Фильтры фланцевые Danfoss: конструкция, типы, применение и подбор

Фильтры фланцевые Danfoss представляют собой высокоэффективные элементы гидравлических систем, предназначенные для защиты чувствительного оборудования от загрязнений, содержащихся в рабочей жидкости. Основная задача – улавливание твердых частиц (металлической стружки, продуктов износа, эластомеров, окружающих загрязнений) на пути к критически важным компонентам: сервоклапанам, пропорциональным клапанам, насосам и гидромоторам. Использование фланцевого присоединения (по стандартам ISO 6162, ISO 6164, SAE и другим) обеспечивает высокую надежность соединения, минимальные потери давления и удобство монтажа/демонтажа в системах среднего и высокого давления.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция фланцевого фильтра Danfoss является модульной и включает несколько ключевых компонентов:

• Корпус (фильтровальная головка): Изготавливается из высокопрочного чугуна или стали. Имеет фланцевые порты для входа и выхода рабочей жидкости, а также монтажную поверхность для установки сменного фильтрующего элемента. В корпусе размещены элементы обходного (перепускного) клапана и, опционально, индикаторы загрязнения.
• Сменный фильтрующий элемент: Сердцевина фильтра. Состоит из фильтровального материала (стекловолокно, металлическая сетка, целлюлоза), намотанного на перфорированный металлический сердечник, и уплотнительных элементов. Элементы различаются по тонкости фильтрации и материалу.
• Перепускной (байпасный) клапан: Критически важный элемент защиты. Открывается при достижении перепада давления на элементе заданного значения (например, 3,5 бар), вызванного его загрязнением или повышением вязкости жидкости при холодном пуске. Это предотвращает разрушение элемента и обеспечивает подачу жидкости к потребителю, пусть и неочищенной.
• Индикатор загрязнения: Визуальный, электрический или пневматический. Сигнализирует о необходимости замены элемента по достижении перепада давления, соответствующего номинальной тонкости фильтрации.
• Магнитная шайба (опция): Устанавливается в корпусе для улавливания ферромагнитных частиц.

Классификация и технические характеристики

Фланцевые фильтры Danfoss классифицируются по нескольким ключевым параметрам.

1. По тонкости фильтрации (номинальной и абсолютной)

Тонкость фильтрации определяет размер частиц, которые способен задерживать элемент. Система классификации соответствует стандарту ISO 16889 (мультипроходной тест).

Таблица 1. Классы тонкости фильтрации

Класс по ISO 16889 (βx ≥ 100)	Номинальная тонкость, мкм	Абсолютная тонкость, мкм	Типовое применение
β10 = 100	10	~25-30	Контур слива, системы сварки
β25 = 100	25	~40-50	Контур нагнетания насосов шестеренного типа
β10 = 75	10	~20	Контур нагнетания насосов поршневого типа
β5 = 75	5	~10-12	Перед пропорциональными и сервоклапанами
β3 = 75	3	~6-8	Высокоточные сервосистемы, испытательные стенды

Коэффициент β_x = 100 означает, что элемент задерживает 99% частиц размером x микрометров. Чем выше коэффициент β, тем выше эффективность элемента.

2. По типу фильтрующего материала элемента

• Стекловолокно (Microglass): Стандартный материал для гидравлических систем на минеральной основе. Обеспечивает высокую грязеемкость, точность фильтрации и стойкость к агрессивным жидкостям.
• Синтетическое волокно (Cellulose/Synthetic): Применяется для систем на основе эмульсий (HFA, HFB) и растворов (HFC). Обладает повышенной стойкостью к водной среде.
• Металлическая сетка (Wire mesh): Используется для фильтров грубой очистки (защиты всасывания) или в условиях крайне высоких температур. Допускает многократную промывку и повторное использование.

3. По номинальному давлению и расходу

Серии фильтров Danfoss охватывают широкий диапазон рабочих параметров.

Таблица 2. Основные серии фланцевых фильтров Danfoss

Серия / Модель	Номинальное давление, бар	Максимальный расход, л/мин	Присоединение	Ключевые особенности
FLC (Filter Line Compact)	420	до 600	Фланец ISO 6162/1 (CETOP 3..7)	Компактная конструкция, низкий перепад давления, сменный элемент с интегрированным байпасом.
FNH / FNO	420	до 2000	Фланец ISO 6162/1, ISO 6164	Высокая грязеемкость, встроенный индикатор загрязнения, возможность установки магнитной шайбы.
FPH / FPO	315	до 1000	Фланец ISO 6162/1	Экономичная серия для стандартных применений.

Критерии выбора и места установки в гидросистеме

Правильный выбор фильтра определяется анализом системы.

Места установки:

• На линии всасывания насоса (сетчатый фильтр): Защита насоса от крупных частиц. Используются элементы грубой очистки (100-250 мкм) с низким перепадом давления для предотвращения кавитации.
• На линии нагнетания насоса (напорный фильтр): Защита всех элементов контура от загрязнений, генерируемых насосом. Устанавливается после насоса. Тонкость фильтрации: 10-25 мкм (номинальная). Обязательно наличие байпасного клапана.
• В сливной линии (сливной фильтр): Улавливание износовых частиц со всех компонентов перед возвратом жидкости в бак. Работает при низком давлении, что позволяет использовать корпуса из алюминия и элементы с высокой грязеемкостью. Тонкость: 10-20 мкм.
• Фильтр рабочей линии (индивидуальная защита): Устанавливается непосредственно перед критически важным компонентом (сервоклапаном). Обеспечивает тонкость фильтрации 3-5 мкм (номинальная). Часто используется без байпасного клапана.

Алгоритм выбора:

1. Определение места установки: От этого зависит тип корпуса, наличие и настройка байпасного клапана.
2. Расчет рабочего давления и расхода: Максимальные значения системы не должны превышать номинальные параметры фильтра. Пиковые расходы учитываются для правильного выбора размера.
3. Выбор тонкости фильтрации (β-значение): На основании требований защищаемого компонента. Для сервоклапанов обычно требуется β₅ ≥ 75.
4. Определение грязеемкости: Зависит от уровня загрязненности системы и интервалов обслуживания. Выбирается по размеру корпуса и типу элемента.
5. Выбор присоединения: Соответствие фланцевого стандарта и размера (CETOP 3, 4, 5, 7 или ISO 6164).
6. Учет типа рабочей жидкости: Совместимость уплотнений и фильтровального материала с гидравлическим маслом, эмульсией или синтетической жидкостью.

Обслуживание и мониторинг состояния

Эксплуатационная надежность фильтра зависит от своевременной замены элемента. Основной метод контроля – мониторинг перепада давления.

• Визуальный индикатор (поплавковый или поршневой): При загрязнении элемента индикатор выдвигается (или меняет цвет). Замена требуется, когда индикатор остается в выдвинутом положении постоянно, а не только при холодном пуске.
• Электрический индикатор: Концевые выключатели подают сигнал на панель управления при достижении перепада давления, соответствующего необходимости замены.
• Прямое измерение манометрами: Установка манометров на входе и выходе фильтра позволяет оператору точно контролировать перепад.

Процедура замены элемента стандартна: сброс давления в системе, откручивание крышки или стакана (в зависимости от конструкции), извлечение старого элемента, очистка полости корпуса, установка нового элемента с предварительной пропиткой чистым маслом, замена уплотнений, сборка.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чем разница между номинальной и абсолютной тонкостью фильтрации?

Ответ: Номинальная тонкость (например, 10 мкм) – это размер частиц, которые элемент задерживает с эффективностью 98-99% (β₁₀ ≥ 75). Абсолютная тонкость – размер частиц, задерживаемых на 100% (практически не используется в современных стандартах, так как не отражает реальной эффективности). Более объективный показатель – коэффициент β (бета) по ISO 16889. Элемент с β₁₀=100 задерживает 99% частиц размером 10 мкм и является значительно более эффективным, чем элемент с β₁₀=2, который задерживает только 50% таких частиц.

Вопрос 2: Что произойдет, если не заменить фильтрующий элемент после срабатывания индикатора загрязнения?

Ответ: Перепад давления на загрязненном элементе будет расти. Это приводит: 1) К постоянному открытию байпасного клапана и циркуляции неочищенной жидкости по системе, вызывая ускоренный износ компонентов. 2) К повышенной нагрузке на насос и росту энергопотребления. 3) В системах без байпаса или с заклинившим клапаном – к разрушению фильтрующего элемента и выбросу всего собранного загрязнения в систему или к остановке потока.

Вопрос 3: Можно ли промывать и повторно использовать фильтрующие элементы Danfoss из стекловолокна?

Ответ: Нет, одноразовые элементы на основе стекловолокна или целлюлозы не предназначены для промывки и повторного использования. Попытка промывки растворителем или продувкой с высокой вероятностью повредит пористую структуру материала, что приведет к потере точности фильтрации и последующему разрушению элемента в работе. Для повторного использования предназначены только специальные элементы из металлической сетки, что явно указано в документации.

Вопрос 4: Как правильно подобрать фильтр для гидросистемы с сервоклапанами?

Ответ: Для защиты сервоклапанов рекомендуется двухуровневая фильтрация: 1) Основной напорный или сливной фильтр с тонкостью β₁₀ ≥ 75 (10 мкм номинальных) для общей очистки контура. 2) Фильтр тонкой очистки (индивидуальная защита), устанавливаемый непосредственно перед сервоклапаном, с тонкостью β₃ ≥ 75 или β₅ ≥ 75 (3 или 5 мкм номинальных). Этот второй фильтр часто выбирается без байпасного клапана для гарантии того, что через сервоклапан не пойдет неочищенная жидкость.

Вопрос 5: Почему при холодном пуске индикатор загрязнения может кратковременно выдвигаться, а затем возвращаться в исходное положение?

Ответ: Это нормальное явление. При низкой температуре вязкость гидравлического масла значительно повышается, что увеличивает перепад давления на даже чистом фильтрующем элементе. Когда перепад достигает значения открытия байпасного клапана (например, 3,5 бар), клапан открывается, и индикатор срабатывает. По мере прогрева масла и снижения его вязкости перепад давления падает, байпасный клапан закрывается, и индикатор возвращается в исходное положение. Постоянное положение индикатора после прогрева системы сигнализирует о реальном загрязнении элемента.

Вопрос 6: Совместимы ли фильтры Danfoss с биоразлагаемыми гидравлическими жидкостями (HETG, HEES, HEPG)?

Ответ: Да, но с важными оговорками. Необходимо выбирать фильтры, в конструкции которых используются уплотнения (обычно NBR или FKM), совместимые с конкретной типом биоразлагаемой жидкости (например, FKM для масел на основе сложных эфиров). Также необходимо убедиться в совместимости фильтровального материала. Для этого следует обращаться к техническим бюллетеням Danfoss или напрямую к техническим специалистам компании с указанием конкретного типа применяемой жидкости.