專利名稱：一種用于對通向液壓箱的回流管線中的液壓油進行過濾的過濾器和方法，以及包含該過 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求I所介紹的過濾器。
背景技術：
在例如鉆機的液壓系統(tǒng)中，液壓油在回流管路中返回液壓箱。來自液壓系統(tǒng)中的大部分液壓部件的液壓油在其返回到液壓箱的路徑上穿過回流過濾器。該過濾器通常為具有基于壓力的旁路功能的類型。然而，許多液壓部件需要在不經(jīng)過回流過濾器的情況下將液壓油直接內(nèi)部地泄漏到液壓箱的獨立的回流管線，這是由于回流管線必須“免受壓力”，也就是說，回流管線必須具有不帶有任何顯著背壓的正常的大氣壓力。否則，對于這種來自例如過濾器的背壓可能改變例如閥的功能，或者引起液壓泵的失效。特別地，液壓泵對背壓非常敏感，這是由于泵的殼體與其軸承、活塞等等將被設置在壓力下。增加的殼體壓力影響活塞，使得活塞與液壓泵的滑動板的接觸變松，因而引起泵失效。制造商所允許的背壓的極限可近似地位于存在于液壓泵的吸入管線中的壓力之上O. 5-2巴，但制造商優(yōu)選該壓力比上述壓力低，并且由于該原因不建議安裝回流過濾器。變量液壓泵的回流管線必須考慮到在液壓泵改變排量期間的短時間(25-lOOms)內(nèi)調(diào)整活塞壓出到回流管線內(nèi)的小體積的油而被設定尺寸。在回流管線中被移除的油的體積因此對應于流量的較大值，指定為升/分。用于在對背壓敏感的液壓部件的回流管線中避免背壓的現(xiàn)有技術只是在沒有經(jīng)過液壓箱的回流過濾器的情況下使回流管線從所述液壓部件和泄漏連接向液壓箱及其泄漏連接直接布線。當使用現(xiàn)有技術時的一個問題是，來自對背壓敏感的液壓部件的液壓油不穿過回流過濾器，因而液壓油不被過濾。這意味著，特別地，來自液壓泵的滑動軸承和滾柱軸承的微粒，在沒有被過濾出的情況下直接到達液壓箱中。然后，這些微粒伴隨著液壓油回到液壓系統(tǒng)內(nèi)以及到達組成液壓系統(tǒng)的液壓部件中，并通過磨損而產(chǎn)生進一步的微粒，導致功能紊亂以及不正常的磨損。在泵失效之后所需的對液壓系統(tǒng)的清潔是量大的。在不更換所涉及的液壓部件的情況下獲得對于已經(jīng)遍布液壓系統(tǒng)的微粒的完全清除也是困難的。在最壞的情形中，剩余的微粒將來將引起液壓系統(tǒng)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種具有權利要求I中限定的特征的過濾器。優(yōu)點是在過濾器不引起任何顯著背壓的情況下執(zhí)行過濾，即使在液壓油的暫時高的泄漏流量的情況下也不會引起顯著背壓，這是由于基于液位的旁路功能可被用于該過濾器中。該過濾器因此能夠用于對背壓敏感的液壓部件。例如，在液壓泵中的軸承失效的情況下，本發(fā)明將捕獲來自失效的微粒，這些微粒已經(jīng)從液壓泵的泄漏管線傳送至液壓箱內(nèi)。
否則，這些微?？赡鼙晃胍簤罕脙?nèi)，并且這樣進一步破壞液壓泵，并通過液壓系統(tǒng)再次分散以及破壞其他的液壓部件。泵失效之后的附帶損壞，以及由此還有所需的液壓系統(tǒng)的清潔的程度，通過本發(fā)明減到最小。


借助于優(yōu)選的實施方式以及參考附圖將更加詳細地描述本發(fā)明，在附圖中圖I示出鉆機中的現(xiàn)有技術的液壓系統(tǒng)的概況，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的鉆機中的液壓系統(tǒng)的概況 ，以及圖3示出根據(jù)一個實施方式的過濾器的橫截面圖。
具體實施例方式圖I示出現(xiàn)有技術的液壓系統(tǒng)I的概況，其包括帶有至少一個鉆床的鉆機中的多個不同的液壓部件。液壓系統(tǒng)I連接至液壓箱2。一個或多個液壓泵3通過一個或多個吸入油管線S將液壓油從液壓箱2泵送至液壓泵3，并且通過一個或多個增壓管線P將液壓油從液壓泵3泵送至液壓系統(tǒng)I。大部分液壓油然后通過一個或多個第一回流管線Tl、T2從液壓系統(tǒng)I回流到第一回流過濾器4并且從第一回流過濾器4回流至液壓箱2。第一回流過濾器4可為帶有基于壓力的旁路功能6的傳統(tǒng)類型，這意味著如果在第一回流過濾器4中的壓力變得太高時，第一回流管線T1、T2中的油被引導通過第一回流過濾器4。某些液壓部件，特別是液壓泵3，對于具有基于壓力的旁路功能6的傳統(tǒng)回流過濾器4能夠引起的背壓是敏感的。對于鉆機特別地如此，在鉆機中，已知的全流式過濾器通常用作回流過濾器4，而同時液壓油的回流流量可以是200-6001/min，這就是可能產(chǎn)生相對較高的背壓的原因。因此，對于背壓敏感的液壓部件3具有通過第二回流管線LI、L2直接連接至液壓箱2的回流流量，而不具有傳統(tǒng)回流過濾器4。這通常是泄漏油流動的情況。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的鉆機中的液壓系統(tǒng)的概況，其中，一個或多個第二回流過濾器5設置用于第二回流管線LI、L2，并且在第二回流過濾器5和液壓箱2之間具有一個或多個另外的第二回流管線L3。第二回流過濾器5具有基于液位的旁路功能，這將利用一個實施例在下面更詳細地描述。在實踐中，第二回流過濾器5可被集成到液壓箱2中或者其可以與液壓箱2分尚。圖3示出第二回流過濾器5的實施方式。第二回流過濾器5包括過濾器保持器11、一個或多個過濾器元件12、通向過濾器保持器11內(nèi)的一個或多個進口 13、來自過濾器保持器11的一個或多個出口 14以及一個或多個開口 15。過濾器元件12設置成對進口 13和出口 14之間的油進行過濾。開口 15設置成進口 13和出口 14之間的無過濾器通道。過濾器元件12可具有多種外觀中的任何一種。過濾器元件12的最簡單的模型可以是位于進口 13和出口 14之間的直壁，并且具有為位于其上面的敞開區(qū)域的形式的開口15。然而，最大的優(yōu)點通過具有圓柱形式的過濾器元件12獲得，因為具有圓柱形式的過濾器元件12具有最大的過濾面積。為了進一步增大該過濾面積，具有波形邊緣的過濾器元件12是有利的。過濾器元件12應當被充分精細地掩蔽以捕獲盡可能多的微粒，但不能如此精細地掩蔽以至于通過過濾器元件12的流動變得太慢。例如，對于過濾器的合適的等級是絕對的100 μ m。
如圖3所示，通向第二回流過濾器5的進口 13設置在具有圓柱形式的過濾器元件12的外表面上，同時出口 14設置在過濾器元件12的內(nèi)表面上，用于從外向內(nèi)進行過濾，但是，更換進口 13和出口 14的位置以使得過濾替代地從內(nèi)向外發(fā)生是同樣可能的。來自對背壓敏感的液壓部件的回流管線LI、L2的液壓油通過過濾器保持器的進口 13被引導進入過濾器保持器11內(nèi)。液壓油通常并不以穩(wěn)定的流動速度到達液壓油可能隨著時間而大范圍地變化。當利用過濾器保持器11的未過濾的液壓油16對過濾器保持器11的油的體積進行增加時，未過濾的液壓油16的油液位H升高。與此同時，過濾器元件13允許一定量的液壓油17通過并且過濾這些量的液壓油，這些液壓油從過濾器保持器11通過過濾器保持器11的出口 14和回流管線L3被引導至液壓箱2。進入過濾器保持器11的未過濾的液壓油16的流入量與從過濾器保持器11的過濾的液壓油17的流出量之間的比率確定了未過濾的液壓油16的體積，并因此確定液位H。如果流入量相對于流出量迅速地增加，例如，如在液壓泵3的排量的突然改變之后可能發(fā) 生的，油液位H升高并且液壓油16、17之上的自由空氣18的體積減小。過濾器的構造積聚過濾器保持器11中的體積的短期增加并且在不產(chǎn)生泄漏管線LI、L2中的任何顯著背壓的情況下執(zhí)行完全過濾。只要增大的流入量產(chǎn)生比第一液位Hl低的油液位H，就可實現(xiàn)完全過濾，第一液位Hl對應于過濾器元件12的到達開口 15的高度。如果流入量進一步增加，在未被過濾并且不產(chǎn)生任何顯著的背壓的情況下，過量進入的未過濾的液壓油16被引導通過過濾器元件的開口 15，并且向前通過過濾器保持器11的出口 14到達液壓箱2。在該情況中已獲得具有基于液位的旁路功能的過濾器5，而非傳統(tǒng)的基于壓力的旁路功能。有利地，過濾器保持器11是透明的，使得易于看到在過濾器內(nèi)部正在發(fā)生的情況。安裝液位傳感器19，例如電液位傳感器，以便測量油液位H，甚至是更加有利的。如果過濾器保持器中的油液位H超過作為完全過濾的極限的第一液位H1，則系統(tǒng)能夠執(zhí)行關斷必要的部件和發(fā)起警報中的至少一個，對于鉆床而言，必要的部件可能是整個鉆床。這將避免未過濾的液壓油16從第二回流管線LI、L2回流到液壓箱2。警報在這個情況中可以是過濾器必須被更換或清潔的指示。如果油液位H繼續(xù)升高到第一液位Hl之上并且開口 15不足以處理未過濾的油16的流入量，則存在油液位H將升高到第二液位H2的風險，該第二液位H2在圖3中對應于過濾器保持器的頂板20。在這種情況下將在過濾器保持器11中建立壓力，該壓力將在泄漏管線L1、L2中產(chǎn)生不期望的背壓，有損壞液壓部件的風險。在這種情況中液位傳感器19能夠發(fā)出警報并關斷必要的部件。因此，在已經(jīng)位于第一液位Hl時發(fā)出警報并關斷以便防止任何重大數(shù)量的未過濾的油16通過過濾器是可選擇方案。另一個可選擇的方案可以是，在第一液位Hl時僅發(fā)出警報，而在第二液位H2時發(fā)出警報和關斷兩者都發(fā)生，以便避免泄漏管線LI、L2中的背壓。第一可選擇方案的變型可以是保持開口 15常閉，并且當液位傳感器19發(fā)出警報時打開開口 15。在例如過濾器在其中承受大量振動的環(huán)境中，使用最近的可選擇方案是有利的，否則存在未過濾的油將濺撒到開口 15內(nèi)的風險。如果突然地出現(xiàn)未過濾的液壓油16的大量的流入，并且進口 13位于過濾器保持器的底板中，則未過濾的液壓油16可能向上濺撒到過濾器保持器的頂板20上，即使過濾器保持器11不滿，并且這樣能引起關于過高的液位HI、H2的錯誤的警報?？商娲?，或者關于這點另外地，一定量的未過濾的液壓油16可以通過開口 15濺撒出。出于這個原因，在進口 13 處具有確保未過濾的液壓油16被迫使而發(fā)生輕微的偏離并因此表現(xiàn)得更平靜的障礙物22是有利的。當然，如果為了從內(nèi)向外地過濾而使進口 13替代地定位在過濾器元件12的內(nèi)表面上，或者如果進口 13例如位于過濾器保持器的頂板20或壁23中，則如圖3中可能將相應的障礙物22設置在進口 13處。過濾器保持器11中的空氣18影響液壓油17從過濾器保持器11的流出量。由于過濾器保持器11中的液壓油16、17的量可能以不期望的方式變化，如果過濾器保持器11被氣密地密封，則空氣壓力將受到影響。例如，如果從過濾器保持器11流出的液壓油多于流入過濾器保持器11的液壓油，則空氣壓力將下降，并且因此，液壓油16、17可能被捕集在過濾器保持器11的內(nèi)部。為了避免空氣壓力的大的變化，空氣18可被設置成通過例如接管24與例如液壓箱2中的空氣接觸。然后，在過濾器保持器11中獲得與液壓箱2中的空氣壓力相同的空氣壓力，現(xiàn)在處于大氣壓力以上0-0. 2巴的壓力中。這導致在第二回流過濾器5和液壓箱2之間的增大的流量。自然地，可以使用其他方法來平衡壓力。由回流過濾器5引起的小的背壓主要由兩個因素引起過濾器保持器11中的油液位H和油上方的空氣18中的空氣壓力。試驗已經(jīng)表明，在鉆機中具有大約為133mm的第一液位H是足夠的，這將帶來來自油液位的大約0.01巴的背壓。這在本文中是可以忽略的。如上所述，空氣壓力能夠帶來O. 2巴的最大背壓，如果回流管線L1、L2根據(jù)現(xiàn)有技術已被直接連接至液壓箱2，則背壓將升高，并且O. 2巴的最大背壓遠低于由制造商設定的O. 5巴的極限。以上已主要描述了第二回流過濾器5如何用于來自例如液壓泵3的泄漏油。然而，將第二回流過濾器5用于任何的回流油自然是可能的——包括來自能夠承受背壓的液壓部件的回流油據(jù)此為回流過濾器5設定尺寸是簡單必要的。不使用第一回流過濾器4并且使第二回流過濾器5能夠處理全部回流油也是可能的。自然地，本發(fā)明不受上述例子的限制其可在所附專利權利要求的范圍內(nèi)進行改進。
權利要求
1.一種用于使液壓油通向液壓箱(2)的回流管線(L1、L2)的過濾器(5)，所述過濾器(5)包括過濾器元件(11)，其特征在于，所述過濾器(5)被設置成當所述液壓油處于所述過濾器(5)中的第一油液位(Hl)以下時，通過所述過濾器元件(11)過濾所述液壓油，以及，所述過濾器(5)包括當在所述過濾器(5)中的油液位(H)超過所述第一油液位(Hl)時引導所述液壓油通過所述過濾器元件(11)的裝置(15)。
2.根據(jù)權利要求I所述的過濾器，其特征在干，當所述過濾器中的液壓油的液位超過最大油液位時，用于引導所述液壓油通過所述過濾器(5)的所述裝置(15)是所述過濾器元件中的開ロ(15)。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的過濾器，其特征在于，所述過濾器(5)進ー步包括如果所述油液位(H)超過所述第一油液位(Hl)或第二油液位(H2)或者超過兩者時執(zhí)行發(fā)出警報和關斷部件中的至少ー個的裝置(19)。
4.根據(jù)權利要求3所述的過濾器，其特征在于，用于執(zhí)行發(fā)出警報或關斷部件中的至少ー個的所述裝置(19)包括液位傳感器(19)，優(yōu)選地電液位傳感器。
5.根據(jù)權利要求1-4中的任一項所述的過濾器，其特征在于，所述過濾器(5)進ー步包括用于平衡所述過濾器(5)中的空氣隔室(18)內(nèi)的空氣的壓力的裝置(24)。
6.根據(jù)權利要求5所述的過濾器，其特征在于，用于平衡所述過濾器(5)中的空氣隔室內(nèi)的空氣(18)的壓カ的所述裝置(24)包括用于使所述過濾器(5)中的所述空氣隔室與所述液壓箱(2)中的相應的空氣隔室連接的裝置。
7.ー種鉆機，其特征在于，所述鉆機包括根據(jù)權利要求1-6中的任一項所述的過濾器(5)。
8.一種用于借助于過濾器(5)對回流管線中的液壓油進行過濾的方法，其特征在干，如果所述過濾器(5)中的油液位(H)處于第一油液位(Hl)以下，則對所述液壓油進行過濾，以及，如果所述過濾器(5)中的所述油液位(H)超過所述第一油液位(Hl)，則引導所述液壓油通過所述過濾器(5)。
9.根據(jù)權利要求8的用于對液壓油進行過濾的方法，其特征在于，如果所述過濾器中的所述油液位(H)超過所述第一油液位(Hl)和第二油液位(H2)中的至少ー個，則執(zhí)行發(fā)出警報或關斷部件中的至少ー個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于使液壓油通向液壓箱(2)的回流管線(L1、L2)的過濾器(5)，所述過濾器(5)包括過濾器元件(11)。根據(jù)本發(fā)明，過濾器(5)被設置成當液壓油處于過濾器(5)中的第一油液位(H1)以下時，通過過濾器元件(11)過濾液壓油，以及，過濾器(5)包括當過濾器(5)中的油液位(H)超過第一油液位(H1)時，引導液壓油通過過濾器元件(11)的裝置(15)。
文檔編號B01D35/147GK102665853SQ201080052835
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2009年11月24日
發(fā)明者安德斯·尼達爾 申請人:阿特拉斯·科普柯鑿巖設備有限公司