SE534326C2 - Filter och förfarande för filtrering av hydraulolja i en returledning till en hydraultank, samt en borrigg innefattande filtret - Google Patents

Description

25 534 326 2 hydraultanken och dess läckanslutningar, utan att passera hydraultankens returfilter.

Ett problem med känd teknik är att hydrauloljan från de mottryckskänsliga hydraulkomponenterna inte passerar något returfilter och att hydrauloljan därmed inte filtreras. Det innebär bl.a. att partiklar från t.ex. hydraulpumpens glid- och rullager går direkt till hydraultanken utan att filtreras. Partiklama följer då med hydrauloljan tillbaka in i hydraulsystemet och till de olika ingående hydraulkomponentema och genererar genom nötning ytterligare partiklar, med slitage till följd. hydraulsystemet efter pumphaveri är omfattande. Det är också svårt att få fullständig eliminering av de partiklar som distribuerats ut i hydraulsystemet utan att byta ut respektive hydraulkomponent. l värsta fall kommer kvarvarande partiklar även att förorsaka framtida problem i hydraulsystemet. funktionsstörningar och onormalt En sanering av REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Enligt en aspekt av uppfinningen presenteras ett filter med kännetecken enligt patentkrav 1.

Fördelen är att filtrering utförs utan att filtret orsakar något väsentligt mottryck ens vid tillfälligt höga läckflöden av hydraulolja eftersom en nivàbaserad bypassfunktion kan användas i filtret. Således kan filtret användas för hydraulkomponenter som är känsliga för mottryck. Uppfinningen skulle t.ex. vid ett lagerhaveri i en hydraulpump fånga upp de partiklar från haveriet som transporterats från hydraulpumpens Iäckageledning in till hydraultanken. Dessa partiklar skulle annars kunna sugas in i hydraulpumpen och därmed skada hydraulpumpen ytterligare, samt även distribueras ut på nytt i hydraulsystemet och skada övriga hydraulkomponenter. Genom uppfinningen minimeras följdskadoma efter ett pumphaveri och därmed också omfattningen av hydraulsystemets sanering. 10 15 20 25 534 326 FIGURBESKRNNING Uppfinningen ska nu förklaras närmare med hjälp av ett föredraget utföringsexempel och med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka l Fig. 1 'visas en översiktsbild över ett känt hydraulsystem i en borrigg. l Fig. 2 visas en översiktsbild över ett hydraulsystem i en borrigg enligt uppfinningen l Fig. 3 visas en genomskäming av ett filter enligt en utföringsforrn.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORNI l Fig. 1 visas en översiktsbild över ett känt hydraulsystem 1 omfattande ett antal olika hydraulkomponenter i en borrigg med minst en borrmaskin.

Hydraulsystemet 1 är kopplat till en hydraultank 2. En eller flera hydraulpumpar 3 pumpar hydraulolja via en eller flera sugoljeledningar S från hydraultanken 2 till hydraulpump 3 och via en eller flera tryckledningar P från hydraulpump 3 till hydraulsystemet 1. Den mesta hydrauloljan går sedan i retur via en eller flera första returledningar T1, T2 från hydraulsystemet 1 till ett första returfilter 4 och från det första returfiltret 4 till hydraultanken 2. Det första returfiltret 4 kan vara av en konventionell typ med tryckbaserad bypassfunktion 6, vilket betyder att om trycket blir för högt i det första returfiltret 4, så leds oljan i de första returledningama T1, T2 förbi det första returfiltret 4.

Wssa hydraulkomponenter, särskilt hydraulpumpar 3 är känsliga för det mottryck som ett konventionellt returfilter 4 med tryckbaserad bypassfunktion 6 kan medföra. Detta gäller särskilt i en borrigg, där ofta ett s.k. fullflödesfilter används som returfilter 4, samtidigt som returflödet av hydraulolja kan ligga på 200-600 llmin, vilket är anledningen till att det kan skapas ett relativt högt mottryck. De mottryckskänsliga hydraulkomponentema 3 har därför retur kopplad direkt till hydraultanken 2 via andra returledningar L1, L2 utan_ konventionellt returfilter 4. Det rör sig oftast om läckoljeflöden.

I Fig. 2 visas en översiktsbild över ett hydraulsystem i en borrigg enligt uppfinningen där ett eller flera andra returfilter 5 äranordnat till de andra 10 15 20 25 30 534 326 4 returledningama L1, L2 och med ytterligare en eller flera andra returledningar L3 mellan det andra returfiltret 5 och hydraultanken 2. Det andra returfiltret 5 har en nivåbaserad bypassfunktion som nännare kommer att beskrivas genom en utföringsform nedan. Rent praktiskt» kan det andra returfiltret 5 integreras i hydraultanken 2 eller vara separat från hydraultanken 2. l Fig. 3 visas en utföringsfonn för det andra returfiltret 5. Det andra returfiltret 5 innefattar en filterbehâllare 11 , ett eller flera filterelement 12, ett eller flera inlopp 13 in till filterbehållaren 11, ett eller flera utlopp 14 från filterbehållaren 11 och en eller flera öppningar 15. Filterelementet 12 är anordnat för oljefiltrering mellan inlopp 13 och utlopp 14. Öppningen 15 är anordnad som en filtreringsfri passage mellan inlopp 13 och utlopp 14.

Filterelementet 12 kan se ut på olika sätt. Den banalaste modellen av filterelement 12 kan vara en rak vägg mellan inloppet 13 och utloppet 14 med en öppning 15 i form av ett öppet område ovanför. Störst fördel fàs dock med ett cylinderformat filterelement 12, eftersom det har störst filtreringsarea. För att öka denna filtreringsarea ytterligare är det fördelaktigt med en vågig kant på filterelementet 12. Filterelementet 12 bör vara så fint att det fångar upp sä många partiklar som möjligt, men inte så fint att flödet genom filterelementet 12 blir för långsamt. En lämplig filtergrovlek kan vara t.ex. 100 um absolut.

I Fig. 3 är det visat att inloppet 13 till det andra returfiltret 5 är anordnat på utsidan av ett cylinderformat filterelement 12, medan utloppet 14 är anordnat på filterelementets 12 insida för filtrering utifrån och in, men det går lika bra att byta plats på inlopp 13 och utlopp 14, så att filtrering istället sker inifrån och ut.

Hydraulolja från de mottryckskänsliga hydraulkomponentemas returledningar L1, L2 leds in i filterbehållaren 1 via filterbehållarens inlopp 3. Hydrauloljan kommer normalt inte i ett jämnt flöde, utan flödet kan variera kraftigt över tiden.

När filterbehållarens 11 oljevolym med ofiltrerad hydraulolja 16 fylls på, så ökar en oljenivå H av ofiltrerad hydraulolja 16. Samtidigt släpper filterelementet 13 igenom och filtrerar en mängd hydraulolja 17 som leds ut ur filterbehållaren 11 via dess utlopp 14 och returledningar L3 till hydraultanken 2. 10 15 20 25 30 534 325 5 Förhållandet mellan den ofiltrerade hydrauloljans 16 inflöde i filterbehållaren 11 och den flltrerade hydrauloljans 17 utflöde ur filterbehållaren 11 bestämmer den ofiltrerade hydrauloljans 16 volym och därmed oljenivà H. Om inflödet snabbt ökar i förhållande till utflödet, t.ex. vid en plötslig ändring av hydraulpumpens 3 deplacement, så höjs oljenivån H och fri luftvolym 18 ovanför hydrauloljan 16, 17 reduceras. Filterkonstruktionen då de kortvariga volymökningarna i filterbehållaren 11 och genomför full filtrering utan att skapa något väsentligt mottryck i läckageledningama L1, L2. ackumulerar Full filtrering erhålls så länge som det ökande inflödet skapar en oljenivå H som är lägre än en första nivå H1 som motsvarar filterelementets 12 höjd till öppningen 15. Om inflödet ökas ytterligare, så leds överskottet av den inkommande ofiltrerade hydrauloljan 16 genom filterelementets öppning 15 och vidare via filterbehållarens 11 utlopp 14 ut till hydraultanken 2, utan att filtreras och utan att skapa något väsentligt mottryck. Ett filter 5 med en nivåbaserad bypassfunktion har då erhållits, istället för med en konventionell tryckbaserad bypassfunktion.

Filterbehàllaren 11 kan med fördel vara genomskinlig, så att det är enkelt att se vad som händer i filtret. Ännu bättre är att installera en nivågivare 19, t.ex. elektrisk, för mätning av oljenivån H. Om oljenivån H i filterbehällaren överstiger den första nivån H1, vilket är gränsen för full filtrering, så kan systemet lanna och/eller stänga av nödvändiga komponenter -för en borrmaskin sannolikt hela borrmaskinen. Detta är för att undvika att ofiltrerad hydraulolja 16 från de andra returledningama L1, L2 kommer tillbaka till hydraultanken 2. Larmet kan då vara en indikering på behov av filterbyte eller filterrengöring.

Om oljenivån H fortsätter att stiga över den första nivån H1 och öppningen 15 inte räcker till för att ta hand om inflödet av ofiltrerade oljan 16, så riskerar oljenivån H att stiga upp till en andra nivå H2 som i Fig. 3 motsvarar filterbehållarens tak 20. Då kommer ett tryck att byggas upp i filterbehållaren 11, vilket kommer att skapa ett oönskat mottryck i läckageledningama L1, L2, vilket riskerar att förstöra hydraulkomponenter. Nivågivaren 19 kan då larma och stänga av nödvändiga komponenter. 10 15 20 25 30 534 325 6.

Ett alternativ kan alltså vara att lanna och stänga av redan vid första nivån H1 för att inte tillåta någon nämnvärd mängd ofiltrerad olja 16 att passera filtret. Ett annat altemativ kan vara att enbart larrn sker vid den första nivån H1, medan larrn och avstängning sker vid den andra nivån H2 för att undvika mottryck i läckageledningarna L1, L2. En variant på det första altemativet kan vara att öppningen 15 normalt är stängd, men öppnas när nivågivaren 19 larrnar. Det senaste altemativet kan vara en fördel i en miljö där filtret t.ex. utsätts för mycket skakningar och ofiltrerad olja annars riskerar att skvimpa in igenom öppningen 15.

Om det kommer ett plötsligt kraftigt inflöde av ofiltrerad hydraulolja 16 och inloppet 13 är i filterbehållarens golv 21, så kan den ofiltrerade hydrauloljan 16 slå i filterbehållarens tak 20, utan att filterbehållaren 11 för den skull är full och därmed eventuellt orsaka falsklarm för hög nivå H1, H2 och/eller att en del ofiltrerad hydraulolja 16 skvimpar ut via öppningen 15. Därför kan det vara fördelaktigt med ett hinder 22 vid inloppet 13 som gör att den ofiltrerade hydrauloljan 16 tvingas ta en liten omväg och alltså beter sig mer lugnt.

Motsvarande hinder 22 som i Fig. 3 går naturligtvis att anordna vid inloppet 13 om inloppet 13 istället sitter på insidan av filterelementet 12 - för filtrering inifrån och ut - eller om inloppet 13 t.ex. sitter i filterbehållarens tak 20 eller vägg 23.

Luften 18 i filterbehållaren 11 påverkar utflödet av hydraulolja 17 från filterbehållaren 11. Eftersom mängden hydraulolja 16, 17 i filterbehållaren 11 kan variera betänkligt, så påverkas lufttrycket om filterbehållaren 11 är hermetiskt tillsluten. T.ex. sjunker lufttrycket om mer hydraulolja flödar ut från filterbehållaren 11 än in till filterbehållaren 11 och hydraulolja 16, 17 kan därför fastna i filterbehållaren 11. För att undvika stora lufttryckförändringar, så kan luften 18 förbindas med t.ex. luften i hydraultanken 2 via t.ex. en nippel 24. Då fås samma lufttryck i filterbehållaren 11 som i hydraultanken 2, vilket idag ligger på 0-0,2 bar över atmosfärtrycket. Detta gör att flödet mellan det andra returñltret 5 och hydraultanken 2 flyter bättre. Det gär naturligtvis att tryckutjämna även på andra sätt. 10 15 534 326 7 Det lilla mottryck som kommer från returfiltret 5 orsakas framför allt av två faktorer: oljenivån H ifilterbehållaren 11 och lufttrycket i luften 18 ovanför oljan.

Experiment har visat att i en borrigg är det tillräckligt med en första nivå H1 på ca 133 mm, vilket skulle ge ca 0,01 bars mottryck från oljenivån. Detta är försumbart i sammanhanget. Lufttrycket kan som ovan nämnts högst ge 0,2 bars mottryck, vilket skulle ha skett även om returledningarna L1, L2 hade kopplats direkt till hydraultanken 2 enligt konventionell teknik och vilket ligger långt under tillverkamas gräns på 0,5 bar.

Ovan har det framför allt beskrivits hur det andra returfiltret 5 används för läckolja från t.ex. hydraulpumpar 3. Dock kan det andra returfiltret 5 naturligtvis användas för vilken returolja som helst - inklusive från hydraulkomponenter som tål mottryck - bara det andra returfiltret 5 dimensioneras därefter. Det är alltså även möjligt att klara sig utan det första returfiltret 4 och låta det andra returfiltret 5 ta hand om all returolja.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till det ovan beskrivna exemplet, utan kan modifleras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (9)

10 15 20 25 534 325 PATENTKRAV

1. )

2. )

3. )

4. )

5. )

6. )

7. )

8. ) Filter (5) för en returledning (L1, L2) för hydraulolja till en hydraultank (2), vilket filter (5) innefattar ett filterelement (11), kännetecknat av att filtret (5) är anordnat att filtrera hydrauloljan genom filterelementet (11) när hydrauloljan understiger en första oljenivå (H1) i filtret (5) och att filtret (5) innefattar en anordning (15) för att leda hydraulolja förbi filterelementet (11) när oljenivån (H) ifiltret (5) överstiger den första oljenivån (H1). Filter enligt patentkrav 1, kännetecknat av att anordningen (15) för att leda hydraulolja förbi filtret (5) när en hydrauloljenivå i filtret som överstiger en maximal oljenivå är en öppning (15) i filterelementet. Filter enligt något av patentkraven 1-2, kännetecknat av att filtret (5) vidare innefattar en anordning (19) för att larma och/eller stänga av komponenter om oljenivån (H) överstiger den första oljenivån (H1) och/eller en andra oljenivå (H2). Filter enligt patentkrav 3, kännetecknat av att anordningen (19) för att larrna och/eller stänga av komponenter innefattar en nivågivare (19), företrädesvis elektrisk. Filter enligt något av patentkraven 1-4, kännetecknat av att filtret (5) vidare innefattar en anordning (24) för tryckutjàmning av luft i ett luftutrymme (18) i filtret (5). Filter enligt patentkrav 5, kännetaecknat av att anordningen (24) för tryckutjämning av luft (18) i ett luftutrymme (18) i filtret (5) innefattar en anordning för anslutning från luftutrymmet (18) i filtret (5) till ett motsvarande luftutrymme i hydraultanken (2). Borrí99. kännetecknar! av att borriggen innefattar ett filter (5) enligt något av patentkraven 1-6. Förfarande för filtrering av hydraulolja i en returledning med hjälp av ett filter (5), kännetecknat av filtrering av hydrauloljan om en oljenivå (H) i filtret (5) 5 534 325 9 understiger en första oljenivå (H) och ledning av hydrauloljan förbi filtret (5) om oljenivàn (H) ifiltret (5) överstiger den första oljenivàn (H1),

9. ) Förfarande för filtrering av hydraulolja enligt patentkrav 8 eller 9, 'kännetecknat av larmning och/eller avstängning av komponenter om oljenivàn (H) i filtret överstiger den första oljenivàn (H1) och/eller en andra i oljenivå (H2).