JP2019528156A - 船のエンジンなどの舶用機械のための油濾過用濾過システム - Google Patents

Abstract

本発明は、特に舶用エンジンの潤滑油の濾過のための濾過システムに関し、油のための供給貯留器２と、油の主流分岐１０における逆洗可能主流フィルタ１１と、副流回路３０における副流フィルタ３１と、開閉弁と、を備え、主流フィルタ１１のフィルタハウジング１２と副流フィルタ３１のフィルタハウジングはそれぞれ入口と出口を有し、主流フィルタのフィルタハウジング１２は逆洗流体のための少なくとも１つの出口１６を備える。少なくとも１つの開閉弁７、８が２つの入口１３、３３の上流に接続され、油は主流分岐１０又は副流回路３０を選択的に介して舶用機械ユニットへ供給可能である。汎用濾過システムを改良するために、逆洗流体の出口１６は、ポンプ２１を備える副分岐２０を介して、副流フィルタ３１の入口３３及び／又は供給貯留器２に接続される。

Description

本発明は、油、特に船のエンジンなどの舶用機械用潤滑油の濾過のための濾過システムに関する。これは、油の供給貯留器と、供給貯留器と舶用ユニットの間の油の主流分岐におけるフィルタハウジングを有する逆洗可能主流フィルタと、油の副流回路におけるフィルタハウジングを有する副流フィルタと、切り替え可能な開閉弁と、を備え、主流フィルタのフィルタハウジングと副流フィルタのフィルタハウジングは、それぞれ入口と出口を有し、主流フィルタのフィルタハウジングは逆洗流体のための少なくとも１つの出口を備え、少なくとも１つの開閉弁が主流フィルタの入口と副流フィルタの入口の上流に接続されて、主流分岐又は副流分岐を介して下流に接続された舶用機械ユニットへ油を供給可能とする。

船の濾過システムは、その濾過システムに接続された舶用機械を保護する役目を果たす。油用濾過システムは、船舶において、特に大型ディーゼルエンジンなどの船を推進する舶用エンジンの潤滑油回路において使用される。この場合大容量の流れを濾過しなければならないので、この濾過システムには数多くの要件がある。そこでは潤滑油又は油圧油の多量の汚染物質も確実に除去されねばならないし、また同時に、極端な又は極端に変動する温度及び圧力下においても、長期間にわたる故障のより少ない潤滑システムの運転も要求される。それは、船は状況によっては何日又は何週間も港での保守のできない航海をするからである。舶用エンジンの製造者はしたがって、そのような濾過システムで遵守すべき清浄度を規定する。これは、それ以外にはこの製造者のエンジンの検定も認可もできないためである。

従来、船舶に取り付けられるフィルタシステムは複数の流体流分岐を利用し、船のエンジンが接続される主流分岐には、逆洗可能自動フィルタ（バックフラッシュフィルタ）が使用される。これには多くの場合大きなフィルタ面積を得るためにフィルタキャンドルが装備される。逆洗装置によってこれらのフィルタキャンドルは、他の全てのフィルタキャンドルの濾過運転を使用可能としつつ、個別又はグループで自動的に逆洗することが可能である。これに対応する自動フィルタの基本構造が図示及び説明されている、国際公開第０１／８９６５８（Ａ１）号パンフレット、又は欧州特許出願公開第０６５６２２３（Ａ１）号明細書を一例として参照する。

濾過システムは一般的な、特開２００３−１２０７９４号明細書から知られており、そこには、主フィルタを有する主流分岐と副流フィルタを有する副流回路とがある。これらは、切換弁によって制御可能であって、エンジン又は別の機械装置への濾過された潤滑剤の供給が主流フィルタ又は副流フィルタのいずれかによって行われる。切換弁によって副流回路は制御されて、主流フィルタからの逆洗流体が貯留器に戻される前に副流回路内の副流フィルタが逆洗流体を処理可能である。潤滑剤が主流フィルタ又は副流フィルタを介して選択的に供給されるために、主流フィルタ及び副流フィルタの上流と下流に比較的複雑かつ高価な切換弁を必要とする。汎用の濾過システムにおける試行では、逆洗時に逆洗フィルタのフィルタ媒体に問題があること、及びその逆洗フィルタの使用寿命が不満足であることが判明した。

国際公開第０１／８９６５８（Ａ１）号パンフレット 欧州特許出願公開第０６５６２２３（Ａ１）号明細書 特開２００３−１２０７９４号明細書

本発明の目的は、逆洗フィルタのメンテナンスフリーの使用寿命が、舶用エンジンの製造者の要求及び船舶運用者の期待を満たすように、汎用の濾過システムを改良することである。

この目的及び更なる目的を達成するために、本発明では、逆洗流体の出口がポンプを備える副分岐を介して、副流フィルタのフィルタハウジングの入口及び／又は供給貯留器に接続されるように提案される。副分岐にポンプが備えられた結果、逆洗フィルタのフィルタ媒体の逆洗に関して驚くほどのプラスの効果が得られた。それは、逆洗フィルタの運転圧力に拘わらず適正な逆洗が確立され、逆洗運転に係わるフィルタ表面部分の清浄側と汚染側の間の差圧の改良がなされることによる。

本発明の主たる適用分野は、それ自体の媒体（内部媒体）、すなわち濾過運転時に清浄化され、濾過液としてフィルタ面を通過する媒体を用いて逆洗する逆洗装置を有する逆洗フィルタに関する。内部流体で逆洗される逆洗フィルタにおいては、逆洗時に達成可能な差圧が清浄度を決定する。

特に好適な実施形態では、ポンプは圧送ポンプで構成される。本発明によれば、濾過システムのポンプは好ましくは、逆洗運転時に逆洗フィルタの貫通流量の５％〜１５％の流量となるように設計されたポンプ出力を有する。逆洗流体の処理に副流回路が使用されれば、対応する定格流量を有するポンプは、逆洗運転時に逆洗フィルタのフィルタ表面の清浄化能力を向上させる。逆洗流体の処理に副流フィルタが使用される場合、本発明により副流フィルタの入口に設けられるポンプが、副流フィルタの汚染側におけるフィルタ媒体の吸収能力を増加させ、同時に濾過運転時により大きな貫通流を確保する。

一実施形態によると、汎用濾過システムの場合と同様に、主流フィルタの入口と副流フィルタの入口の上流にそれぞれ、開閉弁として独立した遮断要素を接続することができる。代替実施形態によれば、１つの切換弁、好ましくは３／２マルチウェイバルブが、主流フィルタの入口と副流フィルタの入口の上流に共通の開閉弁として接続されてもよい。これにより濾過システムの計装構造が最小化され、かつ操作が単純化される。

副流フィルタが逆洗流体の処理に使用されるとき、副分岐は、副流フィルタの入口とその上流に接続された開閉弁との間の副流回路の管路部分に開放されてよい。ただし、副分岐は別の方法で副流フィルタの入口に接続されて、副流フィルタのフィルタ媒体の汚染側に開放されることも可能である。

汎用濾過システムと同様に、独立した遮断要素が主流フィルタの出口と副流フィルタの出口にそれぞれ開閉弁として接続されてもよい。あるいは、切換弁、好ましくは３／２マルチウェイバルブを、主流フィルタの出口及び副流フィルタの出口の下流のそれぞれに共通の開閉弁として接続することができる。その結果、濾過システムの計装構造とその操作もまた単純化される。複数のフィルタの上流に接続される共通の切換弁と、これらの下流に接続される共通の開閉弁とが正相関で相互連結されれば、更なる単純化が達成される。開閉弁の連結は、例えばそれぞれの切換弁の、スイッチングボールなどの切替本体に両端が係合する制御シャフトによって実行可能である。一例として、恒久的に連結された切換ボールを有する切替装置を示す、独国実用新案第２０１０５６５４（Ｕｌ）号明細書を参照する。

代替又は追加として、更なる開閉弁を副流フィルタ出口と供給貯留器との間の戻り管路に配置することもできる。この開閉弁により、特に潤滑油又は油圧油が舶用機械ユニットに、副流フィルタのある副流回路のみを介して供給される場合、供給貯留器への供給管路は遮断可能である。

主流フィルタのフィルタハウジングと副流フィルタのフィルタハウジングがそれぞれ、その入口と出口の間に流体的に配置された、交換可能フィルタ挿入体又は交換可能フィルタエレメントのための設置スペースを有すれば特に好適である。主流フィルタでは、逆洗可能フィルタの全て又は一部を特定のメンテナンス間隔で新しいものと交換可能であり、副流フィルタでは、他の分解操作を行う必要なしに、特に接続パイプの取り外しなしでフィルタ挿入体も交換可能である。複数のフィルタ要素がある場合には、これらをまとめて、単一の交換可能フィルタ挿入体とすることも可能である。

本発明による濾過システムの更なる利点と実施形態は、図面に概略的に描かれている例示的実施形態の以下の説明により推測される。

第１の例示的実施形態による本発明の濾過システムを、油圧概略図に簡略化して示した図である。 第２の例示的実施形態による本発明の濾過システムを、油圧概略図に簡略化して示した図である。 第３の例示的実施形態による本発明の濾過システムを、油圧概略図に簡略化して示した図である。

図１には、船のエンジンなどの機械装置１（これは模式的にのみ表示）のための本発明の濾過システムが全体を５０で表す油圧概略図で示されている。機械装置によっては、潤滑油又は油圧油を必要とする別のユニットであってもよい。ここでは、油の供給および貯蔵は概略的に示した供給貯留器２で行われ、これはエンジンの油だめ又はオイルパンであってもよい。濾過される油は、ホース又はパイプなどの管路４を介して主ポンプ３によって供給貯留器２から吸引され、更なる管路５を介して分岐路６のために第１の開閉要素７と第２の開閉要素８の両方に提供される。第１の開閉要素７は、濾過される流体の主流分岐１０の入口側を形成する。ここでこの主流分岐１０には、主流フィルタ１１として逆洗可能流体フィルタが配置される。主流フィルタ１１は、模式的にのみ表示されたハウジング１２を有し、その入口１３が開閉弁７の下流に位置し、その出口１４が管路を介して、出口１４の下流に配置された開閉弁１７に通じている。そして、そこから管路９を介して油を供給されるべき機械装置１の入口に通じている。機械装置１の下流では油は次に濾過システム５０の油回路で再使用するために、管路２９を介して供給貯留器２へ戻される。主流フィルタ１１の入口１３と出口１４の間に、適切な方法で逆洗可能なフィルタ面１５が配置される。そのために主流フィルタ１１には逆洗装置（図示せず）が設けられてこれが主流フィルタ１１のハウジング１２の出口１６につながり、フィルタ面を好ましくは天然媒体、すなわち濾過運転時にフィルタ媒体を通過する濾過液で、濾過方向の反対向きにフィルタ面を逆洗可能とする。フィルタ面１５は、例えば、外殻として網状繊維又は巻線を有する、フィルタカートリッジ又は個別のフィルタキャンドルで形成可能であり、洗浄装置はフィルタキャンドルをその端から、またフィルタカートリッジの場合にはその内側又は外側から、濾過方向に反対の流れで吸引清浄化することができる。これは当業者には周知であり、したがって逆洗装置を有する逆洗フィルタ構造の詳細な説明を本明細書では行わない。

図１の濾過システム５０において、開閉弁８を介して係合及び離脱が可能な副流回路３０が主流分岐１０に並列に設けられる。開閉弁８は副流回路３０の副流フィルタ３１より上流に接続される。副流フィルタは好ましくは逆洗可能ではないが、そのフィルタハウジング３２には、好ましくは主流フィルタ１のフィルタ面１５よりも大きなフィルタ面３６を有するフィルタ挿入体又はフィルタカートリッジが配置され、好ましくは交換可能である。副流フィルタ３１のフィルタ面３６はフィルタハウジング３２上の入口３３を介して流れにさらされる。そして、フィルタ面３６で濾過された油は、濾過液として副流フィルタ３１のフィルタハウジング３２上の出口３４を通って放出される。この時副流フィルタ３１の下流に接続された開閉弁３７、３８の切換位置により、管路９に通じる開閉弁３７が開き、開閉弁３８が閉じている場合には機械装置１へ供給可能となり、又は開閉弁３７が閉じて、供給貯留器２への供給管路２５内に配置された開閉弁３８が開いている場合には供給貯留器２へ供給可能となる。副流フィルタ３１のフィルタ面３６は、好ましくは逆洗可能主流フィルタ１１のフィルタ面１５よりも優れた濾過粒度を有する。副流フィルタのフィルタ面３６は例えば濾過粒度が５μｍ〜２０μｍの範囲であり、主流フィルタのフィルタ面１５の濾過粒度は例えば２５μｍ〜５０μｍであってよい。

図１の例示的実施形態では、主流フィルタ１２の出口１６が、副分岐２０を介して副流フィルタ３２の入口３３に接続される。本発明の一態様によれば、ポンプ２１がこの副分岐２０に配置される。このポンプ２１は好ましくは、圧送ポンプであって、逆洗運転時に逆洗フィルタハウジング１２の出口１６に蓄積する逆洗流体の流体流を恒久的に供給し、その結果として出口１６での流体圧力を下げて主流フィルタ１１のフィルタ面１５の一部の差圧を上昇させてフィルタ面１５の逆洗の効率を向上させる。ポンプ２１の出口２２は、例示的に図示した管路２３を介して、副流フィルタ３１の入口３３とその上流に接続された開閉弁８との間にある分岐点２４において副流フィルタの供給管路につながる。

濾過システム５０においては、２つの異なる動作モードが基本的に可能である。１つの動作モードでは、全主流分岐１０が非動作であって開閉弁７及び好ましくは開閉弁１７も閉鎖され、副分岐２０のポンプ２１も切断される。そうして開閉弁８及び開閉弁３７が開かれ、それと同時に開閉弁３８が閉じられる。この濾過システム５０の動作モードは、例えば機械装置の起動動作時、すなわち機械装置又は全管路システムの最初の動作時間において、副流フィルタ３１のみ、したがってそのフィルタ面３６によってのみ油の濾過を可能とする。これは良好な濾過粒度を有するばかりでなく、同時により良い費用効果で交換可能であり、さらには、濾過粒子を、逆洗装置を介して全流体システム及び特にはオイルパン２へ逆供給することがない。したがって、機械装置１へ流れる油を副流フィルタで濾過することは、この動作モードにおいて油の品質を連続的に改善することを保証する。濾過システム５０の第２の可能な動作モードは、制御動作を形成し、主流フィルタ１１のフィルタ面１５によって機械装置への供給管路の油を濾過するために主流分岐１０を使用する。ここで主流分岐１０の開閉弁７と開閉弁１７が対応して開かれ、副流回路３０の開閉弁８と開閉弁３７は同様に閉じられる。ただし、副流回路３０において開閉弁３８が開かれる。したがって、主流フィルタ１１の出口１６で放出される逆洗流体は、ポンプ２１を介して副流フィルタ３１に供給された後に管路２５を通って供給貯留器２へ戻される。したがって、この動作モードにおいて副流フィルタ３１によって逆洗流体を再処理することで、油の品質の連続的改善が再度確保される。

図２は前の例示的実施形態に比べて少し修正された濾過システム１５０を示す。ここで、前の例示的実施形態と同じ配置及び機能原理を持つ全てのシステム部品は、図１の例示的実施形態と同じ符号で識別される。前の例示的実施形態と同様に、油は供給貯留器２からポンプ３によって抽出され、開閉弁７、８のスイッチ位置に応じて逆洗可能主流フィルタ１１を有する主流分岐１０と副流フィルタ３１を有する副流回路３０のいずれかに供給される。開閉弁７が開放され、したがって、主流フィルタ１１が機械装置に供給される油の清浄化の役目をする状態で、このフィルタの下流に接続された開閉弁１７もまた開放される。ただし前の例示的実施形態の場合とは違って、主流フィルタ１１のハウジングにある出口１６は副流フィルタの供給管路につながるのではなく、ここでは副分岐１２０が提供されて、適切な管路１２５を介して供給貯留器２に直接つながる。逆洗運転時の主流フィルタ１１のフィルタ面１５にかかる差圧を増加させるために、副分岐１２０にはポンプ１２１もまた配置される。その結果逆洗運転時のフィルタ面１５の清浄化が改善され、それにより主流フィルタ１１の使用寿命が長くなる。開閉弁１３７が副流フィルタ３１の下流へ接続され、主流分岐の一対の開閉弁７、１７が開くか、又は副流回路３０の一対の開閉弁８、１３７が開くかのいずれかであり、この時それぞれもう一方の管路又は回路の開閉弁は閉じられる。濾過システム１５０において、濾過システム１５０内の油を連続的に改良するために第２の副流回路１７０が設けられる。これには、供給貯留器２から油を抽出するための第２のポンプ１７１と、この第２の副流回路で循環する油が供給貯留器２に戻る前に清浄化するための、セパレータ又は遠心分離機などの清浄化装置とが備えられる。機械装置１への恒常的な油の流入を確保するために、開閉弁７と８、又は開閉弁１７と１３７は同時に動作する必要がある。これらの開閉弁は、例えば制御シャフト（図示せず）によって正相関で連結されている。

図３は、さらにもう少し修正した変形実施形態の濾過システム２５０である。この場合においても、機能的に同一なシステム部品は前の２つの例示的実施形態と同じ符号が用いられる。清浄化されるべき流体が主ポンプ３を介して供給貯留器２から抽出され、主流分岐１０とその中に配置された主流フィルタ１１を介するか、あるいは副流回路３０とその中に配置された副流フィルタ３１を介するかのいずれかによって、機械装置１へ流入する。第１の例示的実施形態と同じように、主流フィルタ１１のフィルタハウジング１２の出口１６は、副分岐２０を介して主流フィルタ１１のフィルタハウジング３２の入口３３へ接続される。そして副分岐２０にはポンプ２１が配置されて、逆洗運転時に蓄積する逆洗流体が相応して圧送される。濾過システム２５０の計装構造は、主流分岐１０と副流回路３０の供給管路の共通切換弁２０７と、主流分岐１０と副流回路３０の出口管路の共通切換弁２１７とをそれぞれに使用することによって単純化される。両方の切換弁２０７、２１７において、これらは具体的にはマルチウェイバルブ、特にそれぞれが例えばスイッチングボールを有する３／２マルチウェイバルブであってよい。ここで、切換弁２０７においてそのスイッチングボールが１つの切換位置にあれば流体は主流分岐１０に供給され、例えばそれに対して９０度回転した切換位置では流体は副流回路３０に供給される。開閉弁２１７の切換位置によって、活性管路だけがそうして管路９を介して機械装置１へつながる。この実施形態により、２つの開閉弁２０７、２１７を図に示すように一点鎖線２８０で記号的に表した制御シャフトを介して正相関で連結することが可能であり、特に有利である。

当業者に取っては、添付の特許請求の範囲の保護範囲内にある多くの修正が明らかである。全ての例示的実施形態において、更なる副流回路を設けることが可能である。油を恒常的に処理する結果として、油は油圧油として使用することも可能である。個々の管路において、特に個別のシステム部品のメンテナンスのために追加の遮断要素を配置することも可能である。

Claims (11)

1. 船のエンジンなどの舶用機械ユニット用の油、潤滑油の濾過のための濾過システムであって、
   油の供給貯留器（２）と、
   前記供給貯留器（２）と前記舶用機械ユニットの間の油の主流分岐（１０）における、フィルタハウジング（１２）を有する逆洗可能な主流フィルタ（１１）と、
   油の副流回路（３０）における、フィルタハウジング（３２）を有する副流フィルタ（３１）と、
   切り替え可能な開閉弁（７，８，１７，３７；１３７；２０７，２１７）と、
   を備え、
   前記主流フィルタ（１１）の前記フィルタハウジング（１２）と前記副流フィルタ（３１）の前記フィルタハウジング（３２）は、それぞれ入口（１３；３３）と出口（１４；３４）を有し、
   前記主流フィルタの前記フィルタハウジング（１２）は逆洗流体のための少なくとも１つの出口（１６）を有し、
   前記主流フィルタの前記入口（１３）と前記副流フィルタの前記入口（３３）の上流に少なくとも１つの開閉弁（７，８；２０７）が接続され、油が前記主流分岐（１０）又は前記副流回路（３０）を介して、それらの下流にある前記舶用機械ユニットへ選択的に供給可能となっており、
   前記逆洗流体の出口（１６）は、ポンプ（２１；１２１）を備える副分岐（２０；１２０）を介して、前記副流フィルタ（３１）の前記フィルタハウジング（３２）の前記入口（３３）及び／又は前記供給貯留器（２）に接続されることを特徴とする、濾過システム。
2. 逆洗フィルタは、内部媒体を逆洗させるための逆洗装置を有する、請求項１に記載の濾過システム。
3. 前記ポンプ（２０；１２１）は圧送ポンプであること、及び／又は、前記ポンプは逆洗運転時に逆洗フィルタの貫通流量の５％〜１５％の流量となるように設計されたポンプ出力を有することを特徴とする、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の濾過システム。
4. 前記主流フィルタの前記入口（１３）及び前記副流フィルタの前記入口（３３）のそれぞれの上流に、独立した遮断要素が開閉弁（７；８）として接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の濾過システム。
5. 前記主流フィルタの前記入口（１３）及び前記副流フィルタの前記入口（３３）の上流に、切換弁、好ましくは３／２マルチウェイバルブが共通開閉弁（２０７）として接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の濾過システム。
6. 前記副分岐（２０）は、前記副流フィルタの前記入口（３３）と、その上流に接続される前記開閉弁（８；２０７）との間の前記副流回路（３０）の管路部分に通じることを特徴とする、請求項４及び請求項５のいずれか一項に記載の濾過システム。
7. 前記主流フィルタの前記出口（１４）及び前記副流フィルタの前記出口（３４）のそれぞれの下流に、独立した遮断要素が開閉弁（１７，３７；１７，１３７）として接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の濾過システム。
8. 前記主流フィルタの前記出口（４０）及び前記副流フィルタの前記出口（３４）の下流に、切換弁、好ましくは３／２マルチウェイバルブが共通開閉弁（２１７）として接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の濾過システム。
9. 上流に接続された前記共通開閉弁と下流に接続された前記共通開閉弁は正相関で相互連結される、請求項５及び請求項８に記載の濾過システム。
10. 前記副流回路（３０）は前記供給貯留器（２）に接続され、かつ更なる開閉弁（３８）が前記副流フィルタの前記出口（３４）と前記供給貯留器（２）の間の逆洗管路（２５）に配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の濾過システム。
11. 前記主流フィルタの前記フィルタハウジング（１２）と前記副流フィルタの前記フィルタハウジング（３２）はそれぞれ、その入口と出口の間に、交換可能フィルタ挿入体及び／又は交換可能フィルタエレメントのための、流体的に配置された設置スペースを有することを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の濾過システム。

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