Suodattimet

Suodattimien toiminta ja suodatustehokkuus

Ajoneuvo- ja konetekniikassa teknillisessä mielessä suodatin on verkko, jonka läpi johdetaan kaasua tai nestettä, josta pitää erottaa pois haitallisia aineosia. Suodattimen tärkeimmät ominaisuudet ovat partikkeleiden suodatuskyky. Partikkeleiden koko määritellään kohteen vaatimusten mukaan. Mittayksikkönä on µ = mikrometri eli metrin miljoonasosa! Vertailukohteena mainittakoon, että ihmisen hius on n. 40 µ.

Likakapasiteetti, paine-ero ja ohitusventtiilit

Likakapasiteetti kuvaa sitä, kuinka paljon epäpuhtauksia suodatin pystyy keräämään ennen kuin paine-ero suodattimen likaisen ja puhtaan puolen välillä kasvaa valmistajan määrittelemään raja-arvoon. Paine-ero ilmoitetaan dP-arvona (delta P, ΔP) ja siihen vaikuttavat muun muassa suodatinmateriaali, rakenne ja tehollinen suodatuspinta-ala. Käytön aikana paine-eroa voidaan valvoa antureilla. Liian suuren paine-eron varalta suodatinjärjestelmässä voidaan käyttää ohitusventtiiliä (bypass-venttiiliä), joka suojaa suodatinta ja varmistaa virtauksen.

Huohotinsuodattimet ja kavitaation ehkäisy

Suodatinjärjestelmä on yhtä hyvä kuin sen heikoin lenkki. Tällä tarkoitetaan, että hydrauliikkasuodatinjärjestelmä pitää ajatella kokonaisuutena, johon kuuluvat säiliöiden huohotinsuodattimet. Hydrauliikkajärjestelmä hengittää koko ajan järjestelmän toimiessa. Ilmiö jatkuu myös työkoneen ollessa lepotilassa ulkoilmaolosuhteissa.

Ilman lämpötilan vaihdellessa öljy ”hengittää” imien kosteutta. Huohotinsuodattimet jaetaan kahteen eri versioon eli venttiilillä varustetut ja venttiilittömät. Syynä tähän ovat rakenne-erot hydrauliikkapumppujärjestelmissä. Nykyisin yleisimmin käytössä olevat hydrauliikkapumput ovat säätötilavuusaksiaalimäntäpumppuja ja niiden itseimukyky on heikko verrattuna hammaspyörä- ja lamellipumppuihin. Pumppujen kavitaatioriski on suuri, kun öljy lämpenee. Kavitaatio on ilmiö, jossa neste, yleensä vesi, alkaa kiehua paineen laskun johdosta. Maksimissaan 0,5 bar paineventtiilillä varustetut huohotinsuodattimet nostavat pumpun imutehoa lievällä säiliön ylipaineistuksella. Samalla ylipaine vähentää kavitaatioriskiä sekä vaahtoutumista. Hammaspyörä- ja lamellipumppujärjestelmissä itseimukyky on niin voimakas, että huohotin voi olla vapaasti hengittävä, eikä kavitaatioriski ole vallitseva.

Suodatustehokkuuden pitää olla 5–10 µ eli vähintään sama mikä on koko järjestelmälle suunniteltu suodatustehokkuus. Hydrauliikkaöljysäiliön imuputkessa on imusuodatin, jonka käyttöä pitää miettiä tapauskohtaisesti. Ulkoilmakäytössä kylmissä olosuhteissa öljy on jäykkää ja tällöin pumpun kavitaatioriski kasvaa (aksiaalimäntäpumppu). Kavitointi on pumpulle vaarallinen ilmiö ja sitä pyritään kaikin tavoin estämään. Pumpusta kuuluu voimakas ääni ja kavitaatio aiheuttaa pumpulle vakavia vaurioita.

Hydrauliikkajärjestelmien painealueet ja suodatintyypit

Hydrauliikkajärjestelmät luokitellaan kolmeen eri kategoriaan. Matalapainejärjestelmät ovat painealueiltaan 0,6–3 mPa (6–30 bar). Keskipainejärjestelmät ovat painealueiltaan 3–16 mPa (30–160 bar). Korkeapainejärjestelmät ovat painealueeltaan 16–30 mPa (160–300 bar).

Kukin järjestelmä vaatii omantyyppisensä painesuodattimen. Huohotin- ja paluusuodattimet ovat samantyyppisiä kaikissa järjestelmissä.

Suodattimet ovat rakenteeltaan joko kierrettäviä täysvaihtosuodattimia (spin-on) tai suodatinkoteloon asennettavia vaihtoelementtejä. Spin-on-suodattimia käytetään tyypillisesti matalapainejärjestelmissä, kun taas vaihtoelementit ovat yleisiä keski- ja korkeapainejärjestelmissä.