AT398330B - HYDRAULIC SYSTEM WITH A MAIN AND BY-CIRCUIT CIRCUIT AND BY-CURRENT FILTRATION - Google Patents
HYDRAULIC SYSTEM WITH A MAIN AND BY-CIRCUIT CIRCUIT AND BY-CURRENT FILTRATION Download PDFInfo
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Description
AT 398 330 BAT 398 330 B
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anlage mit einem Haupt- und Nebenstromkreislauf und einer Nebenstromfiltration. Von einem Flüssigkeitsbehälter, der durch eine Zwischenwand in zwei Kammern unterteilt ist, gelangen die Flüssigkeitsströme über entsprechende Leitungen aus bzw. in den Behälter. Der Hauptförderstrom wird dabei über eine Förderleitung zu einer Hauptförderpumpe, Druckleitungen, Wegeventilen und Verbindungsleitungen zu den hydraulischen Verbrauchern gefördert und gelangt von dort über Verbindungsleitungen, Wegeventile und eine Rücklaufleitung in den Flüssigkeitsbehälter zurück. Die anfallenden Leckflüssigkeitsströme von der Förderpumpe und anderen Elementen des Hauptstromkreislaufes werden über Leckflüssigkeitsleitungen in den Flüssigkeitsbehälter geleitet. Der Nebenförderstrom wird über eine Förderleitung zu einer Nebenstromfilterpumpe und Druckleitungen zum Nebenstromfilter gefördert. Von dort gelangt er über einen Kühler und eine Rücklaufleitung wieder in den Flüssigkeitsbehälter. Eine derartige Anlage mit Nebenstromfiltration ist zum Beispiel in allgemeiner Form in einer Firmenschrift von "Vickers" D-B-941-10.89-4.0-HI S. 24 bis 30 beschrieben und dargestellt.The invention relates to a hydraulic system with a main and secondary flow circuit and a secondary flow filtration. From a liquid container, which is divided into two chambers by an intermediate wall, the liquid flows get out of or into the container via corresponding lines. The main flow is conveyed via a delivery line to a main delivery pump, pressure lines, directional control valves and connecting lines to the hydraulic consumers, and from there it returns to the liquid container via connecting lines, directional control valves and a return line. The resulting case drain flows from the feed pump and other elements of the main circuit are conducted into the case through case drain lines. The bypass flow is conveyed via a delivery line to a bypass filter pump and pressure lines to the bypass filter. From there it returns to the liquid container via a cooler and a return line. Such a system with bypass filtration is described, for example, in a general form in a company publication by " Vickers " D-B-941-10.89-4.0-HI pp. 24 to 30 described and shown.
Aus der Fachliteratur und der Praxis ist bekannt, daß die Flüssigkeit für die Nebenstromfilterung aus einer Kammer, die den Rücklaufraum im Flüssigkeitsbehälter bildet, ohne eine Zwangsführung des Ansaugstromes entnommen wird. Die zurückgeführte gereinigte und gekühlte Flüssigkeit wird dabei unter Berücksichtigung eines längeren Verweilweges im Flüssigkeitsbehäiter der Hauptpumpe zum Ansaugen zugeführt.From the specialist literature and practice it is known that the liquid for the bypass filtering is removed from a chamber which forms the return space in the liquid container without a forced guidance of the intake flow. The returned cleaned and cooled liquid is fed into the main pump for suction, taking into account a longer residence time in the liquid container.
Die stark verschmutzten Leckflüssigkeitsströme werden im Rücklaufraum ebenfalls unter Berücksichtigung eines längeren Verweilweges, mit der im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssigkeit gemischt und darnach erst von der Nebenstromfilterpumpe angesaugt und gefiltert. Entsprechende Hinweise und Empfehlungen für die Projektierung hydraulischer Anlagen sind u. a. dem Buch "Fachwissen des Ingenieurs” 7. Auflage Bd. 1 Grundlagen des Konstruierens, herausgegeben vom VEB Fachbuchverlag Leipzig (1986) zu entnehmen. So wird auf S. 602, bei der Erläuterung des Bildes 67 darauf hingewiesen, daß durch eine Trennwand im Behälter und eine günstige Anordnung der Ansaug- und Rücklaufleitung ein wirbelungsfreier Ölumlauf entlang den Außenflächen des Flüssigkeitsbehäiters geschaffen wird. Dadurch soll eine gute Wärmeabstrahlung und durch die geringe Ölgeschwindigkeit eine besonders günstige magnetische Filterung erreicht werden. Ähnliche Hinweise und Empfehlungen für die Projektierung sind dem Buch "Ölhydraulische Anlagen" Betrieb und Wartung, Herausgeber ist die Mobil Oil AG in Deutschland, 2. Auflage 1980 S. 41/42, zu entnehmen. Von wesentlichem Nachteil bei einer solchen Anordnung der Flüssigkeitsstromführung ist, daß die Filtereffektivität durch die vorangegangenen Misch- und Ablagerungseffekte erheblich eingeschränkt ist und der Reinheitsgrad der von der Hauptförderpumpe angesaugten Flüssigkeit sich verschlechtert und die Temperatur durch die Mischung erhöht hat.The heavily contaminated leakage liquid flows are also mixed with the liquid in the liquid tank in the return space, taking into account a longer dwell time, and only then sucked in and filtered by the bypass filter pump. Corresponding notes and recommendations for the planning of hydraulic systems are u. a. from the book "Specialist knowledge of engineers" 7th edition vol. 1 basics of construction, published by VEB Fachbuchverlag Leipzig (1986). On page 602, in the explanation of Figure 67, it is pointed out that a partition wall in the container and a favorable arrangement of the suction and return line create a swirl-free oil circulation along the outer surfaces of the liquid container. This is intended to achieve good heat radiation and, due to the low oil speed, particularly favorable magnetic filtering. Similar notes and recommendations for project planning can be found in the book " Oil-hydraulic systems " Operation and maintenance, published by Mobil Oil AG in Germany, 2nd edition 1980 pp. 41/42. A significant disadvantage with such an arrangement of the liquid flow guidance is that the filter effectiveness is considerably restricted by the preceding mixing and depositing effects and the degree of purity of the liquid sucked in by the main feed pump has deteriorated and the temperature has increased due to the mixture.
Aus der DE-OS 3931699 ist schließlich eine Lösung zum Kaltstarten von mobilen Arbeitsmaschinen bekannt, bei der das Öl von einer Förderpumpe aus der Schmutzseite des Tanks angesaugt wird und im Kreislauf über ein Heizventil in den Tank zurück gefördert wird. Die hydrostatischen Antriebe der Antriebsmaschine werden erst dann gespeist, wenn das Öl eine Mindestviskosität erreicht hat. Über eine andere Leitung gelangt der geförderte Ölstrom dann zu einem Motor und über ein Fünfwegeventil zu einem Ölfilter und von dort in die Reinseite des Tankes. Aus der Reinseite des Tankes saugen dann die Förderpumpen für die Verbraucher das Öl an, das von den Verbrauchern über das Fünfwegeventil und einem Kühler in die Schmutzseite des Tanks strömt. Von Nachteil bei dieser Lösung ist, daß der Ölfilter in Abhängigkeit von der -Anzahl der angeschlossenen Verbraucher stoßweise belastet wird. Das kann dazu führen, daß kleine Schmutzpartikel aus dem Filter ausgespült werden, die dann in die Reinseite gelangen und von den Förderpumpen für die Verbraucher angesaugt werden, was entsprechende Verschleißerscheinungen zur Folge hat.From DE-OS 3931699, finally, a solution for cold starting of mobile machines is known, in which the oil is drawn in from the dirt side of the tank by a feed pump and is returned to the tank in the circuit via a heating valve. The hydrostatic drives of the drive machine are only fed when the oil has reached a minimum viscosity. The pumped oil flow then arrives at a motor via another line and at an oil filter via a five-way valve and from there into the clean side of the tank. From the clean side of the tank, the feed pumps for the consumers then draw in the oil that flows from the consumers via the five-way valve and a cooler into the dirty side of the tank. The disadvantage of this solution is that the oil filter is loaded intermittently depending on the number of connected consumers. This can result in small dirt particles being rinsed out of the filter, which then get into the clean side and are sucked in by the feed pumps for the consumer, which results in corresponding signs of wear.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Reinheitsgrad des von der Hauptförderpumpe angesaugten Flüssigkeitsstromes zu erhöhen und die Filtereffektivität für die im Nebenförderstrom gereinigte Flüssigkeit zu verbessern.The object of the invention is to increase the degree of purity of the liquid flow sucked in by the main feed pump and to improve the filter effectiveness for the liquid cleaned in the secondary feed flow.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ansaugöffnung der Förderleitung zur Nebenstromfilterpumpe im Flüssigkeitsbehälter unmittelbar neben den Mündungen der Leckflüssigkeitsleitungen angeordnet ist und dieser Bereich teilweise vom übrigen Flüssigkeitsbehälter abgeschirmt ist.According to the invention the object is achieved in that the suction opening of the delivery line to the bypass filter pump is arranged in the liquid container immediately next to the mouths of the leakage liquid lines and this area is partially shielded from the rest of the liquid container.
Das hat den Vorteil, daß eine sehr hohe Filtereffektivität erreicht wird, da die sehr stark durch Abrieb und Erosion verunreinigten Leckflüssigkeitsströme sich nicht bzw. nur unwesentlich mit der im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssigkeit vermischen können, sondern sofort abgesaugt und gereinigt werden. Gemäß der Erfindung wird ferner die Ansaugöffnung der Förderleitung für die Hauptförderpumpe unmittelbar neben der Mündung der Rückiaufleitung für den Nebenförderscrom angeordnet. Das hat wiederum den Vorteil, daß durch den hohen Reinheitsgrad des angesaugten Förderstromes keine nennenswerten Verunreinigungen von der Hauptförderpumpe angesaugt werden, was sich positiv auf die Lebensdauer der Hauptförderpumpe und der übrigen Elemente der hydraulischen Anlage auswirkt. Schließlich ist erfindungs- 2This has the advantage that a very high filter effectiveness is achieved, since the leakage liquid streams, which are very heavily contaminated by abrasion and erosion, cannot or only insignificantly mix with the liquid present in the liquid container, but are immediately suctioned off and cleaned. According to the invention, the suction opening of the delivery line for the main delivery pump is also arranged directly next to the mouth of the return line for the secondary delivery cream. This in turn has the advantage that no significant contaminants are sucked in by the main feed pump due to the high degree of purity of the suction flow, which has a positive effect on the service life of the main feed pump and the other elements of the hydraulic system. Finally, 2
AT 398 330 B gemäß der Bereich mit der Förderieitung für den Hauptförderstrom innerhalb des Flüssigkeitsbehälters räumlich weit von dem Bereich mit der Förderleitung für den Nebenförderstrom getrennt. Das hat den Vorteil, daß die gereinigte Flüssigkeit von der ungereinigten Flüssigkeit weitestgehend abgeschirmt ist, ein Nachströmen gewährleistet ist und eine Vermischung der gereinigten und gekühlten Flüssigkeit einerseits und der verunreinigten Leckflüssigkeitsströme andererseits mit der in den jeweiligen Kammern des Flüssigkeitsbehälters vorhandenen Flüssigkeit vermieden wird. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, auf die Verwendung zusätzlicher Filtereinrichtungen in hydraulischen Anlagen zu verzichten.AT 398 330 B according to the area with the delivery line for the main flow within the liquid container is spatially separated from the area with the delivery line for the secondary flow. This has the advantage that the cleaned liquid is largely shielded from the unpurified liquid, after-flow is ensured, and mixing of the cleaned and cooled liquid on the one hand and the contaminated leakage liquid flows on the other hand with the liquid present in the respective chambers of the liquid container is avoided. With the arrangement according to the invention, it is possible to dispense with the use of additional filter devices in hydraulic systems.
In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Flüssigkeitsstrom aus der Rücklaufleitung von der Hauptförderpumpe und den Verbrauchern gegenüber den Leckflüssigkeitsleitungen und der Förderleitung zur Nebenstromfilterpumpe durch eine Trennwand teilweise abgeschirmt. Bei einer anderen Ausführungsform münden die Leckflüssigkeitsleitungen direkt in die Förderleitung zur Nebenstromfilterpumpe. Schließlich können die Leckflüssigkeitsleitungen auch zu einer Saugglocke geführt werden, die der Ansaugöffnung der Förderleitung zur Nebenstromfilterpumpe gegenüberliegt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich mit relativ geringem technischen Aufwand mindestens eine Verschmutzungsklasse 3 nach NAS 1638 bzw. 12/9 nach ISO 4406 erreichen. Ein weiterer Vorteil der Lösung besteht in dem geringen Wartungsaufwand und der höheren Standzeit der einzelnen Elemente der hydraulischen Anlage.In a further embodiment of the invention, the liquid flow from the return line from the main feed pump and the consumers is partially shielded from the case drain lines and the feed line to the bypass filter pump by a partition. In another embodiment, the case drain lines open directly into the delivery line to the bypass filter pump. Finally, the case drain lines can also be led to a suction bell, which is opposite the suction opening of the delivery line to the bypass filter pump. With the solution according to the invention, at least one pollution class 3 according to NAS 1638 or 12/9 according to ISO 4406 can be achieved with relatively little technical effort. Another advantage of the solution is the low maintenance and the longer service life of the individual elements of the hydraulic system.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen ist dargestellt:The invention is explained in more detail below in an exemplary embodiment. The accompanying drawings show:
Fig. 1 Eine erfindungsgemäß ausgeführte hydraulische Anlage Fig. 2 Ausführungsform für den Ansaugbereich des NebenförderstromesFig. 1 An inventive hydraulic system Fig. 2 embodiment for the suction area of the secondary flow
Fig. 3 Ausführungsform für den Ansaugbereich des NebenförderstromesFig. 3 embodiment for the suction area of the secondary flow
Fig. 4 Ausführungsform für den Ansaugbereich des NebenförderstromesFig. 4 embodiment for the suction area of the secondary flow
Fig. 5 Hydraulische Anlage mit einem Haupt- und Nebenstromkreislauf und einer Nebenstromfiltration ohne die erfindungsgemäße LösungFig. 5 hydraulic system with a main and bypass circuit and a bypass filtration without the inventive solution
In Figur 5 ist eine hydraulische Anlage, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, schematisch vereinfacht dargestellt. Von einem Flüssigkeitsbehälter 1, der durch eine Zwischenwand 1.1 in Längsrichtung in zwei Kammern unterteilt ist, führt aus der rechten Kammer des Flüssigkeitsbehälters die Förderleitung 1.2 zur Hauptförderpumpe 2. In einem größeren Abstand dazu befindet sich in der rechten Kammer die Mündung der Rücklaufleitung 1.5 von der Nebenstromfilterpumpe 3. Die Ansaugöffnung von der Förderleitung 1.3 zur Nebenstromfilterpumpe 3 befindet sich in der linken Kammer, in einer größeren Entfernung zur Mündung der Rücklaufleitung 1.4 von den Verbrauchern 11 und von der Hauptförderpumpe 2, die beide verknüpft sind. Die Mündungen der Leckflüssigkeitsleitungen 1.6 von der Hauptförderpumpe 2 und 1.7 von den Elementen 4 des Flüssigkeitskreislaufes sind neben der Mündung der Rücklaufleitung 1.4 angeordnet, wodurch eine Ablagerung der Schmutzpartikel und eine Vermischung der stark verunreinigten Flüssigkeit mit der Flüssigkeit, die im Flüssigkeitsbehälter 1 vorhanden ist, bis zur Förderleitung 1.3 von der Nebenstromfilterpumpe 3 erfolgt. Der Reinigungseffekt wird dadurch vermindert und der Verschmutzungsgrad der im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssigkeit erhöht sich. Der von der Hauptförderpumpe 2 geförderte Flüssigkeitsstrom wird über eine Druckleitung 2.1 zu den Wegeventilen 10, von dort über Verbindungsleitungen 12 zu und von'den Verbrauchern 11 zurück über die Rücklaufleitung 1.4 in den Flüssigkeitsbehälter 1 oder direkt über das Druckbegrenzungsventil 4 in den Flüssigkeitsbehälter 1 gefördert. Der von der Nebenstromfilterpumpe 3 über die Förderleitung 1.3 angesaugte Flüssigkeitsstrom gelangt über eine Druckleitung 3.1 und eine Verschmutzungsanzeige 6 über den Filter 5 und einen sich anschließenden Kühler 9 in den Flüssigkeitsbehälter 1 zurück. Die Druckleitung 3.1 für den Nebenförderstrom ist über ein parallel geschaltetes Rückschlagventil 7 und der Filter 5 über ein parallel geschaltetes Rückschlagventil 8 geschützt. Die vom Filter 5 durchströmte Flüssigkeit gelangt über eine Leitung 5.1 zum Kühler 9 und von dort über die Rücklaufleitung 1.5 in den Flüssigkeitsbehälter.In Figure 5, a hydraulic system, as is known from the prior art, is shown schematically simplified. From a liquid container 1, which is divided into two chambers in the longitudinal direction by an intermediate wall 1.1, the delivery line 1.2 leads from the right-hand chamber of the liquid container to the main delivery pump 2. The outlet of the return line 1.5 is located at a greater distance from it in the right-hand chamber Bypass filter pump 3. The suction opening from the delivery line 1.3 to the bypass filter pump 3 is located in the left chamber, at a greater distance from the mouth of the return line 1.4 from the consumers 11 and from the main delivery pump 2, both of which are linked. The mouths of the leakage liquid lines 1.6 from the main feed pump 2 and 1.7 from the elements 4 of the liquid circuit are arranged next to the mouth of the return line 1.4, whereby a deposit of the dirt particles and a mixing of the highly contaminated liquid with the liquid that is present in the liquid container 1 until to the delivery line 1.3 from the bypass filter pump 3. This reduces the cleaning effect and increases the degree of contamination of the liquid in the liquid container. The liquid flow conveyed by the main feed pump 2 is conveyed via a pressure line 2.1 to the directional control valves 10, from there via connecting lines 12 to and from the consumers 11 back via the return line 1.4 into the liquid container 1 or directly via the pressure limiting valve 4 into the liquid container 1. The liquid flow drawn in by the bypass filter pump 3 via the delivery line 1.3 passes back into the liquid container 1 via a pressure line 3.1 and a contamination indicator 6 via the filter 5 and a subsequent cooler 9. The pressure line 3.1 for the secondary flow is protected by a check valve 7 connected in parallel and the filter 5 is protected by a check valve 8 connected in parallel. The liquid through which the filter 5 flows reaches the cooler 9 via a line 5.1 and from there via the return line 1.5 into the liquid container.
Wie bereits zuvor erwähnt wurde, ist diese bekannte Art der Filterung durch die Vermischung der stark verschmutzten Flüssigkeitströme mit der im Fiüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssigkeit einerseits und die Vermischung des gereinigten und gekühlten Flüssigkeitsstromes mit der im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssigkeit andererseits, durch die räumliche Trennung der Rücklaufleitung 1.5 von der Förderleitung 1.2 und der Rücklauf- und Leckfiüssigkeitsleitungen 1.4, 1.6 und 1.7 von der Förderleitung 1.3, wenig effektiv.As already mentioned above, this known type of filtering is due to the mixing of the heavily contaminated liquid flows with the liquid present in the liquid container on the one hand and the mixing of the cleaned and cooled liquid flow with the liquid present in the liquid container on the other hand, due to the spatial separation of the return line 1.5 from the delivery line 1.2 and the return and leakage lines 1.4, 1.6 and 1.7 of the delivery line 1.3, not very effective.
Die erfindungsgemäße Lösung unterscheidet sich nunmehr dadurch, wie auch aus Figur 1 ersichtlich ist, daß bei einer analog gestalteten hydraulischen Anlage gemäß Figur 1, die Mündung der Rücklaufleitung 1.5 von der Nebenstromfilterpumpe 3, mit dem gereinigten und gekühlten Flüssigkeitsstrom, unmittelbar neben der Ansaugöffnung der Förderleitung 1.2 von der Hauptförderpumpe 2 in der rechten Kammer des Flüssigkeitsbehälters 1 angeordnet ist. Der gereinigte und gekühlte Flüssigkeitsstrom gelangt damit unmittelbar zur Hauptförderpumpe, ohne daß eine größere Vermischung mit der im Flüssigkeitsbehälter vorhan- 3The solution according to the invention now differs, as can also be seen from FIG. 1, that in an analog hydraulic system according to FIG. 1, the mouth of the return line 1.5 from the bypass filter pump 3, with the cleaned and cooled liquid flow, directly next to the suction opening of the delivery line 1.2 is arranged by the main feed pump 2 in the right chamber of the liquid container 1. The cleaned and cooled liquid flow thus arrives directly at the main feed pump without any major mixing with that in the liquid container
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