Hydraulische oliën
Materialen die men in hydraulische systemen toepast, verdienen de nodige aandacht. Koper, brons en lood versnellen namelijk het verouderingsproces van de olie. Bij voorkeur gebruikt men staal of aluminium. Hydraulische systemen kunnen ingedeeld worden in hydrostatische en hydrodynamische systemen.
Kenmerkend voor een hydrostatisch systeem is dat een verdringerpomp een eventueel instelbaar constant volume vloeistof levert. De druk wordt hierdoor bepaald door de weerstand in het systeem en de aandrijfkracht van de pomp. Voorbeelden van pompen die hiervoor gebruikt worden zijn tandwielpompen, schottenpompen en plunjerpompen.
De door de met olie aan te drijven elementen past men toe in allerlei werktuigen zoals persen, hijswerktuigen en grondverzetmateriaal.
Hydrodynamische systemen zijn bekend in de vorm van vloeistofkoppelingen. Ze bestaan uit een centrifugaalpomp geïntegreerd in een vloeistofturbine. Deze koppelingen hebben als doel om een soepel aanlopen van machines mogelijk te maken en belastingsschokken te dempen.
Eisen aan een hydraulische olie
De eisen die men stelt aan een hoogwaardige hydraulische olie in een hydrostatisch systeem zijn namelijk:
- juiste viscositeit
- hoge viscositeitsindex
- oxidatiebestendigheid, weerstand tegen veroudering
- bescherming tegen corrosie
- goed luchtafscheidend vermogen om snelle ontluchting mogelijk te maken
- weinig neiging tot schuimvorming
- goed waterafstotend vermogen
- bescherming tegen slijtage
- niet agressief voor pakkingsmaterialen en pomp
- optimale zuiverheid
De eisen die men stelt aan een hoogwaardige hydraulische olie in hydrodynamische systemen zijn:
- lage viscositeit om energieverlies en temperatuurstijging te beperken
- uitstekende oxidatiestabiliteit
- goede anti-corrosieve werking
- goede weerstand tegen schuimvorming
De constructeur bepaalt de ideale viscositeit. Een lage viscositeit heeft veelal lekverliezen tot gevolg waardoor er bijgevolg pompschade kan ontstaan. Een te hoge viscositeit levert pompcavitatie op met eveneens eventuele pompschade. Het betrouwbaar functioneren van de regelventielen komt bovendien ook in gevaar.
De viscositeitsindex (V.I.) is daarnaast van groot belang voor een gelijkmatige werking van het systeem onder verschillende temperaturen. Hoe hoger de V.I., hoe beter.
Een goed luchtafscheidend vermogen is nodig omdat olie die lucht bevat samendrukbaar is. De samendrukbaarheid van minerale olie is echter gering. Ongeveer 3% bij 500 bar en 5% bij 1000 bar. Anders gezegd, deze samendrukbaarheid wordt negatief beïnvloed als er zich luchtbellen in de olie ophouden.
Voor schottenpompen voegt men een additief toe tegen slijtage. Zeker bij zwaarbelaste pompen geeft dit een gunstig resultaat. Hoe lager de viscositeit, hoe beter. De ondergrens wordt namelijk bepaald door de kwaliteit van de asafdichtingen en de smering van de lagers die in de vloeistofkoppelingen zitten.
In hydrodynamische systemen wordt de olie constant en zeer intensief gemengd met lucht. Bovendien wordt ongeveer 5% van het doorgeleide vermogen in energie omgezet. Een goede oxidatieve bescherming is daarbij noodzakelijk.
Biologische afbreekbaarheid van hydraulische olie
De vraag naar biologisch afbreekbare hydraulische oliën is sterk toegenomen omdat bij lekkage de kans voor negatieve milieugevolgen groot is. In deze omstandigheden gebruikt men bijvoorbeeld raapzaad- of andere plantaardige oliën. Er zijn echter ook synthetische esters en polyglycolen beschikbaar. De biologische afbreekbaarheid drukt men uit in het percentage olie dat in een test binnen drie weken afgebroken is.
- Normale minerale olie 40%
- Plantaardige olie 95%
- Synthetische esters 95%
- Bepaalde glycolen 70%
Helaas blijkt de eis om snel af te breken (oxideren) als de plantaardige olie in de natuur terecht is gekomen, teveel in contradictie met de verlagende oxidatiebestendigheid tijdens gebruik. Veelal treedt echter tijdens gebruik verharsing op. Van synthetische esters kan men meer verwachten. De producten liggen echter qua kostprijs ver boven de prijs van minerale hydraulische olie met een goede kwaliteit.
Particle counting
Afhankelijk van de toepassing kan vuil in een hydraulisch systeem zeer funest zijn. De levensduur van vitale onderdelen verkort hierdoor aanzienlijk. Het aantal en de grootte van de deeltjes bepalen de mate van vervuiling en de mogelijke schade. Er bestaan normen die namelijk bepalen hoeveel deeltjes van welke afmetingen in een bepaalde hoeveelheid olie mogen voorkomen. De bekendste zijn de ISO- en de NAS-normen.
ISO 4406 duidt de vervuilingsgraad aan met twee getallen, gescheiden door een /. Het eerste getal geeft het aantal deeltjes aan die groter zijn dan 5 micrometer. Het tweede getal geeft aan hoeveel deeltjes groter zijn dan 15 micrometer.
NAS 1638 (National Aerospace Standard) verdeelt de deeltjes in vier categorieën: het aantal deeltjes per 100 cm3 van 5 – 15, 15 – 25, 25 – 50, 50 – 100 micrometer.
Hoe aanvaardbaar is een bepaalde mate van vervuiling voor een hydraulisch systeem?
Het reinheidsniveau hangt in de eerste plaats af van de precisie van het systeem en de gewenste betrouwbaarheid ervan. Bovendien speelt druk ook een rol. Precisiemachines, zoals kleinere robots, zijn gevoeliger voor verontreiniging en hebben daarom reinere olie nodig.
Betrouwbaarheid is een andere factor waar reinheid een rol speelt. Motoren en hydraulische systemen in vliegtuigen moeten bijvoorbeeld zeer betrouwbaar zijn. Hier hanteert men immers zeer strikte reinheidseisen.
De aanvaarde reinheid is ook afhankelijk van het drukniveau. Aan de hand van de aard van het systeem kan namelijk een indicatie geven van de minimaal benodigde reinheidsklasse.
Zorgvuldig vervaardigde en verpakte turbine- en hydraulische oliën zullen normaal voldoen aan reinheidsklasse ISO 18/15 of 19/16. Dit wil zeggen zonder filtratie. Deze oliën zijn zeer goed toepasbaar in vele industriële toepassingen. Het is aanbevolen om de olie te filteren bij kritische toepassingen. Veelal hanteert men een 3- micrometerfilter.
Een filter kan men plaatsen tussen reservoir en pomp, tussen pomp en machine of in de retourleiding van machine naar reservoir. By-pass-filters past men bovendien ook toe. De plaats van de filters, de afmetingen en het type filter hangt af van de dimensionering van het systeem en de stromingskarakteristieken. Een filter van 10 micrometer nominaal of kleiner is normaal.
Zoekt u een interim-manager met technische achtergrond? Neem vrijblijvend contact op.