DE2161703A1

DE2161703A1 - Hochdruckfilter fuer hydrauliksysteme in bergbaubetrieben

Info

Publication number: DE2161703A1
Application number: DE2161703A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Mutzke; Harry Rosenberg; Walter Weinrich
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1971-12-13
Filing date: 1971-12-13
Publication date: 1973-06-14
Also published as: BE791307A; US3840119A; DE2161703C2; FR2177692A1

Description

Patentanmeldung

der Firma

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4628 Altlünen

Hochdruckfilter für Hydrauliksysteme in Bergbaubetrieben

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckfilter für Hydrauliksysteme in Bergbaubetrieben, mit einem in einem Filtergehäuse angeordneten Filtereinsatz und zweckmäßig einem zwischen Filtereinlaß und Filterauslaß angeordneten Umgehungsventil nebst Schmutzanzeiger.

Zur Filterung der Hydraulikflüssigkeit in hydraulischen Anlagen sind Filtergeräte in verschiedenen Ausführungen bekannt. Beispielsweise verwendet man für die Filterung der Hydraulikflüssigkeit bei hydraulischen Ausbausystemen Filtereinsätze aus Sintermaterial. Dabei hat sich jedoch ge-

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zeigt, daß die Sinterfiltereinsätze aufgrund der' sich anlagernden Verschmutzungen eine so starke Drosselung "bewirken, daß die Hydraulikflüssigkeit in ausreichender Menge nicht mehr zur Versorgung der Ausbaueinheiten zur Verfügung steht. Die Sinterfiltereinsätze werden unter Umständen durch den hohen Flüssigkeitsdruck zerstört, wobei die Bruchstücke des Sintermaterials zu einem unvergleichlich stärkeren Verschleiß führen als normaler Schmutz.

Auch andere bekannte Filter, die mit einem auswechselbaren Filtereinsatz versehen sind, eignen sich schlecht für den Einsatz im Untertagebetrieb, da beim Säubern die Einsätze herausgenommen werden müssen und dabei die Gefahr besteht, daß Schmutz in das Filtergehäuse gelangt.

Andererseits ist es aber auch schon bekannt, sogenannte Spaltfilter als Eücklauffilter in hydraulischen Systemen einzusetzen. Die Spaltfilter bestehen aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Filterscheiben, zwischen denen feine Filterspalte von der jeweils gewünschten Spaltbreite vorhanden sind, so daß die Schmutzteilchen aus der die Filterspalte radial durchströmenden Hydraulikflüssigkeit ausgefiltert werden. Das Säubern des Filters geschieht mittels Kratzer, die durch Drehen die Filtereinsätze außen abstreifen.

Weiterhin ist es bekannt, Filter mit Verschmutzungsanzeigern und Umgehungsventilen zu versehen, die bei einem bestimmten

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Verschmutzungsgrad des Filtereinsatzes, d.h. bei einem bestimmten Staudruck zwischen Ein- und Ausgang den Filterzulauf mit dem Filterauslauf verbinden, so daß die Hydraulikflüssigkeit unter Umgehung des Filtereinsatzes durch das Filter hindurchfließt.

Die bekannten Filtergeräte, die bisher für Hydrauliksysteme in Bergbaubetrieben eingesetzt wurden, entsprechen nicht allen Anforderungen, die hinsichtlich Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit an solche Filter gestellt i werden müssen. Der Einsatz der Filter als Rücklauffilter hat den Nachteil, daß in diesem Fall unter Umständen unzureichend gefilterte Hydraulikflüssigkeit den hydraulischen Verbrauchern zugeführt wird. Außerdem ist bei den Wegwerffiltern das häufige Auswechseln der Filtereinsätze nachteilig.

Der Erfindung liegt nach Vorstehendem vornehmlich die Aufgabe zugrunde, ein Filter von vergleichsweise einfacher, und betriebssicherer Bauweise zu schaffen, welches sich als Hochdruckfilter in Hydraulikanlagen für Bergbaubetriebe, wie insbesondere für hydraulische Ausbausysteme, eignet und mit welchem sich die erforderlichen großen Flüssigkeitsmengen bei hohen Drücken in der Größenordnung von 500 - 350 atü oder darüber wirksam filtern lassen. Dabei soll sich das erfindungsgemäße Filter zugleich durch einfache Bedienung und Wartung sowie durch leichte Reinigung auszeichnen.

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Das erfindungsgemäße Hochdruckfilter kennzeichnet sich dadurch, daß der Filtereinsatz oberhalb eines mit einer
Schmutzablaßvorrichtung versehenen Schmutzsammeiraumes angeordnet ist und aus einem im Filtergehäuse drehbaren Spaltfilter besteht, zwischen dessen IPilterscheiben feststehende Reinigungselemente eingreifen.

Der Filterein- und -auslaß mit dem Umgehungsventil ist vorzugsweise am oberen Ende des zylindrischen Filtergehäuses
angeordnet, dessen unterer Bodenraum den Schmutzsammeiraum bildet, der am Gehäuseboden einen Stopfen oder ein Ablaßventil aufweist. Das Umgehungsventil ist vorteilhafterweise in einer auswechselbaren Einsatzpatrone angeordnet und
zweckmäßig mit dem Schmutzanzeigergehäuse zu einer Baueinheit verbunden. Es besteht vorzugsweise aus einem federbelasteten Schieber, der mit einem Schaft versehen ist, welcher gelenkbeweglich mit einem drehbaren Schmutzanzeiger
verbunden ist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist ein selbsttätig arbeitender, zeit- oder druckabhängiger oder in Abhängigkeit von dem Verschmutzungsgrad des Filters arbeitender Drehmechanismus für den Spaltfiltereinsätζ vorgesehen. Dabei kann der Schieber des Umgehungsventils mit
dem Drehmechanismus des Spaltfilters getrieblich gekoppelt sein, derart, daß die in Abhängigkeit von dem Durchflußwiderstand des Filters erfolgende Stellbewegung des Schie-

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bers zugleich die Drehung des mit dem Schieber getrieblich gekoppelten Filtereinsatzes bzw. des Schmutzabstreifers bewirkt. Andererseits läßt sich die Anordnung aber auch so treffen, daß der Schieber des Umgehungsventils den Drehmechanismus des Filtereinsatzes steuert, beispielsweise derart, daß von dem Schieber ein Steuerventil betätigt wird, welches einen von der Hochdruckflüssigkeit angetriebenen hydraulischen Drehmechanismus für den Spaltfilter einschaltet. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei der der Verschmutzungsanzeiger bzw. ein von dem " Verschmutzungsgrad bzw. dem Staudruck des Filters beeinflußtes Stell- oder Schaltglied zugleich das Auslöseglied für den Drehmechanismus ist.

Insbesondere beim Einbau in Wasserleitungen, die z.B. zur Versorgung von Bedusungssystemen dienen, besteht der Filtereinsatz zweckmäßig aus rostfreiem Stahl, während das Filtergehäuse mit einem korrosionsfesten Nickelüberzug versehen werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochdruckfilters dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Filter in Seitenansicht,

teilweise im Längsschnittj
Fig. 2 im Längsschnitt das dem erfindungsgemäßen Filter zugeordnete Umgehungsventil mit dem Schmutzanzeigerj

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Fig. 3 eine Draufsieht auf das Filter gemäß Fig. 1, wobei das Schmutzanzeigegerät im Horizontalschnitt dargestellt ist.

Das in der Zeichnung dargestellte Filter weist ein zylindrisches Gehäuse 10 auf, welches am Boden 11 mittels eines SchraubStopfens 12 verschlossen ist. Anstelle des Schraubstopfens 12 könnte aber auch ein Ablaßventil, z.B. ein Kugelablaßhahn od.dgl., vorgesehen sein.

In das Filtergehäuse ist ein Spaltfiltereinsatz 13 eingesetzt. Dieser weist eine axiale Welle 14 auf, die am oberen, aus dem Filtergehäuse herausragenden Ende mit einem Handrad 15 versehen ist. Die Welle 14 durchfaßt eine Buchse 16, die in einer Axialbohrung des Gehäusedeckels 17 sitzt. Zur Abdichtung der Welle in dem Deckel dient eine Dichtungsmanschette 18.

Auf der Welle 14 sitzt ein Paket metallener Filterscheiben, die zweckmäßig aus rostfreiem Stahl gefertigt sind. Der axiale Abstand der Filterscheiben entspricht der gewünschten Filterspaltbreite j er beträgt z.B. 50 oder 100 u. . Spaltfilter dieser Art, bei denen die Hydraulikflüssigkeit von außen radial in die Bingspalte zwischen einer Vielzahl von Filterscheiben strömt und dann im Inneren des Filtereinsatzes bis zum Filterauslauf hochsteigt, sind bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.

Der gesamte Spaltfiltereinsatz ist mittels des am oberen

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Ende der Welle 14- befestigten Handrades 15 um seine Achse drehbar, um den Spaltfiltereinsatz bei Sättigung des Filters von dem anhaftenden Schmutz zu reinigen. In die Ringspalte zwischen den übereinander angeordneten Filterscheiben greifen jeweils zwei diametral einander gegenüber angeordnete Reinigungselemente (in der Zeichnung nicht dargestellt) , welche aus dünnen Metalleisten bestehen, deren Dicke etwas geringer ist als die Spaltbreite des Filters und die somit beim Drehen des Spaltfiltereinsatzes den an j den Filterscheiben anhaftenden Schmutz abstreifen, so daß dieser nach unten in einen Schmutzsammelraum 19 fällt, der unterhalb des Spaltfiltereinsatzes 13 in Bodennähe des Filtergehäuses angeordnet ist. Die genannten Reinigungselemente sind an zwei Axialstangen 20 und 20' befestigt, die an der Unterseite des Deckels 17 hängend angeordnet sind. Damit die Filterscheiben beim Drehen des Handrades 15 gegenüber den feststehenden Reinigungselementen bewegt werden, ist die Welle 14 im Bereich des Spaltfiltereinsatzes als Vierkantwelle ausgebildet, wobei die einzelnen Filterschei- ™ ben entsprechende Vierkantlöcher aufweisen. Der gesamte Filtereinsatz nebst den in die Ringspalte einfassenden Reinigung se lementen läßt sich beim Abheben des Deckels 17 aus dem Filtergehäuse nach oben herausziehen.

Im oberen Bereich des Filtergehäuses ist zwischen dem Filtereinlaß 21 und dem Filterauslaß 22 in einer Axialbohrung des Filter^ehäuses eine Einsatzpatrone 23 angeordnet, die

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ein Umgehungsventil 24 aufnimmt. Letzteres besteht aus einem Schieber 24, der mit radialen Bohrungen 25 versehen ist und von einer Feder 26 in seiner Schließlage gehalten wird, in der er die Verbindung zwischen dem Einlaß 21 und dem Auslaß 22 verschließt. Die hülsenartige Filterpatrone 23 ist mit Hantelbohrungen 27 und 28 versehen, welche die Verbindung am Filtereinlaß bzw. Filterauslaß herstellen. Die das Umgehungsventil aufnehmende Patrone 23 ist von oben in die Axialbohrung des Filtergehäuses eingeschoben und mittels W einer Schraubkappe 29 am Filtergehäuse festgelegt.

Mit der Patrone ist am anderen Ende ein Schmutzanzeigergehäuse 30 verbunden, in dem eine Welle 31 in Gleitbuchsen drehbar gelagert ist. Zur Abdichtung der Welle sind Dichtringe 33 vorgesehen. Auf der einen Seite ist die Welle 31 in einem Schraubstopfen 34 gelagert, der von der Seite her in das Gehäuse eingeschraubt ist. Das auf der anderen Seite aus dem Gehäuse heraustretende Wellenende trägt einen Schmutzanzeiger 35? der mittels einer Klemmschraube 36 an ™ der Welle 31 angeklemmt ist und dessen Zeigerspitze sich über eine seitlich am Gehäuse angeordnete Skala 37 bewegt.

Die Zeigerwelle 31 trägt im mittleren Bereich einen zylindrischen Block 38, der mit einer radialen Gewindebohrung versehen ist, in die eine Stiftschraube 39 eingeschraubt ist, welche an ihrem inneren Ende einen Kugelkopf 40 trägt. Der Kugelkopf ist in einer radialen Bohrung 41 eines Schaftes 42 gelenkbeweglich gelagert. Der Schaft 42 ist mit dem

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Schieber 24 des Umgehungsventils verbunden. Aus Pig. I ist zu erkennen, daß bei der Bewegung des Schiebers entgegen der Federkraft der Zeiger 35 über den Schaft 42 des Schiebers mitgenommen und dabei der Zeiger 35 über die Skala verschwenkt wird.

Im Betrieb strömt die Hydraulikflüssigkeit auf der Hochdruckseite des hydraulischen Systems über den Einlaß 21 und die Eadialbohrungen 25 in das Filtergehäuse und in diesem radial in die Eingspalte zwischen den Filterscheiben, von hier axial durch das Filterscheibenpaket nach oben in einen Abflußraum 43, der mit dem Filterauslaß 22 verbunden ist. Die von der Hydraulikflüssigkeit mitgeführten Schmutzteilchen werden dabei an dem Spaltfiltereinsatz abgelagert, wobei sich im Laufe des Betriebs der Durchflußwiderstand des Filters, d.h. das Druckgefälle zwischen Filtereinlaß und Filterauslaß erhöht. Bei fortschreitender Verschmutzung des Filters öffnet das Umgehungsventil die Verbindung zwischen Filtereinlaß 21 und Filterauslaß 22. Hierbei bewegt sich der Schieber 24 gegen die !Rückstellkraft der Feder 26 nach % oben, so daß die Radialbohrungen 25 mit den Bohrungen 28 und dem Filterauslaß 22 in Verbindung kommen und damit Filtereinlaß 21 und Filterauslaß 22 kurzgeschlossen werden. Die Hydraulikflüssigkeit kann jetzt unter Umgehung des Spaltfiltereinsatzes durch.das Filter hindurchfließen. Der jeweilige Verschmutzungsgrad des Filters wird durch den mit dem federbelasteten Schieber 24 verbundenen Zeiger 35 an der Skala 37 angezeigt. Damit ist der Bedienungsperson die

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Kontrollmöglichkeit des Filters gegeben, so daß sie den Verschmutzungszustand des Filters jederzeit feststellen und das Filter durch Drehen des Handrades wieder reinigen kann. Beim Drehen des Filtereinsatzes wird der an den Filterscheiben abgelagerte Schmutz abgestreift und in dem Schmutzsammeiraum 19 aufgefangen. Zum Entleeren des Schmutzsammeiraumes 19 wird der Schraubstopfen 12 abgeschraubt oder ein Absperrhahn geöffnet und das Filtergehäuse durchspült. Auf diese Weise ist eine leichte Reinigung möglich.

Ein Ausbauen des Filtereinsatzes ist also nicht erforderlich. Die Verschmutzungsanzeige läßt sich auch in anderer Weise durchführen. Beispielsweise ist es möglich, den Schaft 42 des Schiebers 24 nach oben so weit zu verlängern, daß er bei der Schieberbewegung nach oben über das Gehäuse 30 hervorragt, wie dies in Fig. 2 bei 42' gestrichelt angedeutet ist. Das Maß, um das der Schaft 42' über das Gehäuse hervorragt, ist abhängig von der Stellung des Schiebers 24 und damit vom Verschmutzungsgrad des Schiebers. Mittels einer neben dem Schaftende 42· angeordneten Linearskala läßt sich somit ebenfalls der jeweilige Verschmutzungsgrad des Filters feststellen.

Es besteht auch die Möglichkeit, einen mechanischen Drehantrieb für die Welle 14 und den hiermit verbundenen Filtereinsatz vorzusehen. Beispielsweise läßt sich dies dadurch bewirken, daß der Schaft 42 des Schiebers 24 über

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ein Zalmgetriebe mit einem am oberen Ende der Welle sitzenden Zahnrad getrieblich so verbunden ist, daß bei der Bewegung des Schiebers die Welle in Drehung versetzt und damit die Reinigung der 3?ilterscheiben bewirkt wird. Andererseits kann die Anordnung aber auch so getroffen werden, daß der Schieber 24· über seinen Schaft 42 ein Steuerventil schaltet, welches eine Zuleitung des hydraulischen Druckmittels zu einem hydraulischen Drehantrieb des Spaltfiltereinsatzes öffnet. Auch könnte ein von einem Zeitglied, z.B. einer einfachen Zeituhr, betätigter hydraulischer Drehantrieb vorge- " sehen werden.

Das vorstehend beschriebene Filter ist für einen Betriebsdruck von JOO - 350 Bar oder darüber und für eine Durchflußmenge von 200 l/min oder mehr ausgelegt. Es wird auf der Hochdruckseite in das hydraulische System eingeschaltet." Die Spaltbreite des Filters beträgt, wie erwähnt, im allgemeinen 50 oder 100 jul , wodurch eine Feinstfilterung der Hydraulikflüssigkeit im Zulauf zu den Verbrauchern gewährleistet ist. "

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Claims

Ansprüche

(1.1 Hochdruckfilter für Hydrauliksysteme in Bergbaubetrieben, mit einem in einem Filtergehäuse angeordneten Filtereinsatz und zweckmäßig einem zwischen Filtereinlaß und Filterauslaß angeordneten Umgehungsventil nebst Schmutzanzeiger, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (13) oberhalb eines mit einer Schmutzablaßvorrichtung (12) versehenen Schmutzsammeiraumes (19) angeordnet ist und aus einem im Filtergehäuse (10) drehbaren Spaltfilter besteht, zwischen dessen Filterscheiben feststehende Reinigungselemente eingreifen.
2. Hochdruckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinlaß (21) und der Filterauslaß (22) mit dem Umgehungsventil am oberen Ende des zylindrischen Filtergehäuses (10) angeordnet sind, dessen unterer Bodenraum den Schmutzsammeiraum (19) bildet, der am Gehäuseboden (11) mittels eines Stopfens oder eines Ablaßventils verschlossen ist.
3- Hochdruckfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgehungsventil in einer auswechselbaren Einsatzpatrone (23) angeordnet ist.
4. Hochdruckfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmutzanzeigergehäuse (30) mit der Einsatzpatrone (23) zu einer Baueinheit verbunden ist.

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5- Hochdruckfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgehungsventil einen federbelasteten Schieber (24) aufweist, der mit einem Schaft (42) versehen ist, welcher gelenkbeweglich mit einem drehbaren Schmutzanzeiger (35) verbunden ist*
6. Hochdruckfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5? gekennzeichnet durch einen zeitabhängig oder in Abhängigkeit von dem Verschmutzungsgrad des Filters arbeitenden Drehmechanismus für den Spaltfiltereinsatz (13).
7. Hochdruckfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (24) mit dem Drehmechanismus des Spaltfiltereinsatzes (13) getrieblich gekoppelt ist.
8. Hochdruckfilter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen von dem Schieber (24) gesteuerten hydraulischen Drehmechanismus für den Spaltfiltereinsatz (13).
9. Hochdruckfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmutzanzeiger oder ein von dem Verschmutzungsgrad bzw. dem Staudruck beeinflußtes Stell- oder Schaltglied zugleich das Auslöseglied für den Drehmechanismus ist.
10. Hochdruckfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (13) aus rostfreiem Stahl besteht und das Filtergehäuse (10) mit einem korrosionsfesten Fickelüberzug versehen ist.

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