DE4206420C2 - Filter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Schal­ tung zur Steuerung der Filtration eines Filters für eine Hydraulikanlage zum Abtrennen von festen Teilchen aus Flüssigkeiten mit Hilfe von Filtermedien, wobei die Flüssigkeit mittels einer ein Ventil aufweisenden Um­ gehungsleitung zumindest zu einem Verbraucher geleitet werden kann.

Es ist bereits ein Filter für eine Hydraulikanlage zum Abtrennen von festen Teilchen aus Flüssigkeiten allge­ mein bekannt, die mit einem eine Zulaufeinrichtung und eine Ablaufeinrichtung aufweisenden Behälter ausgestat­ tet ist, in den die Flüssigkeit mittels einer ein Rück­ schlagventil aufweisenden Umgehungsleitung geleitet wird. Mit der bekannten, ein Ventil aufweisenden Um­ gehungsleitung soll sichergestellt werden, daß bei Aus­ fall der Hydraulikanlage die Speisepumpe noch mit einer ausreichenden Menge Druckmittel versorgt wird. Bei einem Kaltstart der Hydraulikanlage ist das Öl aufgrund der niedrigen Temperatur und der hohen Viskosität je­ doch so zähflüssig, daß über die Umgehungsleitung nicht genügend Druckmittel aus dem Flüssigkeitsbehälter ange­ saugt wird, so daß es zu Kavitationsschäden an der Speisepumpe kommen kann.

Eine Vorrichtung der eingangs aufgeführten Art (DE GM 19 14 631) zeigt bereits einen Filter für eine Hydraulikanlage zum Abtrennen von festen Teilchen aus Flüssigkeiten mit Hilfe von Filtermedien, wobei die Flüssigkeit mittels einer Umgehungsleitung jedoch zu einem Flüssigkeitsbehälter geleitet wird. Hierzu befin­ det sich in der Leitung ein Schieberventil. Wird das Schieberventil geöffnet, dann drückt die Pumpe das Öl über das Ventil in den Sammelbehälter.

Ferner ist ein Hochdruckfilter (Mann-Filter) bekannt, der Druckmittel direkt zum Verbraucher leitet.

Des weiteren ist eine Filteranordnung aus der US- PS 3 996 137 bekannt, mit der ebenfalls Druckmittel di­ rekt zum Verbraucher geleitet werden kann.

Die Erfindungsaufgabe besteht darin, einen verbesserten Filter zu schaffen, mit dem eine Kavitation innerhalb der hydraulischen Anlage vermieden werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Umgehungsleitung einenends an die Eingangsseite und anderenends an die Ausgangsseite bzw. Auslaßleitung des Filters zwischen der Ausgangsseite bzw. Auslaßleitung des Filters und der Saugseite der Speisepumpe sowie einem ersten und zweiten Rückschlagventil angeschlossen ist, wobei das zweite Rückschlagventil derart parallel geschaltet ist, daß es sich bei Druckabfall bzw. auf­ tretender Kavitation in der Umgehungsleitung und/oder Saugseite der Speisepumpe öffnet und die Speisepumpe Druckmittel aus dem Flüssigkeitsbehälter ansaugen kann. Hierdurch wird auf einfache Weise auch bei hoher Vis­ kosität des Druckmittels, insbesondere bei Inbetrieb­ nahme der Anlage, Kavitation ausgeschlossen, da die Speisepumpe über die Umgehungsleitung immer mit einer ausreichenden Menge an Druckmittel versorgt werden kann. Hierzu ist es vorteilhaft, daß die Rückschlagventile gegen die Wirkung je einer Feder in Schließstellung bringbar sind.

Ferner ist es vorteilhaft, daß die Rückschlagventile über einen druckabhängigen Stellgeber in eine bestimmte Betriebsstellung verstellbar sind.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil­ dung des erfindungsgemäßen Filters, daß der Stellgeber mit einem elektrischen Steuerkreis oder Regelkreis in Wirkverbindung steht.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, daß der Filter und die einzelnen Ventile mit den zugehörigen Leitungen in einer Baueinheit integriert sind.

Vorteilhaft ist es ferner, daß der Filter aus einem rohrförmigen Filtergehäuse mit mindestens einem im Ge­ häuse aufgenommenen Filterelement besteht, an dessen Eingangsseite bzw. in dessen Ventilkopf das in der Um­ gehungsleitung vorgesehene Rückschlagventil angebracht ist, das in Strömungsrichtung zur Saugseite der Speise­ pumpe hin zu öffnen ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil­ haft, daß der Ventilkopf aus einem ein Verschlußteil aufweisenden Ventilkopfgehäuse besteht, in dem eine Trennplatte vorgesehen ist, die das Ventilkopfgehäuse in einen Einlaßraum und einen Filterraum unterteilt, wobei an den Einlaßraum ein Einlaufstutzen zum Anschluß der Ausgangsseite einer Hydraulikeinrichtung eines Ar­ beitsgerätes angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine sehr kompakte, kostengünstig herstellbare Filterein­ richtung geschaffen.

Eine zusätzliche Möglichkeit gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filters besteht darin, daß mit Bezug auf die Durchflußrichtung des Filters im Filter­ gehäuse hinter der Trennplatte eine Filterplatte zur Aufnahme der beiden gegenläufig wirkenden Rückschlag­ ventile vorgesehen ist.

Von Vorteil ist es ferner, daß die beiden Rückschlag­ ventile koaxial zueinander angeordnet sind.

Vorteilhaft ist es außerdem, daß das eine sich in Rich­ tung des Flüssigkeitsbehälters öffnende Rückschlagven­ til eine Ventilplatte aufweist, in der eine Durchlaß­ öffnung für das zweite Rückschlagventil vorgesehen ist, die über eine Ventilplatte des zweiten Rückschlagven­ tils verschließbar ist. Ferner ist es vorteilhaft, daß das zweite Rückschlagventil ein Ventilgehäuse aufweist, das in der Durchlaßöffnung der Ventilplatte vorgesehen ist, wobei das Ventilgehäuse ebenfalls mit einer Durch­ laßöffnung versehen ist, die über die mittels einer Druckfeder verstellbare Ventilplatte verschließbar ist, wobei sich die Druckfeder einenends gegen die Ventilplatte und anderenends gegen einen Ventilstift abstützt.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil­ dung des erfindungsgemäßen Filters, daß der Ventilstift des zweiten Rückschlagventils koaxial in der Durchlaß­ öffnung aufgenommen ist und sich an der Außenseite des Ventilgehäuses des zweiten Rückschlagventils derart ab­ stützt, daß die Druckfeder die Ventilplatte in Schließ­ stellung drückt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil­ haft, daß die Ventilplatte des ersten Rückschlagventils über eine koaxial zum Rückschlagventil angeordnete Druckfeder in Schließstellung bringbar ist, die sich einenends gegen die Ventilplatte und anderenends gegen eine mit dem Filtergehäuse verbundene, mindestens eine Durchlaßöffnung aufweisende Halterung abstützt. Durch die vorteilhafte koaxiale Anordnung mehrerer Ventile innerhalb der zugehörigen Versorgungsleitungen und die vorteilhaft verlegte Umgehungsleitung in einem Ventil­ gehäuse erhält man neben der Vermeidung von Kavitation auch eine sehr kompakte Filtereinrichtung, die sich auf kleinstem Raum gut unterbringen läßt.

Die Erfindung ist in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein schematische Darstellung einer Fil­ tereinrichtung für die Hydraulikanlage eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Filters mit drei im Filtergehäuse integrierten Ventilen und einer Umgehungsleitung,

Fig. 3 die Rückseite des Filtergehäuses gemäß Fig. 1 mit den zugehörigen Anschluß­ öffnungen.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Einlaufstutzen bzw. eine Einlaßöffnung für einen Filter 2 bezeichnet, der zum Abtrennen von festen Teilchen aus Flüssigkeiten mit Hilfe von Filtermitteln 4 dient. Der Filter 2 ist über den Einlaufstutzen 1 mit einer Zulaufeinrichtung 6 ver­ bunden. Der Einlaufstutzen 1 ist in einem Filterober­ teil 3 vorgesehen. Die Zulaufleitung 6 steht ferner mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten hydrauli­ schen Anlage sowie einem Flüssigkeitsbehälter 7 zur Aufnahme eines Mediums, beispielsweise Öl, in Verbindung. Das Öl wird in dem Filter 2 gereinigt und in gereinigtem Zustand einer Speisepumpe 12 zugeführt.

Die in der Zeichnung nicht dargestellte Hydraulikanlage kann Teil einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Baumaschinenfahrzeugs, oder auch eines einfachen Kraft­ fahrzeugs sein.

Der Filter 2 besteht aus einem rohrförmigen Filter­ gehäuse 18 mit mindestens einem im Gehäuse aufgenomme­ nen Filterelement 19, an dessen Eingangsseite bzw. in dessen Ventilkopf 20 ein in einer Umgehungsleitung 11 angebrachtes Rückschlagventil 10 vorgesehen ist, das in Strömungsrichtung zu der Saugseite 13 der Speise­ pumpe 12 hin zu öffnen ist. Das Rückschlagventil 10 wird über eine Feder 9 in Schließstellung gehalten und verhindert bis zu einem Öffnungsdruck von ca. 2 bar, daß Druckmittel am Filterelement vorbei und dadurch un­ gefiltert direkt zur Speisepumpe 12 oder über das Ven­ til 15 zum Flüssigkeitsbehälter 7 abfließt.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, besteht das Ventiloberteil 3 aus dem Ventilkopf 20 und aus einem ein Verschlußteil 22 aufweisenden Ventilkopfgehäuse 21, in dem eine Trennplatte 23 vorgesehen ist, die das Ven­ tilkopfgehäuse 21 in einen Einlaßraum 24 und einen Fil­ terraum 39 unterteilt. Das Druckmittel bzw. das Öl ge­ langt über die Zuführleitung 6 und den Einlaufstutzen 1 in den Einlaßraum 24 und wird dabei über die konzen­ trisch im Filtergehäuse 18 aufgenommenen Filterele­ mente 19 gereinigt. Das gereinigte Öl fließt über eine Auslaßöffnung 35 und eine Zuführleitung 14 zur Saug­ seite bzw. Eingangsseite 13 der Speisepumpe 12 und wird dann über eine Versorgungsleitung 36 unter anderem ei­ ner Regelpumpe 37 eines Fahrantriebs 38 zugeführt.

In der Trennplatte 23 ist das erste Ventil bzw. Rück­ schlagventil 10 angeordnet, das über die Feder 9 in Schließstellung gebracht und in dieser gehalten wird, bis sich ein bestimmter Öffnungsdruck einstellt. Der Öffnungsdruck kann zwischen 1 und 4 bar je nach Visko­ sität bzw. Verschmutzung des Druckmittels liegen. Das Rückschlagventil 10 besteht aus einem Ventilteller 40 und einem konzen­ trisch angeordneten Ventilstift 41, auf dem die Feder 9 angeordnet ist, die sich einenends gegen den Ventil­ stift 41 und anderenends gegen die Oberseite der Trenn­ platte 23 abstützt. Der Ventilstift 41 ist ferner an der Rückseite der Trennplatte 23 gesichert.

Die Umgehungsleitung 11 ist einenends an die Eingangs­ seite bzw. den Einlaufstutzen 1 des Filters 2 bzw. an die Zulaufeinrichtung 6 und anderenends an eine Aus­ gangsseite bzw. Auslaßleitung 8 des Filters 2 ange­ schlossen und zwar zwischen der Ausgangsseite des Fil­ ters 2 und der Saugseite 13 der Speisepumpe 12 sowie einem die Flüssigkeit zum Flüssigkeitsbehälter 7 ab­ sperrenden Rückschlagventil 15 und einem dritten entge­ gengesetzt arbeitenden Rückschlagventil 17. Die Umge­ hungsleitung 11 sowie das Rückschlagventil 10 sind er­ findungsgemäß in dem oberen Ventilkopf 20 untergebracht und so angeordnet, daß Druckmittel über den Einlauf­ stutzen bzw. die Einlaßöffnung 1 und über das Rück­ schlagventil 10 zur Auslaßöffnung bzw. Auslaßleitung 8 abfließen kann. Hierzu ist die Auslaßöffnung bzw. Aus­ laßleitung 8 oberhalb der Trennplatte 23 an den Ventil­ raum 24 und die Einlaßöffnung 1 unterhalb der Trenn­ platte 23 an einen Filterraum 44 angeschlossen, so daß einmal Druckmittel über die Einlaßöffnung 1 und die Filterelemente 19 zur Speisepumpe 12 fließen kann oder, wenn der Druckanstieg vor dem Filter 2 einen bestimmten Wert von bei­ spielsweise 2 bar überschreitet, über das Rückschlag­ ventil 10 direkt zur Speisepumpe 12 oder über das zweite Rückschlagventil 15 zum Flüssigkeitsbehäl­ ter 7 fließen kann. Hier­ durch wird sichergestellt, daß auf der Saugseite der Speisepumpe 12 immer ein ausreichender Druck zur Verfü­ gung steht, insbesondere dann, wenn das Öl noch kalt ist und aufgrund der hohen Viskosität nicht genügend aus dem Sammelbehälter 7 über das Ventil 17 angesaugt werden kann. Durch die Umgehungsleitung 11 kann also Kavitation ausgeschaltet und sichergestellt werden, daß die Pumpe 12 nicht beschädigt wird.

Die Trennplatte 23 ist ferner an seiner Unterseite mit einem konzentrischen Rohransatz 42 versehen, der in das obere Ende der Filterelemente 19 eingeführt wird und diese dadurch koaxial im Filtergehäuse 18 ausrichtet und fixiert. Ein zweiter Rohransatz 43 befindet sich auf einer Filterplatte 25, erstreckt sich in die untere Öffnung der Filterelemente 19 und sichert zusätzlich die Filterelemente im Filtergehäuse 18.

Parallel zum zweiten Rückschlagventil 15 ist das dritte Rückschlagventil 17 vorgesehen, das sich dann öffnet, wenn in der Leitung 8 bzw. 11 ein bestimmter Unterdruck entsteht, so daß Druckmittel aus dem Sammelbehälter 7 zur Speisepumpe 12 fließen kann. Der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 17 liegt bei 0,05 bar, wobei es durchaus möglich ist, einen anderen Öffnungsdruck ein­ zustellen. Das dritte Rückschlagventil 17 muß sich nur öffnen, wenn aufgrund des Ausfalls eines hydraulischen Aggregats nicht genügend Druckmittel zur Speisepumpe 12 fließt.

Mit Bezug auf die Durchflußrichtung des Filters 2 im Filtergehäuse 18 ist hinter der Trennplatte 23 die Fil­ terplatte 25 zur Aufnahme der beiden gegenläufig wir­ kenden Rückschlagventile 15, 17 vorgesehen. Die beiden Rückschlagventile 15, 17 sind koaxial zueinander ange­ ordnet.

Das eine sich in Richtung des Flüssigkeitsbehälters 7 öffnende Rückschlagventil 15 weist eine Ventilplatte 26 auf, in der für das zweite Rückschlagventil 17 eine Durchlaßöffnung 27 vorgesehen ist, die über eine Ven­ tilplatte 28 des zweiten Rückschlagventils 17 ver­ schließbar ist.

Das zweite Rückschlagventil 17 weist ein Ventil­ gehäuse 29 auf, das in einer Durchlaßöffnung 30 der Ventilplatte 28 vorgesehen ist, wobei die Durchlaßöff­ nung 30 über die mittels einer Druckfeder 31 verstell­ bare Ventilplatte 28 verschließbar ist und sich die Druckfeder 31 gegen die Ventilplatte 28 und anderenends gegen einen Ventilstift 32 abstützt.

Der Ventilstift 32 des zweiten Rückschlagventils 17 ist koaxial in der Durchlaßöffnung 30 aufgenommen und stützt sich an die Außenseite des Ventilgehäuses 29 des zweiten Rückschlagventils 17 derart ab, daß die Druck­ feder 31 die Ventilplatte 28 in Schließstellung drückt.

Die Ventilplatte 26 des ersten Rückschlagventils 15 ist über eine koaxial zum Rückschlagventil angeordnete Druckfeder 33 in Schließstellung bringbar, die sich einenends gegen die Ventilplatte 26 anderenends gegen eine mit dem Filtergehäuse 18 verbundene, mindestens eine Durchlaßöffnung 35 aufweisende Halterung 34 ab­ stützt. Die beiden Rückschlagventile 15, 17 stehen über eine Leitung 45 mit dem Sammelbehälter 7 in Verbindung. Über das zweite Rückschlagventil 15 kann bei Druckspit­ zen im Filter Druckmittel zum Sammelbehälter 7 abflie­ ßen, während bei Ausfall aller Aggregate über die Lei­ tung 45 und das dritte Rückschlagventil 17 immer Druck­ mittel von der Speisepumpe 12 angesaugt werden kann. Man erhält also durch die Umgehungsleitung 11 sowie die Leitung 45 in Verbindung mit den Rückschlagventi­ len 15, 17 eine sicher arbeitende hydraulische Anlage.

Claims (13)

1. Hydraulische Schaltung zur Steuerung der Filtra­ tion eines Filters (2) für eine Hydraulikanlage zum Abtrennen von festen Teilchen aus Flüssigkei­ ten mit Hilfe von Filtermedien (4), wobei die Flüssigkeit mittels einer ein Ventil (10) aufwei­ senden Umgehungsleitung (11) zumindest zu einem Verbraucher geleitet werden kann, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umgehungsleitung (11) einenends an die Eingangsseite und anderenends an die Aus­ gangsseite bzw. Auslaßleitung (8) des Filters (2) zwischen der Ausgangsseite bzw. Auslaßleitung (8) des Filters (2) und der Saugseite (13) der Spei­ sepumpe (12) sowie einem ersten und zweiten Rück­ schlagventil (15, 17) angeschlossen ist, wobei das zweite Rückschlagventil (17) derart parallel geschaltet ist, daß es sich bei Druckabfall bzw. auftretender Kavitation in der Umgehungslei­ tung (11) und/oder Saugseite (13) der Speise­ pumpe (12) öffnet und die Speisepumpe (12) Druck­ mittel aus dem Flüssigkeitsbehälter (7) ansaugen kann.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (15, 17) gegen die Wir­ kung je einer Feder (31, 33) in Schließstellung bringbar sind.

3. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (15, 17) über einen druckabhängigen Stellgeber in eine bestimmte Betriebsstellung verstellbar sind.

4. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellgeber mit einem elektrischen Steuerkreis oder Regelkreis in Wirkverbindung steht.

5. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (2) und die einzelnen Ventile (10, 15, 17) mit den zugehörigen Leitungen (11, 8, 14) in einer Baueinheit integriert sind.

6. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (2) aus einem rohrförmigen Filtergehäuse (18) mit mindestens einem im Gehäuse aufgenommenen Filterelement (19) besteht, an dessen Eingangsseite bzw. in dessen Ventilkopf (20) das in der Umgehungsleitung (11) vorgesehene Rückschlagventil (10) angebracht ist, das in Strömungsrichtung zur Saugseite (13) der Speisepumpe (12) hin zu öffnen ist.

7. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkopf (20) aus einem einen Verschlußteil (22) aufweisenden Ventilkopfgehäuse (21) besteht, in dem eine Trennplatte (23) vorgesehen ist, die das Ventilkopfgehäuse (21) in einen Einlaßraum (24) und einen Filterraum (39 bzw. 44) unterteilt, wobei an den Einlaßraum (24) ein Einlaufstutzen (1) zum Anschluß der Ausgangsseite einer Hydraulikeinrichtung eines Arbeitsgeräts angeordnet ist.

8. Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Bezug auf die Durchflußrichtung des Filters (2) im Filtergehäuse (18) hinter der Trennplatte (23) mindestens eine Filterplatte (25) zur Aufnahme der beiden gegenläufig wirkenden Rückschlagventile (15, 17) vorgesehen ist.

9. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rückschlagventile (15, 17) koaxial zueinander angeordnet sind.

10. Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das eine sich in Richtung des Flüssigkeitsbehälters (7) öffnende Rückschlagventil (15) eine Ventilplatte (26) aufweist, in der für das zweite Rückschlagventil (17) eine Durchlaßöffnung (27) vorgesehen ist, die über eine Ventilplatte (28) des zweiten Rückschlagventils (17) verschließbar ist.

11. Filter nach den Ansprüchen 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rückschlagventil (17) ein Ventilgehäuse (29) aufweist, das in der Durchlaßöffnung (30) der Ventilplatte (28) vorgesehen ist, wobei das Ventilgehäuse (29) ebenfalls mit einer Durchlaßöffnung (30) versehen ist, die über die mittels einer Druckfeder (31) verstellbare Ventilplatte (28) verschließbar ist, wobei sich die Druckfeder (31) einenends gegen die Ventilplatte (28) und anderenends gegen einen Ventilstift (32) abstützt.

12. Filter nach den Ansprüchen 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstift (32) des zweiten Rückschlagventils (17) koaxial in der Durchlaßöffnung (30) aufgenommen ist und sich an der Außenseite des Ventilgehäuses (29) des zweiten Rückschlagventils (17) derart abstützt, daß die Druckfeder (31) die Ventilplatte (28) in Schließstellung drückt.

13. Filter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (26) des ersten Rückschlagventils (15) über eine koaxial zum Rückschlagventil angeordnete Druckfeder (33) in Schließstellung bringbar ist, die sich einenends gegen die Ventilplatte (26) und anderenends gegen eine mit dem Filtergehäuse (18) verbundene, mindestens eine Durchlaßöffnung (35) aufweisende Halterung (34) abstützt.