FI121367B - Kääntölaite ja sitä soveltava suodatusmenetelmä - Google Patents

Description

KÄÄNTÖLAITE JA SITÄ SOVELTAVA SUODATUSMENETELMÄ

Selitys 5 Tekniikan ala

Keksintö liittyy hydrauliikkaan ja pneumatiikkaan ja koskee kääntölaitetta. Keksintöä voidaan käyttää erityisesti huuhteluvarsien kääntämiseen suodattimessa, jossa on useita rinnakkaisia putkimaisia suodatinelementtejä, joita vuorotellen autoit) maattisesti puhdistetaan suodatetulla nesteellä vastavirtaan huuhtelemalla. Suodatinta voidaan käyttää erityisesti voiteluöljyn puhdistamiseen esimerkiksi moottoreissa.

Tekniikan tausta 15

Edellä mainitunlainen suodatin tunnetaan esimerkiksi julkaisusta FI 107021 (vastaa esim. julkaisua US 6 827 864). Tässä suodattimessa on suodatinelementit suljettu keskeltä väliseinällä. Suodatettavaa nestettä johdetaan elementtien sisälle kummastakin päästä. Elementit on sijoitettu kehäksi onton keskiakselin ympärille. 20 Keskiakselin kanava johtaa suodatinkammion ulkopuolelle hylkysäiliöön. Keskiakselin yläpäähän ja alapäähän on yhdistetty askeltaen kiertävät ontot huuhteluvarret, joka asettuu vuorotellen kunkin elementin päähän. Kun vaipan suodospuolen paine on suurempi kuin hylkysäiliön, suodosta virtaa vaipasta suodatinelementin läpi huuhteluvarren ja keskiakselin kautta hylkysäiliöön. Keskusakselin yläpäässä on 25 suodatinkammion yläpuolella vapaakytkin, joka kiertää akselia vain toiseen suuntaan. Vapaakytkimessä on säteensuuntainen varsi, joka on nivelletty hydraulisylin-terin männänvarteen. Mäntä on ohjattu edestakaiseen liikkeeseen suodostilan ja huuhdetiian paine-eron avulla. Ohjauslaitteistossa on pääventtiili ja kaksi sitä ohjaavaa ohjausventtiiliä.

30 2

Keksinnön yleinen kuvaus

Nyt on keksitty itsenäisten patenttivaatimusten mukaisesti kääntölaite ja sen käyttö suodatusmenetelmässä.

5 Kääntölaite voi olla esimerkiksi sovitettu kääntämään akselia vapaakytkimen välityksellä.

Toimilaite voi olla esimerkiksi hydraulisylinteri tai -moottori, erityisesti hyd-10 raulisylinteri.

Ohjausventtiilissä on edestakaisin liikutettava sulkuelin. Toimilaitteessa on magneetti ja sulkuelimessä toinen magneetti siten, että ne aiheuttavat poistovoiman, joka vastustaa männän liikettä. Poistovoima yhdessä toimilaitteen liikettä vastus-15 tavien kitkavoimien kanssa on kuitenkin pienempi kuin paineesta toimilaitteeseen kohdistuva voima. Magneetit on siten sovitettu, että, kun toimilaite tulee toiseen ääriasentoonsa, poistovoiman suunta kääntyy, jolloin sulkuelin siirtyy toiseen ääriasentoonsa. Parhaiten ohjausventtiili on karaventtiili.

20 Ohjausventtiili ja toimilaite voivat olla integroituna samaan yksikköön.

Keksinnön mukainen hydrostaattinen ohjausjärjestelmä on ennen kaikkea varma-toiminen, sillä sulkuelin ei voi jäädä asentojensa väliin kuolleeseen kohtaan. Järjestelyssä ei tarvita kuin yksi venttiili.

25

Magneetti, erityisesti sulkuelimen magneetti, voi muodostua useammasta peräkkäin asetetusta magneetista. Magneettien väliä muuttamalla voidaan säätää vaikuttavaa voimaa.

3

Kumpikin magneetti on parhaiten rengasmagneetti, jolloin ne työntyvät sisäkkäin, parhaiten siten, että toimilaitteen magneetti työntyy sulkuelimen magneetin päälle.

5 Kääntölaitteessa voi olla jousi, joka vastustaa vapaaliikettä sitä kuitenkaan estämättä. Näin jouseen varautuu vapaaliikkeen aikana energiaa, joka vapautetaan sitten työliikkeen hyödyksi. Näin laite toimii pienemmällä paine-erolla. Jousi voi olla erityisesti mekaaninen jousi. Hydrauli- tai pneumaattista sylinteriä käytettäessä jousi voi olla esimerkiksi sylinterin sisälle sijoitettu jousi.

10 Kääntölaite soveltuu erityisesti käytettäväksi huuhteluvarsien kääntämiseen edellä kuvatunlaisessa suodattimessa. Suodattimessa on suodatinkammiossa useita putkimaisia, kammion vaippaa lyhyempiä suodatinelementtejä samansuuntaisesti tasavälein kehälle sijoitettuna. Elementit ovat kummastakin päästä avonaisia. Parhai- 15 ten ne ovat keskeltä suljettuja. Elementtejä voi olla yhdessä tai useammassa kehässä. Elementit on päistään yhdistetty rengaslaipoilla, jotka on kiinnitetty tiiviisti kammion vaippaan ja jotka on elementtien sisäpuolelta, välin päässä elementeistä tiiviisti yhdistetty sisävaipalla, jolloin kammioon on muodostunut päätyihin ja keskelle syöttöpuoli ja sivulle poistopuoli.

20

Suodatinkammion keskellä akseli, jonka päät ulottuvat kammion pohjien läpi ja jonka sisällä on kanava joka johtaa ulos kammion toisesta päästä kammion painetta alempaan paineeseen. Suodatinelementtien kummankin pään puolella on akselille kiinnitetty ainakin yksi huuhteluvarsi, jossa on akselin kanavaan yhdistetty ka- 25 nava, jonka ulkopää on asetettavissa tiiviisti vasten elementin päätä, jolloin muodostuu elementistä suodatinkammion ulkopuolelle johtava huuhdekanava. Jos elementtejä on useammassa kehässä, on kutakin kehää varten ainakin yksi huuhteluvarsi.

30 Huuhteluvarsia käännetään automaattisesti keksinnön mukaisen kääntölaitteen avulla, jonka kääntää akselia vapaakytkimen välityksellä. Sylinteriä ohjataan par 4 haiten venttiilillä, jonka tulokanava on yhdistetty suodatinkammioon ja poisto-kanava huuhdekanavaan. Parhaiten tulokanava on yhdistetty syöttöpuolelle, jolloin paine-ero on suurin. Paine-ero on tyypillisesti 0,2 D6 bar. Venttiili voidaan kuitenkin yhdistää myös erilliseen hydrauliikkapiiriin.

5

Huuhteluvarsien kääntämiseen tarvittava energia saadaan kätevästi suodatinkam-mion ja huuhdekanavan välisestä paine-erosta. Päävirtaan ei aiheudu painehäviö-tä. Askellusnopeutta voidaan säätää suodatettavan nesteen virtauksesta riippumatta. Ulkopuolista energiaa ei tarvita.

10

Keksintö soveltuu erityisen hyvin voiteluöljyn, erityisesti moottorissa kiertävän voi-teluöljyn suodattamiseen. Käyttökohteena voi olla erityisesti laivan dieselmoottori. Muita erityisen sopivia käyttökohteita ovat polttonesteiden ja hydraulinesteiden suodatus.

15

Piirustukset

Oheiset piirustukset ovat osa keksinnön kirjoitettua selitystä ja liittyvät seuraavas-sa esitettävään keksinnön eräiden suoritusmuotojen yksityiskohtaiseen kuvauk-20 seen. Piirustuksissa fig. 1 esittää suodatinta suodatinkammio avattuna, fig. 2 esittää suodatin kammion yläpäätä, josta yläpääty on poistettu, fig. 3 esittää yläpää-dyn päällä olevaa kääntölaitteistoa päältä, fig. 4 esittää yläpäätyä ja kääntölaitteis-toa edestä leikkauskuvana, fig. 5 esittää yläpäätyä ja kääntölaitteistoa edestä, fig. 6 esittää yläpäädyn päällä olevaa kääntölaitteistoa päältä osittain leikattuna, fig:t 7 25 ja 8 esittävät fig:n 6 osasuurennoksia, fig. 9 esittää yläpäätyä ja kääntölaitteistoa takaa, fig. 10 esittää fig:n 9 leikkausta päältä ja fig. 11 esittää toista leikkausta päältä.

5

Keksinnön eräiden suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus

Fig:n 1 ja 2 mukaisessa öljynsuodattimessa on ympyräsylinterimäisessä suodatin-kammiossa 20 akselinsuuntaisesti putkimaisia suodatinelementtejä 21 tasavälein 5 ympyrän kehällä. Elementit on keskeltä suljettu. Elementtien kummassakin päässä on niitä yhdistävä rengaslaippa 22. Laippojen ulkoreuna on kiinnitetty tiiviisti kammion sivuseinään. Sisäreunasta laipat on yhdistetty tiiviisti sisävaipalla 23 välin päästä elementtien sisäreunasta. Suodatettava öljy pumpataan syöttöyhteestä 24 kammion alatilaan. Osa öljystä menee suoraan suodatinelementtien sisään niiden 10 alapäästä, osa taas menee sisävaipan sisäpuolelta kammion ylätilaan ja sieltä suodatinelementtien sisään yläpäästä. Suodatettu öljy poistetaan suodostilasta kammion sivulta poistoyhteestä 25.

Suodatinkammion 20 keskellä on ontto akseli 9, jonka päät ulottuvat ulos kammion päädyistä. Kammion ylätilassa on akseliin säteensuuntaisesti yhdistetty ontto 15 ylähuuhteluvarsi 26, jonka ulkopäässä on suodatinelementtien 21 kohdalla ylälaip-paa 22 vasten tiivistetty holkki. Kammion alatilassa on vastaavanlainen alahuuhte-luvarsi 27. Huuhteluvarsista johtaa akselin läpi suodattimen pohjan alapuolelle huuhdekanava alatilan alapuolella olevaan huuhdesäiliöön. Suodostilan paine on suurempi kuin huuhdesäiliön. Kun huuhteluvarsi on tietyn suodatinlementin koh-20 dalla, virtaa näin suodostilasta suodosta takaisin tähän suodatinelementtiin ja edelleen huuhteluvarren ja akselin kautta huuhdesäiliöön. Näin suodatinelementti puhdistuu vastavirtahuuhtelulla. Akselia käännetään askeleittain siten, että huuhteluvarsi on vuorotellen jokaisen suodatinelementin kohdalla. Kääntölaite on sijoitettu kammion yläpäädyn yläpuolelle koteloon 28. Kääntämiseen tarvittava energia 25 saadaan suodattimen tulopuolen ja huuhdekanavan välillä vallitsevasta paine-erosta.

Kääntölaitteessa on akselin 9 päähän sovitetut vapaakytkin 10 ja pyörä 8, akselin sivulla sen poikkisuuntainen hydraulisylinteri 4, jonka mäntään 6 on toisesta päästään nivelöity poikittainen vipu 7, joka on lisäksi nivelöity päidensä väliltä sylinterin 30 vaippaan ja vastakkaisesta päästään pyörään (ks. fig. 10). Kun mäntä liikkuu toi- 6 seen suuntaan (fig:ssa 10 ylöspäin), akseli pyörähtää myötäpäivään. Tämän työ-liikkeen askel on sovitettu siten, että huuhteluvarret 26, 27 siirtyvät tietyllä askel-määrällä suodatinelementin 21 kohdalta seuraavan suodatinelementin kohdalle. Männän liikkuessa päinvastaiseen suuntaan akseli ei liiku eli suoritetaan vapaaliike.

5 Kääntölaitteen ohjausventtiilissä on ventti il ipesästä suodatinkammion 20 ylätilaan yhdistetty tulokanava 2, kaksi toimikanavaa 5 joista toinen on yhdistetty männän 6 pään puolelle ja toinen varren puolelle, koteloon 28 yhdistetty poistokanava 12 ja männän varren suuntaisesti edestakaisin liikkuvaksi sovitettu kara 16. Karan toisessa ääriasennossa on yhteys tulokanavasta männän varren puolelle (fig. 8) ja 10 männän pään puolelta poistokanavaan. Karan vastakkaisessa ääriasennossa taas on yhteys tulokanavasta männän pään puolelle ja varren puolelta poistokanavaan.

Venttiilin tulokanava 2 on yhdistetty suodatinkammion 20 yläpäädyn läpi kammion ylätilaan johtavaan kanavaan 1. Kotelosta 28 on yhteys akselin 9 yläpään läpi huuhdekanavaan. Tulokanavan paine on näin suurempi kuin poistokanavan. Paine-15 ero voi olla esimerkiksi 0,2-6 bar.

Männän 6 varteen on kiinnitetty poikittainen tanko 13, jonka ulkopäässä on rengasmainen mäntämagneetti 14, joka on sovitettu karan 16 ympärille. Karaan on vastaavasti kiinnitetty rengasmainen karamagneetti 15 (pituus L), jossa on peräkkäin useita rengasmagneetteja navat samansuuntaisesti. Mäntämagneetin ja ka-20 ramagneetin navat ovat vastakkaissuuntaisesti, jolloin magneetit hylkivät toisiaan ja syntyy poistovoima joka vastustaa mäntämagneetin työntämistä karamagneetin sisälle. Kun mäntämagneetti kuitenkin työnnetään karamagneetin sisälle, niin magneettien keskikohtien tullessa kohdakkain poistovoiman suunta muuttuu ja kara siirtyy automaattisesti toiseen ääriasentoonsa. Karan liikkeen äärirajat on rajoi-25 tettu karaan kiinnitetyillä vaimentimilla 17, joista toinen vastaa venttiilin sylinterin päädyn puoleiseen päähän ja toinen kotelon 28 pohjaan kiinnitettyyn tukeen. Magneetit on siten mitoitettu ja sovitettu, että syöttökanavan 2 ja poistokanavan 12 välisen paine-eron mäntään kohdistava voima on suurempi kuin magneettien poistovoima ja liikettä vastustavat kitkavoimat ja että karan asento muuttuu aina 7 männän tullessa ääriasentoonsa. Näin mäntä tekee automaattisesti jatkuvaa edestakaista liikettä.

Kun mäntä 6 on sylinterin 4 männän varren puoleisessa päässä, kara 16 on männän pään puoleisessa ääriasennossaan. Tällöin öljy virtaa sylinteriin männän var-5 ren puoleiseen päähän, mäntä liikkuu kohti sylinterin 4 toista päätä suorittaen va-paaliikettä jossa akseli 9 ei käänny. Kun magneettien 14, 15 keskikohdat tulevat kohdakkain, poistovoiman suunta muuttuu ja kara siirtyy kääntyneen voiman vaikutuksesta toiseen ääriasentoonsa. Tällöin öljy virtaa männän pään puolelle ja mäntä liikkuu vastakkaiseen suuntaan suorittaen työliikettä jossa akseli kääntyy. 10 Vaimentimet 17 vaimentavat karan päätyiskua.

Kuvion 10 mukaisesti on sylinteriin 4 männän 6 pään puolelle sijoitettu kartiomai-nen puristusjousi 29. Näin siihen latautuu vapaaliikkeen aikana energiaa, joka käytetään hyväksi työliikkeessä. Vaihtoehtoisesti jousi voi olla esimerkiksi tangon 13 ja sylinterin päädyn välissä.

Claims (10)

1. Kääntölaite, jossa on - edestakaisin liikutettava hydraulinen tai pneumaattinen toimilaite (4, 6), jossa on ensimmäinen puoli ja toinen puoli joihin hydraulinestettä tai pneumatiikkakaasua 5 voidaan ohjata ja joista sitä voidaan poistaa, - ohjausventtiili, jossa on paineeseen yhdistetty tulokanava (2), pienempään paineeseen yhdistetty poistokanava, toimilaitteen kummallekin puolelle yhdistetty toimikanava (5) ja ensimmäisen ja toisen asennon välillä liikutettava sulkuelin (16) siten, että sukuelimen ensimmäisessä asennossa tulokanava on yhdistetty toimi- 10 laitteen ensimmäiselle puolelle ja poistokanava toiselle puolelle ja toisessa asennossa tulokanava on yhdistetty toimilaitteen toiselle puolelle ja poistokanava ensimmäiselle puolelle, tunnettu siitä, että - toimilaitteessa (4, 6) on magneetti (14) ja sukuelimessä (16) on magneetti (15) 15 siten, että ne aiheuttavat poistovoiman, joka vastustaa toimilaitteen liikettä ja joka yhdessä toimilaitteen liikettä vastustavien kitkavoimien kanssa on pienempi kuin toimilaitteeseen kohdistuva laitetta liikuttava voima.

2. Vaatimuksen 1 mukainen laite, jossa toimilaite (4, 6) on sovitettu kääntä-20 mään vapaakytkimen välityksellä akselia (9).

3. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, jossa toimilaite (4, 6) on hydraulisylinte-ri.

4. Vaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, jossa on vapaakytkimen vapaaliikettä vastustava jousi (29).

5. Jonkin vaatimuksen 1 - 4 mukainen laite, jossa magneetit (14, 15) toimilaitteen liikkuessa työntyvät sisäkkäin. 30

6. Jonkin vaatimuksen 1-5 mukainen laite, jossa toimilaitteen magneetti (14) on rengasmagneetti tai sulkuelimen magneetti (15) on rengasmagneetti.

7. Jonkin vaatimuksen 2 D6 mukainen laite suodattimessa, jossa on 5. suodatinkammio (20), jossa on alapohja ja yläpohja ja nämä yhdistävä vaippa, - suodatinkammiossa useita putkimaisia, vaippaa lyhyempiä suodatinelementtejä (21) samansuuntaisesti tasavälein ympyrän kehälle sijoitettuna, jotka elementit on päistään yhdistetty rengaslaipoilla (22), jotka on kiinnitetty tiiviisti kammion vaippaan ja jotka on elementtien sisäreunan sisäpuolelta tiiviisti yhdistetty sisävaipalla 10 (23), jolloin kammioon on muodostettu päätyihin ja keskelle syöttöpuoli ja sivulle poistopuoli, - syöttöpuolelle johtava suodatettavan nesteen syöttöyhde (24) ja poistopuolelta pois kammiosta johtava suodoksen poistoyhde (25), - suodatinkammion keskellä akseli (9), jonka päät ulottuvat kammion pohjien läpi 15 ja jonka sisällä on kanava joka johtaa ulos kammion toisesta päästä kammion painetta alempaan paineeseen, - suodatinelementtien kummankin pään puolella akselille kiinnitetty yksi tai useampi huuhteluvarsi (26, 27), jossa on akselin kanavaan yhdistetty kanava, jonka ulkopää on asetettavissa tiiviisti vasten elementin päätä, jolloin muodostuu ele- 20 mentistä suodatinkammion ulkopuolelle johtava huuhdekanava ja - akselilla (9) vapaakytkin (10), jolloin - toimilaite (4, 6) on sovitettu kääntämään vapaakytkimen (10) välityksellä akselia (9). 25

8. Vaatimuksen 7 mukainen laite, jossa ohjausventtiilin tulokanava (2) on yhdistetty suodatinkammion syöttöpuolelle.

9. Suodatusmenetelmä, jossa suodatettavaa nestettä syötetään suodattimeen, 30 jossa on - suodatinkammio (20), jossa on alapohja ja yläpohja ja nämä yhdistävä vaippa, - suodatin kammiossa useita putkimaisia, vaippaa lyhyempiä suodatinelementtejä (21) samansuuntaisesti tasavälein ympyrän kehälle sijoitettuna, jotka elementit on päistään yhdistetty rengaslaipoilla (22), jotka on kiinnitetty tiiviisti kammion vaippaan ja jotka on elementtien sisäreunan sisäpuolelta tiiviisti yhdistetty sisävaipalla 5 (23), jolloin kammioon on muodostettu päätyihin ja keskelle syöttöpuoli ja sivulle poistopuoli, - syöttöpuolelle johtava suodatettavan nesteen syöttöyhde (24), johon suodatettavaa nestettä syötetään, ja poistopuolelta johtava suodoksen poistoyhde (25), josta poistetaan suodosta, 10. suodatinkammion keskellä akseli (9), jonka päät ulottuvat kammion pohjien läpi ja jonka sisällä on kanava joka johtaa ulos kammion toisesta päästä kammion painetta alempaan paineeseen, - suodatinelementtien kummanakin pään puolella akselille kiinnitetty huuhteluvarsi (26, 27), jossa on akselin kanavaan yhdistetty kanava, jonka ulkopää on asetetta- 15 vissa tiiviisti vasten elementin päätä, jolloin muodostuu elementistä suodatinkammion ulkopuolelle johtava huuhdekanava, jolloin sen suodatinelementin läpi, jonka päähän huuhteluvarsi on asetettu, kulkee vastavirtaan suodosta huuhdekanavaan, - akselilla (9) vapaa kytki n (10) tunnettu siitä, että 20. akselia (9) käännetään vapaakytkimen (10) välityksellä jonkin vaatimuksen 1 D8 mukaisella laitteella.

10. Vaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa suodatettava neste on moottorissa kiertävää voiteluöljyä.