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
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
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.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kompaktní trubkový výměník tepla s lamelami

Trubkový výměník s lamelami na straně oleje je optimální pro chlazení oleje v mazacích nebo hydraulických agregátech. Je velmi kompaktní, vysoce účinný, spolehlivý a s výborným poměrem výkonu a ceny.

Aditiva s nanočásticemi a vlastnosti procesních kapalin

Myšlenka, že lze v různých výrobních procesech použít kovoobráběcí kapaliny - Metalworking Fluids (MWF), aby se zajistila kvalita obrobku, snížilo opotřebení nástroje a zvýšila produktivita procesu, je velmi stará. Už Leonardo da Vinci vytvořil několik testovacích sestav umožňujících analýzu tření za různých podmínek.

Přesné měření nejmenších hmotnostních průtoků

Je dobře známou skutečností, že jestliže je vyžadována vysoká přesnost, Coriolisovy průtokoměry jsou bezkonkurenční. Ale je také fakt, že dosud nebyly na trhu žádné přístroje schopné nepřetržitě a spolehlivě měřit > 0 kg.

Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

Nová koncepce dvoupotrubních centrálních mazacích systémů

Oproti jiným typům ztrátových centrálních mazacích systémů, dále jen CMS, mají dvoupotrubní mazací systémy zásadní přednost v tom, že dávkovače jsou plněny novým mazivem přetlakově. To je předpoklad pro spolehlivé mazání strojů a strojních zařízení.

Hydraulika a pneumatika. Quo vadis?

Vážení čtenáři, opět po roce se vám dostává do rukou letní vydání magazínu MM Průmyslové spektrum věnované hydraulice a pneumatice. Ve své úvaze se pokusím najít odpověď na úvodní otázku, tedy kam tyto tradiční obory směřují.

Monitorování stavu hydraulického oleje

Na následujících stranách je ukázán příklad aplikace, jak lze prodloužit životnost oleje v hydraulickém zařízení. U sledovaného zařízení byl na začátku stanoven servisní interval a životnost hydraulického oleje na 2 000 hodin. U maximálně vytíženého stroje by to znamenalo tříměsíční interval výměny oleje.

Ochrana provozních měřidel tlaku před mechanickým namáháním

Při měření tlaku v potrubních systémech a v nádobách se setkáváme s nepříznivými mechanickými vlivy, které mají původ v měřeném procesu. Jedná se o tlakové rázy, pulzace, otřesy či vibrace, a někdy také o přetížení nad rámec měřicího rozsahu přístroje. Pulzace tlaku v potrubí zpravidla pochází od čerpadel, případně od rotujících míchadel v nádobách. Tlakové rázy jsou způsobovány setrvačností sloupce kapaliny pohybující se v potrubí; na jejich vzniku se podílí i činnost ventilů a škrticích orgánů. Destruktivní účinky mohou mít i bubliny par a plynů v tekutině proudící přes ventily. Otřesy a vibrace jsou způsobovány zpravidla rotujícími částmi strojů, prouděním tekutin, pulzacemi a tlakovými rázy v potrubí. Tento článek si klade za cíl shrnout způsoby, jak lze tlakoměry před uvedenými vlivy ochránit.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Pořádná špona je dnes věda

S obráběním, vrtáním pomocí nástroje začali pravděpodobně jako první už staří Egypťané cca 4 000 let před naším letopočtem, přičemž využívali tětivu luku – základ smyčcového soustruhu. Potom přišel středověk, dále Leonardo da Vinci a návrh prvního soustruhu… Technologie třískového obrábění ale v porovnání s dnešní dynamikou vývoje postupovala jen pomalu.

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