Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

Transkriptio

1 Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA Suodattimet Lämmönsiirtimet Säiliö Putkistokomponentit

2 Päivän teemat Onko nesteen puhtaudella väliä eli pitääkö roskat poistaa järjestelmästä? Lämmintä piisaa, liikaako vaiko liian vähän? Säiliö, nesteen varasto, vaiko myös muuta? Miten neste pumpulta venttiileille ja toimilaitteille?

3 SUODATTIMET Ylläpitävät nesteen puhtautta! Epäpuhtaudet aiheuttavat noin % kaikista hydraulijärjestelmien toimintahäiriöistä! EPÄPUHTAUDET KULUMINEN

4 Epäpuhtaudet Epäpuhtaudet - heikentävät nesteen ominaisuuksia - lyhentävät nesteen käyttöikää - nopeuttavat järjestelmän kulumista - vaikuttavat järjestelmän toimintaan ja toimintavarmuuteen Epäpuhtauslajit: - kiinteät hiukkaset - nesteet (joko hydraulinesteeseen liuenneena tai vapaana) - kaasut (joko hydraulinesteeseen liuenneena tai vapaana) Epäpuhtauslähteet: - järjestelmän alkuepäpuhtaudet - ympäristön epäpuhtaudet - järjestelmän sisällä syntyvät epäpuhtaudet Suodattimet

5 Epäpuhtaudet Nestemäiset ja kaasumaiset epäpuhtaudet Nestemäisistä epäpuhtauksista merkittävin on vesi - perusnesteeseen liuenneena haittavaikutukset vähäisemmät - liukenemattomana merkittäviä haitavaikutuksia - reaktiot perusnesteen kanssa - kulumisen nopeutuminen - korroosion ja ruostumisen vaara Kaasumaisista epäpuhtauksista merkittävin on ilma - nesteeseen liuenneena haittavaikutukset vähäisemmät - liukenemattomana merkittäviä haittavaikutuksia - reaktiot nesteen kanssa (hapettuminen, vanheneminen) - nesteen kokoonpuristuvuuden voimakas kasvu - kavitaatiovaara Suodattimet

6 Epäpuhtaudet Kiinteät epäpuhtaudet Vaikutus järjestelmään riippuu epäpuhtaushiukkasten - materiaalista - kovuudesta - koosta - muodosta - määrästä Vaikutukset - äkillisiä vaurioita/toimintahäiriöitä (suuret hiukkaset) - hidasta kulumista (hiukkaset välyskoko) Suodattimet

7 Epäpuhtaudet Kiinteät epäpuhtaudet Haittoihin myötävaikuttavia hydraulijärjestelmän ominaisuuksia - nesteen virtausnopeus - järjestelmän painetaso - komponenttien välykset Kulumismekanismeja - abraasio - eroosio - pintaväsymismurtuma q V F 1 2 F q V q V F 3 4 F Suodattimet

8 Epäpuhtaudet Kiinteät epäpuhtaudet Haitalliset hiukkaskoot Komponentti/välys Välys m Hammaspyöräpumppu hampaan kärki - kammion seinä 0,5-5 Hammaspyörä - sivulevy 0,5-5 Siipipumppu siiven kärki - kammion seinä 0,5-5 siipi sivulevy 5-25 Mäntäpumppu mäntä sylinteriseinä 5-40 venttiililevy - sylinteriryhmä 0,5-10 Luistiventtiili luisti runko 5-25 Servoventtiili luisti runko 2-8 suutin läppä suutin (halkaisija) Hydrostaattinen laakeri 1-30 Suodattimet

9 Epäpuhtaudet Kiinteät epäpuhtaudet Kuluminen välyskoon kasvu komponenttien kitkojen, vuotojen ja häviötehojen kasvu epäpuhtausmäärän kasvu kuluminen nopeutuu EPÄPUHTAUDET KULUMINEN Suodattimet

10 Epäpuhtaudet Epäpuhtauslähteet, -lajit ja seuraukset Valmistus ja asennus Uusi hydraulineste Ympäristö Huollot ja korjaukset Kuluminen Kiinteä epäpuhtaus, karkea hiukkaskoko Kiinteä epäpuhtaus, hieno hiukkaskoko Vesi Ilma Vakavat, pysyvät vauriot Hetkelliset toimintahäiriöt Nesteen vanheneminen Kuluminen Suodattimet

11 Puhtausluokka Ilmaisee - komponentille/järjestelmälle sallittavan - järjestelmästä mitatun epäpuhtausmäärän ja kokojakauman Standardit - ISO SAE AS NAS 1638 Suodattimet

12 Puhtausluokka NAS 1638 Puhtausluokka 5 15 m Sallittu hiukkasmäärä (kpl/100 ml) m m m 100 m Määritys viidessä kokoluokassa: Tunnusluku heikoimman (yleensä alin luokka) mukaan Suodattimet

13 Puhtausluokka SAE AS 4059 Laskenta Hiukkaskoko m I > 1 > 5 > 15 > 25 > 50 > 100 II > 4 > 6 > 14 > 21 > Puhtausluokka Kokoluokkakoodi ja sallittu hiukkasmäärät (kpl/100 ml) 38 > 70 A B C D E F , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , I Hiukkaslaskenta suoritettu joko automaattisella hiukkaslaskurilla (kalibroitu standardin ISO 4402 mukaan) tai mikroskoopilla (kokona maksimimitta). II Hiukkaslaskenta suoritettu joko automaattisella hiukkaslaskurilla (kalibroitu standardin ISO mukaan) tai elektronimikroskoopilla (kokona projisoidun hiukkasen pinta-alaa vastaavan ympyrän halkaisija). Määritys yhdessä tai useammassa kokoluokassa (hiukkaskoot riippuvat laitteistosta ja kalibroinnissa käytetystä standardista) Useita tapoja ilmoittaa tulos, esimerkiksi 6B (yksi kokoluokka) 7B/6C/5D (kolme kokoluokkaa) SAE AS 4059 korvaa vanhentuneen NAS 1638:n Suodattimet

14 Puhtausluokka Puhtausluokka Sallittu hiukkasmäärä (kpl / 1 ml) alaraja yläraja < 1 0,00 0,01 1 0,01 0,02 2 0,02 0,04 3 0,04 0,08 4 0,08 0,16 5 0,16 0,32 6 0,32 0,64 7 0,64 1,3 8 1,3 2,5 9 2, , , , , , , , , , > 28 2, ISO 4406 Määritys kolmessa kokoluokassa (automaattinen hiukkaslaskin) 4 m 6 m 14 m kolmiosainen tunnusluku esim. 24/21/15 Mikroskooppilaskennassa kaksi kokoluokkaa 5 m 15 m kolmiosainen tunnusluku esim. -/21/15 Suodattimet

15 Puhtausluokka Komponenttien puhtausluokkavaatimuksia Komponentti Puhtausluokkasuositus ISO 4406 NAS 1638 SAE AS 4059 Suuntaventtiili 21/18/ A/9B/9C Virtaventtiili 21/18/ A/9B/9C Paineventtiili, säätävä 21/18/ A/9B/9C Sylinteri 21/18/ A/9B/9C Hammaspyöräkoneet 21/18/ A/9B/9C Mäntäkoneet 20/18/ A/9B/9C Siipikoneet 20/17/ A/8B/8C Proportionaaliventtiili 20/16/ A/7B/7C Servoproportionaaliventtiili 18/16/13 8 8A/7B/7C Servoventtiili 17/14/11 7 7A/5B/5C Servosylinteri 17/14/11 7 7A/5B/5C * Hiukkaslaskenta suoritettu joko automaattisella hiukkaslaskurilla (kalibroitu standardin ISO mukaan) tai elektronimikroskoopilla. Herkät (pienet välykset) komponentit vaativat puhtaampaa nestettä Suodattimet

16 Puhtausluokka Painetason vaikutus puhtausluokkavaatimuksiin (ed. taulukkoon nähden) Käyttöpainetaso Puhtausluokan muutos bar 3 luokkaa heikommaksi bar 1 luokka heikommaksi bar Ei muutosta bar 1 luokka paremmaksi bar 2 luokkaa paremmaksi bar 3 luokkaa paremmaksi bar 4 luokkaa paremmaksi bar 5 luokkaa paremmaksi Suodattimet

17 Puhtausluokka Järjestelmien puhtausluokkavaatimuksia Järjestelmä Matalapainejärjestelmät perinteisin venttiilein Korkeapainejärjestelmät perinteisin venttiilein Proportionaaliventtiilijärjestelmät Servoproportionaaliventtiilijärjestelmät Servoventtiilijärjestelmät Erittäin herkät suurtehojärjestelmät Puhtausluokkasuositus ISO 4406 NAS 1638 SAE AS 4059 * 24/17/ /8B/7C 21/16/ A/11B/7C 20/15/ A/6B/6C 18/14/ A/5B/5C 18/13/ A/4B/4C 16/11/ A/2B/3C * Hiukkaslaskenta suoritettu joko automaattisella hiukkaslaskurilla (kalibroitu standardin ISO mukaan) tai elektronimikroskoopilla. Vaaditun puhtausluokan saavuttaminen edellyttää tietynasteista suodattamista Suodattimet

18 Osat - suodatinpanos - runko - lisävarusteet Suodatin Suodatinmateriaalin toimintaperiaatteet q V q V q V q V Suodattimet

19 Suodatustehokkuuden ilmaiseminen Suodatusaste Suodatussuhde - hiukkasten määrä (ennen suodatinta N 1 /suodattimen jälkeen N 2 ) - ISO 4572 x Absoluuttinen suodatusaste - suurin pallomainen hiukkanen ( m), joka läpäisee suodattimen - poistaa 99 % ilmoitettua kokoa suuremmista hiukkasista Nimellinen suodatusaste - poistaa 95 % ilmoitettua kokoa suuremmista hiukkasista N N 1 2 Suodattimet

20 Muita suodattimen ominaisuuksia kuvaavia tunnuslukuja - Epäpuhtauskapasiteetti - Kokoonpuristumispaine - Repeytymispaine - Väsymiskestävyys p [bar] Suurin sallittu painehäviö Epäpuhtausmäärä/Epäpuhtauskapasiteetti [%] Suodattimet

21 Suodattimet järjestelmässä Tehtävän mukaan - työsuodattimet - suojasuodattimet 7 Sijainnin mukaan - imusuodattimet - painesuodattimet - paluusuodattimet - sivuvirtasuodattimet - täyttösuodattimet - huohotinsuodattimet Suodattimet

22 Suodatintyyppejä Painesuodatin Paluusuodatin Täyttö- ja huohotinsuodatin Suodattimet

23 Suodatinjärjestelmä Hydraulijärjestelmän suodatinjärjestelmä koostuu useista suodattimista, joiden tehtävänä on estää epäpuhtauksien pääsyä hydraulijärjestelmään sekä poistaa järjestelmästä sinne päässeet ja siellä syntyneet epäpuhtaudet ja täten ylläpitää vaadittu puhtaustaso eli puhtausluokka Suodatinjärjestelmältä vaaditun toiminnon jatkuvuus ja laatu edellyttää järjestelmän jatkuvaa ylläpitoa Suodattimet

24 LÄMMÖNSIIRTIMET (lämmönvaihtimet) Ylläpitävät nesteen käyttölämpötilaa - jäähdyttämällä - lämmittämällä Käyntitilassa tavoitteena on pitää nesteen viskositeetti optimialueellaan (16 36 cst) ja estää viskositeetin lasku alle voitelurajan arvon (10 cst). Käynnistystilanteissa tavoitteena on laskea viskositeetin arvo järjestelmälle sallitun korkeimman arvon alle.

25 Jäähdytin Siirtävät hydraulinesteeseen sitoutunutta lämpöä aktiivisesti jäähdytinaineeseen - ilma - vesi ja siten pois hydraulinesteestä Jäähdytystehoon vaikuttavat - jäähdyttävän ja jäähdytettävän aineen välinen lämpötilaero - jäähdytinainevirtauksen suuruus - jäähdyttävä pinta-ala - virtauslaji Lämmönvaihtimet

26 Jäähdytin q V,1 q V,2 q V,1 q V,2 Lämmönvaihtimet

27 Jäähdytin Lämmönvaihtimet

28 Jäähdytin Ilmajäähdytin: - jäähdytysaineen saatavuus hyvä - lämmönsiirtokyky kokoon nähden huono - välitön ympäristökuormitus (ilmavirta, lämpö ja melu) suuri - soveltuvat parhaiten liikkuvan kaluston hydraulijärjestelmiin Vesijäähdytin: - lämmönsiirtokyky kokoon nähden hyvä - välitön ympäristökuormitus vähäinen - jäähdytysaineen saatavuus ja hinta - veden korroosiovaikutus Lämmönvaihtimet

29 Lämmitin Lämmittävät hydraulinestettä - suoraan - välittäjäaineen kautta Uppokuumennin Läpivirtauslämmitin Lämmitysteho rajattava nesteen ylikuumenemisen ja karstoittumisen välttämiseksi Lämmönvaihtimet

30 Jäähdytin ja lämmitin Lämmönvaihtimet

31 SÄILIÖ Säiliön tehtävät: - hydraulijärjestelmän nestevarasto - imu- ja paluuvirtauksien eroja tasaava puskuri - lämmönsiirrin - nesteen epäpuhtauksien erotin - järjestelmän komponenttien asennusalusta Säiliön nestetilavuus mitoitetaan yleensä järjestelmän pumppujen keskimääräisen minuuttituoton perusteella: - kiinteät teollisuusjärjestelmät V = 2 5 q V,pumput - liikkuvan kaluston järjestelmät V = 1 2 q V,pumput Lisäksi on varattava riittävä ilmatila nestemäärän vaihteluille

32 Säiliön varusteet Vuotoreuna Huohotinaukko suodattimineen Imukanava Paluukanava Vuotokanava Lämpömittari ja pinnankorkeusmittari Täyttöliitäntä Vuotoallas Huoltoluukku Tyhjennysliitäntä Väliseinä Säiliö

33 Säiliön toimintojen tehostaminen a b Väliseinä c d Erottajaverkko Erottajaverkko Säiliö

34 Säiliön virtauskanavien sijoittelu a b Imusuodatin Pumppu c d Vuotokanavat Diffuusori Säiliö

35 Pumpun sijoittaminen säiliöön nähden Säiliö

36 PUTKISTOKOMPONENTIT Putket Letkut Liittimet Lohkot Teleskooppi Kauha Kääntö

37 Jäykkä kytkentä Putkien tyyppiin, materiaaliin sekä seinämäpaksuuksiin vaikuttavat mm. järjestelmän paine, tilavuusvirtojen suuruus, käytettävä neste sekä käytettävät liittimet Putket SFS 2230 Putken ulko- Seinämäpaksuus mm halkaisija d u Nimellispaineella MPa mm 6, , ,5 1, , ,5 2 2,5 16 1,5 1,5 1, ,5 1,5 2 2, Virtausnopeuden Virtausnopeuden Virtauskanava suositusarvo v s maksimiarvo v max m/s m/s Imukanava 0,5-1,0 1,0-1,5 Paluukanava 2,0-3,0 3,0-4,0 Painekanava 6,3-10 MPa 4,0-4,5 6, MPa 4,5-5,0 6, MPa 5,0-5,5 6, MPa 5,5-6,0 6,0 Järjestelmän kaikki painehäviöt 3 10 % painetasosta Putkistokomponentit

38 Letkut Joustava kytkentä Luokittelu käyttöpainetason perusteella - matalapaineletkut - keskipaineletkut - korkeapaineletkut Lisää myös hydraulijärjestelmän joustoja! Putkistokomponentit

39 Letkut Yleisin standardi SAE J517 (14 ryhmää: SAE 100R1 14) Koko ilmaistaan sisähalkaisijaa kuvaavan tunnusluvun avulla (poikkeuksena SAE 100R5 ja SAE 100R14; ulkohalkaisija) Tunnusluku perustuu tuuman kuudestoistaosajakoon. SAE-standardin Letkun sisähalkaisija Nimellissuuruus merkintä in mm NS -04 1/4 6, /16 7, /8 9, /2 12, /8 15, /4 19, , /4 31, /2 38, ,8 50 Koko voidaan ilmoittaa myös DIN-standardin nimellissuuruutena (= letkun sisähalkaisijan likimääräinen koko millimetreinä) Putkistokomponentit

40 Liittimet Putkien ja letkujen liittäminen toisiinsa sekä komponentteihin Kierreliitäntöjä (BSP, BSPT, M, NPTF, UNF, jne.) Laippaliitäntöjä (SAE, DIN, CETOP) - matalapaineliittimet - korkeapaineliittimet Putkistokomponentit

41 Liittimet Putkistokomponentit

42 Liittimet Komponenttien liittäminen toisiinsa Putkistokomponentit

43 Päivän teemat kerraten Epäpuhtaudet järjestelmässä - vaikutus? - poisto? Lämpötila järjestelmässä - miten vaikuttaa? - miten pidetään kurissa? Mihin kaikkeen säiliö pystyykään? Putkisto, mitä siitä?