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Filter-Ventil-Anordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filter-Ventil-Anordnung, die insbesondere zum Anschluss an die Einlassöffnung einer Flüssigkeitskammer in einem Sammler vom Kolbenbautyp bestimmt ist.
Besonders bei solchen Sammlern vom Kolbenbautyp ist es von besonderer Bedeutung, dass die in die
Flüssigkeitskammer einströmende Flüssigkeit rein gehalten wird, damit ein Fressen des Kolbens und ein
Verschleiss der Zylinderwände bei der Hin-und Herbewegung des Kolbens vermieden wird. Besonders werden solche hydraulischen Sammler in Verbindung mit Ölleitungen angewendet, die unter Druck betrieben werden. Das Öl ist häufig recht schmutzig und eine entscheidende Ursache für einen Verschleiss des Kolbens und der Zyllnderwände. Mit einer wirkungsvollen Filterung des Öls können Schmutzpartikel zurückgehalten werden, wodurch die Lebensdauer des Sammlers erhöht und die Wartungskosten stark herabgesetzt werden können.
In der USA-Patentschrift ni. 2, 853, 159 wird bereits eine Filter-Ventil-Anordnung zum Anschluss an die Einlassöffnung einer Flüssigkeitskammer beschrieben. Diese Anordnung weist ein Gehäuse mit Öffnungen an beiden Enden auf, von denen die eine Öffnung mit dem rückwärtigen Ende einer Flüssigkeitszufuhrleitung und die andere Öffnung mit der Flüssigkeitskammer in Verbindung steht und dort mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. In dem Gehäuse ist ein Ventilverschlussglied gleitbar gelagert und steht unter der Einwirkung einer es in Richtung auf den Ventilsitz drückenden Feder. Die auf dem Ventilsitz aufsitzende Wand des Ventilverschlussgliedes weist eine Öffnung auf und auf der Innenseite dieser Wand ist über der Öffnung ein Filter angeordnet.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Wirksamkeit dieses Filters dadurch zu verbessern, dass ständig für eine selbständige Reinigung und ein Abspülen der sich auf dem Filter absetzenden Schmutzpartikel und Fremdkörper gesorgt wird. Im Normalbetrieb eines Sammlers tritt in bestimmten Intervallen eine Richtungsumkehr der Strömung auf. Diese Eigenschaft macht sich die Erfindung zunutze, indem beim Einströmen der Flüssigkeit bzw. des Öls aus der Zufuhrleitung in die Flüssigkeitskammer das Filter seine normale Filterfunktion ausführt, während das Filter bei der Rückströmung der Flüssigkeit oder des Öls aus der Flüssigkeitskammer in die Zufuhrleitung gesäubert und Schmutzpartikel und Fremdkörper abgespült werden.
Es leuchtet ein, dass ein immer sauberes unverstopftes Filter seine Funktionen besser erfüllen kann und damit die Wartungszeit und Reparaturanfälligkeit für den gesamten Sammler wesentlich verbessert werden, ohne dass dafür Wartungszeit zum Auswechseln oder Reinigen des Filters zusätzlich benötigt wird.
Ausgehend von der oben beschriebenen bekannten Anordnung löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, dass das Ventilverschlussglied einen Abschnitt in Form eines sich von der Innenseite seiner Wand erstreckenden Konus aufweist, das Filter zylinderförmig ist und radial innerhalb des kleinsten Durchmessers des Konus angeordnet ist und in dem Konus Bohrungen vorgesehen sind, deren Achsen unter einem Winkel zu der Aussenfläche des Filters stehen. Bei der Rückströmung der Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer wird das Ventilverschlussglied gegen den Druck der Feder von dem Ventilsitz abgedrückt. Die Flüssigkeit tritt dann in die in dem Konus vorgesehenen Bohrungen ein, da diese ihr einen kleineren Widerstand als das Filter entgegensetzen.
Aus den Bohrungen tritt die Flüssigkeit in Form von
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Strahlen auf die Aussenfläche des Filters auf, auf der sich die Schmutzpartikel und Fremdkörper abge- setzt. haben. Diese werden von den Flüssigkeitsstrahlen abgespült, so dass das Filter dadurch gereinigt wird und seine volle Wirksamkeit zurückerhält.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung geht der Konus in einen zylindrischen Ringabschnitt über, der mit Gleitsitz im Innern des Gehäuses geführt ist. Mit diesem Merkmal wird ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand eine sichere Führung des Ventilverschlussgliedes in dem Gehäuse erreicht.
Schliesslich sieht die Erfindung noch vor, dass die Bohrungen in dem Konus axial innerhalb der Be- rührungslinie des Konus mit dem Ventilsitz angeordnet sind. Diese Massnahme bewirkt, dass die Flüssig- keit bei normaler Strömungsrichtung durch das Filter durchtreten muss und dieses nicht durch Durchströ- men der Bohrungen umgehen kann.
Die erfindungsgemässe Filter-Ventil-Anordnung wird nun am Beispiel des in den Zeichnungen ge- zeigten Sammlers vom Kolbentyp beschrieben. In den Zeichnungen ist : Fig. 1 ein Schnitt unter Darstellung der Standardelemente eines Sammlers, wobei die erfindungsgemässe Anordnung am rechten
Ende des Sammlers angebracht, jedoch verdeckt ist, Fig. 2 ein Schnitt durch die erfindungsgemässe Anordnung in grösserem Massstab als in Fig. 1 und Fig. 3 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, in Blickrichtung der Linie 3 - 3 in Fig. 2
In Fig. 1 wird ein Kolben --10--innerhalb des Zylinders --11--gezeigt, der dadurch in die Flüssigkeitskammer --12-- und in die Gaskammer --13-- unterteilt wird. Der Kolben --10-- bewegt sich in Abhängigkeit des Druckunterschiedes zwischen den beiden Kammern --12 und 13-- im Zylinder --11-hin und her.
Der Kolben --10-- muss einerseits abgedichtet in dem Zylinder --11-- sitzen und anderseits noch leicht genug verschiebbar sein.
Schmutzpartikel stehen diesen Forderungen entgegen. Bei einem Einschluss dieser Schmutzpartikel zwischen dem Kolben --10-- und der Innenwand des Zylinders --11-- erhöhen sie die Reibung. Noch gefährlicher ist, dass die Schmutzpartikel die Zylinderwand ankratzen und die Kolbendichtringe --15-beschädigen, so dass Öl in die Gaskammer --13-- und Luft in die Flüssigkeitskammer --12-- eintreten können.
Die Erfindung bezieht sich auf das Filter und Ventil, die in dem Verschluss --17-- am Einlassende der Flüssigkeitskammer --12-- eingebaut sind. Der Verschluss --18-- selbst ist in den Zylinder-11- eingeschraubt. Eine Dichtung, wie ein O-Ring --18--, dichtet die Flüssigkeitskammer --12-- gegen- über der Aussenwelt ab. In eine Bohrung --20-- in dem Verschluss --17-- ist eine Leitung eingesetzt, die unter Druck Flüssigkeit führt. Diese unter Druck stehende Flüssigkeit drängt in die Flüssigkeitskammer --12-- und bringt den auf die eine Seite des Kolbens --10-- einwirkenden Flüssigkeitsdruck auf.
Die Einzelheiten dieser Erfindung ergeben sich am besten unter Bezug auf die Fig. 2 und 3. Ein aus rostfreiem Stahl gesindertes zylinderförmiges Filter --22-- ist koaxial zu der Bohrung --20-- montiert
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--23-- des Ventilverschlusselementes --24-- durch Hartlötenschluss --24-verbindet die Flüssigkeitskammer --12-- mit dem Innenraum-28-- des Filters-22--.
Das Innenende des Filters --22-- wird durch eine Wand --29-- abgeschlossen. Bei geschlossenem Ven- tilverschlusselement --24--, wenn es an der einen Ventilsitz bildenden Wand --31a-- des Gehäuses anliegt, muss die eintretende Flüssigkeit durch die Bohrung --20-- und das Filter --22-- in den Innenraum --28-- eintreten und dann durch die Öffnung --26-- in die Flüssigkeitskammer --12--.
Das Filter --22-- und das Ventilverschlusselement --24-- werden in dem Gehäuse --31-- von einer Feder --30-- gegen die Wand --31a-- des Gehäuses --31-- gedrückt, wodurch eine Abdichtung auf einer Kreislinie gebildet wird. In Normallage ist das Ventilverschlusselement --24-- somit in Schliessstellung. Das Filter --22-- bewegt sich immer zusammen mit dem Ventilverschlusselement.
Das unter Druck der Feder --30-- stehende Vebntilverschlusselement --24-- ist damit im allgemeinen geschlossen und stellt sicher, dass die Flüssigkeit nur durch das Eilter --22-- in die Flüssigkeitskammer - eintreten kann. Über dem Filter --22-- muss jedoch ein gewisser Druckunterschied liegen, damit die Flüssigkeit das Filter --22-- durchströmen kann. Einer Rückströmung der Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskakmmer --121-- würder das Filter --22-- einen merkbaren Widerstand entgegensetzen. Dieser Widerstand reicht zum Zusammendrücken der Feder --30-- aus und bewirkt, dass sich das Ventilver- schlusselement --24-- aus seiner Anlage an der den Ventilsitz bildenden Wand --31a-- bzw. von der Öffnung --32-- in dieser Wand --31a-- wegbewegt.
Wenn dies geschieht, kann die in der Flüssigkeitskammer --12-- befindliche Flüssigkeit ohne weiteres durch die Öffnung --32-- durchtreten und gelangt dann zu den in dem Ventilverschlusselement --24-- vorgesehenen Bohrungen -34--.
Bei dieser Rückströmung ist wichtig, dass auch das Filter --22-- zurückgedrückt wird. Dies ist er-
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forderlich, da die Rückströmung der Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer --12-- bei beträchtlich ge- ringerem Druck stattfindet als die Einströmung. Der sich der Rückströmung entgegenstellende Wider- stand wird durch die Kraft der Feder --30-- bestimmt. Diese braucht gerade so gross zu sein, um das Ventilverschlusselement-24-- normalerweise geschlossen zu halten. Das Filter --22-- braucht die . Flüssigkeit bei der Rückströmung nicht zu durchströmen, da sich das Ventilverschlusselement ja von der
Wand --31a-- entfernt hat, so dass die von links zuströmende Flüssigkeit in die Bohrungen --34-- ein- laufen kann.
Das Ventilverschlusselement --24-- hat einen Konus --24a--, der unter einem Winkel von etwa 450 zu der Hauptachse des Zylinders-11-- und des Filters --22-- verläuft. Die in dem Konus --24a-- liegenden Öffnungen --34-- bewiken, dass die aus der Flüssigkeitskammer-12-- in Richtung auf die
Bohrung --20-- austretende Flüssigkeit unter einem Winkel von praktisch 45 auf die Aussenfläche des
Filters --22-- auftrifft. Diese auf das Filter-22-- auftretende Strömung löst Schmutzpartikel und trägt sie in die Zufuhrleitung zurück, an welche der Sammler angeschlossen ist. Auf diese Weise wird das Filter --22-- verhältnismässig rein gehalten und braucht über längere Perioden nicht ausgewechselt zu werden.
Fig. 3 zeigt, dass zahlreiche Bohrungen --34-- in Umfangsrichtung verteilt radial ausserhalb des
Filters --22-- angeordnet sind. Bei der Rückströmung der Flüssigkeit - von links nach rechts in Blick- richtung auf Fig. 2-tritt diese daher in Form von mehreren Strahlen auf die Aussenfläche des Filters - auf. Eine Reinigung der gesamten Filterfläche ist damit sichergestellt.
Eine Abänderung der oben beschriebenen Konstruktion liegt in einer Änderung des Winkels, unter dem der Konus --24a-- verläuft. Auch brauchen die Bohrungen --34-- nicht senkrecht in dem Konus --24a-- zu liegen. Es ist lediglich nötig, dass die austretende Flüssigkeit auf die Aussenfläche des Fil- ters --22-- gerichtet wird, um dieses sauber zu halten.
Das Filter --22-- braucht nicht aus gesintertem Metall gefertigt zu werden, noch weniger aus ge- sintertem rostfreiem Stahl. Das Filter --22-- könnte auch aus Papier bestehen, das mit einer Metall- einlage verstärkt ist. Ebenso könnte man ein Drahtgeflecht verwenden. Die Wahl hängt von der Anwen- dung des Filterelementes ab und von der Art der Flüssigkeit, für die das Filter --22-- bestimmt ist.
Das Filter ist so entworfen, dass es die Probleme löst, die bei Sammlern auftreten. Es kann jedoch auch in allen Fällen eingesetzt werden, bei denen eine Strömung ihre Richtung umkehrt und bei denen eine Flüssigkeit rein in eine Kammer einströmen und schnell aus der Kammer ausströmen soll.
PATENTANSPRÜCHE :
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Gehäuse mit Öffnungen an beiden Enden, von denen die eine Öffnung mit dem rückwärtigen Ende einer Flüssigkeitszufuhrleitung und die andere Öffnung mit der Flüssigkeitskammer in Verbindung steht und dort mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, in dem Gehäuse ein Ventilverschlussglied gleitbar gelagert ist und unter der Einwirkung einer es in Richtung auf den Ventilsitz drückenden Feder steht, die auf dem Ventilsitz aufsitzende Wand des Ventilverschlussgliedes eine Öffnung aufweist und auf der Innenseite dieser Wand über der Öffnung ein Filter angeordnet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Ven tilverschlussglied (24) einen.
Abschnitt in Form eines sich von der Innenseite der Wand erstreckenden Konus (24a) aufweist, das Filter (22) zylinderförmig ist und radial innerhalb des kleinsten Durchmessers des Konus (24a) angeordnet ist und in dem Konus (24a) Bohrungen (34) vorgesehen sind, deren Achsen unter einem Winkel zu der Aussenfläche des Filters (22) stehen.