JP2009540223A - 流体システム - Google Patents

Abstract

本発明は、機能ブロック（１２）を有し、そのハウジング内に流体を案内する経路が延びており、かつその機能ブロックに少なくとも部分的に弁コンポーネント（３２、４６）が接続可能である、ポンプ回路（１０）、特に液圧の高圧ポンプ回路のための流体システムに関する。フィルタ装置（４６）のフィルタハウジング（５６）が機能ブロック（１２）と、少なくとも１つのフィルタ部材（７０）が機能ブロックの組込み空間（７２）内に収容されるように、接続可能であることによって、フィルタ装置が、流体システムの機能ブロックの、少なくとも部分的に統合された構成部分となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、機能ブロックを有し、その機能ブロックのハウジング内に流体を案内する経路が延びており、かつその機能ブロックに少なくとも部分的に弁コンポーネントが接続可能である、ポンプ回路、特に液圧の高圧ポンプ回路のための流体システムに関する。

特許文献１によって、プリズム的な (primatischen) 機能および構成ユニットを有し、それらが流体を案内する経路として流れ通路を有し、かつ端面には、隣接する機能および構成ユニットのための、接続開口部を有する、ガスおよび／または液体のための流れ経路を備えた、流体システムが知られている。付加的に、上述した機能および構成ユニットを固定するための取付けプレートを設けることができる。上述した機能ユニットは、標準エッジ長さを有する正方形からなる、あるいは、この種の複数の正方形から組み立てられた、底面を有している。ブロック形状の機能および構成ユニットと弁コンポーネントとからなる、モジュール状の積み重ねシステムを構築するために、機能ユニットはその底面に、そして取付けプレートはそれに応じたラスターで、予め定められた固定可能性のための孔を有している。構成ユニットは、それぞれの固定位置においてその側面が互いに添接し、かつ接続開口部は、ユニットとしてのそれぞれの弁ブロック内でリング状の凹部によって包囲されており、その凹部内にそれぞれ少なくとも１つのシールリングが配置されており、そのシールリングが、凹部の壁に密閉するように添接する。

この既知の流体システムによって、ある種の積み重ねシステムが提供され、その積み重ねシステムによって、流体を案内する経路を駆動するためにルート弁、圧力制限弁、絞りなどのような、弁コンポーネントが使用される、多数の流体課題が解決される；しかしまた、センサおよび、たとえばマノメータなどのような、その他の表示機器を接続するための、可能性もある。

しかし、この既知の機能ブロックが、たとえば流体ポンプ、クーラー、熱交換器、フィルタユニットのような、他の流体コンポーネントと協働する場合には、それに応じた付加的なコンポーネントが別に付加的な配管を介して既知の機能ブロックに接続されなければならず、それが一方で、構造的に大きく構成すべき解決をもたらし、他方では、流体給送経路が比較的長いことに基づいて、熱的に整合性のない挙動をもたらし、それがそのような流体システムの効率にマイナスに作用することがある。
独国特許１９９３４５７４Ｃ２

この従来技術に基づいて、本発明の課題は既知の流体システムを、付加的な流体コンポーネントとしてのフィルタユニットの使用に関して、わずかな組込み空間しか必要とされず、特に異なる駆動温度領域が発生した場合に改良された効率が得られるように、さらに改良することである。

この課題は、その全体において特許請求項１の特徴を有する流体システムによって解決される。

特許請求項１の特徴部分に従ってフィルタ装置のフィルタハウジングが機能ブロックと、少なくとも１つのフィルタ部材が機能ブロックの組込み空間内に収容されるように、接続可能であることによって、フィルタ装置が、流体システムの機能ブロックの、少なくとも部分的に統合された構成部分となる。これが、構造的に小さく構成される流体システムをもたらし、その流体システムにおいてその個別コンポーネントが機能ブロックの領域内で弁コンポーネントとコンパクトにまとめられている。さらに、機能ブロックに関してそれぞれのフィルタ部材を接続するための付加的な配管を省くことができるので、熱的な駆動条件から、本発明に基づく流体システムのための均衡のとれた駆動状況が得られ、そのために機能ブロックの比較的厚く形成された壁部分がそれに寄与することができる。さらに、流体のための可能な方向変換経路が短縮されているので、その限りにおいても、本発明に基づく流体システムのための効率が改良される。

本発明に基づく流体システムの特に好ましい実施形態において、複数のフィルタ部材を使用するためのフィルタ装置が設けられており、それらフィルタ部材は濾過または逆洗浄のために両方向に貫流可能であって、一方のフィルタ部材が濾過位置において濾過を行い、少なくとも１つの他のフィルタ部材は、その実効フィルタ面の清掃のために逆洗浄位置において逆洗浄可能である。このようにして流体システムのための自動的な駆動が可能であって、自動的な汚れコントロールを介して、モータを有する揺動装置を使用しながら、逆洗浄プロセスを実施可能であって、それぞれのフィルタ部材が次々とその濾過位置または逆洗浄位置へ揺動可能である。

本発明に基づく流体システムの主要なコンポーネント、弁コンポーネントを備えた機能ブロックと使用されるフィルタ装置は、流体システムの流体出口に高圧ポンプが結合されている、いわゆる高圧ポンプ回路内で使用する場合に、特に優れていることが明らかにされており、流体システムは、液圧回路のための摩擦のないポンピングプロセスを保証するために、高度に清掃された流体のみが高圧ポンプのさらなる給送のために提供されることを、保証する。その他において、最も小さい汚れでもすでに、特別に形成された高圧ポンプにおいてはその機能を危険にさらすことがあり得ることが、明らかにされている。

以下、図面に示す実施例を用いて、本発明に基づく流体システムを詳細に説明する。表示は、原理的であって、寸法通りではない。

図１は、特に流体高圧ポンプ回路の形式の、ポンプ回路１０のための流体システムを例示している。このポンプ回路１０は、全体を符号１２で示す機能ブロックを有しており、その機能ブロックは図１に示す流体回路表示において、一点鎖線のフレームで象徴して示されている。上述した機能ブロック１２は、ポンプ入口１４とポンプ出口１６の形式の接続箇所を有している。接続箇所に接続して示されている、高圧ポンプ１８は、その駆動モータ２０と共に示されており、その他において、吸込みポンプの形式で構成されている。さらに、機能ブロック１２は、流体出口２２を有しており、その流体出口に、詳しく図示されない、液圧媒体を必要とする作業機械が接続されており、その作業機械の流体出口がまた、ブロック１２の流体入口２４に接続されている。さらに、導出接続端２６が設けられており、それがたとえば、詳しく図示されていない、上述した作業機械のチップコンベアへ通じることができる。この適用は、単なる例であって、作業機械の代わりに、たとえば液圧トランスミッション、液圧で駆動可能な昇降機、フォークリフトのハイドロモータなどの形式の、その他の液圧負荷を設けることもできる。高圧ポンプ１８の代わりに、低圧ポンプを設けることもでき、あるいは機能ブロック１２を他の関連において液圧回路内に、たとえば液圧熱交換器循環または冷却循環内に、接続することもできる。

しかし、この場合においては、作業機械へ流体を案内する経路２８内に、高圧スイッチ３０の他に、高圧２／２ルート弁３２、３４が接続されており、ルート弁３２の入力側には、安全の理由から圧力制限弁３６が配置されており、その圧力制限弁の出口が逆洗浄導管３８内へ連通している。２／２ルート弁３２は、出口側において、調節可能な絞り４０を介して同様に逆洗浄導管３８に接続されているので、絞り４０を介して流体のためのほぼ圧力のない循環が可能である。作業機械の流体入口２４から機能ブロック１２のポンプ入口１４へ通じる、適切な流体導管が、他の流体を案内する経路４２として用いられる。ここでも、流体入口２４に隣接して、経路４２内に圧力スイッチ４４が、今度は低圧スイッチとして接続されており、入口１４の方向においてその後段にフィルタ装置４６が設けられており、そのフィルタ装置の汚染度が、フィルタ装置４６へ至る、経路４２のバイパス導管内に取り付けられた、電気的な差圧スイッチ４８を介して検出可能である。この場合におけるように、好ましい実施形態において、フィルタ装置４６が逆洗浄フィルタ装置として形成されている限りにおいて、フィルタ装置４６に逆洗浄導管３８が接続されており、その逆洗浄導管は、逆洗浄弁５０を介して遮断することができる。さらに、たとえばマノメータのような、センサを介して、たとえば流体圧のような、流体回路のシステム値を呼び出すことができる。

上述した２／２ルート弁３２、３４を介して機械への流体供給が予め定められ、弁３２、３４の図示の遮断された状態において、高圧ポンプ１８が絞り４０を介して流体量を機能ブロック１２の導出接続端２６へ戻るように給送する。このように、高圧ポンプ１８は永続的な給送出力を有するコンスタントポンプとして形成されており、詳しく図示されていない作業機械の然るべき需要において、上述したルート弁３２、３４が予め定めることのできる離散的な時間間隔で開放される。このようにして、濾過駆動を一定に保証する可能性が生じ、その濾過駆動においては、流体入口２４から来る流体がフィルタ装置４６によって濾過されて、ポンプ１８を介して液圧回路内へ給送されて、導出接続端２６を介して機能ブロック１２から再び排出される。フィルタ装置４６が逆洗浄装置として形成されている限りにおいて、このような逆洗浄工程は手動で作動される；しかし好ましくは、モータ５４を用いて駆動可能な、個々のフィルタ部材のための揺動装置を使用しての、自動的な逆洗浄駆動も考えられ、それを以下で詳細に説明する。しかし、フィルタ装置４６は、最も簡単に取り外す場合には、唯一のフィルタ部材のみを有するようにすることができ、そのフィルタ部材は、汚れた状態においては、新しいフィルタ部材と交換することができる。

図２は、機能ブロック１２を斜視側面図で示しており、見える限りにおいて、図１で挙げられたコンポーネントの構造的な形態が、図２に示されている。図２の表示から明らかなように、統合されたフィルタ装置４６を備えた機能ブロック１２全体は、構造的に直方体の形状で小型に構成されており、図１の表示に基づくポンプ回路１０のすべての部材が、具体的な方法で、機能ブロック１２内に場所をとらずに統合可能である。

好ましくは、機能ブロック１２のハウジングの内部に、流体を案内する経路、特に経路２８と４２がそのサブ分岐導管と共に次のように、すなわちすでに説明されたそれぞれの弁コンポーネントを組み込むための、機能ブロック１２内に統合されたスペースホルダを有する、横列と縦列の流体を案内する導管からなる、ある種のマトリクス構造が生じるように、互いに接続されている。それぞれの接続導管を介してのマトリクス状の接続構造に加えて、この種のスペースホルダ解決によって、所望の機能に従ってスペースホルダに他の弁コンポーネントも取り付けることができることにより、極めて多数のシステム課題を解決することが、可能である。すでに使用されている基本システムを、流体の積み重ねの形式で、すでに使用されている弁コンポーネントの代わりに他の弁コンポーネントが使用されることにより、現場で容易に組み替えることもできる。特に、このようにして、より大きい流体量と流体圧が生じる場合に、現場でシステムの適合が行われる。スペースホルダのための弁コンポーネントとして、通常の接続およびルート弁の他に、圧力制限弁、逆止め弁あるいはその他の駆動可能な切替え弁を使用することも考えられる。その限りにおいて、このように構成された機能ブロック１２は、他の流体機能システム内に、たとえば詳しく図示されない可動の液圧システムのタンクユニット内にも、統合される。

図３に示すフィルタ装置４６は、逆洗浄フィルタ装置の形式で構成されており、フィルタハウジングとして円筒状のハウジング部分５６を有している。このようなフィルタハウジング部分５６は、図３を見る視線方向にみて、機能ブロック１２の上側に取り付けられており、階段状の段部５８を介して機能ブロック１２の対応するハウジング部分内へ嵌入する。ハウジング部分５６は、フランジ片６０により外側へ拡幅しており、その限りにおいてそのフランジ片はその下側に、詳しく図示されないリングシールのための収容通路を有しており、そのリングシールによってハウジング部分５６の内部を周囲に対して密閉することができる。このようにしてハウジング部分５６は、然るべき結合ねじ６２（図２を参照）を介して、機能ブロック１２のハウジングと取り外し可能に結合されている。フィルタ装置４６の流体供給のために、機能ブロック１２のハウジングは、流体入口２４へ通じる流体通路６４と、逆洗浄導管３８内へ連通する、逆洗浄弁５０を備えた他の流体通路を有しており、図３の表示に示すように、螺合容器の形式で形成された、その逆洗浄弁が、機能ブロック１２内へ挿入されている。さらに、図３の左半分に、機能ブロック１２のポンプ入口１４が示されており、そのポンプ入口は流体接続６８により機能ブロック１２の内部およびフィルタ装置４６のハウジング部分５６の内部へ連通している。

フィルタ装置４６内へ、上方へ向かって円錐状に細くなるフィルタ部材７０が挿入されており、円錐状のフィルタ部材７０の代わりに、少なくとも部分的に円筒状のフィルタ部材（図示せず）を使用することもできる。好ましくは、いわゆるニードルスロットスクリーンパイプ−フィルタ部材からなる、上述した円錐状のフィルタ部材７０は、フィルタハウジング５６の内部および対応する機能ブロック１２のハウジング部分の内部に、円筒状の円弧に沿って互いに間隔をもって配置されている。個々のフィルタ部材７０を収容するために、機能ブロック１２にカップ形状の凹部７２が形成されており、その凹部の画成壁は、ハウジング部分５６の内壁と同一平面で終了している。

フィルタ部材７０を有する、図３に示す配置は、逆洗浄を行うことができるように、選択されている。しかし、機能ブロックを簡単に形成する場合には、このようにして単独のフィルタ部材のみを機能ブロック１２内に、その軸方向の長さの約半分が機能ブロック１２内に、特にカップ形状の凹部７２内に、収容され、他の半分は下側からハウジング部分５６の内部へ突出するように、統合する可能性もある。このようにして、極めてコンパクトなやり方で、フィルタ装置４６の機能部材が部分的に機能ブロック１２内に統合されて、その他においてはこのようにして、フィルタ部材７０が機能ブロック１２の壁部分によって機械的な損傷からも保護されている。機能ブロック１２は、フィルタ部材７０を収容する領域において、比較的厚い材厚を有しているので、その点に関して熱技術的な意味において、有効なフィルタ部材７０の確実な囲い込みも得られ、それは、特に濾過すべき媒体が使用温度から極めて異なる結果になった場合でも、濾過の際の損失出力の減少をもたらす。

図３に示す配置が選択された場合に、示されている２つのフィルタ部材７０の他に、視線方向に見て、かつ上述した２つのフィルタ部材７０と等しい径方向の間隔で、他の１対のフィルタ部材７０が設けられており、その一方は図面平面の手前に突出し、他方は図面平面の背面に位置する。従って全体として、フィルタ装置４６の長手軸７４に対して互いに直径方向に配置された、全体として４つのフィルタ部材７０が設けられており、それらは対をなして長手軸７４に対して対向して配置されている。ここで、他の構成も考えられる。図３を見る視線方向に見て、右のフィルタ部材７０は、他の流体通路６６の上方に配置されており、その限りにおいて、ハウジング部分５６の内部にある濾液によって逆洗浄される。濾液は、外部から内部へ向かって逆洗浄すべきフィルタ部材７０を貫流し、逆洗浄量を介して除去された汚れが、他の流体通路６６と開放されている逆洗浄弁５０を介して機能ブロック１２の導出接続端２６へ達し、たとえば汚れた逆洗浄量は、作業機械の詳しく図示されないチップコンベアへ供給することができる。

その他の３つのフィルタ部材７０は、それぞれその下側においてリング状に流体通路６４に接続されており、その流体通路を介して作業機械からの未濾液が流体入口２４を介してフィルタ装置４６へ供給される。従って、個々のフィルタ部材７０を介して内側から外側へ向かって濾過が行われ、濾液は流体接続６８を介して図１の詳しく図示されない高圧ポンプ１８へ達する。この種の高圧ポンプ１８は、極めて高い吸込み出力を実現することができるので、本発明によれば、流体接続６８が円錐状のフィルタ部材７９の下方の基部領域内で終わるように考慮されているので、フィルタ部材は激しい流体の流れに対してそれに応じた抵抗を対置させることができる。個々のフィルタ部材７０のための、拡幅された基部支持の領域においても、非常に高い程度まで有効な濾過が行われ、それもまた、流体システムの全エネルギ的駆動にとって効果的に作用する。

揺動装置７６を用いて、個々のフィルタ部材７０を次々とその濾過位置から逆洗浄位置へ、そして再び濾過位置へ移動させることが可能であって、個々のフィルタ部材７０のための周回運動は、時計方向にも、反時計方向にも行うことができる。揺動装置７６自体は、個々のフィルタ部材７０を端部側で収容するための収容部７８を有しており、収容部７８はモータ５４を用いて揺動軸８０を中心に回転可能に、フィルタハウジング５６の内部に配置されている。この揺動軸８０は、フィルタ装置４６の長手軸７４と実質的に等しい。

収容部７８は、２つの対向する終端部分８２、８４を有しており、それら終端部分の間に個々のフィルタ部材７０が延びており、下方の終端部分８４は、流体移送のための通路を有しており、上方の終端部分８２は外側へ向かって、従ってハウジング部分５６の内部へむかって、流体密に閉鎖されている。ハウジング部分５６が機能ブロック１２から取り外された場合に、上方の終端部分８２を介してフィルタ部材７０を新しい部材と交換するために、機能ブロック１２から取り出すことができる。

フィルタ装置４６のモータ５４は、電動機とすることができる；しかし好ましくは、それは、空気圧モータの形式で形成されている。この空気圧モータは、その突片状の従動部分が空気圧モータのピストン部分のポンピング運動に従って交代する往復運動を実施することを特徴としており、この往復運動がフリーホィール装置８８を用いてフィルタ装置４６の揺動軸８０のための駆動方向における一定の駆動運動に変換可能である。空気圧モータのためのこのフリーホィール装置は、それ自体知られているので、ここではそれについて詳しく説明されない。しかし、上述した駆動コンセプトによって、駆動装置としての空気圧モータ５４の交番往復運動を、揺動装置７６を用いてフィルタ部材７０のためのそれぞれ９０°の揺動運動に変換することが可能であって、それによって相前後して常に１つのフィルタ部材７０が逆洗浄位置で浄化され、他の３つのフィルタ部材によって通常の濾過駆動が維持される。従ってフィルタ部材７０のためのそれぞれの逆洗浄プロセスは、ほぼ一定の時間間隔で行うことができる；しかしまた、差圧測定を介して、たとえば電気的な差圧スイッチ４８を用いて、フィルタ部材７０においてそれぞれそれ自体、いつ逆洗浄すべきかを定める可能性もある。

ハウジング部分５６のための中空室構造を含めて、個々のフィルタ部材７０の円錐状の構造に基づいて、この配置は、濾過駆動においてエネルギ的に特に好ましいことが明らかにされている。というのは、通常の濾過駆動においてフィルタ部材７０の貫流に対置される、ハウジング５６のハウジング部分の抵抗によって形成される抵抗が、著しく減少されるからである。また、この形態に基づいて実質的に層状の流れ挙動がもたらされ、それが通常の濾過駆動における流出抵抗を減少させることを支援し、かつ、高圧ポンプ１８への流体接続６８における濾過された量の直接的な取出しを行うことができることを、保証する。

すでに言及された、効果的に使用されるニードルスロットスクリーンパイプフィルタ部材は、フィルタ装置の長手軸７４の方向に傾斜した支持バーを有しており、その回りに、流体を通過させる間隙を残して、ワイヤプロフィールが個々の巻線に巻かれており、それぞれワイヤプロフィールが支持バーと接触する領域に、溶接点が配置されている。自由な流体通過のために設けられた間隙大きさ、従って２つの間隙の間の間隔が汚れの通過を、粒子大きさがこの間隙幅を上回る限りにおいて、阻止する。しかし、間隙内に詰まった汚れは、その後、説明した逆洗浄を介してフィルタ装置から確実に除去される。このようにして清掃されたフィルタ部材７０は、その後、逆洗浄位置から濾過位置へ達し、そこで他の濾過作業のために直接使用することができる。

フィルタ部材７０を安定的に軸承するために、揺動軸８０が終端側において機能ブロック１２内でも、フィルタ装置４６のフィルタハウジング５６の上方の壁部分の領域内でも案内されている形態も用いられる。空気圧モータ５４において発生する振動は、ハウジング部分５６を介しても、揺動軸８０を介しても、確実に機能ブロック１２の基本構造内へ導出でき、それによって損傷をもたらす振動成分を減少させることができる。その限りにおいて、揺動軸８０に関して、フィルタ部材７０における密にパッケージされた同軸配置は、機能的に確実な駆動も保証し、フィルタ部材７０は全体として図示の逆洗浄位置へ移動される。

いわゆる流体高圧ポンプ回路のための、本発明に基づく流体システムの適用を、流体回路図の形式で示している。 接続されている高圧ポンプなしで、流体システムを斜視図で示している。 図２に示す流体システムを縦断面で示している。

Claims (10)

1. ポンプ回路（１０）、特に液圧の高圧ポンプ回路、のための流体システムであって、
   機能ブロック（１２）を有し、前記機能ブロックのハウジング内に流体を案内する経路（２８、４２）が延びており、かつ前記機能ブロックに少なくとも部分的に弁コンポーネント（３２、３４、４６）が接続可能であるものにおいて、
   フィルタハウジング（５６）を有するフィルタ装置（４６）が、少なくとも１つのフィルタ部材（７０）が機能ブロックの組込み空間（７２）内に収容されるように、機能ブロック（１２）と接続可能である、
   ことを特徴とする流体システム。
2. 複数のフィルタ部材（７０）を使用するためのフィルタ装置（４６）が設けられており、
   前記フィルタ部材が、濾過または逆洗浄のために、２つの方向に貫流可能であって、
   かつ、一部のフィルタ部材（７０）が濾過位置において濾過を行い、少なくとも１つの他のフィルタ部材（７０）が、その実効フィルタ面を清掃するために逆洗浄位置において逆洗浄可能である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体システム。
3. それぞれのフィルタ部材（７０）が、その軸方向の組込み長さのほぼ半分にわたって機能ブロック（１２）の組込み空間（７２）内に収容されており、かつ
   フィルタ入口とフィルタ出口を形成する、流体を案内する経路（６４、６８）が、機能ブロック（１２）内に統合されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の流体システム。
4. それぞれのフィルタ部材（７０）が、揺動装置（７６）によってその濾過位置から逆洗浄位置へ、そして再び濾過位置へ移動可能であり、かつ、
   揺動装置（７６）が、フィルタ部材（７０）を収容するための収容部分（７８）を有しており、
   前記収容部分が駆動装置（５４）によって揺動軸（８０）を中心に回転可能に、フィルタハウジング（５６）の内部に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の流体システム。
5. フィルタ装置（４６）のフィルタハウジング（５６）が、機能ブロック（１２）上に取り付けられており、かつ、それぞれのフィルタ部材（７０）の組込み長さのほぼ上半分を収容する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の流体システム。
6. 駆動装置（５４）が、フリーホィール装置（８８）によって揺動装置（７６）の揺動軸（８０）に作用し、前記揺動軸を中心に同軸に個々のフィルタ部材（７０）が配置されており、かつ前記揺動軸が終端側においてフィルタハウジング（５６）内および機能ブロック（１２）内で回転可能に案内されている、ことを特徴とする請求項４または５に記載の流体システム。
7. 駆動装置（５４）の駆動ハウジングが、フリーホィール装置（８８）のハウジング上に取り付けられており、そして前記ハウジングがフィルタハウジング（５６）上に取り付けられている、ことを特徴とする請求項６に記載の流体システム。
8. それぞれのフィルタ部材（７０）が、円錐状のニードルスロットスクリーンパイプフィルタ部材として形成されている、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の流体システム。
9. 機能ブロック（１２）が、ルート弁（３２、３４）と圧力制限弁（３６）のような弁コンポーネントの他に、圧力スイッチ（３０、４４）と少なくとも１つのマノメータ（５２）を有している、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の流体システム。
10. 液圧ポンプ、特に高圧ポンプ（１８）が、外部から機能ブロック（１２）に流体を案内するように接続可能である、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の流体システム。

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