DE4203062C1 - Hydraulic installation with main and sec. flow circuit and sec. flow filtration - comprises liq. tank with partition for limited screening of liq.flow into and out of tank. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anlage mit einem Haupt- und Nebenstromkreislauf und einer Nebenstrom­ filtration. Von einem Flüssigkeitsbehälter, der durch eine Zwischenwand in zwei Kammern unterteilt ist, gelangen die Flüssigkeitsströme über entsprechende Leitungen aus bzw. in den Behälter. Der Hauptförderstrom wird dabei über eine Förderleitung zu einer Hauptförderpumpe, Druckleitungen, Wegeventilen und Verbindungsleitungen zu den hydraulischen Verbrauchern gefördert und gelangt von dort über Verbin­ dungsleitungen, Wegeventile und eine Rücklaufleitung in den Flüssigkeitsbehälter zurück. Die anfallenden Leckflüssig­ keitsströme von der Förderpumpe und anderen Elementen des Hauptstromkreislaufes werden über Leckflüssigkeitsleitungen in den Flüssigkeitsbehälter geleitet. Der Nebenförderstrom wird über eine Förderleitung zu einer Nebenstromfilterpumpe und Druckleitungen zum Nebenstromfilter gefördert. Von dort gelangt er über einen Kühler und eine Rücklaufleitung wieder in den Flüssigkeitsbehalter. Eine derartige Anlage mit Nebenstromfiltration ist zum Beispiel in allgemeiner Form in einer Firmenschrift von "Vickers" D-B-941-10.89- 4.0-HI S. 24 bis 30 beschrieben und dargestellt.

Aus der Fachliteratur und der Praxis ist bekannt, daß die Flüssigkeit für die Nebenstromfilterung aus einer Kammer, die den Rücklaufraum im Flüssigkeitsbehälter bildet ohne eine Zwangsführung des Ansaugstromes entnommen wird. Die zurückgeführte gereinigte und gekühlte Flüssigkeit wird dabei unter Berücksichtigung eines längeren Verweilweges im Flüssigkeitsbehälter der Hauptpumpe zum Ansaugen zugeführt.

Die stark verschmutzten Leckflüssigkeitsströme werden im Rücklaufraum ebenfalls unter Berücksichtigung eines länge­ ren Verweilweges, mit der im Flüssigkeitsbehälter vorhande­ nen Flüssigkeit gemischt und danach erst von der Neben­ stromfilterpumpe angesaugt und gefiltert. Entsprechende Hinweise und Empfehlungen für die Projektierung hydrau­ lischer Anlagen sind u. a. dem Buch "Fachwissen des Ingenieurs", 7. Auflage, Bd. 1, Grundlagen des Konstruierens, herausgegeben vom VEB Fachbuchverlag Leipzig (1986) zu ent­ nehmen. So wird auf S. 602, bei der Erläuterung des Bildes 67 darauf hingewiesen, daß durch eine Trennwand im Behälter und eine günstige Anordnung der Ansaug- und Rücklaufleitung ein wirbelungsfreier Ölumlauf entlang den Außenflächen des Flüssigkeitsbehälters geschaffen wird. Dadurch soll eine gute Wärmeabstrahlung und durch die geringe Ölgeschwindig­ keit eine besonders günstige magnetische Filterung erreicht werden. Ähnliche Hinweise und Empfehlungen für die Projek­ tierung sind dem Buch "Ölhydraulische Anlagen" Betrieb und Wartung, Herausgeber ist die Mobil Oil AG in Deutschland, 2. Auflage 1980 S. 41/42, zu entnehmen. Von wesentlichem Nachteil bei einer solchen Anordnung der Flüssigkeitsstrom­ führung ist, daß die Filtereffektivität durch die vorange­ gangenen Misch- und Ablagerungseffekte erheblich einge­ schränkt ist und der Reinheitsgrad der von der Hauptförder­ pumpe angesaugten Flüssigkeit sich verschlechtert und die Temperatur durch die Mischung erhöht hat.

Aus der DE-OS 39 31 699 ist schließlich eine Lösung zum Kalt­ starten von mobilen Arbeitsmaschinen bekannt, bei der das Öl von einer Förderpumpe aus der Schmutzseite des Tanks ange­ saugt wird und im Kreislauf über ein Heizventil in den Tank zurück gefördert wird. Die hydrostatischen Antriebe der Antriebsmaschine werden erst dann gespeist, wenn das Öl eine Mindestviskosität erreicht hat. Über eine andere Leitung gelangt der geförderte Ölstrom dann zu einem Motor und über ein Fünfwegeventil zu einem Ölfilter und von dort in die Reinseite des Tankes. Aus der Reinseite des Tankes saugen dann die Förderpumpen für die Verbraucher das Öl an, das von den Verbrauchern über das Fünfwegeventil und einem Kühler in die Schmutzseite des Tanks strömt. Von Nachteil bei dieser Lösung ist, daß der Ölfilter in Abhängigkeit von der Anzahl der angeschlossenen Verbraucher stoßweise belastet wird. Das kann dazu führen, daß kleine Schmutzpartikel aus dem Filter ausgespült werden, die dann in die Reinseite gelangen und von dem Förderpumpen für die Verbraucher angesaugt werden, was entsprechende Verschleißerscheinungen zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Reinheitsgrad des von der Hauptförderpumpe angesaugten Flüssigkeitsstromes zu er­ höhen und die Filtereffektivität für die im Nebenförder­ strom gereinigte Flüssigkeit zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Förderleitung zur Nebenstromfilterpumpe im Flüssigkeitsbe­ hälter unmittelbar neben den einmündenden Leckflüssig­ keitsleitungen angeordnet ist und dieser Bereich teilweise vom übrigen Flüssigkeitsbehälter abgeschirmt ist. Das hat den Vorteil, daß eine sehr hohe Filtereffektivität erreicht wird, da die sehr stark durch Abrieb und Erosion verunrei­ nigten Leckflüssigkeitsströme sich nicht bzw. nur unwesent­ lich mit der im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssig­ keit vermischen können, sondern sofort abgesaugt und ge­ reinigt werden. Gemäß der Erfindung wird ferner die Förder­ leitung für die Hauptförderpumpe unmittelbar neben der Rücklaufleitung für den Nebenförderstrom angeordnet. Das hat wiederum den Vorteil, daß durch den hohen Reinheits­ grad des angesaugten Förderstromes keine nennenswerten Verunreinigungen von der Hauptförderpumpe angesaugt werden, was sich positiv auf die Lebensdauer der Hauptförderpumpe und der übrigen Elemente der hydraulischen Anlage auswirkt. Schließlich ist erfindungsgemäß der Bereich mit der Förder­ leitung für den Hauptförderstrom innerhalb des Flüssig­ keitsbehälters räumlich weit von dem Bereich mit der För­ derleitung für den Nebenförderstrom getrennt. Das hat den Vorteil, daß die gereinigte Flüssigkeit von der ungereinig­ ten Flüssigkeit weitestgehend abgeschirmt ist, ein Nach­ strömen gewährleistet ist und eine Vermischung der gerei­ nigten und gekühlten Flüssigkeit einerseits und der ver­ unreinigten Leckflüssigkeitsströme andererseits mit der in den jeweiligen Kammern des Flüssigkeitsbehälters vorhande­ nen Flüssigkeit vermieden wird. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, auf die Verwendung zusätzlicher Filtereinrichtungen in hydraulischen Anlagen zu verzichten. In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Flüssigkeitsstrom aus der Rücklaufleitung von der Haupt­ förderpumpe von den Leckflüssigkeitsleitungen und der Förderleitung von der Nebenstromfilterpumpe durch eine Trennwand teilweise abgeschirmt. Bei einer anderen Aus­ führungsform münden die Leckflüssigkeitsleitungen direkt in die Saug- und Förderleitung von der Nebenstromfilterpumpe. Schließlich können die Leckflüssigkeitsleitungen auch zu einer Saugglocke geführt werden, die mit der Förderleitung für die Nebenstromfilterpumpe in Wirkverbindung steht.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich mit relativ ge­ ringem technischen Aufwand mindestens eine Verschmutzungs­ klasse 3 nach NAS 1638 bzw. 12/9 nach ISO 4406 erreichen. Ein weiterer Vorteil der Lösung besteht in dem geringen Wartungsaufwand und der höheren Standzeit der einzelnen Elemente der hydraulischen Anlage.

Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungs­ beispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen ist dargestellt:

Fig. 1 Eine erfindungsgemäß ausgeführte hydrau­ lische Anlage,

Fig. 2 Ausführungsform für den Ansaugbereich des Neben­ förderstromes,

Fig. 3 Ausführungsform für den Ansaugbereich des Neben­ förderstromes,

Fig. 4 Ausführungsform für den Ansaugbereich des Neben­ förderstromes,

Fig. 5 Hydraulische Anlage mit einem Haupt- und Neben­ stromkreislauf und einer Nebenstromfiltration ohne die erfindungsgemäße Lösung.

In Fig. 5 ist eine hydraulische Anlage, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, schematisch vereinfacht dar­ gestellt. Von einem Flüssigkeitsbehälter 1, der durch eine Zwischenwand 1.1 in Längsrichtung in zwei Kammern unter­ teilt ist, führt aus der rechten Kammer des Flüssigkeits­ behälters die Förderleitung 1.2 zur Hauptförderpumpe 2. In einem größeren Abstand dazu mündet in die rechte Kammer die Rücklaufleitung 1.5 von der Nebenstromfilterpumpe 3. Die Förderleitung 1.3 von der Nebenstromfilterpumpe 3 befindet sich in der linken Kammer, in einer größeren Entfernung zu der Rücklaufleitung 1.4 von den Verbrauchern 11 und von der Hauptförderpumpe 2, die beide verknüpft sind. Die Leck­ flüssigkeitsleitungen 1.6 von der Hauptförderpumpe 2 und 1.7 von den Elementen 4 des Flüssigkeitskreislaufes sind neben der Rücklaufleitung 1.4 angeordnet, wodurch eine Ablagerung der Schmutzpartikel und eine Vermischung der stark verunreinigten Flüssigkeit mit der Flüssigkeit, die im Flüssigkeitsbehälter 1 vorhanden ist, bis zur Förder­ leitung 1.3 von der Nebenstromfilterpumpe 3 erfolgt. Der Reinigungseffekt wird dadurch vermindert und der Ver­ schmutzungsgrad der im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssigkeit erhöht sich. Der von der Hauptförderpumpe 2 geförderte Flüssigkeitsstrom wird über eine Druckleitung 2.1 zu den Wegeventilen 10, von dort über Verbindungs­ leitungen 12 zu und von den Verbrauchern 11 zurück über die Rücklaufleitung 1.4 in den Flüssigkeitsbehälter 1 oder direkt über das Druckbegrenzungsventil 4 in den Flüssig­ keitsbehälter 1 gefördert. Der von der Nebenstromfilter­ pumpe 3 über die Förderleitung 1.3 angesaugte Flüssig­ keitsstrom gelangt über eine Druckleitung 3.1 und eine Verschmutzungsanzeige 6 über den Filter 5 und einen sich anschließenden Kühler 9 in den Flüssigkeitsbehälter 1 zurück. Die Druckleitung 3.1 für den Nebenförderstrom ist über ein parallel geschaltetes Rückschlagventil 7 und der Filter 5 über ein parallel geschaltetes Rückschlagventil 8 geschützt. Die vom Filter 5 durchströmte Flüssigkeit gelangt über eine Leitung 5.1 zum Kühler 9 und von dort über die Rücklaufleitung 1.5 in den Flüssigkeitsbehälter.

Wie bereits zuvor erwähnt wurde, ist diese bekannte Art der Filterung durch die Vermischung der stark verschmutzten Flüssigkeitsströme mit der im Flüssigkeitsbehälter vor­ handenen Flüssigkeit einerseits und die Vermischung des gereinigten und gekühlten Flüssigkeitsstromes mit der im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssigkeit andererseits, durch die räumliche Trennung der Rücklaufleitung 1.5 von der Förderleitung 1.2 und der Rücklauf- und Leckflüssig­ keitsleitungen 1.4, 1.6 und 1.7 von der Förderleitung 1.3, wenig effektiv.

Die erfindungsgemäße Lösung unterscheidet sich nunmehr dadurch, wie auch aus Fig. 1 ersichtlich ist, daß bei einer analog gestalteten hydraulischen Anlage gemäß Fig. 1, die Rücklaufleitung 1.5 von der Nebenstromfilterpumpe 3, mit dem gereinigten und gekühlten Flüssigkeitsstrom, unmit­ telbar neben der Förderleitung 1.2 von der Hauptförderpumpe 2 in der rechten Kammer des Flüssigkeitsbehälters 1 an­ geordnet ist. Der gereinigte und gekühlte Flüssigkeits­ strom gelangt damit unmittelbar zur Hauptförderpumpe, ohne daß eine größere Vermischung mit der im Flüssigkeits­ behälter vorhandenen Flüssigkeit stattfinden kann. In ähnlicher Weise wird die Leckflüssigkeit aus der Leck­ flüssigkeitsleitung 1.6 von der Hauptförderpumpe 2 und aus der Leckflüssigkeitsleitung 1.7 von den Elementen des Flüssigkeitskreislaufes, z. B. vom Druckbegrenzungsventil 4, in die unmittelbare Nähe der Förderleitung 1.3 von der Nebenstromfilterpumpe, in die linke Kammer des Flüssig­ keitsbehälters 1, geleitet. Dadurch wird der stark ver­ schmutzte und erhitzte Flüssigkeitsstrom sofort dem Reinigungs- und Kühlprozeß zugeleitet, ohne daß eine nen­ nenswerte Ablagerung von Verunreinigungen im Flüssigkeits­ behälter und eine Vermischung mit der darin vorhandenen Flüssigkeit stattfinden kann. Hydraulische Anlagen gemäß der Erfindung arbeiten allgemein im dynamischen Betrieb, wodurch Zeiten mit geringem Flüssigkeitsbedarf und geringem Anfall von Tropf- und Leckflüssigkeit auftreten. In dieser Zeit strömt die Flüssigkeit aus dem übrigen Bereich des Flüssigkeitsbehälters in den Ansaugbereich der Nebenstrom­ förderpumpe nach, wodurch ein überdurchschnittlicher Rein­ heitsgrad erreicht wird. In Zeiten mit höherem Flüssig­ keitsbedarf ist somit der geforderte Reinheitsgrad garan­ tiert und das Gleichgewicht aus aus Filtration und Ver­ schleiß gewährleistet. Die in die linke Kammer des Flüs­ sigkeitsbehälters 1 führende Rücklaufleitung 1.4 von den Verbrauchern 11 und der Hauptförderpumpe 2 ist vor­ teilhaft von der Förderleitung 1.3 und den Leckflüssig­ keitsleitungen 1.6 und 1.7 weiter entfernt angeordnet und abgeschirmt, um im Bedarfsfall ein Nachströmen der Flüssig­ keit in den Ansaugbereich der Förderleitung 1.3 von der Nebenstromfilterpumpe 3 zu gewährleisten. Mögliche Ausfüh­ rungsformen für eine teilweise Abschirmung bzw. Trennung der Rücklaufleitung 1.4 von den Rücklaufleitungen 1.6 und 1.7 und der Förderleitung 1.3 sind in den Fig. 2, 3 und 4 schematisch vereinfacht dargestellt. In allen drei Figuren ist der Flüssigkeitsbehälter 1 mit seiner Zwischen­ wand 1.1 in der Draufsicht schematisch erkennbar. Die För­ derleitung 1.2 und die Rücklaufleitung 1.5 in der rechten Kammer weisen die gleiche Anordnung in allen drei Figuren auf.

In der Fig. 2 ist zunächst die linke Kammer durch eine Trennwand 1.8 in eine größere und eine kleinere Kammer unterteilt. In die kleinere Kammer münden die Leckflüssig­ keitsleitungen 1.6 und 1.7 und unmittelbar daneben ist die Förderleitung 1.3 für die Nebenstromfilterpumpe 3 ange­ ordnet, die die verunreinigten und erwärmten Leckflüssig­ keitsströme ansaugt. Dadurch ist eine Vermischung der Leck­ flüssigkeitsströme mit der im Behälter vorhandenen Flüssig­ keit und eine Ablagerung von Schmutzpartikeln im Flüssig­ keitsbehälter ausgeschlossen. Gleichzeitig wird jedoch ge­ währleistet, daß die im Flüssigkeitsbehälter vorhandene Flüssigkeit, bei einem geringen Anfall von Leckflüssigkeit, zur Förderleitung 1.3 nachströmen kann.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird die linke Kammer nicht durch eine Trennwand unterteilt. Statt dessen münden die Leckflüssigkeitsleitungen 1.6 und 1.7 direkt in die Förderleitung 1.3 von der Nebenstromfilter­ pumpe, wodurch eine noch bessere Filtereffektivität er­ reicht wird.

Die Fig. 4 zeigt schließlich eine Ausführungsform, bei der die Leckflüssigkeitsleitungen 1.6 und 1.7 durch die linke Kammer des Flüssigkeitsbehälters zu einer Saugglocke 1.10 geleitet werden, die sich unmittelbar vor der Förderleitung für die Nebenstromfilterpumpe befindet. Die dadurch er­ zielte Wirkung entspricht den bereits in Fig. 2 und 3 erläuterten Effekten.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Pfeile kennzeich­ nen den Strömungsverlauf der Flüssigkeit innerhalb der hydraulischen Anlage.

Claims (4)

1. Hydraulische Anlage mit einem Haupt- und Nebenstrom­ kreislauf und einer Nebenstromfiltration, bestehend aus einem Flüssigkeitsbehälter mit einer Zwischenwand zur begrenzten Abschirmung der aus und in den Flüssigkeitsbe­ hälter gelangenden Flüssigkeitsströme, wobei der Haupt­ förderstrom über eine Förderleitung zu einer Hauptför­ derpumpe, Druckleitungen, Wegeventilen und Verbindungs­ leitungen zu den hydraulischen Verbrauchern und von den hydraulischen Verbrauchern über Verbindungsleitungen, Wegeventile und eine Rücklaufleitung in den Flüssig­ keitsbehälter gelangt, die Leckflüssigkeitsströme von der Hauptförderpumpe und anderen Elementen des Kreislaufes über Leckflüssigkeitsleitungen in den Flüssigkeitsbe­ hälter zurückgeführt werden und der Nebenförder­ strom über eine Förderleitung zu einer Nebenstromfilter­ pumpe und Druckleitungen zum Nebenstromfilter und von dort über einen Kühler und eine Rücklaufleitung in den Flüssigkeitsbehälter gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Bereich des Flüssigkeitsbehälters (1) die Förderleitung (1.3) zur Nebenstromfilterpumpe (3), unmittelbar neben den einmündenden Leckflüssigkeitslei­ tungen (1.6 und 1.7) angeordnet ist und dieser Bereich teilweise vom übrigen Flüssigkeitsbehälter (1) abge­ schirmt ist und in einem zweiten Bereich des Flüssig­ keitsbehälters (1) die Förderleitung (1.2) für die Hauptförderpumpe (2) unmittelbar neben der Rücklauf­ leitung (1.5) von der Nebenstromfilterpumpe (3) angeord­ net ist und beide Bereiche räumlich weit voneinander ge­ trennt sind.

2. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom aus der Rücklauf­ leitung (1.4) von den Flüssigkeitsströmen aus den Leck­ flüssigkeitsleitungen (1.6 und 1.7) und der Förder­ leitung (1.3) durch eine Trennwand (1.8) teilweise abge­ schirmt sind.

3. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leckflüssigkeitsleitungen (1.6 und 1.7) direkt in die Saug- und Förderleitung (1.3) münden.

4. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leckflüssigkeitsleitungen (1.6 und 1.7) zu einer Saugglocke (1.10) führen, die mit der Förderleitung (1.3) in Wirkverbindung steht.