PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60301874T2 27.07.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001490155
Titel MOBILER TANKFILTER UND FILTERANORDNUNG
Anmelder Parker-Hannifin Corp., Cleveland, Ohio, US
Erfinder CELLA, Albert F, Sylvania, US;
GEMBOLIS, Donald J, Toledo, US;
MILLER, Daniel W., Luckey, US
Vertreter Becker und Kollegen, 40878 Ratingen
DE-Aktenzeichen 60301874
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.03.2003
EP-Aktenzeichen 037194156
WO-Anmeldetag 17.03.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/US03/08374
WO-Veröffentlichungsnummer 2003080216
WO-Veröffentlichungsdatum 02.10.2003
EP-Offenlegungsdatum 29.12.2004
EP date of grant 12.10.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.07.2006
IPC-Hauptklasse B01D 29/11(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B01D 36/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Filter und Filteraufbauten, und genauer Filter und Aufbauten für Hydraulikfluida, Dämpfe und Gase.

Bestimmte Hydrauliksysteme, wie sie sich etwa in mobilen Fluidkraftanwendungen finden, umfassen einen Tank oder einen Behälter, der überschüssiges Hydraulikfluid aufnimmt und speichert. Die meisten dieser Systeme erfordern, daß das Hydraulikfluid an irgendeinem Punkt gefiltert wird, bevor das Fluid die kritischen Bestandteile wie etwa die Arbeitszylinder erreicht. Typischerweise ist ein Filter an einem Filterkopf angebracht, der in der Hydraulikverrohrung oder im Hydraulikschlauch installiert ist, und im Motorraum oder einer anderen passenden baulichen Stelle angebracht. Das Filter kann sich in einem Filtergehäuse befinden, das selbst abnehmbar am Filterkopf angebracht ist; oder kann für einen leichten Zugang und eine leichte Abnahme als eine Aufschraubeinheit bereitgestellt sein.

Ein bekanntes Problem bei diesen Arten von Hydrauliksystemen ist, daß während der Verwendung Drücke und Vakuen im Tank erzeugt werden. Dies tritt zum Beispiel bei Gabelstapleranwendungen dann auf, wenn die Gabel angehoben und abgesenkt wird und Fluid in den Tank schießt oder daraus abgezogen wird, oder wenn der Gabelstapler auf unebenen Oberflächen betrieben wird. Typischerweise sind im Tank Entlüftungsabzüge bereitgestellt, um sicherzustellen, daß für einen leistungsfähigen und sicheren Betrieb des Hydrauliksystems die richtigen Drücke aufrechterhalten werden.

Wie man verstehen kann, sind derartige Abzüge im Lauf der Zeit einer Verschlechterung und einer Abnutzung unterworfen. Ein blockierter oder nicht betriebsfähiger Abzug kann das richtige Entweichen oder Einbringen von Gasen und Luft während des Betriebs verhindern. Zusätzlich können Abzugsgase Öldampf enthalten, was Umwelt- und Sauberkeitsprobleme aufwirft, falls ihnen ein freies Entweichen gestattet wird. Ebenso kann Umgebungsluft, die den Tank durch einen Abzug betritt, Teilchen enthalten, die sich mit dem Hydraulikfluid vermischen können und dieses verschmutzen können. Eine Lösung ist, ein Filter für den Abzug aufzunehmen. Dies löst die Umweltprobleme, erhöht aber den Reparatur- und Wartungsaufwand, der für das Hydrauliksystem benötigt wird, und erfordert zusätzliche Lagermengeneinheiten neben den Hydraulikfluidfiltern. Ein anderes Problem, das mit Hydrauliksystemen einhergeht, ist die Menge an Raum, der zum Anbringen von Bestandteilen (wie etwa Filtern und Abzügen) am Fahrzeugunterbau oder am Systemrahmen verfügbar ist. Da die Einrichtungen und Systeme kompakter werden, ist der verfügbare Raum für derartige Bestandteile sehr gefragt, und ist es ein ständiger Kampf, Bestandteile in einer leistungsfähigen Weise zusammenzulegen oder anzuordnen.

Daher wird die Meinung vertreten, daß die Lösungen in der Vergangenheit die Probleme, die mit früheren Hydrauliksystemen und insbesondere mit Hydrauliksystemen, wie sie in mobilen Fluidkraftanwendungen verwendet werden, nicht vollständig und zufriedenstellend behandelt haben. Es besteht daher die Auffassung, daß ein Bedarf an einem Hydrauliksystem besteht, das das Entweichen von ungefilterten Abzugsgasen aus einem Lagertank verhindert; weniger gesonderte Filterbestandteile aufweist, um die Lagermengeneinheiten zu verringern; ein Filter aufweist, das die Anbringungs-, Reparatur- und Wartungskosten und -aufwände, die nötig sind, um das System in einem sicheren und verläßlichen Betrieb zu halten, verringert; und den verfügbaren Raum wirksam benutzt.

US-A-5,660,726 wie auch EP-A-0 773 053 offenbaren Hydraulikfilter, die in der Abzugsleitung eines Filtergehäuses gesonderte Filter aufweisen, die das Entweichen von ungefilterten Abzugsgasen in die Atmosphäre verhindern. EP-0 631 044 offenbart ein Entlüftungsfilter, das am inneren Umfang eines Kraftstoff-Filterelements angeordnet ist und als eine Umgehung für Luft dient, die von der stromaufwärts gelegenen Seite zur stromabwärts gelegenen Seite des Filterelements fließt.

Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein integrierter Filteraufbau bereitgestellt, der ein Filterelement mit i) einem Filtermedienring, um Schwebeteilchen und Verunreinigungen vom Hydraulikfluid zu trennen, das durch den Medienring strömt, und ii) einem ringförmigen Entlüftungsfilter, das an einem Ende des Medienrings fixiert ist, um Schwebeteilchen und Verunreinigungen vom Abzugsgas und der Umgebungsluft zu trennen, die durch das Entlüftungsfilter strömen, aufweist.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Hydrauliksystem bereit, das das Entweichen von ungefilterten Abzugsgasen aus einem Tank verhindert; weniger gesonderte Filterbestandteile aufweist, um die Lagermengeneinheiten zu verringern; ein Filter aufweist, das die Anbringungs-, Reparatur- und Wartungskosten und -aufwände, die nötig sind, um das System in einem sicheren und verläßlichen Betrieb zu halten, verringert; und den verfügbaren Raum wirksam benutzt. Die vorliegende Erfindung ist für mobile Hydrauliksysteme wie etwa für Gabelstapler besonders nützlich, ferner ist sie auch für eine breite Vielfalt von Fluidkraftanwendungen nützlich.

Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Filterelement einen Filtermedienring zum Filtern von Hydraulikfluid und ein damit einstückiges ringförmiges Entlüftungsfilter auf, das den Filtermedienring an einem Ende umgibt. Eine Endkappe ist dichtend an jedes Ende des Medienrings gebunden, und das Entlüftungsfilter ist an einer oberen der Endkappen fixiert. Das Filterelement ist im Inneren eines Verteilerrohrs aufgenommen und gestützt, das selbst in einer Öffnung zum Tank gestützt ist. Die Endkappe, die das Entlüftungsfilter hält, umfaßt eine mittlere Öffnung, die ein Fluidrohr von einer Abdeckanordnung aufnimmt, und einen Hydraulikstromweg (der inwendig durch die mittlere Öffnung des Elements, radial auswärts durch das Element und dann innerhalb des Verteilerrohrs in den Tank gerichtet ist) flüssigkeitsmäßig von einem Abzugsweg außerhalb des Elements (zwischen dem Verteilerrohr und der Tanköffnung) trennt. Hydraulikfluid strömt dadurch aus dem Einlaßrohr und wird durch den Medienring gefiltert, bevor es im Tank gesammelt wird.

In einer Ausführungsform umgibt ein Abstandsring oder eine andere Geometrie das Verteilerrohr und umfaßt einen oder mehrere gewundene Kanäle oder Vertiefungen, die einen Abschnitt des Abzugswegs zwischen dem Rohr und der Tanköffnung definieren, um Abzugsgas im Tank ein Entweichen und Umgebungsluft ein Betreten des Tanks zu gestatten. In dieser Ausführungsform umfaßt das Entlüftungsfilter ein dünnes, flaches, ringförmiges, scheibenartiges Element, das am Ende des Medienrings in einer von Fläche zu Fläche abdichtenden Beziehung dazu fixiert ist und vorzugsweise in einem Stück mit der Endkappe geformt ist. Das Entlüftungsfilter springt vom Ende des Filterelements radial auswärts gerichtet vor und wird entlang seines äußeren Umfangs an einem Befestigungsring an der Tankoberseite, der die Tanköffnung umgibt, gestützt.

Öl in den Abzugsgasen, die entlang des Abzugswegs auswärts strömen, sammelt sich entlang des gewundenen Abzugswegs des Abstandsrings an (ballt sich dort zusammen) und läuft in den Tank zurück. Die ölfreien Abzugsgase strömen dann für eine letzte Filterung durch das Entlüftungsfilter. Das Entlüftungsfilter weist vorzugsweise eine gewisse Biegsamkeit auf und ist gegen den Befestigungsring vorgespannt, damit das Entlüftungsfilter wie ein Rückschlagventil tätig ist, um einen leichten Druck im Tank aufrechtzuerhalten, und kann sich für einen Ausstoß in die Atmosphäre vom Befestigungsring aufwärts wegbiegen. Wenn der Tank unter Vakuum steht, halten die Vorspannung auf das Entlüftungsfilter und der Druckunterschied das Entlüftungsfilter gegen den Befestigungsring, um eine Umgehung zu verhindern. Umgebungsluft strömt durch das Entlüftungsfilter und durch den gewundenen Abzugsweg in den Tank, wodurch verhindert wird, daß Schwebeteilchen und andere Verschmutzungen in das Hydraulikfluid im Tank gelangen.

In einer anderen Ausführungsform umfaßt das Entlüftungsfilter einen geringfügig dickeren Ring, der die Endkappe auswärts gerichtet begrenzt und durch eine dazwischenliegende ringförmige abdichtende Dichtung an der Endkappe angebracht ist. In dieser Ausführungsform wird der Abstandsring nicht verwendet und wirkt das Entlüftungsfilter sowohl als ein Filter für Luft, die einwärts gerichtet in den Tank strömt, als auch als ein Sammler und eine Zusammenballungseinrichtung für Ölteilchen in den Gasen, die aus dem Tank auswärts gerichtet strömen. Das Entlüftungsfilter in dieser Ausführungsform wird ebenfalls am Befestigungsring an der Tankoberseite um seinen Umfang gestützt, ist aber nicht biegsam.

Das Verteilerrohr umfaßt an seinem oberen Ende einen ringförmigen Flansch, der das Rohr in der Tanköffnung ausrichtet und richtig einpaßt. Der ringförmige Flansch sitzt im Befestigungsring an der Tankoberseite. Der Befestigungsring umfaßt ein auswärts gerichtetes Gewinde. Eine Abdeckanordnung mit einer Einlaßöffnung umfaßt eine mit einem Gewinde versehene Muffe, die auf den Befestigungsring geschraubt werden kann, um den Filteraufbau im Tank einzuschließen. Die Abdeckanordnung kann leicht am Befestigungsring angebracht bzw. davon abgenommen werden, um einen leichten Zugang zum Filteraufbau zu gestatten, damit das Filterelement geprüft und, falls nötig, ausgetauscht werden kann. Alternativ können andere Mittel (Säulen usw.) verwendet werden, um den Abdeckaufbau abnehmbar am Tank anzubringen.

Da das Entlüftungsfilter ein einstückiger Bestandteil des Hydraulikfluidfilters ist, wird die Anzahl der gesonderten Lagermengeneinheiten verringert. Da das Entlüftungsfilter zur gleichen Zeit wie das Hydraulikfluidfilter ausgetauscht wird, wird zusätzlich sichergestellt, daß der Abzug und das Filter für die Abzugsgase und die Umgebungsluft richtig gewartet werden. Das (zumindest teilweise) Anordnen des Filteraufbaus im Tank spart auch Raum am Unterbau oder Rahmen. Somit stellt die vorliegende Erfindung, wie hierin ausführlicher beschrieben werden wird, dadurch ein Hydrauliksystem bereit, das das Entweichen von ungefilterten Abzugsgasen aus einem Lagertank verhindert; weniger gesonderte Filterbestandteile aufweist, um die Lagermengeneinheiten zu verringern; und ein Filter aufweist, das die Anbringungs-, Reparatur- und Wartungskosten und -aufwände, die nötig sind, um das System in einem sicheren und verläßlichen Betrieb zu halten, verringert; und den verfügbaren Raum wirksam benutzt.

Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen beispielhaft veranschaulicht, wobei

1 eine schematische Darstellung eines Filteraufbaus ist, der nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und mit einem Fluidlagertank zusammengesetzt gezeigt ist;

2 eine geschnittene Seitenansicht des Filteraufbaus von 1 ist;

3 eine geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts des in 2 gezeigten Filteraufbaus ist;

4 eine auseinandergezogene Ansicht des Filteraufbaus von 1 ist;

4A eine vergrößerte Ansicht von bestimmten Bestandteilen des Filteraufbaus von 4 ist;

5 eine Draufsicht auf den Filteraufbau ist;

6 eine geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts des Filteraufbaus ist, der von der Ansicht in 3 ausgehend um neunzig Grad gedreht gezeigt ist;

7 eine geschnittene Seitenansicht eines Filteraufbaus ist, der nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und

8 eine Draufsicht auf den Filteraufbau von 7 ist.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und zuerst auf 1 ist ein Abschnitt eines Hydraulikfluidsystems gezeigt, der einen allgemein mit 10 bezeichneten Fluidlagertank; eine allgemein mit 12 bezeichnete Abdeckanordnung; und einen allgemein mit 14 bezeichneten Filteraufbau umfaßt. Der Filteraufbau 14 befindet sich teilweise im Fluidlagertank 10 und ist durch die Abdeckanordnung 12 darin eingeschlossen. Das Hydrauliksystem kann für einen Gabelstapler nützlich sein, wobei der Tank 10 überschüssiges Fluid 16 (z.B. Hydraulikfluid), das durch eine Einlaßöffnung 17 erhalten wird, speichert, bis das Fluid zur Verwendung in den Bestandteilen des Systems wie etwa in einem Hydraulikzylinder, der die Gabel betätigt, aus einer Auslaßöffnung 18 abgezogen wird. Die Öffnungen 17 und 18 sind vorzugsweise mit Widerhaken versehen, um einen leichten Anschluß an Rohren oder Verrohrungen im Fluidsystem zu gestatten.

Obwohl der Tank 10, die Abdeckanordnung 12 und der Filteraufbau 14, die hierin beschrieben sind, in einem Hydrauliksystem für einen Gabelstapler besonders nützlich sind, sollte man verstehen, daß die vorliegende Erfindung ebenso auf andere Fluidanwendungen anwendbar ist, bei denen ein erstes und ein zweites Fluid (Flüssigkeiten, Dämpfe, Gase usw.) in einen Behälter eingebracht werden, und beide Fluida vor dem Betreten (und/oder Verlassen) des Behälters gefiltert werden müssen (sollten).

Der Tank 10 umfaßt eine Einhausung, die in einer oberen Wand 20 eine runde Öffnung 19 aufweist. Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 2 bis 5 umfaßt die Abdeckanordnung 12 einen runden Körperabschnitt 21 und ein Fluidrohr 23, das Fluid, welches in der Öffnung 17 erhalten wird, in den Tank 10 leitet. Die Abdeckanordnung 12 ist abnehmbar an einer Befestigungsvorrichtung 25 am Tank angebracht. Die Befestigungsvorrichtung 25 umfaßt einen Ring, der einstückig und vorzugsweise einheitlich mit der oberen Wand 20 des Tanks ausgeführt ist und die Öffnung 19 begrenzt. Der Ring ist durch eine innere zylinderförmige Seitenwand 26 und eine äußere zylinderförmige Seitenwand 27 definiert, wobei die Seitenwände durch eine ringförmige, sich radial erstreckende Endwand 28 verbunden sind. Die äußere Seitenwand 27 weist wie bei 29 einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt auf; während die innere Wand 26 ein in Achsenrichtung inneres distales Ende 30 aufweist, das gekrümmt oder einwärts gedreht ist, um die Öffnung 19 zu definieren. Die innere Seitenwand 26 und die äußere Seitenwand 27 sind aus Herstellungsgründen als voneinander beabstandet gezeigt, doch wird bemerkt, daß diese Wände angrenzend oder einheitlich sein könnten.

Wie nachstehend beschrieben werden wird, könnte der Befestigungsring 25 ebenso als ein vom Tank 10 gesondertes und daran etwa durch Klebstoff, Befestigungsmittel, Schweißen usw. fixiertes Stück gebildet sein. Es sollte bemerkt werden, daß die Befestigungsvorrichtung neben einem Ring andere Gestaltungen annehmen könnte, wie etwa Säulen, Bolzen, usw., die am Tank fixiert sind und die Öffnung 19 umgeben oder um diese herum angeordnet sind, und daß dieser Begriff allgemein jedes beliebige Mittel umfassen soll, das zum Verbinden der Abdeckanordnung 12 mit dem Tank 10 geeignet ist.

Der Filteraufbau 14 umfaßt ein Verteilerrohr 34 und ein Filterelement 36. Das Verteilerrohr 34 weist eine längliche zylinderförmige Form mit einem offenen aufnehmenden (oberen) Ende 38 und einen gegenüberliegenden offenen ablassenden (unteren) Ende 40 auf. Das Verteilerrohr 34 ist zumindest so lang wie und vorzugsweise geringfügig länger als das Filterelement, damit Fluid, das radial auswärts gerichtet durch das Filterelement strömt, durch die innere Oberfläche des Verteilerrohrs beschränkt wird und sich daran entlang sammelt und dann das Rohr hinab strömt und in das darunter im Tank gesammelte Fluid abläuft, so daß das eintretende Fluid keinen bedeutenden Wirbelstrom erzeugt, während es in das gelagerte Fluid gerichtet ist. Das ablassende (untere) Ende des Verteilerrohrs kann eine perforierte Wand (nicht gezeigt) oder andere Mittel aufweisen, um Gegenstände wie etwa Lumpen, die während Elementaustauschtätigkeiten unabsichtlich in die Tanköffnung fallen gelassen wurden, zu sammeln.

Das aufnehmende Ende 38 des Verteilerrohrs 34 ist so gestaltet, daß es eng im Befestigungsring 25 aufgenommen und gestützt wird, wobei ein ringförmiger Zwischenraum oder Spalt 41, der zwischen dem distalen Ende 30 der inneren Seitenwand 26 und der äußeren Oberfläche des Verteilerrohrs bereitgestellt ist, den inneren Endpunkt eines Abzugswegs darstellt. Das aufnehmende Ende 38 des Ablaßrohrs umfaßt einen radial auswärts gerichtet vorspringenden Flansch 42, der das Verteilerrohr in der Tanköffnung anordnet. Der Flansch 42 weist örtlich begrenzte gebogene oder geformte Vertiefungen oder eine andere Geometrie auf, die mit einer ringförmigen Schulter 44, welche zwischen der inneren Seitenwand 26 und der Endwand 28 des Rings 25 ausgebildet ist, eingreift und daran sitzt, wodurch zwischen dem Flansch und der ringförmigen Schulter ein Zwischenraum für den Abzugsweg bereitgestellt wird (siehe z.B. 2). Der Zwischenraum kann ebenso durch andere Mittel geschaffen werden. Zum Beispiel zeigt 4A in Achsenrichtung vorspringende Streifen 45, die in der Schulter 44 des Befestigungsrings ausgebildet sind, um den Flansch in einer vom Ring beabstandeten Beziehung zu stützen.

Ein Abstandsmerkmal, das vorzugsweise ein ringförmiges Element 50 umfaßt, ist in einer umfänglich umgebenden Beziehung am aufnehmenden Ende des Verteilerrohrs bereitgestellt. Der Abstandsring 50 umgibt das Verteilerrohr eng und ist etwa durch Reibungspassung, Klebstoff oder Schweissen daran fixiert. Wie in 3 ,4 und 4A gezeigt sitzt der Abstandsring dicht in der inneren Seitenwand 26 und umfaßt einen oder mehrere äußere Kanäle oder Vertiefungen 52, um entlang des Abzugswegs einen Fluß zwischen dem Verteilerrohr 34 und der Öffnung 19 zu gestatten. Der Kanal ist (die Kanäle sind) vorzugsweise gewunden (z.B. spiralförmig oder schraubenförmig), um Öl aus dem Dampf, der durch den Kanal aufwärts strömt, zu sammeln und zusammenzuballen. In 4A ist ein einzelner spiralförmiger oder schraubenförmiger Kanal gezeigt, doch sollte man verstehen, daß dies nur ein derartiges Beispiel eines passend gewundenen Kanals für den Abstandsring darstellt.

Das Verteilerrohr wird durch eine Preßpassung zwischen dem Abstandsring und dem Befestigungsring in der Öffnung zurückgehalten, obwohl andere Mittel (wie etwa Klebstoff) ebenfalls verwendet werden könnten. Obwohl der Abstandsring als ein vom Verteilerrohr 34 separates Stück gezeigt ist, sollte man ebenfalls verstehen, daß der Ring einheitlich mit dem Rohr gebildet sein könnte. Man sollte ferner verstehen, daß das Rohr 34 und/oder die innere Seitenwand 26 oder die Endwand 28 des Befestigungsrings 25 alternativ (oder zusätzlich) irgendeine Geometrie wie etwa Streifen oder Rippen aufweisen könnte, die zwischen dem Verteilerrohr und der Tanköffnung gewundene Kanäle oder Vertiefungen für den Abzugsweg bilden würden.

Das Filterelement 36 umfaßt einen Ring eines Filterungsmediums 54, um Schwebeteilchen und andere Verschmutzungen aus dem Fluid (wie etwa Hydraulikfluid) zu filtern, und einen damit einstückigen Entlüftungsfilterring 56. Der Filtermedienring 54 weist eine zylinderförmige längliche Form auf, die einen mittleren Hohlraum 57 begrenzt, und weist gegenüberliegende flache, ringförmige Enden auf. Der Medienring ist aus einem Material gebildet, das eine Wirksamkeit und einen Aufbau (gefaltet, geblasen, usw.) aufweist, die für die besondere Anwendung passend sind. Ein passendes Material für Hydraulikfluid ist ein gefaltetes Microglass-III-Medium, das von der Hydraulikfilterabteilung der Parker-Hannifin Corporation im Handel erhältlich ist. Dieses Medium ist ein Glasfaser-Stahl-Verbundstoff; doch ist dies erneut nur ein Beispiel für das Material, das beim Filtermedienring 54 verwendet werden kann, und die Wahl des Medienmaterials wird von der besonderen Anwendung abhängen. Eine nützliche Alternative ist ein modifiziertes Microglass-III-Medium, das einen synthetischen Tragaufbau aufweist, so daß das Element "grün" ist, d.h., nur aus verbrennbaren und umweltfreundlichen Materialien gebildet ist.

Eine erste unperforierte runde Endkappe 60 ist an einem (oberen) Ende des Medienrings bereitgestellt, und eine zweite unperforierte runde Endkappe 62 ist am anderen (unteren) Ende des Medienrings bereitgestellt. Die untere Endkappe 62 stützt ein allgemein mit 64 bezeichnetes Sicherheitsventil, das gestattet, daß Fluid das Medium umgeht, falls das Medium verstopft wird, so daß Fluid nach wie vor vom Fluidrohr 23 in den Tank strömen kann. Das Sicherheitsventil kann jedes beliebige Sicherheitsventil sein, das für die besondere Anwendung passend ist, und ein bevorzugtes Sicherheitsventil ist in der US-Patentschrift Nr. 4,815,493 gezeigt und beschrieben, die im Besitz des Zessionärs der vorliegenden Erfindung steht und hierin verweisend aufgenommen ist.

Die obere Endkappe 60 umfaßt einen ringförmigen Körperabschnitt 66 in einer flächigen Beziehung mit der Endoberfläche des Medienrings, ferner eine innere ringförmige Randleiste 68, die eine mittlere runde Öffnung 69 zum Aufnehmen des Rohrs 23 definiert, wobei die innere Randleiste den Innendurchmesser des Medienrings begrenzt und sich eine kurze Entfernung in Achsenrichtung entlang des Medienrings erstreckt, und ferner eine äußere ringförmige Randleiste 70, wobei die äußere Randleiste den Außendurchmesser des Medienrings begrenzt und sich ebenfalls eine kurze Entfernung in Achsenrichtung entlang des Medienrings erstreckt. Die innere und die äußere Randleiste 68, 70 sind vorzugsweise in einem Stück (einheitlich) mit dem Körperabschnitt 66 gebildet, und die gesamte Endkappe 60 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das leichtgewichtig und billig ist, und das vorzugsweise eine gewisse Biegsamkeit aufweist, so daß sich die innere und die äußere Randleiste etwas elastisch biegen und dichtende Oberflächen mit benachbarten Bestandteilen bilden können. Vorzugsweise sind die Endkappen aus einem Urethan geformt, das als ein passendes Gleichgewicht von Biegsamkeit, Langlebigkeit und Kosten aufweisend befunden wurde, und das Anbringen des Entlüftungsfilters erleichtert, wie nachstehend beschrieben werden wird.

Die innere Randleiste 68 der oberen Endkappe ist so bemessen, daß sie das Fluidrohr 23 der Abdeckanordnung eng aufnimmt und eine fluiddichte Dichtung damit bereitstellt. Elastische umfängliche Rippen (wie bei 72 in 2) können entlang der inneren Oberfläche der inneren Randleiste gebildet werden, um diese Dichtung weiter zu erleichtern. Die äußere Randleiste 70 der oberen Endkappe 60 ist ebenfalls so bemessen, daß sie eng in das aufnehmende Ende des Verteilerrohrs paßt und eine fluiddichte Dichtung zwischen dem Ende des Mediums und dem Rohr bereitstellt. Die äußere Randleiste 70 weist ebenfalls eine oder mehrere umfängliche Rippen (wie bei 74 in 2) entlang der inneren Oberfläche auf, um diese Dichtung zu erleichtern.

Die obere Endkappe 60 umfaßt ferner einen radial auswärts gerichtet vorspringenden ringförmigen Flansch 76, der die Endkappe umgibt. Der Flansch 76 weist eine solche Abmessung auf, daß er mit dem aufnehmenden Ende 38 des Verteilerrohrs 34 eingreift und dagegen sitzt, um das Filterelement im Verteilerrohr in Achsenrichtung anzuordnen. Die enge Aufnahme der Endkappe im aufnehmenden Ende des Verteilerrohrs und das durch den Flansch 76 bereitgestellte Anordnungsmerkmal gestatten, daß das Filterelement leicht und richtig in das Verteilerrohr eingesetzt wird und leicht erfaßt und aus dem Verteilerrohr entfernt wird, wenn das Element verbraucht ist.

Die obere Endkappe 60 umfaßt ferner eine ringförmige Dichtungsrippe oder einen Flansch 78, der sich eine kurze Entfernung von der oberen Endfläche des Körperabschnitts 66 der Endkappe in Achsenrichtung auswärts (aufwärts) gerichtet erstreckt. Die Dichtungsrippe 78 stellt eine fluiddichte Dichtung gegen die Abdeckanordnung bereit, wie nachstehend ausführlicher beschrieben werden wird. Der Flansch 76 und die Rippe 78 stellen auch eine Vorspannung gegen die Abdeckanordnung bereit, um das Element fest im Verteilerrohr zu halten.

Das in 2 und 3 dargestellte Entlüftungsfilter 56 umfaßt ein dünnes, flaches, ringförmiges scheibenartiges Element, das dichtend an ein Ende des Filtermedienrings gebunden ist und einen ringförmigen umfänglichen Abschnitt 80 aufweist, der radial auswärts gerichtet, und vorzugsweise weiter radial auswärts als der ringförmige Flansch des Verteilerrohrs, vom Medienring vorspringt. Der umfängliche Abschnitt 80 des Entlüftungsfilters 56 ist in Achsenrichtung gegen die radiale Endwand 28 des Befestigungsrings gestützt. Der Entlüftungsring 56 kann ebenfalls aus jedem beliebigen Material (und in jeder beliebigen Form) geformt sein, die für die besondere Anwendung passend ist, und ist vorzugsweise ein geschäumter Polyurethanschaum.

Es wird bevorzugt, daß das Entlüftungsfilter 56 eine gewisse Biegsamkeit, insbesondere in der Achsenrichtung, aufweist, und daß das Entlüftungsfilter gegen den Befestigungsring vorgespannt ist. Das Entlüftungsfilter kann von seinem Sitz gegen die Endwand 28 aufwärts weggebogen sein, um zu gestatten, daß Abzugsgase oberhalb eines vorbestimmten Druckes aus dem Tank entweichen. Das Entlüftungsfilter wirkt dadurch als ein Rückschlagventil, um während des Betriebs einen leichten Druck im Tank aufrechtzuerhalten. Die Abzugsgase enthalten keine bedeutenden Schwebeteilchen, und da das Öl im Dampf im gewundenen Kanal 25 gesammelt wird, sind die verbleibenden Gase im Wesentlichen ölfrei und können direkt in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Einige Abzugsgase können dennoch für eine letzte Filterung durch das Entlüftungsfilter strömen. Wenn Luft in den Tank gezogen wird, wird das Entlüftungsfilter durch die Vorspannung des Entlüftungsfilters und den Druckunterschied flach gegen die Endwand 28 gepreßt werden, um eine umfängliche Umgehung des Entlüftungsfilters zu verhindern und die eintretende Luft richtig zu filtern.

Das Entlüftungsfilter ist ebenfalls als in einer flächigen Beziehung mit dem Ende des Medienrings befindlich veranschaulicht, und ist vorzugsweise einstückig mit der oberen Endkappe 60 gebildet. Bei einer Endkappe, die aus einem formbaren Material wie etwa Urethan gebildet ist, kann das Entlüftungsfilter während des Formungsvorgangs zusammen mit der Endkappe ausgebildet werden. Auf diese Weise weist der Entlüftungsfilterring 56 einen inneren ringförmigen Abschnitt auf, der fest am Filtermedienring 54 angebracht ist, um eine Umgehung um den Innendurchmesser des Entlüftungsfilters zu verhindern.

Die Abdeckanordnung 12 für den Filteraufbau umfaßt eine allgemein mit 82 angegebene Befestigungsvorrichtung, die mit der Befestigungsvorrichtung 25 des Tanks zusammenwirkt, um eine leichte und schnelle Befestigung und Entfernung der Abdeckanordnung vom Tank – und somit einen leichten Zugang zum Filterelement – zu gestatten. Zu diesem Zweck wird eine Mutter 84, die einen einwärts gewendeten Flansch 85 aufweist, um den Umfang des runden Abdeckungskörpers 21 aufgenommen. Die Mutter 84 weist einen Innengewindeabschnitt 86 auf, der mit dem Gewindeabschnitt 29 der inneren Seitenwand 27 zusammenwirkt, um die Abdeckanordnung abnehmbar an den Tank zu koppeln, um das Filterelement 36 einzuschließen. Die Mutter 84 kann durch den Benutzer leicht erfaßt und in die eine oder andere Richtung gedreht werden, um die Abdeckanordnung mit dem Tank zu verbinden oder davon zu trennen.

Die innere Oberfläche des Abdeckungskörpers 21 weist eine oder mehrere ringförmige Rippen oder Flansche 88, 89 auf, die davon in Achsenrichtung abwärts gerichtet vorspringen, und die mit der oberen Endfläche der oberen Endkappe 60 eingreifen, um damit eine fluiddichte Dichtung bereitzustellen. Im Besonderen greift der innere Flansch 88 mit dem Flansch 78 an der oberen Endkappe ein, um zu verhindern, daß Fluid die Endkappe umgeht. Natürlich können zusätzlich (oder alternativ) zu den Rippen oder Flanschen 76, 88 und 89 herkömmliche O-Ringe verwendet werden, falls dies nötig oder erwünscht ist. Zwischen dem Gewinde der Mutter 84 und dem Gewinde des Rings 25 ist ein Fließdurchgang wie bei 90 in 4 und 4A bereitgestellt, um den Abzugsweg durch den Abstandsring 50 flüssigkeitsmäßig mit der Atmosphäre zu verbinden. Der Fließdurchgang könnte ebenso zwischen der Mutter 84 und dem Abdeckungskörper 19 oder durch jede beliebige andere Stelle im Filteraufbau (selbstverständlich flüssigkeitsmäßig vom Fluidweg durch das Filterelement getrennt) ausgebildet sein, um einen Abzugsweg zwischen der Atmosphäre und dem Tank zu bilden.

Wie offensichtlich sein sollte, trennt die obere Endkappe 60 des Filterelements einen ersten Hydraulikfluidstromweg inwendig des Elements, das heißt, von Fluidrohr 23 in den mittleren Hohlraum 57 des Medienrings, radial auswärts gerichtet durch den Medienring, und dann zwischen der äußeren Oberfläche des Medienrings und dem Verteilerrohr 34 abwärts zur Sammlung im darunter befindlichen Tank, flüssigkeitsmäßig von einem zweiten Abzugsstromweg außerhalb des Verteilerrohrs zwischen dem Verteilerrohr und der Tanköffnung 19. Fluid, das das Filterelement durch die Einlaßöffnung 17 betritt, wird gefiltert, bevor es im Tank gesammelt wird, und wird dann wie nötig durch die Auslaßöffnung 18 (1) abgezogen. Im Verlauf des Betriebs des Fluidsystems, während im Tank Drücke und Vakuen erzeugt werden, können die Gase (typischerweise mit Öldampf) im Tank durch den Abzugsweg und das Entlüftungsfilter in die Atmosphäre austreten, wobei der Kanal (die Kanäle) 52 im Abstandsring 50 Ölverschmutzungen sammelt (sammeln), was verursacht, daß sich die Ölteilchen zusammenballen und in den Tank zurück abfließen. Die ölfreien Gase strömen dann durch oder um das Entlüftungsfilter, bevor sie zur Atmosphäre ausgestoßen werden. Luft kann in den Tank eintreten, indem sie direkt durch das Entlüftungsfilter strömt, wobei jegliche Schwebeteilchen und Verschmutzungen entfernt werden, bevor sie das gespeicherte Hydraulikfluid erreichen.

Da die Entlüftung ein einstückiger Bestandteil des Filteraufbaus ist, wird die Anzahl der gesonderten Lagermengeneinheiten, die für die Reparatur und die Wartung des Filters im Hydrauliksystem nötig sind, verringert. Da der Entlüftungsring zur gleichen Zeit wie das Hydraulikfluidfilter ausgetauscht wird, wird zusätzlich sichergestellt, daß der Abzug und das Filter für die Abzugsgase und die Umgebungsluft richtig gewartet werden. Das Kombinieren des Entlüftungsfilters und des Hydraulikfluidfilters als eine einzelne Einheit und das (zumindest teilweise) Anordnen des Filteraufbaus im Tank spart auch Raum am Unterbau oder Rahmen für das Hydrauliksystem.

In vielen Anwendungen ist das Filterelement 36 lang genug, daß es während des Systembetriebs zumindest dann, wenn sich eine ausreichende Menge an Öl im Tank befindet, zumindest teilweise durch das im Tank gesammelte Öl bedeckt ist. Wie in 6 gezeigt können passende Markierungen 90 wie etwa Bänder, alphanumerische Darstellungen, usw. entlang der Seite des Filtermedienrings 54 bereitgestellt sein, um es dem Benutzer zu ermöglichen, den Pegel des Kraftstoffs 16 im Tank visuell zu prüfen, wenn das Filterelement entfernt ist (und dadurch dem System mehr Fluid hinzuzufügen, falls dies nötig ist). Die Markierungen können sich wie passend entlang des Medienrings befinden, und befinden sich vorzugsweise entlang einer Seitennahtdichtung, wie sie in der US-Patentschrift Nr. 5,762,796, die ebenfalls im Besitz des Zessionärs der vorliegenden Erfindung steht und hierin verweisend aufgenommen ist, beschrieben ist.

Eine alternative Ausführungsform des Entlüftungsfilters und der Abdeckanordnung für den Filteraufbau ist in 7 und 8 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist veranschaulicht, daß der Tankbefestigungsring 25 ein von der Tankwand 20 gesondertes Teil ist. Außerdem ist veranschaulicht, daß die Abdeckanordnung 12 anstatt durch die vorher beschriebene Gewindebefestigung unter Verwendung einer Reihe von Säulen 94, die in Öffnungen 96 im Abdeckungskörper 21 aufgenommen sind, mit dem Befestigungsring 25 verbunden ist. Das aufnehmende Ende des Verteilerrohrs 34 in dieser Ausführungsform umfaßt eine Reihe von einheitlichen Streifen oder Rücksprüngen (nicht gezeigt) um seinen Umfang, die einen Zwischenraumspalt bereitstellen, wenn das Verteilerrohr in den Befestigungsring gesetzt ist. Außerdem ist veranschaulicht, daß sich anstelle der wie vorher beschriebenen Widerhaken ein gequetschtes Standard-Anschlußstück 98 um die Einlaßöffnung 17 herum befindet.

Außerdem ist in dieser Ausführungsform veranschaulicht, daß das Entlüftungsfilter 25, statt an der oberen Endfläche der Endkappe/des Medienrings angebracht zu sein, eine ringförmige Gestaltung aufweist, die die äußere Seitenfläche der oberen Endkappe 60 eng umgibt. In dieser Ausführungsform ist zwischen dem Entlüftungsfilter und der oberen Endkappe 60 eine ringförmige elastomere Dichtung 99 gezeigt, um eine fluiddichte Dichtung zwischen dem Filterelement 36, dem Verteilerrohr 34, und dem Abdeckungskörper 21 bereitzustellen, damit der Stromweg für Fluid, das von der Einlaßöffnung 17 erhalten wird, flüssigkeitsmäßig vom Abzugsweg zwischen dem Verteilerrohr und der Tanköffnung getrennt ist. Der Entlüftungsring kann etwa mit Klebstoff fixiert oder mit der Dichtung 99 extrudiert sein, und die Dichtung wird am umfänglichen Flansch 76 an der oberen Endkappe zurückgehalten. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weist das Entlüftungsfilter 56 in der zweiten Ausführungsform keine bedeutende Biegsamkeit auf und ist auf eine ringförmige innere Schulter 100 des Tankbefestigungsrings 25 gesetzt und dadurch gestützt.

Der Abstandsring mit dem (den) gewundenen Kanal (Kanälen) fehlt in dieser zweiten Ausführungsform, und das Entlüftungsfilter wirkt sowohl als Zusammenballungseinrichtung für Öl und ein letztes Filter für Abzugsgase, die vom Tank auswärts strömen – und als ein Filter für Luft, die in den Tank strömt. Erneut kann ein derartiges Entlüftungsfilter aus einem weiten Bereich von Materialien gebildet sein. Alle anderen Gesichtspunkte dieser Ausführungsform sind die gleichen oder im Wesentlichen die gleichen wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und werden der Kürze wegen nicht näher beschrieben werden.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist gezeigt, daß das Entlüftungsfilter vom Ende des Filterelements radial auswärts gerichtet vorspringt oder das Element umgibt. Man sollte verstehen, daß das Entlüftungsfilter auch von einem Ende des Filterelements in Achsenrichtung auswärts gerichtet vorspringen könnte, oder allgemein andere Gestaltungen als die oben beschriebenen aufweisen könnte, und doch die gleiche Funktion bereitstellen kann.

Wie oben beschrieben stellt die Patenterfindung auf diese Weise ein Hydrauliksystem bereit, das das Entweichen von ungefilterten Abzugsgasen aus einem Lagertank verhindert, und das weniger gesonderte Bestandteile aufweist, um die für die richtige Wartung erforderlichen Lagermengeneinheiten zu verringern, und die Anbringungs-, Reparatur- und Wartungskosten und -aufwände, die nötig sind, um das System in einem sicheren und verläßlichen Betrieb zu halten, zu verringern.


Anspruch[de]
  1. Filterelement (36), aufweisend einen Filtermedienring (54), um Schwebeteilchen und Verunreinigungen von Hydraulikfluid zu trennen, das durch den Medienring hindurchgeht, umfassend ein damit einstückiges ringförmiges Entlüftungsfilter (56), das an einem Ende des Medienrings (54) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Entlüftungsfilter (56) um den Umfang des Filtermedienrings (54) angeordnet ist und Schwebeteilchen und Verunreinigungen von Abzugsgas und von der Umgebungsluft trennt, die durch das Entlüftungsfilter (56) hindurchgehen, wobei eine unperforierte Endkappe (60, 62) dichtend an jedes Ende des Filtermedienrings (54) gebunden ist und das ringförmige Entlüftungsfilter (56) in einer auswärts gerichtet umgebenden Beziehung zu der einen Endkappe (60) an einer der Endkappen (60) am einen Ende des Medienrings (54) angebracht ist, wobei die eine Endkappe (60) einen ersten Fluidstromweg durch den Filtermedienring (54) flüssigkeitsmäßig von einem zweiten Abzugsstromweg durch oder um das Entlüftungsfilter (56) trennt.
  2. Filterelement (36) nach Anspruch 1, wobei die eine Endkappe (60) eine mittlere Öffnung (69) und Dichtungsmittel (78, 99) zur Bereitstellung einer fluiddichten Abdichtung mit einem Abdeckaufbau (12) umfaßt.
  3. Filterelement (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entlüftungsfilter (56) ein dünnes, flaches, ringförmiges Filterelement umfaßt, das dichtend an das eine Ende des Filtermedienrings (54) gebunden ist und einen umfänglichen Abschnitt (80) aufweist, der sich vom Medienring (54) radial auswärts gerichtet erstreckt.
  4. Filterelement (36) nach Anspruch 3, wobei das Entlüftungsfilter (56) biegsam ist.
  5. Filterelement (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Entlüftungsfilter (56) ein ringförmiges Filterelement in Ringform umfaßt, das entlang einer radial inneren Oberfläche abdichtend an den Filtermedienring (54) geklebt ist und das eine Ende des Medienrings (54) auswärts gerichtet umgibt.
  6. Filtereinheit (14), umfassend das Filterelement (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein langgestrecktes zylinderförmiges Verteilerrohr (34), das das Filterelement (36) aufnimmt und stützt, wobei das Verteilerrohr ein aufnehmendes Ende (38) mit einem radial auswärts gerichtet vorspringenden Flansch (42) umfaßt, wobei der Flansch (42) am Verteilerrohr (34) eine der Endkappen (60) des Filterelements (36) in Achsenrichtung stützt.
  7. Filtereinheit (14) nach Anspruch 6, wobei das Entlüftungsfilter (56) eine größere radiale Umfangsabmessung als der Flansch (42) am Verteilerrohr (34) aufweist.
  8. Fluidsystem, umfassend einen Fluidlagertank (10), umfassend eine Öffnung (19) und einen Befestigungsring (25) um die Tanköffnung; ein Filterelement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das sich entfernbar in der Tanköffnung (19) befindet; und eine Deckeleinheit (12), die eine Einlaßöffnung (17) aufweist, die Fluid in den Tank leitet, wobei die Deckeleinheit (12) auch Folgendes umfaßt: eine Befestigungsmuffe (94), die durch ein Gewinde mit dem Befestigungsring (25) des Tanks (10) zusammenwirkt, um das Filterelement (30) in der Tanköffnung zu stützen und zurückzuhalten, einen Fluidstromweg, der von der Einlaßöffnung (17) durch den Filtermedienring (54) zum Tank (10) bereitgestellt ist; und einen Abzugsweg (41, 45, 52), der zwischen dem Tank (10) und der Atmosphäre durch das Entlüftungsfilter (56) bereitgestellt ist.
  9. Fluidsystem nach Anspruch 8, ferner umfassend ein Verteilerrohr (34), das das Filterelement auswärts gerichtet umgibt und stützt, wobei der Abzugsweg (52) zwischen dem Verteilerrohr (34) und dem Befestigungsring (25) der Deckeleinheit (12) bereitgestellt ist.
  10. Fluidsystem nach Anspruch 9, wobei das Verteilerrohr (34) einen Abstandsring (50) umfaßt, der das Verteilerrohr (34) auswärts gerichtet umgibt, wobei der Ring (50) einen gewundenen Abzugsweg (52) entlang der äußeren Fläche des Verteilerrohrs (34) definiert, um dem Tank (10) einen Abzug durch den Entlüftungsfilter (56) zur Atmosphäre zu gestatten, wobei der gewundene Abzugsweg verursacht, daß sich Öl in Abzugsgasen zusammenballt, während die Abzugsgase durch den Abzugsweg verlaufen.
  11. Fluidsystem nach Anspruch 10, wobei der Ring (50) entlang seiner äußeren Oberfläche einen schraubenförmigen Kanal oder eine schraubenförmige Vertiefung (52) umfaßt.
  12. Fluidsystem nach Anspruch 8, wobei das Entlüftungsfilter (56) ein dünnes, flaches, ringförmiges Filterelement umfaßt, das am einen Ende des Medienrings (54) fixiert ist und radial auswärts gerichtet vom Medienring (54) vorspringt, wobei das ringförmige Entlüftungsfilter (56) um seinen umfänglichen Rand durch den Befestigungsring (25) gestützt wird.
  13. Fluidsystem nach Anspruch 12, wobei das Entlüftungsfilter (56) biegsam ist und gegen den Befestigungsring (25) vorgespannt ist.
  14. Fluidsystem nach Anspruch 8, wobei das Entlüftungsfilter (56) ein ringförmiges Filterelement in Ringform umfaßt, das in einer auswärts gerichtet umgebenden Beziehung an einem Ende des Medienrings (54) fixiert ist, wobei das ringförmige Entlüftungsfilter (56) in einer inneren ringförmigen Schulter (100) des Befestigungsrings (25) getragen wird.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com