocknermoduls gegen- über dem ersten Trocknermodul besonders einfach eingerichtet werden. Insbesondere kann die erste Schwenkachse senkrecht zu der zweiten Schwenkachse ausgerichtet sein. Die Trocknungsvorrichtung kann mehr als drei Trocknermodule aufweisen. Vor zugsweise sind dann Schwenkachsen zwischen jeweils unmittelbar aufeinanderfolgen- den Trocknermodulen ausgebildet, wobei die jeweils aufeinanderfolgenden Schwenkach sen nicht parallel, insbesondere senkrecht, zueinander ausgerichtet sind. Auf diese Weise kann eine besonders flexible Trocknungsvorrichtung erhalten werden.

Bei einer Trocknungsvorrichtung mit wenigstens drei Trocknermodulen können zwei un mittelbar aufeinanderfolgende Trocknermodule genau einen rotatorischen Freiheitsgrad relativ zueinander besitzen. Dies vereinfacht den Aufbau der T rocknungsvorrichtung wei ter.

Zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Trocknermodule können wenigstens zwei, vor zugsweise drei, rotatorische Freiheitsgrade relativ zueinander besitzen. Dadurch wird die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der Trocknungsvorrichtung weiter erhöht. Eine Um hüllung aller Trocknermodule kann einstückig ausgebildet sein, wobei die Umhüllung im Bereich eines jeden der Trocknermodule zumindest abschnittsweise von dem Fluid durchströmbar ist. Für eine gelenkige Verbindung mit zwei oder drei Freiheitsgraden zwi schen zwei benachbarten Trocknermodulen kann die einstückige Umhüllung zwischen diesen Trocknermodulen näherungsweise punktförmig zusammengezogen, beispiels weise zusammengeschnürt, sein.

Zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Trocknermodule können durch ein Kugelgelenk miteinander verbunden sind. Weiterhin kann der Anschlusskopf mit dem ersten Trock nermodul mittels eines Kugelgelenks verbunden sein. Auf diese Weise wird für eine wei ter gesteigerte Flexibilität der Trocknungsvorrichtung ein dritter rotatorischer Freiheits grad zwischen den unmittelbar aufeinanderfolgenden Trocknermodulen eingerichtet. Fer ner können Kugelgelenke einfach hergestellt werden. Die Trocknungsvorrichtung kann rationell gefertigt werden, insbesondere im Hinblick auf das Zusammenfügen der Trock nermodule.

Zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Trocknermodule können miteinander verbunden sein, indem ein Hakenelement eines der Trocknermodule in ein Ösenelement des ande ren Trocknermoduls eingreift. Auf diese Weise können besonders einfach zwei rotatori sche Freiheitsgrade zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Trocknermodulen ein gerichtet werden. Weiterhin können Anschlusskopf und erstes Trocknermodul über ein Hakenelement und ein Ösenelement gekoppelt sein. Besonderes bevorzugt ist vorgesehen, dass ein jedes der T rocknermodule einenends ein erstes Verbindungselement und anderenends ein zweites Verbindungselement aufweist, wobei jeweils das erste und das zweite Verbindungselement zweier unmittelbar aufeinan derfolgender Trocknermodule miteinander Zusammenwirken. Auf diese Weise kann die Trocknungsvorrichtung einfach auf die Größe des zur Verfügung stehenden Bauraums angepasst werden, indem entsprechend viele, jeweils zueinander gleiche Trocknermo dule zur Trocknungsvorrichtung zusammengefügt werden. Die ersten und zweiten Ver bindungselemente können vorteilhaft beispielsweise als Kugelköpfe bzw. Gelenkpfannen eines Kugelgelenks oder als Haken- bzw. Ösenelemente ausgebildet sein.

Besonders bevorzugt ist auch eine Trocknungsvorrichtung, bei der eine Umhüllung aller Trocknermodule einstückig ausgebildet ist. Dies erlaubt eine besonders einfache Ferti gung der Trocknungsvorrichtung. Die Umhüllung ist im Bereich eines jeden der Trock nermodule zumindest abschnittsweise von dem Fluid durchströmbar. Vorzugsweise ist die gelenkige Verbindung zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Trocknermo dulen als ein Filmscharnier in der Umhüllung ausgebildet. Ein solches Filmscharnier kann auf rationelle Weise gefertigt werden. Zudem bildet das Filmscharnier eine T rennung zwi schen jeweils benachbarten Trocknermodulen aus. Die Umhüllung der Trocknermodule kann beispielsweise ein Filtermedium, ein Siebgewebe und/oder ein Vliesmaterial, z.B. ein Non-woven, ein Spunbond und/oder ein Meltblown aufweisen. Die Achsen der Film scharniere zweier benachbarter Trocknermodule können um jeweils 90° versetzt zuein ander ausgebildet sein. Auf diese Weise besitzen bei mindestens drei Trocknermodulen das erste und das letzte Trocknermodul zwei rotatorische Freiheitsgrade relativ zueinan der.

Die einstückige Umhüllung kann aus einem Schlauch gefertigt sein, dessen Schlauch wand im Bereich der gelenkigen Verbindung zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfol genden Trocknermodulen entlang der Schwenkachse zwischen diesen Trocknermodulen zusammengezogen ist. Dies erlaubt eine rationelle Fertigung. Insbesondere können ohne größere Anpassungen Trocknungsvorrichtungen mit unterschiedlich vielen Trocknermo dulen hergestellt werden. Gegenüberliegende Abschnitte der Schlauchwand können ent lang der jeweiligen Schwenkachsen stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Insbe sondere können die gegenüberliegenden Abschnitte der Schlauchwand entlang der je weiligen Schwenkachse miteinander verschweißt oder verklebt sind. Alternativ können die gegenüberliegenden Abschnitte der Schlauchwand entlang der jeweiligen Schwenk achse miteinander vernäht sein.

Das Trockenmittel kann ein Adsorbermaterial aufweisen. Vorteilhaft kann das Trocken- mittel ein Molekularsieb, vorzugsweise ein Zeolith-Molekularsieb, aufweisen. Silikagele eignen sich insbesondere zur Trocknung von Luft und von Fluiden mit hohen Konzentra tionen von gelöstem Wasser. Molekularsiebe werden vorteilhaft bei niedrigeren Konzent rationen von gelöstem Wasser in dem Fluid eingesetzt. Silikagele können durch Farbum schlag eine Erschöpfung der Wasseraufnahmekapazität anzeigen. Flierzu können als Farbindikator beispielsweise Kobaltchlorit und/ oder Methylviolett (Orangegel) verwendet werden. Das Adsorbermaterial kann ein Gerüstsilikat aufweisen. Das Trockenmittel kann verschiedene Typen von Zeolith-Molekularsieben aufweisen. Das Trockenmittel kann na türliche oder synthetische Zeolithe aufweisen. Silikagel (Kieselgel) kann in Form von Alu- minosilikat vorliegen. Das Trockenmittel kann Bentonit/Tonmineralien aufweisen, bei- spielsweise enthaltend Aluminiumoxid, Calciumsulfat, Kaliumcarbonat; vorgenannte Tro ckenmittel sind regenerierbar. Ebenso kann das Trockenmittel nicht regenerierbare Ben tonite/Tonmineralien aufweisen, beispielsweise enthaltend Calcium, Calciumhydrid, Cal ciumoxid, Calciumsulfat, Kaliumhydroxid, Kupfersulfat, Lithiumaluminiumhydrid und/oder Natriumhydroxid.

Die Molekularsiebe zur Adsorption von Wasser weisen typischerweise eine Maschen weite (Porengröße) von 3 bis 4 Angström auf. Die Silikagele können eine durchschnittli che Porengröße von 25 nm oder 65 nm aufweisen. Das Trockenmittel, insbesondere in Form von Zeolith-Molekularsieben, kann als Pulver, beispielsweise mit einer mittleren Partikelgröße von 5 pm bis 10 pm (Zeolith-Reinform) vorliegen. Alternativ oder zusätzlich kann das Trockenmittel, insbesondere in Form von Zeolith-Molekularsieben, in Perlenform (z.B. 0,1 mm bis 50 mm Durchmesser), in Stan genform, als Hohlfasermembrane, als Mischung aus Polymer und Trockenmittel, in Pressformen, als Vollkörper und/oder als Formkörper (insbesondere aus Verbundwerk stoff), vorzugsweise mit einer Schwamm- oder Wabenstruktur, vorliegen.

Es kann vorgesehen sein, dass das erste Trocknermodul ein erstes Trockenmittel enthält und dass das letzte Trocknermodul ein zweites Trockenmittel enthält. Das erste Trock- nermodul enthält mithin ein anderes Trockenmittel als das letzte Trocknermodul. Vor zugsweise weist das erste Trocknermodul ein Adsorbermaterial zur Adsorption von Was ser aus Luft, z.B. ein Silikagel, und das letzte Trocknermodul ein Molekularsieb, z.B. ein Zeolith-Molekularsieb, auf. Vorteilhaft taucht bei der Verwendung der Trocknungsvorrich- tung das letzte Trocknermodul, vorzugsweise ein Molekularsieb enthaltend, in das zu trocknende Fluid ein, während das erste Trocknermodul, vorzugsweise ein Silikagel ent haltend, in einem Luftraum oberhalb des Fluids angeordnet ist. Auf diese Weise kann gleichzeitig die Luft oberhalb des Fluids getrocknet (entfeuchtet) werden und es kann das Fluid selbst getrocknet werden.

Die Trocknungsvorrichtung weist einen Anschlusskopf auf, der an einer Gehäusewand einer Einrichtung zur Aufnahme des Fluids befestigbar ist, vorzugsweise lösbar befestig bar ist. Mittels des Anschlusskopfs kann die Trocknungsvorrichtung an einer geeigneten Stelle an der Gehäusewand befestigt werden. Insbesondere kann der Anschlusskopf für eine Befestigung in einer Öffnung in der Gehäusewand ausgebildet sein. Insbesondere kann der Anschlusskopf in die Öffnung der Gehäusewand einschraubbar sein. Der An schlusskopf kann hierzu ein Außengewinde aufweisen. An dem Anschlusskopf kann ein Dichtelement angeordnet sein, insbesondere wobei das Dichtelement einen O-Ring, eine Formdichtung und/oder eine Flachdichtung aufweist. Das Dichtelement kann alternativ oder zusätzlich eine Dichtlippe aufweisen. Das Dichtelement kann als eine Zwei-Kompo- nenten-Dichtung ausgebildet sein. Typischerweise ist das Dichtelement an dem An schlusskopf formschlüssig gehalten, beispielsweise in einer Nut, so dass es mit der Trocknerkartusche ausgetauscht werden kann. Alternativ kann das Dichtelement an den Anschlusskopf angespritzt sein. Der Anschlusskopf kann eine Anschlussöffnung aufwei- sen, durch welche Fluid zu den Trocknermodulen geleitet werden kann. Vorteilhaft kön nen der Anschlusskopf und das oberste Trocknermodul Mittel zum lösbaren Verbinden der Trocknermodule mit dem Anschlusskopf aufweisen. Insbesondere ist die Verbindung drehbar ausgestaltet, beispielsweise in Form von Haken und Öse oder mit Elementen eines Kugelgelenks. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Herstellung eines rotatorischen Freiheitsgrades zwischen Anschlusskopf und oberstem Trocknermodul.

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Trocknungssystem zum Entfer nen von Wasser aus einem Fluid, insbesondere Öl. Das Trocknungssystem weist eine oben beschriebene Trocknungsvorrichtung und eine Einrichtung, in der das Fluid aufge nommen ist, auf. Das Fluid ist ein elektrisch nicht leitendes Isolieröl, insbesondere wobei das Isolieröl ein Polyol-Ester-Öl und/oder ein Polyalphaolefin enthält. Bei Isolierölen ist eine Entfernung des gelösten bzw. freien Wassers besonders wichtig, um die Isolierei- genschaften des Isolieröls zu bewahren. Isolieröle finden beispielsweise in elektrischen Anlagen wie Transformatoren, Kondensatoren und/oder Batterien/Akkumulatoren An wendung. Das Isolieröl kann gleichzeitig zur Wärmeabfuhr als Kühlöl wirken.

Das Fluid eines solchen Trocknungssystems kann alternativ oder zusätzlich einen Dial- kohol enthalten. Das Fluid kann weiterhin ein Kältemittel sein, beispielsweise halogeni- sierter oder nicht-halogenisierter Kohlenwasserstoff, insbesondere Fluorkohlenwasser stoff, oder Flydrofluorether.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Trocknungssystem zum Entfernen von Wasser aus einem Fluid, insbesondere Öl, das eine oben beschriebene Trocknungsvorrichtung und eine Einrichtung zur Aufnahme des Fluids aufweist. Die Einrichtung zur Aufnahme des Fluids kann eine Verbrennungskraftmaschine, einen Elektromotor, ein Getriebe und/oder eine Bremsanlage aufweisen. Die Einrichtung zur Aufnahme des Fluids weist eine Brenn stoffzelle, einen Transformator oder einen Akkumulator auf. Bei diesen Einrichtungen ist eine Trocknung des Fluids in der Einrichtung besonders wichtig. Die vorgenannten Vor richtungen können beispielsweise Teil eines Kraftfahrzeugs sein oder anderweitig mobil ausgestaltet sein. Die Einrichtung zur Aufnahme des Fluids kann eine Lokomotive oder einen Triebwagen aufweisen. Die Einrichtung zur Aufnahme des Fluids kann eine Puffer batterie aufweisen, die beispielsweise zum Zwischenspeichern von regenerativ erzeugter elektrischer Energie und deren Abgabe in ein Stromnetz dienen kann. Das Fluid ist typi scherweise eine Kühlflüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl oder ein Kältemittel. Das Fluid kann gleichzeitig elektrisch isolierende Eigenschaften eines Isolieröls aufweisen.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Trocknungssystem zum Entfernen von freiem oder gelöstem Wasser aus einem Fluid, insbesondere Öl, aufweisend eine Trocknungsvor richtung mit wenigstens zwei Trockenmittel enthaltenden Trocknermodulen, die gelenkig miteinander verbunden sind, und weiterhin aufweisend eine Einrichtung, in der das Fluid aufgenommen ist. Wenigstens eines der Trocknermodule ist in das Fluid eingetaucht, und ein anderes der Trocknermodule ist in einem Luftraum oberhalb des Fluids angeord net. Auf diese Weise kann gleichzeitig die Luft oberhalb des Fluids getrocknet (entfeuch tet) werden und es kann das Fluid selbst getrocknet werden. Hierzu weist das Trock nungssystem vorzugsweise zwei unterschiedliche Trockenmittel auf. Typischerweise ent hält das Trocknermodul, das nicht in das Fluid eingetaucht ist, ein Silikagel. Das Trock nermodul, das in das Fluid eingetaucht ist, enthält ein poröses kristallines Adsorberma terial zum Adsorbieren von Wasser, typischerweise ein Molekularsieb, insbesondere ein Zeolith-Molekularsieb. Wenn die Trocknungsvorrichtung mehr als zwei Trocknermodule aufweist, sind typischerweise wenigstens zwei Trocknermodule in das Fluid eingetaucht. Insbesondere können vorteilhaft ca. zwei Drittel der Trocknermodule, vorzugsweise je weils ein Molekularsieb, insbesondere ein Zeolith-Molekularsieb, enthaltend, in das Fluid eingetaucht sein und ein Drittel der Trocknermodule, vorzugsweise jeweils ein Silikagel enthaltend, kann in dem Luftraum über dem Fluid angeordnet sein.

Die Trocknungssysteme können jeweils einen Feuchtigkeitssensor, insbesondere einen kapazitiven Feuchtigkeitssensor, aufweisen. Dieser kann die Feuchtigkeit (den Wasser gehalt) des Fluids messen. Dadurch kann erkannt werden, wenn die Wasseraufnahme fähigkeit (Wasseraufnahmekapazität) des Trockenmittels erschöpft ist und eine ausrei chende Trocknung des Fluids nicht mehr erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann das Trocknungssystem ein Schauglas aufweisen, in welchem ein Farbumschlag stattfindet, wenn der Wassergehalt des Fluids einen Grenzwert überschreitet.

Die verschiedenen Aspekte der zuvor beschriebenen T rocknungssysteme können jeweils miteinander kombiniert werden.

Die Trocknungsvorrichtung kann Teil eines Thermomanagement-Moduls sein. Das Modul weist auf: einen Behälter, insbesondere Ausgleichsbehälter, zur Aufnahme der Flüssig keit, eine Trocknungsvorrichtung, welche in den Behälter eingebracht ist, mindestens ei nen Filter oder Sieb, eine Pumpe, mindestens einen Sensor zur Bestimmung mindestens einer Prozessgröße, beispielsweise Temperatur und/oder Feuchte und/oder Druck, und einen Kühler. Das Modul kann mit verschiedenartigen Verbrauchern gekoppelt sein, bei spielsweise einem Getriebe, einer Batterie, einem Akkumulator, Transformator, Elektro motor, einer Verbrennungskraftmaschine, einer Bremsanlage oder Leistungselektronik.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden de taillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, aus den Patentan sprüchen sowie anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigen. Die zuvor genannten und noch weiter ausgeführten Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung ver wirklicht sein. Die in der Zeichnung gezeigten Merkmale sind derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 a eine Trocknungsvorrichtung mit vier über Haken- und Ösenelemente miteinan der verbundenen Trocknermodulen, in einer schematischen, perspektivischen Ansicht;

Fig. 1 b die Trocknungsvorrichtung von Fig. 1 a in einer schematischen Seitenansicht; Fig. 2a eine Trocknungsvorrichtung mit vier über Kugelgelenke miteinander verbunde nen Trocknermodulen, in einer schematischen, perspektivischen Ansicht;

Fig. 2b die Trocknungsvorrichtung von Fig. 2a in einer schematischen Seitenansicht; Fig. 3 eine Trocknungsvorrichtung mit vier Trocknermodulen, die eine insgesamt ein stückige Umhüllung aufweisen, wobei zwischen benachbarten Trocknermodu len Filmscharniere in der Umhüllung ausgebildet sind, in einer schematischen, perspektivischen Ansicht;

Fig. 4 ein T rocknungssystem mit einer T rocknungsvorrichtung mit fünf T rocknermodu- len, von denen vier in ein Fluid eingetaucht sind, in einer schematischen Sei tenansicht.

Ausführungsform der Erfindung

Fig. 1a zeigt eine Trocknungsvorrichtung 10a in einer perspektivischen Ansicht. In Fig. 1 b ist die Trocknungsvorrichtung 10a von Fig. 1 a in einer Seitenansicht dargestellt. Die Trocknungsvorrichtung 10a dient zum Entfernen von Wasser aus einem Fluid, das vorzugsweise in Form von Öl vorliegt. Die Trocknungsvorrichtung 10a weist vier Trock- nermodule 12a-12d auf. Die Trocknermodule 12a-12d enthalten jeweils ein nicht näher dargestelltes Trockenmittel. Das Trockenmittel ist hier jeweils ein Zeolith-Molekularsieb. Alternativ kann insbesondere das Trocknermodul 12a für den Fall, dass es im Betrieb in einem in der Regel mit Luft gefüllten Raum oberhalb der Flüssigkeit angeordnet ist, zum Entfernen von Wasser aus der Luft ein Silikagel als Trockenmittel enthalten. Die Trocknermodule 12a-12d sind jeweils gelenkig miteinander verbunden. Hierzu weist ein jedes der Trocknermodul 12a-12d oberenends ein Hakenelement 14 und unteren- ends ein Ösenelement 16 auf. Mithin weist jedes der T rocknermodule 12a-12d einenends ein jeweils gleichartiges, erstes Verbindungselement 15 und anderenends ein wiederum unter den Trocknermodulen 12a-12d jeweils gleichartiges, zweites Verbindungselement

17 auf. Ein erstes Verbindungselement 15 ist jeweils mit einem zweiten Verbindungsele ment 17 koppelbar, um eine gelenkige Verbindung der jeweils gekoppelten Trocknermo dule 12a-12d einzurichten. Hier greift in das Ösenelement 1 6 eines der T rocknermodule 12a-12c jeweils das Hakenelement 14 des unmittelbar darunter angeordneten T rockner- moduls 12b-12d ein. Auf diese Weise ist eingerichtet, dass zwei unmittelbar benachbarte Trocknermodule 12a-12d jeweils zwei rotatorische Freiheitsgrade relativ zueinander be sitzen. Insbesondere besitzt das letzte Trocknermodul 12d gegenüber dem ersten Trock nermodul 12a zumindest zwei rotatorische Freiheitsgrade.

Die Hakenelemente 14 und die Ösenelemente 1 6 sind hier jeweils an ober- bzw. unter seitigen Leisten 18 der Trocknermodule 12a-12d ausgebildet. Ein Gehäusekörper 20 der T rocknermodule 12a-12d bildet jeweils eine starre Umhüllung 22 aus. Die durch den Ge häusekörper 20 gebildete Umhüllung 22 ist von dem Fluid durchströmbar. Die Umhüllung 22 ist mit anderen Worten für das Fluid durchlässig. Hier ist der Gehäusekörper 20 als ein gitterförmiger Kunststoffkäfig ausgebildet. Eine Maschenweite des gitterförmigen Kunststoffkäfigs ist so klein gewählt, hier ca. 100pm, dass das Trockenmittel in den Tro ckenmodulen 12a-12d zurückgehalten wird. In einer nicht näher dargestellten Ausfüh rungsform kann innen- und/oder außenseitig an dem Gehäusekörper 20 ein Filtermedium mit einer nochmals kleineren Porengröße von beispielsweise ca. 20 pm angeordnet sein. Das Filtermedium kann auch Abrieb und/oder Bruchstücke des Trockenmittels zuverläs sig zurückhalten.

Zur Ausbildung der Leisten 18 ist der Kunststoffkäfig des Gehäusekörpers 20 entlang der Leisten zusammengedrückt und gegenüberliegende Wandabschnitte sind miteinander verschweißt. Den rotatorischen Freiheitsgraden zwischen benachbarten Trocknermodu len 12a-21 d zuordenbare Schwenkachsen 23a, 23b können hier parallel zu den Leisten

18 der jeweiligen Trocknermodule 12a-12d durch die gekoppelten Haken- und Ösenele mente 14, 1 6 verlaufen. Die T rocknungsvorrichtung 10a weist hier ferner einen Anschlusskopf 24 auf. Mittels des Anschlusskopfes 24 ist die Trocknungsvorrichtung 10a an einer Gehäusewand einer nicht dargestellten Einrichtung zur Aufnahme des Fluids befestigbar. Der Anschlusskopf 24 ist hier mit einem Außengewinde 26 versehen. Mit dem Außengewinde 26 kann der Anschlusskopf 24 in ein korrespondierendes Innengewinde einer Öffnung in der Gehäu sewand eingeschraubt werden (nicht dargestellt). Dies ermöglicht ein einfaches und schnelles Befestigen bzw. Austauschen der Trocknungsvorrichtung 10a. Oberhalb des Außengewindes 26 kann ein Dichtelement 28, hier ein O-Ring, an dem Anschlusskopf 24 angeordnet sein. Der Anschlusskopf 24 weist zur Aufnahme des Dichtelements 28 eine Nut 30 auf, in der das Dichtelement 28 gehalten ist.

In einer nicht näher dargestellten Weiterbildung kann der Anschlusskopf 24 eine An schlussöffnung aufweisen. Durch die Anschlussöffnung kann das Fluid zu den Trockner modulen 12a-12d der Trocknungsvorrichtung 10a hin bzw. von den Trocknermodulen 12a-12d weg geleitet werden. Dadurch kann eine gezielte Anströmung der Trocknermo- dule 12a-12d erfolgen. Dies kann die T rocknungsleistung der T rocknungsvorrichtung 10a weiter verbessern. Die Anschlussöffnung könnte hier als eine Durchgangsausnehmung in dem Anschlusskopf 24 ausgeführt sein, wobei die Durchgangsausnehmung vorzugs weise parallel, insbesondere koaxial, zu dem Außengewinde 26 angeordnet sein kann.

Der Anschlusskopf 24 weist ein Befestigungselement 32. Das Befestigungselement 32 dient zur Verbindung des ersten Trocknermoduls 12a mit dem Anschlusskopf 24. Das Befestigungselement 32 ist hier als eine Öse ausgebildet. Die Öse des Anschlusskopfs 24 ist vorzugsweise gleichartig zu den Ösenelementen 16 der Trocknermodule 12a-12d ausgebildet. Das Flakenelement 14 des ersten Trocknermoduls 12a greift hier in das als Öse ausgebildete Befestigungselement 32 ein. Dadurch ist das Trocknermodul 12a ge lenkig mit dem Anschlusskopf 24 verbunden. Insbesondere besitzt das Trocknermodul 12a gegenüber dem Anschlusskopf 24 zwei rotatorische Freiheitsgrade.

Fig. 2a zeigt eine Trocknungsvorrichtung 10b in einer perspektivischen Ansicht. In Fig. 2b ist die Trocknungsvorrichtung 10b von Fig. 2a in einer Seitenansicht dargestellt. Die Trocknungsvorrichtung 10b dient zum Entfernen von Wasser aus einem Fluid, das vorzugsweise in Form von Öl vorliegt. Die Trocknungsvorrichtung 10b weist vier Trock nermodule 12a-12d auf. Die Trocknermodule 12a-12d enthalten jeweils ein nicht näher dargestelltes Trockenmittel. Das Trockenmittel ist hier jeweils ein Zeolith-Molekularsieb. Alternativ kann insbesondere das Trocknermodul 12a, für den Fall, dass es im Betrieb in einem in der Regel mit Luft gefüllten Raum oberhalb der Flüssigkeit angeordnet ist, zum

Entfernen von Wasser aus der Luft ein Silikagel als Trockenmittel enthalten.

Die T rocknermodule 12a-12d sind jeweils gelenkig miteinander verbunden. Hierzu ist zwi schen zwei unmittelbar benachbarten T rocknermodulen 12a-12d jeweils ein Kugelgelenk 34 vorgesehen. Durch die Verbindung über das Kugelgelenk 34 weisen benachbarte Trocknermodule 12a-12d jeweils drei rotatorische Freiheitsgrade relativ zueinander auf. Insbesondere besitzt das letzte Trocknermodul 12d gegenüber dem ersten Trocknermo dul 12a drei rotatorische Freiheitsgrade.

Die Kugelgelenke 34 werden jeweils durch einen Kugelkopf 36 und eine Gelenkpfanne 38 gebildet. Der Kugelkopf 36 und die Gelenkpfanne 38 sind jeweils einenends bzw. an- derenends als erste bzw. zweite Verbindungselemente 15, 17 an den Trocknermodulen 12a-12d angeordnet. Die Gelenkpfannen 36 sind hier jeweils von ihrem freien Ende aus geschlitzt ausgebildet, um das Einfügen (Einrasten) des zugeordneten Kugelkopfs 36 zu erleichtern. Im montierten Zustand sind die Kugelköpfe 36 jeweils formschlüssig in den Gelenkpfannen 38 gehalten.

Die ersten und zweiten Befestigungselemente 15 und 17 sind bei der Trocknungsvorrich tung 10b an ober- bzw. unterseitigen Leisten 18 der Trocknermodule 12a-12d angeord net. Die Leisten 18 bilden jeweils einen ober- bzw. unterseitigen Abschluss einer Umhül lung 22 der Trocknermodule 12a-12d. Die Umhüllung 22 ist hier durch einen starren Ge- häusekörper 20, beispielsweise aus einem perforierten Kunststoffmaterial, gebildet. Al ternativ kann die Umhüllung 22 aus einem, insbesondere flexiblen, Vliesmaterial gebildet sein, das mit den Leisten 18 verbunden ist (nicht näher dargestellt).

Die Trocknungsvorrichtung 10b weist einen Anschlusskopf 24 auf. An dem Anschluss- köpf 24 ist das erste T rocknermodul 12a befestigt. Hier ist das T rocknermodul 12a gelen kig an dem Anschlusskopf 24 befestigt. Der Anschlusskopf 24 weist ein Befestigungsele ment 32 in Form einer Gelenkpfanne auf, in die der Kugelkopf 36 des Trocknermoduls 12a eingreift. Dadurch besitzt das Trocknermodul 12a gegenüber dem Anschlusskopf 24 drei rotatorische Freiheitsgrade. Im Übrigen entspricht der Anschlusskopf 24 der Trock nungsvorrichtung 10b dem Anschlusskopf 24 der Trocknungsvorrichtung 10a von Fig. 1 a, 1 b.

Fig. 3 zeigt ein eine Trocknungsvorrichtung 10c in einer perspektivischen Ansicht. Die Trocknungsvorrichtung 10c dient zum Entfernen von Wasser aus einem Fluid, das vor zugsweise in Form von Öl vorliegt. Die Trocknungsvorrichtung 10c weist fünf Trockner- module 12a-12e auf. Die Trocknermodule 12a-12e enthalten jeweils ein nicht näher dar gestelltes Trockenmittel. Das Trockenmittel ist hier jeweils ein Zeolith-Molekularsieb. Al ternativ dazu kann insbesondere das T rocknermodul 1 2a für den Fall, dass es im Betrieb in einem in der Regel mit Luft gefüllten Raum oberhalb der Flüssigkeit angeordnet ist, zum Entfernen von Wasser aus der Luft ein Silicagel als Trockenmittel enthalten.

Die Trocknermodule 12a-12e sind jeweils gelenkig miteinander verbunden. Hier weisen zwei unmittelbar zueinander benachbarte Trocknermodule 12a-12e jeweils genau einen rotatorischen Freiheitsgrad relativ zueinander auf. Diesem rotatorischen Freiheitsgrad ist jeweils eine Schwenkachse 40a-40d zwischen zwei benachbarten Trocknermodulen 12a-12e zugeordnet. Unmittelbar aufeinanderfolgende Schwenkachsen 40a-40d verlau fen nicht parallel, sondern hier senkrecht zueinander. Insbesondere verläuft die Schwenkachse 40a zwischen dem ersten Trocknermodul 12a und dem unmittelbar da rauffolgenden Trocknermodul 12b hier senkrecht zu der Schwenkachse 40d zwischen dem letzten Trocknermodul 12e und dem unmittelbar vorhergehenden Trocknermodul 12d. Es sei angemerkt, dass sich an das letzte T rocknermodul 12e noch ein oder mehrere weitere Trocknermodule anschließen können (nicht dargestellt). Das "letzte" Trockner modul 12e ist dann nicht das im Wortsinne letzte T rocknermodul der T rocknungsvorrich- tung. Es könnte in diesem Sinne vorliegend auch das Trocknermodul 12c als das letzte Trocknermodul der Trocknungsvorrichtung 12c bezeichnet werden.

Eine Umhüllung 42 aller T rocknermodule 12a-12e ist hier einstückig ausgebildet. Die Um hüllung 42 wird durch einen Schlauch 44 mit einer von dem Fluid durchströmbaren Schlauchwand 46 gebildet. Die gelenkige Verbindung zwischen benachbarten Trockner modulen 12a-12e als ein Filmscharnier 48 in der Umhüllung 42 ausgebildet. Zur Ausbil dung des Filmscharniers 48 ist die Schlauchwand 46 im Bereich der jeweiligen Schwenk- achse 40a-40d zusammengezogen und gegenüberliegende Abschnitte der Schlauch wand 46 sind entlang der jeweiligen Schwenkachse 40a-40d miteinander verbunden, hier miteinander verschweißt, insbesondere durch eine Ultraschallverfahren miteinander ver schmolzen. Durch die die Filmscharniere 46 bildenden Schweißnähte sind jeweils die Innenräume benachbarter Trocknermodule 12a-12e voneinander getrennt.

Der Schlauch 44 ist hier aus einem flexiblen Filtermedium gefertigt. Das Filtermedium ist vorzugsweise ein zellulosefreies, synthetisches Filtermedium. Die einzelnen Trockner module 12a-12e sind daher in sich nicht starr, sondern besitzen eine gewisse Verform barkeit. Die Verformbarkeit der Trocknermodule 12a-12e in sich ist jedoch im Verhältnis zur Verschwenkbarkeit der T rocknermodule 12a-12e gegeneinander gering.

Die Trocknungsvorrichtung 12c weist einen Anschlusskopf 24 auf. Das Trocknermodul 12a ist gelenkig an dem Anschlusskopf 24 befestigt. Hierzu kann der Anschlusskopf 24 ein Befestigungselement in Form einer Öse aufweisen, vgl. Fig. 1 b. An dem ersten Trock nermodul 12a kann entsprechend ein Koppelelement, hier ein Haken zum Eingreifen in die Öse, ausgebildet sein. Das Koppelelement kann einstückig mit der Umhüllung 42 ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Koppelelement als ein von der Umhüllung 42 se parates Bauteil ausgebildet und mit der Umhüllung verbunden, beispielsweise an die Um hüllung 42 angeschweißt oder angeklebt.

Fig. 4 zeigt ein T rocknungssystem 50. Das T rocknungssystem 50 weist eine T rocknungs- vorrichtung 10d auf. Die Trocknungsvorrichtung 10d weist fünf Trocknermodule 12a-12e auf. Die T rocknermodule 12a-12e sind jeweils gelenkig miteinander verbunden. Eine Um hüllung 42 der T rocknungsvorrichtung 10d ist wie bei der T rocknungsvorrichtung 10c von Fig. 3 insgesamt einstückig ausgebildet. Hier sind die Schwenkachsen zwischen benach barten Trocknermodulen 12a-12e jeweils parallel zueinander verlaufend als Filmschar niere 48 in der Umhüllung 42 ausgebildet. Alternativ kann das Trocknungssystem 50 eine Trocknungsvorrichtung 10a, 10b oder 10c aufweisen, wie sie oben beschrieben wurden und in den Figuren 1 a bis 3 gezeigt sind.

Das Trocknungssystem 50 weist ferner eine Einrichtung 52 auf, in der ein Fluid 54 auf genommen ist. Die Einrichtung 52, in der das Fluid 54 aufgenommen ist, ist hier nur abs trakt als ein Ausgleichstank dargestellt. Das Trocknungssystem 50 weist hier zusätzlich zu dem Ausgleichstank und der T rocknungsvorrichtung 12d eine elektrische Einrichtung, nämlich einen Akkumulator, auf (nicht näher dargestellt). Der Akkumulator dient als Puf ferbatterie zum Zwischenspeichern von regenerativ erzeugter elektrischer Energie und deren Abgabe in ein Stromnetz, beispielsweise eines Wohnhauses. Das Fluid 54 ist hier ein elektrisch nicht leitendes Isolieröl, welches zur Kühlung der elektrischen Einrichtung, d.h. hier des Akkumulators, eingesetzt wird. Das Isolieröl kann insbesondere ein Polyes ter-Öl und/oder ein Polyalphaolefin enthalten. Die Trocknungsvorrichtung 10d dient zum Entfernen von Wasser, das als gelöstes und/oder freies Wasser in dem Fluid 54 enthalten sein kann. Die T rocknungsvorrichtung 10d weist einen Anschlusskopf 24 auf. Der Anschlusskopf 24 ist in eine Öffnung in einer Gehäusewand 55 der Einrichtung 50 eingeschraubt (nur sche matisch dargestellt). Mit dem Anschlusskopf 24 ist das Trocknermodul 12a gelenkig ver bunden. Der Anschlusskopf 24 weist hierzu ein Befestigungselement 32 in Form eines Hakens auf, das mit einem Koppelelement 56, hier eine Öse, des ersten Trocknermoduls 12a zusammenwirkt; hier greift der Haken in die Öse ein. Im Übrigen kann der Anschluss kopf 24 wie zu Fig. 1 a, 1 b beschrieben ausgebildet sein.

Die T rocknermodule 12b-12e tauchen in das Fluid 54 ein. Sie enthalten als T rockenmittel zur Trocknung des Fluids 54 ein Zeolith-Molekularsieb. Das Trocknermodul 12a ist in einem Luftraum 58 oberhalb des Fluids 54 angeordnet. Der Fluidspiegel 60 befindet sich hier zwischen den Trocknermodulen 12a und 12b. Das Trocknermodul 12a enthält zur Trocknung der Luft ein Silikagel als Trockenmittel.