4 minute read
Filtracija hidravličnih tekočin
from IRT3000 #154
V 38. delu Šole vzdrževanja hidravličnih naprav smo govorili o načinih merjenja čistoče hidravličnih olj. Prvi način je jemanje vzorca olja iz sistema in pošiljanje v specializiran laboratorij. Drugi način pa je meritev čistoče hidravličnih olj neposredno v hidravličnem sistemu. Pisali smo tudi o tem, kako preprečiti vdor nečistoč v hidravlični sistem. Medtem ko je fina, bolj učinkovita filtracija ključ do zagotavljanja bolj čistih hidravličnih tekočin, se je treba zavedati, da to stane 10-krat več, kot če bi poskrbeli, da nečistoče sploh ne bi prišle vanje.
V 39. delu šole vzdrževanja hidravličnih naprav pa bomo pisali, kako zelo je čistoča hidravlične kapljevine odvisna od trajnosti delovanja hidravličnih sistemov. To dosežemo z ustreznimi filtri, ki so v hidravličnem sistemu montirani na pravih mestih. Hidravlične filtrirne elemente delimo v dve glavni skupini, na površinske in globinske. Površinski filtri (slika 1) imajo tipično žično-pleteno mrežno strukturo, za npr. grobe sesalne filtre. Hidravlični tlačni in povratni ter obtočni filtri pa so najpogosteje globinske izvedbe (slika 2). To pomeni, da je filter sestavljen iz več enakih ali različnih koprenastih slojev. Njihova nazivna prepustnost je manjša od 25 µm.
Globinski filtri so sestavljeni iz debelejših plasti filtrirnega vlaknastega materiala. Za material globinskih filtrov se uporabljajo celuloza (papir), plastična, steklena ali kovinska vlakna. Umetna steklena vlakna so manjša in bolj homogena kot celulozna vlakna. Omenjeno je prednost steklenih vlaken, saj so zato bolj učinkovita. Steklena vlakna imajo manjši premer, zato zavzamejo malo prostora in omogočajo boljšo filtrabilnost. V primerjavi s celulozo omogočajo od tri- do petkrat večjo kapaciteto prevzetih delcev. Čeprav so filtrski elementi iz steklenih vlaken dražji od celuloznih, je njihova kapaciteta od tri- do petkrat večja. Steklena vlakna imajo pred papirnimi-celuloznimi tudi veliko prednost glede možne filtracije različnih kapljevin, od mineralnih in sintetičnih olj, kapljevin na osnovi vode itd.
Učinkovitost filtracije, predvsem za globinske filtre, se določi s pomočjo beta (ßx ) vrednosti. Če je v sistemu pred filtrom 1000 delcev večjih od 5 µm in jih po pretoku čez filter ostane le 10, potem lahko rečemo, da ima tak filter ß vrednost za delce večje od 5 µm enako 100 ali zapišemo z izrazom ß5 = 100 (slika 3). ß vrednost 100 pomeni 99 % izločljivost (µ) hidravličnega filtra, kar velja za absolutno stopnjo prevzemnosti oz. absolutno oceno filtrskega vložka. Pri tem je pomembno poudariti, da so danes na trgu že dostopni filtri, ki imajo ß vrednost precej večjo od 100.
ß vrednost ali učinkovitost filtriranja je odvisna od koncentracije nečistoč, vrste, velikosti in strukture delcev v primerjavi z »idealnimi« delci, ki se uporabljajo za izvedbo standardiziranega večprehodnostnega testa filtrov (testni prah). Torej z veliko verjetnostjo lahko trdimo, da bo ß-vrednost dosežena v realnem hidravličnem sistemu drugačna od standardne, ki je dosežena s testnim prahom. Globinski filtri zajemajo delce na dva načina. Prvi način je z neposrednim prestrezanjem, kjer se delci ujamejo v pore, ki jih tvorijo vlakna filtrirnega materiala. Drugi način zajemanja delcev pri globinski filtraciji pa je adsorpcija, kjer delci udarijo v vlakna filtrskega materiala in se nanje oprimejo zaradi elektrostatičnih – adsorpcijskih sil.
V primeru neposrednega prestrezanja delcev filtrirni material s fiksno porazdelitvijo velikosti por zagotavlja, da se delci, ki so enaki ali večji od velikosti por ujamejo in varno zadržijo ne glede na velikost pretoka fitlrirane tekočine. Po drugi strani pa so elektrostatične sile, ki dodatno zadržujejo delce na filtrskih vlaknih, šibke. Filtrirni material s široko – neenakomerno porazdelitvijo velikosti por, kot npr. celuloza, z adsorpcijo običajno zajamejo večjo količino nečistoč, katerih velikost je enaka ali večja od poroznosti filtra, v primerjavi s filtrirnimi materiali, ki imajo enakomerno porazdelitev por. V primeru filtrirnega elementa z enakomerno porazdelitvijo por se ujeti delci s spreminjanjem pretoka zlahka ločijo od filtrirnega materiala in potujejo naprej mimo filtra. V hidravličnih sistemih so pretoki redko stabilni, vendar se neprestano spreminjajo. Izvedene so bile številne študije vplivov spreminjajočega se pretoka na kvaliteto filtriranja. Ugotovljeno je bilo, da se učinkovitost filtriranja vidno slabša s povečanjem nihanja pretoka skozi filter. Rezultati prav tako kažejo, da nihanje pretoka zmanjšuje ß-vrednost filtra. Razlog za slabšo filtracijo pri nihajočem se pretoku je verjetno v vmesnem sproščanju tlaka v filtrirnem elementu, kar povzroča odlepljenje že ujetih delcev. Spreminjajoči se pretoki skozi filter pa posledično zahtevajo močnejšo strukturo fitlrirnega elementa, boljša dvokomponentna lepila ter močnejše podporne strukture (npr. koši iz perforirane pločevine).
