Témata
Reklama

Měření čistoty hydraulických kapalin

Jedním z nepostradatelných mechanických prvků, používaných při konstrukci a stavbě strojů, jsou v současné době hydraulické systémy. Pro své fyzikální vlastnosti byla zpočátku jako fluidní médium využívána voda. Tu postupem času nahradily výkonnější a dokonalejší kapaliny s vlastnostmi nezbytnými pro dlouhodobě spolehlivý provoz stávajících výkonných hydraulických systémů.

V současné době se již standardně v hydraulických systémech používají vysoce jakostní hydraulické oleje, které splňují a ve většině případů i vysoce překračují nejpoužívanější výkonnostní normy ISO 6743/4 a DIN 51 524.

Na moderní hydraulické oleje jsou kladeny vysoké nároky – termooxidační stabilita, vysoká mazivost, nízká pěnivost, dobrá odlučivost vzduchu, odolnost vysokým teplotám a tlakům, prodloužená životnost apod. Tyto všechny důležité parametry jsou při volbě hydraulického oleje brány již jako standardní. Proto volba nejvýkonnějšího hydraulického oleje nemusí vést k očekávané delší životnosti, pokud se při provozu hydraulického systému nezaměříme zejména na mechanické nečistoty.

Reklama
Reklama

Filtrace hydraulických kapalin

Mechanické nečistoty jsou v hydraulických kapalinách přítomny vždy a zpravidla jsou i příčinou většiny závad a poruch těchto obvodů. Následné prostoje strojů a strojních zařízení sebou nesou vysoké ztráty. Nedokonalá filtrace hydraulických kapalin má za následek opotřebení jednotlivých prvků hydraulického okruhu, zejména však funkčních částí s malou vůlí (axiální a radiální pístová čerpadla, lamelová čerpadla, proporcionální ventily a rozvaděče apod.). Důsledkem je zvětšování vůlí, snižování tlaku, zadírání kluzných lapovaných ploch a následná nefunkčnost řízení hydraulického okruhu.

Tab. 1. Třídy čistoty pro tlak 20 MPa

Požadovaná čistota hydraulického oleje je dána citlivostí použitých komponentů a měla by být definována výrobcem zařízení. Rozhodující roli zde hraje i provozní tlak, kdy uvedené třídy čistoty (tab. 1) jsou stanoveny pro tlak cca 20 MPa. Při nárůstu provozního tlaku o cca 5 MPa se doporučuje zvýšit filtraci o 1 třídu. V některých případech se doporučuje nový hydraulický olej plnit do systému přes filtrační zařízení, a to min. přes 3–5µm filtry.

Jak měřit mechanické nečistoty

K měření hydraulických kapalin se v současné době používá řada norem. Nejpoužívanější je stanovení kódu čistoty podle ISO 4406, ISO 4407 a NAS 1638. Základem ISO 4406 je stanovení počtu částic v 1 ml kapaliny, a to částice o velikosti větší než 4 µm, >6 µm, >14 µm. Vlastní vyjádření se značí kódem, např. 21/18/15 (počet částic: >4 µm je 10 000–20 000, >6 µm je 1 300–2 500, >14 µm je 160–320).

Kód čistoty ISO 4407 měří částice opticky – mikroskopem (absolutní filtrace), kde se sledují částice >5 µm a >15 µm. Vyjádření je kódem např.–/18/15. Jednotlivé stupně jsou rozděleny stejně jako u ISO 4406.

Další často používanou metodou je NAS 1638. Zde se hodnotí množství nečistot ve 100 ml kapaliny. Sledované částice jsou rozděleny do skupin podle velikosti: 2–5 µm, 5–15 µm, 15–25 µm, 25–50 µm, 50–100 µm, >100 µm. K jednotlivým rozsahům je stanoven počet částic např: 2–5 µm – NAS 7 (počet částic od 80 000 do 160 000); 5–15 µm – NAS 8 (počet částic od 32 000 do 64 000); 15–25 µm – NAS 7 (počet částic od 2 850 do 5 700) atd. Následně se vybere nejvyšší naměřená NAS, která je výslednou naměřenou hodnotou.

Přístroje na měření kódu čistoty

Kód čistoty je stanovován podle rozložení počtu a velikosti pevných částic (distribuce) v oleji. Data lze získat různými metodami – absolutní filtrace (kalibrovaná síta, mikroskop – olej je kompletně přefiltrován) a světelné absorpční metody (laser, „bílé světlo“ tzn. měří se „stíny“, které generuje paprsek na detekčním snímači). Ne všechny přístroje však měří skutečný obsah mechanických nečistot.

Světelné absorpční metody

Detekce snížení intenzity světla: Kapilárou prochází měřená kapalina. Velikost stínu vrženého částicí je úměrná poklesu energie dopadající na detekční snímač (viz obr. 1).

Detekce světelného rozptylu: Čítač částic používá místo normálního světla paprsků laseru, které jsou koherentní a monochromatické. Pokud se do tohoto paprsku dostane mechanická částice, dojde ke vzniku světelného rozptylu, který je následně detekován na detektoru (viz obr. 2).

Detekce snížení intenzity světla
Detekce světelného rozptylu

Základní nevýhodou světelných metod je tendence změřit i „falešné“ částice. Světelný tok ovlivňují při měření nejen pevné částice nečistot, ale i bublinky vzduchu a voda. V některých případech i aditivní složky, a to zejména vysokomolekulární polymery. Pokud není vzorek vhodně připraven před měřením (odvzdušnění kapaliny, ředění rozpouštědlem, zbavení vody), mohou tyto vlivy výrazně zhoršit výsledný kód čistoty.

Absolutní filtrace

Mikroskop

Olej je přefiltrován přes membránový filtr 0,8 µm a následně je pomocí automatického mikroskopu hodnocen počet částic a jejich rozměrová distribuce (viz obr. 3). Samotná metoda je popsána v normě ISO 4407. Výhodou této metody je, že eliminujeme vliv vody a vzduchu v oleji a každá měřená plocha je zároveň zobrazována na monitoru. Nevýhodou je pracnost a doba přípravy vzorku, nemožnost měřit tmavé oleje.

Olej je přefiltrován přes filtr a následně je pomocí automatického mikroskopu hodnocen počet částic.

Kalibrovaná síta

Používány jsou dva principy. Vzorek maziva je čerpán za konstantního tlaku přes soustavu sít s kalibrovanou porézností – sleduje se pokles rychlosti, nebo v druhém případě se sleduje tlaková ztráta na sítech při udržování konstantní rychlosti průtoku. Pro jednotlivé křivky poklesu průtoku/tlaku v čase byla potvrzena shoda s měřením na mikroskopu. Proto lze tuto metodu používat i pro vyjádření kódu čistoty.

Velký rozptyl výsledků

Společnost Paramo se již mnohokrát potýkala s velkým rozptylem výsledků kódu čistoty u nových olejů, zejména u přístrojů – automatický mikroskop vs. „bílé světlo“. Jelikož není dána žádná rozhodčí metodika na měření kódu čistoty, provedly se rozsáhlé kruhové zkoušky s neaditivovaným ložiskovým olejem a s hydraulickým olejem typu HM. A to nejpoužívanějšími metodami měření kódu čistoty: laser, „bílé světlo“, automatický mikroskop, kalibrovaná síta.

Významný rozdíl v naměřených hodnotách byl zejména u aditivovaného oleje – (viz tab. 2 – vzorek A). Navíc se chyba v měření výrazně zvýšila při důkladné homogenizaci vzorku. Důvod? Zejména načítání rozptýleného vzduchu a výše uvedených aditivačních prvků ve vzorku měřeného oleje. Z tabulky naměřených kódů čistoty je patrné, že u neaditivovaného oleje se kódy čistoty pohybují ± jedna třída NAS. Na rozdíl u aditivovaného oleje se kódy čistoty liší od NAS 6 až po NAS 12. Budeme-li brát jako referenční metodiku mikroskop, nejbližší měřené hodnoty udávají kalibrovaná síta. Naopak u optických přístrojů hraje velkou roli aditivace a bublinky v oleji.

Tab. 2. Naměřené kódy čistoty

Tato kruhová zkouška potvrdila, že rozhodujícím faktorem pro měření skutečného obsahu mechanických nečistot, obsažených v reprezentativním vzorku sledovaného hydraulického oleje, je volba odpovídající metodiky přístroje a vhodně připravený vzorek oleje.

Pavel Bureš
Pavel Němec

Paramo

lubos.krejcik@paramo.cz
www.paramo.cz

www.mogul.cz

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 121032
Datum: 17. 10. 2012
Rubrika: Trendy / Průmyslové kapaliny
Autor:
Firmy
Související články
Ovládání průtoku vody

WXU jednotky pro ovládání průtoku chladicí vody jsou kompaktní zařízení podobná ventilovým terminálům, které mají malé zástavbové rozměry a nízkou hmotnost. Sdružují standardní samostatná zařízení (ventily a průtokoměry) do jednoho bloku pro jejich snadnou obsluhu. V případě údržbářského zásahu se vyměňují pouze standardní díly.

Jednotky pro chlazení oleje v hydraulických okruzích

Ve výrobních oblastech průmyslu se pracovní podmínky liší natolik, že se provozní flexibilita chladicích jednotek stává jedním ze základních požadavků. Bez ohledu na to, zda je teplota vstupní vody +30 nebo +5 °C a venkovní teplota +45 nebo -25 °C, jsou jednotky Hyperchill díky svému technickému provedení a širokým možnostem speciálního vybavení schopny poskytovat nepřetržitý a efektivní výkon.

Regulační pohony hydraulických čerpadel

V posledních letech se hledají možnosti úspor energie i u hydraulických systémů. Tyto pohony jsou pomalu vytlačovány v oblasti menších sil a momentů elektromechanickými pohony. V oblasti vyšších výkonů - desítky a více kW - však hydraulické pohony stále představují hlavní možnost řešení, a to zpravidla ve spolupráci se stále se rozvíjející elektronikou. I tady však už existují čistě elektrická řešení. U vyšších výkonů i několik procent úspor dělá výrazné snížení spotřeby energie.

Související články
Pohony a hydraulika

Společnost Gates Corporation je celosvětová diverzifikovaná průmyslová společnost, která poskytuje vyspělá řešení přenosu síly a hydrauliky. Přináší totiž produkty a služby, které snižují celkové náklady na vlastnictví pro širokou řadu aplikací.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Jednokomorové dvoupotrubní dávkovače do CMS

Na rozdíl od stávajících dvoukomorových dávkovačů se šoupátkovými rozváděči, např. zn. Lincoln, jsou nové jednokomorové dávkovače řady 2D a 2DD nesrovnatelně jednodušší. Nový princip plnění dávkovacích komor prostřednictvím dvojice jednosměrných ventilů V1-V2 v sobě skrývá potenciál uspokojit poptávku po levném mazání tukem i pro běžné stroje a strojní zařízení. S tím byla odborná veřejnost seznámena v článku MM Průmyslové spektrum 11/2018, nazvaném Nová koncepce dvoupotrubních CMS.

Průtokoměr s oválnými koly

Potřeba měřit viskózní látky v průmyslu je velká. Společnost Kobold Messring pro tyto aplikace vyvinula průtokoměr s oválnými koly, model DON.

Řízení pohybu

Díky ročnímu obratu přes 13 miliard dolarů je společnost Parker Hannifin velkým hráčem na poli technologií a systémů pro řízení pohybu, který poskytuje specializovaná řešení pro komerční, mobilní, průmyslové a letecké obory.

Seminář průmyslového čištění

Odborné semináře průmyslového čištění poskytují odborníkům, provozním specialistům, technikům i řídicím pracovníkům českých a slovenských strojírenských firem prostor k seznámení s aktuálními světovými trendy.

Čistící síla pro hydraulické systémy

Majitelé podniků a provozovatelé strojů neustále hledají nové způsoby, jak zefektivnit produktivitu výroby a zvýšit svou konkurenceschopnost. Údržba hydraulických zařízení se však stále více potýká se znečištěním hydraulického systému kaly a usazeninami. Tyto usazeniny snižují efektivitu práce strojů, způsobují zbytečné prostoje a snižují celkovou produktivitu práce a navyšují celkové náklady.

Filtrace kapalin odstředivou silou

Firma technology-support, s. r. o., výhradní zástupce renomovaného výrobce vysokotlakých chladicích systémů ChipBlaster, nyní nabízí pod obchodním názvem CentraBlast filtrační čerpadla na bázi odstředivky.

Koroze a konzervace

Ve strojírenské výrobě, přepravě, při skladování a montáži je v dnešní době kladen veliký důraz na zajištění některých neměnných parametrů součástí. Snahou je zajistit jejich dlouhodobou funkčnost a zamezit působení degradace způsobené převážně klimatickými vlivy prostředí. Nejobávanějším jevem, známým od nepaměti a patrným u řady materiálů, je korozní agresivita.

Technologické testy

Blaser Swisslube, společnost působící v oblasti maziv, nedávno rozšířila technologické centrum ve svém sídle ve švýcarském Hasle-Rüegsau. Už po čtyři roky jsou zde testovány nově vyvinuté chladicí a mazací látky a zákazníci zde tak mají možnost v reálném prostředí testovat konkrétní technologie.

Efektivní údržba vodou mísitelných obráběcích kapalin

Legislativní změny v oblasti používání a označování chemických látek kladou stále vyšší nároky na výrobce obráběcích kapalin při výběru složek a přísad pro zlepšení jejich užitných vlastností. Bez provozní údržby však ani moderní řezné kapaliny bez obsahu nebezpečných látek nemusí přinášet očekávané vlastnosti - zejména dlouhou životnost a vysoký hygienický standard. Právě na tyto dva aspekty se v následujícím článku zaměříme.

Bezporuchový provoz lisu díky čištění oleje

Z níže popsané situace vyplývá, že provozovatel stroje je dlouhodobě ve svízelné situaci. Vyměnil olej, ale výměna nepřinesla řešení. Vyměnil ventily, ale výměna nepřinesla také žádné řešení. Jak je to možné?

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit