DE3340382A1

DE3340382A1 - Hydraulisches hochdrucksystem und selbstreinigende filteranordnung hierfuer

Info

Publication number: DE3340382A1
Application number: DE19833340382
Authority: DE
Inventors: Rainer 7260 Calw Poetter
Original assignee: Harnischfeger Corp
Current assignee: PPM Cranes Inc
Priority date: 1982-11-12
Filing date: 1983-11-08
Publication date: 1984-05-17
Also published as: GB2130110A; JPH0236805B2; AU555367B2; JPS5999101A; GB8329049D0; AU2097383A; BR8306021A; FR2536126A1; FR2536126B1; US4469594A; GB2130110B; DE3340382C2

Description

GRÜNECKF-R, KINKRLOEY, STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE A. GR(JNECKER. <*■!.··*% DR H. KINK6LDEY. ο·*.·»« OR. W STOCKMJIR. cd-·««..« DR K. SCHUMAMN. sm.-rms.

P. H. JAKOB, d^.*»

DR- G. BEZOI.O. tx*L<nnA W. MEISTER, wti.-»«

H. H1L6£R5. on.·»«

DR K ΜΓ-YER'PUTH. OB.TO

HARNiSCHFEGER CORPORATION 15 13H00 Bishops Lane Brooki'ifeld, Wisconsin 53005 USA

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Hydraulisches Hochdrucksystem und selbstreinigende Filteranor-dnung hierfür

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GRÜNECKER, KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE A G^UNECKER. cw. ·Λ OS H KINKELDEY. cxn. .« OR Vi &TOCKMAOT. WV «!,»tr (

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Hyraulisches Hochdruoksystem und selbstreinigende Filteranordnung hierfür

Diese Erfindung betrifft allgemein ein hydraulisches Hochdrucksystem und eine selbstreinigende Filteranordnung hierfür» Insbesondere betrifft sie ein hydrauli-. sches Hochdrucksystem* wie es beispielsweise in einer großen Maschine verwendet wird, wie etwa einem Bergbau-Löffelbagger oder einer Baumaschine oder dergleichen, um die Bewegung und Steuerung großer, schwerer Teile der Maschine zu bewirken.

Einige große Maschinen, wie etwa Löffelbagger im Bergbau oder Baumaschinen oder dergleichen, verwenden verschiedenartige große, schwere _t bewegliche Teile, die mittels großer hydraulischer Motoren in Gegenrichtung beweglich oder schwenkbar sind, wie mittels ausfahrbarer bzw. einfahrbarer, doppeltwirkender, großer hydraulischer Zylinder oder Kolben. Solche Teile können im Fall eines Löffelbaggers für den Bergbau beispielsweise einen Ausleger, einen Schwenkarm und einen Löffel oder Eimer aufweisen. Wegen der Größe und des Gewichts eines einzelnen Teiles werden häufig zwei

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paarweise angeordnete/ hydraulische Zylinder verwendet, die iciechcmisoli. und hydraulisch zueinander parallel geschaltet sind, um dieses Teil zu bewegen« Die hydraulischen Zylinder werden durch ein hydraulisches Hochdruck-Stxiocirsysteia bofcleben und gesteuert, in, we3,chem sie ausgenommen :;ind, und ein solches System bzw. eine solche Anlage umfaßt in typischer Weise einen hydraulischen Strömungsmittel-Vorratsbehälter,- eine oder mehrere Hochdruckpumpen (beispielsweise vom Hauptantrieb

IQ an der Maschine eingetrieben)/ verschiedenartige Steuerventile und Druckentlastungsventile, sowie Filter, um Schmutz aus dem hydraulischen Strömungsmittel zu entfernen, das durch das System umläuft. Dex~ Schmutz tritt in der Form sehr kleiner Teilchen aus Metall und anderen Materialien ciuf, wie etwa Neopren und Teflon, .woraus die hydraulischen Zylinder gebaut sind und was während des Betriebs dieser Teile durch Verschleiß entfernt wird.Cbwohl hydraulische* .Hochdrucksystema üblicherweise Filter verwenden,, um solchen Schmutz auszufiltern, ermöglichen die Anordnung und Anbringungsstelle solcher Filter im Stand der Technik es einem Teil dieses Schmutzes, durch das hydraulische System von einem Teil dieses Systemes zu einem anderen in Umlauf gebracht zu werden, wo er dann einen Schaden oder eine Fehlfunktion bei diesem Systemteil verursachen kann» In manchen Fällen, wie etwa dort, wo ein Paar hydraulischer Zylinder parallel geschaltet ist, kann der katastrophale mechanische Ausfall eines Zylinders, der von Schmutz herrührt, manchmal auch zum Ausfall des Parallelzylinders führen, wobei sich dann die Gefahren einer weiteren Schädigung des Systems und der Verletzung von Menschen sowie teuere Reperaturen ergeben. Bei manchen hydraulischen Hochdrucksystemen aus dem Stand der Technik ist beispielsweise ein Endfilter unmittelbar stromaufwärts von einem _zu schützenden Bestandteil des Systems angebracht, und dieser Filter befindet sich stromabwärts vom Hauptfilter des Systems, welches sich seinerseits gewöhnlich nahe dem Strömungsmittel-Vorratsbehälter befindet.

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Dessen ungeachtet kann noch immer ein Austausch von Schmutz stromaufwärts vom Endfilter stattfinden. Ein weiteres Problem bei manchen, im Handel erhältlichen Filtern, die in Hochdrucksystemen verwendet werden, ist die Neigung des Filters, entweder well er verstopft ist oder wegen seiner besonderen Ausbildung, zusarfimenzubrechen, wenn es einer Hochdruck-SLröinungsmittel-Durchgangsströmung ausgesetzt wir, was zu einem unwirksamen Filter and in manchen Fällen z:<. ν liner Störung , mit der ordnungsgemäßen Strömungsmittelströmung durch das System führt> Deshalb ist in manchen Fällen ein irmenllegendes Umgehungsventil vorgesehen, welches es der Strömung gestattet, kritische Bestandteile selbst dann zu erreichen, wenn das Filter von Schmutz zuge- *5 setzt ist»

In Übereinstimmung mit der vorliegende» Erfindung ist ein hydraulisches Hochdrucksystem jt-Mc« Typs vorgesehen, der bei einer großen Maschine verwendet wird,

^O wie etwa bei einem Bergbau-Löffeibagyer oder dergleichen, wobei dieses System selbstreinigende Filteranordnungen in verbessertem Aufbau verwendet, welche in einer verbesserten Weise angeordnet sind., um wirksam Schmutz aus dem System zu entfernen und hierbei die Bestandteile des Systems zu schützen. Die Erfindung ist hier anhand des Beispiels einer hydraulisch betätigten Maschine offenbart, die mindestens ein bewegliches Maschinenteil aufweist, mindestens ein Systemteil, wie einen hydraulischen Motor in Form eines hydraulischen

Zylinders, um das Maschinenteil zu bewegen, sowie ein hydraulisches Hochdrucksystem, um den hydraulischen Motor zu betreiben und zu steuern. Das hydraulische System umfaßt einen Strömungsmittel-Vorratsbehälter, eine Pumpe, um Strömungsmitte], aus dem Vorratsbehälter

zum Pumpenbetrieb zu fördern, ein Wählventil, um das Strömungsmittel von der Pumpe zum Motor und vom Motor zum Vorratsbehälter zu lenken, ein entfernbares Hauptfilter, welches zwischen dem Wählventil und dem Vor-

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ratsbehälter angeschlossen ist, und mindestens eine SeU)¹Ji-H-OLnUJeUdO FiJ.ί-.eranordnung, die zwischen dem Weih !.ventil, und dem Motor angeschlossen ist. Die Filterdiaor.xlnung umfaß!; mindestens ein Filter und ein Rücknchl.agventLL, weloherj parallel zum Filter angeschlossen lsi;. Da« !''.Liter gehört beispielsweise jenem Typ an, des: mit. einem hydraulischen Hochdruck-Strömungsmittel umgehen kanu, das in einer Richtung durch dieses Filter ütcö'iub, abor zusammenbricht, wenn es der Hochdruck-Strömungsrni. bteiströmung in der Gegenrichtung ausgesetzt

Dj.fi FiItüranordnung arbeitet so₇ daß darm, wenn sich dar.; Strömungsmittel vom Wähl ventil zum Motor bewegt, da.M gesamte Strömungsmittel durch das Filter strömt _r in welchem Gehmutz aufgefangen wird. Wenn sich allerdings das Strömungsmittel in der Gegenrichtung bewegt, ili.uva strömt dc'ö meiste Strömungsmittel (etwa 70 %) durch das Rückschlagventil, und der Rest (etwa 30 %) , passiert das Filter? um das Filter ins Gegenstrom zu spülen und den ausgespülten Schmutz zwangsweise zum entfernbaren Hauptfilter zurückzufordern und den Zusammenbruch des Filters zu verhindern. Bevorzugt wird ei:a Paar von Filtern, die zueinander parallel angeordnet sind;, in einer Filteranordnung verwendet, es könnte aber auch eine größere Anzahl verwendet werden.

Die Filteranordnung ist besonders gut zur Verwendung in hydraulischen Systemen geeignet_r in welchen ein Paar Motoren, wie etwa hydraulische Zylinder, parallel angeordnet sind, aber hydraulisch voneinander derart ger trennt sein müssen, daß der Ausfall eines Motors, der vom Schmutz herrührt, nicht den Ausfall des anderen bewirkt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Filteranordnung ein Gehäuse mit einem Paar Strömungsmittelöffnungen und drei von Bohrungen gebildeten Kanä-

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len, die parallel zueinander zwischen den beiden Strömung »mitte J. öffnungen angeordnet sind. Zwei der Kanäle enthalten konische, feinmaschige Filter, und der dritte Kanal enthält ein federvorgerjparmtes Rückschlagventil. Dieses Rückschlagventil wird normalerweise in die geschlossene Tjage angestellt, in welcher ο κ die Strömungκ~ ittittelströmung in einer Richtung durch den dritten Kanal verhindert, gestattet jedoch die Strömungsmittelströmung in der Gegenrichtung dann, wenn der Strömungsmit-

LO teldruck einen bestimmten Wert überschreitet _Ψ Das Rückschlagventil 1st einstellbar, um es zn ermöglichen, daß es bei irgendeinem mehrerer Druckpegel öffnet. Die FiI-teranordnung ist derart betreibbar,, daß dann, «renn sich das Strömungsmittel in einer Richtung zwischen den Strömungsmittel Öffnung en bewegt, im wesentlichen das; gesamte Strömungsmittel durch die Filter und keines durch das Rückschlagventil hindurchtritt. Die Filteranordnung ist ferner derart bet reiber , daß dann, wenn sich das Strömungsmittel in der Gegenrichtung zwischen den Strömungsmittelöffnungen bewegt, das meiste Strömungsmittel (etwa 70 %) durch den dritten Kanal hindurchläuft, der das Rückschlagventil enthält, und nur der Rest des Strömungsmittels durch jene Kanäle hindurch tritt „ die die Filter enthalten _t so daß jeder; der beiäen Filter etwa 15 % der gesamten Ströitiungsmittelströmung behandelt» Die Filteranordnung bewirkt die Filtrierung des gesamten Strömungsmittels, wenn sich dieses in der einen Richtung bewegt, und gestattet es dem Strömungsmittel, das in der Gegenrichtung strömt, das

3® Spülen der Filter im Gegenstrom zu bewirken, jedoch ohne das Risiko, den Zusammenbruch bzw. das Einfallen der Filter zu verursachen.

Ein hydraulisches System, welches die Filteranordnungen verkörpert, die in Übereinstimmung mit der Erfindung aufgebaut und angeordnet sind, bietet zahlreiche Vorzüge gegenüber dem Stand der Technik. Beispielsweise werden Schmutzstoffe von dem Filter aufgefangen, bevor

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sie fin Sy<sL-.f:!ini-,f! Ll erreichen, wie etwa einen hydraulisch^A Motor oder Zylinder/ und werden nachfolgend automatisch iid Gegenstroiu zu einem Hauptfilter im hydraulischen System gespült, das periodisch entfernt und gereinigt werden kann, Die O'ilbersnordnuiigen können überall dort verwendet werden, v/o sie in. einem hydraulischen System erforderlich sind, und können benutzt werden, um wirksam Systemteile gegenüber der gegenseitigen Verschmutzung zu isolieren. Der Aufbau der leiteranordnung ermöglicht den raschen Rückwärts strom von hydraulischem Hochdruck-Strömungsmittel aus einem Systemteil während des Betriebes der Maschine, verhindert aber das Zusammenfallen oder die Beschädigung bei den Filtern. Durchsatz und Druck der Rückwärtsströmung können so einge-

¹^ stellt werden, daß sie den speziellen Umständen entsprechen oder Filtergröße und -form berücksichtigen. Andere Ziele und Vorzüge werden nachfolgend offensichtlich.

In der Zeichnung ist:
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines großen Grubenbaggers,

der ein hydraulisches Hochdrucksystern verwendet, sowie einer selbstreinigenden, erfindungsgemäßen Filteranordrmng hierfür,.

Fig u 2 eine stark vergrößerte Seitenansicht einesr Filteranordnung , die in Fig* Ί gezeigt ist,

Fig. 3 ein hydraulisches Schaltbild eines Teils des hydraulischen Betriebs- und Steuersystems für

die Maschine der Fig. 1 _r wobei hydraulische Zylin™

der und selbstreinigende, erfindungsgemäße Filteranordnungen gezeigt sind,

Fig. 4 eine stark vergrößerte Ansicht eines Querschnitts durch eine Filteranordnung, die in Fig. 1,2 und 3 gezeigt ist,

Fig. 5 die Ansicht eines Querschnitts, der längs Linie 5-5 in Fig. 4 vorgenommen wurde.

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Fig. 6 eine stark vergrößerte, teilweise geschnittene Ansicht eines, det: Fi.I.tor, die in Fig. 4 gezeigt, sind, und

Fig. 7 eine Draufsicht auf da a L* Fig. 6 gezeigte Fi 3-fcer.

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug gekommenr das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Maschinej- wie etwa einen großen Grubenlöffe3;bagger/ mit einem unteren Abschnitt 12, auf

1.0 welchem ein oberer Abschnitt 14 zur Drehung um eine vertikale Achse angebracht irjt. Der untere Abschnitt umfaßt ein Fahrgestell 13 mit leerlaufenden Rollen 15 und angetriebenen Rollen 16 yovie eine endlose, flexible Gleiskette 17, die an diesen Rollen angebracht ist. Es ist klar, daß Fig. 1 nur eine Gruppe von Rollen 15, eine Rolle 16 und eine Gleiskette 17 für eine Seite der Maschine 10 zeigt, es ist aber eine Gleiskette auf jeder Seite der Maschine 10 v.:>',]eschen. Der obere Abschnitt 14 umfaßt einen Tragrahmen 20, der drehbar am Fahrgestell 13 des unteren Rahmens; mittels einer Drehkranzanordnung 21 angebracht ist. Am Tragrahmen 20 sind ein Maschinengehäuse 2 3, eine Kabine 22 für eine Bedienungsperson und eine Löffelanordnung 25 angebracht. Das Maschinengehäuse 23 umfaßt einen Hauptantrieb 24, wae etwa einen Verbrennungsmotor„ and verschiedenartige hydraulische Pumpen und Motoren (von denen nur einige in Fig. 3 gezeigt sind), um die Maschine 10 anzutreiben und bestimmte, bewegliche Maschinenteile in der Maschine 10 zu betreiben. Die Löffelanordnung 15 umfaßt

bestimmte, bewegliche Teile, wie etwa einen Ausleger 27, der schwenkbar mit dem Rahmen 20 mittels eines Schwenkstifts 29 verbunden ist, einen Schwenkarm 30, der schwenkbar mit dem Ausleger 27 mittels eines Schwenkstifts 32 verbunden ist, und einem Kübel 33, der schwenk-

bar mit dem Schwenkarm 30 mittels eines Stifts 34 verbunden ist. Die beweglichen Teile 27, 30, 33 werden durch hydraulische Motoren bewegt oder betätigt, wie etwa ausfahrbare/einziehbare, doppelt wirkende, hydrau-

Ii sehe Zylinder oder Kolben 35, 37 bzw. 137, 39. Ein. Paar 'Zylinder: 3¹J zum Anheben des Auslegers (in Fig. 1 ist: nur einer gezeigt) sind schwenkbar zwischen dem Au si logo: 27 und dem Rahmen 20 angesetzt. Ein Paar iJcUwonkcirmzylInder 37 und 137 {In Fig. 3 gezeigt, abej: nut >".iner j.n Fig. 1 gezeigt) srnd schwenkbar zwischen dem Ausleger 21 und dem Schwenkarm 30 angesetzt. Ein Paar Kübelzylinder 39 (nur einer in Fig. 1 gezeigt) sind schwenkbar zwischen dem Kübel 33 und dem Schwenkcirui 30 angesetzt.

Die Zylinder 37 und 137 umfassen Gehäuse 38 bzw. 138, in denen Kolben 40 bzw. 140 verschieblich angebracht sind. Die Kolben 40 und 140 weisen Kolbenstangen 41 bzw, 141 auf/ die hiermit verbunden sind.

Ein hydraulinches Hochdruck-Betriebs- und Steuersystem -i'-·.':. in dec Maschine 10 für dl.-; Systemteile vorgesehen, wie etwa die hydraulischen Hubmotoren 35, 37 und 137, 39 j sowie auch für andere hydraulische Motoren (nicht gezeigt) in der Maschine 10. Fig. 3 ist ein hydraulisches Schaltbild jenes Teiles des oben genannten hydraulischen Systemes, welches die beiden Schwenkarmzylinder 37 und 137 betreibt und steuert. Der genannte Abschnitt der Schaltung bzw. des Umlaufes umfaßt eine hydraulische Pumpe 52, die vom Motor 24 angetrieben ist, einen Strömungsmittel-Vorratsbehälter 54, ein elektronagnetbetätigtes Zweiwege-ZDreistellungs-Wählventil 56, ein Paar Halteventile 58 und 158 für die Zylinder 37 bzw.

^ 137, eine entfernbare Filtereinheit 59 stromaufwärts vom Vorratsbehälter 54, und mehrere (4) selbstreinigende Filteranordnungen 160,260, 360 und 460, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebaut und

angeordnet sind.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die vier Filteranordnungen 160, 260, 360 und 460 in Aufbau und Betriebsweise gleichartig sind und daß deshalb nur eine Filteranord-

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nung 160 nachfolgend i.ra einzelnen beschrieben wird.

Die F.Lg, 1 und 2 ze Ujon ijej..totian?;ichven dor Pilteranordnung 160, und wie und wo sie an der Maschine 10 angebracht ist. Füg. 3 zeigt in einen, schema ti sehen Schaltbild jede der vier Filteranordnungen 1GO bin 460, Die Fig. 4 und 5 sind Ana ich ten vcn -Querschnitten durch die Filteranordnung 160. Die Fig» β und 7 sind Anordnungen eines Filters 88, das in der Filteranordnung 160 verwendet ist,

Wie die hydraulische Schaltung In Fig. 3 zeigt, ist die Einlaßöffnung der hydraulischen Pumpe 52 durch eine Strömungsmittelleitung 66 mit dem Vorratsbehälter 5-5 verbunden. Die Drucköffnung der Pumpe 52 ist durch eine Strömungsmittelleitung 67 zum Speisen des Vcntiles 56 und durch :sine· Strömungsmittelleitung GB zum Zurückführen überschüssigen Strömungsmittel.s zum Vorratsbehälter 54 angeschlossen, wenn sich das VentiD 5»6 in Cu^- Neutralstellung befindet, wie in Fig- 3 gezeigt. Die hydraulische Pumpe 52 weist die Form einer handelsüblichen Pumpe auf, die im Stande ist, beispielsweise 509.l/min bei einem Druck von bis zu 275 bar abzugeben.

Das Wählventil 56 hat die Form eines handelsüblichen, federvorgespannten, hydraulischen, pilotgesteuerten Vierwege-Dreistellungs-Steuerventils, mit einer Neutralstellung (in Fig. 3 ist es in diese gedruckt gezeigt), einer Stellung für die Vorwärtsbewegung des Schwenkarmes und einer Stellung für die Rückwärtsbewegung des Schwenk^ow armes. Das Wählventil 56 umfaßt Piloteinrichtungen S1 und S2, welche wahlweise erregbar sind, um das Ventil etwa durch einen Pilotumlauf (nicht gezeigt) zu betätigen. In der Neutralstellung hindert das Ventil 56 die Pumpe 52 daran, Druckströmungsmittel an die ZyIinder 37 und 137 zu liefern, und verhindert die Rückwärtsströmung des Strömungsmittels aus den Zylindern 3 7 und 137 zum Vorratsbehälter 54. Das Ventil 56 weist eine erste öffnung 70 auf, um das Strömungsmittel durch

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die Speiseleitungeri 71 und 171 einzuspeisen. Die Leitungen 70 und 171 y Lud mit den unteren (Ausfahr-) Kammern 72 bzw. 172 In den Zylinder 37 bzw. 137 durch die Halteventile 58 bzw, 158 verbunden. Das Ventil 56 weist ein on viwnLton. To IL 70a. auf, um das zurückkehrende DruckströxciungiHuittel durch die S-peiseleitungen 73 und 173 zu fördern, Die Leitungen 73 und 173 sind mit den oberen (Einfahr-) Kammern 74 bzw. 174 in den Zylindern 37 bzw. 137 verbunden.

Die Filteranordnungen 160, 260 _g 360 und 4 60 sind in den Strömungsmittelleitungen 71, 73» Ί73 bzw. 171 angeordnet. Wie Fig* 3 zeigt, ist jede Filteranordnung 260, 360 und 460 auf dieselbe Weise wie die Filteranordnung 160 aufgebaut und umfaßt ein Gehäuse 80 mit einer ersten und zweiten St römung smitt elöf f nung 82 bzw. 84, worin ein Paar konusförmiger feinmaschiger FiJter 86 und 88 parallel zueinander und parallel zu einem Rückschlagventil 90 zwischen den öffnungen 82 und 84 angeschlossen sind.. Im Betrieb tritt das gesamte Strömungsmittel, <3is durch die Filteranordnung 160 aus der öffnung 82 zur öffnung 84 und von dort zur vergrößerten Kammer 72 des zugeordneten Zylinders 37 gefördert wird, durch die beiden Filter 86 und 88 hindurch, in Vielehen alle das Strömungsmittel verschmutzenden Stoffe aufgefangen werden, und es strömt kein Strömungsmittel durch das Rückschlagventil 90/ weil es so ausgerichtet ist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Von dem Strömungsmittel allerdings, das aus der Kammer 72 des Zylinders 37 her und von der Öffnung 84 zur öffnung 82 der zugeordneten Filteranordnung 160 zurückströmt, tritt der Hauptteil (etwa 70 %) durch das Rückschlagventil 90 hindurch, und nur der Rest (etwa 30 %) tritt durch jedes der beiden Filter 86 und 88, um im Gegenstrom jedlichen Schmutz, der hierin gefangen ist, durch die Strömungsmittelleitungen zurück und in die Hauptfiltereinheit 59 für die nachfolgende Entfernung aus dem System zu spülen.

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Wie die Fig. 4 und 5 -/,eigen, umfaßt bei einem bevorzugten Ausführungsbe.i.rjpieJ. der Filteranordnung 160 das Gehäuse 80 eine Verteilerleitung 91, an welcher ein Filter- und Ventilblock 92 starr belästigt ist, etwa mittels mehrerer Kopiiijohrauben 93, die mit Sperrscheiben 94 versehen «lud, Die Verteilloütung 91 umfaßt einen als Sackbohrung ausgebildeten Innenkenal 95, der am einen Ende durch eitlen Eriddeckel 96 verschlossen ist und itiit seinem anderen Ende an einen quergebohrten Kanal 97 angeschlossen ist, von welchem ein Ende als erste öffnung 82 dient, auf die bereits oben Bezug genommen wurde, und das andere Ende als Oberbrückung soff nung 98 dient, durch weiche der Anschluß an andere Filteranordrmngen möglich ist, wie in Fig. 3 gezeigt* Die Verteilleitung 91 umfaßt ferner drei quergebohrte Kanäle 101, 102 und 10.) _r welche an den Kanal 95 angeschlossen sind und auf drei quergebohrte Kanäle 201, 202 bzw, 203 im Fi.lter- und Venti] block 92 ausgerichtet sind. O-Ringe,, wie der Ring 105, sind

zu Dichtungszwecken zwischen der Verteilleitung 91 und dem Block 92 rund um das Innenende eines jeden Kanales 101, 102 und 103 vorgesehen. Der Block 92 umfaßt einen als Sackbohrung ausgebildeten Innenkanal 106, mit welchem die drei als Querbohrungen ausgebildeten Kanäle 201, 202 und 203 in Verbindung stehen. Der Innenkanal 106 ist ebenfalls mit einem quergebohrten Kanal 107 verbunden, dessen äußeres Ende als die oben erwähnte zweite öffnung 84 dient. Somit sind drei Kanäle parallel

zueinander zwischen den Strömungsmittelöffnungen 82 30

und 84 im Gehäuse 80 verbunden, und zwar 101-201, 102-202 und 103-203.

Wie Fig. 4 zeigt, ist das Mckschlagventil 90 innerhalb

des Endes des Kanals 106 angebracht und erstreckt sich 35

durch den Kanal 201, um die Strömungsmittelströmung zwischen den Kanälen 106 und 201 zu steuern. Der Kanal 106 ist an der Stelle 114 im Bereich zwischen der Breite

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der Rohrung 201 und der Außenseite des Blockes 92 vergrößert, um daa Rückschlagventil 90 aufzunehmen. Der Kanal. 106 ist mit einer konischen Fläche versehen, din aLs Ventilsitz 110 dient, das Rückschlagventil 90 umivißi: einen allgemein, zylindrischen Ventilkörper 112, dor hohl/ aber am einen Ende verschlossen ist und mit. (iJ.mvr konischen Fläche 115 an Keinem geschlossenen Ende versehen ist, welches mit dem Ventilsitz 110 in Eingrilii: bringbar ist. Das äußere Ende des Kanals 106 ist durch eine Abdeckplatte 118 verschlossen, die am Block 92 mi.ttels Kopf schrauben 119 starr befestigt ist. Ein 0-Ui.ng 121 ist für die Abdeckplatte 118 vorgesehen, um nine iJtrömungsmittelleckage hinter diese zu verhindern, Das Rückschlagventil 90 umfaßt eine vrendel- form ige Druckfeder 122, die zwischen dem Ventilkörper 112 und der Abdeckplatte 118 eingeordnet ist, um die konische Oberfläche 115 des Ventilkörpers gegen den Vf=:iii·. U 3Ü.Z 110 anzudrücken, ui. die? Strömungsmittelströmung aus dem Kanal 201 zam Kanal IQS zu verhindern, Die Feder 122 ermöglicht es allerdings dem Ventilkörper 112, sich axial in eine offene Lage zu bewegen, in welcher die Strömungsmittelströmung vom Kanal 106 zum Kanal 201 möglich ist. Der Druckpegel, der erforderlich ist, um zu bewirke:·:, daß äer Ventilkörper 112 sich öffnet oder vom Sitz löst_r ist durch die Größe (doh. die Kraft) der Feder 122 bestimmt und kann dadurch eingestellt werden, daß man Federn xmterschied-1icher Größen vornimmt oder die Feder durch geeignete

Mittel (nicht gezeigt) unterlegt. 30

Wie die Fig.. 4 und 5 zeigen, sind die Filter 86 und 88 innerhalb der Kanäle 202 bzw. 203 im Block 92 angebracht. Somit sind die Filter parallel zueinander und auch parallel zum Rückschlagventil 90. Da die Filter 86 oder 88 miteinander übereinstimmen, wird nachfolgend nur das Filter 88, das auch in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, im einzelnen beschrieben. Das Filter 88 umfaßt einen hohlen, konisch geformten, inneren Filterelementabschnitt 124,

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der aas einem 1: eingewebt en, rostfreien Stahldrahtnetz gebi-ldel·. ush, mit öffnungen oder ei.ner Ma «oh an -Nenngröße von 160 μ, einem hohlen, konisch geformten. Süßeren Schut2ixbschnitt.12G, der aus rostfreiem f;tah3. gebiJ.det ist und durchseihende Porfor i.orungen T'7 cui.fv?eint, einer« .mit o.lno'C Mut versehenen, krei.srimjiömnigen Verbindung «ring 128 zur mechanischen Bef-siigung der unteren Biden der Abschnitte 124 und 127 an ei ränder, und einem krelsj.ringförmigen Anpußring "129, dor. mechanisch

1.0 am Verbindung aring 128 angebracht ist, um die /Anbringung des Filters 88 in einer Anlage zu erleichtern► V?ie die Fig, 4 und 5 κeigen, ist der Anpaßring 129 für das Fi3-ter 88 in einer Ringnut 130 eingeschlossen, die am unteren Ende des Kanals 2Ü3 ausgebildet 3Kt, und zwar zwischen einer Schulter 131, die durch die Nut 130 gebildet ist, und der zugewandten Oberfläche 132 des Vorteilers 191. Das Filter 88 kann in Form eines handelsüblichen Filters vorliegen, das im ήinζ^{r 1}InGn in einer Broschüre mit dem Namen "Fieldservice Report No= 100" bezeichnet

20. ist, und zwar unter dem Titel "LCF" Last Chance Filtration, Its Application in Fluid Systems (letztmögliche Filtrierung,· ihre Anwendung in Strömungsmittelsystemen), von Robert Mason, veröffentlicht durch Mectron Industries, Inc/y eine Tochtergesellschaft von IViLL Corporation, 9875 Remer Street, South S3 Mont ο, California 91733

Bei der tatsächlichen Ausführung der Erfindung war das Filter 88 etwa 140 mm lang., sein Berstdruck lag bei einem Druckunterschied von 69 bar für die Strömungs-

mittelströmung in Vorwärtsrichtung und sein Zusammenbruch-Differenzdruck lag bei etwa 6_{9 bar für die Strömung in Rückwärtsrichtung.

Betrieb

^:

Der Gruben-Löffelbagger 10, der in Fig. 1 gezeigt ist, und das hydraulische System hierfür, das in Fig. 3 gezeigt ist, arbeiten auf die folgende Weise : wenn man

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davon aiir;rjfihl·, daß η Loh dor Motor 24 in Retrieb befindet und die Pumpe ^κΥλ antreibt, ether sich das Steuerventil 56 in der in FLg, 3 gezeigten Neutrallage befindet, dann strömt unter diesen Umständen Druckströmungsmittel aus den: Pump·'! '■>?. durch das Ventil 56 und die Leitung 68 durch clay HauptCilter 59 zurück zum Vorratsbehälter 54, der das hydraulische Strömungsmittel der Pumpe 52 zuführt, Ea «oll ferner davon ausgegangen werden, daß sicih die hydraulischen Zylinder 37 und 137 in der einge— fahnenen Lage (Schwenkarm nach hinten) befinden, die in Fig. 3 gezeigt ist, und daß es gewünscht ist, die Kolbenstangen 41 und 141 der Zylinder 37 bzw. 137 auszufahren, um eine entsprechende Bewegung des Schwenkarmes 30 der Maschine 10 zu bewirken.

Das Ausfahren der Zylinder 3 7 und 137 wird dadurch, bewirkt,, daß man das Wählventil 56 in die Ausfahrstellung £'.-uaI tef-, i/nüem man den Steuerkolbeu ST, der in Pig.3 gezeigt ist, betätigt. Wenn das Wählventil 56 sich in der ausgefahrenen Stellung befindet_f darm föirdert die Pumpe 52 ein Hochdruckströmungsmittel durch die Leitung 67, durch das Ventil 56, durch die öffnung 70, durch die Leitungen 71 und .171-, durch die Filteranordnungen 160 und 460_y durch die Halteventile 58 und 158, bis zu den Ausfahrkainmern 72 und 172 der Zylinder 37 und

137. In jeder der Filteranordnungen 160 und 460 strömt das Strömungsmittel von der öffnung 82 zur öffnung 84, und als Ergebnis bleibt das Ventil 90 verschlossen, und das die Filteranordnung passierende/ gesamte Strömungs-

mittel tritt durch die Filter 86 und 88 hindurch und veranlaßt, daß alle Verschmutzungen in dem Strömungsmittel in den Filtern aufgefangen werden. Wie die Fig. und 6 verdeutlichen, erfolgt die Strömungsmittelströmung in der eben beschriebenen Richtung von der Innenseite des konusförmigen Filters 88 zu seiner Außenseite hin. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, würde selbst ein Strömungsmittel-Druckunterschied, der die Höhe von 69 bar aufweist, keine Verformung oder Beschädigung beim FiI-

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terelement 124 verursachen, weil die Strömungsmittelströmung danach trachtet/ das Filterelement 124 auswärts gegen die Innenoberfläche des starren, konusförndgen Teils 126 zu drücken. Wenn die Zylinclei: 37 und bis zu dem jeweils gewünschten Ausmaß ciusgefahren sind, darm wird day WählventLl 56 in die Neutrallage zurückgeführt, die in Fig. 3 gezeigt ist, und ö:ie Kolben 40 und 140 der Zylinder 37 bzw. 137 bleiben in jener. Lage, in die sie bewegt wurden, infolge der Wirkung der HaI-teventile 58 bzw, 158=

Während der oben beschriebenen Ausfahrbewegung der Zylinder 37 und 137 veranlaßt die Bewegung der Kolben 40 und 140 das hydraulische Strömungsmittel, mit niedrigem

¹^ Druck aus den Kammern 74 und 174 der Zylinder 37 bzw. 137 hinausgedrückt zu werden, yin solches Strömungsmittel strömt durch die Leitur.yen 73 und 173, durch die Filteranordnungen 260 und 3δί·, durch die öffnung 70a des Filters 56 und durch die Strömungsiaittel--Rückführleitung 69 und durch die Hauptfiltereinheit 59 zum Vorratsbehälter 54. Wie Fig. 2 verdeutlicht, erfolgt die Strömungsmittelströmung durch jede der Filteran-Ordnungen 260 und 360 von der öffnung 84 zur öffnung 82. Wegen der Richtung, in weil eher die Ventile 90 in

den Filteranordnungen 260 und 3GO ausgerichtet sind, und wegen des Grades oder Ausmaßes, zu welchem es den Ventilen SO gestattet ist, zu offenen, infolge des Ausmaßes, wie sie eingestellt wurden, strömt der größte Teil des Strömungsmittels, der von der öffnung 84 zur

öffnung 82 in jeder Filteranordnung 260 und 360 strömt, durch das Ventil 90 hindurch, und der Rest des Strömungsmittels strömt in Gegenstromrichtung durch die Filter 86 und 88= In der Praxis ist es bevorzugt, daß in jeder der Filteranordnungen 160 bis 460 etwa 70 % der S trömung smi tfeelströmung von der öffnung 84 zur öffnung 82 durch das Ventil 90 erfolgt und der Rest in gleicher Weise aufgeteilt durch die Filter 86 und strömt, so daß jedes Filter 86 und 88 etwa 15 % der

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gesamten Strömungsmittelströmung durch die Fiiteranordnung beliaricloia . Wie FLg, 6 verdeutlicht _r erfolgt die Gegenströmung des Hochdruckströmungsmittels durch ein Filter, etwa das Filter 80, durch d.i e Loches: 127 im äußeren konischen Teil 126 und dann durch die Filterfläche 124, die innerhalb clea Teils 126 angeordnet ist. Diese Gegenströmung reicht aus, um die meisten, aufgefangenen Schmutz stoffe von der Filterfläche 124 zurück durch das Ventil 56 zur Hauptfiltereinheit 59 zurück-

^q zuspülen. Da der Strömungsmitteldruck in jeder Strömungsmittelleitung 73 und 173 beispielsweise in. der Größenordnung von 334 bar liegt und da die Filterfläche 124 die Neigung aufweist, nach innen zusammenzufallen, wenn sie einem Strömungsmitteldruck ausgesetzt wird, der selbst so niedrig ist wie 1/10 des Hochdrucks (beispielsweise einem Rückwärtsdruck in der Größenordnung von 69 bar) ,, muß das Ventil 9 0 in der zugeordneten F.i !türanordnung so eingestellt werden,, daß es leicht genug Öffnet, so daß der Druck der Strömungsmittel-Rückströmung durch die Filterfläche 124 beispielsweise nicht den Druck übersteigt, der die Filterfläche zum Einfallen bringt.

Es wird darauf hingewiesen_y daß das Ventil 56 betätigt werden kann, um das Einfahren der Kolbenstangen 41 und 141 in den hydraulischen Zylindern 37 bzw. 137 zu. bewirken. Während eines solchen Betriebes erfolgt die Strömungsmittelströmung durch die Filteranordnungen 260 und 360 in der Ausfahrrichtung und die Strömungsmittelströmung durch die Filteranordnungen 160 und 460 in der Einfahrrichtung. Jede Filteranordmang 160 bis 460 wird dann auf eine Weise ähnlich der oben beschriebenen wirksam sein.

in der hydraulischen Schaltungsanordnung, die in Fig. gezeigt ist, ist jede der Filteranordnungen 160 bis unmittelbar stromaufwärts von einem Systemteil (hydraulischen Zylinder) angeordnet, der gegen Verschmutzung

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geschützt werden soll. Die Filteranordnungen befinden sich auch in einem Umlauf über die Leitungen 71, 73, 173 und 171 mit der entfernbaren Hauptfiltereinheit 59, die unmittelbar stromaufwärts rom Vorratsbehälter 54 angeordnet ist. Deshalb v/erder, alle Schmutzstoffe, die von den Fi-lteranordnurigeu 160, 260, 300 und 460 zurückgespult v/erden, in die Hauptf iltereinheit 59 geleitet; die periodisch,entfernt und gesäubert wird. Da jede Leitung, die Strömungsmittel Ir, hydraulischen Zylindern 37 oder 137 zuführt/ mit einer Filteranordnung versehen ist/ können die Schmutzstoffe_y die von der Filteranordnung zurückgespült werden,, nicht über eine andere Filteranordnung hinausgelarigen, selbst wenn sie dem Auffangen durch die Hauptfiltereinheit 59 entgehen„

Bei dem Äusführungsbeispiel der Erfindung, das hier offenbart ist, sind die Filteret no rdnuncj en 160 bis A60 in der Verwendung iici Zusammenhang iu51 den hydraulischer. Zylindern 3 7 und 137 gezeigt„ die ein einzelnes Teil betreiben, nämlich den Schwenkarm 30 in der Maschine Es wird allerdings darauf hingewiesen, daß in der Maschine 10 auch die anderen hydraulischen Zylinder 3 5 und 39 und andere Motoren {nicht gezeigt) mit Filteranordnung en geschützt werden, wie sie? oben beschrieben sind»

Claims

1.j Hydraulisches System, c ekennzeichnet 3urch die Zusammenwirkung der folgenden Merkmale:

- eine Filteranordnung {160)_{ die mit dem Teil (37) verbunden ist, und

- eine Einrichtung zum Fördern von hydraulischem Strömungsmittel durch die Filteranordnung (160) in einer Richtung entweder zum Sy steint eil (37) hin oder von diesem weg,

- wobei die Pilteranordnung (160) die folgenden Merkmale aufweist^

- mindestens ein Filter (88), und

- ein Rückschlagventil (90), welches parallel zum Filter (88) angeschlossen ist,

- die Filteranordnung (160) ist derart betreibbar, daß dann, wenn sich das Strömungsmittel in einer Richtung zum Systemteil (37) hin bewegt,, im wesentlichen das gesamte Strömungsmittel durch das Filter (88) hindurchtritt, und daß dann, wenn sich das Strömungs-

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mittel, in einer Richtung vom Systemteil (37) weg bev/i'.gi;, dor; größte Teil des Ütrcmungsmittels durch das Rückschlagventil (90) hindurchtritt und der Rest durch '.{o'i J;'.i. l.tor (88) tritt.

2, Gütern suich Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet _r daß d.le Filtüranordnung (160) ein Paar Filter (86, 88) aufweist, die pci rail el zueinainder angeordnet sind»

3, fjyijtem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Systeiaceil ein umkehrbarer hydraul iocher Motor (37) ist.

4» System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung ein wahlweise betreibbares Steuer-ve η til (56) uiiifa ß t „

5. Hyüiäul. Lsoh betriebene Maschine (10) gekennzeichnet durch die Zusammenwirkung der folgenden Merkmale:
-· ein bewegliches Teil (25) ,

- ein hydraulischer Motor (52} zum Bewegen des Teils
(25), und

- ein hydraulisches Betätigungs- und Steuersystem, mit den folgenden Merkmalen:

- ein Strömungsmittel-Vorratsbehälter (E>4) _r

- eine Pumpe (52) , um Strömungsmittel aus dem Vorratsbehälter (54) zum Betreiben des Motors (31) zu fördern _r

- ein Wählventil (56), um das Strömungsmittel zwischen der Pumpe (52) und dem Motor (37) oder zwischen dem

Motor (37) *ind dem Vorratsbehälter* (54) zu lenken,

- ein Hauptfilter (59) , das zxtfischen dem Wählventil
(56) und dem Vorratsbehälter (54 ) angeschlossen ist,

- eine selbstreinigende Filteranordnung (160) , die zwischen dem Wählventil (56) und dem Motor (37) ange-

ordnet ist,

- die Filteranordnung (160) weist die folgenden Merkmale auf:

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- mindestens ein Filter (88) , und

- ein Rückschlagventil. (90) , das paralle] zum Filter (88) angeschlossen ist,

- die Filteranordnung (160) ist derart botreibbar, daß dann, wenn das Strömungsmittel sicii vom Wählventil·

(56) zum Zylinder (37) bewegt, das gesamte Strömungsmittel durch das Filter (88) hindurchtritt, und

- wenn sich das Strömungsmittel in Gegenrichtung bewegt, das meiste GtrömungamLttel durch das Rückschlagventil (90) hindurchtritt und der Rest das Filter (88) passiert,

6ο Maschine (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die l-'ilteranordrrang (160) ein Paar Filter {86 j, 38) umfaßt j die parallel· zueinander angeschlossen sind.

7ο Maschine (10) nach Aru;pr>. -h 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet .j daß der Motor (37) ein ausfahrbarer bzw. einfahrbarer hydraulischer Zylinder (37) ist.

8. Hydraulisch betätigte Maschine (10) , gekennzeichnet durch die Zusammenwirkung der folgenden Merkmale:

- ein bewegliches !'eil (25) _y

- ein Paar hydraulischer Zylinder (3 7, 137) zum Bewegen des Teils (25) , und

-' ein hydraulisches Betriebs- und Steuersystem, mit den folgenden Merkmalens

- ein Strömungsmittel-Vorratsbehälter (54),

- eine Pumpe (52) _f um Strömungsmittel vom Vorratsbehälter (54) zum Betreiben der Zylinder (37, 13 7) einzuspeisen,

- ein Wählventil (56), um Strömungsmittel zwischen der Pumpe (52) und den Zylindern (37, 137) sowie zwischen den Zylindern und dem Vorratsbehälter (54) zu lenken,

- ein Hauptfilter (160) , das zwischen dem Wählventil (56) und dem Vorratsbehälter (54) angeschlossen ist,

und

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- mehrere aelbstreinigende FiLteranordnungen (160, 260, 3 00, 400),

- -jede seibatreinigende Filtoranordnung (160, 260, 360, 460) ist zwischen dem Weih!ventil (56) und einem der Zylinder [VJ, 137) angeschlossen,

-· jode FiJ.'.eranordnuug (16O₇ 260, 350, 460) weist die folgenden Merkmale auf-:

- ein Paar Filter (86, 88), die parallel zueinander angeschlosjsen sind, und

- ein Rückschlagventil (90), das parallel zu den beiden Filtern (86, 88) angeschlossen ist,

- jede Filteranordnung (16O₇ 26O₁, 360, 460) ist derart betreibbar, daß dann, wenn sich das Strömungsmittel von dem Wählventil (56) zu einem zugeordneten Zylinder (37, 13 7) bewegt, das gesamte Strömungsmittel durch die Filteranordnung (160, 260, 360, 46Θ) durch die beiden Filter (86_y 88) strömt_t und

- wenn sich das Strömungsmitbei in der Gegenrichtung bewegt„ der größte Teil des Strömungsmittels durch das Rückschlagventil (90) und nur der Rest durch mindestens eines der Filter (86, 88) hindurchströmt.

9c Filteranordnung (160) für ein hydraulisches Hoch" drucksystern, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmales - mindestens ein Filter (88), und

- ein Rückschlagventil (90) , das parallel zum Filter (88) angeschlossen ist,

- die Anordnung (160) ist derart betreibbar, daß dann, wenn sich das Strömungsmittel in der einen Richtung relativ zum Zylinder (88) und zum Ventil (56) bewegt, im wesentlichen das gesamte Strömungsmittel durch das Filter (88) hindurchtritt_f und daß dann, wenn sich das Strömungsmittel in der entgegengesetzten Richtung relativ zum Filter (88) und dem Ventil (56) bewegt, der größte Teil des Strömungsmittels durch das Rückschlagventil (90) hindurchtritt und nur der Rest durch das Filter (88) hindurchtritt.

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— δ-Ι 10, Filteranordnung (160) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Paar Filter ίΒ6„ 88) die parallel zueinander und parallel zum Rückschlagventil (90) angeschlossen aind.

11. FiItüranordnung (160) nach luispruch 10, gekennzeichnet durch ein Gehäxise (80) mit zwei Öffnungen (82, 84) sowie Kanälen (106, 202, 203) im Gehäuse (80) zwischen den öffnungen (82, 84? „ in Vielehen die Filter (86, 38) und das Rückschlagventil (90) angeordnet sind.

12, Filteranordnung (160) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet/ daß das Filter (88) derart aufgebaut ist_? daß es imstande ist, ohne zusammenzubrechen, dem Strömungsiaittel-Hochdruck zu .widerstehen, wenn sich das Strömungsmittel hierdurch in der genannten ersten Richtung bewegt, nicht aber Lc- der Gecjenrichtvmg.