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Öko-Denken für die Hydraulik

Die Landtechnik gehört zu den innovativen Branchen innerhalb des Maschinen- bzw. Nutzfahrzeugbaus. Auf der Agritechnica in Hannover, der bedeutendsten Ausstellung in Europa für die Landwirtschaft wurde das offensichtlich. Total costs of Ownership und Life Cycle Management rücken auch hier immer stärker in den Vordergrund. Zu deutsch: Die ökonomische Bilanz flankiert zusehends das ausgeprägte ökologische Denken dieser Branche. Maschinenhersteller tun gut daran, ihre Konzentration auch auf die Hydraulik-Filtration zu lenken, um ihren Kunden – den Landwirten – ein Maximum an Verfügbarkeit garantieren zu können.

Optimal ausgelegte Filtration schütz landwirtschaftliche Fahrzeuge und erhöht deren Lebensdauer

Die deutsche Landtechnik befindet sich auf einer Welle des Erfolgs. Die Stimmung bei den Landwirten ist gut und auch die Investitionsneigung durchläuft derzeit eine Hochphase. Nach Aussage von Hermann Merschroth, Vorsitzender des VDMA-Fachverbands Landtechnik, „wird dieses Stimmungshoch auch im Jahr 2008 anhalten“.

Die aktuellen Zahlen sprechen eine klare Sprache: Der Umsatz der deutschen Landtechnik wird im Jahr 2007 zwischen sieben und zehn Prozent wachsen. In Zahlen ausgedrückt bedeutet das einen Anstieg auf 5,6 bis 5,8 Mrd. Euro. Voraussetzung dafür, dass die heimischen Nutzfahrzeughersteller von diesem Trend profitieren ist, die hohen Qualitätsansprüche der Landwirte zu erfüllen.

Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Filtration der eingesetzten hydraulischen Systeme. Denn sie liefert wertvolle Unterstützung, die Betriebskosten zu senken bzw. entsprechend niedrig zu halten. Welchen Einfluss eine funktionierende Hydraulikfiltration auf die Nutzungsdauer landwirtschaftlicher Fahrzeuge und Geräte hat, stellt RT-Filtertechnik auf der Agritechnica vor. Das Unternehmen aus Friedrichshafen mit seiner mehr als 50-jährigen Erfahrung hat sich nämlich auf die Entwicklung und den Bau individuell zugeschnittener Filtersysteme spezialisiert.

Durchströmungsrichtung erhöht Servicefreundlichkeit

Je nach Einsatzfall gibt es unterschiedliche Aspekte zu beachten: In Fahrzeugen, wie zum Beispiel Erntemaschinen, die in besonders staubigen beziehungsweise schmutzigen Umgebungsbedingungen arbeiten, sorgen Rücklaufilter für Sauberkeit im System. Diese Filterart reinigt den über die Dichtungen eingetragenen Schmutz ab, bevor er in die aktiven Komponenten der Hydraulik wie Pumpen und Zylinder gelangt und dort entsprechenden Schaden anrichtet.

Selbst im Hydrauliktank sammeln sich mithilfe von Rücklaufiltern keine Schmutz-
mengen an, was sich auf die Servicemaß nahmen vorteilhaft auswirkt. Durch die optimale Einlaufgeometrie des Filterkopfs bzw. der Einlaufkammer kann sich das Medium beruhigen, was die Blasenabscheidung (Phänomen: Luft im Öl), die im Tank stattfindet, erheblich verbessert.

Die Filterlösungen von RT-Filtertechnik erweisen sich gerade in den Details als besonders innovativ und servicefreundlich. Denn die Durchflussrichtung erfolgt immer von innen nach außen. Für den Landwirt hat das zur Folge, dass er die gesättigten Filterelemente zügig und ohne Rückverschmutzung ins System/Filtergehäuse, entnehmen kann.

Mechanischer Abrieb wird sofort „eliminiert“

Nur wenige Filterhersteller konzentrieren sich entsprechend intensiv auf den metallischen Abrieb im Hydrauliksystem. Über Magnetabscheider – auch als Filterkerze bekannt –, die in RT-Filtern standardmäßig integriert sind, gelingt ein einfaches ,deaktivieren’ dieser verschleißbehafteten Gefahrenquelle. Das bedeutet: Ohne groß Aufmerksamkeit zu erregen erhält der Landwirt eine magnetische Vorfilterung, die sämtliche Laufflächen in Zylinder, Pumpen und Ventilen vor kleinen Spänen schützt. Das erhöht die Lebensdauer der Hydraulik und steigert die Einsatzdauer seiner Fahrzeuge und Geräte.

Die Rücklauffilterung kann als Vollstromfilterung ausgelegt werden. Über die Möglichkeit unterschiedlicher Einbauvarianten erhalten die Fahrzeughersteller die gewünschte Flexibilität. Es gibt sie als Tankaufbaufilter mit Filterkopf und als platzsparende Tankeinbaufilter. Wobei sich gerade die Tankeinbauvariante als kostengünstige Systemlösung für größere Volumenströme anbietet. Dabei kann die Filterfeinheit bis runter auf Werte von 5 µm(c) gebracht werden.

Weil in landwirtschaftlichen Geräten und Fahrzeugen Bewegungen immer häufiger über proportionale Ventiltechnik gesteuert werden, steigt der Stellenwert einer Feinfiltration. Diese erreichen Nutzfahrzeughersteller – und im Betrieb auch die Landwirte – über so genannte Kombielemente. RT-Filtertechnik hat solche Filtereinsätze speziell für „gehobene Ansprüche“ entwickelt, ohne das bestehende Filterkonzept ändern zu müssen. Die Einsätze passen nämlich in die vorhandenen Filtergehäuse und müssen nur eingesetzt werden.

Der zweistufige Aufbau dieser Filterelemente ermöglicht, dass große Partikel schneller abgeschieden werden als sehr kleine und das Filterelement so keinen hohen Durchflusswiderstand aufbaut. Über das kontinuierliche Durchfluten der Filterelemente mit dem Hydrauliköl werden sukzessive auch die sehr feinen Korngrößen im engmaschigen Teil des „Zwei-Stufen-Filter-elements“ zurück gehalten. Das damit erzielbare Resultat in der Hydraulik ist in gewissem Umfang mit einer Nebenstromfiltration vergleichbar – nur eben ohne zusätzliche Umbauten bzw. Konstruktionsänderungen.

Saug-Rücklauffilter als Multifunktionslösung

Als moderne Filtervariante mit hoher Funktionsintegration hat RT-Filtertechnik die Saug-Rücklaufilter entwickelt. Überall dort, wo wenig Platz zur Verfügung steht wie z. B. in Hofladern eignet sich diese Art der Filtration bestens. Entwickelt wurde sie für Fahrzeuge, in denen sowohl die Arbeitsbewegungen als auch der Antrieb hydraulisch gelöst wurden, wie beispielsweise in Teleskopladern.

Der hydrostatische Antrieb im geschlossenen Kreislauf muss mit besonderen
Schutzmaßnahmen ausgerüstet sein, um einen störungsfreien Betrieb über einen langen Zeitraum zu ermöglichen. Denn vor allem bei tiefen Temperaturen, wenn das Hydrauliköl noch sehr zäh ist, treten bestimmte Phänomene auf, die eine Unterversorgung der Aggregate zur Folge haben.

Fahrzeugkonstrukteure wissen: In dieser Situation muss für optimale Saugverhältnisse vor der Pumpe im Speisepumpenkreislauf gesorgt werden. Der Saug-Rücklaufilter weist deshalb eine Vorspannung von 0,5 bar auf, so dass dem System das benötigte Öl aktiv zur Verfügung gestellt wird. Das im Vollstrom gefilterte Rücklauföl wird mit dieser Vorspannung versehen und direkt in den Sauganschluss geleitet. Die Überschussmenge gelangt über ein Vorspannventil in den Tank.

Trockenlaufschäden vermeiden

Sollte es mit der Ölversorgung aufgrund äußerst knapp dimensionierter Volumenmengen dennoch einmal knapp werden, gewährleistet ein Nachsaugventil, das mit einem Schutzsieb ausgerüstet werden kann, den zuverlässigen Ölnachschub. Damit lassen sich auch Trockenlaufschäden vermeiden. Mit dieser Filtertechnik können Landwirte auf die bekannten, langwierigen Warmlaufphasen verzichten. Das Fahrzeug bzw. das landwirtschaftliche Gerät kann sofort in Betrieb genommen werden – selbst nach einem so genannten Kaltstart. Das spart wertvolle Zeit.

Ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil im Filtergehäuse verhindert einen unzulässigen Überdruck im Rücklaufsystem. Weiterer Vorteil: Bedingt durch das Zwei-in-eins-Konzept des Saug-Rücklauffilters spart der Fahrzeughersteller Platz und Installationsaufwand sowie die Kosten für Rohre bzw. Leitungen eines sonst benötigten zusätzlichen Filters.

Um Kavitationsschäden an der Pumpe zu vermeiden, sollte der Unterdruck in der Saugleitung -0,25 bar rel. nicht unterschritten werden. In der Praxis muss auch darauf geachtet werden, die Versorgungsleitungen – also die Ansauglängen – so kurz und groß wie möglich zu dimensionieren. Darüber hinaus gibt RT-Filtertechnik den Tipp, die Strömungsgeschwindigkeit auf jeden Fall auf maximal 1 m/s zu begrenzen.

Saugfilter als unverzichtbare Lösung

In Fahrzeugen und Erntemaschinen bei denen der Hydrauliktank im Fahrzeugrahmen integriert ist erweist sich der Saugfilter für den Behältereinbau als zentrale Lösung zur Ölreinigung. Sozusagen als Vor- und Grobfilter werden sie direkt vor der Pumpe montiert. Durch die strömungstechnische Optimierung von Gehäuse und Element ergeben sich minimale Druckverluste und hohe Schmutzaufnahmekapazitäten. Es gibt sie bis zu einem Volumenstrom von 700 l/min. Solche Einheiten sind auch preislich sehr attraktiv und gehören im Grunde genommen zur Standardausrüstung, sobald hochwertige Pumpensysteme vorhanden sind.

Es gibt sie für den Tankeinbau und für den Tankanbau. Dabei kann jede Bauart horizontal und vertikal verbaut werden, was die Flexibilität für den Konstrukteur erhöht. Durch das integrierte Einlaufventil in Verbindung mit einer speziellen Drainageeinrichtung ist ein leckagefreier Elementwechsel selbst bei horizontaler Ausrichtung ohne Tankentleerung möglich. Auch hier gilt wie bei allen anderen Filtertypen von RT-Filtertechnik: Aufgrund der Durchströmung von innen nach außen ist ein Filterwechsel ohne Rückverschmutzung ins System gewährleistet und die Möglichkeit der magnetischen Vorabscheidung mittels Magnetkerze gegeben.

„Polizei-Filter“ bei schmutziger Umgebung

In den Saugfiltern können regenerierbare Drahtgewebeelemente, sowie Elemente auf Kunststoff - oder Glasfaserbasis eingesetzt werden. Standardelemente dieser Baureihe sind die PE-Elemente. Aus Sicherheitsgründen werden Saugfilter von RT-Filtertechnik grundsätzlich ohne Bypassventil ausgerüstet und sollten deshalb über Verschmutzungsanzeigen gesichert werden.

Neben der individuellen Auslegung von Filtersystemen rund um Pumpe und Hydrauliktank können zusätzliche „Polizei-Filter“ dort ergänzt werden, wo viel
Schmutzeintrag zu erwarten ist. Als Leitungsfilter übernehmen sie die Vollstromfiltration und sorgen in ihrer Eigenschaft als Sicherheitsfilter für konstante Ölreinheit im gesamten System. Eine solche Ergänzung ist immer dann von Vorteil, wenn die Hydrauliksysteme besonders verzweigt und umfangreich sind. Auch sie sorgen für Ölreinheit und den Schutz von schmutzempfindlichen Komponenten wie Proportional-, Servo-, Regelventile u. a.

Auch in diesen Produkten gehört die hochwirksame magnetische Vorfilterung sowie das schnelle Auswechseln der Elemente ohne Rückkontamination der Ölreinseite zum Standard. Je nach Druckflüssigkeit können unterschiedliche Glasfaser-Vlieskombinationen sowie Drahtgewebeelemente ausgewählt werden.

Nur über Filter einfüllen und belüften

Sehr unscheinbar, aber dennoch von hoher Bedeutung sind Einfüll- bzw. Belüftungsfilter. Ihnen wird nicht selten wenig Aufmerksamkeit geschenkt, obwohl sie eine Schlüsselstellung beim Verhindern von Schmutzeintrag besitzen. Konstrukteure müssen sich im Klaren sein, dass die Flüssigkeitsbewegungen im Hydrauliksystem ein ,Atmen’ des Tanks verursachen. Der damit einhergehende Luftaustausch über den Belüftungsstutzen fördert den Eintrag von Feststoffpartikeln und Feuchtigkeit. Deshalb ist es sinnvoll, gleich von Anfang an einen Belüftungsfilter vorzusehen.
Gleiches gilt im Zusammenhang mit der Befüllung mit frischem Hydrauliköl. Denn normalerweise sollte das Spülen und Befüllen von Hydrauliksystemen über eigens dafür gebaute Befüllwagen durchgeführt werden. Aber auf dem Feld sind diese meist nicht verfügbar und so liegt es in der Regel nahe, fehlendes Hydrauliköl über den Tankstutzen einzufüllen. Hier bietet ein aufgesetzter Einfüllfilter Schutz vor dem unerwünschten Feststoffeintrag.

Die Palette der „Gesundheits-Tipps“, die Hydrauliksystemen ein möglichst langes Leben bescheren sind vielfältig. Es kommt allerdings immer auf den individuellen Einsatzfall an, welche Kombination die optimale ist. Eines ist jedoch sicher: Eine umfassende Filtration erhöht die Zuverlässigkeit sowie die Lebensdauer von landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Geräten.

Dipl.-Ing. Sven Wozniak
Leiter Technik & Service
RT-Filtertechnik GmbH