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Sicher ist sicher...

 

Filtration in der Hydraulik ist wichtig, das hat sich bereits herumgesprochen. Zwar von Einkäufern als notwendiges „Übel“ betrachtet, wird sie doch von den Technikern als integraler Bestandteil eines Systems begriffen. Dabei stehen immer ausgeklügeltere Systeme für die Reinhaltung der Betriebsflüssigkeit zur Verfügung. Manchmal ist jedoch „weniger mehr“.

Bei der Auslegung einer guten Filtration müssen erst einmal die Betriebsbedin-gungen genau analysiert werden. So fließen die Art der Anlage (mobil, stationär), die dynamische Belastung (Pulsationsfrequenz), die Umwelteinflüsse und natürlich die Betriebsflüssigkeit mit in die Betrachtungen ein. Schließlich wird die Reinheitsklasse nach ISO4406:99 ermittelt, die durch das empfindlichste Bauteil des Systems bestimmt wird. Dementsprechend wird die Filterfeinheit bestimmt und ein Filter für eine bestimmte Standzeit ausgelegt.

Als gute und preisgünstige Lösung hat sich die Vollstrom-Rücklauffiltration etabliert. Sie leistet bei optimierten Strömungsverhältnissen eine effektive Ab-
scheidung und lässt große Elemente mit langen Standzeiten zu. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass zwar nahezu alle Partikel aus dem System in den Filter gelangen, aber nach ihrer Entstehung die nachfolgende Bauteile belasten. So müssen besonders empfindliche Bauteile durch zusätzliche Filter geschützt werden.

Die „höherwertige“ Methode ist die reine Druckfiltration mit Leitungsfiltern. Eine Vollstromlösung ist jedoch schon bei geringeren Drücken recht teuer. Darüber hinaus werden die im System entstehenden Partikel – Sekundärverschmutzung durch Verschleiß – nicht zuverlässig entfernt und können durch den Tank in die Pumpe gelangen.

Ebenfalls zum Einsatz kommen bei besonderen Anforderungen Saugfilter oder die innovativen Saug-Rücklauffilter, deren Betrieb allerdings nicht in jeder Anlage möglich ist.

Keines der hier erwähnten Filter ist jedoch in der Lage alle Komponenten gleichzeitig auf gleichem Niveau zu schützen. In der Entwicklung einer Maschine ist es daher wichtig, das Filtrationsergebnis, nämlich die Ölreinheit, an mehreren Stellen der Anlage durch Partikelzählung festzustellen. Diese Analyse bietet die Möglichkeit, besondere Schwachstellen in der Sekundärschmutzerzeugung auszumachen und entsprechende Vorkehrungen zu treffen.

Aus Untersuchungen ist bekannt, dass nach den Filtern die Ölreinheit durch Verschleißvorgänge und andere sekundäre Schmutzquellen ständig abnimmt. Besonders gefährlich sind dabei Partikel, die in der Größenklasse der Ventilspalten liegen. Diese können durch die Abrasivwirkung, die Menge der Verschmutzung kontinuierlich weiter erhöhen.

Ebenfalls bekannt ist, dass etwa 70 % aller Ausfälle in Hydraulikanlagen durch Feststoffverschmutzung ausgelöst werden. Die eigentliche Ursache können diverse Verschleißvorgänge, durch Flächenpressung ausgelöste Mikrorisse oder Korrosion sein. Die Folge ist meistens die Zerstörung von einzelnen Bauteilen. Dabei lösen sich viele Metallteile und werden in das System gespült. Bis alle diese Partikel von einem Filter aus der Flüssigkeit eliminiert werden können, ist es oft schon zu spät: andere empfindliche und teuere Bauteile sind in Mitleidenschaft gezogen.

Ausgelöst von einem 50 Euro teueren Wegeventil kann eine solche Crashsituation dann die Schädigung eines Hydraulikmotors im Wert von mehreren tausend Euro verursachen. Damit das nicht passiert, bietet RT-Filtertechnik eine bereits vielfach bewährte Lösung an.

Es sind Schutzsiebfilter an exponierten Stellen, die diese Aufgabe übernehmen. Diese Schutzsiebfilter, auch „Polizeifilter“ oder „Last chance Filter“ genannt, werden in unterschiedlichen Formen angeboten.

Der Schutz der empfindlichen Komponenten muss aber zuverlässig gewährleistet sein. Daher ist es wichtig, diese Filter bereits in der Entwicklungsphase einer Maschine mit dem Hersteller gemeinsam auszulegen und einzuplanen. Folgende Kriterien sind für einen erfolgreichen Einsatz ausschlaggebend:

• Filterfeinheit
• Filterfläche
• Lebensdauer
• Preis

Da die Filter eine Art Versicherung für die wertvollen Einheiten darstellen, ist der Preis zunächst das wichtigste Kriterium. Vor allem bei mobilen Maschinen der Bau- oder Landwirtschaft mit schwerem Einsatz sind jedoch teuere Folgeschäden von einfachen Defekten ausreichend bekannt, so dass die Bereitschaft Schutzfilter einzusetzen in den letzten Jahren deutlich gestiegen ist.

Von den technischen Parametern ist zunächst die Filterfeinheit zu entscheiden. Diese hängt von den zu erwartenden Verunreinigungen, bzw. den zu schützenden Komponenten ab. Werte zwischen 60 µm und 200 µm sind üblich. Aber auch hier spielt das Geld eine Rolle: Je feiner das Filter, desto größer die notwendige Fläche und die Baugröße des Filters. Darüber hinaus dürfen die Festigkeitsanforderungen nicht außer Acht gelassen werden. Die Auswahl des einzusetzenden Drahtgewebes ist die wichtige Aufgabe des Filterherstellers. Als Werkstoff hat sich Edelstahl gut bewährt. Die Drahtstärke und die Webart beeinflussen nicht nur die mechanische Stabilität, sondern auch die spezifische offene Fläche. Drahtgewebe, Bauart und Baugröße müssen also abgestimmt sein und die Eignung muss in Prüfungen nachgewiesen werden (z. B. nach ISO3724-Durchfluss-Ermüdungseigenschaften, ISO2941-Kollapsdruck/Berstdruck).

Die Filterfläche ist ebenso ein entscheidendes Kriterium. Da die Filter im Druckbereich eingesetzt werden, bedeutet eine kleine Fläche mit hohem Eigenwiderstand einen hohen Leistungsverlust. Gleichzeitig steigt das Risiko einer Verstopfung. Bei sicherheitsrelevanten Bauteilen, wie z. B. einer Lenkung, werden vor dem Ventil Verschraubungen mit Schutzsieben eingesetzt. Ausführungen mit einer Siebscheibe quer in Durchflussrichtung eingepresst sind kritisch zu beurteilen. Den einzigen Vorteil, den diese Verschraubungen bieten, ist der günstige Preis. Mehr Erfolg versprechen hingegen Lösungen mit einem austauschbaren Filtereinsatz. Derartige Filterverschraubungen bieten bei vergleichbarer Baugröße eine ca. 6 - 7 mal größere Filterfläche. Auch die Dauerfestigkeit sowie der Durchflusswiderstand sind bei den Siebeinsätzen deutlich besser als bei den Siebscheiben.

Eine weitere Möglichkeit für den Einsatz dieser Filter ist in schweren Baumaschinen mit vielen rotatorischen Antrieben. So werden zum Beispiel ganze Batterien solcher Filter in Planierraupen eingesetzt. Die Siebelemente sind für den Lifetime-Einsatz konzipiert und werden nur nach einem Crash gewechselt. Diese Lösung erfordert jedoch größere Elemente, da sie höheren Belastungen ausgesetzt sind, was die Volumenstrompulsation, den Viskositätsbereich oder Schmutzbelastung anbelangt. Hier kommen plissierte (gefaltete) Siebelemente zum Einsatz. Durch die sinusförmige Plissierung erhält man Elemente mit einer hohen Festigkeit, guten Strömungseigenschaften und einen vergleichsweise kleinen Bauraum bei größtmöglicher Filterfläche.

Kompakte Bauweise und sehr geringe Betriebsflüssigkeitsmengen zeichnen heutige Maschinen aus. Dadurch wird eine ausreichende Kühlung zu einer wichtigen Notwendigkeit. Immer mehr kommt dabei eine hydraulische Kühlerlüfter-Steuerung zum Einsatz. Diese bietet einen großen Leistungsspektrum und gute Regelbarkeit. Konstantmotoren mit angebautem Proportionalventil sind typische Antriebseinheiten. Die zuverlässige Funktion ist hier ebenfalls von eminenter Wichtigkeit. Für diesen Einsatz hat RT-Filtertechnik ein weiteres Schutzsiebformat für Drücke bis 220 bar entwickelt. Die kompakte Form und das geringe Gewicht ermöglichen die direkte Montage an der Anschlussverschraubung des Hydromotors.

Wie bei RT-Filtertechnik üblich, werden alle speziellen Wünsche des Kunden berücksichtigt. So sind Ausführungen mit 5 µm Drahtgewebe oder auch Ver-
seuchungsfilter mit 3 µm Glasfaserelement entstanden. Das Angebot der RT-Filtertechnik GmbH an Schutzfiltern umfasst mittlerweile eine breite Palette, die jederzeit eine flexible Anpassung an die aktuellen Anforderungen erlaubt.

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