naar top
Menu
Logo Print

FILTER ONMISBAAR BIJ HYDRAULISCHE AANDRIJVING

Hydrofilter onontbeerlijke bouwsteen

Vervuilingsdeeltjes, zoals roest, vezels en zand,
moeten zelfs uit nieuwe olie gefilterd worden
(microscoopfoto op 100x)

Een filter in de hydraulica, soms een hydrofilter genoemd, is vandaag de dag een onontbeerlijke bouwsteen van een hydraulische aandrijving; stationair of mobiel, outdoor of indoor. Een filtersysteem is misschien wel het belangrijkste deel van een Condition Monitoring System (CMS), dat zelf het controledeel is van een proactief onderhoudsproject. En toch is er nog veel te weinig kennis aanwezig om een degelijk ontwerp van machines en installaties te overwegen met echte en doelmatige controlesystemen, en dat wegens … de kostprijs.

FILTERS IN DE 'GOLDEN SIXTIES' EN DAARVOOR

Uit een boek over filters dat gepubliceerd werd in1963: “Ter bescherming van de kwetsbare elementen van een hydraulische aandrijving tegen beschadiging, vastzitten of verstoppen door verontreinigingen zoals stof, zand en metalen slijtagedeeltjes, worden er filters toegepast." In principe bestaat een filter uit een huis met aan- en afvoeraansluitingen, waarin een filterelement is aangebracht. Naargelang van de constructie van het filterelement onderscheidt men hoofdzakelijk spleetfilters, gaasfilters, sintermateriaalfilters en magneetfilters.

Spleetfilter

px198198px

De spleetfilterelementen zijn opgebouwd uit compact samengebouwde, dunne metalen schijven of draden met een zodanige vorm dat ze spleetvormige openingen met een spleethoogte vanaf circa 0,08 mm vormen. 

Gaasfilter

Gaasfilterelementen worden opgebouwd uit messinggaas met een maaswijdte vanaf circa 0,06 mm. De elementen in hun eenvoudigste vorm bestaan uit een cilindrische gaasmantel. Om echter een groot filteroppervlak per volume-eenheid te verkrijgen, past men meestal elementen in ster- of schakelvorm toe.

Magneetfilters

Bij de magnetische filters bestaat het filterelement uit één of meerdere permanente magneten die de stalen deeltjes in de vloeistoffen aantrekken en vasthouden. In de eenvoudigste toepassingen worden de magneten zonder meer in het oliereservoir aangebracht.

Sintermateriaalfilters

Bij elektrohydraulische servosystemen maakt men gebruik van uit sintermetaal of poreus papier vervaardigde elementen. Meestal wordt de vloeistof dan eerst voorgereinigd met een spleet- of een gaasfilter om een snelle vervuiling van de microfilter te voorkomen. In de jaren zestig waren de werkdrukken relatief laag. Dus waren de diameters van de cilinders voor eenzelfde kracht groot en lagen de debieten voor een gegeven snelheid (zeer) hoog. De filterelementen bestaan uit geweven metaaldraden, poreus papier of ander 'grof' materiaal, waardoor de doorlaatoppervlakte voor het gegeven debiet groot is en de gehele filter zeer groot. Ze worden filterkuipen genoemd en zijn soms van steunpoten voorzien. Bij eenheidsoppervlaktes met dikke vezels is er maar een kleine doorlaatoppervlakte. Bij de dunne vezels is er een grote doorlaatoppervlakte. De verhouding ligt in de grootteorde van 4 à 5, dus bij fijne vezels mag de totale filteroppervlakte tot 4,5 maal kleiner zijn voor eenzelfde debiet. Bij eenzelfde filteroppervlakte kan er dus 4,5 keer meer vloeistof doorgelaten worden. De benaming van de maaswijdte werd in 'mesh' weergegeven, waarbij 'mesh' niet te vergelijken valt met een bepaalde afmeting (100 mesh betekent 100 mazen per oppervlakte-eenheid en komt overeen met 149 μm). Micrometer is wel een afmeting, maar dan van de 'diameter' van de maas. Hoe meer 'mesh', hoe kleiner de maaswijdte. Filters van100 mesh of 200 mesh bevonden zich bij de meest gebruikte filters.

COMPACTER WERKEN

207px

Rond de jaren zeventig werd de werkdruk hoger, omdat men compacter wilde werken. De cilinders werden smaller en voor eenzelfde krachtoverbrenging moest de druk dus stijgen, met als gevolg dat ook het gebruikte materiaal een hogere weerstand moest hebben. Ook de pompen mochten kleiner (want: een kleiner debiet voor dezelfde snelheid) uitgevoerd worden, maar ze moesten wel aan hogere drukken kunnen weerstaan. Daarenboven moest de speling van de schuif in het kleplichaam drastisch verminderen om het interne lekken laag genoeg te houden.

De volgende formule illustreert dit goed: π b³ D Δp Q = 12 μ Lwaarbij:Q = de volumestroomb = de speling tussen de schuif en de klepD = de diameter van de schuifΔp = de drukvalμ = de viscositeitL = de lengte van de boring. Zeer belangrijk is de speling, want in de formule staat b in de derde macht. Dat heeft tot gevolg dat een kleine speling minder grote deeltjes kan doorlaten en dat de maaswijdte van de filter (veel) kleiner moet. Dit werd de grote uitdaging, want 10 μm was algemeen bekend als de fijnste filter voor de industrie. Bij de industrie was de luchtvaart niet inbegrepen; daar golden andere normen. Wat die 10 μm betekende, was dan ook de vraag. In feite was de cijferwaarde de nominale waarde die de fabrikant van de filter opgaf.

Nominale filtering is een arbitraire waarde in micrometer van de filterfabrikant. De reproduceerbaarheid is echter niet vast te stellen, dus wordt ze afgekeurd. De kleinere spelingen hadden tot gevolg dat men de verontreinigingen steeds beter moest definiëren, want ondertussen waren de kunststoffen overal aanwezig en werd de luchtbezoedeling voortdurend erger.

Absolute filtering is de diameter van het grootste harde, bolvormige deeltje dat door de filter kan onder specifieke testvoorwaarden. Het is een indicatie van de grootste opening in het filterelement. Deze bepaling is wel reproduceerbaar en voor een stuk normaliserend. Wel gaat het om een onvolledige definitie: de andere doorlaatopeningen worden niet in grootte bepaald. Het kan dus best dat de absolute filteringsgraad voor twee filters dezelfde is, stel 20 μm, maar dat de overige doorlaatopeningen bij de ene bv. 16 μm groot zijn en bij de andere 10 μm. Daarom hoort er bij de definitie van de absolute filteringsgraad een tweede getal dat het gemiddelde aangeeft.

NIEUWE FILTERMEDIA

De tijd is gekomen om filtermedia te introduceren als een antwoord op de uitdagingen van de evolutie van de componenten in een hydraulisch systeem. Metaalgaas wordt afgeschreven omdat het te onderhevig is aan corrosie, roest en dergelijke; papier, of liever 'cellulose', wordt afgevoerd als niet-verenigbaar met fluctuerende en hoge drukken. Dus blijft er over: glasvezel, gebonden met hars. Glasvezel is inert ten opzichte van de meeste invloeden van het oxideren, de temperatuur en zuren. De harsbinding biedt ook weerstand aan de drukpieken en is tegelijkertijd nog flexibel genoeg om de pieken te 'absorberen'.