Гидравлические фильтры простыми словами: загрязнения гидросистемы, их источники и типы фильтров

Автор материала: Олег Тимошенко

Гидравлические фильтры удаляют из рабочей жидкости твердые частицы, а специальные фильтры - также воду, воздух и химические загрязнения, защищая насосы, клапаны и гидромоторы от износа. В зависимости от места в гидросистеме различают всасывающие, напорные (линейные), сливные, байпасные (автономные) фильтры и сапуны бака. Ниже - откуда берутся загрязнения, как их удаляют и чем отличаются типы гидравлических фильтров.

Как работает гидропривод

В гидроприводе энергия от двигателя передается к рабочим органам через жидкость под высоким давлением. Его главная задача - передать мощность от двигателя к рабочему органу, например ковшу экскаватора или стреле крана, без сложных шестеренчатых и рычажных механизмов.

Насос, который приводит в движение двигатель, подает рабочую жидкость под давлением; чаще всего это минеральные или синтетические масла, иногда эмульсии на их основе. Через регулирующие устройства жидкость по магистралям поступает в гидроцилиндры или гидромоторы, где ее энергия преобразуется в механическую, а затем возвращается в бак, откуда снова поступает к насосу.

Какие загрязнения бывают в гидравлической жидкости

твердые частицы: пыль, грязь, песок, ржавчина, волокна, частицы эластомеров, чешуйки краски;
частицы металлов (алюминий, хром, медь, железо, свинец, олово) и кремний; натрий, цинк, барий и фосфор в пробах жидкости могут происходить также из присадок или посторонних жидкостей;
вода;
частицы герметиков, в частности тефлоновой ленты и паст;
шлам, окислы и другие продукты коррозии;
кислоты и другие химические вещества;
микроорганизмы (в жидкостях на водной основе).

По данным исследований, на которые ссылается источник, около 70 % повреждений рабочих поверхностей гидравлических механизмов приходится на абразивное разрушение и около 30 % - на коррозию. Поэтому правильная фильтрация рабочей жидкости устраняет многие проблемы и заметно продлевает срок службы гидросистемы.

Откуда берутся загрязнения

Новая жидкость. Даже свежее гидравлическое масло из бочки не свободно от частиц, и проверить его чистоту на глаз невозможно: по данным источника, человеческий глаз не различает частиц мельче 40 мкм. Поэтому новую жидкость стоит считать чистой только после того, как она прошла фильтры гидросистемы.
Первичные загрязнения. Металлическая стружка, заусенцы, кусочки тефлоновой ленты, песок остаются в новой системе после изготовления, сборки и испытаний компонентов и должны быть удалены во время пробной работы.
Загрязнения из внешней среды. Грязь проникает через негерметичные уплотнения, сапуны бака, изношенные уплотнения штоков. Особенно вредна влага: когда система ночью остывает, в бак поступает влажный воздух, и вода конденсируется. По данным источника, даже 0,5 % воды по объему вызывает образование кислот и шлама, окисление, ржавчину и ухудшение смазывающих свойств.
Занесенные при обслуживании. При ремонте загрязнения легко попадают в открытую систему с воздухом и инструментом, поэтому систему следует держать закрытой.
Образующиеся при работе. Основной источник - насос, гидроцилиндры и гидромоторы: движущиеся детали под действием абразива образуют еще больше частиц износа.
Резина и полимеры. Из-за температуры, времени и высокой скорости потока шланги, уплотнения и другие изделия из эластомеров разрушаются и отдают частицы в жидкость.

Как очищают рабочую жидкость

Твердые частицы задерживают механические фильтры; часть мелкой взвеси оседает в баке, частицы железа и ржавчины улавливают магниты или сетки с магнитными элементами; применяют также центрифугирование и электростатическую фильтрацию.
Ил из очень мелких частиц (до 5 мкм) требует тонкой фильтрации, так называемой «полировки масла».
Воздух удаляют на участках с низкой скоростью потока; по данным источника, для этого используют сита, установленные под углом 30°, на которых микропузырьки укрупняются и всплывают.
Воду удаляют специальными водопоглощающими фильтрами с абсорбентом, а при большом содержании воды - вакуумными установками обезвоживания.
Химические загрязнения (кислоты, шлам, смолы, лаки, мыла, продукты окисления) удаляют фильтрами с адсорбентом: активированным углем, активированным оксидом алюминия, цеолитом и т. п.

Из каких материалов изготавливают фильтроэлементы

Сетка из тонкой нержавеющей проволоки с очень малой ячейкой задерживает только крупные частицы, зато долговечна и пригодна для очистки.
Щелевой элемент из металлических пластин имеет значительно более высокую фильтрующую способность, чем сетка.
Объемные элементы из нетканого материала имеют большое сопротивление потоку и в гидросистемах малоэффективны.
Специальная бумага или синтетический нетканый материал, армированные мелкой нержавеющей сеткой, - самый распространенный вариант: прочный и эффективный.

Типы гидравлических фильтров по месту установки

Всасывающие фильтры (suction filters)

Стоят в баке на заборе жидкости или во всасывающей магистрали перед насосом и защищают насос от примесей, находящихся в баке. Элемент задерживает относительно крупные частицы и может быть из металлической сетки, армированной бумаги или волокна. Такие фильтры нужно очень точно подбирать по типоразмеру, чтобы не допустить вспенивания и кавитации в насосе.

Типичные параметры по данным источника: пропускная способность 5-400 л/мин, тонкость фильтрации 10-250 мкм, материал - целлюлоза, синтетическое волокно или металлическая сетка.

Напорные (линейные) фильтры (in-line filters)

Стоят после насоса и очищают выходящую из него жидкость, защищая чувствительные компоненты - регулирующие клапаны и приводы - от частиц, в том числе образующихся при работе насоса. Бывают фильтрами среднего и высокого давления. Элементы напорных фильтров изготавливают из синтетического волокна, которое обеспечивает высокую эффективность для заданного размера частиц, или из специальной армированной целлюлозной бумаги с более низкой эффективностью.

Типичные параметры по данным источника: пропускная способность 30-450 л/мин, рабочее давление до 420 бар, тонкость фильтрации 5-60 мкм.

Сливные фильтры (return line filters)

Стоят между регулирующим клапаном и баком, после всех компонентов системы, и задерживают продукты износа до того, как жидкость вернется в бак. Размер сливного фильтра должен обеспечивать высокую грязеемкость. Сливные фильтры бывают магистральные, погружные (в баке) и комбинированные сливно-всасывающие погружные.

Типичные параметры по данным источника: пропускная способность 10-800 л/мин, рабочее давление до 10 бар, тонкость фильтрации 5-60 мкм; материал - синтетическое волокно или целлюлоза с армирующей сеткой.

Байпасные (автономные) фильтры

Работают независимо от основного контура гидросистемы: жидкость проходит из бака через фильтр и возвращается в бак, что позволяет дополнительно ее очищать.

Сапуны бака

Воздушный фильтр на баке, который не пропускает в бак влагу и загрязнения; часто имеет предохранительный клапан. Типичные параметры по данным источника: пропускная способность до 3600 л/мин, тонкость фильтрации 10, 40 или 60 мкм.

Экономия на гидравлических фильтрах в перспективе может обойтись значительно дороже из-за капитального ремонта компонентов гидросистемы. Комплект гидравлических фильтров TESMA подберет по оригинальному номеру или номеру аналога; обратиться к специалистам можно через страницу контактов.