Hydrauliikan puhtaus
Hydraulijärjestelmän pitkä käyttöikä ja häiriövapaa toiminta edellyttää riittävää puhtautta ja oikeaa käyttölämpötilaa. Hydrauliikan puhtaus on tärkein yksittäinen tekijä järjestelmän toimintavarmuudessa. Suuri osa järjestelmien vioista johtuu suoraan öljyn tai komponenttien epäpuhtauksista.
Epäpuhtauksien hallinta ja alkuperä
Hydraulineste sisältää aina epäpuhtauksia, jotka heikentävät järjestelmän toimintaa. Epäpuhtaudet voivat olla sekä kiinteitä epäpuhtauksia sekä muita nesteitä sekä kaasuja. Epäpuhtauksien hallinta on tärkeää, koska niitä sekä pääsee järjestelmään että syntyy järjestelmässä jatkuvasti.
Alkujaan järjestelmään päätyy epäpuhtauksia komponentteja ja järjestelmiä rakennettaessa. Yleinen harhaluulo on, että uusi öljy olisi puhdasta. Tämä ei pidä paikkansa, uusi hydraulineste sisältää epäpuhtauksia ja varsinkin tynnyriöljy on puhtausluokaltaan niin heikkoa, ettei sitä saa missään tapauksessa lisätä järjestelmään ilman suodatusta. Hyvä apuväline öljyn täyttöön on esimerkiksi tämän kaltainen suodatinyksikkö:
Käytön aikana epäpuhtauksia kulkeutuu järjestelmään esimerkiksi huohottimen ja sylinterien männänvarsien kautta sekä öljyn lisäysten ja huoltojen aikana.
Käytön aikana järjestelmä tuottaa epäpuhtauksia esimerkiksi pumpuissa ja venttiileissä, joissa liikkuvat osat kuluvat ja niistä irtoaa hiukkasia.
Miksi puhtaudella on merkitystä?
Puhtauden merkitys voidaan tiivistää kolmeen kohtaan:
- Toimintavarmuus: Pienetkin epäpuhtaudet voivat jumittaa venttiileitä, kuluttaa pumppuja tai aiheuttaa vuotoja ja toimintahäiriöitä.
- Käyttöikä: Puhtaan öljyn avulla komponenttien käyttöikä moninkertaistuu.
- Kustannussäästöt: Ennakoiva puhtaudenhallinta estää ison osan ennakoimattomista järjestelmän rikkoutumisesta.
Kaikkia epäpuhtauksia ei voida poistaa, joten oleellista on yrittää poistaa järjestelmän kannalta haitallisimmat epäpuhtaudet. Proportionaaliventtiilit ovat herkempiä epäpuhtauksille, kun ON/OFF-venttiilit, koska välykset ovat pienempiä, joten myös suodatus tulee olla tarkempaa.
Puhtauden mittaus
Hydrauliöljyn partikkelipuhtaus voidaan todeta esimerkiksi partikkelilaskurin avulla, joka kytketään mitattavaan järjestelmään. Puhtaustaso määritellään yleisesti ISO 4406 -standardin mukaisesti. Puhtausluokka ilmoitetaan kolmella luvulla, kuten 18/16/13, jotka kuvaavat eri kokoluokan hiukkasten määrää.
Koodin kolme numeroa vastaavat sellaisten hiukkasten määrää, jotka ovat suurempia tai yhtä suuria kuin kolme kriittistä mikronikokoa:
- Ensimmäinen luku: Hiukkaset, joiden koko on ≥ 4 μ m (hienojakoinen liete ja pöly).
- Toinen luku: Hiukkaset, joiden koko on ≥ 6 μ m (välyksiin tunkeutuvat ja kulumista kiihdyttävät hiukkaset).
- Kolmas luku: Hiukkaset, joiden koko on ≥ 14 μ m (suuremmat partikkelit, jotka voivat aiheuttaa välittömän tukoksen tai vaurion)
Koska pieniä hiukkasia on öljyssä aina enemmän kuin suuria, koodin luvut ovat lähes poikkeuksetta laskevia (esim. 19/17/14). ISO 4406 -järjestelmässä jokainen koodinumero edustaa tiettyä hiukkasmäärän puolitusta tai tuplaantumista. Kun koodin numero nousee yhdellä, hiukkasten määrä öljyssä kaksinkertaistuu. Esimerkiksi luku 19 tarkoittaa 2500-5000 hiukkasta per millilitra.
Meillä on käytössä Hydacin partikkelilaskurit, joilla todetaan valmistamiemme hydrauliikkajärjestelmien puhtaus ja voimme tehdä puhtausmittauksia asiakkaiden järjestelmissä.
Tarvittaessa öljyn puhtaus voidaan tarkistaa myös laboratoriotesteillä.
Kuinka puhtautta ylläpidetään?
Merkittävin asia puhtauden ylläpidon kannalta on oikein mitoitetun ja oikein huolletun suodatuksen käyttäminen hydrauliikkajärjestelmissä.
Paluusuodatin on hydrauliikkajärjestelmien yleisin ja kustannustehokkain suodatin. Se asennetaan paluulinjaan juuri ennen kuin öljy virtaa takaisin öljysäiliöön. Se asennetaan usein suoraan säiliön kannelle.
- Miten se toimii: Kun sylinterit ja moottorit tekevät työtänsä, niihin pääsee väkisinkin mikroskooppista likaa tiivisteiden ohi ja komponenteista irtoaa kulumishiukkasia. Paluusuodatin kerää kaiken tämän paluuvirtauksen mukana tulevan lian talteen ennen kuin se pääsee sekoittumaan säiliön puhtaaseen öljyyn.
- Rakenne: Paluulinjassa vallitsee matala paine (yleensä alle 10 baria), joten suodattimen runko voi olla kevyt, esimerkiksi alumiinia tai muovia.
- Suodatustarkkuus: Tyypillisesti 10–25 μm. Se pitää öljyn yleisen puhtaustason hyvänä, mutta ei yksinään riitä suojaamaan kaikkein herkimpiä venttiileitä.
Painesuodatin asennetaan hydrauliikkapumpun jälkeen korkeapainelinjaan, juuri ennen kaikkein herkimpiä komponentteja (kuten proportionaali- ja servoventtiileitä).
- Miten se toimii: Se toimii "viimeisenä lukkona". Painesuodatin suodattaa säilöstä imetyt epäpuhtaudet ja pumpussa syntyvät epäpuhtaudet ennen kuin se ehtii venttiileille.
- Rakenne: Suodattimen pesän (rungon) on kestettävä järjestelmän täysi työpaine, usein 210–420 baria. Tämän vuoksi ne ovat painavia, valurautaisia tai teräksisiä ja hinnaltaan arvokkaampia.
- Suodatustarkkuus: Erittäin korkea. Koska ne suojaavat kriittisiä osia, niissä käytetään tiheitä lasikuitu- tai komposiittielementtejä, joiden suodatustarkkuus on usein 3–10 μm.
Molempien yhteiset tärkeät varusteet
Sekä paine- että paluusuodattimissa käytetään kahta kriittistä lisävarustetta, joita kannattaa seurata:
- Ohitusventtiili (Bypass): Jos suodatin menee täysin tukkoon tai öljy on kylmänä erittäin jäykkää, ohitusventtiili aukeaa. Tämä estää suodatinpatruunan repeämisen, mutta päästää tällöin hetkellisesti suodattamatonta öljyä läpi.
- Likaantumisenosoitin: Mekaaninen, optinen tai sähköinen mittari (usein paine-eromittari), joka kertoo, kun suodatinpanos on tukkeutumassa ja se on aika vaihtaa ennen kuin ohitusventtiili aukeaa.
Paine ja paluusuodattimien lisäksi järjestelmissä voi olla sivuvirtasuodattimia. Sivuvirtasuodattimella saadaan puhtaustasoa parannettua, koska se voi suodattaa öljyä koko ajan järjestelmän tilasta huolimatta. Usein sivuvirtasuodattimien suodatustarkkuus valitaan paine- ja/tai paluusuodattimia tarkemmaksi.
Ilmansuodattimen kautta ilma virtaa säiliöön ja säiliöstä. Ilmansuodattimen suodatustarkkuus on yleensä 2 tai 3 mikronia. Ilmansuodattimen vallinnassa on otettava huomioon lähinnä se, että läpäisy on riittävän suuri.
Putkistojen huuhtelu
Isommissa teollisuusjärjestelmissä hydrauliikkaputkistojen oikeaoppinen huuhtelu on tärkeä osa oikean puhtaustason saavuttamista. Hyvin suoritettu huuhtelu poistaa suuren osan putkistotarvikkeiden sisältämistä ja asennuksen aikana järjestelmään päässeistä epäpuhtauksista ja auttaa hydrauliikkajärjestelmän käyttöönotossa.