Przewodnik po filtracji w hydraulice maszyn

Awaria pompy hydraulicznej rzadko zaczyna się od nagłego uszkodzenia. Częściej poprzedza ją długi okres pracy na oleju zawierającym pył, opiłki metalu, włókna uszczelnień lub wodę. Ten przewodnik po filtracji w hydraulice pomaga dobrać rozwiązanie do układu, warunków pracy i wymagań producenta maszyny. W praktyce właściwy filtr ogranicza zużycie elementów precyzyjnych, przestoje serwisowe oraz kosztowne naprawy rozdzielaczy, zaworów i pomp.

Dlaczego czystość oleju hydraulicznego decyduje o trwałości

Olej hydrauliczny przenosi energię, smaruje podzespoły, odbiera ciepło i chroni powierzchnie przed korozją. Jednocześnie krąży przez szczeliny o bardzo małych wymiarach. W układach z pompami tłoczkowymi, zaworami proporcjonalnymi lub serwozaworami nawet zanieczyszczenia niewidoczne gołym okiem mogą przyspieszać ścieranie części roboczych.

Najgroźniejsze są twarde cząstki mineralne i metalowe. Działają jak materiał ścierny, zwiększają przecieki wewnętrzne i obniżają sprawność układu. Z kolei woda pogarsza własności smarne oleju, sprzyja korozji oraz może powodować uszkodzenie dodatków uszlachetniających. Problemem bywają też produkty starzenia oleju, takie jak osady i laki, które zakłócają pracę zaworów.

Filtr nie naprawi zużytej pompy ani nie zastąpi regularnej kontroli oleju. Jest jednak podstawową barierą, która zatrzymuje zanieczyszczenia zanim dotrą do elementów o najwyższej wrażliwości. Skuteczna filtracja oznacza mniej awarii, ale tylko wtedy, gdy filtr jest prawidłowo umieszczony i dobrany.

Przewodnik po filtracji w hydraulice: miejsca montażu

W jednym układzie hydraulicznym może pracować kilka filtrów, a każdy z nich spełnia inne zadanie. Nie należy oceniać ich wyłącznie po dokładności filtracji w mikronach. Równie istotne są przepływ, dopuszczalne ciśnienie, rodzaj medium oraz konstrukcja obudowy i wkładu.

Filtr ssawny

Filtr lub kosz ssawny montuje się przed pompą, zwykle wewnątrz zbiornika. Jego zadaniem jest zatrzymanie większych zanieczyszczeń, które mogłyby natychmiast uszkodzić pompę. Stosuje się tu najczęściej rozwiązania o relatywnie dużej przepustowości i mniejszej dokładności.

Zbyt gęsty filtr na ssaniu może być błędem. Jeśli powoduje nadmierny spadek ciśnienia, pompa nie otrzymuje odpowiedniej ilości oleju. Skutkiem może być kawitacja, hałas, przegrzewanie i szybkie zużycie. Dlatego filtr ssawny powinien chronić pompę przed dużymi cząstkami, lecz nie może ograniczać jej zasilania.

Filtr ciśnieniowy

Filtr ciśnieniowy pracuje za pompą, przed elementami wymagającymi wysokiej czystości oleju. Jest szczególnie przydatny w układach z zaworami proporcjonalnymi, sterowaniem precyzyjnym oraz pompami tłoczkowymi. Obudowa takiego filtra musi wytrzymać ciśnienie robocze i jego chwilowe wzrosty.

To rozwiązanie pozwala zatrzymywać zanieczyszczenia powstające w pompie, zanim olej trafi do pozostałej części układu. Trzeba jednak uwzględnić spadek ciśnienia oraz przewidzieć wskaźnik zanieczyszczenia wkładu. Filtr bez kontroli stanu może zostać wymieniony za późno albo zbyt wcześnie.

Filtr powrotny

Filtr powrotny montuje się na przewodzie prowadzącym olej z powrotem do zbiornika. Przechwytuje cząstki pochodzące z siłowników, silników hydraulicznych i innych odbiorników, zanim ponownie trafią do obiegu. W wielu maszynach jest to podstawowy element utrzymania czystości oleju.

Przy doborze należy sprawdzić maksymalny przepływ powrotny, a nie tylko wydajność pompy. Podczas jednoczesnej pracy kilku odbiorników lub szybkiego ruchu siłownika przepływ powrotny może okresowo znacząco wzrosnąć. Za mały filtr będzie generował duży opór i może otwierać zawór obejściowy.

Filtr bocznikowy i odpowietrznik zbiornika

Filtracja bocznikowa oczyszcza część oleju niezależnie od głównego przepływu. Działa wolniej, lecz może utrzymywać dobrą klasę czystości bez zwiększania oporów w podstawowym obiegu. Sprawdza się zwłaszcza w dużych układach przemysłowych, gdzie olej pracuje przez długi czas.

Nie wolno pomijać odpowietrznika zbiornika. Przy zmianie poziomu oleju zbiornik zasysa i wypuszcza powietrze. Standardowy korek może wpuszczać pył i wilgoć, a zanieczyszczenia dostające się tą drogą obciążają całą instalację. W maszynach pracujących w zapyleniu, wilgoci lub na zewnątrz warto stosować odpowiedni filtr odpowietrzający.

Dokładność filtracji: co oznaczają mikrony i współczynnik beta

Wartość podawana w mikronach informuje o wielkości cząstek, które filtr ma zatrzymywać, ale sama nie opisuje pełnej skuteczności wkładu. Filtr 10 µm jednego producenta może zachowywać się inaczej niż filtr o tej samej deklarowanej wartości innej marki. Znaczenie ma materiał filtracyjny, powierzchnia czynna, konstrukcja oraz zdolność zatrzymywania zanieczyszczeń.

Pomocny jest współczynnik beta, oznaczany jako βx. Pokazuje stosunek liczby cząstek o wielkości x przed filtrem do liczby tych cząstek za filtrem. Im wyższa wartość beta, tym większa skuteczność filtracji dla określonej wielkości cząstek. Przykładowo β10 = 200 oznacza wysoką skuteczność wychwytywania cząstek o wielkości 10 µm i większych.

Nie należy automatycznie wybierać najdrobniejszej dostępnej filtracji. Bardzo dokładny wkład może szybciej się zapełniać lub powodować niekorzystny spadek ciśnienia, jeśli nie został dobrany do rzeczywistego przepływu i lepkości oleju. W układach o wysokich wymaganiach czystości jest potrzebny, ale w prostszym układzie mobilnym może nie dawać proporcjonalnej korzyści.

Klasa czystości oleju a wymagania układu

Czystość oleju często określa się według normy ISO 4406. Kod zawiera trzy liczby odnoszące się do liczby cząstek o wskazanych rozmiarach w określonej objętości oleju. Niższe wartości oznaczają czystszy olej. Wymaganą klasę powinien wskazywać producent maszyny, pompy albo zastosowanych zaworów.

Układ z prostą pompą zębatą i siłownikami zwykle toleruje więcej zanieczyszczeń niż instalacja z serwozaworami. Maszyny budowlane, rolnicze i leśne pracują ponadto w środowisku o wysokim zapyleniu, więc ich potrzeby eksploatacyjne różnią się od stacjonarnej prasy pracującej w hali. Dobór zawsze trzeba odnieść do konkretnego zastosowania, a nie do jednej uniwersalnej wartości mikronowej.

Badanie próbki oleju daje znacznie więcej informacji niż ocena wzrokowa. Przezroczysty olej nie musi być czysty, ponieważ najgroźniejsze cząstki są często zbyt małe, by je zobaczyć. Analiza pozwala ocenić poziom zanieczyszczeń stałych, obecność wody oraz symptomy zużycia podzespołów.

Jak dobrać filtr do maszyny lub instalacji

Najbezpieczniejszą drogą jest identyfikacja elementu po numerze katalogowym filtra, danych maszyny lub parametrze obudowy. Przy zamienniku trzeba porównać wymiary, rodzaj i rozmiar gwintu, wysokość, uszczelnienie, kierunek przepływu oraz parametry pracy. Podobny wygląd nie potwierdza zgodności.

W przypadku wkładów hydraulicznych należy dodatkowo sprawdzić dokładność filtracji, materiał medium filtracyjnego, dopuszczalne ciśnienie różnicowe i obecność zaworu obejściowego. Filtr pełni swoją funkcję tylko wtedy, gdy olej faktycznie przepływa przez medium. Otwarty zawór bypass przy zbyt dużym oporze chroni instalację przed ograniczeniem przepływu, ale jednocześnie kieruje olej z pominięciem wkładu.

Przy wyborze warto zebrać cztery grupy danych:

• typ maszyny, model oraz numer części producenta,
• miejsce pracy filtra: ssanie, ciśnienie, powrót, obieg bocznikowy lub odpowietrzenie,
• przepływ nominalny i maksymalny oraz ciśnienie robocze,
• rodzaj oleju, jego lepkość i wymaganą klasę czystości.

Dla warsztatu, serwisu flotowego lub działu utrzymania ruchu opłacalne jest także ujednolicenie zapasu filtrów dla powtarzalnych maszyn. Nie chodzi o zastępowanie różnych części jednym wkładem, lecz o planowe utrzymywanie właściwych referencji na stanie. Skraca to przestój po przeglądzie i ogranicza ryzyko montażu przypadkowego zamiennika.

Kiedy wymieniać filtry hydrauliczne

Termin wymiany należy ustalać przede wszystkim według dokumentacji producenta oraz wskazań wskaźnika zanieczyszczenia. Harmonogram oparty wyłącznie na liczbie motogodzin jest użyteczny, ale nie uwzględnia wszystkich warunków. Filtr w maszynie pracującej sporadycznie w czystej hali zużywa się inaczej niż identyczny element w ładowarce działającej codziennie na placu przeładunkowym.

Filtr trzeba wymienić po awarii pompy, naprawie siłownika, uszkodzeniu przewodu lub każdym zdarzeniu, które mogło wprowadzić do układu zanieczyszczenia. Warto również zwrócić uwagę na zmianę temperatury pracy, spadek wydajności, nietypowy hałas pompy i częste alarmy różnicy ciśnień. Objawy nie zawsze wskazują wyłącznie na filtr, ale wymagają kontroli układu.

Podczas wymiany należy zachować czystość. Nowy wkład nie powinien leżeć otwarty w zapylonym miejscu, a obudowę trzeba oczyścić przed demontażem. W przypadku filtrów puszkowych uszczelkę smaruje się zgodnie z zaleceniem producenta, a element dokręca z właściwą siłą. Zbyt mocne dokręcenie może uszkodzić uszczelnienie, zbyt słabe grozi wyciekiem.

Dobry filtr hydrauliczny jest częścią planu utrzymania maszyny, a nie jedynie pozycją na liście materiałów eksploatacyjnych. Przed zamówieniem warto potwierdzić parametry i warunki pracy - właściwie dobrany element pomaga utrzymać olej w wymaganej klasie czystości oraz pozwala maszynie pracować bez niepotrzebnych przerw.