På Institutionen för Fluidteknologi på KTH fanns ett labb i tre våningar och med en stor bassäng i källaren där fullskaliga pump- och turbinprov med drift av vatten kunde genomföras med generering av elektrisk ström.
– När sedan kraftverksutbyggnaden började avta övergick man till att testa oljor i stället och då fick institutionen namnet Fluidteknologi, berättar Bengt Hedengren.
Testade tillsatsers påverkan på hydrauloljor
Han började själv där som forskningsassistent, och senare som forskare, efter att tagit sin examen på Fluidteknologi. Ett av forskningsprojekten handlade om att testa skjuvstabiliteten hos hydrauloljor.
– Vi hade en industrigrupp som referens knuten till projektet och de hade upptäckt att oljor förlorade viskositet under drift. I projektet jämförde jag hydrauloljor med och utan olika tillsatser och kunde konstatera att tillsatser gjorde att viskositeten minskade när hydrauliksystemen kördes.
De såg att molekylerna ordnade sig i strömningsriktningen och för en pump minskade då flödet, vilket benämnes temporär viskositetsförlust. Efter en tids användning kunde även noteras en permanent viskositetsförlust.
– Anledningen var att tillsatsernas molekyler bröts ner inne i pumpen och i tryckventiler, och ju kortare kedjor desto lägre blev viskositetstillskottet.
Det innebär att det är viktsprocenten av tillsatser som styr hur viskositeten utvecklas under drift.
– I tuffare miljöer för oljor, som i växellådor, fick man sänka molekylstorleken på tillsatserna så viskositeten kunde hållas någorlunda stabil över tid. I hydraulsystem är normalt påverkan något mindre så molekylstorleken för viskositetsförbättraren anpassas efter systemets påverkan. Mängden tillsatser blir då avgörande för viskositetsökningen.
Genomförde flera filtertester
I ett annat projekt testade Bengt Hedengren filtren i hydrauliksystem och kollade hur mycket partiklar som tog sig igenom de vanliga filter som fanns då. Det var det första Multi-Pass-provet utanför USA.
– En av de större tillverkarna i Tyskland skickade hela sitt filtersortiment till mig och bad mig testa filtren. De resultat jag fick fram visade att inga filter klarade sig speciellt bra.
Han var klart orolig när han skickade rapporten till dem och undrade hur de skulle reagera.
– Inte mindre orolig blev jag när vi efter en tid fick höra att både ägaren och VD:n skulle komma till KTH på besök, jag trodde inte de skulle vara så glada. Desto mer förvånad blev jag när det visade sig att de kom upp med en helt ny generation av sina filter och bad oss testa dem, vilket vi gjorde med betydligt bättre resultat, minns Bengt Hedengren med ett leende.
Inom samma område gjorde han studier på oljor med olika tillsatser från Nynäs Petroleum för att kolla varför en del av deras olja snabbt satte igen filtren. I första hand orsakades problemen av reaktioner med tillsatser och vatten som blockerade filtren.
Gjorde fältprov på farbroderns grävmaskin
För att bestämma renheten på hydrauloljan togs på den tiden flaskprov från hydraulsystemet och provet blev det enda bestämmande för föroreningsnivån i systemet.
– Jag fick då möjlighet att mäta föroreningsnivån på min farbrors grävmaskin on-line och jag gjorde då prover i fält och mätte partiklar i oljan vid olika rörelser som skopan utförde. Det visade sig att det var speciellt när skopan slog i den steniga backen som partiklarna ökade betydligt i oljan. Slutsatsen blev att föroreningsnivån i en grävmaskin varierar mycket under drift, slag och stötar från skopan när den slår i backen skapar en mängd partiklar som dock succesivt filtreras.
Varierat flöde ger problem för filter
Han gjorde även filtertester för Atlas Copco som också upplevde problem med partikelföroreningar på sina stora borrmaskiner för gruvor.
– Jag provade då högtrycksfiltret under drift genom mätning on-line före och efter filtret med de högfrekvent varierande flödena i systemet i Atlas Copcos Sicklagruva.
Funktionen vid en borrning är att borrhuvudet slår mot berget med hög frekvens. Det medför att flödet på högstrycksfiltret varierar med frekvensen på borrstötarna då flödet styr borrstången.
– Våra tester visade att filtret inte tålde detta varierande flöde. Den första lösningen blev att man satte ett mer robust filter i högtrycksfiltret och bättre filter på returflödet så att den stora reningen skedde där. Även ett separat filterflöde för rening kan användas om driftförhållandena för ett linjefilter är för svåra.
Flera barnsjukdomar vid nya applikationer
I början av utvecklingen av skogsmaskiner var det stora problem med föroreningar i hydrauloljan och med den brokiga komponentfloran vid uppbyggnaden av hydraulsystemet.
– Det var inte så konstigt då de använde maskiner som inte var avsedda för drift i skogen. Så exempelvis däcken, som var vanliga lastbilsdäck, fick ofta punktering. Vi utförde tester på hydrauloljan under drift och insåg att komponenterna i maskinen inte var avsedda för den tuffa miljön i skogen och systemens föroreningsnivåer, berättar Bengt Hedengren.
Den enkla åtgärden blev att testa bättre filter vilket ledde till både renare system och bättre drift. Det är ett exempel på barnsjukdomar som hydrauliksystem haft i nya applikationer under åren.
Startade kurser för företag
För att bidra till en ökad kunskap om hydrauliksystem hos företagen började han arrangera kurser på institutionen och labbet på KTH. På förmiddagarna var det teoretiska föreläsningar och på eftermiddagen var det praktiska tester i labbet.
– Vi visade hur filter fungerade och tog även upp problem vi sett med hydraulslangar. Det satt ofta mycket skräp i dem vid montage och vi visade hur man kunde rena slangarna innan montering. Alla sådana åtgärder bidrar till en renare hydraulolja och längre livslängd.
Hydraulvätskan ett maskinelement
Alla projekt som genomfördes på labbet på KTH visade på vikten av att se på hydrauloljan som ett eget maskinelement, det måste ges samma prioritet som andra komponenter. Ofta är det bra att välja hydraulolja först utifrån vilken applikation systemet ska ha och sedan designa hydrauliksystemet efter vilken olja man har valt.
– Ett projekt vi drev som däremot inte har slagit igenom i branschen var då jag testade smutskänsligheten hos olika pumpar. Vi tillsatte partiklar succesivt i ökande storlek och mätte hur pumpens flöde förändrades. Tanken var att man skulle kunna kombinera smutskänsligheten hos olika pumpar med krav på filtereffektivitet för att optimera funktionen beroende på komponenternas smutskänslighet. Men den idén tog som sagt inte hydraulikbranschen till sig.
Varit med i flera utvecklingssteg
Bengt Hedengren var även med och utvärderade hydrauloljors prestanda vid låga temperaturer i Fluidteknologis köldrum och i fält.
– Innan vi genomförde vårt projekt mättes viskositeten för en olja vid 40 och 100 grader och sedan extrapolerade man bara det värdet till olika temperaturer ner till minus 20 grader. I verkligheten stelnade många oljorna när det blev kallt. Det ledde till en utveckling av hydrauloljor så att de klarade av låga temperaturer. Hydraulvätskekommittén införde en hydraulolja, SHS 32 som skulle klara en kall vintermorgon och en följande höga drifttemperatur i hydraulsystemet. Nu som svensk standard, förklarar han.
Han fanns även med i utvecklingen av miljöoljor som påbörjades när man insåg att hydrauloljor vid läckage i systemet kunde släppa ut olja och oönskade ämnen i naturen och älvarna.
– Det blev lite fort och fel i början på den utvecklingen. Man har alltid haft tekniska krav på en olja och så lade man till miljömässiga krav. Problemet med de första miljöoljorna var att de klarade de miljömässiga kraven men inte de tekniska. Då kom svensk standard för hydrauloljor med bestämda krav både på miljöanpassning och tekniska krav.
Så kom syntetiska esteroljor in i bilden
En sak Mobil hade noterat med de syntetiska polyalfaolefin-oljor, som de testade i början i hydraulsystem, var att de sänkte drifttemperaturen i hydraulsystemet. Mobil drog då den slutsatsen att deras hydraulolja gav en högre effektivitet och mindre förluster i systemet.
– På den tiden jobbade jag på FMV som ansvarig för driv- och smörjmedel och blev kontaktad av Mobil som ville ha stöd i ett projekt de ville starta på Luleå Tekniska Universitet. De skulle jämföra funktionen hos mineraloljor gentemot sin polyalfaolefin-olja.
En lite rolig sak med det projektet var att de först önskade att de bara skulle jämföra mineraloljor med en syntetisk polyalfaolefinolja, men så krävde doktoranden att det behövdes tre olika oljor i testet för en korrekt utvärdering och de la då till en syntetisk esterolja.
– Esteroljan visade sig som den mest funktionella oljan. Det var på det sättet som de syntetiska esteroljorna kom in i utvecklingen av miljövänliga hydrauloljor, berättar Bengt Hedengren.
