DE102012021843A1

DE102012021843A1 - Hydrauliksystem mit zumindest einer hydrostatischen Verdrängereinheit

Info

Publication number: DE102012021843A1
Application number: DE102012021843.5A
Authority: DE
Inventors: Werner Wilkendorf; Viktor Josef Lauer; Norbert Sann; Alexander Nenno; John Otto; Alexander Wohlers
Original assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Current assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2014-04-30
Also published as: EP2912323A1; WO2014063826A1

Abstract

Ein Hydrauliksystem, mit zumindest einer hydrostatischen Verdrängereinheit (2, 4), einer Filtereinrichtung (6) für die Filterung des die jeweilige Verdrängereinheit (2, 4) durchströmenden Hydrauliköls und mit einer Abführeinrichtung (10), die das an der jeweiligen Verdrängereinheit (2, 4) im Betrieb anfallende Lecköl filtert und einem Tank (8) zuführt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abführeinrichtung (10) eine Pumpeinrichtung (26) aufweist, mittels deren das Lecköl auf ein für das Einspeisen in die Filtereinrichtung (6) geeignetes Druckniveau bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem, mit zumindest einer hydrostatischen Verdrängereinheit, einer Filtereinrichtung für die Filterung des die jeweilige Verdrängereinheit durchströmenden Hydrauliköls und mit einer Abführeinrichtung, die das an der jeweiligen Verdrängereinheit im Betrieb anfallende Lecköl filtert und einem Tank zuführt.
Funktionsbedingt weisen hydrostatische Verdrängereinheiten, wie Axialkolbenmaschinen, an den im Gleitkontakt befindlichen Maschinenelementen eine gewisse Menge an Leckage auf. Der sich aus diesen Leckagen zusammensetzende Leckagevolumenstrom sammelt sich im Maschinengehäuse an und wird in der Regel über ein Leckölfilter in den dem betreffenden Hydrauliksystem zugehörigen Tank abgeleitet, wobei meist für jede hydrostatische Verdrängereinheit ein separater Leckölfilter vorgesehen ist. Um sicherzustellen, dass sich kein nennenswerter Staudruck im Maschinengehäuse aufbaut, der den vom Maschinenhersteller vorgegebenen zulässigen Gehäusedruck übersteigen würde, können die Leckölfilter lediglich als Schutzfilter mit einer sehr geringen Filterfeinheit ausgelegt werden. Daher werden Lecköle, die einen hohen Gehalt an Feinstverschmutzungen aufweisen, nur unzureichend gefiltert, wodurch die Systemreinheit beeinträchtigt wird. Zudem ist die Benutzung gesonderter Leckölfilter für mehrere hydrostatische Einheiten aufwendig und daher mit nicht unwesentlichen Kosten verbunden.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Hydrauliksystem zur Verfügung zu stellen, bei dem die Abfuhr anfallender Lecköle in besonders vorteilhafter Weise erfolgt.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Hydrauliksystem gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Die Erfindung sieht demgemäß vor, dass die Abführeinrichtung für anfallendes Lecköl eine Pumpeinrichtung aufweist, mittels deren das Lecköl auf ein für das Einspeisen in die Filtereinrichtung geeignetes Druckniveau bringbar ist. Durch das Vorhandensein einer Pumpeinrichtung eröffnet sich die vorteilhafte Möglichkeit, das im System vorhandene Hauptfilter, das auf die für den Betrieb des Systems optimale Filterfeinheit ausgelegt ist, auch für das Filtern des Leckölstroms auszunutzen. Eigene Leckölfilter, die als ein Schutzfilter geringer Filterfeinheit auszulegen sind, um keinen unzulässigen Druckanstieg in den Gehäusen der den Leckölstrom erzeugenden Maschinen zu verursachen, kommen in Wegfall.
Das mittels der Pumpeinrichtung erzeugte Druckniveau des Lecköls ermöglicht dessen Einspeisung in das Hauptfilter des Systems, selbst wenn sich an diesem ein gewisser Staudruck aufbaut, der je nach Verschmutzungsgrad des Filters und der Betriebstemperatur des Hydrauliköls ein Niveau von einigen Bar aufweisen kann und in der Höhe erst durch den Öffnungsdruck des am Hauptfilter üblicherweise befindlichen Bypassventils limitiert ist. In vorteilhafter Weise können in Verbindung mit einer Pumpeinrichtung mehrere, Lecköl erzeugende hydrostatische Einrichtungen mit der Pumpeinrichtung in Verbindung sein, so dass keine separaten Leckölfilter erforderlich sind.
Insbesondere bei Hydrauliksystemen in mobilen Arbeitsmaschinen kann mit Vorteil als Filtereinrichtung ein Rücklauffilter vorgesehen sein, das im Hauptrücklauf des Systems am Tank angeordnet ist. Vorzugsweise kann ein zwischen Roh- und Reinseite befindliches Bypassventil im Hauptrücklauf vorhanden sein; die erfindungsgemäße Lösung ist aber auch für Systeme tauglich ohne ein solches Rückschlagventil.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die mit ihrer Druckseite mit der Rohseite des Rücklauffilters verbundene Pumpeinrichtung über eine Ventilanordnung mit dem Leckölanschluss der jeweiligen Verdrängereinheit in Verbindung. Letztere kann als Sicherheitsschaltung ausgelegt sein, die gegebenenfalls auftretende Störeinflüsse von Pumpeinrichtung zu Leckölanschlüssen oder von diesen zur Pumpeinrichtung unterbindet.
Diesbezüglich kann bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen die Ventilanordnung zwischen der Saugseite der Pumpeinrichtung und dem jeweiligen Leckölanschluss ein diesen gegen einen gegebenenfalls anstehenden Stördruck absicherndes Rückschlagventil aufweisen.
Des Weiteren kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass die Ventilanordnung einen zwischen Saugseite der Pumpeinrichtung und Tank angeordneten Nachsaugpfad mit einem Filtersieb und einem bei an der Pumpeinrichtung anstehendem negativen Druckniveau einen Nachsaugstrom ermöglichenden Steuerelement aufweist. Als solches kann vorzugsweise ein Rückschlagventil vorgesehen sein, jedoch könnte im Nachsaugpfad auch eine Blende, eine Drossel oder eine Rohrleitung mit entsprechend kleinem Querschnitt vorgesehen sein.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Ventilanordnung weiterhin ein Rückschlagventil auf, über das der jeweilige Leckölanschluss über das im Nachsaugpfad befindliche Filtersieb zum Tank hin abgesichert ist.
In besonders vorteilhafter Weise kann als Pumpeinrichtung eine Strahlpumpe vorgesehen sein. Eine solche kann von einem Druckanschluss des Systems mit Hydrauliköl betrieben sein, das zusammen mit dem abgeführten Lecköl der Rohseite des Rücklauffilters zuströmt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert.
Von einem Hydrauliksystem, beispielsweise bei einer mobilen Arbeitsgerätschaft, zeigt die einzige Figur in Symboldarstellung lediglich zwei Axialkolbenmaschinen in Form einer verstellbaren Hydropumpe 2 und eines Hydromotors 4, ein im Hauptrücklaufvolumenstrom angeordnetes Rücklauffilter 6 sowie einen dem Rücklauffilter 6 zugeordneten Tank 8, der das als Arbeitsfluid dienende Hydrauliköl bevorratet. Beim erfindungsgemäßen Hydrauliksystem ist der Rücklauffilter 6 auch Bestandteil einer Abführeinrichtung 10, mittels deren das an Leckölanschlüssen 12 und 14 der Hydropumpe 2 bzw. des Hydromotors 4 anfallende Lecköl gefiltert zum Tank 8 abführbar ist. Die übrigen Komponenten des Hydrauliksystems wie Arbeitszylinder mit zugehörigen Steuerventilen sowie die zu deren Steuerung und/oder Betätigung vorgesehenen Steuer- und Bedienelemente sind nicht dargestellt, da sie in üblicher, dem Stand der Technik entsprechender Weise ausgebildet sein können. Bei einem beispielsweise bei mobilen Arbeitsgeräten vorgesehenen Hydrauliksystem ist der Rücklauffilter 6 vorzugsweise am Tank 8 angebracht oder als In-Tank-Filter in diesen eingebaut.
Der Hauptrücklaufvolumenstrom gelangt über eine Rücklaufleitung 16 zur Rohseite 18 des Rücklauffilters 6. Zwischen Rohseite 18 und Reinseite 20, die mit dem Tank 8 verbunden ist, befindet sich ein übliches Bypassventil 22, dessen Öffnungsdruck auf die Höhe des am Rücklauffilter 6 zulässigen Staudrucks abgestimmt ist, der einig Bar betragen kann. Das an der Einspeisestelle an der Rohseite 18 des Rücklauffilters 6 anstehende Druckniveau kann daher höher sein als der zulässige Gehäusedruck an den Leckölanschlüssen 12, 14 von Hydropumpe 2 bzw. Hydromotor 4. Um dessen ungeachtet eine sichere Einspeisung des über die Leckölleitung 24 der Abführeinrichtung 10 zuströmenden Lecköls zu ermöglichen, weist die Abführeinrichtung 10 eine das Lecköl auf das Druckniveau der Rohseite 18 des Rücklauffilters 16 anhebende Pumpeinrichtung auf, die beim vorliegenden Beispiel durch eine Strahlpumpe 26 gebildet ist. Dieser wird im Betrieb als Treibmittel Hydrauliköl von einem Druckanschluss des Systems über eine Treibmittelleitung 28 zugeführt und nach Durchströmen der Strahlpumpe 26 über eine Speiseleitung 28 in die Rohseite 18 des Rücklauffilters 6 zusammen mit dem Hauptrücklaufvolumenstrom eingespeist. An dem saugseitigen Anschluss 30 der Strahlpumpe 26 ist eine Ventilanordnung 32 angeschlossen, über die der saugseitige Anschluss 30 der Strahlpumpe 26 mit der Leckölleitung 24 verbindbar ist. Die Ventilanordnung 32 weist im Leitungszweig zwischen Sauganschluss 30 der Strahlpumpe 26 und der Leckölleitung 24 ein Rückschlagventil 34 auf, das die Leckölanschlüsse 12, 14 und damit die Maschinengehäuse von Hydropumpe 2 und Hydromotor 4 gegen einen in einem Störfall an der Strahlpumpe 26 auftretenden überhöhten Druck sichert. Das Rückschlagventil 34 ist auf einen Öffnungsdruck von etwa 0,5 bar eingestellt, was einem zulässigen Gehäusedruck an den Leckölanschlüssen 12, 14 entspricht. Außerdem weist die Ventilanordnung 32 als Sicherheitsventil ein Rückschlagventil 36 auf, das die Leckölleitung 24 über ein Siebfilter 40 zum Tank 8 hin absichert. Das Rückschlagventil 36 ist auf einen Öffnungsdruck von etwa 0,8 bar eingestellt.
Um eine sichere Abfuhr der Lecköle sicher zu stellen, muss gegenüber dem Leckölvolumenstrom die Förderleistung der Strahlpumpe 26 höher ausgelegt sein. Um einen entsprechenden Differenzvolumenstrom zur Verfügung zu stellen, weist die Ventilanordnung 32 einen Nachsaugpfad 38 auf, der als Nachsaugventil ein Rückschlagventil 42 aufweist, das zwischen dem Sauganschuss 30 der Strahlpumpe 26 und dem Siebfilter 40 eingefügt ist. Anstelle des als Steuerelement des Nachsaugpfades 38 vorgesehenen Rückschlagventils 42 könnte ein andersartiges, einen Strömungswiderstand darstellendes Steuerelement vorgesehen sein, beispielsweise eine Blende, eine Drossel oder eine Rohrleistung mit klein dimensioniertem Querschnitt. Durch Betrieb der Pumpeinrichtung, im folgenden Falle der Strahlpumpe 26, lässt sich das Druckniveau des Leckölstromes von einem in der Leckölleitung 24 herrschenden niedrigen Druckniveau, das einem niedrigen Gehäusedruck der angeschlossenen Verdrängereinheiten entspricht, auf ein in der Speiseleitung 28 an der Druckseite der Strahlpumpe 26 herrschendes Druckniveau bringen, bei dem der Leckölstrom zusammen mit dem aus der Strahlpumpe 26 austretenden Treibmittelstrom in die Rohseite 18 des als Hauptarbeitsfilter dienenden Rücklauffilters 6 einspeisbar ist. Der Leckölstrom wird somit durch ein auf optimale Filterfeinheit ausgelegtes Filter geleitet, so dass auch Feinstverschmutzungen des Lecköls mit kleinen Partikeln ausreichend gefiltert werden und eine hohe Systemreinheit gewährleistet ist.
Die Erfindung eröffnet auch die Möglichkeit, die Abführeinrichtung 10 derart zu benutzen, dass die Gehäuse von Axialkolbenmaschinen vollständig trockengelegt und/oder Planschverluste auf ein sehr geringes Maß reduziert werden können.

Claims

Hydrauliksystem, mit zumindest einer hydrostatischen Verdrängereinheit (2, 4), einer Filtereinrichtung (6) für die Filterung des die jeweilige Verdrängereinheit (2, 4) durchströmenden Hydrauliköls und mit einer Abführeinrichtung (10), die das an der jeweiligen Verdrängereinheit (2, 4) im Betrieb anfallende Lecköl filtert und einem Tank (8) zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführeinrichtung (10) eine Pumpeinrichtung (26) aufweist, mittels deren das Lecköl auf ein für das Einspeisen in die Filtereinrichtung (6) geeignetes Druckniveau bringbar ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Filtereinrichtung ein Rücklauffilter (6) vorgesehen ist, das im Hauptrücklauf (16) des Systems am Tank (8) angeordnet ist und vorzugsweise ein zwischen Roh-(18) und Reinseite (20) befindliches Bypassventil (22) aufweist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit ihrer Druckseite (28) mit der Rohseite (18) des Rücklauffilters (6) verbundene Pumpeinrichtung (26) über eine Ventilanordnung (32) mit dem Leckölanschluss (12, 14) der jeweiligen Verdrängereinheit (2, 4) in Verbindung ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (32) zwischen der Saugseite (30) der Pumpeinrichtung (26) und dem jeweiligen Leckölanschluss (12, 14) ein diesen gegen einen gegebenenfalls anstehenden Stördruck absicherndes Rückschlagventil (34) aufweist.
Hydrauliksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (32) einen zwischen Saugseite (30) der Pumpeinrichtung (26) und Tank (8) angeordneten Nachsaugpfad (38) mit einem Filtersieb (40) und einem bei an der Pumpeinrichtung (26) anstehendem, negativen Druckniveau einen Nachsaugstrom ermöglichendes Steuerelement (42) aufweist.
Hydrauliksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuerelement im Nachsaugpfad (38) ein Rückschlagventil (42) vorgesehen ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (32) ein Rückschlagventil (36) aufweist, über das der jeweilige Leckölanschluss (12, 14) über das Filtersieb (40) des Nachsaugpfades (38) zum Tank (8) hin abgesichert ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung eine Strahlpumpe (26) aufweist.
Hydrauliksystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlpumpe (26) von einem Druckanschluss (28) des Systems mit Hydrauliköl betreibbar ist, das zusammen mit dem abgeführten Lecköl der Rohseite (18) des Rücklauffilters (6) zuströmt.