Гидравлические фильтры: виды, принцип работы, фильтрация и правильный подбор

Автор материала: Олег Тимошенко

Гидравлический фильтр очищает рабочую жидкость от пыли, абразива, продуктов износа, коррозии и других загрязнений, которые повреждают насос, клапаны, гидроцилиндры и гидромоторы. Такие фильтры применяют в строительной, дорожной, сельскохозяйственной, складской и промышленной технике. Ниже разобрано, откуда берется загрязнение, какие бывают фильтры, что означают микроны, коэффициент β и перепад давления и как подобрать фильтр без ошибок.

Главное правило TESMA: гидравлический фильтр подбирают не по виду или размерам, а по месту установки в контуре, рабочему давлению, расходу, эффективности фильтрации, типу жидкости и каталожному номеру. Чистота масла важна не меньше, чем сам фильтр.

Как работает гидросистема и зачем ей фильтр

В гидроприводе двигатель вращает насос, насос создает поток жидкости, а давление возникает из-за сопротивления нагрузки. По трубопроводам, через распределители и клапаны жидкость поступает к гидроцилиндру или гидромотору, совершает работу и возвращается в гидробак, откуда снова попадает к насосу. Так рабочая жидкость постоянно циркулирует по контуру.

Детали гидроагрегатов имеют точно обработанные поверхности и малые зазоры. Твердая частица между ними действует как абразив: она повреждает поверхность, и в масле появляются новые частицы металла. Они циркулируют по контуру и разрушают другие детали, поэтому износ ускоряется сам по себе. Задача гидравлического фильтра - извлекать частицы из потока и удерживать чистоту жидкости на уровне, который нужен оборудованию.

Откуда берется загрязнение

Загрязнение попадает в гидросистему не только снаружи, но и образуется внутри. Основные источники:

Производство и монтаж. В новых баках, трубопроводах и узлах могут оставаться стружка, заусенцы, абразив и остатки уплотнительных материалов, поэтому даже новая система нуждается в контроле чистоты.
Новое масло. Свежее масло из бочки или другой тары не всегда соответствует чистоте, которой требует конкретная гидросистема, поэтому в чувствительных системах его фильтруют при заправке.
Внешняя среда. Пыль и влагу впускают сапун бака, уплотнения штоков, негерметичные соединения и работы при ремонте и обслуживании.
Внутренний износ. Насосы, гидромоторы, гидроцилиндры и клапаны постепенно изнашиваются, и металлические и неметаллические частицы попадают в жидкость.
Старение масла. Под действием температуры и времени образуются продукты окисления, шлам и лаковые отложения.
Вода и конденсат. Из-за перепадов температуры в баке может конденсироваться влага; вода способствует коррозии и ухудшает свойства масла.
Шланги и уплотнения. Со временем резина и полимеры стареют, а их частицы попадают в масло.

К загрязнениям относятся также воздух и пена. Для обычной фильтрации главное - твердые частицы, но вода, воздух и продукты окисления тоже сокращают ресурс системы, поэтому чистоту жидкости оценивают комплексно.

Как очищают гидравлическую жидкость

Механическая фильтрация. Жидкость проходит через пористый материал, который задерживает частицы определенного размера. Это основной способ очистки.
Удаление воды. Используют водопоглощающие элементы, коалесцентные системы и вакуумное обезвоживание. Выбор зависит от количества воды, типа жидкости и требований оборудования.
Удаление продуктов старения. В специализированных установках применяют адсорбционные материалы, которые уменьшают количество продуктов окисления, смол и лаковых отложений.
Отделение воздуха. Здесь помогает правильная конструкция бака и сливной магистрали. Чрезмерная аэрация вызывает шум, пенообразование, нестабильную работу исполнительных механизмов и ухудшает условия работы насоса.

Из чего изготавливают фильтрующие элементы

Металлическая сетка. Как правило, для грубой очистки: высокая механическая прочность и малое сопротивление потоку. Некоторые сетчатые элементы можно очищать и использовать повторно, если это допускает производитель.
Целлюлоза. Распространенный материал стандартных фильтров: приемлемая эффективность при невысокой стоимости.
Синтетические волокна и стекловолокно. Многослойные материалы имеют большую грязеемкость и стабильнее задерживают мелкие частицы. Для прочности пакет могут армировать металлической сеткой.
Специальные материалы. Водопоглощающие, коалесцентные и адсорбционные материалы предназначены не только для задержания твердых частиц, но и для кондиционирования жидкости.

Виды гидравлических фильтров по месту установки

Гидрофильтры классифицируют прежде всего по месту установки в контуре. Условия на разных участках различаются, поэтому отличаются требования к прочности корпуса, пропускной способности, тонкости очистки и допустимому перепаду давления.

Всасывающий фильтр

Стоит между баком и входом насоса или внутри бака и защищает насос от крупных частиц. На всасывающей линии критически важно малое сопротивление потоку: слишком тонкий, загрязненный или неправильно подобранный элемент ограничивает подачу жидкости к насосу и может вызвать кавитацию. Поэтому такие фильтры, как правило, грубее остальных.

Напорный фильтр

Стоит за насосом на магистрали высокого давления и очищает жидкость перед клапанами, распределителями, сервокомпонентами и другими чувствительными узлами. Корпус должен быть рассчитан на рабочее и пиковое давление системы, поэтому напорный и сливной фильтры не взаимозаменяемы только из-за схожего вида.

Сливной (возвратный) фильтр

Стоит на линии возврата жидкости в бак и задерживает частицы, попавшие в масло, пока оно проходило компоненты системы. Может находиться в трубопроводе или в самом баке. При подборе учитывают реальный расход на сливе: он может превышать подачу насоса, в частности из-за разницы площадей поршня и штока гидроцилиндра.

Автономный (off-line) фильтр

Отдельный насос забирает жидкость из бака, пропускает ее через фильтр и возвращает в бак независимо от основного контура. Такая схема позволяет постоянно и тонко очищать жидкость, а при соответствующей комплектации - удалять воду. Ее можно использовать и для очистки нового масла перед заправкой.

Фильтр-сапун гидробака

Уровень масла в баке меняется, поэтому бак постоянно вдыхает и выдыхает воздух, а вместе с ним могут попадать пыль и влага. Сапун очищает воздух, поступающий в бак. Для техники, работающей во влажной среде, применяют осушающие сапуны с влагопоглотителем.

Что означают показатели в описании фильтра

В каталогах и спецификациях встречаются понятия, без которых сложно сравнивать фильтры:

Тонкость фильтрации - размер частиц в микрометрах (мкм), которые задерживает элемент. Различают номинальную тонкость (задерживается преобладающая часть частиц такого размера) и абсолютную (заявлено задержание практически всех частиц такого размера и крупнее). Производители определяют эти величины по-разному, поэтому полезнее смотреть на результаты стандартизованных испытаний.
Коэффициент β (beta ratio) - отношение количества частиц определенного размера до фильтра и после него. Например, β = 100 означает, что из ста частиц этого размера после фильтра остается одна, то есть эффективность составляет 99 %. Эффективность фильтрующих элементов определяют многопроходным испытанием по ISO 16889.
Грязеемкость - количество загрязнений, которое элемент удерживает до достижения заданного перепада давления. От нее зависит, как долго элемент проработает до замены. Два фильтра с одинаковой заявленной тонкостью могут иметь разную эффективность и грязеемкость.
Перепад давления и индикатор загрязнения - перепад - это разница давления до фильтра и после него. По мере накопления загрязнений сопротивление элемента растет, а многие фильтры имеют визуальный или электрический индикатор, который сигнализирует о достижении установленного уровня. На холодном вязком масле перепад выше даже у чистого фильтра, поэтому показания индикатора в холодной системе могут вводить в заблуждение.
Перепускной клапан (байпас) - клапан, который открывается при чрезмерном перепаде давления и пропускает жидкость мимо элемента. Он сохраняет поток, но часть жидкости проходит неочищенной, поэтому причину срабатывания байпаса нужно устранить.
Класс чистоты по ISO 4406 - код, которым описывают количество твердых частиц в жидкости гидросистемы. Производитель оборудования может требовать определенного класса чистоты, и фильтр подбирают так, чтобы его обеспечить.

Как подобрать гидравлический фильтр

Схожий вид или размер еще не означает пригодности: фильтры одного типоразмера могут иметь разный класс давления, тонкость, пропускную способность и клапаны. Надежнее всего подбор по каталожному номеру оригинального фильтра или элемента с последующей проверкой параметров аналога. Как читать таблицы соответствий, рассказывает статья «Cross reference list: что это такое и как пользоваться им при подборе фильтров», а о выборе между оригиналом и аналогом - статья «Оригинальные запчасти или качественный аналог: что выбрать».

При подборе учитывают:

Каталожный номер оригинального фильтра или элемента.
Тип фильтра и место установки: всасывающий, напорный, сливной, автономный или сапун.
Жидкость: ее тип и вязкость.
Фильтрацию: нужную тонкость, эффективность и класс чистоты, который требует производитель оборудования.
Расход жидкости и допустимый перепад давления.
Рабочее и пиковое давление.
Температуру и материал уплотнений.
Размеры, тип присоединения и резьбы.
Перепускной клапан и наличие индикатора загрязнения.

Если артикул неизвестен, сначала определяют тип фильтра, место его установки, размеры и характеристики гидросистемы, а подобранный вариант сверяют с документацией производителя техники.

Почему не всегда нужен самый тонкий фильтр

Правило «чем меньше микрон, тем лучше» без учета конструкции системы не работает. Более тонкий материал создает большее сопротивление потоку, особенно при высокой вязкости масла или низкой температуре. Если элемент не рассчитан на нужный расход, перепад давления растет: на всасывающей линии это ухудшает подачу к насосу и повышает риск кавитации, а на других участках приводит к преждевременному срабатыванию байпаса. Тонкость фильтрации должна соответствовать требованиям производителя гидросистемы и чувствительности ее компонентов.

Когда проверять и менять гидравлический фильтр

Интервал зависит от конструкции оборудования, условий эксплуатации, типа элемента, состояния жидкости и регламента производителя. Основаниями для проверки или замены могут быть:

срабатывание индикатора загрязнения (на прогретой системе);
достижение регламентного интервала обслуживания;
ремонт или разрушение насоса, гидромотора или другого узла;
увеличенное количество продуктов износа в масле;
заметное загрязнение или деградация жидкости;
попадание воды или посторонних веществ;
промывка системы после аварийной неисправности.

После серьезного повреждения насоса недостаточно просто поставить новую деталь. Стружка и другие продукты разрушения могут остаться в баке, трубопроводах, клапанах и теплообменнике, поэтому гидросистеме может потребоваться комплексная очистка.

Типичные ошибки при эксплуатации

подбор аналога только по размерам;
игнорирование допустимого рабочего давления;
неподходящая тонкость фильтрации или недостаточная пропускная способность;
игнорирование индикатора загрязнения и длительная работа с открытым байпасом;
несовместимые уплотнения;
заливка загрязненного масла без предварительной фильтрации;
попадание пыли в систему при обслуживании;
повторное использование одноразового элемента.

Гидравлические фильтры в легковых автомобилях

Гидравлические фильтры есть и в автомобиле, хотя не всегда выглядят как отдельная деталь. Во многих автоматических коробках передач через фильтрующий элемент проходит трансмиссионная жидкость, о замене такого фильтра рассказывает страница «Замена фильтра автоматической коробки передач». В системе рулевого управления с гидроусилителем фильтр защищает насос и рулевую рейку от твердых частиц, но есть не в каждой системе как сменная деталь. Тип фильтра, жидкость и интервал замены определяет производитель автомобиля.

Почему чистота жидкости важна для ресурса оборудования

Фильтрующий элемент стоит значительно дешевле, чем насос, гидромотор, распределитель или прецизионный клапан, а чистота жидкости напрямую влияет на условия их работы. Поэтому гидравлический фильтр стоит рассматривать как функциональную часть системы, а не как обычный расходник: его подбирают под конструкцию оборудования, необходимую чистоту, расход, давление, температуру и условия эксплуатации.

Товары и сопутствующие материалы TESMA

Гидравлические фильтры - подбор по каталожному номеру, типу установки и параметрам гидросистемы.
Гидравлические масла - рабочая жидкость, чистоту и вязкость которой контролируют вместе с фильтром.
Трансмиссионно-гидравлические масла - для техники, где производитель предусматривает такое масло.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще почитать по этой теме

Частые вопросы

Для чего нужен гидравлический фильтр?

Он удаляет из рабочей жидкости частицы, которые повреждают насос, клапаны, гидроцилиндры и гидромоторы, и помогает удерживать чистоту жидкости на уровне, нужном оборудованию.

Какой фильтр лучше - 5 или 10 мкм?

Универсального ответа нет. Нужную тонкость задает производитель гидросистемы, а само число микрометров без эффективности, расхода, вязкости масла и допустимого перепада давления мало о чем говорит. Более тонкий фильтр не всегда лучше, потому что создает большее сопротивление потоку.

Почему гидравлический фильтр быстро забивается?

Причиной может быть сильное внешнее загрязнение, деградация масла, интенсивный износ узла, который дает много частиц, или элемент, не рассчитанный на нужный расход или грязеемкость. Если фильтр забивается заметно быстрее, чем обычно, стоит искать причину, а не только менять элемент.

Можно ли промывать гидравлический фильтр?

Это зависит от конструкции. Некоторые металлические сетчатые элементы допускают очистку, если это предусмотрел производитель. Бумажные и большинство тонких синтетических элементов предназначены для одноразового использования.

Чем напорный фильтр отличается от сливного?

Напорный работает после насоса под высоким давлением, поэтому имеет более прочный корпус и защищает чувствительные узлы. Сливной стоит на линии возврата жидкости в бак, где условия работы и требования к конструкции и расходу иные. Они не взаимозаменяемы.

Для чего нужен фильтр-сапун?

Сапун пропускает воздух в бак и из него при изменении уровня масла и одновременно задерживает пыль. Осушающие сапуны дополнительно уменьшают поступление влаги.

Практический вывод: гидравлический фильтр поддерживает чистоту жидкости и бережет самые дорогие узлы системы. Подбирайте его по каталожному номеру и параметрам гидросистемы, следите за перепадом давления и индикатором, не ставьте слишком тонкий элемент без учета расхода, а также не забывайте о чистоте нового масла и сапуне гидробака.