CN109414632A - 用于油、特别是供诸如船舶发动机之类的船用机械用的油的过滤的过滤系统 - Google Patents

用于油、特别是供诸如船舶发动机之类的船用机械用的油的过滤的过滤系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种过滤系统，特别地、用于供船用发动机用的润滑油的过滤的过滤系统，该过滤系统具有：用于油的供应蓄积器2；位于油的主流分支10中的可反冲洗主流过滤器11；位于次流回路30中的次流过滤器31；以及切换阀，其中，主流过滤器11的过滤器壳体12和次流过滤器31的过滤器壳体各自具有入口和出口，并且主流过滤器的过滤器壳体12具有用于反冲洗流体的至少一个出口16。两个入口13、33的上游连接有至少一个切换阀7、8，使得油可以选择性地经由主流分支10或经由次流回路30被供给到一个或多个船用机械单元。为了改进通用过滤系统，用于反冲洗流体的出口16经由设置有泵21的次级分支20连接到次流过滤器31的入口33以及/或者连接到供应蓄积器2。

Description

用于油、特别是供诸如船舶发动机之类的船用机械用的油的 过滤的过滤系统
技术领域
本发明涉及一种用于油的过滤、特别是供诸如船舶发动机之类的船用机械单元用的润滑油的过滤的过滤系统，该过滤系统具有：用于油的供应蓄积器；位于供应蓄积器与船用单元之间的油的主流分支中的、具有过滤器壳体的可反冲洗主流过滤器；位于油的次流回路中的、具有过滤器壳体的次流过滤器；以及可切换的切换阀，其中，主流过滤器的过滤器壳体和次流过滤器的过滤器壳体各自具有入口和出口，其中，主流过滤器的过滤器壳体具有用于反冲洗流体的至少一个出口，并且其中，主流过滤器的入口和次流过滤器的入口的上游连接有至少一个切换阀，使得油可以选择性地经由主流分支或经由次流分支供给到连接到下游的一个或多个船用机械单元。
背景技术
船舶上的过滤系统用于保护与过滤系统连接的船用机械单元。用于油的过滤系统用在船舶上，特别是用在船舶发动机的润滑油回路中，船舶发动机用于推进船舶、特别地例如大型柴油发动机。在这种情况下，由于必须过滤较大的体积流量，因此对过滤系统有许多要求，其中，必须可靠地消除润滑油或液压油的即便是极小的污染物，同时需要过滤系统在较长时间段内更加无故障地操作，实际上甚至在过滤系统因船舶在某些情况下处于数天或数周的航行中不能在港口维护而处于极端或极其波动的温度和压力下也需要如此。因此，船舶发动机的制造商限定了使用这种过滤系统所必须遵守的清洁度，因为否则不能获得对该制造商的发动机用的过滤系统的认证和批准。
先前安装在船舶上的过滤系统使用多个流体流分支，其中，在与船舶发动机连接的主流分支中，使用了可反冲洗自动过滤器(反冲洗过滤器)，该可反冲洗自动过滤器在大多数情况下都配备有滤棒，以获得较大的过滤表面。通过反冲洗装置，这些滤棒可以单独或成组地自动反冲洗而所有其他滤棒可用于过滤器操作。仅作为示例，参考WO 01/89658 A1或EP 0 656 223 A1，其中描绘和解释了相应的自动过滤器的基本构造。
从一般的JP 2003/120794中已知一种过滤系统，其中提供了具有主流过滤器的主流分支和具有次流过滤器的次流回路，该过滤系统可以通过切换阀控制，使得可以经由主流过滤器或经由次流过滤器将过滤后的润滑剂供应到发动机或供应到另一消耗装置。通过切换阀，次流回路可以被控制为使得次流回路中的次流过滤器可以对来自主流过滤器的反冲洗流体进行处理，然后将反冲洗流体馈送回蓄积器中。在主流过滤器和次流过滤器的上游和下游需要相对复杂且昂贵的切换阀，以便选择性地确保润滑剂经由主流过滤器或次流过滤器供给。利用通用过滤系统的试验暴露出反冲洗过滤器的过滤介质的反冲洗期间的问题和所述反冲洗过滤器的不令人满意的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是改进通用过滤系统，使得反冲洗过滤器的免维护使用寿命满足船舶发动机制造商的要求和船舶操作者的期望。
为了实现该目的和进一步的目的，本发明提出，用于反冲洗流体的出口经由设有泵的次级分支连接到用于次流过滤器的过滤器壳体的入口和/或连接到供应蓄积器。由于设置在次级分支中的泵，在对反冲洗过滤器的过滤介质的反冲洗方面实现了令人惊讶的积极效果，因为无论反冲洗过滤器中的操作压力如何足够的反冲洗都得以建立，并且实现了过滤表面的在反冲洗操作期间所涉及的部分的洁净侧和脏污侧之间压差的提升。
本发明的主要应用领域涉及反冲洗过滤器，所述反冲洗过滤器具有用于以自身介质(内部介质)、也就是以在过滤操作期间被清洁并且穿过过滤表面而作为滤出液的流体、进行反冲洗的反冲洗装置，因为在以内部介质被反冲洗的反冲洗过滤器处，差压决定了反冲洗期间可以达到的清洁程度。
在特别优选的实施方式中，泵由强制供给泵形成。根据本发明的过滤系统中的泵的泵输出可以优选地设计为具有介于反冲洗过滤器在反冲洗操作期间的过滤器通流速度的5％至15％之间的流速。在次流过滤器用于处理反冲洗流体的情况下，具有相应额定流量的泵改善了反冲洗过滤器的过滤表面在反冲洗操作期间的清洁能力。当次流回路用于处理反冲洗流体时，根据本发明设置在次流过滤器的入口中的泵增加了次流过滤器的脏污侧的过滤介质的吸收容量，同时确保了次流过滤器在过滤操作期间的更好的通流。
根据一个实施方式，如在通用过滤系统的情况下那样，主流过滤器的入口和次流过滤器的入口的上游可以各自连接有作为切换阀的单独的关断元件。根据替代实施方式，主流过滤器的入口和次流过滤器的入口的上游可以连接有作为共用切换阀的单个转换阀，其优选地为两位三通多路阀。这过滤系统的仪器构造最小化并简化了其操作。
当次流过滤器用于处理反冲洗流体时，次级分支可以通向次流回路的位于次流过滤器的入口与连接至该入口上游的切换阀之间的管线部分。然而，次级分支也可以以另一种方式连接到次流过滤器的入口，并因此通向次流过滤器的过滤介质的脏污侧。
如在通用过滤系统的情况下那样，主流过滤器的出口和次流过滤器的出口可以各自连接有作为切换阀的单独的关断元件。替代性地，主流过滤器的出口的下游和次流过滤器的出口的下游可以连接有作为共用切换阀的转换阀，其优选地为两位三通多路阀，因此过滤系统的仪器构造及其操作被再次简化。如果在各过滤器上游连接的共用转换阀和在各过滤器下游连接的共用切换阀正向相关地(positively)相互联接，则实现了进一步的简化。这些切换阀的联接例如可以借助于控制轴来执行，该控制轴的相反的两个端部各自接合在相应的转换阀的转换本体如切换球中。作为示例，参考DE 201 05 654 U1，其示出了具有永久联接的转换球的转换装置。
替代地或附加地，另一个切换阀可以布置在次流过滤器的出口与供应蓄积器之间的返回管线中。借助于该切换阀，特别是在润滑油或液压油到船用机械单元的供给仅经由具有次流过滤器的次流回路进行的情况下，可以关断通向供应蓄积器的供给管线。
如果主流过滤器的过滤器壳体和次流过滤器的过滤器壳体各自具有流体上布置在其入口与出口之间的、用于可更换的过滤器插入件或可更换的过滤器元件的安装空间，则是特别有利的。在主流过滤器中，可反冲洗过滤器元件中的全部或一些后期可以在指定的维护间隔期更换为新的，并且在次流过滤器中，也可以更换过滤器插入件而无需进行其他拆卸操作，特别是无需拆卸连接管。在存在多个过滤器元件的情况下，这些元件也可以组合以形成可整体更换的过滤器插入件。
附图说明
从示例性实施方式的以下描述中可获得根据本发明的过滤系统的其他优点和实施方式，在附图中示意性地描绘了这些示例性实施方式。在附图中：
图1以极简化的视图、并以液压示意图的形式示意性地示出了根据第一示例性实施方式的根据本发明的过滤系统；
图2以极简化的视图、并以液压示意图的形式示意性地示出了根据第二示例性实施方式的根据本发明的过滤系统；以及
图3以极简化的视图、并以液压示意图的形式示意性地示出了根据第三示例性实施方式的根据本发明的过滤系统。
具体实施方式
图1中以液压示意图、总体上用附图标记50示出根据本发明的用于诸如船舶发动机之类的消耗装置1的过滤系统，消耗装置1仅示意性地示出。关于消耗装置，其也可以是需要润滑油或液压油的其他单元。在这种情况下，油的供应和储存由示意性示出的供应蓄积器2执行，供应蓄积器2也可以是发动机的油底壳或油盘。待过滤的油借助于主泵3经由管线4、例如软管或管道、从供应蓄积器2被吸取，并经由另外的管线5因分支6而被供应至第一切换元件7处和第二切换元件8二者处。第一切换元件7形成用于待过滤流体的主流分支10的入口侧，其中，在主流分支10中布置有可反冲洗流体过滤器作为主流过滤器11。该主流过滤器11具有仅示意性地示出的壳体12，主流过滤器11的入口13位于切换阀7的下游，并且主流过滤器11的出口14经由管线通向切换阀17，切换阀17布置在出口14的下游，并且从切换阀17处通向消耗装置1的入口，消耗装置1经由管线9被供给以油。在消耗装置1的下游，油然后经由管线29返回到供应蓄积器2中，以便随后在过滤系统50的油路中被再次使用。在主流过滤器11的入口13与出口14之间布置有过滤表面15，过滤表面15可以以合适的方式被反冲洗，为此，主流过滤器11设置有反冲洗装置(未示出)，该反冲洗装置通向主流过滤器11的壳体12上的出口16，并且使得能够优选地以天然介质、即在过滤操作期间穿过过滤介质的滤出液、与过滤方向反向地对过滤表面进行反冲洗。过滤表面15可以由滤芯或多个单独的滤棒、例如以丝网或线材缠绕件作为壳体、而形成，并且冲洗装置可以沿与过滤方向逆流的方向自滤棒的端部抽吸式地清洁滤棒，在为滤芯的情况下也可以沿与过滤方向逆流的方向从内部或外部抽吸式地清洁滤芯，这一点对本领域技术人员而言是已知的，因此在这里没有对带有反冲洗装置的反冲洗过滤器的构造进行详细的描述。
在根据图1的过滤系统50中，与主流分支10并行地设置有可以经由切换阀8接合和断开接合的次流回路30。切换阀8连接在次流回路30中，位于次流过滤器31的上游，次流过滤器31优选地不是可反冲洗的，但是在其过滤器壳体32中，优选地以可更换的方式布置有过滤器插入件或滤芯，该过滤器插入件或滤芯优选地具有比主流过滤器1的过滤表面15更大的过滤表面36。次流过滤器31的过滤表面36经由过滤器壳体32上的入口33暴露于流，并且在过滤表面36上过滤过的油然后经由次流过滤器31的过滤器壳体32上的出口34作为滤出液从次流过滤器31排出，然后，取决于连接到次流过滤器31的下游的两个切换阀37、38的切换位置，在通向管线9的切换阀37打开并且切换阀38关闭的情况下能够将滤出液供给至消耗装置1，或者在切换阀37关闭并且布置在通向供应蓄积器2的供给管线25中的切换阀38打开的情况下能够将滤出液供给至供应蓄积器2。次流过滤器31的过滤表面36优选地具有比可反冲洗主流过滤器11的过滤表面15更好的过滤率。次流过滤器的过滤表面36可以例如具有在5μm至20μm之间的范围内的过滤率，并且主流过滤器的过滤表面15的过滤率能够例如在25μm至50μm之间。
在根据图1的示例性实施方式中，主流过滤器12的出口16经由次级分支20连接到次流过滤器32的入口33。根据本发明的一个方面，在该次级分支20中布置有泵21，其中，该泵21优选地是强制供给泵，该强制供给泵长期地供给在反冲洗操作期间积聚在反冲洗过滤器壳体12上的出口16处的反冲洗流体的流体流，作为结果，降低了在出口16处的流体压力、从而因此增大了主流过滤器11的过滤表面15的一部分的压差以有效地增大该过滤表面15的反冲洗。泵21的出口22经由示例性描绘的管线23在分支点24处通向次流过滤器31的供应管线，其中分支点24位于次流过滤器31的入口33与连接在该入口33上游的切换阀8之间。
在过滤系统50中，基本上可以有两种不同的操作模式。在一种操作模式中，整个主流分支10不起作用，并且切换阀7关闭，优选地切换阀17也关闭，并且次级分支20中的泵21关断。然后打开切换阀8和切换阀37，其中同时关闭切换阀38。过滤系统50的这种操作模式、例如在消耗装置的启动操作中、也就是说在消耗装置或甚至整个管线系统的前几个小时的操作中、使得能够仅借助于次流过滤器31并且因此借助于其过滤表面36对油进行过滤，过滤表面36优选地不仅具有更好的过滤率，而且同时可以更经济地更换，并且还不会经由反冲洗装置将过滤出的颗粒馈反到整个流体系统、特别是油盘2中。因此，流至消耗装置1的油在次流过滤器处的过滤在该操作模式中确保了油质量的持续改善。
过滤系统50的第二种可能的操作模式形成控制操作并使用主流分支10、借助于主流过滤器11的过滤表面15来过滤通向消耗装置的供给管线中的油。主流分支10中的切换阀7和17然后相应地打开，并且次流回路30中的切换阀8和37相应地关闭。然而，在次流回路30中，切换阀38打开，因此在主流过滤器11的出口16处排出的反冲洗流体经由泵21供给至次流过滤器31，之后该反冲洗流体经由管线25流回至供应蓄积器2中。在该操作模式中借助于次流过滤器31对反冲洗流体的再处理因此再次确保了油质量的持续改善。
图2示出了与前一示例性实施方式相比略微地修改的过滤系统150，其中，具有与前一示例性实施方式中相同的布置和功能原理的所有系统部件全部由与根据图1的示例性实施方式中相同的附图标记来标识。如在前一示例性实施方式中那样，因此，油借助于主泵3而从供应蓄积器2中被提取，并且取决于切换阀7和8的切换位置而被供给至具有可反冲洗主流过滤器11的主流分支10或被供给至具有次流过滤器31的次流回路30。在切换阀7打开并因此主流过滤器11用于对被供给至消耗装置的油进行清洁的情况下，连接到主流过滤器11下游的切换阀17也同样打开。然而，与前一示例性实施方式的情况不同，主流过滤器11的壳体12上的出口16并不通向次流过滤器的供给线，而是在这里设置有经由适合的管线125直接地通向供应蓄积器2的次级分支120。在次级分支120中也布置有泵121以便增大反冲洗操作期间主流过滤器11的过滤表面15上的压差，因此，改善了在反冲洗操作中涉及的过滤表面15的清洁，并且因此增加了主流过滤器11的使用寿命。切换阀137连接到次流过滤器31的下游，其中，或者主流分支中的成对的切换阀7和17打开，或者次流回路30中的成对的切换阀8和137打开，同时相应地另一分支或回路的切换阀关闭。在过滤系统150中，设置有第二次流回路170以用于过滤系统150中的油的持续改善，该第二次流回路170包括用于从供应蓄积器2中提取油的次级泵171和在循环于该次流回路中的油流回供应蓄积器2中之前的、诸如分离器或离心机之类的清洁装置。由于切换阀7和8或17和137需要同时地进行操作以便长期地确保流向消耗装置1的油流入，所以切换阀可以例如借助于控制轴(未示出)正向相关地联接。
图3示出了以再次略微地修改的实施方式变型的形式的过滤系统250。同样，在这种情况下，相同的附图标记被用于功能相同的系统部件，如前两个示例性实施方式的情况那样；待进行清洁的流体经由主泵3从供应蓄积器2中被提取，并且、或者经由主流分支10和布置在主流分支10中的主流过滤器11、或者经由次流回路30和布置在次流回路30中的次流过滤器31、流到消耗装置1。如在第一示例性实施方式的情况中那样，主流过滤器11的过滤器壳体12上的出口16经由次级分支20连接到主流过滤器11的过滤器壳体32的入口33，并且在次级分支20中布置有泵21，在反冲洗操作期间积聚的反冲洗流体经由该泵21相应地被强制供给。过滤系统250中的仪器构造通过分别在主流分支10和次流回路30的供给管线中使用共用转换阀207以及在主流分支10和次流回路30的出口管线中使用共用转换阀217而被简化。就转换阀207、217二者而言，它们尤其可以是多路阀，特别地均可以是、例如具有切换球的两位三通多路阀，其中，在切换阀207中，在其切换球的一个切换位置，流体被供给到主流分支10，而在相对于该位置旋转例如90°的切换位置，流体被供给到次流回路30。取决于切换阀217的切换位置，仅有效分支随后经由管线9通向消耗装置1。通过该实施方式，特别有利地可以将两个切换阀207、217正向相关地联接，如所指示的、经由用点划线280象征性地示出的控制轴而正向相关地联接。
对于本领域技术人员而言，许多修改是显而易见的，这些修改应落入所附权利要求的保护范围内。在所有示例性实施方式中，可以提供另外的次流回路。由于对油的长期性处理，所述油也可以用作液压油。在各个管线中，可以布置附加的关断元件、尤其是用于维护各个系统部件的附加的关断元件。

Claims (11)

1.一种过滤系统，所述过滤系统用于油、特别是供诸如船舶发动机之类的船用机械单元用的润滑油的过滤，所述过滤系统具有：用于油的供应蓄积器(2)；可反冲洗的主流过滤器(11)，所述主流过滤器具有过滤器壳体(12)，所述主流过滤器(11)位于所述供应蓄积器(2)与所述船用机械单元之间的油的主流分支(10)中；次流过滤器(31)，所述次流过滤器具有过滤器壳体(32)，所述次流过滤器(31)位于油的次流回路(30)中；以及可切换的切换阀(7、8、17、37；137；207、217)，其中，所述主流过滤器(11)的所述过滤器壳体(12)和所述次流过滤器(31)的所述过滤器壳体(32)各自具有入口(13；33)和出口(14；34)，其中，所述主流过滤器的所述过滤器壳体(12)具有用于反冲洗流体的至少一个出口(16)，并且其中，所述主流过滤器的所述入口(13)的上游和所述次流过滤器的所述入口(33)的上游连接有至少一个切换阀(7、8；207)，使得油能够选择性地经由所述主流分支(10)或经由所述次流回路(30)供给到所述主流分支(10)和所述次流回路(30)下游处的所述船用机械单元，其特征在于，用于反冲洗流体的所述出口(16)经由设置有泵(21；121)的次级分支(20；120)连接至所述次流过滤器(31)的所述过滤器壳体(32)的所述入口(33)以及/或者连接至所述供应蓄积器(2)。
2.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述反冲洗过滤器具有用于以内部介质进行反冲洗的反冲洗装置。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述泵(20；121)是强制供给泵，并且/或者所述泵的泵输出设计为具有介于所述反冲洗过滤器在反冲洗操作期间的过滤器通流速度的5％至15％之间的流速。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述主流过滤器的所述入口(13)的上游和所述次流过滤器的所述入口(33)的上游各自连接有作为切换阀(7；8)的单独的关断元件。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤系统，其特征在于，在所述主流过滤器的所述入口(13)的上游和所述次流过滤器的所述入口(33)的上游连接有作为共用切换阀(207)的转换阀，所述转换阀优选地为两位三通多路阀。
6.根据权利要求4和5中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述次级分支(20)通向所述次流回路(30)的位于所述次流过滤器的所述入口(33)与连接至所述次流过滤器的所述入口(33)的上游的所述切换阀(8；207)之间的管线部分。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述主流过滤器的所述出口(14)的下游和所述次流过滤器的所述出口(34)的下游各自连接有作为切换阀(17、37；17、137)的单独的关断元件。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述主流过滤器的所述出口(40)的下游和所述次流过滤器的所述出口(34)的下游连接有作为共用切换阀(217)的转换阀，所述转换阀优选地为两位三通多路阀。
9.根据权利要求5和8所述的过滤系统，其特征在于，连接到上游的所述共用切换阀和连接到下游的所述共用切换阀正向相关地相互联接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述次流回路(30)连接到所述供应蓄积器(2)，并且在所述次流过滤器的所述出口(34)与所述供应蓄积器(2)之间的反冲洗管线(25)中布置有另一切换阀(38)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的过滤系统，其特征在于，所述主流过滤器的所述过滤器壳体(12)和所述次流过滤器的所述过滤器壳体(32)各自具有流体上布置在相应的入口与相应的出口之间的、用于可更换的过滤器插入件和/或可更换的过滤器元件的安装空间。
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