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Filter für im Kreislauf geführte Flüssigkeiten, insbesondere
Schmieröl
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Schmieröl, bei dem ein Hallptstrom- und ein Nebenstromfilter an einem Anschlusskörper zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.
Bei bekannten Ausführungen solcher Flüssigkeitsfilter sind bereits mannigfache Kombinationen von Haupt- und Nebenstromfilter bekannt. Für die Hauptstromfilterung werden Drahtsieb-, Plattenspalt- oder Drahtspaltfilter und zuweilen auch Filter aus in Sternform gefaltetem Papier und für die Nebenstromfilterung vornehmlich Papierfilter oder sogenannte Volumenfilter mit einer mit Faserstoffresten gestopften Patrone verwendet.
Gemäss der Erfindung ist bei an sich bekannter Gestaltung des Hauptstromfilters für die Nebenstromfilterung ein an sich bekannter Zentrifugalreiniger mit einem Rotor verwendet, der von der durch seine Drehachse in seinen Hohlraum einströmenden und durch mindestens eine in Umfangsrichtung zeigende Reaktionsdüse ausströmenden Flüssigkeit in rasche Drehung versetzt wird.
Zentrifugalreiniger dieser Art sind als selbständige Reinigungseinheiten an sich bekannt. Ihre Betriebsdrehzahl liegt für gewöhnlich oberhalb eines kritischen Drehzahlbereiches. Die Flüssigkeit, die in den Rotor eintritt und in diesem durch Zentrifugalwirkung ihre Verunreinigungen ausscheidet, wird durch eine Pumpe unter Druck zugeführt und strömt mit hoher Geschwindigkeit durch die Düsen des Rotors in einen Gehäuseraum, aus dem sie drucklos in den Flüssigkeitsvorratsraum abfliesst. Nach Abstellen der Flüssigkeitszufuhr benötigt der Rotor der Zentrifuge noch eine beträchtliche Zeit zum Auslaufen, wobei er seine kritischen Drehzahlen durchläuft, in deren Bereich er je nach Grad der Auswuchtung mehr oder weniger heftig vibriert.
Die Höhe der kritischen Drehzahlen hängt ausser von der Masse und der Gestalt des Rotorkörpers auch noch von dem an der Innenseite des Rotormantels anliegenden Schutzbelag ab, der eine sehr gleichmässige Dicke aufweist.
Bei der eingangs erwähnten baulichen Zusammenfassung von Haupt- und Nebenstromfilter an einem gemeinsamen Anschlusskörper hat die vorgeschlagene Verwendung einer Reinigungszentrifuge zur Nebenstromfilterung eine überraschende Wirkung ergeben. Die beim Durchlaufen einer kritischen Drehzahl des Rotors auftretende Vibration überträgt sich durch das gemeinsame Gehäuse auf das Filterelement des Hauptstromfilters. Hiedurch wird in Vertindung damit, dass nach Abstellen der Flüssigkeitszufuhr die Anströmung des Hauptstromfilterelementes sofort aufhört, das Abfallen von an der Aussenfläche des Hauptstromfilterelementes haftendem Schmutz begünstigt.
Bei bekannten Filterkombinationen treten Vibrationen nur beim Lauf der Maschine auf, wenn beispielsweise die Filterkombination an einem Verbrennungsmotor unmittelbar befestigt ist. Diese Vibrationen können aber nicht das Abfallen von Schmutz von der Filterfläche des Hauptfilterelementes begünstigen, weil in der Zeit, in der die Vibrationen auftreten, der Hauptstromfilter von Flüssigkeit durchströmt und dadurch der Schmutz an die Filterfläche angedrückt wird.
In dem Anschlusskörper ist zweckmässig in dem zur Zentrifuge führenden Kanal nach dem Abzweig zum Verbraucher, z. B. zu den Schmierstellen der Maschine, ein Überdruckventil vorgesehen, das auf den für die Versorgung derVerbrauchsstellen und zum Betrieb der Zentrifuge notwendigen Mindestflüssig-
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keitsdruck eingestellt ist. Ausserdem können in dem Anschlusskörper an sich bekannte, auf verschiedene Öffnungsdrücke eingestellte Überströmventile zur Umgehung des Hauptstromfilters, des Gesamtfilters und des Verbrauchers vorgesehen sein.
Der Hauptstromfilter und der zur Nebenstromfilterung dienende Zentrifugalreiniger können in mit dem Anschlusskörper verbundenen Gehäuseräumen parallelachsig seitlich nebeneinander oder übereinander angeordnet werden. Ferner kann man oberhalb des Anschlusskörpers ein ringförmiges Hauptfilterelement in einem das Zentrifugengehäuse umgebenden ringförmigen Gehäuseraum anordnen. Beispiele für diese drei Ausführungsformen, die in ihrer Wirkung im wesentlichen gleichwertig sind und deren Auswahl durch Einbaubedingungen bestimmt ist, sind in der Zeichnung in drei schematischen Schnittfiguren dargestellt.
Bei den Ausführungsbeispielen Fig. 1 und 2 dient zur Hauptstromfilterung ein Plattenspaltfilter üblicher Bauart, der aus einem um eine lotrechte Achse drehbaren zylindrischen Plattenpaket 1 und einer mit feststehenden Klingen 2 in die zwischen den einzelnen Platten gebildetenDurchflussspalte eingreifenden Reinigungsvorrichtung besteht, der gegenüber dem Plattenpaket mittels einer Ratsche 3 verdrehbar ist.
Zur Nebenstromfilterung ist bei allen drei Ausführungsbeispielen erfindungsgemäss eine an sich bekannte Zentrifuge vorgesehen, die durch einen um eine lotrechte Achse drehbaren Rotor 4 in Gestalt eines durch einen Deckel 5 abschliessbaren zylindrischen Hohlkörpers gebildet ist, der mit an seinen beiden Stirnseiten vorgesehenen Lagerzapfen 7 und 8 drehbar gelagert ist und an seiner unteren Stirnseite eine oder mehrere in Umfangsrichtung zeigende Düsen9 aufweist, aus denen die durch den unteren hohlen Drehzapfen 7 in den Rotorhohlraum unter Druck eingeströmte Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit austritt, wodurch der Rotor in rasche Drehbewegung versetzt wird und als Zentrifugalreiniger wirkt.
Die Ausführungsbeispiele Fig. l und 2 unterscheiden sich voneinander im wesentlichen nur durch die Lage der das Filterelement 1 des Hauptstromfilters und den Rotor 4 des zur Nebenstromfilterung dienenden Zentrifugalreinigers aufnehmenden Gehäuseräume 10 und 11 zum Anschlusskörper 12. Während beim Ausführungsbeispiel Fig. 1 sich die beiden Gehäuseräume 10 und 11 seitlich nebeneinander oberhalb des Anschlusskörpers 12 befinden, ist beim Ausführungsbeispiel Fig. 2 die Gehäusekammer 10 für das Hauptstromfilterelement 1 unterhalb und die Gehäusekammer 11 für die Zentrifuge oberhalb des Anschlusskörpers 12 angeordnet. In beiden Fällen sind die Gehäuseräume 10 und 11 durch Deckel 13 und 14 abgeschlossen.
Das drehbare Plattenpaket 1 ist mit seinen stimseitigen Anschlussstücken in dem Anschlusskörper 12 und dem Deckel 13 und der Rotor 4 des Zentrifugalreinigers mit seinen stirnseitigen Lagerzapfen 7 und 8 in dem Anschlussstück 12 und dem Deckel 14 gelagert. Unterhalb des Hauptstromfilterelementes l ist für den von ihm abfallenden Schmutz eine Sammelrinne 15 vorgesehen, die an ihrer tiefsten Stelle eine durch einen Verschlussstopfen 16 verschliessbare Schlammablassöffnung hat. Die Sammelrinne 15 ist entsprechend der Lage des Hauptstromfilters beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in dem Anschlussstück 12 und beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 in dem Gehäusedeckel 13 vorgesehen. Der den Rotor 4 der Zentrifuge aufnehmende Gehäuseraum 11 mündet unten in einen relativ weiten Kanal 17fürdenAbfluss der Flüssigkeit in den Flüssigkeitsvorratsraum.
Die zu reinigende Flüssigkeit wird mittels einer Pumpe dem Anschlusskörper 12 durch einen Kanal 18 zugeführt, strömt durch einen Kanal 19 in den Gehäuseraum 10 vor dem Hauptstromfilterelement und nach Durchströmen des letzteren in einen Kanal 20 des Anschlusskörpers, der zum Nebenstromfilter führt und von dem ein Kanal 21 zum Verbraucher, z. B. den Schmierstellen der Maschine, abzweigt. Der Kanal 20 mündet in die hohle Achse 7 des Rotors der Zentrifuge. Es wird also die von dem Verbraucher nicht verarbeitete Flüssigkeitsmenge dem Rotor der Zentrifuge zugeleitet, aus der sie durch die in Umfangsrichtung zeigenden Reaktionsdüsen 9 abströmt. Hiedurch wird der Rotor in rasche Drehbewegung versetzt und der in der Flüssigkeit noch enthaltene Schmutz durch Zentrifugalwirkung an der Innenseite des Rotormantels abgeschieden.
In den Kanal 20 ist nachdem Abzweig 21 zum Verbraucher ein federbelastetes Überdruckventil 22 eingebaut, das in Richtung zur Zentrifuge öffnet, wenn der Flüssigkeitsdruck vor dem Ventil einen bestimmten Wert erreicht hat. Hiedurch ist sichergestellt, dass die Verbrauchsstellen auf jeden Fall genügend Flüssigkeit erhalten und die Zentrifuge erst dann läuft, wenn der an den Verbrauchsstellen notwendige Flüssigkeitsdruck überschritten wird.
Für den Fall, dass der Hauptstromfilter 1 aus irgendeinem Grunde, z. B. infolge mangelnder Wartung, sich zusetzen sollte, ist zwischen dem Flüssigkeitseintrittskanal 18 und dem zur Zentrifuge führenden Kanal 20 ein federbelastetes Ventil 23 vorgesehen, das öffnet, wenn der Flüssigkeitsdruck vor dem Hauptstromfilter über ein bestimmtes Mass ansteigt, so dass die Flüssigkeit unter Umgehung des Hauptstromfilters unmittelbar in den Kanal 20 zum Verbraucher bzw. zur Zentrifuge strömt.
Ferner ist zwischen dem Eintrittskanal 18 und dem Abflusskanal 17 ein federbelastetes Ventil 24 vorgesehen, das auf einen etwas höheren Öffnungsdruck eingestellt ist als das Umgehungsventil 23 und beim Auftreten eines
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unerwünscht hohen Druckes vor dem Filter die Flüssigkeit unter Umgehung des Hauptstromfilters und der Zentrifuge unmittelbar in den Abflusskanal 17 abströmen lässt. Schliesslich ist bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 in dem Anschlusskörper 12 noch ein viertes federbelastetes Ventil 25 zwischen dem zum Verbraucher und zur Zentrifuge führenden Kanal 20 und dem Abflusskanal 17 vorgesehen, das öffnet, wenn der Druck nach dem Hauptstromfilter unerwünscht hoch ansteigt und die Flüssigkeit unter Umgehung der Zentrifuge in den Abflusskanal 17 abströmen lässt.
Zum Befestigen der Filterkombination ist der Anschlusskörper 12 mit einem Flanschansatz 26 mit Schraubenlöchem 27 versehen.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der als Hauptstromfilterelement ein Siebzylinder 41 vorgesehen ist, der in einem das zylindrische Zentrifugengehäuse umgebenden Gehäuseraum untergebracht ist. Das Zentrifugengehäuse, in dem der Rotor 4 mit Deckel 5 und Ausströmdüsen 9 untergebracht ist, wird durch ein in den gegossenen Anschlusskörper 12 flüssigkeitsdicht eingepresstes Rohrstück 42 gebildet.
Über das Zentrifugengehäuse 42 ist ein topfförmiger Gehäuseteil 43 gesetzt, der mit seinem Boden 44 das Zentrifugengehäuse 42 oben abschliesst und der oberen Lagerung des Zentrifugenrotors dient und mit dem Rand seines Mantels an dem Anschlusskörper 12, durch einen Dichtungsring 45 abgedichtet, anliegt, und um das Zentrifugengehäuse 42 herum den den Siebzylinder 41 aufnehmenden Gehäuseringraum bildet.
Der Siebzylinder 41 ist innerhalb des Gehäuseringraumes zwischen dem Boden 44 des topfförmigen Gehäuseteiles 43 und dem Anschlusskörper 12 eingespannt und teilt den Gehäuseringraum in einen Einströmraum 46 und einen Ausströmraum 47. Im Bereich des Einströmraumes 46 ist an dem Anschlusskörper 12 für den von der Aussenseite des Hauptstromfilterelementes 41 abfallenden Schmutz eine Sammelrinne 48 ausgebildet, die an ihrer tiefsten Stelle eine durch einen Schraubstopfen 49 abschliessbare Schlammab- lassöffnüng hat. Der den Zentrifugenrotor 4 aufnehmende Gehäuseraum 50 mündet unten in den in dem Anschlusskörper 12 vorgesehenen Abflusskanal 17 aus, durch den die aus dem Rotor ausströmende Flüssigkeit in den Flüssigkeitsvorratsbehälter abgeführt wird.
Die Flüssigkeit tritt wie bei den Ausführungsbeispielen Fig. 1 und 2 in einen Kanal 18 des Anschlusskörpers 12 ein, strömt durch einen Kanal 19 in den Einströmraum 46 des Hauptstromfilters und nach Durchströmen des Hauptstromfilterelementes 41 in einen Kanal 20 des Anschlusskörpers, der zu der Zentrifuge führt und von dem ein Kanal 21 zum Verbraucher abzweigt. Die von dem Verbraucher nicht be- nötigte Flüssigkeit strömt durch den Kanal 20 in den Zentrifugenrotor 4 über dessen hohle Drehachse 7.
Vor der Zentrifuge ist in dem Kanal 20 ein federbelastetes Überdruckventil 22 angeordnet, das bei dem für eine ausreichende Versorgung der Verbrauchsstellen notwendigen Flüssigkeitsdruck öffnet und den Weg zur Zentrifuge freigibt. Ein zweites federbelastetes Ventil 23 zwischen den Kanälen 18 und 21 bewirkt bei verstopftem Hauptstromfilterelement 41, dass die Flüssigkeit unter Umgehung des Hauptstromfilters unmittelbar den Verbraucherstellen bzw. der Zentrifuge zufliesst. Ausserdem könnten weitere Umgehungsventile vorgesehen sein, die den Ventilen 24 und 25 der Ausführungsbeispiele 1 und 2 entsprechen.
Bei den Ausführungsbeispielen Fig. 1 und 3, bei denen der Hauptstromfilter oberhalb des Anschlussgehäuses angeordnet ist, kann sich der Gehäuseraum 10 des Hauptstromfilters in der Zeit nach Abstellen der Pumpe bis zum Absinken der Drehzahl des Zentrifugenrotors 4 auf eine kritischeDrehzahl weitgehend von Flüssigkeit entleeren, wodurch die Bedingungen für das Abfallen des Schmutzes von der . ilterfläche noch günstiger werden.
PATENTANSPRÜCHE : l. Filter für im Kreislauf geführte Flüssigkeiten, insbesondere Schmieröl, bei dem ein Hauptstromund ein Nebenstromfilter an einem Anschlusskörper zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei an sich bekannter Gestaltung des Hauptstromfilters für die Nebenstromfilterung ein an sich bekannter Zentrifugalreiniger mit einem Rotor (4) verwendet ist, der von der durch seine Drehachse (7) in seinen Hohlraum einströmenden und durch mindestens eine in Umfangsrichtung zeigende Reaktionsdüse (9) ausströmenden Flüssigkeit in rasche Drehbewegung versetzt wird.