Filtration ohne statische Aufladung des Systems

Ursache und Folgen elektrostatischer Entladungen

In den letzten Jahren sind die Anforderungen an die hydraulischen Systeme enorm angestiegen. Kleiner werdende hydraulische Komponenten, Mess- und Regelsysteme mit empfindlicher elektronischer Auswerteeinheiten, größere Umlaufwechselzahlen oder einfach nur größere Umlaufmengen und damit zusammenhängend steigende Strömungsgeschwindigkeiten sind immer öfter geforderte Kundenwünsche, die die RT Filtertechnik GmbH erfüllt.

In diesem Zusammenhang reagieren die Öllieferanten, in dem immer häufiger höher raffinierte und zink- und aschefreie Hydrauliköle auf den Markt kommen. Vorteile dieser Öle sind neben der neuen Additivierung auch teilweise deutlich verlängerte Standzeiten und weniger häufige Wechselintervalle, wie schon bei der täglichen Nutzung moderner Kraftfahrzeugen seit Jahren Stand der Technik ist.

Problem bei diesen Ölen ist, dass diese aufgrund Ihrer Herstellverfahren und Additivierung nur eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.

Bei der Durchströmung des Filterelementes werden die Filterlagen und das Öl elektrostatisch aufgeladen und es kann zu elektrostatischen Entladung im Filter oder im System kommen.

Die Entladungen im Element brennen regelrecht Löcher in das Filtermaterial und das hydraulische System kann nicht mehr ausreichend gepflegt werden. Zudem senden die Entladungen elektromagnetische Wellen aus, die Messsensoren im System stören oder beschädigen können. Außerdem beschleunigen die Entladungen die Ölalterung und Ölschlamm entsteht. Dieser kann sich an den Sitzen bewegter Ventilbauteile, an Spalten im System bei Verschraubungen oder im Tank absetzen und diese Bauteile nachhaltig schädigen. Eine teure Wartung und Reinigung oder gar ein Komplettausfall des hydraulischen Systems können die Folge sein. Im ungünstigsten Falle kann es zu Entladungen im Tank oder außerhalb des Systems kommen. Explosionen und Verpuffungen im Tank oder gar Personenschäden sind die Folge. Das nachfolgende Bild zeigt einen Tankbelüftungsfilter der aufgrund einer Verpuffung durch elektrostatische Entladungen im Tank komplett verbrannt ist.

Wie entsteht eigentlich eine Aufladung im hydraulischen System?

Das Filterelement besitzt wegen seiner Faserstruktur eine sehr große Kontaktfläche mit dem Öl. Durch triboelektrische Effekte entstehen im Filtermedium und im Öl gegenpolige Ladungen.

Beginnt das Öl zu strömen, werden Ladungsträger auf Grund der niedrigen Leitfähigkeit des Öles mitgerissen. Die elektrische Spannung im hydraulischen System steigt an. Wird die Spannung im Öl zu hoch kommt es zur schlagartigen elektrostatischen Entladung.

Verstärkt werden diese Effekte durch:

niedrige Leitfähigkeiten des Trägeröles
hohe Strömungsgeschwindigkeiten
ungünstige Materialpaarungen
niedrige Temperaturen

Drei Arten der elektrostatischen Aufladung im hydraulischen System können dabei unterschieden werden:

1. Ableitfähiges Filterelement:

mit Drahtgewebeabstützung und Metallendkappen, leitfähiger Pfad zum Gehäuse

Im Element selbst wird keine Aufladung zu verzeichnen sein, da die Ladungen über den metallischen Käfig des Filterelementes abfließen können. Jedoch wird sich die Hydraulikflüssigkeit stark aufladen. Dadurch sind unkontrollierte Entladungen im System an nicht definierter Stelle möglich, die das hydraulische System oder Komponenten nachhaltig schädigen können.

2. nicht leitfähiges Filterelement:

ohne Drahtgewebeabstützung und Kunststoffkappen, kein leitfähiger Pfad zum Gehäuse

Im Element selbst wird übermäßig viele Aufladungen vorzufinden sein. Die Ladungsträger entladen sich unkontrolliert zum Potential. Hierbei ist es möglich, dass Funken durch das Filtrationsmedium schlagen und dies nachhaltig schädigen, was mindestens zu einer Verschlechterung der Ölreinheit führt. Die Filtrationsleistung lässt stark nach. In diesem Fall wird sich die Flüssigkeit weniger stark aufladen.

3. Stat-Free® (SFREE) Filterelement

Die Filtermedien sind so abgestimmt, dass diese sehr enge elektrische Potentiale untereinander aufweisen. Es werden deutlich weniger Ladungsträger im System frei gesetzt, somit entstehen keine Entladungen im Element und im hydraulischen System.

Die neuartigen Filtermedien sind für alle gängigen Feinheiten von 3µm, 5µm, 10µm, 12-15µm und 20µm verfügbar und können selbstverständlich auch als Kombi- oder 2- Stufen-Filterelemente aufgebaut werden.

Stat Free® Filterelemente bieten beste Filterperformance bei hoher Lebensdauer Ihres hydraulischen Systems und Schonung der zusätzlich verbauten elektronischen Mess- und Steuereinheiten. Sie sind hierbei die beste Alternative, um Ausfälle oder Havarien durch elektrostatische Aufladung zu verhindern.