Filtereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung zum Filtern von Leckölmengen aus Hydrauliksystemen, bei denen Hydrauliköl aus einem Tank über eine Saugleitung ansaugbar ist und Lecköl über eine Leckölleitung zur Schmutzseite eines Leckölfilters zuführbar ist, von dessen Reinseite gefiltertes Lecköl zum Tank rückführbar ist.

Derartige, dem Stand der Technik entsprechende Filtereinrichtungen er- möglichen die Rückgabe der im Betrieb anfallenden Leckölmengen in den Systemkreislauf, ohne dass die Gefahr besteht, dass vom Lecköl mitgeführte Verschmutzungen, seien es Abriebpartikel oder aus Leitungen mitgeführte Schmutzpartikel, in den Tank und damit in das System eingetragen werden. Die im Betrieb anfallenden Leckölmengen können, je nach Betriebsbedin- gungen des Systems, verhältnismäßig stark schwanken oder, je nach dem, aus welcher Systemkomponente das Lecköl austritt, unterschiedlich große Volumenströme besitzen. Für den betreffenden Leckölfilter ergeben sich daher verhältnismäßig stark schwankende Betriebsbedingungen. In Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Filtereinrichtung zum Filtern von Leckölmengen zur Verfügung zu stellen, die sich, insbesondere auch bei einem Anfall unterschiedlicher Leckölmengen, durch ein günstiges Betriebsverhalten auszeichnet. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filtereinrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht demgemäß darin, dass eine Ventilanordnung vorgesehen ist, über die eine Fluidverbindung zwischen der Reinseite des Leckölfilters und der Saugleitung freigebbar ist. Dadurch eröffnet sich die vorteilhafte Möglichkeit, bedarfsweise eine Absenkung des Lecköldruckes vorzunehmen, indem der in der Saugleitung im Betrieb herrschende Saugdruck an der Reinseite des Leckölfilters angelegt wird. Dadurch kann bei einem betriebsbedingten Ansteigen von Lecköl- mengen einem sich dabei am Leckölfilter aufbauenden höheren Differenzdruck effektiv entgegengewirkt werden, sodass ein erwünscht niedriges Druckniveau in der Leckölleitung auch bei schwankenden Leckölmengen beibehalten werden kann. Wenn beispielsweise eine Verstellpumpe in der Saugleitung angeordnet ist, treten größere Leckölmengen dann aus, wenn die Pumpe auf hohe Förderleistung eingestellt ist, was an sich zu einem höheren Druckabfall am Leckölfilter führt und damit einem erhöhten Druck der Leckölleitung entspricht. Gleichzeitig resultiert bei hoher Förderleistung ein entsprechend erhöhter Saugdruck der Saugleitung, der über die Venti- lanordnung an der Reinseite des Leckölfilters wirksam werden kann. Es ist daher möglich, in der Leckölleitung eine Art Gleichgewichtszustand des Lecköldruckes zu erreichen.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Ventilanord- nung ein vorgesteuertes 2/2 -Wegeventil auf, insbesondere in Form eines Proportionalventils.

In besonders vorteilhafter Weise kann die Anordnung so getroffen sein, dass der Steuerkolben des durch ein Schieberventil gebildeten Wegeventils me- chanisch in die den Durchfluss zwischen seinem Eingangsanschluss und seinem Ausgangsanschluss sperrende Stellung vorgespannt ist und dass über einen mit der Leckölleitung verbundenen Steueranschluss der Lecköldruck am Steuerkolben gegen dessen mechanische Vorspannung wirksam ist. Entsprechend der Höhe der Vorspannung ist dadurch ein Schwellenwert für den ein Ansprechen der Ventilanordnung bewirkenden Lecköldruck vorgebbar.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist über einen mit der Saugleitung verbundenen zweiten Steueranschluss auch der Saugdruck der Saugleitung am Steuerkolben gegen dessen mechanische Vorspannung wirksam. Dadurch wirkt sowohl der Saugdruck der Saugleitung, der beispielsweise bei Erhöhung der Förderleistung einer zugeordneten Verstellpumpe ansteigt, als auch der Lecköldruck der mechanischen Vorspannung des Wegeventils entgegen und begünstigt das Öffnungsverhalten des Wegeventils, um dem bei der erhöhten Förderleistung entsprechenden Anstieg der Leckölmenge und/oder des resultierenden Lecköldruckes entgegenzuwirken.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die Ventilanordnung in das Kopfteil eines zumindest ein Filterelement des Leckölfilters aufneh- menden Filtergehäuses integriert. Die gesamte Filtereinrichtung mit der den Druck der Leckölleitung steuernden Einrichtung ist dadurch zu einer kompakten Baueinheit zusammengefasst, die auch unter beengten Platzverhältnissen in Hydrauliksysteme einbaubar ist. Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, dass das Kopfteil innere Fluid- führungen für Fluidwege zu den Anschlüssen der Ventilanordnung und zu Außenanschlüssen für die Leckölleitung, die Saugleitung und zu der die Reinseite des Leckölfilters mit dem Tank verbindenden Tankleitung aufweist. Dadurch sind an der Baueinheit keine äußeren Verbindungsleitungen für die den Lecköldruck steuernde Einrichtung erforderlich. Diesbezüglich kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass im Kopfteil eine Bohrung als Ventilgehäuse des darin verschiebbaren Steuerkolbens des Wegeventils ausgebildet ist und dass eine Fluidführung vom Anschluss der Saugleitung zum Ausgangsanschi uss an der Bohrung des Ventilgehäuses führt.

Bei Ausführungsbeispielen, bei denen das jeweilige Filterelement im Betrieb von der Außenseite des Elementes her zu einem inneren Filterhohlraum hin durchströmt wird, ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, dass der Anschluss der Leckölleitung am Kopfteil in eine Fluidführung mündet, die im Filtergehäuse zu der die Schmutzseite bildenden Außenseite des zumindest einen Filterelementes sowie zu einem am Ende der Bohrung des Ventilgehäuses befindlichen Steueranschluss des Wegeventils führt.

Eine besonders kompakte Bauweise bei einem von Außen nach Innen durchströmten Filterelement ergibt sich, wenn im Kopfteil eine Fluidführung von dem die Reinseite bildenden inneren Filterhohlraum des Filterelementes zu dem Eingangsanschluss an der Bohrung des Ventilgehäuses sowie zum Anschluss für die Tankleitung führt.

Um in der bei Filtereinrichtungen üblichen Weise eine Absicherung gegen ein durch Verschmutzung blockiertes Filterelement zu gewährleisten, kann im Kopfteil eine Fluidführung von der Schmutzseite des Filtergehäuses zu der an die Reinseite des Filterelements angrenzenden Fluidführung durch ein Bypassventil sperrbar sein, das durch einen über einen Schwellenwert liegenden Druck der Schmutzseite entsperrbar ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Blockdarstellung lediglich eines Teilabschnittes eines Hydrauliksystems, das durch zwei Hydropumpen in Form von Verstellpumpen druckversorgt ist, wobei entstehende Leckölmengen über ein Ausführungsbei- spiel des erfindungsgemäßen Filtereinrichtung rückführbar sind;

Fig. 2 eine schematisch vereinfacht und abgebrochen gezeichnete

Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung und

Fig. 3 eine perspektivische Schrägansicht einer praktischen Ausführung des Ausführungsbeispieles, wobei das Kopfteil des Leckölfilters aufgeschnitten dargestellt ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Beispieles erläutert, bei dem die Filtereinrichtung einem Hydrauliksystem zugeordnet ist, von dem in Fig. 1 eine Antriebs- und Steuereinheit 2 in Blockdarstellung angedeutet ist und die aus einem Tank 4 mittels Verstellpumpen 6, die gemeinsam von einem Motor 8 angetrieben sind, mit Hydraul iköl versorgt wird. Die Saugleitungen zwischen Saugseite der Pumpen 6 und Tank 4 sind jeweils mit 10 bezeichnet. Das Lecköl der Pumpen 6 gelangt über eine gemeinsame Leckölleitung 12 zum Leckölanschluss 14 an der Schmutzseite des Leckölfilters 16. Ein Bypassventil 18, das zwischen Leckölanschluss 14 und Tank 4 eingefügt ist, öffnet druckbetätigt in üblicher weise bei einem einen

Schwellenwert übersteigenden Staudruck am Leckölfilter 16, beim vorlie- genden Beispiel bei 0,8 bar.

Die Reinseite 20 des Filters 16 ist über ein Rückschlagventil 21, das bei einem niedrigen Druckniveau öffnet, im vorliegenden Beispiel bei 0,05 bar, mit dem Tank 4 verbunden. Außerdem ist die Reinseite 20 über einen Fluidweg 22 mit dem Eingangsanschluss 24 eines 2/2-Proportional- Wegeventils 26 verbunden, dessen Ausgangsanschi uss 28 über einen Fluidweg 30 mit der Saugleitung 10 in Verbindung ist. Eine am Leckölan- schluss 14 des Filters 16 angeschlossene Verschmutzungsanzeige, die mit 32 bezeichnet ist , erzeugt ein elektrisches Anzeigesignal bei einem an der Schmutzseite herrschenden Druck. Beim vorliegenden Beispiel, wo das Bypassventil 18 auf 0,8 bar eingestellt ist, kann die Verschmutzungsanzeige 32 beispielsweise auf einen Anzeigewert von 0,7 bar eingestellt sein.

Das Wegeventil 26 in Form eines Schieberventils ist in seine in der Zeichnung dargestellte Schließstellung mechanisch vorgespannt, aus der es hy- draulisch über einen ersten Steueranschluss 34 und einen zweiten Steuer- anschluss 36 in die Durchlassstellung überführbar ist. Beim vorliegenden Beispiel entspricht die Vorspannung, die durch eine Druckfeder 38 auf den Steuerkolben des Ventils 26 ausgeübt wird, einer hydraulischen, am Steuerkolben anstehenden Druckdifferenz von 0,5 bar. Der erste Steueranschluss 34 ist über eine Steuerleitung 40 mit dem Leckölanschluss 14 verbunden. Der zweite Steueranschluss 36 ist über eine Steuerleitung 42 mit dem Fluidweg 30 in Verbindung und führt somit den in der Saugleitung 10 herrschenden Saugdruck. Wenn im Betrieb die Verstellpumpen 6 auf geringe Förderleistung oder Nullleistung eingestellt sind, sodass die über die Leckölleitung 12 abströmende Leckölmenge gering ist und am funktionsfähigen Filterelement des Leckölfilters 16 demgemäß kein wesentlicher Druckabfall stattfindet, sodass der Lecköldruck in der Leckölleitung 12 gering ist und somit über die Steu- erleitung 40 kein Öffnungsdruck am ersten Steueranschluss 34 anliegt, verbleibt das Wegeventil 26 durch seine mechanische Vorspannung in der Schließstellung. Da bei geringer oder fehlender Förderleistung der Verstellpumpen 6 in der Saugleitung 10 auch praktisch kein Saugdruck herrscht, ist über den Fluidweg 30 und die zweite Steuerleitung 42 auch am zweiten Steueranschluss 36 des Wegeventils 26 kein Druck wirksam, der der Vorspannung des Steuerkolbens entgegenwirken könnte. Bei geschlossenem Wegeventil 26 strömt somit die gefilterte Leckölmenge über das auf den geringen Öffnungsdruck eingestellte Rückschlagventil 21 zum Tank 4 ab.

Wenn andererseits die Verstellpumpen 6 auf hohe Förderleistung eingestellt sind, sodass über die Leckölleitung 12 eine größere Leckölmenge zum Filter 16 fließt und sich am Filter 16 ein entsprechender Staudruck aufbaut, steht am ersten Steueranschluss 34 des Wegeventils 26 ein entsprechender Öffnungsdruck zur Verfügung. Da gleichzeitig bei erhöhter Förderleistung der Verstellpumpen 6 sich in der Saugleitung 10 ein entsprechender Saugdruck aufbaut, der über den Fluidweg 30 und die zweite Steuerleitung 42 am zweiten Steueranschluss 36 des Ventils 26 im Öffnungssinne wirksam ist, wirkt der Vorpannung des Ventils 26 nicht nur der Lecköldruck, sondern zusätzlich der Saugdruck der Saugleitung 10 entgegen, sodass bei der beim Beispiel gegebenen Vorspannung des Ventils 26 von 0,5 bar ein Öffnen des Ventils 26 bei einem Lecköldruck von weniger als 0,5 bar erfolgt. Genauer ausgedrückt würde beim genannten Beispiel bei einem Saugdruck von beispielsweise 0,2 bar in der Saugleitung 10 ein Lecköldruck von 0,5 bar minus 0,2 bar, d.h. von 0,3 bar ausreichen, um das Ventil 26 zu öffnen. Sobald dies geschieht, ist die Saugleitung 10 über die Fluidwege 30 und 22 mit der Reinseite 20 des Filters 16 verbunden, sodass der Saugdruck der Saugleitung 10 am Filter 16 wirksam ist und eine Absenkung des Lecköldruckes bewirkt, das gefiltert über die Fluidwege 22 und 30 zur Saugleitung 10 strömt. Das Rückschlagventil 21 ist in diesem Falle unter der Wirkung des Saugdruckes geschlossen.

Wie ersichtlich, ist daher beim vorliegenden Beispiel im Leerlaufbetrieb, wo in der Saugleitung 10 kein Saugdruck wirksam ist, der Lecköldruck in der Leckölleitung 12 auf den der mechanischen Vorspannung entsprechenden Wert von 0,5 bar begrenzt. Bei Betriebszuständen unter Last mit anstei- gender Leckölmenge und entsprechend ansteigendem Lecköldruck ist am ersten Steueranschluss 34 des Ventils 26 sowohl der Lecköldruck im Öff- nungssinne wirksam als auch am zweiten Steueranschluss 36 des Ventils 26 der entsprechend angestiegene Saugdruck der Saugleitung 10 im Öffnungssinne wirksam. Dies bedeutet, dass die Öffnungscharakteristik der Ventilanordnung den Betriebsparametern angepasst ist. Insbesondere bei einem Wegeventil 26 in Form eines Proportionalventils lässt sich daher ein

Gleichgewichtszustand des Lecköldruckes erreichen.

Die Fig. 2 und 3 verdeutlichen den Einbau der Filtereinrichtung in das Kopfteil 44 des Gehäuses 46 des Leckölfilters 16. Wie am Deutlichsten aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind am Kopfteil 44 ein Außenanschluss 48 für die Leckölleitung 12, ein Außenanschluss 50 für die Saugleitung 10, ein Tankan- schluss 52 und ein Anschluss 54 für die Verschmutzungsanzeige 32 vorgesehen. Zulaufendes Lecköl gelangt über den Anschluss 48 zur Außenseite, d.h. zur Schmutzseite, des Filterelementes 56, welches von außen nach innen zur der im inneren Filterhohlraum befindlichen Reinseite 20 hin durchströmt wird. Das Filterelement 56 ist mit seiner in Fig. 2 sichtbaren oberen Endkappe 51 an einer Aufnahme des Kopfteiles 44 so festgelegt, dass das gereinigte Lecköl aus der Reinseite 20 in den Fluidweg 22 gelangt, der zum Eingangsanschluss 24 des Wegeventils 26 führt. Von dem mit der Reinseite 20 verbundenen Fluidweg 22 zweigt auch eine Verbindung zum Tankanschluss 52 ab, wobei dem Tankanschluss 52 das Rückschlagventil 21 vorgeschaltet ist. Das Bypassventil 18 ermöglicht eine Direktverbindung zwischen der Außenseite (Schmutzseite) des Filterelementes 56 und dem Leitungszweig zum Tankanschluss 52.

Der Fluidweg zwischen Leckölanschluss 48 und dem Anschluss 54 für die Verschmutzungsanzeige bildet die zum ersten Steueranschluss 34 des Wegeventils 26 führende Steuerleitung 40. Dieser Steueranschluss 34 befindet sich bevorzugt an einem axialen Ende der Bohrung 58, die das Ventilge- häuse des Wegeventils 26 bildet, in dem der Steuerkolben 60 axial beweglich ist. Der Kolben 60 grenzt gleichflächig an den Druckraum mit dem er- sten Steueranschluss 34 und an den entgegengesetzten Druckraum an, an dem sich der zweite Steueranschluss 36, der gleichzeitig den Saugleitungs- anschluss 50 bildet, befindet. Die in diesem Druckraum befindliche Druckfeder 38 spannt den Kolben 60 in Fig. 2 nach links in die gezeigte Schließ- Stellung vor. Wenn der Kolben 60 gegen die Federkraft durch den Lecköldruck am Steueranschluss 34 und den unterstützenden Saugdruck am zweiten Steueranschluss 36 in Fig. 2 nach rechts bewegt wird, bilden an Steuerkanten 64 mündende Kanäle 62 im Kolben 60 die Fluidverbindung vom Eingangsanschluss 24 zu dem mit dem Saugleitungsanschluss 50 verbunde- nen Druckraum in der Bohrung 58.

Die Fig. 3 verdeutlicht eine praktische Bauweise mit in das Kopfteil 44 des Filtergehäuses 46 integrierter Ventilanordnung, wobei die Bauteile mit den gleichen Bezugszahlen entsprechend der Fig. 1 und 2 bezeichnet sind. Wie ersichtlich, ist die Ventilanordnung mit dem zugehörigen Gehäuse 46 des Leckölfilters zu einer kompakten Baueinheit zusammengefasst.