Filtracja Cieczy Hydraulicznych: Rodzaje i Znaczenie
- Szczegóły
Hydrauliczne układy napędowe są powszechnie stosowane w maszynach przemysłowych, górniczych, rolniczych i budowlanych, a także w wielu innych urządzeniach różnych branż. Poprawne działanie całego układu nie byłoby jednak możliwe bez odpowiednio dobranych komponentów, w tym filtrów, których podstawowym zadaniem jest odseparowanie z układu niepożądanych zanieczyszczeń czy wody.
Znaczna część usterek maszyn budowlanych spowodowana jest niewłaściwym lub niewystarczającym działaniem filtra hydraulicznego, odpowiedzialnego za filtrację olejów i odprowadzanie szkodliwych substancji. Od jego jakości zależy wydajność urządzenia. Niezmierne ważne są też regularne przeglądy wszystkich elementów układu hydraulicznego i wymiana filtrów, które nie pracują z optymalną wydajnością.
Dlaczego Filtry Hydrauliczne Są Tak Ważne?
Napędy hydrauliczne bardzo często wykorzystuje się do przenoszenia dużych ciężarów oraz w wielu innych zastosowaniach, w których wymagane są duże siły. Dlatego też układy hydrauliczne działają w warunkach bardzo wysokiego ciśnienia o bardzo wąskiej tolerancji. Do tego wymagana jest właściwa współpraca wszystkich komponentów i zapewnienie odpowiednich parametrów układu. Byłoby to niemożliwe bez utrzymania odpowiedniego poziomu czystości oleju czy innej cieczy roboczej.
Podczas intensywnej pracy układu hydraulicznego trudno jednak zapewnić idealny stan cieczy hydraulicznej przez cały czas. W normalnych procesach mechanicznych dochodzi bowiem do procesów tarcia, w których wyniku cząstki ścierne mogą przedostać się do układu. Zanieczyszczenia mogą być też efektem korozji, utleniania się oleju lub przenikania do układu brudu, kurzu czy wilgoci z otoczenia. Bez względu na rodzaj zanieczyszczenia stanowi ono poważne zagrożenie dla właściwego funkcjonowania układu hydraulicznego. Może bowiem prowadzić do degradacji cieczy hydraulicznej, jej szybszego zużycia i obniżenia wydajności układu, co może skutkować koniecznością częstszej wymiany cieczy. Żeby więc wspomniana ciecz robocza zachowała swoje właściwości przez odpowiednio długi czas, niezbędna jest odpowiednia filtracja całego układu hydraulicznego.
Tak więc filtry hydrauliczne są bardzo ważną częścią każdego układu hydraulicznego. Odpowiadają bowiem za bezawaryjną i prawidłową pracę całego urządzenia. Ich głównym zadaniem jest wyłapywanie różnego rodzaju zabrudzeń, które po przedostaniu się do oleju mogłyby spowodować zatarcie i uszkodzenie poszczególnych elementów układu hydraulicznego. Warto więc zadbać o regularną wymianę filtrów hydraulicznych. Na pewno przyczyni się to do zmniejszenia częstotliwości awarii i przedłuży żywotność układów hydraulicznych.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Rola Prawidłowo Dobranych Filtrów Hydraulicznych:
- Usuwanie z układu wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych.
- Zachowanie odpowiednich parametrów cieczy roboczej przez długi czas.
- Wydłużanie interwałów wymiany cieczy roboczej.
- Zapewnianie prawidłowej pracy wszystkich komponentów układu i minimalizowanie ryzyka wystąpienia awarii układu.
- Zapobieganie wystąpieniu różnego rodzaju reakcji chemicznych w wyniku kontaktu cieczy roboczej z zanieczyszczeniami.
Rodzaje Filtrów Hydraulicznych
Co ciekawe, w układzie hydraulicznym stosuje się kilka typów filtrów, które różnią się zarówno sposobem działania, jak i miejscem ich zamontowania, ponieważ realizują nieco inne zadania. Filtry w układzie hydraulicznym występują najczęściej na przewodzie ciśnieniowym, przewodzie ssącym i przewodzie powrotnym.
Filtracja w układzie hydraulicznym maszyny może przebiegać według dwóch schematów - mechanicznego oraz siłowego. Mechaniczny typ filtracji wykorzystuje wkłady filtra oleju hydraulicznego, który zatrzymuje wszystkie zanieczyszczenia większe niż kanaliki przepuszczające ciecz. Wielkość tych kanalików dobiera się w zależności od tego, jakie rodzaje zanieczyszczeń mają zostać odprowadzone i jaka jest gęstość cieczy w układzie. Filtracja siłowa natomiast wykorzystuje działanie sił fizycznych - najczęściej grawitacji lub siły odśrodkowej, rzadziej siły magnetycznej.
To, jakiego rodzaju filtry znajdują się w układzie hydraulicznym, zależy przede wszystkim od typu samego układu - zamkniętego lub otwartego. Na tej podstawie możemy wyróżnić kilka podstawowych rodzajów filtrów hydraulicznych:
- Filtr hydrauliczny ssawny - umieszczony jest w zbiorniku na przewodzie ssawnym połączonym z pompą układu. Filtr ssawny oleju hydraulicznego oczyszcza ciecz, zanim ta dostanie się do pompy, a potem zostanie wprowadzona do innych elementów układu hydraulicznego. Elementem filtracyjnym jest przeważnie metalowa siatka.
- Filtr hydrauliczny niskociśnieniowy - montuje się go tuż za wyjściem pompy o ciśnieniu nie większym niż kilkadziesiąt barów.
- Filtr hydrauliczny wysokociśnieniowy - filtr ten służy do filtracji cieczy o ciśnieniu przekraczającym 100 barów.
- Filtr wlewowy - jest to rodzaj filtra zewnętrznego. Zamyka on układ i chroni przed dostaniem się zanieczyszczeń z zewnątrz do układu. Zwykle znajduje się na powierzchni zbiornika i wstępnie filtruje ciecze, którymi uzupełnia się zbiornik. Wlewowe filtry hydrauliczne wyposażone są w odpowietrznik, który umożliwia swobodne odparowywanie cieczy, ale chroni przed dostaniem się zanieczyszczeń do wnętrza układu.
- Filtr hydrauliczny powrotny - jak sama nazwa wskazuje, filtr ten ma za zadanie oczyszczać olej hydrauliczny, które przeszedł już przez cały układ i wraca do zbiornika. Wiele z tych filtrów wyposażonych jest także do dodatkowe akcesoria. W najpowszechniejszym użytku jest wskaźnik zanieczyszczenia, który informuje o stopniu zużycia filtra i spadku ciśnienia na filtrze.
Do typowych filtrów hydraulicznych należą także:
- Filtry ciśnieniowe/tłoczne
- Filtry powrotne/zlewowe/spływowe
- Filtry odpowietrzające
- Filtry bocznikowe
Filtry hydrauliczne ciśnieniowe (tłoczne) montuje się w układzie za pompą hydrauliczną. W zależności od wytwarzanego przez nią ciśnienia stosuje się filtry wysokociśnieniowe, niskociśnieniowe lub średniego ciśnienia (dopasowane właśnie do wspomnianej pompy, żeby mogły wytrzymać maksymalne ciśnienie w układzie). Ich głównym zadaniem jest ochrona najbardziej wrażliwych komponentów układu przy pełnym ciśnieniu systemu.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Filtry hydrauliczne powrotne (zlewowe, spływowe, siatkowe) montuje się w układzie na przewodach powrotnych (ewentualnie na zbiorniku). Ich celem jest usuwanie zanieczyszczeń przed powrotem płynu hydraulicznego do głównego zbiornika medium roboczego. Filtry te charakteryzują się dużą dokładnością filtracji, jednak są mało odporne na różnice ciśnienia.
Filtry wlewowe są montowane na wlocie do zbiorników płynu hydraulicznego. Mają usuwać zabrudzenia (głównie cząstki stałe), które mogą się przedostać do zbiornika wraz z nalewaną cieczą roboczą.
Filtry odpowietrzające także są montowane na powierzchni zbiornika. Służą do oczyszczania powietrza, jakie przedostaje się do zbiornika, a także umożliwiają swobodny odpływ nadmiaru powietrza ze zbiornika.
Filtry bocznikowe są częścią układu filtracji bocznikowej. Umożliwiają filtrowanie medium roboczego z zanieczyszczeń w odrębnie wydzielonym obiegu. Pozwalają odciążyć filtry hydrauliczne z głównego obiegu, wydłużając ich żywotność i zapewniając odpowiednią czystość układu, a tym samym ograniczając koszty eksploatacyjne całego układu.
Istotne Materiały Filtracyjne
Konstrukcja filtra hydraulicznego może się nieco różnić ze względu na swoje zastosowanie, jednak w każdym rodzaju takiego filtra jego najistotniejszym elementem jest wkład filtracyjny. Wykonane ze specjalnych materiałów filtracyjnych przegrody tworzą swego rodzaju labirynt, przez który musi przepłynąć ciecz hydrauliczna.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
W filtrach, od których nie wymaga się dużej dokładności filtracji (powyżej 15 μm), materiał filtracyjny może być wykonany z tworzyw sztucznych, wysokogatunkowego papieru, a nawet stali nierdzewnej o określonym rozmiarze oczek w siatce. Bardziej zaawansowane materiały są wymagane w przypadku filtrów, które mają zapewnić większą dokładność filtracji (już od 3 μm). W takich filtrach można znaleźć wkłady wykonane m.in. ze sprasowanego włókna szklanego, metalowego lub papierowego, które mogą być także nasączone odpowiednimi środkami.
Dodatkowym elementem filtra hydraulicznego może być wskaźnik stopnia jego zanieczyszczenia, który informuje o poziomie jego zabrudzenia i konieczności jego wymiany. Działanie wskaźnika opiera się na pomiarze ciśnienia wewnątrz filtra i porównaniu go z ciśnieniem atmosferycznym lub porównaniu ciśnienia czystej i zanieczyszczonej strony filtra. Im wyższy jest poziom zabrudzenia, tym większe będzie ciśnienie w filtrze.
Podstawowe Parametry Filtra Oleju Hydraulicznego
Podstawowe parametry filtra hydraulicznego określają cechy takie jak: stopień filtracji i jej skuteczność, a także opór hydrauliczny. Stopień/współczynnik filtracji określa, jaką ilość zanieczyszczeń jest w stanie odsączyć filtr hydrauliczny. Nie chodzi tutaj o to, jakie zanieczyszczenia zostaną zatrzymane, a jakie nie. Kluczowe jest to, czy filtr działa sprawnie w sytuacji, gdy ciecz jest mocno zanieczyszczona. Współczynnik filtracji powie Ci, jaki stopień skażenia oleju hydraulicznego nie spowoduje zakłóceń w pracy maszyny.
Podobne informacje przekazuje stopień skuteczności filtra hydraulicznego. Mówi on o tym, jaki procent cząsteczek konkretnej wielkości zatrzymywany jest w procesie filtracji. Parametrem newralgicznym dla funkcjonowania maszyny jest natomiast wskaźnik oporu hydraulicznego.
| Parametr | Opis |
|---|---|
| Stopień/współczynnik filtracji | Określa, jaką ilość zanieczyszczeń jest w stanie odsączyć filtr hydrauliczny. |
| Stopień skuteczności filtra | Mówi o tym, jaki procent cząsteczek konkretnej wielkości zatrzymywany jest w procesie filtracji. |
| Wskaźnik oporu hydraulicznego | Parametr newralgiczny dla funkcjonowania maszyny. |
Dobór Filtra
Żeby filtracja układu hydraulicznego w pełni wykonywała swoje zadanie, przede wszystkim trzeba dobrać odpowiednie filtry. W tym celu należy przestrzegać kilku najistotniejszych zaleceń. Ważne są m.in. rodzaj i lepkość cieczy hydraulicznej, ciśnienie panujące w danej linii czy też wymagania, które dotyczą poziomu dokładności filtracji.
Dobór odpowiedniego filtra hydraulicznego jest wymagającym zadaniem. Przede wszystkim powinno się określić odpowiedni rodzaj filtra. Należy zwrócić uwagę, czy do danego pojazdu lub urządzenia wymagany jest filtr wysokociśnieniowy, niskociśnieniowy, powrotny, szczelinowy itd. Pozostałe kwestie, które także są istotne w kontekście doboru filtra hydraulicznego, to jego ciśnienie pracy, przepustowość nominalna i dokładność oczyszczania. Dobrym wyborem będzie także filtr, który ma wskaźnik zanieczyszczeń. Pomoże to w bieżącym monitorowaniu skuteczności filtracji, a w razie jej spadku będzie sygnałem do wymiany filtra. Nie można też pominąć kwestii regularnej wymiany filtrów hydraulicznych. Nieprzestrzeganie bowiem zalecanych interwałów wymiany może skutkować zmniejszeniem skuteczności działania układu filtracyjnego. Jeśli zależy Ci na tym, aby Twój układ hydrauliczny działał przez cały czas prawidłowo, zadbaj o to, aby ciecz robocza była zawsze czysta.
Pamiętaj też, że nawet najlepszej jakości filtry hydrauliczne mają ograniczoną żywotność. Nieprawidłowe działanie filtra oleju hydraulicznego może być przyczyną rozległej awarii.
Regularna wymiana filtrów hydraulicznych jest konieczna, jeśli nie chcemy doprowadzić do szybkiej degradacji układu. Zapchany filtr/wkład powoduje wzrost oporów, spadek ciśnienia i uruchomienie zaworu bypass - olej płynie nieoczyszczony. W efekcie cząstki ścierne dostają się do pompy i siłowników, tworząc mikrorysy. Według danych branżowych nawet kilkadziesiąt procent awarii układów hydraulicznych wynika właśnie z zanieczyszczeń.
Skuteczność filtracji decyduje o trwałości i niezawodności każdego układu hydraulicznego. Czystość oleju bezpośrednio wpływa na żywotność pomp, zaworów i siłowników. Nawet drobne zanieczyszczenia przyspieszają zużycie i generują awarie. Właściwie dobrany filtr pozwala uniknąć wielu typowych awarii hydraulicznych.
Pojawienie się różnego rodzaju zanieczyszczeń w układzie hydraulicznym jest jedną z najczęstszych przyczyn jego awarii. Niezwykle istotne jest więc zapewnienie odpowiedniej filtracji układu przez cały okres użytkowania danej maszyny, urządzenia czy pojazdu. Skutkiem zaniedbania w tym zakresie może być przymusowa przerwa w produkcji i w efekcie poważne straty finansowe przedsiębiorstwa.
tags: #filtracja #cieczy #hydraulicznych #rodzaje
