Trendy v hydraulické filtraci

Pokud chceme zajistit, aby hydraulické systémy fungovaly bezporuchově, hraje zde bezpochyby důležitou roli bezvadná filtrace. Vysokovýkonnostní filtry pečují o čistotu hydraulických kapalin během celé doby jejich životnosti. Navíc zákazníci předpokládají, že vzhledem k intenzivně se měnícím požadavkům na jednotlivé aplikace budou delší intervaly výměny filtrů, vyšší bezpečnost provozu, vyšší stupeň zachycování nečistot a větší kompatibilita s novými generacemi hydraulických olejů. Na následujících řádcích získáte přehled o několika důležitých technologiích a trendech v této oblasti a jejich vlivu na uživatele hydraulických systémů.

Výkonové parametry filtrů
Při zběžném pohledu se může zdát, že se u standardních filtračních vložek v průběhu let mnoho nezměnilo. Ale ačkoliv se dnešní filtry těm minulým generacím filtrů podobají, jejich parametry výkonu se velmi změnily. K nejdůležitějším parametrům patří kapacita jímání nečistot a tlaková ztráta. V roce 2000 měla typická filtrační vložka ARGO-HYTOS s jemností filtrace 10 μm(c) specifickou kapacitu jímání nečistot zhruba 6 mg/cm². Dnes se tato kapacita zvýšila o více než 130 % na asi 14 mg/cm², za současného snížení tlakové ztráty o cca 50 %.

Pro tato významná zlepšení je více důvodů. Za prvé: výzkum techniky materiálů vedl k lepším filtračním materiálům. Důležitým faktorem tohoto lepšího výkonu bylo zvýšení kapacity jímání nečistot při stejné tlakové ztrátě u vložek ze skleněných vláken. Hlavním parametrem je množství pórů. Jemnější vlákna zaručují maximální možný obsah pórů a vytvářejí větší kapacitu pro jímání nečistot. Důsledkem takto vylepšených filtračních materiálů je menší tlakový spád, což umožnilo přidání dalších vrstev. V minulosti bylo typické, že filtry měly jednu jedinou vrstvu ze skleněných vláken pro zachycení částic nečistot. Dnes je většina vysoce kvalitních filtrů dvouvrstvá. Tyto vrstvy se skládají z hrubší vrstvy na předfiltrování, kde se zachytí hrubší částice, a hlavní filtrační vrstvy, která zachycuje částice jemnější. Kombinace předfiltrování a jemnější filtrace zvyšuje kapacitu jímání nečistot a přitom zlepšuje čistou oleje. Značně nižší tlakový spád je vedle lepších filtračních materiálů i důsledkem optimalizované konstrukce podpůrné a ochranné tkaniny. Filtrační média ze skleněných vláken jsou měkká a tlakem se lámou. Drátěné pleteniny – typické jsou z oceli nebo z nerezové oceli – tvoří ochranu proti poškození vnitřních a vnějších povrchů filtračních vrstev.
Velký výnam měly i změny struktury tkaniny. V minulosti byly dráty splétány v jedné linii. Zde však hrozilo nebezpečí, že při tomto způsobu tkaní se dráty pod tlakem shrnou do sebe a úplně tak ucpou jeden nebo více skladů skládané filtrační vložky. Dnes používaná keprová vazba zamezuje vytvoření neprostupné plochy. Při použití vhodných podpůrných tkanin nedochází k uzavírání skladů filtračních vrstev, což vede k efektivní filtraci s nízkým tlakovým spádem.

Tato optimalizovaná struktura materiálu filtrační vložky ARGO-HYTOS EXAPOR^®MAX 2 například snižuje tlakovou ztrátu ve skladech až o 50 % a v celé filtrační vložce až o 40 %. A naopak - filtrační vložky mohou při konstantní tlakové ztrátě dosáhnout až o 65 % vyšší objemový průtok. Zákazník získává při zachování původní jemnosti filtrace vložku s vyšší kapacitou jímání nečistot a nižší tlakovou ztrátou. Filtry stejné velikosti mají tak delší intervaly výměny a vyšší jmenovitý průtok.
Při zachování intervalů výměny filtrů mohou zákazníci používat menší a cenově příznivější filtry. To šetří životní prostředí a zdroje.

Hydraulické kapaliny, šetrné k životnímu prostředí
Několik posledních let zaznamenáváme trend v používání hydraulických kapalin, šetrných k životnímu prostředí, v hydraulických systémech, např. vysoce rafinované oleje kvůli jejich lepším technickým vlastnostem, jako je např. odolnost proti stárnutí. Nicméně vykazují tyto oleje nižší vodivost. Rovněž nové komlexy aditiv snižují vodivost. V minulosti obsahovaly konvenční hydraulické oleje často dithiofosfát zinku (ZDDP), který sloužil jako ochrana proti opotřebení a korozi a působil jako antioxidant. Protože však byla tato přísada označena za škodlivou, přešli uživatelé k olejům bez obsahu zinku. Snížení množství metalorganických přísad jako je ZDDP snižuje vodivost oleje. A proto odstranění tohoto aditiva, jako např. ve výše zmíněných olejích, redukuje vodivost a zvyšuje nebezpečí výboje statické elektřiny.
Pokud systémem proudí nevodivý nebo jen mírně vodivý hydraulický olej, může na rozhraních mezi olejem a nevodivými povrchy, jako jsou netkané textilie filtru a hadice, vznikat elektrostatický náboj. Tento náboj se vytváří rychlým oddělováním dvou nevodivých povrchů. Filtrační vložky mají velký nevodivý povrch a vytváření náboje ještě posiluje stoupající rychlost proudění oleje. Jakmile je náboj dostatečně velký, dochází k jiskrovému výboji.
Běžný filtrační materiál může být jiskrovými výboji, spojenými s vysokým teplotami, lokálně poškozen. Vznikají otvory, skrz které mohou procházet nepřefiltrované částice nečistot. To má za následek zvýšené opotřebení hydraulických komponent a později i funkčí poruchy a výpadky stroje. Vysoké teploty jiskrových výbojů přispívají také k urychlení stárnutí oleje, tedy ke zhoršení vlastností oleje a ke zkrácení jeho životnosti. Vedlejší produkty, doprovázející proces stárnutí oleje, navíc snižují životnost filtračních vložek. Rovněž elektronické součástky, nacházející se v bezprostřední blízkosti, mohou být elektrickými výboji poškozeny. Aby se takovým problémům zamezilo, je potřeba vyrovnávat hodnoty elektrických potenciálů. K tomu byla vyvinuta speciální konstrukce filtrační vložky, která toto vyrovnání zajistí a elektrostatickým výbojům zabrání.
Skleněná vlákna ve filtrační vložce sama o sobě vodivá nejsou, ale, jak už bylo zmíněno, vnitřní podpůrná tkanina a vnější ochranná síťka jsou vyrobeny z vodivého kovu.

Filtrační vložky ARGO-HYTOS Exapor^®Spark Protect mají vodivě propojené obě kovové tkaniny skládaným kovovým páskem. Elektrostatický náboj tak prochází vodičem bez vzniku náhlého jiskrového výboje skrz filtrační vrstvy. Exapor^®Spark Protect stoprocentně zabraňuje ničivým jiskrovým výbojům. Filtrační vložky jsou kompatibilní se standardními filtračními vložkami jako je Exapor^®Max 2 a nevyžadují tak žádnou přestavbu nebo dodatečné úpravy hydraulického systému. Oproti později doplňované ochraně proti jiskrovým výbojům statické elektřiny zůstávají všechny ostatní vlastnosti filtru nezměněny. Filtrační vložkyExapor^®Spark Protect tento problém řeší. Doporučujeme jejich používání v případech, kdy je elektrická vodivost hydraulického oleje v systému > 500 pS/m.

Napodobeniny filtračních vložek
Zatímco renomovaní výrobci filtrů bezpochyby provedli značná vylepšení svých produktů, ještě zdaleka to neznamená, že tyto produkty skutečně skončí v rukou uživatelů. Rozšíření kopií filtračních vložek je v našem oboru stále větším problémem. Dodavatelé napodobenin se odvolávají na renomované výrobce a tvrdí, že jejich výrobky jsou náhradní vložky s vlastnostmi originálu a se stejným výkonem. Ve skutečnosti jsou to jen rozměrově stejné kopie, obsahují nekvalitní filtrační materiály a často prošly jen velmi špatnou kontrolou kvality. Bohužel mnoho uživatelů tyto náhradní vložky stále kupuje; důležitá je pro ně cena a tvar a jejich účinky ve vlastních strojích je už tolik nezajímají.
Je důležité zmínit, že mnoho filtračních vložek vypadá podobně, ve skutečnosti jsou to ale komplexní hydraulické komponenty. Vedle parametrů, jako je kapacita jímání nečistot, jemnost filtrace a tlaková ztráta by měli uživatelé zohlednit i další důležité znaky:
Účinnost filtrace filtrační vložky, označovaná jako jemnost filtrace, je po celou dobu používání vložky rozhodujícím parametrem pro čistotu oleje v systému.
Odolnost vůči únavovým lomům filtračního materiálu zaručuje čistotu oleje i při měnícím se průtoku a tlakovém spádu.
Vysoká kapacita jímání nečistot je zárukou delších intervalů výměny filtru za předpokladu, že má filtrační jednotka potřebnou odolnost vůči únavovým lomům a je kompatibilní s hydraulickou kapalinou.
Vynikající stabilita při působení vysokého tlakového spádu zaručuje, že filtrační vložky zůstanou plně funkční i při častých studených startech, kdy je filtrační materiál silně zatěžován vysokou viskozitou hydraulického oleje.
Účinnost filtrace napodobenin se v žádném z těchto bodů nevyrovná originálním filtračním vložkám. Abychom mohli napodobené a originální výrobky porovnávat, museli bychom je testovat na zkušebním stavu v laboratoři za standardních podmínek. Uživatelé často udělají tu bolestnou zkušenost, že životnost napodobených filtrů je jen zlomkem životnosti originálních filtračních vložek. To znamená častou výměnu, větší riziko poškození stroje a v neposlední řadě pro uživatele i vyšší celkové náklady.
Aby se tento problém vyřešil, míří současný trend pryč od standardních filtrů k filtrům, specificky přizpůsobeným požadavkům daného zákazníka. Tím se díky chytré integraci funkcí do filtrů nebo díky integraci filtrů do systémů, např. do hydraulických nádrží, vytvoří vstupní bariéra, která na základě vysoké technické náročnosti ztíží nebo díky ochranným právům znemožní vytvoření napodobeniny. Tak je zaručeno, že se budou stále používat originální náhradní filtrační vložky a požadované čistoty oleje bude dosahováno po celou dobu jejího používání. To umožní rozšířit záruky a zajistt plánovanou výkonnost stroje.

Systémová řešení
Dalším trvalým trendem je, že výrobci filtračních zařízení už nedodávají pouze jednotlivé komponenty, ale vypracovali se na dodavatele kompletních sysémových řešení. Dnešní zákazníci chtějí víc, než jen samotné těleso filtru, chtějí vše, co je s filtrem spojené, od příslušenství k montáži a připojovacích adaptérů až k tlakovým spínačům a snímačům stavu oleje.
S přibývajícím významem Supply Chain Management u OEM vzrůstá jednoznačná poptávka po komplexnějších integrovaných řešeních od co možná nejmenšiho počtu hlavních dodavatelů. K tomu patří integrace funkcí a systémů se zvláštním zřetelem na redukci rozhraní a výrobu předmontovaných a odzkoušených funkčních jednotek.
Abychom jmenovali alespoň jeden příklad: společnost ARGO-HYTOS dodala speciální sací filtr, přizpůsobený zástavbovému prostoru zákazníka, který obsahoval tlakový předepínací ventil pro mazací okruh, tlakový spínač, snímač teploty a modulární patentovaný připojovací systém. Tím se značně zkrátila doba instalace, snížila její náročnost i celkové náklady.

Průmysl 4.0
Industrial Internet of Things (IIoT) a Průmysl 4.0 nejsou pro filtrační technlogie momentálně žádnou hnací silou. Ale potenciál, digitálně propojit zařízení továren jako např filtry zařízení a strojů s informační databází Cloud, nabízí vzrušující možnosti.
Vezměme si příklad signalizace znečištění filtru. Dnes umí signalizace Ein-/Aus (Zapnuto/Vypnuto) v traktoru zjistit, zda filtrační vložka funguje normálně nebo je znečištěná. „Inteligentní” signalizace by však mohla být spojená s elektronickým řízením stroje, aby mohla kontrolovat takové parametry, jako je teplota, průtok a počet otáček motoru a třeba i sledovat chování filtru, např. při studeném startu. Pomocí jednoduchého algoritmu může uživatel získat informace o tom, zda systém pracuje v rámci zadaných tolerancí a nebo naopak mimo ně, např. zda je objemový průtok nižší nebo vyšší, než se očekává. Díky těmto signálům mohou uživatelé získat komplexnější informace a osvojit si tak flexibilní servisní koncepty jako je preventivní údržba. Podobně jako v technickém vybavení některých automobilů mohou snímače sledovat provozní hodiny, počet otáček motoru, rozsah teploty oleje, počet studených startů apod. a pak tyto údaje využít k vytvoření softwarového modelu pro plánování a provádění údržby (Service-Life-Software). V neposlední řadě dostane uživatel hlášení k údržbě na výměnu oleje nebo filtru až tehdy, když je to skutečně nutné, namísto toho, aby filtr měnil nezávisle na pracovním cyklu v pravidelných intervalech.
Tato technologie se bude přizpůsobovat filtračním systémům budoucnosti. Trend ke zlepšování spolehliosti bude pokračovat a bude ještě umocněn potřebou informací a zdokonalenými algoritmy kontroly a řízení. Dokonce stroje na odlehlých stanovištích budou vysílat varovné signály před blížícím se poškozením, aby se zabránilo odstávkám a snížily se provozní náklady.

More Technical Details about the products

Download Images