Hydac on kehittänyt uutta teknologiaa

Käytettäessä uusia, ympäristöystävällisiä hydrauliikka- ja voiteluöljyjä on riskinä öljyyn muodostuva sähkövaraus sekä sähköstaattiset purkaukset.

Purkauksien seurauksena on öljyn vanhenemisen nopeutuminen sekä vanhenemistuotteiden muodostuminen. Sähköstaattinen purkaus voi tuhota suodatinpatruunat, vahingoittaa venttiileitä ja antureita ja aiheuttaa jopa räjähdyksen. On olennaista käyttää suodatusjärjestelmää, joka estää vaarallisen sähkövarauksen syntymisen sekä kykenee poistamaan vanhenemistuotteita öljystä. Suunnittelematon öljynvaihto voidaan estää oikeanlaista suodatusjärjestelmää käyttämällä.

Räjähdysriski
Perinteiset ryhmän I perusöljyt eivät enää täytä kaikkia kansainvälisiä ympäristövaatimuksia ja standardeja. Uudet ryhmien II – IV hydrauliikka- ja voiteluöljyt valmistetaan soveltuvin lisäainepaketein, jotka eivät sisällä myrkkyjä, karsinogeenejä tai raskasmetalleja, eivätkä muodosta palaessaan jätettä.

Koska kyseiset öljyt eivät sisällä metallia, niiden sähköjohtavuus on alhainen. Tämä nähdään kuvassa 1. Kun hydraulijärjestelmässä kyseinen öljy virtaa perinteisellä tekniikalla tehdyn suodattimen läpi, syntyy sähkö-staattinen varaus. Sähköstaattinen varaus järjestelmässä (kuva 2) aiheuttaa kipinöintiä, josta voi seurata jopa räjähdys säiliössä tai vahinkoja hydraulikomponenteille.

Varauksen syntyminen

Kun kaksi materiaalia, joilla on erilainen taipumus luovuttaa ja vastaanottaa elektroneja, tuodaan yhteen, siirtyvät elektronit materiaalista, jolla on taipumus luovuttaa elektroneja, niitä vastaanottavan materiaalin puolelle. Nesteen rajapintaan muodostuu varaus, joka on suodatinmateriaaliin nähden vastakkainen.
Nesteen virratessa varaus kulkeutuu nesteen mukana poispäin suodattimesta ja luo jännitteen. Jännitteen saavuttaessa tietyn rajan jännite purkautuu äkillisesti, mikä yleensä aikaansaa kipinän (kuva 3) Tämä tapahtuu etenkin silloin, kun nesteen sähköjohtavuus on matala. Koska uudet hydrauliikka- ja voiteluöljyt eivät enää sisällä metallisia lisäaineita, riski on erittäin suuri.

Sähköstaattinen purkaus
Sähköstaattisen varauksen muodostumisen ja sen purkautumisen seuraukset voivat olla vakavat. Esimerkiksi varauksen kulkeutuessa eteenpäin öljyn mukana säiliössä voi tapahtua hallitsematon purkaus. Säiliössä olevassa öljy-ilma seoksessa voi tapahtua jopa vaarallinen räjähdys. Kipinöinti polttaa suodatinmateriaaliin reikiä. Myös muut järjestelmän komponentit, kuten jäähdyttimet ja venttiilit voivat vaurioitua.
Sähköstaattinen purkaus aiheuttaa sähkömagneettisen aallon, joka häiritsee ja voi vaurioittaa järjestelmän herkkiä antureita ja sähköisiä komponentteja. Myös itse öljy voi vaurioitua.

Uutta teknologiaa

HYDAC Filtertechnikin insinöörit ovat kehittäneet uuden Stat-Free suodatinteknologian, jonka avulla sähköstaattisen purkauksen ongelma pystytään poistamaan. Pelkkä sähköä johtava rakenne suodatinpatruunassa ilman tätä tekniikkaa vähentää kipinöintiä suodatinpatruunassa, mutta ei estä öljyn varaamista. Suodatinpatruunaan syntynyt varaus voi poistua, mutta öljyyn jää suodattimen jälkeen jopa suurempi varaus, koska suodatinpatruunassa ei tapahdu kipinöintiä, joka purkaisi öljyn varauksen. Korkeasti varautunut öljy kulkeutuu järjestelmässä eteenpäin. Järjestelmän muissa osissa tapahtuvat hallitsemattomat purkaukset voivat johtaa vakaviin vahinkoihin. Stat-Free tekniikalla HYDAC eliminoi sähköstaattisen purkauksen seuraukset ja myös itse ongelman syyn. Suodattimen käyttäytymisen selvittämiseksi on kehitetty erityinen sensori, jolla voidaan mitata suodattimen jälkeinen jännite.

Lakkautuminen

Lakkautuminen on öljyssä tapahtuvan kemiallisen reaktion tulos. Öljyn vanhenemiseksi kutsutut kemialliset reaktiot kiihtyvät merkittävästi paikallisten kuumapisteiden esiintyessä (>300 °C).
Näissä tapauksissa öljyn vanhenemisen mekanismi on aina sama. Korkean paikallisen lämpötilan vaikutuksesta perusöljyn sisältämät vetyketjut katkeavat kokonaan tai osittain. Radikaalirakenne muodostuu nopeasti ja reagoi edelleen. Radikaali hiilivetyketjun osa reagoi muiden hiilivetyjen, lisäaineiden tai hapen kanssa. Reaktion päätteeksi syntyy pitkiä ketjuja, joita kutsutaan lakkautumiseksi.
Uusissa ryhmien II – IV öljyissä öljyn vanheneminen estetään pääasiallisesti lisäainepaketissa olevien fenolien ja aminien vaikutuksesta. Toimiessaan radikaalien syöjinä nämä lisäaineet kuluvat loppuun.
Kun lisäaineet ovat kuluneet loppuun, öljy vanhenee nopeasti. Öljyn ”kemiallinen ikä” voidaan määritellä uusilla mittausmenetelmillä, kuten RULERTM (Remaining Useful Life Evaluation Routine) -testillä tai MPC (Membrane Patch Colorimetry) -testillä.
Lakkautumisen aiheuttavan öljyn nopean vanhenemisen seuraukset vaihtelevat. Lakka kiinnittyy hydraulijärjestelmän komponentteihin, esimerkiksi säiliöön tai hydrauliventtiileihin. Lisäksi lakka tukkii suodatinpatruunan nopeasti. Antioksidanttitason ollessa alle 60-80 prosenttia koko öljymäärä tulee vaihtaa.

Vanhenemisen estäminen

Mikäli akuutti lakkautumisongelma havaitaan hydraulijärjestelmässä, ratkaisuna on käyttää erikoissuodattimia, joiden toimintaperiaatteena on kemiallinen prosessi mekaanisen suodatuksen asemesta.
Tämä ei kuitenkaan poista ongelman syytä eli öljyn vanhenemistuotteiden muodostumista. Stat-Free suodatinpatruunoita voidaan käyttää estämään öljyn nopeaa vanhenemista. Järjestelmästä riippuen öljyn lämpötilan pitäminen alhaisena voi myös auttaa.
Säännöllinen öljyn kunnonvalvonta tarjoaa mahdollisuuden saada tarkkaa tietoa öljyn tilasta.

Huolellinen käyttö

Käytettäessä moderneja sinkkivapaita ja tuhkattomia hydrauli- ja voiteluöljyjä, joilla on matala sähköjohtavuus, järjestelmässä voi tapahtua sähköstaattinen ilmiö. Tämä ilmiö kiihdyttää öljyn vanhenemistuotteiden muodostumista sekä muita vakavia seurauksia, kuten sähköpurkauksien aiheuttamia räjähdyksiä säiliössä.
HYDAC Stat-Free-suodatinpatruunoita käytettäessä käytettäessä estetään sähköstaattiset purkaukset sekä öljyn lataantuminen ja varmistetaan järjestelmän turvallinen käyttö. Kun öljyn vanheneminen etenee, kallis öljynvaihto voidaan välttää käyttämällä kemiallisia suodatusjärjestelmiä.

teksti: teknologiakoordinaattori Kimmo Heikkinen//Hydac