Гідравлічні фільтри простими словами: забруднення гідросистеми, їх джерела і типи фільтрів

Автор матеріалу: Олег Тимошенко

Гідравлічні фільтри видаляють із робочої рідини тверді частинки, а спеціальні фільтри - також воду, повітря і хімічні забруднення, захищаючи насоси, клапани і гідродвигуни від зносу. Залежно від місця в гідросистемі розрізняють всмоктувальні, напірні (лінійні), зливні, байпасні (автономні) фільтри і сапуни бака. Нижче - звідки беруться забруднення, як їх видаляють і чим відрізняються типи гідравлічних фільтрів.

Як працює гідропривід

У гідроприводі енергія від двигуна передається до робочих органів через рідину під високим тиском. Його головне завдання - передати потужність від двигуна до робочого органу, наприклад ковша екскаватора чи стріли крана, без складних шестеренних і важільних механізмів.

Насос, який приводить у рух двигун, подає робочу рідину під тиском; найчастіше це мінеральні або синтетичні оливи, іноді емульсії на їх основі. Через регулювальні пристрої рідина по магістралях надходить у гідроциліндри чи гідромотори, де її енергія перетворюється на механічну, а потім повертається в бак, звідки знову надходить до насоса.

Які забруднення бувають у гідравлічній рідині

тверді частинки: пил, бруд, пісок, іржа, волокна, частинки еластомерів, лусочки фарби;
частинки металів (алюміній, хром, мідь, залізо, свинець, олово) і кремній; натрій, цинк, барій і фосфор у пробах рідини можуть походити також із присадок або сторонніх рідин;
вода;
частинки герметиків, зокрема тефлонової стрічки і паст;
шлам, окисли та інші продукти корозії;
кислоти та інші хімічні речовини;
мікроорганізми (у рідинах на водній основі).

За даними досліджень, на які посилається джерело, близько 70 % пошкоджень робочих поверхонь гідравлічних механізмів припадає на абразивне руйнування і близько 30 % - на корозію. Тому правильне фільтрування робочої рідини усуває багато проблем і помітно подовжує строк служби гідросистеми.

Звідки беруться забруднення

Нова рідина. Навіть свіжа гідравлічна олива з бочки не вільна від частинок, і перевірити її чистоту на око неможливо: за даними джерела, людське око не розрізняє частинок, менших за 40 мкм. Тому нову рідину варто вважати чистою лише після того, як вона пройшла фільтри гідросистеми.
Первинні забруднення. Металева стружка, задирки, шматочки тефлонової стрічки, пісок залишаються в новій системі після виготовлення, збирання і випробувань компонентів і мають бути видалені під час пробної роботи.
Забруднення із зовнішнього середовища. Бруд проникає через негерметичні ущільнення, сапуни бака, зношені ущільнення штоків. Особливо шкодить волога: коли система вночі охолоджується, у бак надходить вологе повітря, і вода конденсується. За даними джерела, навіть 0,5 % води за об'ємом спричиняє утворення кислот і шламу, окиснення, іржу і погіршення змащувальних властивостей.
Занесені під час обслуговування. Під час ремонту забруднення легко потрапляють у відкриту систему з повітрям та інструментом, тому систему слід тримати закритою.
Утворені під час роботи. Основне джерело - насос, гідроциліндри і гідромотори: рухомі деталі під дією абразиву утворюють ще більше частинок зносу.
Гума і полімери. Через температуру, час і високу швидкість потоку шланги, ущільнення та інші вироби з еластомерів руйнуються і віддають частинки в рідину.

Як очищають робочу рідину

Тверді частинки затримують механічні фільтри; частина дрібної завісі осідає в баку, частинки заліза й іржі вловлюють магніти або сітки з магнітними елементами; застосовують також центрифугування й електростатичне фільтрування.
Мул з дуже дрібних частинок (до 5 мкм) потребує тонкого фільтрування, так званого «полірування оливи».
Повітря видаляють на ділянках з низькою швидкістю потоку; за даними джерела, для цього використовують сита, встановлені під кутом 30°, на яких мікробульбашки укрупнюються і спливають.
Воду видаляють спеціальними водопоглинальними фільтрами з абсорбентом, а за великого вмісту води - вакуумними установками зневоднення.
Хімічні забруднення (кислоти, шлам, смоли, лаки, мила, продукти окиснення) видаляють фільтрами з адсорбентом: активованим вугіллям, активованим оксидом алюмінію, цеолітом тощо.

З яких матеріалів виготовляють фільтроелементи

Сітка з тонкого нержавіючого дроту з дуже малою коміркою затримує лише великі частинки, зате довговічна і придатна до очищення.
Щілинний елемент з металевих пластин має значно вищу фільтрувальну здатність, ніж сітка.
Об'ємні елементи з нетканого матеріалу мають великий опір потоку і в гідросистемах малоефективні.
Спеціальний папір або синтетична нетканина, армовані дрібною нержавіючою сіткою, - найпоширеніший варіант: міцний і ефективний.

Типи гідравлічних фільтрів за місцем установлення

Всмоктувальні фільтри (suction filters)

Стоять у баку на заборі рідини або у всмоктувальній магістралі перед насосом і захищають насос від домішок, що є в баку. Елемент затримує відносно великі частинки і може бути з металевої сітки, армованого паперу або волокна. Такі фільтри треба дуже точно підбирати за типорозміром, щоб не допустити піноутворення і кавітації в насосі.

Типові параметри за даними джерела: пропускна здатність 5-400 л/хв, тонкість фільтрування 10-250 мкм, матеріал - целюлоза, синтетичне волокно або металева сітка.

Напірні (лінійні) фільтри (in-line filters)

Стоять після насоса і очищають рідину, що виходить з нього, захищаючи чутливі компоненти - регулювальні клапани і приводи - від частинок, зокрема тих, що утворюються під час роботи насоса. Бувають фільтрами середнього і високого тиску. Елементи напірних фільтрів виготовляють із синтетичного волокна, яке забезпечує високу ефективність для заданого розміру частинок, або зі спеціального армованого целюлозного паперу з нижчою ефективністю.

Типові параметри за даними джерела: пропускна здатність 30-450 л/хв, робочий тиск до 420 бар, тонкість фільтрування 5-60 мкм.

Зливні фільтри (return line filters)

Стоять між регулювальним клапаном і баком, після всіх компонентів системи, і затримують продукти зносу до того, як рідина повернеться в бак. Розмір зливного фільтра має забезпечувати високу брудоємність. Зливні фільтри бувають магістральні, занурювальні (у баку) і комбіновані зливно-всмоктувальні занурювальні.

Типові параметри за даними джерела: пропускна здатність 10-800 л/хв, робочий тиск до 10 бар, тонкість фільтрування 5-60 мкм; матеріал - синтетичне волокно або целюлоза з армувальною сіткою.

Байпасні (автономні) фільтри

Працюють незалежно від основного контуру гідросистеми: рідина проходить з бака через фільтр і повертається в бак, що дає змогу додатково очищати її.

Сапуни бака

Повітряний фільтр на баку, який не пропускає в бак вологу і забруднення; часто має запобіжний клапан. Типові параметри за даними джерела: пропускна здатність до 3600 л/хв, тонкість фільтрування 10, 40 або 60 мкм.

Економія на гідравлічних фільтрах у перспективі може обійтися значно дорожче через капітальний ремонт компонентів гідросистеми. Комплект гідравлічних фільтрів TESMA підбере за оригінальним номером або номером аналога; звернутися до фахівців можна через сторінку контактів.