Hidrolik sistemlerde filtrasyonun önemi ve kirlilik çeşitleri

Oktay SAĞLAM

Makina Mühendisi (m.b.a.)

Ods Mühendislik

Hidrolik Filtreler

         Tüm hidrolik sistemlerde arızaların ana sebebi akışkandaki kirlenme ve bozulmalardır. Nasıl ki otomobillerimizde yağ, hava ve polen filtresini belli aralıklarla değiştiriyorsak; hidrolik sistemlerde de bu bakımı yapmamız gerekir. Hatta hidrolik sisteme ilk yağ koyarken veya ilk devreye almada mutlaka bir flushing hatta devre borularını pickling işlemine tabi tutulması, ilerde doğacak arızaların önüne geçmemize fayda sağlar.

 Sistemdeki kirli akışkan;

        ¨Üretim kayıplarına,

        ¨Ekipman değiştirme maliyetine,

        ¨Sıklıkla akışkan değişimine,

        ¨Pahalı kullanım ve elden çıkarmaya,

        ¨Genel bakım maliyetlerindeki artmaya,

        ¨Ve hurda oranlarındaki artışa neden olur.

Akışkandaki kirlilik, hidrolik akışkandan beklenen dört göreve engel olur.

        1.Enerji iletiminin sağlanması

        2.Hareketli iç parçalar arasındaki yağlama görevi

        3.Isı transferinin sağlanması

        4.Hareketli parçaların birbirleri arasındaki sızdırmazlık toleransının sağlanması.

1.Hidrolik sistemlerde kirlilik çeşitleri, nedenleri ve yol açtığı problemler

a) Partikül kirliliği

Partikül kirliliği, sistemlerde en çok rastlanan ve en fazla zarar veren kirlilik tipidir. Genellikle, 5 mikrondan küçük parçacıklar Silt (ince tanecikler) olarak adlandırılmakta ve sistem elemanlarına uzun vadede zarar vermektedirler. Diğer taraftan, 5 mikrondan

büyük parçacıklar Yonga olarak tanımlanırlar ve sistem elemanlarına ani olarak zarar verebilme özelliğine sahiptirler.

Silt ve Yongalar iki şekilde sınıflandırılabilirler :

        Sert Parçacıklar          Yumuşak Parçacıklar

        Silika                            Kauçuk

        Karbon                         Fiber

        Metal                             Mikro Organizmalar

Partikül kirliliğinin zararları :

Orifislerin tıkanması

Komponentlerde aşınma

Suyun ve nemin etkisi ile oluşan pas ve oksidasyon

Kimyasal bileşik oluşumu

Akışkanda katkı maddelerinin bozulması

Biyolojik bozulma

Partiküller, yüzeylerin birbirine mekanik sürtünmesi sert parçacıkların yeni parçalar koparması, parçaların daha küçük parçacıklara ayrılması ve aşındırma (zımpara) etkisi ile sisteme zarar vermektedirler.

Hidrolik sistemlerde eğer başlangıçta yıkama ve temizlik yapılmamış ise; imalattan ve montajdan gelen kirlilik, direkt olarak sistemde ortaya çıkacaktır. Bu kirlilikler toz, kaynak parçacıkları, keçe ve hortumlardan gelen kauçuk parçacıkları, makina komponentlerinden veya döküm komponentlerden gelen metal parçacıkları içerirler.

Ayrıca, sisteme yeni hidrolik yağın ilave edilmesi ile kirlilikle tanışma gerçekleşir. Çünkü yeni yağ hidrolik sistemler için uygun olan temizlik standartlarında değildir. Sistemin çalışması esnasında ise kirlilik havalandırma kapağından, sızdırmazlık elemanlarından ve sistemin diğer açık bölümlerinden içeriye girerler.

Bazı Hidrolik Komponentlerin  Boşluk Toleransları
Komponent	Mikron
Sürtünmesiz yataklar	0,5
Paletli pompa (Palet ucu ile ring yüzeyi arası)	0,5-1
Dişli pompa (Diş ile dış yan yüzey arası)	0,5-5
Servo valf (sürgü ile sürgü yuvası arası)	1-4
Hidrostatik yataklar	1-25
Pistonlu pompa (piston ile yuvası arası)	5-40
Servo valf kanatçık duvarı	18-63
Aktuatörler	50-250
Servo valf orifisi	130-450

Partikül boyutları genellikle mikrometre skalası ile ölçülmektedir. Bir mikron (veya mikrometre) metrenin milyonda biridir veya inch’in 39 milyonda biridir. İnsan gözünün görebilirlik sınırı yaklaşık olarak 40 mikron civarındadır. Akılda tutulması gereken, hidrolik sistemlerde ve yağlama sistemlerinde arızalara sebebiyet veren partiküller 40 mikrondan daha küçük olanlarıdır. Bu yüzden bu partiküller mikroskobiktirler ve çıplak gözle görülemezler.

Görsel Olarak Partikül Boyutları
Madde	Mikron	İnch
Sofra Tuzu	100	,0039
İnsan Saçı	70	,0027
En Düşük Görme Sınırı	40	,0016
Buğday Unu	25	,0010
Kırmızı Kan Hücresi	8	,0003
Bakteriler	2	,0001

b) Su Kirliliği

Tipik Doyma Noktaları
Akışkan Tipi
Hidrolik Yağ	300 ppm	,03%
Yağlama Yağları	400 ppm	,04%
Transformatör Yağları	50 ppm	,005%

Partikül kirliliğinin önlenmesinden sonra uygun yağ bakımı yapılmış sayılmaz. Hidrolik sistemlerde su universal bir kirlilik olup yoğun parçacık kirlenmesine benzerdir ve kesinlikle operasyon yağından uzaklaştırılması gerekmektedir. Su hidrolik sistemlerde serbest halde veya çözünmüş halde bulunabilir. Bazı özel akışkanlar için akışkanların suya doyma noktaları tanımlanmıştır. Hidrolik yağlar için suya doyma noktası 300 PPM (%0,03) seviyesindedir. Bu noktadan sonra hidrolik yağ, içerisinde daha fazla suyu tutamaz ve su serbest hale geçerek hidrolik yağın rengini bulandırır. İşletme esnasında hidrolik yağın sıcaklığının artması ile yağın su tutma kabiliyeti de artmakta ve bu da sistem sıcaklığının suyun etkisi ile daha da fazla artmasına neden olmaktadır.

Su kirliliğinin zararları :

Metal yüzeylerde korozyon etkisi

Zımpara aşındırma etkisini hızlandırma

Kullanılan rulmanların ömrünü azaltma ve arızalara sebep olma

Yağdaki katkı maddelerinin özelliklerini bozma

Viskozite değişimlerine sebep olma

Elektrik iletimini artırma

Su hidrolik sisteme, açık bırakılan rezervuar kapaklarından, arızalı , eskimiş veya yıpranmış silindir contalarından girebilir. Ayrıca kullanılan yağ, taşıma veya depolama esnasında doğal olarak suya ve su buharı etkisine maruz kalmaktadır. Genellikle yağ, teneke ve varillleri açık havada bekletilme ve güneş ışığı etkisi ile ısı değişimlerine uğramaktadır. Nemli ve buharlı ortamlarda su, açık kapaklardan veya yoğuşma etkisi ile sisteme girebilir Kondensasyon su kirliliğinin başlıca kaynağıdır.

Hidrolik yağın bulunduğu rezervuar ve tanklarda  su buharı yüzeylerde su kabarcıkları şeklinde yoğuşarak iç yüzeylerde paslanmaya ve diğer korozyon problemlerine neden olmaktadır. Aynı zamanda soğutma sistemlerinden sızan veya yağa karışan su da kirlilik kaynaklarında birisidir. 

c) Hava Kirliliği

Sıvı sistemlerinde hava, serbest veya çözünmüş halde bulunabilir. Çözünmüş hava, sistem içerisinde problem teşkil etmeden eriyik halinde kalabilir. Eğer akışkan içerisindeki hava serbest halde bulunuyorsa sistem komponentleri içerisinden geçerken problemler yaratabilir. Sistemdeki basıncın etkisi ile sıkışmış olan hava, basınç değişimlerine ve küçük hava kabarcıkları da sıcaklığın yükselmesine neden olurlar. Yağdaki sıcaklığın yükselmesi ile yağ içerisindeki katkı maddelerinde ve yağın temel yapısında bozulmalar meydana gelir.

Hava kirliliğinin zararları :

Güç iletimindeki kayıplar

Pompa çıkış değerlerinde azalma

Yağlama kayıplarının artması

Çalışma sıcaklığının artması

Tanktaki akışkanın köpüklenmesi

Ve kimyasal reaksiyonların oluşması

Akışkan içerisindeki herhangi bir haldeki hava potansiyel oksidasyon kaynağıdır. Bu, metal parçalardaki korozyonu artırıcı etki yapacaktır. Yağ içerisinde aynı anda bulunacak su da bu etki daha fazla olacaktır. Ayrıca yağdaki katkı maddelerinde de oksidasyon meydana gelebilecektir. Her iki proses sonucunda partikül oluşumunda artmalar olacak ve hidrolik yağ çamurumsu bir hal alacaktır.

Hava, sisteme mevcut kaçak hatlarından, pompa emişindeki sızıntılardan ve tank dönüşünde yağın sahip olduğu hız dolayısı ile ürettiği türbülans nedeni ile girmektedir.

Önlem olarak, muhtemel hava emiş noktaları ortadan kaldırılmalı, pompa emişlerindeki sızıntıları önlenip mümkün ise pozitif emiş sistem pompaları kullanmalı ve uygun bir tank dizaynı yaparak, dönüş hatlarında difüzör kullanılmalıdır.

2. Hidrolik sistemlerde akışkan temizlik standartları

Tüm belirtilen problemleri bulmak veya düzeltmek amacı ile bir kirlilik referans cetveli kullanımına ihtiyaç vardır. Partikül sayımı temizlik standartlarını türetmek için kullanılan en yaygın metottur. Çok hassas olarak imal edilmiş optik ekipmanlarla, değişik hacimler içerisindeki partiküllerin sayısı tespit edilmektedir. Bu sayılar raporlanmakta ve belirlenmiş hacim miktarı içerisindeki partiküllerin büyüklüklerine göre sınıflandırılmaktadır.

ISO 4406 (International Standarts Organization) temizlik seviyesi standartları tüm endüstride yaygın olarak kabul görmüştür. Geniş bir kullanım alanına sahip olan standartların değişik versiyonları olup, genellikle 1 mililitre veya 100 mililitre bilinen hacim içerisindeki 2, 5 ve 15 mikrondan büyük partiküllerin sayısını referans olarak almaktadır. 2+ ve 5+ mikron ölçüsündeki partiküllerin sayısı, silt  partiküller için referans noktası kullanılmaktadır.15 + mikrondan büyük partiküllerin sayısı ise komponentler üzerindeki yıkıcı etkinin olma ihtimalini referans olarak vermektedir.

ISO 4406 tablosu kirlilik seviyesinin hızlı ve kolay anlaşılmasını sağlamak amacı ile düzenlenmiştir.

ISO 4406 temizlik seviyesi standartlarının yanı sıra kullanılan NAS 1638 ve SAE standartları da mevcut olup aşağıdaki Tabloda da görüleceği gibi akışkanlar için bazı aralıkları karşılayamamaktadırlar. Günümüzde en efektif ve kullanılabilir olan ISO kodlama sistemidir.