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Filteranordnung insbesondere für hydraulische Hochdrucksysteme in
Flugzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Filteranordnung insbesondere für
hydraulische Hochdrucksysteme in Flugzeugen, bei der ein das Filteraggregat aufweisender
Filterbecher abdichtend und lösbar durch Bewegen längs einer Einsetzstrecke an einem
in eine Flüssigkeitsleitung einbaubaren Ventilkopf befestigt werden kann, der die
beiden anschließenden Leitungsabschnitte durch Kanäle jeweils mit einer der beiden
Kammern des Filterbechers verbindet.
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Bei bekannten derartigen Filteranordnungen ist ein einziger, die
Zuführungskanäle im Ventilkopf selbsttätig schließender Ventil körper vorhanden,
der auf einem inneren Kanalabschnitt geführt sein kann und der im Betriebszustand
durch eine am Becher vorgesehene und bei abdichtend angebrachtem Becher betätigbare
Anhebeinrichtung in Offenstellung gehalten ist. Bei diesen bekannten Anordnungen
ist an sich das Problem gelöst, eine Auswechselung bzw. Abnahme und Wiederanbringung
eines Filterbechers vorzunehmen, ohne daß Flüssigkeit während dieser Prozedur aus
der Rohrleitung ausströmt. Das Verfahren ist aber relativ umständlich, da zweierlei
Betätigungsmittel, einmal zum Befestigen des Bechers und zum anderen zum Anheben
des Ventilkörpers vorgesehen sind. Ferner ist es bei diesen bekannten Anordnungen
unvermeidbar, daß nach einer Reinigung oder Auswechselung des Filters Luft in den
Kanälen des Ventilkopfes oder des Ventilkörpers eingefangen wird, was bei Anwendung
der Filteranordnunp in einer Hydraulikleitung sehr umständliche und zeitraubende
Entlüftungsarbeiten notwendig macht.
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Bei einer anderen bekannten Filteranordnung der genannten Gattung
ist zwar eine besondere Anhebeinrichtung für den Ventilkörper dadurch eingespart,
daß der Filterbecher bzw. der Filterkörper beim Ansetzen an den Ventilkopf den Ventilkörper
in seine Offenstellung anhebt. Ein Lecken beim Ein- und Ausbau ist dadurch vermieden,
daß parallel zur Ansetzrichtung des Filterbechers verlaufende, bei geöffneten Kanälen
gegeneinander abdichtende Dichtflächen am Filterbecher und am Ventilkopf mindestens
während eines Teils der Einsetzstrecke abdichtend zusammenwirken, der größer als
der Öffnungs-bzw. Schließweg des Ventilkörpers ist. Bei dieser bekannten Anordnung
fluchten die beiden an den Ventilkopf anschließenden Leitungsabschnitte der Rohrleitung
im Ventilkopf miteinander und münden in eine zylindrische Aussparung des Ventilkopfes;
als Ventilkörper dient eine in dieser zylindrischen Ausnehmung geführte und von
einer Feder in Richtung zum Filterbecher vorgespannte Ventilhülse mit
je einer in
Betriebsstellung mit den Leitungsabschnitten fluchtenden Einlaß- und Auslaßöffnung.
Die äußere Mündung eines seitlich in das Innere eines hohlen Filterkörpers führenden
Verbindungsstutzens ist abdichtend in eine der oeffnungen des Ventilkörpers einsetzbar.
Beim Einsetzen des Filterbechers wirkt ein an dessen Boden vorgesehener Zapfen auf
den Filterkörper und über diesen auf den Ventilkörper ein. Auch bei dieser bekannten
Anordnung ist aber ein Einfangen von Luft während des Ansetzens des Filterbechers
unvermeidbar. Ferner erfordert sie einen relativ komplizierten Aufbau des Filterkörpers
und wegen des großen erforderlichen Durchmessers des Ventilkörpers ist dessen Führung
nicht befriedigend, da bei Verkanten des Ventilkörpers Schwergängigkeit und eventuell
gar ein Verklemmen entstehen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Filteranordnungen möglichst zu vermeiden. Die Erfindung geht dabei von der letztgenannten
bekannten Anordnung aus und sieht vor, daß - wie an sich bei Filteranordnungen der
eingangs genannten Gattung mit einem unter dem Leitungsdruck öffnenden Rückschlagventil
in dem Ausgangskanal des Ventilkopfes bekannt - die Zuführungskanäle im Ventilkopf
über je einen inneren und einen äußeren Kanalabschnitt in Richtung auf den Filterbecher
münden und eine Ventilhülse auf dem inneren Kanalabschnitt geführt ist, deren Außenfläche
mit einer Innenfläche des äußeren Kanalabschnitts zum Abschließen des äußeren Kanalabschnitts
zusammenwirken kann, und daß die Innenffäche und/oder der untere Rand der Ventilhülse
mit
einem vor der Mündung des inneren Kanalabschnitts angeordneten Ventilsitz zum Schließen
dieses inneren Kanalabschnitts zusammenwirken kann.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung ist ei'ie besondere Anhebeinrichtung
für den Ventilkörper eingespart. Die Ventilhülse ist einwandfrei geführt und es
können gebräuchliche einfache Filtereinsätze verwendet werden. Ferner erübrigt sich
ein Reduzieren des Drucks in der Flüssigkeitsleitung beim Aus- und Einbau des Filterbechers,
wie es bei den genannten Filteranordnungen mit Rückschlagventilen notwendig ist.
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Von besonderer Bedeutung ist, daß in dem inneren Kanal keine Luft
mehr eingefangen werden kann, wenn, wie üblich, die Einsetzstrecke des Filterbechers
in den Filterkopf von unten nach oben verläuft und gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung die Ventilsitzfläche unter oder höchstens auf derselben Höhe wie die
zusammenwirkenden Dichtflächen von Ventilkopf und Filterbecher liegt und der zwischen
den Dichtflächen liegende Bereich des Ventilkopfes derart von innen nach außen horizontal
oder aufwärts zulaufend ausgebildet ist, daß beim Einsetzen des mit Flüssigkeit
angefiillten Filterbechers die zwischen diesem und dem Ventilkopf befindliche Luft
vor dem Anheben des Ventilkörpers nach außen bis außerhalb von den Dichtflächen
zwischen Ventilkopf und Filterbecher fortgedrängt wird. Wenn die Filteranordnung
also gemäß der Erfindung so ausgebildet wird, daß im Ventilkopf bzw. im Ventilkörper
keine Luft mehr eingefangen, vielmehr im Gegenteil von der in den Filterbecher gefüllten
Flüssigkeit beim Ansetzen des Filterbechers aus dem Raum zwischen Filterbecher und
Filterkopf durch Eintauch der über dem Filterbecher befindlichen Teile des Filterkopfes
in die Flüssigkeit verdrängt wird, kann man z. B. bei hydraulischen Systemen von
Flugzeugen jeweils 16 Arbeitsstunden sparen, die sonst bei der gewöhnlich alle 50
bis 400 Stunden Betriebsdauer erfolgenden Wartung allein zum Entlüften des hydraulischen
Flugzeugsystems notwendig werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einem Ausführungsbeispiel,
das im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen erläutert wird. Für die Ansprüche
3 bis 6 wird jedoch kein selbständiger Schutz begehrt.
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F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch die Filteranordnung gemäß der
Erfindung, bei der Dichtungselemente so angeordnet sind, daß sie während des Abnehmens
des Filterbechers vom Kopf eine lecksichere Abdichtung gewährleisten; F i g. 2 zeigt
im Querschnitt einen Teil des Kopfes einer anderen Art von Filteranordnung, bei
der Filterelemente so angeordnet sind, daß bei dem normalen Abnehmen des Filterbechers
vom Kopf ein Lecken nach außen verhindert wird, wobei die Lage der Ventilhülse nach
dem Abnehmen des Bechers dargestellt ist; F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie
3-3 bei einer Blickrichtung gemäß den Pfeilen.
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Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen Ausbildungen einer Filteranordnung, bei
der der Becher mit dem Kopf in einer Weise in Eingriff verbleibt, daß ein Lecken
nach außen verhindert wird, bis das Ventilglied die Leitung abgesperrt hat. Die
Filteranordnung weist einen Kopf 50 mit einem Einlaßkanal 51 und einem Auslaßkanal
52 auf, die in eine Einlaßkammer 53
und eine Auslaßkammer 54 in dem unteren Abschnitt
des Kopfes münden. Eine zylindrische Zwischenwand 55 innerhalb des Kopfes trennt
den Einlaßkanal 51 und die Einlaßkammer 53 von dem Auslaßkanal 52 und der Auslaßkammer
54. Von dem unteren Bereich der Zwischenwand 55 nach unten ragend ist ein Ventilsitz
vorgesehen, der sich quer zu dem offenen Ende der Kammer 54 erstreckt und seitliche
Dichtflächen 57 besitzt. An diesem ist eine Anschlagmuffe 58 befestigt. die als
Begrenzungsanschlag für die Ventilhülse 59 dient, die verschiebbar und abdichtend
auf der äußeren Fläche des oberen Abschnitts 60 des Ventilsitzes 56 angebracht ist.
Der Ventilsitz ist in die zylindrische Wand 55 eingeschraubt. Die Ventilhülse ist
mittels einer Feder 61 in Richtung auf die Anschlagmuffe 58 vorgespannt. Das untere
Ende der Feder paßt in die an der Oberseite der Ventilhülse vorgesehenen Ausnehmung62.
Ihr oberes Ende ist in einem Schlitz im Kopf gelagert. Zwei Abdichtungselemente
63, die im vorliegenden Fall die Gestalt von O-Ringen aus Fluorkohlenstoffgummi
besitzen, schaffen eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Fläche 57 und
der Imlenfläche der Ventilhülse 59. Wenn der Ventilsitz mit der Dichtfläche 57 im
Eingriff steht, wie in F i g. 2 gezeigt, ist die Kammer 54 abgesperrt.
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Ein anderes Dichtelement 64 von dem gleichen Typ stellt eine lecksichere
Abdichtung zwischen der Ventilhülse und dem Ventilsitz 65 her. Vorteilhafterweise
ist dieses Dichtelement dauernd an dem oberen Ende des inneren Unterstützungskern
66 für das Filterelement 67 angebracht. Solange sich die Ventilhülse in der in F
i g. 1 gezeigten Stellung befinder, verhindert die Dichtung 64 ein Lecken von dem
äußeren, zwischen Filterelement und Becher 90 liegenden Kanal 69 in den zentralen
Kanal 68, der von dem Filterelement umschlossen ist und damit ein Umgehen des Filters.
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Der Kopf 50 besitzt einen mit Innengewinde versehenen unteren Abschnitt
70, der eine äußere zylindrische Umschließung zur Aufnahme eines entsprechenden,
mit Außengewinde versehenen Abschnitts 71 des Bechers 90 bildet. Der mit Gewinde
versehende Abschnitt kann auch an der Außenseite des Kopfes und an der Innenseite
des Bechers vorgesehen sein. Auch kann der Becher mit anderen Mittel angebracht
sein, die ein Gewinde vermeiden lassen, beispielsweise mittels einer Klammer, wenn
erwünscht. Die Befestigungsstelle zwischen Becher und Kopf sollte sich jedoch über
einen langen Bereich erstrecken, so daß der Becher am Kopf in einer Weise verbleibt,
die ein Lecken beim Abnehmen des Bechers vom Kopf verhindert, bis die Ventilhülse
die Leitung abgesperrt hat.
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Der untere Wandabschnitt der Kammer 53 im Kopf besitzt eine Dichtfläche
72, die wie gezeigt zwei Dichtelemente 73 und 73' aufnimmt, welche im vorliegenden
Fall eine Kombination von einem aus Fluorkohlenstoffgummi bestehendem O-Ring und
einem Ring aus Polytetrafiuoraethylen bilden und mit einer entsprechenden Dichtungsfläche
an der Außenseite des Bechers 90 zusammenwirken. Die Außenfläche der Ventilhülse
59 arbeitet mit der Dichtfläche 72 und den Elementen 73 und 73' der Kammer 53 dann
zusammen, wenn sich die Ventilhülse in ihrer untersten oder Schließstellung befindet
und auf diese Weise, wie am besten aus der F i g. 2 ersichtlich, die Leitung 51
am Ende der Kammer 53 absperrt.
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Ein solches Paar von Dichtelementen 73 und 73' stellt, wie gezeigt,
eine lecksichere Abdichtung zu allen Zeiten sicher, in denen der Becher mit dem
Kopf über den zwischen diesen Elementen dargestellten langen Bereich im Eingriff
steht. Das untere Element 73' kann weggelassen werden. In diesem Fall ist die Verbindung
fest genug, um während der normalen Ausbauarbeiten ein Lecken nach außen zu verhindern,
obwohl diese Verbindung nicht als lecksicher anzusprechen ist. Eine solche Ausbildung
ist in F i g, 2 gezeigt. Im übrigen ist diese Anordnung ähnlich der in F i g. 1
gezeigten.
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Im Kopf 50 ist, wie am besten aus F i g. 3 ersichtlich, eine Entlastungsleitung
80 vorgesehen. Quer zu dieser Leitung liegt ein Entlastungsventil 81, das so ausgebildet
sein kann, daß es bei jeder gewünschten Druckdifferenz öffnet und eine Umgehung
des Filters gestattet, wenn dieser teilweise oder ganz verstopft ist oder während
des Auswechselns des Filters. Ein an sich bekannter Druckdiffeienzanzeiger 82 liefert
eine Anzeige, wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen der Kammer 53 und der
Kammer 54 erreicht ist.
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Der Becher 90 trägt das Filterelement 67, das zentral in diesem angeordnet
ist und ihn in eine äußere Einlaßkammer 69 und eine innere Auslaßkammer 68 unterteilt,
die jeweils mit der Einlaßkammer 53 und der Auslaßkammer 54 im Kopf in Verbindung
stehen.
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Das Filterelement wird durch eine konische Scheibe 75 sicher in ihrer
Lage gehalten, welche das Element in dem Becher auch zentriert. Eine Feder 76, die
zwischen einem Flansch an der unteren Fläche der Ventilhülse 59 und dem Flansch
77 am Sitz 65 gehalten wird, stellt sicher, daß sich das Filterelement beim Abnehmen
des Bechers mit abhebt. Unterhalb des Flansches 77 ist in enger Anlage an dem Filterrand
ein Anti-Vibrationsring 78 angeschweißt, der das obere Ende der Filtereinheit zentriert
in bezug auf den Ventilsitz 65 und einen verkehrten Zusammenbau verhindert.
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Die konische Scheibe 75 zusammen mit der 45°-Neigung des Sitzes zwischen
der Ventilhülse 59 und dem Ventilsitz 65 und mit dem Antivibrationsring 78 verhindert
ein Vibrieren des Filterelements während des Betriebes. Das untere Ende des Bechers
besitzt eine geformte Verlängerung oder Konsole 91 als Ausbildung zu einem Sechskant,
der zum Festziehen und Abnehmen mittels Schlüssel dient. Ein gerändelter Anschnitt
92 ist als Handgriff vorgesehen.
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Die obere Kante des Bechers 90 besitzt einen kronierten Abschnitt
93, der sich in den Raum unterhalb der Ventilhülse 59 erstreckt und dazu dient,
eine Flüssigkeitsströmung bei offener Ventilhülse zu ermöglichen, wie in F i g.
1 gezeigt. Gleichzeitig hält dieser Abschnitt 93 das Dichtelement 73 in seiner Lage,
während das Ventil beim Abnehmen oder Anbringen des Bechers schließt. Diese Kronierung
kann auch an der unteren Seite der Ventilhülse 59 vorgesehen sein, wo sie die gleiche
Funktion erfüllt.
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Diese Anordnung ist in F i g. 2 gezeigt, wo die Kronierung 94 von
der Ventilhülse 59 nach unten ragt.
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Das Filterelement 67 kann jede gewünschte Form aufweisen. Eine vorteilhafte
Art ist aus einem Drahtgewebe hergestellt, bei dem die Kreuzungspunkte der Drähte,
falls erwünscht zusammen gesintert sein können, um eine Verschiebung der Drähte
unter der Einwirkung hohen Flüssigkeitsdruck zu verhindern Dieses Element kann zur
Schaffung einer größeren
Oberfläche auf schmalem Raum gewellt oder gefaltet sein.
Diese Art von Filterelement kann in der in den Figuren gezeigten Vorrichtung verwendet
werden.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß den F i g. 1 bis 3 ist folgende:
Bei normaler Verwendung zum Filtern einer Flüssigkeitsströmung befinden sich die
Elemente der Vorrichtung in der in F i g. 1 gezeigten Stellung. Die zu filternde
Flüssigkeit tritt bei 51 in die Vorrichtung ein, gelangt durch die Kammern 53 und
69 und passiert dann das Filter 67, um in die innere Kammer 68 zu gelangen. Die
gefilterte Flüssigkeit strömt dann durch die Kammer 54 zum Auslaß 52 wo sie die
Vorrichtung verläßt. Wenn sich das Filterelement verstopft, steigt der Druck in
der Kammer 53 an und bei einer vorbestimmten Druckdifferenz von maximalem Wert zwischen
den Kammern 53 und 54, bei dessen Erreichen ein Säubern oder Auswechseln erforderlich
ist, gibt der Druckdifferenzanzeiger 82 ein Zeichen bzw. einen Hinweis auf die Drucküberhöhung.
Daraufhin wird der Filterbecher 90 vom Kopf abgeschraubt, zweckmäßigerweise durch
Anwendung eines Schlüssels am Schlüsselansatz 91.
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Wenn der Becher abgenommen ist, fällt der Ventilsitz 65 nach unten,
und zwar unter der Einwirkung der Feder 61. Der lange Bereich über dem mit Gewinde
versehenen Abschnitt71 hält den Becher 90 im Eingriff mit dem Kopf in einer Weise,
die ein Lecken nach außen aus der Vorrichtung verhindert, und zwar während der ganzen
Zeit, während der sich die Ventilhülse nach unten in eine Stellung bewegt, in der
sie mit den Dichtelementen 73 und der Dichtfläche 72 des Kopfes in Eingriff gelangt.
Der kronierte Abschnitt 93 am oberen Ende des Filterbechers 90, wie in F i g. 1
gezeigt, oder am unteren Ende der Ventilhülse S9, wie bei 94 in F i g. 2 gezeigt,
verhindert ein Ausweichen des Dichtelements 73, während die Strömung während des
Schließens der Ventilhülse aufrechterhalten bleibt. Wenn das obere Ende des Bechers
90 so weit herausgeschraubt ist, daß es von den Ausläufern des Gewindes 71 im Kopf
freikommt, hat die Ventilhülse 59 bereits ihre Schließstellung erreicht, in der
sie wie aus Fig.2 ersichtlich die Kammern 53 und 54 abdichtet. Der Becher kann nun
zusammen mit dem inneren Kern 66, dem Filterelement 67 und dem Sitz 65 abgenommen
werden, ohne daß die Gefahr eines Leckens besteht. In diesem Zeitpunkt kommt die
Feder 76 von ihrem Sitz frei und hängt von ihrem Flansch in der Ventilhülse herab,
die ihrerseits durch die Haltemuffe 58 in ihrer abdichtenden Lage gehalten wird.
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Bei ausreichend großem Differenzdruck zwischen den Kammern 53 und
54 öffnet das Entlastungsventil 81 und läßt eine Umgehung des Filters zu.
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Beim Zusammenbau wird das gesäuberte oder neue Filterelemente in
seine Stellung innerhalb des Bechers 69 gebracht und mittels der Scheibe 75 zentriert.
Der Becher wird dann mit Flüssigkeit gefüllt, soweit das erwünscht ist, um den Eintritt
von Luft in das System nach vollendetem Zusammenbau zu vermeiden. Nachdem der Becher
teilweise in den Kopf eingeschraubt ist, kommt der Ventilsitz 65 zum Eingreifen
und beginnt, die Ventilhülse 59 nach oben zu schieben, wobei die Dichtwirkung zwischen
der Ventilhülse 59 und den Flächen 57 und 72 gegebenenfalls unterbrochen wird. Dadurch
werden die Einlaß- und die Auslaßkammern 53 bzw. 54 des Kopfes nach außen bzw. nach
innen mit Bezug auf
den Filter geöffnet, so daß Flüssigkeit hindurchströmen
kann. In dieser Phase verhindert der kronierte Abschnitt 93 am Becher 90, wie in
Fig. 1 gezeigt oder in F i g. 2 bei 94 gezeigte am unteren Ende der Ventilhülse
59 ein Ausweichen des Dichtelements 73 beim ersten Stoß der bei öffnender Ventilhülse
einströmenden Flüssigkeit, was besonders wünschenswert ist, wenn ein leerer Becher
eingesetzt wird. Wenn der Becher endgültig am Kopf festgezogen ist, wirkt sein oberer
Bereich mit dem Dichtelement 73 zusammen und stellt eine lecksichere Abdichtung
zwischen dem Becher und dem Kopf während des Betriebes sicher. Die Ventilhülse hat
dabei wieder eine Stellung eingenommen, in der sie an der Fläche 60 eine lecksichere
Abdichtung gewährleistet. Während des Zusammenbaus kann Luft nicht in das System
eindringen, da während der Zeit der Befestigung des Bechers an dem Kopf sich der
obere Abschnitt des Bechers über den unteren Bereich der Ventilhülse erstreckt und
so diesen in Flüssigkeit eintaucht. Folglich kann keine Luft zwischen dem oberen
Teil des Bechers und der Ventilhiilse eingefangen werden, vielmehr wird die Luft
verdrängt, bevor der Becher mit dem Kopf abdichtet.
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Wie oben erwähnt, läßt sich die Filteranordnung gemäß der Erfindung
mit besonderem Vorteil bei hydraulischen Systemen bei Flugzeugen verwenden, in denen
im Allgemeinen Drücke von etwa 240 kg, cm2 verwendet werden. Es kann jeder geeignete
Typ von Filtermaterial vorzugsweise aus gesintertem rostfreien Stahl verwendet werden.