Хидравлични филтри

Хидравличните филтри защитават хидравличните системи от различни замърсявания, намиращи се в маслото, които могат да се образуват в резултат от триенето на отделните елементи на хидравличната машина и тяхното износване, както и поради химическата деградация на самото масло. Основно тяхно предназначение е отделянето на тези замърсявания от системата, като по този начин способстват за намаляване на износването на механизмите и осигуряват оптимални условия за експлоатация на хидравличната система. Също така повишават надеждността на системата, зависеща до голяма степен от свойствата на маслото и устойчивостта на отделните й елементи, които са подложени на действието на високи налягания, изтриване и ерозия, предизвикана от възникването на кавитация.

Ефективността на работа на хидравличните филтри и обезпечаването на безпроблемната работа на хидравличната система, от своя страна, зависи от използваните филтрационни материали. С използването на подходящи материали може да се намалят загубите на енергия, да се повиши работният срок на хидравличната течност и да се намали необходимостта от извършването на ремонтни дейности. От успешното улавяне и премахване на замърсителите зависи постигането на необходимото ниво на чистота в дадена хидравлична система. Това определя и необходимостта от периодична поддръжка и редовно почистване на филтърните елементи. В същото време е необходимо филтрирането да се извършва по начин, който да не нарушава потока масло или да води до прекомерен спад в налягането в рамките на системата. Според специалисти в областта, развитието на филтрацията на хидравличните системи е основно в три посоки: разработване на по-фини влакна за филтърната материя, организирането на различни слоеве и подредба на влакната, така че да се постигне оптимален ефект и подобряване на цялостната конструкция и дизайн на филтъра за постигане на повече полезна филтрираща площ, с цел повишаване на производителността.

Филтриращи елементи
Те се явяват основният елемент на филтъра, от който пряко зависи качеството на неговата работа. Видът на филтърните елементи и материалите, от които се изработват зависят преди всичко от необходимата степен на филтрация. Филтърните елементи могат да бъдат във формата на торба, мрежеста структура, подобна на кош или касета. Те могат да бъдат изработени от стоманена мрежа, целулоза или хартиена материя, стъклени влакна, синтетични влакна, активирана глина, водоабсорбиращи или магнитни материали. Корпусите на филтрите се изработват от алуминиеви сплави, PVC, черна или неръждаема стомана.

В хидравличните системи, изискващи точно очистване, предпочитано решение са порестите филтърни елементи, които обикновено съчетават неорганичен филтърен елемент с органичен такъв като например стъклени влакна с импрегнирана целулоза.
Според специалисти, избор на филтрационен материал за филтър с филтрационна преграда се явява компромис между трите основни параметъра: ефективност на филтриране, т. е. способността на филтъра да прихваща възможно най-голямо количество замърсявания, съдържащи се във филтрираните течности; абсорбционна способност на филтъра, т. е. количеството замърсявания, които филтърът може да задържи, докато настъпи необходимост за смяна и потокови съпротивления. Принципно, идеалният филтрационен материал е добре да има 100% ефективност, безкрайна абсорбционна способност и нулеви потокови съпротивления. За съжаление, това е идеализиран случай и реалните материали не биха могли да постигнат тези параметри. Необходимо е да се направи компромис чрез подбор на материал с възможно най-добрите характеристики за филтриране за всяко вещество.

Порестите филтрационни материали
теоретично могат да се разглеждат като сита с много малки отвори, през които текат филтрираните течности. Конструктивно те представляват филтърни елементи с преграда, изработена от специална хартия или филтърно влакно, често на гънки, заедно със стоманена мрежа с дребна плетка. Филтрите с порести филтрационни материали се характеризират с много добри филтрационни свойства и с висока устойчивост към механични натоварвания. Използването на подобни филтърни елементи, осигурява на филтъра много добра филтрираща способност и висока механична устойчивост, тъй като в порестата среда при филтрирането на течността се включва цялата структура на филтъра. Замърсяващите частици преминават през вътрешния слой на филтърния елемент. Добре е да се има предвид обаче, че в процеса на използване на филтъра, той постепенно се замърсява, вследствие от което съпротивлението му нараства и е необходима смяна на филтърния елемент.

Мрежести филтриращи елементи
В хидравлични системи, в които не се изисква висока точност на очистване на маслото, е възможно използването на мрежести филтриращи елементи, в които филтрационната преграда е изработена от метална мрежа с много дребна плетка. Те показват относително малка ефективност на очистването, тъй като са способни да прихващат само големи замърсявания, които се отлагат на повърхността на филтърния елемент. Частиците с малки размери преминават свободно през филтриращия материал. Продължителното използване на този тип филтри причинява запушване на филтърния елемент и намалява полезната площ за филтрация. Експлоатационният срок на филтъра и качеството на филтрацията зависи именно от нивото на замърсяване на филтриращия елемент. Съответно, с нарастване на степента на замърсяване намалява филтриращата способност на филтъра. Основно предимство на този тип филтриращи елементи е възможността за повторна употреба след точно очистване на филтрационната преграда.

Повърхностни и обемни филтри
Целулозата (хартия), преплетените стоманени влакна и преплетените влакна от полипропилен са сред най-често използваните материали за производство на повърхностни филтри. Срещат се и повърхностни филтри, изградени от метална нишка, намотана във формата на цилиндър. При тези филтри филтриращият материал обикновено е под формата на тънки пластове, които са многократно нагънати и извити във вид на звезда с няколко лъча. Подобна конструкция обезпечава голяма работна повърхност в малък обем. Тънките пластове са богати на пори, които задържат твърдите частици при преминаването на флуида през филтъра. Самият филтър може да е поместен в цилиндричен корпус, заедно с който да се заменя или да представлява сменяем филтърен елемент. Други широко използвани филтри – обемните, обикновено са изградени от целулоза, синтетични влакна, метални влакна, стъклени влакна, синтеровани метални гранули. Тези материали обикновено формират дебел пласт с тесни проходи (пори), през които флуидът преминава (подобно на пясъчен дренажен слой). Частиците на замърсителя попадат и се задържат в проходите, формирани от плътно подредените гранули, образуващи цилиндрична структура или от влакната, пресовани в тръбовидна форма.

Пътища за повишаване на ефективността
Сред най-често използваните форми на филтриращ материал са филтриращите материи, изработени от множество нишки с различна форма и големина, разположени на пластове, при което образуват многопластова мрежеста структура. Обикновено пътищата за повишаване на тяхната ефективност са насочени в две посоки. Едната е прибавяне на повече слоеве в опит да се реализира пълно задържане на частиците, които преминават през слоевете, а другата - по-добро уплътняване при производство с цел да се получат по-фини пори. В конструкцията на съвременните филтри често се обединяват материали за груба филтрация с такива за по-фина, с идеята по-едрите частици да бъдат задържани на повърхността, а по-фините - вътре в самия материал.
Подобряване на ефективността чрез увеличаване на слоевете или чрез по-фини пори може да има и нежелани последствия. И двата метода могат да доведат до увеличаване на пада на налягане във филтъра, което може да скъси живота на филтъра и да доведе до необходимост от ранната му подмяна.

Според специалисти, за повишаване на експлоатационния срок на елементите и за да се намали падът на налягането във филтърния елемент, е необходимо използването на по-фини влакна, с които да се постигне повече пространство за улавяне на частиците, а в същото време да се улесни преминаването на потока.