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Nicht um den heißen Brei herumgeredet

 

Eine moderne Filtration in Hydrauliksystemen ist heutzutage nicht mehr wegzudenken. Allerdings sind gewisse Punkte der Filtertechnik diskussionswürdig. Die RT-Filtertechnik packt mit diesem Artikel ein solch umstrittenes Thema an: die Saugfiltration und deren mögliche Umsetzungen.

Saugfilter: des einen Freud ist des anderen Leid

Es gibt einen Gegensatz, durch den das Thema Saugfiltration sowohl bei Hydraulikern wie auch bei Filterherstellern zum „heißen Brei“ wird. Dieser liegt darin, dass der Konstrukteur einer Maschine, sowie der Filterspezialist den Einsatz eines Saugfilters forcieren. Hydrauliker dagegen sprechen von schlechten Erfahrungen und raten davon ab. Wo also liegt die Wahrheit? Macht es tatsächlich Sinn über Saugfiltration nachzudenken und was sollte man dabei beachten?

Um die Problematik besser zu verstehen, sollten wir etwas genauer die hydraulischen Vorgänge und auch mögliche Störungen im Saugbereich einer Pumpe betrachten. Nach einer Raumvergrößerung in der Pumpe (Kolben, Zahnräder etc.) entsteht dort ein Unterdruck. Gewöhnlich finden wir an der Flüssigkeitsoberfläche im Tank den atmosphärischen (oder durch Vorspannung leicht erhöhten) Luftdruck. Durch diesen höheren Druck wird dann die Flüssigkeit in den Saugraum der Pumpe gedrückt. Diesen Vorgang können zwei Störungen behindern, die für Systemkomponenten gleichermaßen gefährlich sind.

Zum einen ist es die zusätzliche, ungelöste Luft, die mit angesaugt wird. Zu stark absinkendes Ölniveau im Tank, falsche Tankkonstruktion und Ölrückführung, eine undichte Saugleitung, sowie schlechte Entlüftung bei der Inbetriebnahme führen zu extremen Schwingungen bei ausgefahrenen Masten einer Betonpumpe, dem bekannten Stick-Slip-Effekt oder letztlich zu „durchgefressenen“ Zylinderdichtungen.

Zum anderen treten beim Erreichen des Dampfdruckes – ab ca. -0,3 bar Unterdruck – Luftbläschen aus dem gelösten in den ungelösten Zustand und es entsteht Öldampf. Dieses Gas-Öldampfgemisch implodiert unter dem Überdruck, dem es auf der Druckseite der Pumpe ausgesetzt wird. Das ist die gefürchtete Kavitation, die durch Verbrennen des Dampfes mit dem Mikro-Diesel-Effekt ergänzt werden kann. Dabei entsteht durch Kavitationserosion und Ruß eine zusätzliche Feststoffbelastung für das System.

Der erhöhte Verschleiß vermindert zudem die Lebensdauer so wichtiger Komponenten wie der Pumpe. Ursachen hierfür sind zu hohe Anfahrviskosität, eine unzureichende Belüftung des Tanks, sowie auch ein erhöhter Widerstand in der Saugleitung. Diese Störungen sind auch deswegen nicht zu unterschätzen, weil die eigentliche Ursache häufig erst erkannt wird, wenn es für einige Bauteile zu spät ist.

Der sogenannte Filterexperte empfiehlt nun einen vermeintlich „tollen“ Saugfilter und den möglichst günstigsten Be- und Entlüftungsfilter für den Tank. So sichert man sich dann gute Chancen für die regelmäßige Kavitation. Denn neben der unzulänglichen Belüftung stellt der Saugfilter einen zusätzlichen Widerstand in der Saugleitung dar.

Saugfilter sind jedoch bei vielen Maschinen, wie fahrbaren Betonpumpen, Geländestaplern, hydrostatischen Antriebssystemen mit geschlossenem Kreislauf, oder bei Streckmaschinen ein wichtiger Garant für die störungsfreie Funktion. Insbesondere dort, wo das Trägersystem (Chassis) zugleich als Tankkonstruktion dient.

Als Teil eines Anlagenbezogenen Filterkonzepts verhindern entsprechende Saugfilter die Kontamination mit „groben“ Feststoffpartikel und somit plötzliche Ausfälle der Pumpe. Darüber hinaus erfüllen sie aber weitere wichtige Aufgaben im Flüssigkeitskreislauf. Denn unabhängig von der Tankkonstruktion und Art der Anlage wird die Ansaugung fortwährend durch Abriebspartikel und dem eingebauten Urschmutz belastet. Ohne Saugfiltration werden diese durch die Pumpe gewalkt, was einen erhöhten Verschleiß der Pumpe und nachfolgender Ventile verursacht, und gleichzeitig durch Teilung ausgelöste Vermehrung der feinen Partikel bedeutet.

Die RT-Filter bieten hier einen besonderen Service: sie besitzen neben individuell ausgelegten Vlies- und Drahtgewebekombinationen eine hochwirksame speziell entwickelte magnetische Vorfiltration. Da aufgrund der besonderen Verhältnisse bekanntermaßen keine Feinstfilter verwendet werden können, sind Partikel unterhalb 20 μm ein schwieriges Thema für Saugfilter. Gleichzeitig sollten Saugleitungen und auch -filter für niedrige Strömungsgeschwindigkeiten ausgelegt sein. Diese beiden wichtigen Umstände sprechen für den Einsatz einer Magnetkerze. Diese wird im Inneren des Elements platziert.

Versuche haben ergeben, dass an einem Permanentmagnet, der einem Feinstfilter w = 3 µm – ohne Magnetstufe -, nachgeschaltet wurde, noch eine beträchtliche Menge feinster Feststoffpartikel bis zu einer Größe von 0,1 µm abgeschieden wurden. Magnetkerzen besitzen eine sehr dauerhafte Wirkung und erhöhen somit nicht nur die Standzeit der Filter, sondern beeinflussen auch positiv das Filtrationsergebnis, ohne dabei negative Auswirkungen auf die Hydraulik zu haben. RT-Saugfilter sind für alle Einbausituationen erhältlich. So unterscheidet man zwischen Tankeinbau- und Tankanbaufilter sowie zwischen horizontaler und vertikaler Ausführung. Aber auch Leitungsfilter können als Saugfilter eingesetzt werden. Hierbei sollte man darauf achten, dass der Zulauf zum Filter für die Dauer des Elementewechsels ver-schließbar ist. Diese Möglichkeit birgt natürlich auch Risiken für den Betrieb, daher sind solche Lösungen nur für spezielle Anforderungen (z. B. Prüfstandsbau) zu empfehlen.

Ideale Voraussetzungen erhält man, wenn der Einbau von Saug-, wie auch Vollstromrücklauffiltern im Ölbehälter vorgenommen werden kann. Die besten Ergebnisse bezüglich Strömungsqualität können durch den Einbau des Saugfilters in horizontaler Lage unterhalb des Ölspiegels erzielt werden. Wenn die Pumpe noch unterhalb des Saugfilters angebaut werden kann, ist es sichergestellt, dass die Ölsäule mit hxgÖl Druck auf der Pumpe steht und sie muss nicht zusätzlich einen Unterdruck erzeugen. Auf diese Art kann auch eine höhere Standzeit des Filters garantiert werden.

Aus Sicherheitsgründen darf der Saugfilter nicht mit einem Bypassventil bestückt werden. Andernfalls entsteht die Situation, dass während des Betriebs ständig ein Bypassstrom entsteht und die optimale Wartung nicht sichergestellt ist, weil der Verschmutzungsgrad des Elements nicht erkennbar ist. Vielmehr ist eine Überwachung der Saugfilter mittels Unterdruckschalter dringend zu empfehlen. Bei der idealen horizontalen Einbaulage des Saugfilters muss – wie bei den Filtern der RT-Filtertechnik – auch die komfortable Wartungsarbeit gewährleistet sein. Dafür muss dieser über ein Einlaufventil verfügen. Durch dieses Ventil wird ein Ölaustritt beim Elementenwechsel – Saugfilter unter Öl angeordnet – automatisch verhindert.

In der weiterentwickelten Form dieser Lösung wird gewährleistet, dass das Einlaufventil bereits schließt bevor der Filterdeckel undicht geöffnet ist. Das nun so eingeschlossene Ölvolumen kann durch dafür vorgesehene Drainageanschlüsse sauber abgeleitet werden bevor der Deckel geöffnet und das Filterelement gewechselt wird. Die starke Kombination aus mechanischer und magnetischer Filtration bietet nach den Erfahrungen von RT Filtertechnik den optimalen Schutz für das gesamte System. Bei Anlagen, in denen Regelventile, Proportionalventile, Vorsteuerstufen oder ähnlich empfindliche Bauteile arbeiten, kommen zusätzliche Leitungsfilter, auch „Polizeifilter“ genannt, zum Einsatz. Je nachdem wie die Pumpe geschützt wird, muss die Arbeitshydraulik separat gefiltert werden.

Als klassische Filterkonzeption hat sich hier der Vollstrom-Rücklauffilter sehr gut bewährt. Diese nachgeschalteten Systemfilter müssen immer feiner ausgelegt werden als der Saugfilter. Hier soll nicht unerwähnt bleiben, dass die Saugfilter in solchen kombinierten Konzeptionen auch einen wichtigen Beitrag zur Entlastung und somit zur Standzeiterhöhung der teuren Systemfilter leisten.

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