DE3340382C2

DE3340382C2 -

Info

Publication number: DE3340382C2
Application number: DE3340382A
Authority: DE
Inventors: Rainer 7260 Calw De Poetter
Original assignee: Century Ii Inc Conway Sc Us
Current assignee: PPM Cranes Inc
Priority date: 1982-11-12
Filing date: 1983-11-08
Publication date: 1992-07-09
Also published as: AU555367B2; FR2536126B1; GB2130110A; JPS5999101A; FR2536126A1; JPH0236805B2; US4469594A; GB2130110B; BR8306021A; DE3340382A1; GB8329049D0; AU2097383A

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angebenen Art.

Bei einer aus der DE 29 47 411 A1 bekannten Filtervorrichtung ist das Rückschlagventil als Aufstoßventil zusammen mit dem Filter in einem Schaltkolben untergebracht, der im Gehäuse durch die Arbeitsströmungsdruckdifferenz gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist. Sobald die Arbeitsströmungsdifferenz eine bestimmte Größe erreicht, verfährt der Schaltkolben, bis das Rückschlagventil geöffnet wird. Das Druckmittel umgeht dann in Arbeitsströmungsrichtung das Filter und gelangt unter Umgehung des Filters direkt zum Verbraucher. Es liegt dann keine nennenswerte Filterwirkung vor. Verschmutzungen können ungehindert zum Verbraucher gelangen. In Rückströmrichtung fährt der Schaltkolben zunächst in die Ausgangsstellung zurück, wobei das Rückschlagventil vorübergehend geschlossen wird. Bei einer bestimmten Rückströmdruckdifferenz öffnet das Rückschlagventil wieder und läßt die Rückströmung erneut unter Umgehung des Filters zu. Nachteilig ist, daß das Filter nur über einen begrenzten Arbeits- und Rückströmungsbereich eine Filterwirkung erbringt, darüber hinaus aber im wesentlichen unwirksam bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter für das Filter optimalen Betriebsbedingungen den Transport von Verschmutzungen zum Verbraucher verhindert und unter der Rückströmung einen wirksamen Selbstreinigungseffekt gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei dieser Ausbildung wird das Rückschlagventil in Arbeitsströmungsrichtung zu keiner Zeit geöffnet, so daß das Druckmittel durch das Filter gezwungen wird. Verschmutzungen gelangen nicht zum Verbraucher, sondern werden vom Filter festgehalten. In Rückströmrichtung öffnet das Rückschlagventil, wenn eine für das Filter gefährliche Rückströmdruckdifferenz erreicht würde, so daß sich eine wirksame Rückspülung ergibt, die Verschmutzungen ablöst und in den Druckmittelkreis zurückfördert, wo sie auf dem Weg zum Reservoir ausgefiltert werden. Durch die Abstimmung der Öffnungskraft des Rückschlagventils auf die Zusammenbrech-Druckdifferenz des Filters wird die Rückspülwirkung optimiert, weil stets soviel Druckmittel durch das Filter zurückströmt, daß festgehaltene Verschmutzungen ausgespült werden. D.h., das Rückschlagventil öffnet nicht im Hinblick auf einen möglichst geringen Rückströmwiderstand, sonder primär im Hinblick auf eine optimale Rückspülwirkung für das Filter.

Vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Baggers,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Details von Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Teils des hydraulischen Steuersystems des Baggers von Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt einer Filter vorrichtung,

Fig. 5 einen Querschnitt in der Ebene 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 einen vergrößerten Teilschnitt eines Filters, und

Fig. 7 eine Draufsicht zu Fig. 6.

Ein Grubenlöffen-Bagger 10 weist einen unteren Abschnitt 12 und einen oberen drehbaren Abschnitt 14 auf. Im unteren Abschnitt 12 ist ein Fahrgestell 13 mit Rollen 15, 16 und Ketten 17 vorgesehen. Der obere Abschnitt 14 umfaßt einen mittels eines Drehkranzes 21 drehbaren Tragrahmen 20 mit einem Maschinengehäuse 23, einer Kabine 22 und einer Löffelanordnung 25. Im Maschinengehäuse 23 befinden sich ein Hauptantrieb 24 (Verbrennungsmotor), hydraulische Pumpen und Motoren. Die Löffelanordnung 25 umfaßt einen Ausleger 27, der mittels eines Schwenkstiftes 29 am Tragrahmen 20 angelenkt ist, einen Schwenkarm 30, der mittels eines Schwenkstifts 32 am Ausleger 27 angelenkt ist, und einen Kübel 33, der mittels eines Stifts 34 am Schwenkarm 30 angelenkt ist. Ferner sind doppelt wirkende Hydraulikzylinder als Verbraucher 35, 37, 137, 39 jeweils paarweise vorgesehen. Die Zylinder 37, 137 weisen Gehäuse 38, 138 auf, in denen Kolben 40, 140 mit ihren Kolbenstangen 41, 141 verschiebbar sind.

Fig. 3 verdeutlicht im Blockschaltbild das hydraulische Steuersystem der Zylinder 37, 137 für den Schwenkarm 30. Eine Hydraulikpumpe 52 (Druckquelle 52) wird vom Motor 24 angetrieben und fördert aus einem Reservoir 54. Ferner sind ein elektromagnetbetätigtes 4/3-Wege-Wählventil 56, Halteventile 58, 158, eine austauschbare Filtereinheit 59 stromauf des Reservoirs 54, und vier gleichartige selbstreinigende Filtervorrichtungen 160, 260, 360, 460 vorgesehen. Da die Filtervorrichtungen gleichartig sind, wird nachstehend nur die Filtervorrichtung 160 beschrieben.

Gemäß Fig. 3 ist in der blockierten Neutrallage des Wählventils 56 die Pumpe 52 durch eine Druckmittelleitung 66 mit dem Reservoir 54 verbunden und an eine Druckmittelleitung 67 zum Ventil 56 und eine Rücklauf-Druckmittelleitung 68 angeschlossen. Das Wählventil 56 weist Vorsteuereinrichtungen S1, S2 auf, mit denen es in die beiden Steuerstellungen bewegbar ist. Die Pumpe 52 hat eine Förderleistung von beispielsweise 509 l/min bei einem Druck von 275 bar oder mehr. Das Wählventil 56 weist einen ersten Zylinderanschluß 70 auf, der an Leitungen 71, 171 angeschlossen ist, die mit den Ausfahr-Kammern 72, 172 der Zylinder 37, 137 über die Halteventile 58, 158 verbunden sind. Ein zweiter Zylinderanschluß 70a ist mit Leitungen 73, 173 von den Einfahr-Kammern 74, 174 der Zylinder 37, 137 verbunden.

Die Filtervorrichtungen 160, 260, 360, 460 befinden sich in den Druckmittelleitungen 71, 73, 173, 171. Gemäß Fig. 3 und 4 ist, z. B., die Filtervorrichtung 160 in einem Gehäuse 80 angeordnet, das erste und zweite Anschlüsse 82, 84 und ein Paar konusförmiger feinmaschiner Filter 86, 88 parallel zueinander und parallel zu einem Rückschlagventil 90 enthält. Das Rückschlagventil 90 sperrt in Richtung zum Zylinder 37, 137. Im Betrieb strömt das gesamte Druckmittel z. B. zum Zylinder 37 durch beide Filter 86, 88, während das Rückschlagventil 90 sperrt. Von dem aus der Kammer 72 des Zylinders 37, rückströmenden Druckmittels geht ein Großteil (etwa 70%) durch das Rückschlagventil 90; nur der kleinere Teil (etwa 30%) geht durch die beiden Filter 86, 88, so daß im Gegenstrom Schmutz zurück und in das Hauptfilter 59 gespült wird. Gemäß Fig. 4 und 5 weist das Gehäuse 80 einen Verteiler 91 auf, an dem mit Schrauben 93 und Sicherungsscheiben 94 ein Block 92 befestigt ist. Der Verteiler 91 umfaßt einen Innenkanal 95, der einseitig durch einen Deckel 96 verschlossen ist. An sein anderes Ende ist ein Kanal 97 angeschlossen, dessen eines Ende den Anschluß 82 bildet, während sein anderes Ende als Anschluß 98 für andere Filtervorrichtungen dienen kann. Der Verteiler 91 enthält ferner drei an den Innenkanal 95 angeschlossene Querkanäle 101, 102, 103, die auf drei Bohrungen 201, 202, 203 im Block 92 ausgerichtet sind. O-Ringe 105 dienen zur Dichtung. Der Block 92 enthält einen Innenkanal 106, an den die drei Bohrungen 201, 202, 203 und ein Querkanal 107 angeschlossen sind. Der Innenkanal 106 bildet den zweiten Anschluß 84.

Gemäß Fig. 4 ist das Rückschlagventil 90 im Innenkanal 106 so angebracht, daß es die Strömung zwischen dem Kanal 106 und der Bohrung 201 steuert. Der Innenkanal 106 ist bei 114 für das Rückschlagventil 90 aufgeweitet. Im Innenkanal 106 ist ein konischer Ventilsitz 110 vorgesehen. Das Rückschlagventil 90 besitzt einen hohlen zylindrischen Ventilkörper 112, der mit einer konischen Fläche 115 mit dem Ventilsitz 110 in Eingriff bringbar ist. Eine Abdeckplatte 118 ist am Block 92 mit Schrauben 119 befestigt. Ein O-Ring 121 dichtet hier ab. Das Rückschlagventil 90 enthält zwischen dem Ventilkörper 112 und der Abdeckplatte 118 eine Druckfeder als Ventilfeder 122, die die konische Fläche 115 gegen den Ventilsitz 110 drückt. Der Druck zum Abheben des Ventilkörpers 112 vom Ventilsitz 110 ist durch die Kraft der Ventilfeder 122 bestimmt. Diese kann eingestellt werden, indem Federn unterschiedlicher Größe eingesetzt oder geeignete Unterlagen eingefügt werden.

Die beiden gleich ausgebildeten Filter 86, 88 sind in den Bohrungen 202, 203 im Block 92 angebracht. Das Filter 88 (Fig. 6 und 7) wird detailliert beschrieben. Es weist ein hohles, konisch geformtes, inneres Filterelement 124 aus einem feingewebten, rostfreien Stahldrahtnetz mit einer Maschen-Nenngröße von 160 Mikron auf, das in einem hohlen äußeren Schutz- und Stützkonus 126 aus rostfreiem Stahl abgestützt ist. Zur Verbindung der Teile 126 und 124 dienen ein mit einer Nut versehener Verbindungsring 128 und ein Paßring 129, der am Verbindungsring 128 angebracht ist.

Gemäß Fig. 4 und 5 wird der Paßring 129 des Filters 88 in einer Ringnut 130 am unteren Ende der Bohrung 203 gehalten, und zwar zwischen einer Schulter 131 und einer Oberfläche 132 des Verteilers 91.

Das Filter 88 ist etwa 140 mm lang. Seine Berst- oder Zusammenbrech-Druckdifferenz beträgt etwa 69 bar bei Durchströmung zum Verbraucher 37; seine Zusammenbrech-Rückströmungs-Druckdifferenz beträgt etwa 6,9 bar bei Durchströmung in Rückwärtsrichtung zum Reservoir.

Wird im Betrieb des Baggers 10 die Pumpe 52 angetrieben, dann strömt bei in die Neutralstellung gestelltem Wählventil 56 das Druckmittel durch das Wählventil 56 und eine Leitung 68 durch das Filter 59 zum Reservoir 54. Die Hydraulik-Zylinder 37, 137 sind eingefahren. Die Zylinder 37, 137 sollen dann ausfahren, um den Schwenkarm 30 zu bewegen. Dazu wird das Wählventil 56 mit S1 verstellt. Das Druckmittel beaufschlagt über die Leitungen 71, 171 die Filtervorrichtungen 160 und 460, strömt dann durch die Halteventile 58, 158 in die Kammern 72, 172. In jeder Filtervorrichtung 160, 460 bleibt das Rückschlagventil 90 geschlossen; das gesamte Druckmittel geht durch die Filter 86, 88. Verschmutzungen werden aufgefangen. Gemäß Fig. 5 und 6 erfolgt die Strömung von der Innenseite des Filters 88 zu seiner Außenseite. Das Filterelement 124 wird gegen die Innenoberfläche des Stützkonus 126 gedrückt. Sobald die Zylinder 37, 137 ausgefahren sind, wird das Wählventil in die Neutralstellung zurückgeführt. Die Kolben 40, 140 bleiben wegen der Halteventile 58, 158 in ihrer Lage.

Beim Ausfahren der Zylinder 37, 137 schieben die Kolben 40, 140 Druckmittel mit niedrigem Druck aus den Kammern 74, 174 durch die Leitungen 73, 173, die Filtervorrichtungen 260, 360, und durch das Hauptfilter 59 zum Reservoir 54. Dabei strömt ein Großteil des Druckmittels über die Rückschlagventile 90. Der kleinere Teil geht in Gegenströmrichtung durch die Filter 86, 88.

In der Praxis strömen etwa 70% des Druckmittels durch die Rückschlagventile 90; der restliche Teil wird gleich geteilt, so daß jedes Filter 86, 88 etwa 15% durchzulassen hat.

Gemäß Fig. 6 erfolgt die Gegenströmung durch Perforierungen 127 im Stützkonus 126 und dann durch das Filterelement 124. Die Gegenströmung spült aufgefangenen Schmutz zum Hauptfilter 59 zurück. Da der Druck in den Leitungen 73, 173 beispielsweise bei 334 bar liegt und das Filterelement 124 nach innen zusammenzufallen droht, wenn die Druckdifferenz mehr als etwa 1/10 der maximalen Druckdifferenz in Hauptströmungsrichtung entspricht (diese maximale Druckdifferenz könnten etwa 69 bar sein), muß das Rückschlagventil 90 so eingestellt sein, daß es dann leicht genug öffnet, d. h. bei einer Druckdifferenz von etwa 6, 9 bar.

In der anderen Steuerstellung des Wählventils 56 (Einfahren der Kolbenstangen 41, 141) werden die Filtervorrichtungen 260, 360 in der Ausfahrrichtung und die Filtervorrichtungen 160 und 460 in der Einfahrrichtung, d. h. in Rückströmrichtung, durchströmt.

Die Filtervorrichtungen 160 bis 460 sind unmittelbar beim Hydraulikzylinder angeordnet, der gegen Verschmutzung geschützt werden soll. Sie befinden sich auch in einem Kreis mit dem austauschbaren Hauptfilter 59 beim Reservoir 54. Deshalb wird Schmutz aus den Filtervorrichtungen 160 bis 460 in das Hauptfilter 59 zurückgespült, das periodisch getauscht bzw. gesäubert wird.

Claims

1. Filtervorrichtung (160, 260, 360, 460) in einer Druckmittelleitung (71, 73, 171, 173) eines Verbrauchers (37, 137), insbesondere eines doppelt wirkenden Hochdruck-Hydraulikzylinders in einem Bergbau-Löffelbagger oder einer Baumaschine, die wechselweise zur Durchströmung zu einem Verbraucher an eine Druckquelle (52) und zur Durchströmung in Rückströmungsrichtung an ein Reservoir (54) anschließbar ist, mit einem zwei Anschlüsse (82, 84) und zwei parallele Strömungswege aufweisenden Gehäuse, mit einem in Strömungsrichtung zum Verbraucher sperrenden, in der entgegengesetzten Rückströmungsrichtung gegen Federkraft zu öffnenden Rückschlagventil (90) im einen Strömungsweg, und mit wenigstens einem Filter (86, 88) im anderen Strömungsweg, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (86, 88) wenigstens ein entgegengesetzt zur Strömungsrichtung zum Verbraucher (37, 137) abgestütztes Filterelement (124) aufweist, das in Rückströmungsrichtung bis zum Zusammenbruch unter einer vorbestimmten Rückströmungs-Druckdifferenz verformbar ist, und daß die Öffnungskraft des Rückschlagventils (90) auf eine unterhalb der vorbestimmten Zusammenbrech-Rückströmungs-Druckdifferenz liegende Druckdifferenz eingestellt ist, derart, daß bei geöffnetem Rückschlagventil (90) ein Großteil der Rückströmungsmenge über das Rückschlagventil (90) und nur ein kleiner Teil der Rückströmungsmenge über das Filter (86, 88) rückströmen.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenbrech-Rückströmungs-Druckdifferenz bei etwa 1/10 der maximialen Druckdifferenz über das Filter (86, 88) bei Durchströmung zum Verbraucher liegt.

3. Filtervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Strömungsweg in mindestens zwei parallele Bohrungen (202, 203) geteilt ist, und daß in jeder Bohrung (202, 203) ein Filterelement (124) angeordnet ist.

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (124) jedes Filters (86, 88) ein in Durchströmrichtung zum Verbraucher stromaufliegender innerer Filterkonus aus feingewebtem, rostfreiem Stahldrahtnetz mit einer Maschennenngröße von 160 Mikron ist, der an einem stromabliegenden, äußeren Schutzkonus (126) aus rostfreiem Stahl mit durchgehenden Perforationen abgestützt ist.

5. Filtervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungskraft des Rückschlagventils (90) durch Austausch oder durch Unterlegen der Ventilfeder (122) einstellbar ist.