6. HYDRAULINESTEET

Hydraulineste on oleellinen osa järjestelmää. Usein kuulee sanottavan, että hydrauliikassa on kolme tärkeää asiaa: 1. Puhtaus, 2. Puhtaus ja 3. Puhtaus. Tämä antaa kuvan nesteen ja ennen kaikkea puhtaan nesteen merkityksestä järjestelmässä. Hydraulinesteillä on järjestelmässä monia tehtäviä.

6.1 Hydraulinesteen tehtävät

• hydraulisen energian siirto pumpulta toimilaitteelle
• komponenttien voitelu
• syntyneen lämmön kuljetus jäähdyttimelle (säiliöön)
• korroosion esto
• lian kuljetus suodattimille
• välysten tiivistys

Näiden tehtävien hoitamiseksi nesteiltä vaaditaan lukuisia ominaisuuksia. Seuraavassa on käsitelty joitakin tärkeimpiä.

6.2 Nesteilta vaadittavia ominaisuuksia

6.2.1 Viskositeetti

Viskositeetti on eräs nesteen tärkeimmistä ominaisuuksista. Se kuvaa nesteen juoksevuutta. Viskositeetillä on oleellinen vaikutus mm voitelukykyyn, pumpattavuuteen sekä vuotoihin. Hydraulinesteiden viskositeetti vaihtelee nesteen lämpötilan mukaan. Lämpötilan noustessa viskositeetti alenee (juoksevuus lisääntyy). Lämpötilalla onkin oleellinen vaikutus nesteen valintaan, koska mm riittävän voitelun on säilyttävä kaikissa tilanteissa, samoin nesteen pumpattavuuden. Seuraavassa joitakin viskositeettiin liittyviä suosituksia:

• käytetyt komponentit määräävät viskositeetin raja-arvot (usein pumppu)
• nesteen valinnassa tulisi noudattaa seuraavia viskositeetin likiarvoja:
  • normaalissa käyttölämpötilassa ihanneviskositeetti on 20...50 cSt (mm²/s)
  • minimiviskositeetti voitelun takaamiseksi on n 10...15 cSt
  • maksimiviskositeetti, jolla nestettä voidaan vielä pumpata on 1000...1500 cSt.

Kuvassa 6.1 on ISO-viskositeettiluokituksen mukaisia hydraulinesteitä, joiden referenssi lämpötilan, jossa viskositeetti annetaan, on 40°C.

Kuva 6.1

Paineen kasvu nostaa myös nesteen viskositeettia mutta vaikutus on vähäisempi kuin lämpötilalla.

6.2.2 Viskositeetti-indeksi

Viskositeetti-indeksi ilmaisee kuinka paljon nesteen viskositeetti muuttuu lämpötilan muuttuessa. Mitä suurempi viskositeetti-indeksi, sitä vähäisempi viskositeetin muutos. Erityisesti ulko-olosuhteissa toimivissa koneissa on käytettävä korkean viskositeetti-indeksin omaavaa nestettä.

6.2.3 Vaahtoamattomuus

Hydraulinesteet sisältävät n 9 % ilmaa normaali-ilmanpaineessa. Nesteeseen liuenneen ilman määrä kasvaa paineen lisääntyessä. Paineen nopeasti laskiessa ilma voi erottua nesteestä pieninä kuplina. Ilmakuplat ovat haitallisia mm pumpussa ja venttiileissä, joissa ne aikaansaavat kavitaatiota. Lisäksi ne lisäävät nesteen kokoonpuristuvuutta, joka heikentää toimilaitteiden tarkkuutta. Ilman muodostumista voidaan ehkäistä oikealla putkiston ja säiliön suunnittelulla. Paluuputket on aina sijoitettava nestepinnan alapuolelle. Säiliössä voidaan käyttää myös ns. ilmanerotusverkkoa. Nesteen lisäaineet voivat myös edesauttaa ilman erottumista mm pintajännitystä pienentämällä.

6.2.4 Voitelukyky ja kulumisen kesto

Nesteen tulee muodostaa voiteleva kalvo, joka suojaa ja estää metallisen kosketuksen kaikissa olosuhteissa. Kohonneet käyttöpaineet ovat lisänneet nesteille asetettuja vaatimuksia.

6.2.5 Leikkautumisenkesto ja hapettuminen

Kovilla paineilla, ahtaissa raoissa ja korkeissa lämpötiloissa neste joutuu koetukselle ja sen on säilytettävä ominaisuutensa myös tällaisissa olosuhteissa. Nesteeseen ei saa muodostua kiinteitä epäpuhtauksia.

6.2.6 Reagointitiivisteiden kanssa

Neste ei saisi syövyttää tiivisteitä ja letkuja. Joidenkin nesteiden yhteydessä on käytettävä erikoistiivistemateriaaleja syöpymisen ja kulumisen vähentämiseksi (tavallisin tiivistemateriaali on nitriilikumi).

Useimmat hydraulinesteen ominaisuudet aikaansaadaan erilaisilla lisäaineilla. Tavallinen mineraaliöljy johtaisi tyypillisessä 250 h kulumisenkestokokeessa kiinnileikkautumiseen jo 10 h kuluttua.

6.3 Yleisimmät hydraulinesteet

Nesteet voidaan ryhmitellä useammalla tavalla, tässä eräs:

1.Mineraaliöljyt

2. Synteettiset nesteet

3. Kasvisöljypohjaiset nesteet

4. Vesiperustaiset nesteet

Ryhmien 2, 3 ja 4 välille on vaikea vetää tarkkoja rajoja, koska mm useimmat kasviöljypohjaiset nesteet ovat samalla synteettisiä nesteitä.

6.3.1 Mineraaliöljyt

Mineraaliöljyt ovat yleisimmin käytettyjä hydraulinesteita. Normaaliolosuhteissa ne tarjoavat riittävän hyvät ominaisuudet edullisesti. Mineraaliöljyt ovat yleensä palavia ja lisäksi ne ovat vaarallisia vesistöille. Mineraaliöljyjen ja synteettisten nesteiden eroja voi hahmottaa usein paremmin tunnettujen autojen moottoriöljyjen kautta.

6.3.2 Synteettiset nesteet

Synteettiset nesteet ovat tavallisesti fosfaattiestereitä tai synteettisiä hiilivetyjä. Niiden ominaisuuksia voidaan muokata mineraaliöljyjä paremmaksi. Hinnaltaan ne ovat kalliimpia (3...5 kert. mineraaliöljyn hinta). Käyttöä puoltaa mm pitempi vaihtoväli. Letkurikkoja tai yleensä öljyvuotoja ei saa tapahtua, jotta pitemmästä vaihtovälistä olisi hyötyä.

Jotkut nestetyypit ovat paloa vastustavia mutta saattavat muodostaa palojen yhteydessä erittäin myrkyllisiä kaasuja.

6.3.3 Kasvisöljypohjaiset nesteet

Kasvisöljynesteiden ominaisuudet vastaava melko pitkälle mineraaliöljyjä. Niiden voitelukyky on hieman mineraalinesteitä parempi. Merkittävä etu on hajoaminen luonnossa ja myrkyttömyys, jonka ansiosta niiden käyttö on lisääntynyt mm metäkoneissa, joissa letkurikkojen vaara on suuri. Hinnaltaan kasvispohjaiset nesteet vastaavat synteettisiä nesteitä. Suomessa käytetyt nesteet ovat yleensä kotimaista valmistetta.

Kasvinnesteen tunnistaa margariinimaisesta hajusta. Ne saattavat värjätä laiteiden ulkopinnat keltaiseksi, mikäli nestettä pääsee vuotamaan pitemmän ajan.

Kasvisöljyjä käytettäessä on noudatettava tarkoin laitevalmistajan ohjeita nesteen vaihdosta ja kasvispohjaisten nesteiden soveltuvuudesta. Tällöin voidaan välttyä mm laitevaurioilta, joita sattui nesteiden tullessa markkinoille. Kasvisneste ei siedä juurikaan vettä tai toisia nesteitä ominaisuuksien heikentymättä.

6.3.4 Vesiperustaiset nesteet

Hydrauliikan alkutaipaleella käytetty neste oli vettä. Vasta Toisen maailmansodan aikoihin, työstökoneiden ja materiaalien kehittymisen myötä nykyisin valta-asemassa olevan öljyhydrauliikan käyttö yleistyi. Vesihydrauliikka on noussut uudelleen esille mm ympäristöasioiden johdosta. Vesi on myös nesteenä edullista. Sen ongelmia ovat voitelu, levänkasvu, jäätyminen sekä kavitaatio. Nykyisin on saatavilla vesihydrauliikalle soveltuvia komponentteja. Ne ovat kuitenkin melko kalliita, johtuen erikoismateriaaleista (ruostumaton teräs, keramiikka, teflon) sekä pienistä valmistusmääristä.

Yleensä pyrkimyksenä on puhtaan veden tai meriveden käyttö mutta on myös olemassa lukuisia nesteitä, joissa veden seassa on muita aineita. Tällaisia nesteitä kutsutaan emulsioiksi.

Vesihydrauliikkaa käytetään sellaisissa kohteissa, joissa öljyn myrkyllisyys on haitallista, esimerkiksi elintarviketeollisuudessa. Myös koeponnistettaessa esimerkiksi räjähdyssuojattuja komponentteja, käytetään usein nesteenä vettä, koske jälkipuhdistustarve vähenee oleellisesti.

6.4 Nesteiden valintaperusteet

Nesteen valinta riippuu aina käyttökohteesta. Viskositeetti on usein tärkeä valintaperuste, koska se on voimakkaasti lämpötilasta ja siten käyttöympäristöstä riippuvainen. Eri tahot asettavat vaatimuksia tai toiveita nesteelle. Tällaisia voivat olla alhaiset kustannukset, pitkä vaihtoväli, soveltuvuus erikoisolosuhteisiin, kuten kuumuus, kylmyys, myrkyttömyys, voitelee hyvin, palamattomuus, ympäristöystävällisyys jne.)

6.5 Nesteiden vaihtoväli

Yleispätevää ohjetta nesteen vaihtovälille on vaikeaa antaa. Seuraavassa joitakin yleisohjeita:

• koneenvalmistajan antaman vaihtovalin mukaan
• öljynvalmistajan suosituksen mukaan
• ulkokäytössä nesteen vaihto syksyisin (ennen pakkasia)
• suurten öljymäärien tapauksissa öljyn tilan mukaan (näyte)

Hydrauliikkanesteen väri (haju ja maku) ei saisi käytön aikana merkittävästi muuttua. Jos sellaista ilmenee nesteen vaihto on yleensä tarpeen.

Huomattavaa on , että mahdollisia vauriotapauksia lukuun ottamatta, nesteen vaihdon syy ei saa olla likaisuus. Uutta nestettä ei vastaavasti pidä luulla vanhaa puhtaammaksi.

Moottoriöljyä ei käytetä hydrauliikkanesteenä, ellei valmistaja suosittele tai ole pakottava tilanne. Eri nesteitä ei tulisi sekoittaa keskenään, varsinkaan erityyppisiä nesteitä.

6.6 Nesteiden vaarallisuus

Suurin osa onnettomuuksista aiheutuu toimilaitteista. Hydraulinesteestä aiheutuu kuitenkin joitakin haittoja:

• Öljysuihku vaarallinen silmille ja voi syttyä palamaan
• Öljysuihkua ei saa yrittää tukkia kädellä
• Liukastuminen.
• Pitkäaikainen ihokosketus aiheuttaa ärsytystä ja iho-oireita.
• Vesistölle vaarallisia (pohjavedet).
• Jäteöljy on ongelmajätettä, kunnilla on velvollisuus ottaa vastaan jäteöljyjä (pieniä määriä), suuret määrät on toimitettava ongelmajätelaitoksiin Ekokem/Riihimaki.

TÄRKEÄÄ:

HYDRAULIIKKA TOIMII VAIN JOS NESTE ON PUHDASTA. PUHTAUS EDELLYTTÄÄ:

• suodattimien kunnossapitoa
• öljynvaihdoista huolehtimista
• tiivisteiden ja huohottimien kunnossapitoa
• suurta huolellisuutta asennus-, huolto- ja korjaustoimenpiteissä
• öljyn lisäykset ja vaihdot suodattimen läpi