DE2161703C2

DE2161703C2 - Hochdruckfilter für Hydrauliksysteme in Bergbaubetrieben

Info

Publication number: DE2161703C2
Application number: DE2161703A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 4628 Altlünen Mutzke; Harry 4710 Lüdinghausen Rosenberg; Walter 4600 Dortmund Weirich
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1971-12-13
Filing date: 1971-12-13
Publication date: 1981-09-17
Also published as: BE791307A; FR2177692A1; US3840119A; DE2161703A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochdruckfilter für Hydrauliksysteme in Bergbaubetrieben, mit einem in einem Filtergehäuse angeordneten Filtereinsatz und mit einem bei einem vorgegebenen Differenzdruck öffnenden, den Filtereinlaß mit dem Filterauslaß kurzschließenden Umgehungsventil mit Schmutzanzeige, welches zusammen mit dem Filterauslaß am oberen Ende des Filtergehäuses angeordnet ist.

Aus der US-PS 33 68 679 ist ein Filtergerat bekannt, dessen den Filtereinsat? aufnehmendes Filtergehäuse am Gehäuseboden den Filtereinlaß und im oberen Bereich an einem seitlichen Gehauseanbau den Filterauslaß aufweist, wobei in dem Gehäir.eanbau das mit einer Schmutzanzeige versehene Umgehungsventil angeordnet ist. Bei einem vorgegebenen Differenzdruck öffnet das federbelastete Umgehungsventil, w'jnrrh der Filtereinlaß und der Filterauslaß kurzgeschlossen werden. Hierbei strömt die ungefilterte Flüssigkeit von unten nach oben durch das Filtergehäuse am zylindrischen Filtereinsatz vorbei mit der Folge, daß am Filtereinsatz abgelagerter Schmutz von der ungefilterten Flüssigkeit mitgerissen und über den Filterauslaß in das hydraulische System mitgeführt werden kann.

Zur Filterung der Hydraulikflüssigkeit in hydraulischen Systemen, z. B. hydraulischen AusbausysteTien für

lu den Untertagebau, sind Filtergeräte in verschiedenen Ausführungen bekannt, die unter anderem mit Filtereinsätzen aus einem Sintermaterial oder mit Spaltfiltereinsätzen versehen sind. Die bekannten Spaltfilter werden im allgemeinen als Rücklauffilter in hydraulichen

is Systemen eingesetzt Sie bestehen aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Filterscheiben, zwischen denen feine Filterspalte vorhanden sind, so daß die Schmutzteilchen aus der die Filterspalte radial durchströmenden Hydraulikflüssigkeit ausgefiltert werden.

Das Reinigen des Spaltfiltereinsatzes geschieht mittels Reinigungselemente, die zwischen die Filterscheiben fassen, so daß sie den Schmutz beim Drehen des Spaltfiltereinsatzes abstreifen (»Mann-Spaltfilter zur Reinigung von öl, Kraftstoff und anderen Flüssigkeiten«, Impressum 1.11.61). Die Reinigung der Spaltfiltereinsätze kann, statt von Hand, auch automatisch mit Hilfe eines besonderen Drehantriebes ei folgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Filter bei vergleichsweise einfacher

«ι und betriebssicherer Bauweise so auszugestalten, daß im By-paß-Betrieb die Druckflüssigkeit ohne Kontakt mit dem ausgefilterten Schmutz auf kürzestem Wege abgeleitet wird, wobei das Umgehungsventil als leicht auswechselbare Einheit ausgebildet sein soll. Dabei soll

'ή sich der für Betriebsdrücke von im allgemeinen über 300 bar ausgelegte Filter möglichst auch durch einfache Wartung und leichte Reinigung auszeichnen, was im Hinblick auf die Verwendung des Filters in Bergbaubetrieben von besonderer Bedeutung ist.

4" Die vorgenannte Aufgabe wiro erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der ebenfalls am oberen Ende des Filtergehäuses angeordnete Filtereinlaß vor dem Eingang in das Filtergehäuse über die Umgehung mit dem Filterauslaß verbunden ist, daß in der Umgehung eine das Umgehungsventil aufnehmende auswechselbare Einsatzpatrone angeordnet ist, und daß das Filtergehäuse oberhalb eines mit einer Schmutzablaßvorrichtung versehenen Schmutzsammeiraumes einen drehbaren Spaltfiltereinsatz mit zwischen dessen

v> Filterscheiben fassenden feststehenden Reinigungselementen aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Filter sind demgemäß dor Filtereinlaß und der Filterauslaß dicht nebeneinander am oberen Ende des Filtergehäuses angeordnet, so

" daß im Bypaß-Betrieb, d. h. beim öffnen des Umgehungsventils, die zufließende Druckflüssigkeit unmittelbar, also ohne in das den Filtereinsatz aufnehmende Filtergehäuse zu gelangen, in den Filterauslaß abfließt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Druckflüssigkeit

M) auf kürzestem Wege und ohne Kontakt mit dem bereits ausgefilterten Schmutz abgeleitet wird, Das Umgehungsventil ist nach Art einer Einsatzpatrone ausgebildet, die leicht auswechselbar in der den Filtereinlaß mit dem Filterauslaß verbindenden Umgehung angeordnet

^Μ ist. Die Verwendung einer leicht auswechselbaren Einsatzpatrone für das Umgehungsventil erleichtert die Montage, die Wartung und das Auswechseln des Ventils.

Bei dem erfindungsgemäüen Hochdruckfilter bildet

der Bodenraum des Filtergehäuses einen mit einer Schmutzablaßvorrichtung versehenen Schmutzsammelraum, in welchem der von dem drehbaren Spaltfiltereinsatz mit Hilfe der Reinigungselemente abgestreifte Schmutz aufgefangen wird. Der Schmutzsammeiraum liegt außerhalb des Strömungsweges der durch den Filter fließenden Druckflüssigkeit.

Eine im Aufbau, in der Montage und Wartung besonders einfache Anordnung ergibt sich, wenn in weiterer Ausgeitaltung der Erfindung mit der Einsatzpatrone ein Schmutzanzeigergehäuse zu einer Baueinheit verbunden ist. Das Umgehungsventil und der Schmutzanzeiger sind hierbei mit der Einsatzpatrone zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die sich mit wenigen Handgriffen am Filtergehäuse anbauen und im Bedarfsfall auswechseln läßt.

Die Schmutzanzeigevorrichtung läßt sich in einfacher Weise so ausgestalten, daß ein federbelasteter Schieber des Umgehungsventils einen Schaft aufweist, welcher gelenkbeweglich mit einem drehbaren Schmutzanzeiger verbunden isL Ferner besteht die Möglichkeit, den Schieber des Umgehungsveniils mit einem Drehmechanismus des Spaltfiltereinsatzes getrieblich zu Koppeln. Es kann hierbei mit einem selbsttätig in Abhängigkeit vom Differenzdruck bzw. vom Verschmutzungsgrad des Filters betätigten oder mit einem in vorbestimmten Zeitintervallen betätigten Drehmechanismus gearbeitet werden. Die getriebliche Kopplung des Schiebers des Umgehungsventils mit dem Drehmechanismus läßt sich derart ausführen, daß die in Abhängigkeit von dem Differenzdruck im Filter erfolgende Stellbewegung des Schiebers zugleich die Drehung des mit dem Schieber getrieblich gekoppelten Spaltfiltereinsatzes bewirkt. Andererseits läßt sich die Anordnung aber auch so treffen, daß der Schieber des Umgehungsventils den Drehmechanismus des Filtereinsatzes steuern, beispielsweise derart, daß von dem Schieber ein Steuerventil betätigt wird, welches einen von der Hochdruckflüssigkeit angetriebenen hydraulischen Drehmechanismus für den Spaltfiltereinsatz einschaltet Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung, bei der der Schmutzanzeiger oder ein von dem Verschmutzungsgrad bzw. dem Differenzdruck beeinflußtes Schaltglied zugleich das Auslöseglied für den Drehmechanismus des Spaltfiltereinsatzes ist

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochdruckfilters dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Hochdruckfilter in Seitenansicht, teilweise im Vertikalschnitt;

F i g. 2 im Vertikalschnitt und in größerem Maßstab des bei dem Hochdruckfilter nach F i g. 1 vorgesehene Umgehungsventil mit dem Schmutzanzeiger;

Fig.3 eine Draufsicht auf den Hochdruckfüter gemäß Fig. I, wobei der Schmutzanzeiger mit seinem Gehäuse im Horizontalschnitt dargestellt ist

Der in der Zeichnung dargestellte Hochdruckfilter weist ein zylindrisches Filtergehäuse 10 auf, welches am Boden 11 mittels einer Schmutzablaßvorrichtung, hier mittels eines Schraubstopfens 12 verschlossen ist. Anstelle des Schraubstopfens 12 könnte aber auch ein Ablaßventil, z. B, ein Kugelablaßhahn od, dgl, vorgesehen sein. Das Filtergehäuse 10 nimmt einen Spaltfiltereinsatz 13 auf. Dieser weist eine axiale Welle 14 auf, die am oberen, aus dem Filtergehäuse 10 herausragenden Ende mit einem Handrad 15 versehen ist. Die Welle 14 durchfaßt eine Buchse 16, die in einer Axialbohrung eines Gehäusedeckels 17 sitzt. Zur Abdichtung der Welle 14 in dem Güäusedeckel 17 dient eine Dichtungsmanschette 18.

Auf der Welle 14 sitzt ein Paket metallener Filterscheihen 13', die zweckmäßig aus rostfreiem Stab! gefertigt sind. Der axiale Abstand der Filterscheiben 13' entspricht der gewünschten Filterspaltbreite; er beträgt z. B. 50 oder 100 μ. Spaltfilter dieser Art, bei denen die Druckflüssigkeit von außen radial in die Ringspalte zwischen die Filterscheiben 13' strömt und dann im Inneren des Spaltfiltereinsatzes 13 bis zum Filterauslaß

ι ο hochsteigt, sind bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.

Der Spaltfiltereinsatz 13 ist mittels des am oberen Ende der Welle 14 befestigten Handrades 15 um seine Achse drehbar, um den Spaltfiltereinsatz 13 bei

ίο Sättigung des Filters, d.h. bei einem bestimmten Verschmutzungsgrad von dem ausgefilterten Schmutz zu reinigen. In die Spalte zwischen den übereinander angeordneten Filterscheiben 13' greifen jeweils zwei diametral einander gegenüber angeordnete Reinigungselemente 13", welche aus dünnen Metalleisten bestehen, deren Dicke etwas geringer ist als :.'Y Spaltbreite des SpaHfiitereinsatzes und die somit beirr Drehen des Spaltfiltereinsatzes 13 den an den Filterscheiben 13' anhaftenden Schmutz abstreifen, so daß dieser nach

;><·, unten in einen Schmutzsammeiraum 19 des Filtergehäuses 10 fS'.lt Der Schmutzsammeiraum 19 befindet sich unterhalb des Spaltfiltereinsatzes 13 im Bodenbereich des Filtergehäuses 10. Die genannten Reinigungselemente 13" sind an zwei Axialstangen 20 und 20'

ίο befestigt, die an der Unterseite des Geifäusedeckels 17 hängend angeordnet sind. Damit die Filterscheiben 13' beim Drehen des Handrades 15 gegenüber den feststehenden Reinigungselementen 13" bewegt werden, ist die Welle 14 im Bereich des Spaltfiltereinsatzes 13 als Vierkantwelfe ausgebildet, wobei die einzelnen Filterscheiben 13' entsprechende Vierkantlöcher aufweisen. Der gesamte Spaltfiltereinsatz 13 läßt sich zusammen mit den Reinigungselementen 13" beim Abheben des Gehäusedeckels 17 aus dem Filtergehäuse 10 nach oben herausziehen.

Am oberen Ende des Filtergehäuses 10 ist seitlich ein FiIt -i-einlaß 21 und parallel zu diesem ein Filterauslaß 22 vorgesehen. Der Filtereinlaß 21 und der Filterauslaß 22 sind über eine Axialbohrung verbunden, die eine Umgehung bildet und eine Einsatzpatrone 23 aufnimmt, in der sich ein Umgehungsventil 24 befindet. 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

Vi Verbindung zwischen dem Filtereinlaß 21 und dem Filterauslaß 22 verschließt. Die hülsenartige Einsatzpatrone 23 ist mit Mantelbohrungen 27 und 28 versehen, welche die Verbindung am Filtereinlaß 21 bzw. am Filter>'jslaß 22 herstellen. Die das Umgehungsventil 24 aufnehmende Einsatzpatrone 23 ist von oben in eine Axialbohrung eingcsihoben und mittels einer Schraubkappe 29 am Filtergehäuse 10 bzw. seinem den Filtereinlaß 21 bildenden Gehäuseteil festgelegt.
Mit der Einsatipatrone 23 ist am oberen Ende ein

ho Schmutzanzeigerg^häuse 30 zu einer Baueinheit verbunden. In dem Schmutzanzeigergehäuse 30 ist eine Welle 31 in Gleitbuchsen 32 drehbar gclage-t. Zur Abdichtung der Welle sind Dichtringe 33 vorgesehen. Auf der einen Seite ist die Welle 31 in einem

h-, 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 Schmutzanzeieer 35. der mittels einer Klemm-

schraube 36 an der Welle 31 angeklemmt ist und dessen Zeigerspitze sich über eine seitlich am Schmutzanzeigergehäuse 30 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 ein^n Kugelkopf 40 trägt. Der Kugelkopf 40 ist in einer radialen Bohrung 41 eines Schaftes 42 geienkbeweglich gelagert. Der Schaft 42 ist mit dem Schieber 24' des Umgehungsventils 24 verbunden. Aus Fig. t ist zu erkennen, daß bei der Bewegung des Schiebers 24' entgegen der Federkraft der Schmutzanzeiger 35 über den Schaft 42 des Schiebers 24' mitgenonimen und dabei der über die Skala 37 verschwenkt wird.

Im Betrieb strömt die Druckflüssigkeit auf der Hochdruckscite des hydraulischen Systems über den Filtereinlaß 21 und die Radialbohrungen 25 in das Filtergehäuse 10 und in diesem radial in die Ringspalte £wi!)CMeM UCH r nici sCiiciücn ί j', vuii nicf BXiai uüfCn OdS Filterscheibenpaket nach oben in einen Abflußraum 43, der mit dem Filterauslaß 22 verbunden ist. Die von der Druckflüssigkeit mitgeführten Schmutzteilchen werden dabei an dem Spaltfiltereinsatz 13 abgelagert, wobei sich im Laufe des Betriebs der Durchflußwiderstand des Filters, d. h. der Differenzdruck zwischen Filtereinlaß 21 und Filterauslaß 22 erhöht. Bei fortschreitender Verschmutzung des Filters, d. h. bei einem vorbestimmten Differenzdruck öffnet das Umgehungsventil 24 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 Fiherauslaß 22 in Vei bindung kommen und damit der Filtereinlaß 21 und der Filterauslaß 22 kurzgeschlossen werden. Die Druckflüssigkeit kann jetzt unter Umgehung des den Spaltfiltereinsatz 13 aufnehmenden Filtergehäuses 10 auf kürzestem Weg vom Filtereinlaß 21 in den Filterauslaß 22 schließen. Der jeweilige Verschmutzungsgrad des Filters wird durch den mit dem federbelasteten Schieber 24' verbundenen Schmutzan/'eiger 35 an der Skala 37 angezeigt. Damit ist der Bedienungsperson die Kontrollmöelichkeit des Filters gegeben, so daß sie den Verschmutzungszustand des Filters jederzeit feststellen und den Filter durch Drehen des Handrades 15 wieder reinigen kann. Beim Drehen des Spaltfiltereinsatzes 13 mit Hilfe des Handrades 15 wird der an den Filterscheiben 13' abgelagerte Schmutz von den Reinigungselementen 13" abgestreift und in dem Schmutzsammelraum 19 aufgefangen. Zum Entleeren des Schmutzsammelraumes 19 wird der die Schmutzablaßvorrichtung 12 bildende Schraubstopfen abgeschraubt oder ein Absperrhahn geöffnet und das Filtergehäuse 10 durchspült. 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 Schmutzanzeigergehäuse 30 hervorragt, wie dies in F i g. 2 bei 42' gestrichelt angedeutet ist. Das Maß. um das der Schaft 42' über das Schmutzanzeigergehäuse 30 hervorragt, ist abhängig von der Stellung des Schiebers 24' und damit vom Verschmutzungsgrad des

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angeordneten Linearskala läßt sich somit ebenfalls der jeweilige Verschmutzungsgrad des Filters feststellen.

Es besteht auch die Möglichkeit, einen mechanischen Drehmechanismus für die Welle 14 und den hiermit verbundenen Spaltfiltereinsatz 13 vorzusehen. Beispielsweise läßt sich dies dadurch bewirken, daß der Schaft 42 des Schiebers 24' über ein Zahngetriebe mit einem am oberen Ende der Welle 14 sitzenden Zahnrad getriebl· h so verbunden ist. daß bei der Bewegung des Schiebers 24' die Welle 14 in Drehung versetzt und damit die Reinigung des Spaltfiltereinsatzes 13 bewirkt wird. Andererseits kann die Anordnung aber auch so getroffen werden, daß der Schieber 24' über seinen Schaft 42 ein (nicht dargestellten) Steuerventil schaltet, welches eine Zuleitung der Druckflüssigkeit zu einem hydraulischen Drehantrieb des Spaltfiltereinsatzes 13 öffnet. Auch könnte ein von einem Zeitglied, z. B. einer einfachen Zeituhr, betätigter hydraulischer Drehantrieb für den Spaltfiltereinsatz 13 vorgesehen werden.

Der vorstehend beschriebene Filter ist für einen Betriebsdruck von über 300 Bar und für eine Diirchflußmenge von 200 l/min oder mehr ausgelegt. Er wird auf der Hochdruckseite in das hydraulische System eingeschaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochdruckfilter für Hydrauliksysteme in Bergbaubetrieben, mit einem in einem Filtergehäuse angeordneten Filtereinsatz und mit einem vorgegebenen Differenzdruck öffnenden, den Filtereinlaß mit dem Filterauslaß kurzschließenden Umgehungsventil mit Schmutzanzeige, welches zusammen mit dem Filterauslaß am oberen Ende des Filtergehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ebenfalls am oberen Ende des Filtergehäuses (tO) angeordnete Filtereinlaß (21) vor dem Eingang in das Filtergehäuse (10) über die Umgehung mit dem Filterauslaß (22) verbunden ist, daß in der Umgehung eine das Umgehungsventil (24) aufenehmende auswechselbare Einsatzpatrone (23) angeordnet ist, und daß das Filtergehäuse (10) oberhalb eines mit einer Schmutzablaßvorrichtung (12) versehenen Schmutzsammeiraumes (19) einen drehbaren Spaltfiltereinsatz (13) mit zwischen dessen Filterscheiben (13') fassenden feststehenden Reinigungselementen (13") aufweist.

2. Hochdruckfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einsatzpatrone (23) ein Schmutzanzeigergehäuse (30) zu einer Baueinheit verbunden ist

3. Hochdruckfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein federbelasteter Schieber (24') des Umgehungsventils (24) einen Schaft (42) aufweist, welcher gelenkbeweglich mit einem drehbaren Schmutzanzeiger (35) verbunden ist

4. Hochdruckfilter nech einen der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (24') des Umgehungsventils (24) mit Einern Drehmechanismus des Spaltfiltereinsatzes (13) getrieblich gekoppelt ist.

5. Hochdruckfilter nach einem der Ansprüche 1 bis

4, gekennzeichnet durch einen von dem Schieber (24') des Umgehungsventils (24) gesteuerten hydrautischen Drehmechanismus für den Spaltfiltereinsatz (13).

6. Hochdruckfilter nach einem der Ansprüche 1 bü

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmutzanzeiger (35) oder ein von dem Verschmutzungsgrad bzw. dem Differenzdruck beeinflußtes Schaltglied zugleich das Auslöseglied für den Drehmechanismus des Spaltfiltereinsatzes (13) ist.