Xử lý dầu thủy lực và bộ lọc dầu thủy lực

Blog Thủy Lực 2014

1



Các bộ lọc dầu có công dụng để lọc sạch và loại bỏ các tạp chất trong dầu thủy lực.
Các tạp chất có thể là bụi bẩn lẫn vào dầu thủy lực trong quá trình rót, hoặc là các
hạt kim loại nhỏ (sản phẩm của quá trình mài mòn giữa các chi tiết trong hệ thống
thủy lực), và cả sản phẩn của quá trình oxi hóa dầu thủy lực tạo thành.


Tạp chất cơ khí vừa là sản phẩm của quá trình mài mòn, đồng thời do nó làm tăng
quá trình mài mòn các chi tiết, làm kẹt các cặp chi tiết, làm giảm sự bôi trơn giữa
các chi tiết, làm giảm độ bền hóa học của dầu thủy lực, làm tắc các ống thủy lực
nhỏ (các ống nhỏ thường là các ống dẫn tín hiệu điều khiển khi hệ thống sử dụng
phương pháp điều khiển bằng tín hiệu thủy lực).

Các bộ lọc thủy lực làm việc dựa trên nguyên lý sử dụng các phần tử lọc làm
vướng lại các tạp chất khi có dòng dầu thủy lực chảy qua các phần tử lọc này hoặc
sử dụng trường lực để tách các tạp chất ra khỏi dầu thủy lực. Trường hợp thứ nhất
tạp chất bị vướng lại trên bề mặt hoặc dưới đáy phần tử lọc của các bộ lọc thủy lực.
Trường hợp thứ hai dầu thủy lực được dẫn qua một trường nhân tạo (từ trường,
điện trường, trường ly tâm, trọng trường) làm các tạp chất bị lắng xuống.


Phân loại

Dựa vào kích thước các hạt bị giữ lại, người ta chia bộ lọc dầu thủy lực thành:

- Bộ lọc thô: lọc được các hạt có kích thước ≥0,1mm. Bộ lọc thô có thể được lắp

đặt tại ống rót để lọc dầu thủy lực được rót thùng chứa, được lắp đặt tại ống hút và
ống nén để lọc sơ bộ dầu thủy lực.

- Bộ lọc trung bình: lọc được các hạt có kích thước từ 0,05mm tới 0,1mm. Bộ lọc
trung bình thường được lắp đặt tại ống nén hoặc ống xả.

- Bộ lọc tinh: lọc được các hạt có kích thước nhỏ hơn 0,05mm. Bộ lọc tinh thường
được lắp đặt tại các vị trí có lưu lượng vừa phải, thường là các nhánh phụ trong hệ
thống.


Phụ thuộc vào vị trí lắp bộ lọc trong hệ thống thủy lực phân bộ lọc dầu thủy lực
thànhbộ lọc dầu áp suất cao và bộ lọc dầu áp suất thấp. Theo đó, bộ lọc dầu áp
suất cao chỉ có thể lắp ở ống hút, còn bộ lọc dầu áp suất thấp chỉ có thể lắp ở ống xả.


Dựa vào kết cấu của bộ lọc, các bộ lọc dầu thủy lực thường là các dạng chính
sau: bộ lọc lưới, bộ lọc lá, bộ lọc giấy, bộ lọc nỉ, bộ lọc nam châm,….


Cấu trúc các bộ lọc dầu thủy lực
1. Bộ lọc lưới

Bộ lọc lưới là loại bộ lọc dầu đơn giản nhất. Nó gồm có khung cứng và lưới bằng
đồng bao chung quanh. Dầu thủy lực từ ngoài xuyên qua các mắt lưới và các lỗ để
Blog Thủy Lực 2014

2

vào ống hút. Hình dáng và kích thước của bộ lọc lưới rất khác nhau, tùy thuộc vào

vị trí và công dụng của bộ lọc.

Các bộ lọc lưới thường được lắp đặt tại ống hút và ống xả, và có thể cả tại ống rót
dầu thủy lực vào thùng chứa (cần phân biệt ống rót và ống xả: ống xả là xả dầu từ
hệ thống về thùng chứa. Ống rót dùng để rót dầu thủy lực từ ngoài vào thùng
chứa). Phần tử lọc là các lưới đồng, kích thước cắc mắt lưới quyết định độ lọc sạch
dầu thủy lực. Lưới được xếp một lớp hoặc nhiều lớp. Để làm giảm sự cản trở bề
mặt lọc được thiết kế sao cho lớn nhất có thể.

Trên hình 1 thể hiện cấu trúc của bộ lọc lưới. Các chi tiết bao gồm: vỏ 1 dạng trụ
với các lỗ thủng trên bề mặt cho phép dầu thủy lực đi qua, vỏ 1 bao quanh lưới lọc
2. Bộ lọc được đóng kín 2 đầu bằng 2 đĩa. Tại tâm 2 đĩa được đục thủng, và xuyên
qua bởi ống thép 4, trên ống thép đục có lỗ, một đầu ống thép 4 nối thông với ống
hút của trạmmáy bơm.


Hình 1. Cấu trúc bộ lọc lưới

2. Bộ lọc dạng sợi

Bộ lọc dạng sợi có cấu trúc tương tự với bộ lọc dạng lưới. Chúng cấu tạo từ các
sợi với số lượng lớn các lỗ hoặc các khe hướng tâm. Các sợi này được quấn quanh
các có tiết diện tròn hoặc tiết diện chữa nhật cuốn quanh vỏ bộ lọc tạo thành các
khe hở hướng tâm. Độ rộng các khe hở giữa các sợi quyết định độ lọc sạch của bộ
lọc.

Nhược điểm của bộ lọc dạng lưới và dạng sợi là khó làm sạch các phần tử lọc khi
lưu lại các tạp chất.

3. Bộ lọc dạng lá:

Bộ lọc dạng lá được lắp đặt tại đường ống nén và đường ống xả trong hệ thống
thủy lưc. Bộ lọc lá kiểu G41 (hình 2 - chú thích: выход - cửa ra của bộ lọc; вход -
cửa vào của bộ lọc) cấu tạo từ vỏ 1, nắp đậy 2 trục 3. Trên trục cố định các phần tử
lọc. Nắp đậy 2 có lỗ để dẫn dầu thủy lực vào và ra khỏi bộ lọc. Nắp đậy 2 được gắn
chặt với vỏ 1 bằng các bu-lông. Bít kín giữa nắp 2 và vỏ 1 bằng các vòng đệm cao
su 4. Các phần tử lọc cấu tạo gồm 1 khung dạng trụ tạo thành từ các lá lọc 5 xen kẽ
giữa các lá lọc 5 là các lá lọc 6 ( hình dạng các lá lọc 5 và 6 như dưới). Dầu thủy
lực đi vào bộ lọc thông qua lỗ trên nắp 2 và đi qua các khe hở giữa các lá rồi theo
lỗ trên nắp 2 đi ra khỏi bộ lọc. Dầu thủy lực chứa tạp chất khi đi qua khe hở giữa
Blog Thủy Lực 2014

3

các lá lọc sẽ bị giữ lại các tạp chất. Độ lọc sạch của bộ lọc phụ thuộc vào kích
thước khe hở giữa cá lá lọc. Trong quá trình vận hành các khe hở này dần dần sẽ bị
mắc kẹt lại bởi các tạp chất. Để dọn sạch các tạp chất này người ta sử dụng các
thanh gạt 7 được gắn cố định bằng các chốt 8. Khi quay bằng tay trục 3, các thanh
gạt chuyển động giữa các lá 5 và 6 làm sạch các tạp chất bị mắc kẹt. Các tạp chất
bị gạt lắng xuống đáy bộ lọc, và được lấy ra ngoài thông qua lỗ dưới đáy. Lỗ này
được đậy lại bằng nút 9.



Hình 2. Bộ lọc dạng lá kiểu G41

Các bộ lọc lá kiểu G41 cho phép lưu lượng lọc lên tới 70 lít/ph với độ chênh áp 0,1
– 0,2 MPa.
Blog Thủy Lực 2014

4

Nhận xét

Các bộ lọc dầu dạng lưới, dạng sợi và dạng lá có tính cản trở không lớn khi lọc, và
độ lọc sạch cũng không cao. Để tăng độ lọc sạch dầu thủy lực cần sử dụng các bộ
lọc tinh. Tuy nhiên các bộ lọc tinh cũng sẽ có tính cản trở lớn, lưu lượng lọc nhỏ,
tổn thất áp suất lớn. Các bộ lọc tinh thường được lắp đặt tại các đường nhánh phụ
tách ra từ nhánh chính. Để tránh làm quá tải hoặc nhanh đào thải các bộ lọc tinh,
chất lỏng trước khi dẫn qua các bộ lọc tinh cần trải qua các bộ lọc thô.


Các bộ lọc tinh sử dụng các phần tử lọc: dạng vải, dạng các tông, dạng nỉ, dạng sứ
kim loại

Các bộ lọc với phần tử lọc dạng các tông và dạng vải lọc được 75% các hạt tạp
chất kích thước khoảng 4-5 μm chỉ qua 1 lần lọc. Trong trường hợp đặc biệt các bộ
lọc dạng này có thể sử dụng phần tử lọc kết hợp tạo thành từ phần tử lọc tinh 2 và
phần tử lọc thô 1 (hình 3). Khi van 3 chưa mở, chất lỏng được lọc qua cả 2 phần tử
lọc (hình 3a). Khi van 3 được mở, dầu thủy lực chỉ đi qua phần tử lọc thô 1, bỏ
qua phần tử lọc tinh 2. ( hình 3b)




Hình 3. Phần tử lọc kết hợp
4. Bộ lọc giấy
Các phần tử lọc của các bộ lọc giấy thường có dạng hình trụ. Các phần tử lọc dạng này thường
được gấp thành dạng như hình vẽ để tăng bề mặt lọc.

Hình 4. Phần tử bộ lọc giấy
Blog Thủy Lực 2014

5

5. Bộ lọc nỉ và bộ lọc sứ - kim loại:
Các bộ lọc dạng này chính là các bộ lọc tinh. Các phần tử lọc có các bột kim loại
và sứ dạng cầu tạo thành lớp dày. Các bộ lọc có khả năng chứa lượng tạp chất lớn,
đồng nghĩa với tuổi thọ hoạt động dài. Đối với các bộ lọc dạng này phần tử lọc phổ
biến làm từ bột sứ và bột kim loại. Sơ đồ cấu trúc vật liệu lọc từ sứ và kim loại thể
hiện bởi hình vẽ dưới. Dầu thủy lực thấm từ từ qua khe hở giữa các hạt sứ và kim
loại.


Hình 5. Cấu trúc phân bố các sứ và kim loại
Bộ lọc nỉ hình vẽ dưới cấu tạo từ vỏ 1, nắp 2 với cửa vào và cửa ra, ống 3 được cố
định với nắp 2. Phần tử lọc dạng nỉ 4 được gắn với ống dẫn 3.



Hình 6. Cấu trúc bộ lọc nỉ



Blog Thủy Lực 2014

6

6. Bộ lọc phân ly
Bộ lọc phân ly là bộ lọc có khả năng lọc không giới hạn với cản trở nhỏ. Nguyên lý
hoạt động của bộ lọc này dựa trên việc dẫn dầu thủy lực đi qua trường lực có thể
hút, lưu giữ các tạp chất lại. Trên hình vẽ thể hiện cấu trúc bộ lọc từ C43-3, có
công dụng làm lắng các tạp chất có từ tính. Cấu tạo bộ lọc gồm vỏ 3, nắp 8 gắn với
ống đồng 7 bằng ren và cụm bẫy từ. Cụm bẫy từ gồm đĩa tròn 4 liên kết với ống
đồng 7 bằng ren, trên đĩa tròn 4 đục 6 lỗ, mỗi lỗ được lắp vào 1 thanh nam châm 9.
Các thanh nam châm được cách ly với nắp bộ lọc bởi vòng đệm 5. Phần dưới ống
đồng 7 được gắn cố định với 1 đĩa đồng 2, có công dụng như một vách chắn từ.
Các hạt từ tính khi đi qua bộ lọc sẽ bị hút lại trên bề mặt các nam châm.


Hình 7. Cấu trúc bộ lọc phân ly C43-3
Lắp đặt bộ lọc dầu thủy lực trong hệ thống thủy lực

Khi lựa chọn sơ đồ lắp đặt cần tính đến các điều kiện sau:

- Nguyên nhân tạo tạp chất

- Độ nhạy của các chi tiết của hệ thống thủy lực đối với tạp chất;

- Chế độ công tác của máy thủy lực;

- Áp suất công tác;

- Thiết bị điều khiên hay không điều khiển được;

- Loại dầu công tác;

- Điều kiện vận hành.

Lắp đặt bộ lọc có thể tại đường ống hút, đường ống nén, và đường ống xả và tại
các đường nhánh phụ tách ra từ các đường ống chính trên. (hình 8)

Blog Thủy Lực 2014

7


Hình 8. Sơ đồ lắp đặt bộ lọc

Lắp đặt các bộ lọc trên đườngống hút (hình 8.a) nhằm bảo vệ tất cả các thiết
bị thủy lực trong hệ thống thủy lực. Nhược điểm: làm giảm khả năng hút của
máy bơm, tăng khả năng xuất hiện hiện tượng xâm thực. Đối với kiểu lắp
đặt bộ lọc trênđường ống hút thường cần bổ sung thêm đồng hồ kết hợp với
van một chiều, tác dụng khi dầu không quá nhiều tạp chất.


Lắp đặt các bộ lọc trên đườngống nén (hình 8.b) nhằm bảo vệ tất cả các thiết
bị thủy lực trong hệ thống trừ máy bơm. Dầu thủy lực lẫn tạp chất, qua máy
bơm, dưới áp suất nén có thể phá hủy các phần tử lọc của bộ lọc. Để bảo vệ
bộ lọc cần lắp thêm van an toàn.


Lắp đặt bộ lọc trên đường ống xả (hình 8c) là kiểu phổ biến nhất, các bộ lọc
không làm việc với áp suất cao, không tạo ra cản trợ bổ súng trên ống hút và
ống nén, đồng thời có thể lọc bỏ tất cả tạp chất cơ khí chứa trong dầu thủy
lực trước khi đổ về thùng chứa. Nhược điểm của sơ đồ lắp đặt kiểu này đó là
làm nóng dầu thủy lực.


Lắp đặt bộ lọc trên đường nhánh phụ không đảm bảo bảo vệ hoàn toàn,
nhưng có thể làm giảm cơ bản tạp chất trong dầu thủy lực. Mang hiệu quả
lọc bổ sung cho các bộ lọc chính. Phổ biến và hiệu quả nhất là sơ đồ lắp đặt
bộ lọc dầu tinh trên đường nhánh phụ tách ra từ đường ống xả.

Khi lắp đặt bộ lọc tại các đường ống có dòng thuận nghịch đi qua (tại đoạn ống đó
có thể xuất hiện dòng theo cả 2 chiều) cần sử dụng thêm các van 1 chiều để đảm
bảo dòng dầu thủy lực đi qua bộ lọc chỉ theo 1 chiều cố định mà không ảnh hưởng
tới chức năng làm việc của đoạn ống dẫn này.

Blog Thủy Lực 2014

8


Hình 9. Lắp bộ lọc tại dòng thuận nghịch
Người ta sử dụng áp kế để kiểm tra khả năng làm việc của bộ lọc trong trường hợp
này. Khi độ chênh áp kế giữa 2 đầu bộ lọc tăng lên, tức là lượng tạp chất bị bộ lọc
giữ lại đã nhiều, và cần thay bộ lọc hoặc làm sạch phần tử lọc.