Важный критерий работы фильтра – срок его службы до замены. Он определяется удельной поглощающей способностью фильтрующего материала (г/м 2 ). Фильтр в целом характеризуется пыле- или грязеемкостью (в граммах задержанного загрязнителя или в часах работы до замены). Этот показатель зависит от многих факторов – загрязненности фильтруемой среды, конструкции фильтра, тонкости отсева применяемого фильтрующего материала. На современных фильтрах обычно есть индикаторы загрязненности, сигнализирующие о необходимости замены сменного фильтрующего элемента.

Срок службы фильтра – показатель относительный. Если фильтр хорошо выполняет свое назначение и задерживает много воды и загрязнений, он может прослужить меньше, чем плохой фильтр, который мало что задерживает, а потому может прослужить довольно долго.

Методы безмоторных испытаний

Для оценки показателей работы автотракторных фильтров разного назначения (воздушных, масляных, топливных, гидравлических, салонных и др.) в мировой практике используются стандартные безмоторные стендовые испытания. Конечно, такие испытания являются условными и не отражают в полной мере условий реальной эксплуатации фильтров в машине. Зато они позволяют за счет единых стандартных методик с применением искусственных стандартных загрязнителей – испытательной пыли получать объективные показатели работы фильтров и сравнивать их. Практически все зарубежные фирмы – изготовители автотракторных фильтров и сменных фильтрующих элементов используют для оценки их работы международные стандарты ISO или SAE.

В СССР также были разработаны стандарты и методы стендовых испытаний автотракторных фильтров (ГОСТ 8002–72, ГОСТ 14146–88, ГОСТ Р 50554–93 и др., ОСТ 37.001.417–90, ОСТ 37.001.226–93 и др.). Указанные стандарты продолжают использоваться в России и сейчас, хотя у многих срок действия закончился и они не отражают современные мировые достижения в области фильтрации.

Аппаратура для безмоторных стендовых испытаний фильтров в последние годы значительно усовершенствовалась и позволяет точнее оценить эффективность улавливания фильтрами пыли и других загрязнителей. Это актуально, так как конструкции и сфера применения фильтров для очистки рабочих жидкостей и газов машин за последние годы значительно расширились, а требования к ним ужесточились.

Все зарубежные стандарты объединяет применение одних и тех же видов стандартной испытательной пыли (регламентируемых стандартом SAE J726), что обеспечивает сопоставимость результатов испытаний. Эти виды пыли, изначально предназначенные для стендовых испытаний воздухоочистителей, широко используют все зарубежные изготовители для оценки фильтров различного применения (табл. 2).

Испытательные виды пыли, регламентированные российскими стандартами, отличаются от зарубежных как по минералогическому составу, так и по дисперсному.

Применяются два вида пылей: по ГОСТ 8002–74 для испытаний воздухоочистителей и фильтров моторных масел пыль с удельной поверхностью (5600±150) cм 2 /г – крупная и пыль по ГОСТ 14146–88 с удельной поверхностью 10 500 cм 2 /г – мелкая для испытаний топливных и гидравлических фильтров (табл. 3).

Самое главное то, что пыль по стандарту SAE изготавливает централизованно одна лишь фирма – Spark Co. (США) с точно выверенной дисперсностью и рассылает заказчикам во всем мире. У нас в стране нет такого центра по изготовлению испытательных видов пыли даже по нашим стандартам. Каждая испытательная лаборатория изготавливает их самостоятельно, поэтому точность в дисперсности (распределении по размерам) отечественных стандартных видов пыли весьма условная, а о сравнимости результатов испытаний разных лабораторий говорить сложно.

Коэффициент количества b определяют с помощью испытаний Multipass test, регламентированных ISO 4572 и ISO 16889.

В последние два-три года наиболее успешные российские производители фильтров приступили к выпуску продукции для автомобилей зарубежного производства. Наибольших успехов в этом направлении достиг концерн «Цитрон», проведя полномасштабную реконструкцию производства с целью выпуска продукции под маркой TSN в соответствии с требованиями мировых стандартов. Как сказал технический директор концерна «Цитрон» Андрей Александрович Гарбалев, была создана испытательная лаборатория, в которой проходят испытания фильтры воздушные, масляные, топливные, салонные, гидравлических и пневматических систем в соответствии со стандартами ISO и с применением пыли из США.

Выбор и применение фильтров
для очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах мобильных машин
(Часть 2)

Современные фильтроэлементы представляют собой смесь стекловолокон, которая путем специальной пропитки превращается в мелкопористое гомогенное полотно высокой прочности. Затем формируются гофры и в виде многолучевой звезды фильтрующая штора, их вместе с одно- или двусторонней армирующей сеткой укладывают вокруг перфорированного цилиндра и склеивают торцовыми опорными шайбами.

Зарубежные фильтроэлементы очень прочные, и разрушающее давление всегда выше давления открытия переливного клапана. Максимальный перепад давлений по нормам ISO 2941 составляет 21,0 МПа. Благодаря высокому неразрушающему перепаду давлений в некоторых «защитных» фильтрах перепускной клапан не устанавливают.

Общие потери давления на фильтре складываются из потерь давления корпуса ΔР_к и фильтроэлемента ΔР_эл. Сумма потерь давления ∑ΔР_ф = ΔР_к + ΔР_эл обычно нормируется при кинематической вязкости рабочей жидкости (РЖ) 30 сСт. Для фильтров низкого давления рекомендуемый перепад давлений не должен превышать 0,03 МПа, для фильтров среднего давления – 0,05 МПа, для фильтров высокого давления – 0,08 МПа. Если для применяемой РЖ это значение отличается от принятого (30 сСт), то оценить потери давления при прохождении потока РЖ через фильтр можно по зависимости ∑ΔР_ф=(ΔР₃₀ вязкость используемой РЖ)/ 30 сСт.

Всасывающие фильтры обеспечивают полнопоточную фильтрацию РЖ, нагнетаемой насосом в гидравлическую систему, и прежде всего защищают насосы от износа и повреждений. При установке и эксплуатации фильтров надо следить за герметичностью уплотнений, не допуская подсоса воздуха насосом. Размеры входных отверстий фильтров резьбового присоединения 1¼» и 1½» или фланцевого соединения от 2″ до 4″ по стандарту SAE 3000. Для визуального контроля загрязнения фильтроэлементов на верхней крышке фильтра устанавливают вакуумметр или вакуумные датчики (реле) с нормально открытыми или с нормально замкнутыми контактами на давление 0,02 МПа или настраиваемый датчик (реле) давления.

Выбор и применение фильтров осуществляют с учетом свойств РЖ, конструкции применяемого гидравлического оборудования, климатических условий эксплуатации и других факторов. Эксплуатационные свойства фильтра определяются основными параметрами фильтрующих элементов: пропускной Q и фильтрующей способностью (тонкостью фильтрации, мкм, или коэффициентом фильтрации β ). При выборе типа всасывающего фильтра и места его установки в гидравлической системе следует учитывать, что при понижении окружающей температуры существенно повышается вязкость РЖ до критического значения, выше которого нарушается сплошность (неразрывность) потока РЖ, возникают недозаполнение рабочих камер насоса, кавитация и возможны отказы насоса.

Следует иметь в виду и то, что при эксплуатации мобильных машин и промышленных установок с гидроприводом в условиях низких температур окружающей среды, особенно в период пуска, возникают большие перепады температур между горячей РЖ в баке и холодным наружным воздухом, что неизбежно приводит к конденсации воды из влажного воздуха. Капельная вода скапливается на стенках бака и оседает на дно. Вода, растворенная в РЖ, пропитывает бумажные фильтроэлементы, замерзает и закупоривает ячейки. Во всасывающей гидролинии создается разрежение выше допустимого значения и, как следствие, снижается подача насоса. Поэтому на машинах с гидравлическим приводом, эксплуатируемых в районах с холодным климатом, не рекомендуется устанавливать фильтры с бумажными фильтроэлементами во всасывающей гидролинии.

Для обеспечения работоспособного состояния гидравлической системы и предохранения насоса от повреждений необходимо: создать скорость потока РЖ во всасывающей гидролинии не более 0,6. 0,85 м/с и статический напор РЖ во всасывающей гидролинии не менее 0,5 м, установив насос ниже уровня РЖ в баке; применять всасывающие фильтры с переливным клапаном и фильтроэлементами не менее трехкратной номинальной подачи насоса. Это позволит также увеличить грязеемкость фильтроэлементов, а следовательно, и периодичность их замены при загрязнении.

Напорные фильтры применяют в основном для фильтрации полного потока РЖ, создаваемого насосами, и, таким образом, для защиты всех компонентов гидравлической системы (кроме насосов). Напорные фильтры, рассчитанные на среднее и высокое давление (11. 42 МПа), изготовлены из высокопрочного чугуна и штампованной стали и потому достаточно прочные и наиболее тяжелые. Обычно испытательное давление превышает максимальное в 1,5 раза, а разрушающее давление – трехкратное.

Как правило, напорные фильтры оснащены переливными (by-pass) клапанами и индикаторами загрязнения фильтроэлементов, но по требованию покупателя вместо индикатора может быть установлена резьбовая заглушка, а в фильтры без переливного клапана устанавливают индикаторы, настроенные на перепад давлений 0,8 МПа. Фильтроэлементы, предназначенные для гидравлических аппаратов с электрогидравлическим сервоуправлением, способны выдерживать перепад давлений до 21 МПа. Такие фильтроэлементы исключают возможность миграции загрязняющих частиц при открытии переливного клапана. Рабочая жидкость поступает во внутреннюю полость стакана-отстойника через входное отверстие, проходит через фильтроэлемент, очищается от твердых частиц-загрязнителей и далее через центральное отверстие в перфорированной трубке и через отверстие в переливном канале поступает в гидравлическую систему из выходного отверстия.

Сливные фильтры устанавливают в сливных гидромагистралях перед теплообменником или непосредственно на верхней крышке бака. Установка сливного фильтра на крышке бака, наполовину утопленного в РЖ, наиболее предпочтительна, поскольку исключается сливной участок трубопровода после фильтра, можно компактно установить, жестко закрепить фильтр и обеспечить удобную и легкую замену загрязненного фильтроэлемента после снятия верхней крышки фильтра. Расход сливных фильтров должен соответствовать не менее дву-, трехкратной номинальной подачи насосов, чтобы обеспечить приемлемый срок службы фильтроэлементов до замены.

Типоразмеры зарубежных фильтров предназначены для эксплуатации при температуре от –25 до +110 С на летнем сорте рабочей жидкости кинематической вязкостью 30 мм 2 /c (типа HLP DIN 51524, аналог отечественного гидравлического масла МГЕ-46В по ТУ 38.001347-83). Для надежной эксплуатации гидропривода в районах с умеренным (У) и холодным (ХЛ) климатом необходимо применять специально созданное для гидравлических приводов гидравлическое масло МГ-15В (ВМГЗ по ТУ 38.101476-00), кинематической вязкостью 10,37 мм 2 /с при +50 С, а при –40 С – 1290 мм 2 /c.

Фильтроэлементы, основная составная часть фильтра, предназначены для задержания посторонних, загрязняющих РЖ частиц: твердых механических, являющихся продуктом металлообработки, сварки и термообработки (стружка, заусенцы, мелкие и очень твердые частицы от сварки, окалина, ржавчина, формовочная земля, песок и др., оставшиеся в гидравлической системе после изготовления, а также попадающие в нее при заправке РЖ, проникающие через воздушные фильтры-сапуны вместе воздухом (пыль, цемент) и циркулирующие по всей гидравлической системе. Вместе с потоком РЖ загрязнители проникают в зазоры сопряженных поверхностей деталей, совершающих возвратно-поступательное или вращательное движение, и вызывают абразивный износ. Загрязняющими частицами могут быть и волокна от тканей, используемых для протирки деталей, особенно баков, трубопроводов, и органические частицы, включая окисление и смолообразование от термического разложения РЖ при высокой температуре, частицы от резиновых и полиуретановых уплотнений и др.

Фильтрующий элемент представляет собой гофрированный цилиндр из неорганического химически обработанного волокнистого холста, пропитанного клеящим веществом, с наружными обечайками с торцов или стальной проволочной сетки. Для обеспечения прочности снаружи гофрированная фильтрующая штора покрыта металлической или полимерной сеткой, а внутри установлена перфорированная трубка, через которую РЖ поступает в сливной канал корпуса фильтра.

Специальная технология обеспечивает прочное склеивание торцов гофрированной шторы с торцовыми пластмассовыми обечайками и абсолютную герметичность, исключающую утечки РЖ. Гофрированная форма фильтрующей шторы обеспечивается специальными устройствами с закругленными ножами, чтобы не повредить фильтрующую штору и опорную сетку. Фильтроэлемент, установленный в стакан-отстойник фильтра, уплотняется по торцам резиновыми уплотнениями из бутадиеновой резины типа Buna-N.

Рекомендуется применять фильтроэлементы, изготовленные из следующих материалов:

• типа FT, FC, FD, FV из неорганического волокна тонкостью фильтрации: 3, 6, 12, 25 мкм;
• типа RT, MS, MCV, MDC из стальной проволочной сетки с тонкостью фильтрации соответственно 10, 25, 30, 60, 90, 125, 250 мкм.

Фильтроэлементы являются элементами разового пользования и не подлежат восстановлению. Загрязненные фильтроэлементы необходимо заменять по сигналу индикатора. Если в фильтре не установлен индикатор загрязнения, то для определения степени загрязнения необходимо снять стакан-отстойник, вынуть фильтроэлемент и после осмотра принять решение о замене. Хранить запасные фильтроэлементы необходимо в закрытых отапливаемых и вентилируемых помещениях при температуре до +35 С и относительной влажности воздуха не выше 80%, без конденсации влаги по ГОСТ 15150–69.

Для очистки РЖ от загрязнений при доливке в бак через заливочную горловину и воздуха от пыли при поступлении через воздушный фильтр-сапун в процессе приточно-вытяжной вентиляции бака необходимо применять комбинированные заливные горловины с сеткой с тонкостью очистки 10 или 40 мкм и воздушным фильтром на расход воздуха 0,45 или 0,75 м 3 /мин типа ТМ178 G78 или ТМ478 G100.