DE4011913A1

DE4011913A1 - Hydrauliksystem mit filter und filteranordnung

Info

Publication number: DE4011913A1
Application number: DE4011913A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: BEYER RUDI DIPL ING
Current assignee: Krampe & Co Fertigung In Bergbaubedarf 59077 GmbH
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1991-10-17
Also published as: DE4011913C2

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit Filter.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Filteranordnung.

Stand der Technik

Es ist z. B. bekannt, in Hochdruckkreisläufen den ge samten Ölstrom im Rücklauf zu filtern. Dabei können nur relativ grobe Filter verwendet werden, so daß die im Öl strom, z. B. bei Verbrennungskraftmotoren, enthaltenen Schwebestoffe nicht ausgefiltert werden. Dies bedingt einen relativ häufigen Ölwechsel, z. B. schon nach 10 000 oder 20 000 km. Wollte man das Öl länger verwenden, so müßte man bei den bisher vorbekannten Hydrauliksystemen Filter mit entsprechenden Feinheiten einbauen. Dies würde aber einen zu hohen Druckverlust bedeuten, da derartige Filter einen entsprechenden Widerstand im Ölstrom dar stellen. Andererseits lassen sich auch riesig große Fil ter, die dann erforderlich wären, räumlich nicht unter bringen.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Hydrauliksy stem der vorbekannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei praktisch allen vorkommenden Hydraulikkreisläufen, auch bei Hochdruckkreisläufen, die Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Schmieröl, wesentlich besser gereinigt wer den kann als bisher.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Filteranordnung zu schaffen, die relativ preiswert ist, sich schnell ein- und ausbauen läßt und bei ihrer Verwendung es gestattet, die Hydraulikflüssigkeit, insbe sondere Schmieröl, viel länger zu verwenden als dies nach bisher bekannten Systemen möglich ist.

Lösung der Aufgabe betreffend das Hydrauliksystem

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiederge gebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Dadurch, daß bei der Erfindung aus dem Hydraulikkreis lauf, insbesondere einem Hochdruckkreislauf, nur ständig eine Teilmenge abgezweigt wird, die über ein mit der ent sprechenden Feinheit ausgestattetes Filter strömt, ist es möglich, Schwebestoffe in der Hydraulikflüssigkeit, ins besondere Schmieröl, vollständig oder doch nahezu voll ständig auszufiltern. Während dies bei den bisherigen Hydrauliksystemen wegen des hohen Widerstandes derartig feiner Filter nicht möglich war, ist dies bei Anwendung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems unproblematisch, da nur immer ein Teilförderstrom über das Filter geleitet und anschließend wieder dem Haupthydraulikstrom, insbe sondere dem Hochdruckkreislauf, zugeführt wird. Aus diese Weise wird nach und nach das gesamte Öl ständig über das Feinfilter geleitet und so weitgehend gereinigt, daß bei Anwendung eines derartigen Hydrauliksystems in Verbren nungsmotoren, beispielsweise PKW, das Öl statt z. B. 20 000 km etwa 100 000 km in der Maschine verbleiben kann.

Das Stromregelventil läßt dabei immer nur eine vorbe stimmbare Hydraulikmenge, insbesondere Schmierölmenge, über das Filter fließen. Der Verschmutzungsgrad des Fil ters wird von einem Manometer durch Druckerhöhung ange zeigt. Wird ein vorbestimmbarer, durch ein Regelventil einstellbarer Widerstand am Filter erreicht, so öffnet das Druckregelventil und läßt den Teilförderstrom unge filtert zu einem Vorratsbehälter abströmen. Dies ist für den Benutzer ein Zeichen dafür, daß das Filter gegen ein unverschmutztes, neues Filter ausgewechselt werden muß. Das Feinfilter kann in Form einer Filterpatrone leicht handhabbar bereitgestellt werden. Eine Unterbrechung des Hochdruckkreislaufes ist nicht erforderlich, da sich der über das Stromregelventil und damit über das Feinfilter bzw. das Druckbegrenzungsventil strömende Teilförderstrom über ein Absperrventil absperren läßt. Das erfindungsge mäße Hydrauliksystem, insbesondere für Hoch druckkreisläufe, gestattet es somit, bei allen vorbekann ten Druckmitteldrücken, insbesondere Schmieröldrücken, die bisher aue den geschilderten Gründen nicht möglich gewesene Filterung des Schmieröles vorzunehmen. Da man es durch das Stromregelventil in der Hand hat, nur eine vor bestimmbare Ölmenge über das Feinfilter strömen zu las sen, kann das Feinfilter mit der jeweils gewünschten Feinheit, z. B. hochfein, ausgebildet werden, da sein Wi derstand auf den gesamten Hochdruckkreislauf nicht mehr entscheidend ins Gewicht fällt. Z. B. können im Hoch druckkreislauf 300 bis 400 l im Umlauf sein, während über das Stromregelventil und damit über das Feinfilter nur etwa 1,8 bis 3 l/min. geleitet werden. Der dadurch im Ge samthydrauliksystem durch das Feinfiltern hervorgerufene Druck fällt nicht mehr entscheidend ins Gewicht.

Lösung der Aufgabe betreffend die Filteranordnung

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 2 wiederge gebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Die Erfindung ermöglicht es, eine Filteranordnung so zu bauen, daß sie das Stromregelventil, Manometer, Feinfil ter, Rückschlagventil und Druckbegrenzungsventil in einem Gehäuse raumsparend unterbringen lassen. Hierbei kann eine patronenförmige Ausgestaltung in Betracht kommen. Z. B. können der Anschluß für das Druckbegrenzungsventil und der Anschluß für den Ölaustritt in einer Konsole unter halb des Feinfiltereinsatzes angeordnet sein, so daß sich der Filteransatz von oben leicht aus einem Gehäuse herausnehmen und gegen ein unverbrauchtes Feinfilter er setzen läßt. Das Manometer kann an einem Deckel angeord net sein.

Die Patentansprüche 2 und 3 beschreiben weitere vorteil hafte Ausführungsformen der Erfindung.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen Hydraulikplan eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems mit Feinfilter;

Fig. 2 eine Filteranordnung teils im Längsschnitt, teils herausgebrochen dargestellt, teils in der Ansicht und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Behälter bezeichnet, der in Fig. 1 allerdings aus Gründen der schematischen Dar stellungen an drei verschiedenen Stellen auftaucht, aber in einer konkreten Maschine oder dergleichen nur an einer Stelle vorhanden ist, zu dem dann die Leitungen hinge führt sind.

Das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Druckbegrenzungsven til, während mit 3 eine motorisch angetriebene Hochdruck pumpe bezeichnet ist, die über eine Ansaugleitung 4 Hydraulikflüssigkeit aus dem Behälter 1 ansaugt und über eine Förderleitung 5 in eine Hochdruckleitung 6 hinein fördert. An die Hochdruckleitung 6 ist auch das Druckbe grenzungsventil 2 angeschlossen, während mit dem Bezugs zeichen 7 eine Leitung bezeichnet ist, die von dem Druck begrenzungsventil 2 zu dem Behälter 1 hinführt.

Die Hochdruckleitung 6 teilt sich in zwei Leitungsab schnitte 8 und 9 auf, von denen der Leitungsabschnitt 8 zu dem nicht dargestellten Verbraucher hinführt, während der Leitungsabschnitt 9 als Bypaßleitung ausgebildet ist.

In die Bypaßleitung 9 ist ein Absperrventil 10 eingeschaltet, das z. B. durch Fernbedienung oder von Hand in Verschlußstellung oder in Offenstellung steuerbar ist. Durch das Absperrventil 10 läßt sich die Bypaßlei tung 9 von der Hochdruckleitung 6 absperren.

In die Bypaßleitung 9 ist ein Stromregelventil 11 als Mengenregler eingeschaltet. Des weiteren ist an die dem Stromregelventil 11 nachgeschaltete Leitung 13 an Manome ter 12 angeschlossen. Die Leitung 13 ist in zwei Lei tungsabschnitte 14 und 15 aufgeteilt, von denen der Lei tungsabschnitt 14 zu einem Druckbegrenzungsventil 16 hin führt, das über die Leitung 17 an den Behälter 1 flüssig keitsleitend angeschlossen ist, während die Leitung 15 über eine Filteranordnung 18 und ein Rückschlagventil 19 sowie eine Leitung 20 ebenfalls an die Leitung 17 und da mit an den Behälter 1 angeschlossen ist.

In der Hochdruckleitung 6 herrscht bei der dargestellten Ausführungsform ein maximaler Druckmitteldruck von 315 bar.

Das Stromregelventil 11 kann auf einen Durchfluß von etwa 1,8 bis 3 l/min. eingestellt werden, während das Druckre gelventil bei 5 bar öffnet. Demzufolge kann am Filter 18 maximal ein Druck von 5 <ar auftreten. Bei höherem Druck öffnet das Druckbegrenzungsventil 16 und läßt das Druck mittel über die Leitung 17 zum Tank 1 abströmen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll über die Leitung 8 etwa 300 bis 400 l fließen. Der Volumenstrom von 1,8 bis 3 l/min., der über das Stromregelventil 11 strömt, ist somit sehr gering. Auf diese Weise läßt das Filter 18 als Fein- oder Feinstfilter ausbilden. Nach und nach wird die gesamte im System befindliche Ölmenge al lerdings über das Feinstfilter 18 geleitet. Je nach Ver schmutzungsgrad des Feinstfilters 18 steigt der am Mano meter 12 ablesbare Druck von 0 bis 10 bar an. Bei einem vorgegebenen Wert kann ein akustisches und/oder optisches oder sonstiges Signal eingeschaltet werden bzw. sichtbar, was dem Benutzer ein Hinweis darauf gibt, daß den Fil teransatz im Feinstfilter oder Feinfilter 18 auszutau schen. Bei einem höheren Druck als 5 bar öffnet das Druckbegrenzungsventil 16.

Da immer nur ein kleiner Volumenstrom aus dem gesamten System über das Fein- bzw. Feinstfilter 18 geleitet und von Verunreinigungen, insbesondere Schwebestoffen, befreit wird, läßt sich bei Anwendung dieses Hydrauliksystems, z. B. im PKW, das Öl viel länger im Motor verwenden als nach bisherigen bekannten Verfahren. Z. B. kann das Öl etwa drei- bis achtmal, insbesondere vorzugsweise fünfmal so lange wie nach bisherigen Hydrauliksystemen im Motor ver bleiben.

Die Druckbegrenzungsventile 2 und 16 können einstellbar ausgebildet sein.

Aus den Fig. 2 und 3 ist die Filteranordnung im einzelnen zu ersehen.

Mit dem Bezugszeichen 21 ist ein Filtereinsatz als Fein filter oder Feinstfilter für hydraulische Medien, insbe sondere für Schmieröle, bezeichnet, der in einem zylindrischen Gehäuse 22 als Patrone einsetzbar ist. Das Gehäuse 22 ist in der Zeichnungsebene oben durch einen Deckel 23 verschlossen, der durch eine Schraube 24 gehal ten ist, die koaxial zur Längsachse des Gehäuses 22 ver läuft und in eine Sackbohrung mit Gewinde 26 eines Gegen lagers 25 einschraubbar ist. Der Schraubbolzen ist auf einem Teil seiner axialen Länge, und zwar koaxial, von einem Kanal 27 in Form einer Bohrung durchsetzt, an die sich um 90 Grad versetzt ein Stichkanal 28 anschließt, der in eine obere Kammer 29 des Gehäuses 22 ausmündet.

Der Kanal 27 mündet in die Sackbohrung 26 aus, die ihrer seits an eine Bohrung 30 angeschlossen ist, die in eine Sackbohrung 31 eines Anschlußstückes 32 ausmündet. Die Sackbohrung 31 steht über einen Kanal 33 in einem Filter boden 34 und die Leitung 14 mit dem Druckbegrenzungsven til 16 (Fig. 1) bzw. über einen Anschluß 35 für den Ölaustritt in Verbindung.

Mit dem Bezugszeichen 36 ist eine Konsole (in Fig. 2 ver setzt gezeichnet) bezeichnet.

Bei 37 ist ein Ringkanal dargestellt, in den das gefil terte Öl oder dergleichen austritt und über eine Leitung 38 abströmt. Aus Fig. 3 läßt sich die räumliche Zuordnung der Teile im Filterboden 34 erkennen.

Bei 39 ist eine Verschlußschraube angedeutet, während 40 einen Gewindeanschluß für die Leitung 15 (Öleingang) ent hält.

Wie man erkennt, strömt das Öl in Fig. 2 durch die Boh rung 30, die Sackbohrung 26 und den Kanal 27 sowie den Stichkanal 28 in die Kammer 29 und strömt dann durch das Fein- oder Feinstfilter 21. Die Wände 41 und 42 sind un durchlässig für das betreffende zu filternde hydraulische Medium, so daß es lediglich den Weg in Richtung der Pfeile (Fig. 2) nehmen und unten aus dem ringförmigen Filtereinsatz in den Ringkanal 37 gefiltert austreten kann. Das Manometer 12 ist über eine Anschlußbohrung 43 an den Gehäusedeckel 23 angeschraubt.

Wie man erkennt, braucht lediglich die Schraube 24 ent fernt und der Deckel 23 entfernt zu werden, woraufhin der Filtereinsatz 21 herausgenommen und durch ein anderes Filter ersetzt werden kann. Die ganze Filteranordnung kann sehr kompakt gebaut werden, so daß das Filter z. B. mit Vorteil in PKW einsetzbar ist.

Die Funktionsweise ist somit folgende:
Die Ölzufuhr zum Filter 18 erfolgt über eine Bypaßleitung 15. Trotz des bis zu z. B. 315 bar hohen Druckes im Hauptsystem wird aufgrund der Einstellung am Stromregel ventil auf z. B. 1,8 bis 3 l/min. (Erfahrungswert) der Überdruck vor dem Filter 18 ein bis zwei bar nicht überschreiten. Mit zunehmendem Verschmutzungsgrad des Filtereinsatzes 21 steigt der Staudruck im Eingang, der mit Hilfe eines im Deckel 23 befindlichen Manometers 12 abgelesen werden kann. Die Höhe des Staudruckes läßt dabei auf den Grad der Verschmutzung schließen. Bei Er reichen des Höchstdruckes von z. B. 5 bar muß der Einsatz 21 ausgetauscht werden. Aus Sicherheitsgründen verhindert ein Druckbegrenzungsventil 16 den Druckanstieg über die 5-bar-Marke hinaus. Das nachgeschaltete Rückschlagventil 19 hat eine Sicherheitsfunktion und soll eventuelle Rück strömungen verhindern.

Vorteile des Filtersystems:

- universeller Einsatz im Hoch- oder Niederdruckbe reich;
- Sicherheit durch Druckbegrenzungsventil;
- kompakte Hydrauliksteuerung;
- gut ablesbare Manometeranzeige;
- einfacher Filterwechsel.

Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch be liebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfin dung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Behälter
2 Druckbegrenzungsventil
3 Hochdruckpumpe
4 Ansaugleitung
5 Förderleitung
6 Hochdruckleitung
7 Leitung
8 Leitungsabschnitt
9 Leitungsabschnitt, Bypass
10 Absperrventil
11 Stromregelventil, Mengenregler
12 Manometer
13 Leitung
14 Leitungsabschnitt
15 Leitungsabschnitt
16 Druckbegrenzungsventil
17 Leitung
18 Filteranordnung, Fein- bzw. Feinstfilter
19 Rückschlagventil
20 -
21 Filtereinsatz
22 Gehäuse, zylindrisches
23 Deckel
24 Schraube
25 Gegenlager
26 Sackbohrung mit Gewinde
27 Kanal
28 Stichkanal
29 Kammer, obere
30 Bohrung
31 Sackbohrung
32 Anschlußstück
33 Kanal
34 Filterboden
35 Anschluß
36 Konsole
37 Ringkanal
38 Leitung
39 Verschlußschraube
40 Gewindeanschluß
41 Wand
42 Wand
43 Verschlußstopfen

Claims

1. Hydrauliksystem mit Filteranordnung, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) eine insbesondere als Hochdruckpumpe ausgebil dete Pumpe (2) für hydraulisches Medium einer seits über eine Ansaugleitung (4) an einen Be hälter (1), andererseits über eine Förderlei tung (5) an eine Hochdruckleitung (6) ange schlossen ist;
b) in die Hochdruckleitung (6) ist ein Druckbegrenzungsventil (2) eingeschaltet;
c) die Hochdruckleitung (6) ist in zwei Leitungs abschnitte (8 und 9) aufgeteilt, von denen der eine Leitungsabschnitt (8) zur Weiterleitung der überwiegend größten Fördermenge an den Ver braucher angeschlossen ist, während der andere Leitungsabschnitt (9) als Bypaß ausgebildet ist;
d) in der Bypaßleitung (9) ist ein Absperrventil (10) eingeschaltet, um die Hochdruckleitung (6) von der Bypaßleitung (9) zu trennen;
e) in die Bypaßleitung (9) ist ein Stromregelven til (11) angeordnet, das im Vergleich zu der zum Verbraucher strömenden Fördermenge nur eine geringe oder sehr geringe Fördermenge durchströmen läßt;
f) an das Stromregelventil (11) ist stromabwärts eine Leitung (13) angeschlossen, die sich in zwei Leitungsabschnitte (14, 15) aufteilt, von denen der eine Leitungsabschnitt (15) an ein Fein- oder Feinstfilter (18) angeschlossen ist der stromabwärts über ein Rückschlagventil (19) an einen Leitung (17) angeschlossen ist, die zu einem Behälter (1) führt, während die andere Leitung (14) über ein Druckbegrenzungsventil (16) ebenfalls an die gleiche Leitung (17) an geschlossen ist, wie die Leitung (20) für das gefilterte hydraulische Medium;
g) wobei das Druckbegrenzungsventil (16) bei einem vorbestimmbaren, für die Verschmutzung des Fil ters (18) maßgebenden Druck öffnet.

2. Filteranordnung zur Verwendung in einem Hydraulik system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß

a) ein Fein- oder Feinstfilteransatz (21) einer Filteranordnung (18) in einem Gehäuse (22) an geordnet ist, das an dem einen Ende durch einen Deckel (23) und an einer anderen Stirnseite durch einen Filterboden (34) begrenzt ist;
b) der Deckel (21) zu öffnen ist;
c) das zu filternde Medium zentrisch durch den Filtereinsatz (21) hindurchströmt und über eine Kammer (29) stirnseitig in den ringförmigen Filtereinsatz (21) eintritt und diesen am anderen Ende stirnseitig über einen Ringkanal (37) verläßt;
d) der Filterboden (34) in einer Konsole (36) an geordnet ist und daß im Filterboden (34) der Anschluß für das Druckbegrenzungsventil (16) und der Anschluß für den Ölaustritt (35) ange ordnet sind;
e) im Deckel (23) ein Manometer (12) angeordnet ist, auf dem der Gegendruck im Filter (18) ab lesbar ist, wobei der am Manometer (12) abgele sene Gegendruck ein Maß für die Filterver schmutzung darstellt.

3. Filteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net daß die Anschlüsse für das Druckbegrenzungsven til (16) und für den Ölaustritt (35) sowie auch für das verschmutzte Öl und alle Kanäle in einem patronenförmigen Teil einer Konsole (36) an einer Stirnseite des Filterelementes (21) angeordnet sind.