Hidraulika

Hidraulika általánosságban

Gyakorlati tapasztalatok:... a hidraulikában történő szűrés értelméről és szükségszerűségéről

A hidraulika fogalma

A hidraulika kifejezést a görög "hydro" = víz és aulos"= cső szavakból eredeztetik.
Ma mindazon műszaki tudást kell hidraulika alatt értenünk, amelyek különféle erőknek, mozgásoknak folyadék segítségével történő átvitelével és irányításával függenek össze.
A leggyakrabban alkalmazott hidraulikus technika az olajhidraulika (ásványolaj, szintetikus olaj, növényolaj
vagy emulzió segítségével). Bizonyos területeken nehezen gyúlékony vagy nem éghető folyadékokat (poli-glikol oldatokat vagy különböző észtereket) alkalmaznak.
A hidraulika azon az elven alapul, hogy a folyadékok nem összenyomhatók, s így az erőátvitel aránylag kis veszteségekkel (pl. súrlódás) valósul meg.

Működés és alkalmazhatóság

A szivattyú nyomást állít elő. A hidraulikus munkahengereken vagy hidromotoron keresztül - különböző szabályozó és vezérlő egységek segítségével - az erő tökéletesen adagolt mozdulatokban és teljesítményben ölt testet.
Az utóbbi két évtizedben a hidraulika fejlődése rendkívül dinamikus volt. A gépek mozgása egyre gyorsabb, az átvitt erő egyre nagyobb lett. Ezenkívül a mozgások is mind bonyolultabbá, összetettebbé váltak. A mai hidraulikában nem ritka a különböző mozdulatok és teljesítmények egyidejű végrehajtása, legyen szó hidraulikus kotróról vagy fröccsöntőgépről, netán fémipari présről.
A mai járművek hidraulikus kormányművel, a munkagépek hidrosztatikus hajtással készülnek. Repülőgépeknél és helikoptereknél a manőverezéshez szükséges mozgások mind-mind hidraulika által végrehajtott mozdulatsorok. A modern színház szintén nem képzelhető el hidraulika nélkül. A hidraulika életünk részévé vált.

A fejlődés műszaki előfeltételei

A hidraulika ilyen dinamikus fejlődéséhez természetesen szükség volt egyre pontosabb vezérlőegységekre is, mint például szervo- és proporcionális szelepekre. Ezeknek a precíz vezérlőegységeknek, valamint az egzakt módon működő szivattyúknak, dugattyúknak és hidromotoroknak viszont nagyon tiszta energiaátviteli közegre, magyarán folyadékra van szükségük.

A hidraulikus folyadékok tisztasági osztályai

Az idők folyamán a hidraulikus folyadékok tisztaságának meghatározásához egységes szabvány került bevezetésre azzal a céllal, hogy a különböző területen dolgozó konstruktőrök, szűréstechnikával vagy karbantartással foglalkozó szakemberek egyszerűbben megtalálják a közös hangot.

A két legfontosabb, a hidraulikus folyadékok tisztaságát meghatározó szabvány az ISO DIS 4406 és a NAS 1638.
A szűréstechnikában mindkét szabványt előszeretettel alkalmazzák.

A tisztasági osztályok meghatározásának alapja a pontosan meghatározott nagyságú szennyezőanyag részecskék maximálisan megengedett száma egységnyi folyadékban.

A szűrő leválasztási foka, a hidraulikaszűrők b-értéke

A szűrőkkel szemben támasztott egyik legfontosabb követelmény a magas leválasztási fok. Ez gyakorlatilag annyit tesz, hogy a szűrőnek a megadott szűrési finomságnak megfelelő nagyságú ill. annál nagyobb szennyezőanyag részecskéket a lehető legmagasabb százalékos arányban ki kell szűrnie a hidraulikus folyadékból.

A leválasztás fokának meghatározásához alkották meg a szakemberek a b-érték fogalmát.
Ez az érték százalékban juttatja kifejezésre egy adott nagyságú ill. annál nagyobb részecskék leválasztásának fokát a szűrőben.
A b-érték a szűrő előtt és a szűrő után egy pontosan meghatározott időpontban és differenciálnyomásnál összeszámolt részecskék számából adódik.
Egy példa: 100 ml folyadékban a szűrő előtt 100.000 db 10 mikron vagy annál nagyobb szennyeződés található, a szűrő után viszont csak 1000 db.
b = 10 m = 100 x (100.000/1000)
Ez a b-érték azt jelzi, hogy az összes 10 mikron ill. annál nagyobb szennyezőanyag-részecske 99 %-át ez a szűrő leválasztja (kiszűri).

A hidraulikaszűrők szennyezőanyag-felvevő képessége

A hidraulikaszűrőkkel szemben támasztott másik fontos alapkövetelmény a hosszú élettartam. Ezt a megfelelően nagy szennyezőanyag-felvevő képességgel lehet elérni.
A szűrők egységes vizsgálata céljából került az ISO 4572-es szabvány szerint alkalmazott Multipass-teszt bevezetésre. Ezzel a vizsgálattal laboratóriumi körülmények között lehet a szűrők b-értékét és az elméleti szennyezőanyag-felvevő képességét megállapítani. Természetesen a gyakorlati értékek ettől eltérnek, köszönhetően például a gépekben fellépő különböző vibrációknak.

A hidraulikus folyadékok szűrése

Az egyre pontosabban dolgozó szelepek, az egyre magasabb nyomásértékek mind-mind finomabb és pontosabb szűrőanyagokat követelnek meg. Ezeknek a szűrőknek működésük teljes ideje alatt garantálniuk kell az előírt tisztaságot.
A szűrőanyagok kiválasztásában elsősorban az alkalmazott hidraulikus folyadéknak van szerepe. Az ásványolaj szűréséhez más szűrőanyagra van szükség, mint például a poliglikol-oldatéhoz.

Szennyezőanyag-forrás minden üzemben előfordul.

Szennyezőanyag-források, amelyek magából a rendszerekből adódnak.

Megkülönböztetünk tehát külső és belső szennyezőanyag-forrásokat. Ezekhez társulnak még az oxidációs folyamatokon keresztül megvalósuló vegyi elváltozások. Képződhet kondenzvíz a rendszerben, amely a hidraulikus folyadék élettartamára van negatív hatással.
A fémes szennyeződések nem csupán mechanikus úton fejtik ki hatásukat, hanem katalitikus úton a folyadékok idő előtt elöregedését segítik elő.

A szűrés előnyei

A szűrők fajtájának sokasága és kombinációja által minden hidraulikus folyadékot a kívánalmaknak megfelelően szűrni lehet, garantálva ezzel az előírt tisztasági osztályt
Az arra érzékeny komponenseket, mint a szivattyúkat, a szelepeket, vagy a vezérlőegységeket meg lehet általuk védeni a különböző szennyezőanyag forrásoktól.
Az öregedési folyamatot lassítani lehet alkalmazásukkal.
A berendezések élettartama a kopások minimalizálása miatt jelentősen megnő.
Elkerülhetők általuk a költséges javítások és a termelésből kiesett idő lerövidül.
Csökken a pótalkatrész igény, s kisebb lesz a hidraulikus folyadék felhasználás.

A kenőolaj jelentősége és működése

A kenőolaj feladata a súrlódás megakadályozása és a különböző alkotórészek egymáson siklásának lehetővé tétele.
Biztosítani kell az egymáson sikló alkotórészek hűtését.

A kenőolajjal szemben támasztott tisztasági követelmények - hasonlóan a hidraulikaolajéval - gyorsan nőttek. A golyóscsapágyak illesztései az egyre nagyobb igények kielégítése végett egyre pontosabbak lettek; a meghajtások fogaskerekei is egyre precízebben kapcsolódnak egymásba az egyre emelkedő fordulatszámok biztosítása céljából.
Ma már a konstruktőrök a hidraulikához hasonlóan pontosan előírják a kenőolaj tisztaságát.

Az olajtisztaság meghatározásához a hidraulikában már megismert szabványokat (ISO DIS 4406 vagy NAS 1638) alkalmazzák.

A kenőolaj szűrése

A hidraulikával ellentétben a kenéstechnikában magas vagy nagyon magas viszkozitású olajakat alkalmaznak.

A szűréstechnikában ez a magas viszkozitás különösen nagy figyelmet igényel a megfelelő szűrő kiválasztásakor.
Biztosítani kell, hogy a kenőolajat akkor is kis differenciálnyomással lehessen szűrni, ha az még üzemi hőmérsékletét nem érte el. Felépítésüket tekintve a hidraulikában alkalmazott szűrőkkel egyeznek meg a kenőolaj szűrők.