9.2. Кондиционеры рабочей жидкости

Кондиционерами рабочей жидкости называются устройства, предназначенные для получения необходимых качественных показателей и состояния рабочей жидкости.

В машиностроительных гидравлических приводах применяются два вида кондиционеров: отделители твердых частиц и теплообменники.

Отделитель твердых частиц – это устройство для отделения от рабочей жидкости твердых загрязняющих примесей. Загрязнения в жидкости могут появиться извне, в результате износа деталей гидромашин и гидроаппаратов, а также вследствие окисления как материалов, применяющихся для изготовления гидравлических устройств, так и компонентов самой жидкости. Влияние загрязнения рабочей жидкости на работу гидроаппаратов показано на рис. 9.1.

Рис.9.1. Влияние загрязнения рабочей жидкости

на работу гидроаппаратов

Отделители твердых частиц характеризуются качеством (тонкостью) фильтрации, под которым понимают способность задерживать (отделять) из рабочей жидкости частицы соответствующих размеров. По качеству фильтрации отделители твердых частиц бывают грубой очистки, задерживающие частицы с условным диаметром до 100 мкм; нормальной очистки – до 10 мкм; тонкой очистки – до 5 мкм и особо тонкой очистки – до 1 мкм.

По принципу действия отделители твердых частиц делятся на фильтры и сепараторы.

9.2.1. Фильтры

Фильтр – это отделитель твердых частиц, в котором очистка рабочей жидкости происходит при ее прохождении через фильтрующий элемент.

В зависимости от конструкции фильтрующего элемента фильтры бывают:

- щелевые – очистка происходит при прохождении рабочей жидкости через щели фильтрующего элемента. К ним относятся фильтры грубой очистки: пластинчатые с тонкостью фильтрации от 80 до 120 мкм и проволочные – 40…100 мкм;

- сетчатые – очистка происходит при прохождении рабочей жидкости через ячейки сетки, полученные в результате квадратного или саржевого плетения, из металлической (чаще никелевой) проволоки. Такие фильтры, как правило, используются как фильтры нормальной очистки;

- пористые – очистка происходит при прохождении рабочей жидкости через поры фильтрующего элемента. К ним относятся бумажные, керамические и металлокерамические фильтры. Такие фильтры обеспечивают тонкую и особо тонкую степень фильтрации.

На рис. 9.2 приведены примеры конструкций фильтроэлементов, получившие наибольшее распространение.

а) цилиндрический сетчатый; б) дисковый сетчатый;

в) цилиндрический бумажный

Рис. 9.2. Примеры конструкций фильтроэлементов

На рис. 9.3 приведена конструкция фильтра, фильтроэлемент которого является наборным. Он состоит из дисковых сетчатых фильтроэлементов (2), установленных на трубчатый стержень (4), и располагается в стакане (3). Очищенная жидкость через прорези в трубчатом стержне (4), его внутренний канал и канал в крышке (5) поступает в гидросистему. Отфильтрованные примеси периодически удаляются через сливное отверстие, закрытое пробкой (1). Дисковые сетчатые фильтроэлементы после засорения могут подвергаться регенерации с целью многократного использования.

На рис. 9.4 показана конструкция фильтра ФП17 с бумажным фильтроэлементом.

Рис. 9.3. Сетчатый фильтр с дисковым фильтроэлементом

Рис. 9.4. Фильтр типа ФП17 с бумажным фильтроэлементом

Он состоит из стакана (1), корпуса (2) и крышки (3). Корпус имеет входное и выходное отверстия. В стакане размещен фильтроэлемент (7) с заглушками (6) и (8). В крышку фильтра вмонтированы обратный (5) и переливной (9) клапаны. В крышке также находится индикаторное устройство, предназначенное для сигнализации о засорении фильтроэлемента; оно состоит из золотника (10), пружины, стрелки и стекла (4). Герметичность соединения в фильтре обеспечивается с помощью уплотнительных колец.

Бумажные фильтроэлементы получили широкое распространение благодаря их низкой стоимости по сравнению со стоимостью других элементов. К их недостаткам относится невысокая прочность бумажного фильтровального материала и возможность его разбухания. Указанные недостатки частично устраняются при пропитке бумаги спиртовым раствором бакелитового лака.

Включение фильтров в гидросистему производится либо последовательно – через фильтр проходит весь поток рабочей жидкости, либо параллельно – через фильтр проходит только рабочая жидкость, направляемая к наиболее ответственным агрегатам. В большинстве случаев в гидросистемах используют сочетание обеих схем фильтрации.

Для фильтра, включенного во всасывающую гидролинию насоса (см. рис. 9.5), характерна работа при низком давлении рабочей жидкости. Обычно по этой схеме устанавливают только фильтры грубой очистки с малым рабочим перепадом давления, рассчитанные на большой расход жидкости и снабженные предохранительным клапаном и индикатором загрязненности.

Для фильтра, включенного в напорную линию после насоса (см. рис. 9.5), характерна работа при высоком давлении рабочей жидкости. В связи с этим у корпуса фильтра необходимо существенно увеличить толщину стенок для обеспечения тре-

Рис. 9.5. Фильтры. Типы и характеристики.

буемой прочности. Соответственно, возрастает его масса. Недостатком такого варианта включения фильтра является то, что он не защищает насос от примесей, имеющихся в жидкости в гидробаке.

Установка фильтра в сливной линии (см. рис. 9.5) хотя непосредственно и не предохраняет гидравлические агрегаты от загрязняющих частиц, имеет существенные преимущества. Во-первых, он не препятствует всасыванию, во-вторых, корпус фильтра не подвержен большому давлению жидкости и при этом защищает жидкость, находящуюся в гидробаке, от продуктов износа и окисления. Таким образом, если в гидробаке изначально была чистая жидкость, то в процессе работы гидросистемы количество примесей в ней не увеличивается. Однако и эта схема не лишена недостатка: по мере загрязнения фильтра возрастает давление жидкости в сливной гидролинии.

Фильтр для гидросистемы выбирается по величине расхода жидкости, требуемой тонкости фильтрации и давлению рабочей жидкости.