Фильтры непрерывной очистки жидкости

Назначение фильтра состоит в том, чтобы снижать уровень загрязнений в рабочей жидкости при работе гидропривода до допустимого уровня и, тем самым, защитить элементы гидропривода от быстрого износа. Перед вводом установки в эксплуатацию ее промывают с использованием дешевых фильтров.

Очистка жидкости осуществляется путем пропускания потока жидкости через пористый фильтрующий материал, причем величина пор определяет тонкость фильтрации. Вследствие слипания частиц и постепенного засорения пор фильтры могут задерживать и более мелкие частицы.

Различают абсолютную тонкость фильтрации, номинальную тонкость фильтрации, средний размер пор фильтра и величину с.

Под абсолютной тонкостью фильтрации понимается размер наиболее крупной частицы, которая еще может пройти через фильтр.

Под номинальной тонкостью фильтрации понимают размер частицы, которая задерживается в порах номинального размера при многократном прохождении жидкости через фильтр.

Средний размер пор фильтра есть размер пор средней величины, полученный на основе гауссова распределения.

Величина с показывает во сколько раз больше число частиц, превышающих определенный размер, находится на входе в фильтр по сравнению с количеством частиц того же размера на выходе из фильтра:

с₅₀ =10 означает, что на входе в фильтр находится в 10 раз больше частиц крупнее 50 мкм, чем на выходе. На практике при выборе фильтра пользуются показателем номинальной тонкости фильтрации.

Рис. 13.11 иллюстрирует работу фильтра с непрерывной очисткой жидкости. Жидкость поступает в свободную полость между корпусом 2 и стаканом 3, полностью заполняя ее. Далее под действием давления жидкость проходит через фильтрующий элемент стакана 3 и поступает на выход. Фильтрующий элемент задерживает частицы в зависимости от номинальной тонкости фильтрации фильтрующего элемента. На обратный клапан 4 возложены две функции:

· защита фильтро-элемента от разрушения при внезапном повышении давления;

· перепускание жидкости к выходному отверстию при полной засоренности фильтро-элемента (работа обратного клапана создает иллюзию нормальной работы фильтра, в то время как фильтр практически не работает); это можно отнести к форсмажорному варианту работы фильтра: он позволяет не нарушать протекание технологического процесса в течении некоторого времени, что иногда чрезвычайно важно.

Рис. 13.11. Конструктивная схема фильтра и его условное обозначение:

1 – крышка; 2 – стакан; 3 – фильтроэлемент; 4 – обратный клапан

В качестве фильтрующих элементов используют:

· набор пластин (фильтры щелевые);

· войлок;

· фетр;

· металлокерамику;

· пористые пластмассы;

· пористые бронзы;

· многослойные сетки и ткани;

· картон;

· бумагу.

На рис. 13.12 дан поперечный разрез фильтра.

Механические фильтры по принципу действия делятся на поверхностные и глубинные (или объемные).

К первым относятся фильтры, задерживающие частицы в основном на поверхности фильтрующего элемента (рис. 13.13, а). В эту группу фильтров входят фильтры грубой очистки (сетчатые, проволочные) и фильтры тонкой очистки (бумажные и тканевые) при незначительной толщине фильтрующего материала.

Рис. 13.12. Поперечный разрез фильтра:

1 – крышка; 2 – стакан; 3 – перфорированный стержень; 4 – фильтроэлемент;

5 – стяжной болт; 6 – пробка для слива загрязненной рабочей жидкости;

7, 8, 9 – обратный клапан; 10 – пружина

Вторые задерживают частицы по мере просачивания жидкости через капиллярные каналы (рис. 13.13, б) в объеме материала. К этому типу фильтров относятся пластинчатые фильтры и разнообразные фильтры тонкой очистки с фильтроэлементами на основе войлока, фетра, многослойных конструкций из сетки и тканей, металлокерамики и т.п.

а б

Рис. 13.13. Поверхностная (а) и объемная фильтрация (б)

Рис. 13.14. Схема датчика засоренности

Фильтры могут оснащаться средствами визуальной или электрической индикации загрязненности, в них могут быть встроены магнитные уловители. Первичным преобразователем здесь выступает миниатюрный гидроцилиндр одностороннего действия. Степень засоренности фильтра определяют перепадом давления на фильтре. По мере засоренности фильтра давление перед фильтром растет. Когда сила давления на поршень превысит силу пружины, шток цилиндра выдвинется. Можно непосредственно наблюдать за выдвижением штока, либо это перемещение преобразовать в электрический сигнал для создания световой индикации или звуковой сигнализации. На рис.13.14 изображена схема датчика засоренности.

Одним из важнейших параметров любого фильтра является тонкость фильтрации. Тонкость фильтрации (очистки) оценивается по наименьшему размеру d частиц в мкм, содержащихся в очищенной жидкости.

Требования по тонкости очистки определяются наименьшей величиной зазоров в трущихся парах. По тонкости фильтрации отечественные

фильтры подразделяются на фильтры:

· грубой очистки ( ≥0,1);

· нормальной очистки ( ≥0,01);

· тонкой очистки ( ≥0,005);

· особо тонкой очистки ( ≥0,001);

Европейские стандарты предусматривают шесть уровней тонкости фильтрации:

· (1…3) мкм – авиационная техника, лабораторные условия;

· (2…5) мкм – авиационная техника, роботы, станки (высокое давление);

· (5…10) мкм – высококачественные гидропередачи высокой надежности;

· (10…20) мкм – гидропередачи общего назначения и мобильных машин при средних давлениях;

· (15… 25) мкм – гидравлические передачи для тяжелой промышлености при низких давлениях, системы с ограниченным сроком службы;

· (20…40) мкм – гидравлические передачи низкого давления с большими зазорами.

После того, как жидкость прошла фильтрацию, она должна соответствовать определенному классу чистоты. По величине максимального размера частиц и волокон в мкм, содержащихся в рабочей жидкости, их допустимому количеству в 100 см³ (ГОСТ 17216-77) существует 19 классов чистоты жидкости (00, 0, 1, 2, 3, …17). Так, например, жидкость 1 класса может содержать в 100 см³ :

· частиц размером свыше 1 мкм до 2 мкм – 1600 шт.;

· частиц размером свыше 2 мкм до 5 мкм – 125 шт.;

· частиц размером свыше 5 мкм до 10 мкм – 32 шт.;

· частиц размером свыше 10 мкм до 25 мкм –16 шт.;

· частиц размером свыше 25 мкм до 50 мкм – 3шт.;

· волокна отсутствуют.

17 класс чистоты допускает наличие 630 волокон. Волокнами считаются частицы толщиной не более 30 мкм при соотношении длины к толщине не менее 10:1.