فیلتر هیدرولیک و موقعیت های قرارگیری آن

فیلتر شیر خودکار یا فیلترهای اختصاصی اجزای سیستم:

این نوع فیلترهای هیدرولیک از نوع فیلتر خط فشارند که برای محافظت از اجزای خاص سیستم هیدرولیک با حساسیت و دقت بالا به کار می‌رود. علاوه بر این فیلترهای هیدرولیک ، لازم است از فیلتر هیدرولیک اصلی خط فشار سیستم نیز استفاده می‌شود و فیلتر هیدرولیک اختصاصی فقط آلودگی‌های احتمالی در سیال هیدرولیک بین فیلتر اصلی و جزء حساس یا آلودگی‌هایی را که ممکن است از فیلتر اصلی عبور کند، فیلتر می‌کند. فیلترهای اختصاصی باید نرخ مطلق یا کمتر داشته باشد. و انواع بدون مکانیزم‌ میان‌بر یا Dirt-Fuse در این مورد (برای محافظت از اجزای حساس) در سیستم بیشتر توصیه می‌شود.

فیلترهای مینیاتوری کوچک:

دیسک‌های زینتر شده بسیار کوچک و فیلترهای هیدرولیک مینیاتوری به عنوان آخرین فیلتر تمیزکننده ، در دریچه کنترل اجزای هیدرولیکی حساس در مدار ، به کار می‌رود. معمولا این نوع فیلترها را باید به صورت دوره‌ای تمیز کرد ولی گاهی آنها خود تمیز‌‌شونده‌اند. مثلا به کارگیری این نوع فیلتر‌ در دریچه کاری شیر هیدرولیک برای جلوگیری از ورود آلودگی به سیال عمل‌کننده‌ای که توسط شیر کنترل می‌شود، هنگام معکوس شدن حرکت عمل‌کننده مانند هیدروموتور یا موتور و یا سیلندر و … و جریان معکوس سیال ، صافی فیلتر تمیز می‌شود.

فیلتر برگشت (جریان معکوس در سیستم):

اگر از فیلترهای معمولی در مدار انتقال هیدرواستاتیک مانند سیلندر یا هیدروموتور استفاده شود ، با معکوس شدن یا بازگشت جریان سیال هیدرولیک تمامی آلودگی‌های تجمع‌یافته در صافی فیلتر شسته می‌شود و به ورودی مکش پمپ هیدرولیک راه می‌یابد.

این پدیده در سیستم هیدرولیک بسیار مخرب و نامطلوب است. نوعی از فیلترها برای چنین کاربردهایی ساخته شده است. فیلترهای هیدرولیک بازگشتی ، دارای شیربندی خاصی است که در حالت عادی جریان از صافی می‌گذرد ولی در جریان بازگشت سیال ، جریان سیال کاملاً میان‌بر می‌شود و فیلتر را دور می‌زند.

مسیر فیلتر دارای دو شیر یکطرفه است، یکی از نوع مسطح با بازگشت جاذبه‌ای و دیگری از نوع کشویی با بازگشت فنری. در این حالت کشویی بر اثر نیروی فنر در بالاترین موقعیت خود قرار گرفته است و ارتباط بین دو راهگاه روبروی هم را قطع می‌کند. شیر یکطرفه مسطح نیز روی سوراخ کشویی قرار گرفته است.

در شرایط جریان نرمال، سیال از صافی می‌گذرد و از قسمت مرکزی آن به طرف بالا در پاورپک یا یونیت حرکت می‌کند. در این حالت، شیر یکطرفه مسطح از جای خود بلند می‌شود و جریان سیال هیدرولیک عبور می‌کند.
در شرایط جریان معکوس، شیر مسطح و کشویی هر دو به طرف پایین (در مقابل نیروی فنر) رانده می‌شود و جریان از دو راهگاه کناری، صافی را میان‌بر می‌کند

فیلتر مدار تمیزکاری مجزا:

در سیستم‌های بزرگ معمولاً از مدار پمپ- فیلتر ثانویه مجزا برای فیلتراسیون سیال استفاده می‌شود زیرا روش مرسوم جوابگو نبوده و پرهزینه است (به فیلترهای با ظرفیت بالا و گران نیاز است). برای اطمینان از کافی بودن نرخ حجمی تمیزکاری، دبی جریان سیال عبوری از فیلتر باید 10٪ ظرفیت (دبی مورد نیاز) سیستم باشد. معمولاً سطح تمیزی سیال را با در نظر گرفتن دبی مدار فیلتراسیون معادل 20٪ دبی سیستم ، در حد استاندارد و رضایت‌بخش می‌توان حفظ کرد.

در این سیستم‌ها از مدار فیلتراسیون مجزا برای پر کردن سیال در مدار اصلی و برای تمیزکاری سیال طی زمان استراحت کاری ، استفاده می‌شود. این فیلتر را می‌توان در خود مخزن تعبیه کرد یا از نمونه‌های متصل به پمپ استفاده کرد. گاهی هم مجموعه یکپارچه پمپ و فیلتر وجود دارد که درون مخزن یا خارج از آن قرار می‌گیرد. در بعضی از سیستم‌های بزرگ ، این مجموعه به خودی خود با مدار اصلی همراه نیست بلکه در موارد خاص و یا برای تصفیه سیال طی زمان استراحت سیستم اصلی ، اجاره می‌شود.

استفاده از مدار فیلتراسیون مجزا در سیستم‌های کوچک بازده بسیار بیشتری دارد زیرا به دلیل حالت یکنواخت جریان، پدیده‌هایی همانند موج‌های ضربه‌ای (قوچ)، ارتعاشات، شوک و پالس‌های نوسانی در جریان سیال هیدرولیک رخ نمی‌دهد.

وقتی پمپ‌های جابجایی متغیر سیستم اصلی زیر بار نباشد، مدار فیلتراسیون کار می‌کند و هنگامی که پمپ‌های اصلی زیر بار قرار می‌گیرد، این مدار متوقف می‌شود و از این رو فرصتی فراهم می‌شود تا صافی‌های فیلتر در مدار مجزا تعویض یا تمیز شود.

اگر دبی پمپ مدار فیلتراسیون بیشتر از دبی پمپ اصلی مدار باشد، از خروجی آن می‌توان برای سوپر شارژ کردن خط مکش پمپ اصلی با سیال تمیز و ایجاد مکش مثبت، استفاده کرد.

مزیت دیگر این مدار امکان استفاده از دستگاه‌های آماده‌سازی دیگر، همانند خنک‌کننده و مبدل گرمایی، دستگاه آب‌زدا و غیره است. دستگاه آب‌زدا ساختمانی شبیه فیلتر دارد که در کاسه آن به جای صافی از پلیمر جذب‌کننده آب که درون توری از جنس پلی‌پروپیلن قرار گرفته است، استفاده می‌شود.

فیلتر تنفس هوا (Air Breather):

وقتی سطح سیال درون مخزن تغییر می‌کند لازم است هوای تمیز به درون مخزن وارد شود. شیر استاندارد تنفس در واقع نوعی صافی چرخشی است. البته بازده جذب ذرات توسط صافی‌ها برای هوا بیشتر از مایعات است. مثلاً توری با نرخ مطلق برای مایع، دارای نرخ مطلق برای هواست و از این رو نرخ مطلق برای مایع، معادل نرخ زیرمیکرون برای هوا خواهد بود که حتی از ورود هاگ قارچ و باکتری‌ها (در صورت خشک بودن صافی) جلوگیری می‌کند.

در عین حال باید مواظب بود که ریز بودن بیش از حد صافی مانع از انسداد جریان هوا در فیلتر و ایجاد پدیده کاویتاسیون در پمپ و تخریب ناشی از خستگی در مخزن نشود. صافی باید در لوله‌ای بالای مخزن و دور از محل پاشش روغن قرار گیرد. اگر صافی خیس باشد، ظرفیت جریان هوا، و بازده فیلتراسیون ، هر دو تغییر خواهد کرد. استفاده از شیرهای تنفس هوا به ویژه در محیط‌های آلوده بسیار ضروری به نظر می‌رسد.

از آنچه تاکنون در مورد موقعیت قرار گرفتن فیلترهای هیدرولیک گفته شد، نتیجه می‌گیریم:

1- اکثر موقعیت‌های قرارگیری فیلتر در مدار مزایا و معایبی دارد.

2- فیلتر مکش از پمپ به عنوان مهم‌ترین و گران‌ترین بخش سیستم ، محافظت می‌کند ولی امکان فیلتراسیون بسیار خوب و ریز به دلیل ریسک کاویتاسیون در پمپ ، کم است. راه‌حل مناسب، سوپر شارژ خط مکش پمپ اصلی با مدار پمپ کمکی و فیلتر ریز است.

3- در صورت خرابی پمپ ، فیلتر خط فشار ، از بقیه مدار محافظت می‌کند. اما در این مکان به دلیل تغییرات‌ گذرای فشار مدار و دبی سیال ، بازده فیلتر کاهش می‌یابد. اگر بین فیلتر خط فشار و پمپ ، کمی فاصله باشد، شیلنگ‌های لاستیکی مانند انباره ( آکومولاتور ) عمل می‌کند و وقتی شیر کنترل فعال می‌شود، گاهی فیلتر با جریانی چند برابر دبی جریان پمپ مواجه می‌شود.

4- فیلترهای خط برگشت گاهی با جریان بسیار بالایی (به ویژه در کورس برگشت سیلندرهای بزرگ) مواجه می‌شود. در عین حال این فیلتر ، تنها راه جذب آلودگی تولید شده در آب‌بندهای لاستیکی است (قبل از رسیدن آنها به مخزن).

5- هنگام تعویض صافی فیلتر ، هوای زیادی وارد سیستم می‌شود. از این نظر، فیلترهای خط بازگشت ، در ورودی هوا به سیستم کمترین اثر را دارد.

6- مکان ایده‌آل قرارگیری فیلتر در مدار ، جایی است که دبی جریان ثابت و شرایط فشار مدار هیدرولیک یکنواخت در آنجا حاکم باشد. فیلتر باید از ارتعاشات مکانیکی (که باعث آزاد شدن ذرات جذب شده در صافی می‌شود) ایزوله باشد.

7- گاهی استفاده از مدار فیلتراسیون مجزا بهترین و ایده‌آل‌ترین راه‌حل در یونیت است اما این روش از اجزا و قطعات خاص مدار محافظت نمی‌کند و در واقع این مدار ، فقط سطح کلی آلودگی در سیال را در سیستم کنترل می‌کند. بنابراین به نظر می‌رسد که بهترین سیستم ، ترکیبی از فیلتر مکش برای محافظت از پمپ ، فیلترهای مینیاتوری برای محافظت از اجزای ویژه مدار برای پشتیبانی از کل سیستم است. آرایش دیگر ممکن است از ترکیب مدار فیلتراسیون مجزا و فیلتر خط فشار به دست آید.

8- فیلتر باید جایی نصب شود که قابل دسترس باشد و نشانگر آن به راحتی دیده شود. صافی باید به سهولت قابل تعویض و عملیات تعمیر و نگهداری به راحتی قابل انجام در یونیت باشد.