DE3340382A1 - Hydraulisches hochdrucksystem und selbstreinigende filteranordnung hierfuer - Google Patents
Hydraulisches hochdrucksystem und selbstreinigende filteranordnung hierfuerInfo
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Description
GRÜNECKF-R, KINKRLOEY, STOCKMAIR & PARTNER
P. H. JAKOB, d^.*»
H. H1L6£R5. on.·»«
HARNiSCHFEGER CORPORATION 15 13H00 Bishops Lane
Brooki'ifeld, Wisconsin 53005
USA
Θ00Ο MÜNCHEN 32
P 18 319
Hydraulisches Hochdrucksystem und selbstreinigende Filteranor-dnung hierfür
GRÜNECKER, KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER
0« K SCHUMANN cov i*r«
P. H JAKOQ.» M
P 18 319
&0OO MÜNCHEN 73
58
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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t 9
3340332
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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3340332 -*- 9
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-
BÄD ORIGINAL "
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 geeignetr 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-
BAD ORlQIhSAL
ο ο / η ι>
ο _$... ο J 4 J j υ
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
BAD
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:
20
20
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 Schwenkow
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
■ ' BAD ORIGINAL
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.
BAD ORIGINAL
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 löstr 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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/9
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 ήinζr 1InGn 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
ίο
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 befindetf 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 460y 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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ΙΑ
Vb- 3 J 4
3 J 40 3 8
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 hingewieseny 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 Schmutzstoffey 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)
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-
BAD OBSQSf
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 „
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 bewegliches Teil (25) ,
- ein hydraulischer Motor (52} zum Bewegen des Teils
(25), und
(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,
(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 (86y 88) strömtt 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) hindurchtrittf 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.
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