PL237789B1 - Urządzenie łączące filtr z instalacją cieczy roboczej w wodnej hydraulice siłowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie łączące filtr z instalacją cieczy roboczej w wodnej hydraulice siłowej. Urządzenie umożliwia utrzymanie czystości cieczy roboczej wchodzącej do i wychodzącej z aktuatora hydraulicznego i przeznaczone jest, po połączeniu z filtrem, do filtracji wody, w galerii wysokiego i niskiego ciśnienia układu hydrauliki siłowej.

Układy filtracji cieczy roboczej w układach hydrauliki siłowej są powszechnie stosowane od ponad 100 lat. W olejowej hydraulice siłowej przyjęto konieczność prowadzenia filtracji cieczy roboczej. Wśród najszerszej stosowanych filtrów mechanicznych - usuwających zanieczyszczenia w postaci cząstek stałych - rozróżnia się filtry ze względu na dokładność filtracji, od najbardziej dokładnych, gdzie filtruje się cząsteczki o wielkości od 5 μm, do najmniej dokładnych tzw. zgrubnych (ok. 100 μm). Drugim zasadniczym podziałem jest uwzględnienie ciśnienia cieczy roboczej, z jakim pracują filtry: wysokociśnieniowe powyżej 207 bar, średniociśnieniowe 35-83 bar, niskociśnieniowe do 10 bar. Filtry takie umieszcza się w różnych miejscach obiegu cieczy roboczej układu hydraulicznego np. na przewodzie ssawnym pompy, na przewodzie tłocznym, na przewodzie spływowym, za zaworem przelewowym, w zależności od przeznaczenia i konstrukcji układu. Z kolei do filtracji wody używa się obecnie filtrów niskociśnieniowych montowanych jedynie na wejściu układu zasilania, a w obiegu roboczym cieczy hydraulicznej wody, takie filtry już nie występują. Większość układów wodnej hydrauliki siłowej pracuje na wodzie zdemineralizowanej pracującej w obiegu zamkniętym.

Obecne rozwiązania konstrukcyjne filtrów przeznaczonych do oleju hydraulicznego nie nadają się do bezpośredniego zastosowania w wodnej hydraulice siłowej. Występujące tam materiały konst rukcyjne nie są odporne na korozję elektrochemiczną, która w oleju hydraulicznym nie następuje w takim zakresie jak w wodzie. Stosowane materiały filtracyjne filtrów olejowych także nie są obojętne na działanie wody i ulegają przyspieszonej degradacji lub w ogóle nie nadają się do użytku z wodą.

Co istotne zarówno w filtrach olejowych jak i filtrach do wody jest grupa filtrów o budowie modułowej, tzn. składających się z głowicy podłączeniowej, obudowy filtra i umieszczanej wewnątrz, wymiennej wkładki filtracyjnej. Ciecz wpływa przez przyłącze wejściowe, jest filtrowana przez wkładkę i opuszcza filtr drugim przyłączem. Nie wolno zmienić kierunku podłączenia, tożsamego z kierunkiem przepływu cieczy przez filtr, aby zapewnić poprawną filtrację. Filtry takie są jednokierunkowe.

Z amerykańskiego opisu wynalazku US4334592A znany jest wodny układ hydrauliczny do wibratorów podziemnych. W dokumencie opisano szczegółowo budowę wibratora podziemnego do generowania fali sejsmicznej pod dnem morskim. W opisie zawarta jest informacja o wykorzystaniu w układzie hydraulicznym cieczy roboczej w postaci wody morskiej. W układzie znajduje się filtr wody, ale jest to filtr ssawny (niskiego ciśnienia) zainstalowany przed pompą, niestanowiący składnika układu roboczego (wysokiego ciśnienia). Opisany filtr nie filtruje cieczy wychodzącej z układu roboczego - woda po przejściu przez układ jest z niego usuwana bez filtracji. Układ pracuje w trybie otwartym.

Z niemieckiego opisu wynalazku DE2140349 A1 znany jest układ do usuwania zanieczyszczeń mechanicznych w postaci cząstek stałych z wody rzecznej lub morskiej przed jej użyciem przemysłowym. Opis zawiera informacje na temat budowy filtra z układem wstecznego oczyszczania. W opisie nie ma informacji na temat zastosowania wody w siłowych układach hydraulicznych. Filtr służy do jednokierunkowego filtrowania wody, przepuszczanie cieczy w kierunku przeciwnym do kierunku filtrowania umożliwia jedynie oczyszczanie filtra. Opisywany filtr jest filtrem niskiego ciśnienia.

Z europejskiego opisu wynalazku EP0429409 A1 znane jest kolejne rozwiązanie samoczyszczącego filtra do wodnych układów hydraulicznych. Opis dotyczy filtra, który ulega samooczyszczaniu przez zmianę kierunku przepływu cieczy roboczej oraz dzięki zainstalowanemu wewnątrz układowi szczotek następuje dodatkowe oczyszczanie mechaniczne. Opisywany filtr dotyczy filtrowania wody o niskim ciśnieniu. Filtrowanie odbywa się tylko w jednym kierunku.

Z europejskiego opisu wynalazku EP1358407 A2 znana jest wodna pompa wysokiego ciśnienia służąca do rozpylania wody w układzie dolotowym turbiny gazowej. W opisie można znaleźć informację na temat zastosowania rozwiązania w układach hydraulicznych współpracujących z wodą. Elementy układu wykonywane są ze stali nierdzewnej. Woda natomiast jest wodą demineralizowaną, co pozwala na ograniczenie efektów korozji elektrochemicznej. W opisie nie ma informacji na temat układu filtracji. Z chińskiego opisu wzoru użytkowego CN201979408 U znany jest system hydrauliczny do usuwania zadziorów przy użyciu wysokiego ciśnienia wody. W opisie przedstawiono schemat urządzenia wypo

PL 237 789 B1 sażonego w filtr wody znajdujący się za pompą przygotowania cieczy roboczej, natomiast przed właściwymi pompami roboczymi. Nie jest to filtr dwukierunkowy. Filtr przedstawiony na schemacie filtruje jedynie wodę wchodzącą do układu roboczego.

Nie znaleziono informacji na temat filtrów wodnych dwukierunkowych stosowanych w wodnej hydraulice siłowej.

Urządzenie łączące filtr z instalacją cieczy roboczej w wodnej hydraulice siłowej, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że ma pierwsze i drugie przyłącze robocze, a każde z nich połączone jest z parą zaworów zwrotnych o przeciwnych kierunkach przepływu. Każda para zaworów zwrotnych jest połączona tak, że jeden zawór połączony jest z wejściem na filtr, a drugi z wyjściem z filtra. Do urządzenia pomiędzy zaworami o tym samym kierunku przepływu włącza się filtr tak, że dwa zawory połączone są z wejściem na filtr, a dwa pozostałe zawory połączone są z wyjściem z filtra. Rozmieszczenie i kierunkowość czterech zaworów zapewnia przepływ cieczy roboczej przez filtr tylko w jednym kierunku, bez względu na podłączenie i kierunek przepływu cieczy przez urządzenie. Z urządzeniem można stosować filtr mechaniczny, mechaniczno-chemiczny, chemiczny, stały lub wymienny. Korzystnie urządzenie do filtracji ma manometr różnicowy, który mierzy różnicę ciśnień cieczy roboczej przed wejściem na filtr i po przejściu przez filtr i pozwala na pomiar stopnia zabrudzenia filtra. Urządzenie, w miejscu kontaktu z wodą, powinno być wykonane z materiałów odpornych na korozję elektrochemiczną. Przykładowe materiały to mosiądz (np. CW614N, stale austenityczne (np. 316L), tworzywa sztuczne (np. PEEK).

Zadaniem urządzenia jest dostarczenie do komory roboczej aktuatora cieczy przefiltrowanej, tzn. pozbawionej zanieczyszczeń w postaci cząstek stałych oraz filtrację cieczy wydostającej się z komory roboczej aktuatora. Cząstki stałe w układach wodnej hydrauliki siłowej pochodzą w głównej mierze ze stref współpracy elementów mechanicznych oraz korozji elektrochemicznej i są znacznie większym problemem niż w olejowej hydraulice siłowej, gdzie olej w znacznej mierze chroni układ przed korozją i zmniejsza tarcie współpracujących elementów.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest synergia cech funkcjonalnych olejowych filtrów hydraulicznych średniociśnieniowych z modularnymi, wymiennymi elementami filtracji występującymi w filtrach do wody. Dodatkowo zmodyfikowana konstrukcja urządzenia zapewnia możliwość dwukierunkowego przepływu cieczy roboczej (urządzenie działa jako filtr dwustronny filtrując ciecz hydrauliczną niezależnie od kierunku przepływu), zapewniając jednocześnie poprawną filtrację cieczy, przy czym ciecz robocza zawsze jest kierowana na filtr tylko z jednej strony. Urządzenie może jednocześnie pracować z filtrem w układzie roboczym (wysokiego ciśnienia) i układzie powrotnym (niskiego ciśnienia). Podczas podłączania urządzenia do instalacji hydraulicznej nie ma znaczenia, jak zostaną podłączone przyłącza, bo i tak symetryczność rozmieszczenia zaworów zwrotnych zapewni poprawne działanie - kierunek przepływu cieczy przez filtr. Dokładność filtracji uzależniona jest jedynie od zastosowanej wkładki filtracyjnej. Urządzenie nie ingeruje w konstrukcję układu hydraulicznego, jest jedynie wpinane na drodze przepływu cieczy hydraulicznej, podłączane w obojętnie w jakim kierunku przepływu. Zastosowanie manometru zapewnia prosty pomiar stopnia zabrudzenia filtra.

Rozwiązanie jest bliżej przedstawione w poniższych przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat działania urządzenia, Fig. 2 przedstawia urządzenie wykonane w technice płytowej w widoku z góry, Fig. 3 przedstawia urządzenie z rurowymi kanałami przepływu cieczy roboczej w widoku z góry, Fig. 4 przedstawia urządzenie z Fig. 3 w widoku izometrycznym.

Przykład I

Urządzenie łączące filtr z instalacją cieczy roboczej w wodnej hydraulice siłowej ma pierwsze 1 i drugie 2 przyłącze. Każde z przyłączy 1, 2 połączone jest z parą zaworów 3 zwrotnych o przeciwnych kierunkach przepływu. Z każdej pary zaworów 3 jeden połączony jest z wejściem na filtr 4, a drugi z wyjściem z filtra 4. Urządzenie stanowi głowica płytowa, która ma wewnętrzne kanały, w których płynie ciecz robocza i zamontowane są zawory 3.

Ciecz robocza płynie (układzie roboczym - wysokiego ciśnienia) z pierwszego przyłącza 1 do wnętrza urządzenia, następnie przez otwarty zawór 3 wpływa wejściem na filtr 4, skąd kierowany jest wyjściem z filtra 4 na kolejny otwarty zawór 3 i na zewnątrz urządzenia drugim przyłączem 2. Pozostałe dwa zawory 3, ze względu na przeciwne kierunki pozostają zamknięte , ciecz robocza nie przepływa przez nie.

W przypadku odwrócenia przepływu cieczy roboczej (układzie powrotnym - niskiego ciśnienia) płynie ona z drugiego przyłącza 2 poprzez otwarty zawór 3 do filtra 4 (do filtra wpływa z tej samej strony

PL 237 789 B1 co w układzie roboczym), następnie na kolejny otwarty zawór 3 i wypływa pierwszym przyłączem 1. Zawory 3 otwarte w układzie roboczym są zamknięte w układzie powrotnym i na odwrót.

Przykła d II

Urządzenie wykonane analogicznie jak w Przykładzie I, przy czym nie ma konstrukcji płytowej tylko jest wykonane z połączonych ze sobą rur i elementów armatury hydraulicznej. Filtr 4 jest mechaniczny i chemiczny. Urządzenie wyposażone jest w manometr 5, mierzący różnicę ciśnień na wejściu i wyjściu z filtra. Urządzenie działa analogicznie jak w przykładzie I.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie łączące filtr z instalacją cieczy roboczej w wodnej hydraulice siłowej, znamienne tym, że ma pierwsze (1) i drugie (2) przyłącze robocze, a każde z nich połączone jest z parą zaworów (3) zwrotnych o przeciwnych kierunkach przepływu, przy czym jeden zawór (3) z każdej pary połączony jest z wejściem na filtr (4), a drugi z wyjściem z filtra (4).
2. 2. Urządzenie łączące według zastrz. 1, znamienne tym, że połączone jest z wyjściem i wejściem na filtr (4) mechaniczny i/lub chemiczny, i/lub wymienny.
3. 3. Urządzenie łączące według zastrz. 1, znamienne tym, że ma manometr różnicowy (5).