Suodattimet

Omat koneet

Suodattimet

Ajoneuvo- ja konetekniikassa teknillisessä mielessä suodatin on verkko, jonka läpi johdetaan kaasua tai nestettä, josta pitää erottaa pois haitallisia aineosia.
Suodattimen tärkeimmät ominaisuudet ovat partikkeleiden suodatuskyky. Partikkeleiden koko määritellään kohteen vaatimusten mukaan. Mittayksikkönä on µ = mikrometri eli metrin miljoonasosa! Vertailukohteena mainittakoon, että ihmisen hius on n. 40 µ.

Likakapasiteetti on ominaisuus, jolla määritellään kuinka paljon epäpuhtauksia suodatin pystyy keräämään, ennen kuin ennalta määritelty paine-ero likaisen ja puhtaan öljyn välillä saavutetaan.
Tämän paine-eron suodattimen valmistaja määrittelee ja sitä mitataan erilaisilla menetelmillä. Paine-eroa mitataan standardisoiduilla testeillä ja tulos merkitään dP-merkinnällä (delta ΔP). dP-ominaisuuteen vaikutetaan erilaisilla suodatinmateriaaleilla ja rakenneratkaisuilla. Yhteistä kaikille on se, että pyritään löytämään keinoja, joilla saada suodattimille mahdollisimman suuri tehollinen suodatuspinta-ala kohtuulliseen hintaan.
Paine-eroa valvotaan erilaisilla antureilla, jotka ilmaisevat maksimipaine-eron. Suodatin on vaihdettava ja suodatinelementtiä suojellaan esimerkiksi by pass-venttiileillä.
By pass-venttiilien aukeaminen kertoo liian suuren paine-eron muodostumisesta. Ilmiö ilmaistaan erilaisilla antureilla.

Suodatinjärjestelmä on yhtä hyvä kuin sen heikoin lenkki. Tällä tarkoitetaan, että hydrauliikkasuodatinjärjestelmä pitää ajatella kokonaisuutena, johon kuuluvat säiliöiden huohotinsuodattimet. Hydrauliikkajärjestelmä hengittää koko ajan järjestelmän toimiessa. Ilmiö jatkuu myös työkoneen ollessa lepotilassa ulkoilmaolosuhteissa.

Ilman lämpötilan vaihdellessa öljy ”hengittää” imien kosteutta. Huohotinsuodattimet jaetaan kahteen eri versioon eli venttiilillä varustetut ja venttiilittömät. Syynä tähän ovat rakenne-erot hydrauliikkapumppujärjestelmissä. Nykyisin yleisimmin käytössä olevat hydrauliikkapumput ovat säätötilavuusaksiaalimäntäpumppuja ja niiden itseimukyky on heikko verrattuna hammaspyörä- ja lamellipumppuihin. Pumppujen kavitaatioriski on suuri, kun öljy lämpenee. Kavitaatio on ilmiö, jossa neste, yleensä vesi, alkaa kiehua paineen laskun johdosta. Maksimissaan 0.5 bar paineventtiilillä varustetut huohotinsuodattimet nostavat pumpun imutehoa lievällä säiliön ylipaineistuksella. Samalla ylipaine vähentää kavitaatioriskiä sekä vaahtoutumista. Hammaspyörä- ja lamellipumppujärjestelmissä itseimukyky on niin voimakas, että huohotin voi olla vapaasti hengittävä, eikä kavitaatioriski ole vallitseva.

Suodatustehokkuuden pitää olla 5- 10 µ eli vähintään sama mikä on koko järjestelmälle suunniteltu suodatustehokkuus. Hydrauliikkaöljysäiliön imuputkessa on imusuodatin, jonka käyttöä pitää miettiä tapauskohtaisesti. Ulkoilmakäytössä kylmissä olosuhteissa öljy on jäykkää ja tällöin pumpun kavitaatioriski kasvaa (aksiaalimäntäpumppu). Kavitointi on pumpulle vaarallinen ilmiö ja sitä pyritään kaikin tavoin estämään. Pumpusta kuuluu voimakas ääni ja kavitaatio aiheuttaa pumpulle vakavia vaurioita.

Hydrauliikkajärjestelmät luokitellaan kolmeen eri kategoriaan. Matalapainejärjestelmät ovat painealueiltaan 0,6 - 3 mPa (6- 30 bar). Keskipainejärjestelmät ovat painealueiltaan 3 - 16 mPa (30- 160 bar). Korkeapainejärjestelmät ovat painealueeltaan 16- 30 mPa (160- 300 bar).
Kukin järjestelmä vaatii omantyyppisensä painesuodattimen. Huohotin - ja paluusuodattimet ovat samantyyppisiä kaikissa järjestelmissä.
Suodatintyyppeinä ovat ns. SPIN-ON – täysvaihtoiset kierrettävät suodatinpanokset tai koteloon tulevat vaihtoelementit.
SPIN-ON- suodatinpanokset kuuluvat tyypillisesti matalapainejärjestelmien suodattimiin ja vaihtoelementit keskipaine- ja korkeapainejärjestelmien suodattimiin.

PAINESUODATTIMET


Painesuodattimet jaetaan painealueidensa mukaan ja niissä on erilaisia rakenneratkaisuja. Lähes kaikissa suodatinjärjestelmissä on suojajärjestelmänsä eli ohivirtausventtiilit, jotka estävät suodattimia vaurioitumasta suodattimien tukkeutuessa ja/tai ylipaineen vuoksi.
Painesuodatin on tyypillisesti ns. täysvirtasuodatin, jolloin koko pumpun tuottama öljyvirta kulkee suodattimen läpi. Ainoastaan kylmäkäynnistyksissä tai suodattimen tukkeutuessa osa öljyvirrasta kulkee ohivirtaussuojaventtiilin (by- pass) kautta. Suodattimien rakenteista puhuttaessa suodatinelementeille annetaan ns. romahduspainearvo (eng. Collapse pressure).

Tämä tarkoittaa sitä, että jos suodatin tukkeutuu pahasti ja suodatinjärjestelmän by- pass – venttiilikään ei enää auta, niin suodatin menee kasaan ja aiheuttaa suuria ongelmia. Normaalisti by pass-venttiili aukeaa n. 5- 6 bar. paineella ja romahduspaineet vaihtelevat 10 bar (paluusuodatin) sekä 20 bar (painesuodatin) välillä. Suodatinelementin vaihtoaika alkaa merkkivalon sytyttyä ja / tai ns. pop up- indikaattorin näyttäessä maksimissaan sallittua paine-eroa.
Osa korkeapainesuodattimista on ns. täyspainesuodattimia. Niiden tarkoituksena on suojata erittäin kriittisiä järjestelmiä esim. lentokoneiden, pelastuslaitosten isojen henkilönostimien, tms. hydrauliikkajärjestelmiä.
Jos järjestelmäpaine on 200 bar, niin romahduspaine on 210 bar. Järjestelmiä valvotaan lastunilmaisimilla. Lastunilmaisin on sensori, joka ilmoittaa järjestelmän magneettisten partikkeleiden määrän yleisimmin varoitusvalolla.
Painesuodattimet on kytketty juuri ennen ohjausventtiilistöä, jota ne suojaavat. Työkonekäytössä tällaisia suodattimia ovat mm. esiohjauksen suodattimet eli servot.

PALUUSUODATTIMET


Paineistetun öljyn tehtyä tehtävänsä öljyvirta tulee paluulinjaan paluusuodattimien läpi ennen paluuta säiliöön. Koska virtaus on hidasta, niin paluulinjaan voidaan laittaa suodatustehokkuudeltaan paljon tiheämpi suodatin. Esimerkiksi jos painesuodatin on 10 µ suodatin, niin paluulinjaan voidaan kytkeä 5 µ:n suodatin ja / tai vaikka vettä erottava suodatin.

Suodattimen hinta koostuu monesta tekijästä. Suodattimien hinnoilla on merkitystä, koska erilaisia käyttökohteita ja vaatimuksia on valtava määrä. Välttämättä ei tarvitse hankkia kalleinta versiota, ellei käytössä olevan laitteiston tekniikka vaadi sitä. Perushydrauliikassa vanhaan hydrauliseen kippijärjestelmään ei tarvitse hankkia samanlaatuisia suodattimia kuin nykyaikaiseen hydrauliseen servojärjestelmään, joka löytyy metsä- ja kaivinkoneista, joissa käytettävät paineet ovat erittäin korkeat. Lyhyesti voidaan sanoa, että kun paine nousee, niin suodatusvaatimukset kasvavat.