KnowHow-Mikro und Bypass Filtration in Hydraulische System
 
   
   
Know How


Mikro und Bypass Filtration in Hydraulische System.


Andrej Zatvarnicky, Demian Peter, Marian Dzimko

1. Einleitung
Hydraulische Flussigkeiten gehoren zu den wichtigsten Medien in jeder Maschine. Viele von
dieser Ole sind gefiltert, analysiert und gewechselt. Dennoch kommt es regelmassig zu
Maschinenstillstanden. Nach dem Die Pumpen, Ventile, Zylinder oder andere hydraulische Teile
mussen gewechselt sein. Verschmutzungen im Ol sind unvermeidlich und gehoren zu
hydraulischen Systemen. Verschleiss durch Reibung, Materialermudung und Abnutzung
erzeugen zusatzliche Verschmutzung, weil die Schmutzteilchen mit hohen Geschwindigkeiten
und hohen Druck in dem System zirkulieren. Schmutzpartikel aus der Umgebungsluftdringen
durch die Tankbeluftung und die Dichtringe der Zylinder ein und tragen so zur Verschmutzung
des System bei. Kondensat, das durch Temperaturschwankungen und undichte Wasser-Olkuhler
verursacht wird, verschmutz das Ol mit Wasser. Eine Kombination aus Metallteilchen, Wasser
und Sauerstoff dienen als Katalysator. Bei relativ hohen Temperaturen beschleunight sich die
Oxidation des Ols. Wahrend dieses komplexen Oxidatiomsprozesses werden durch
Polimerisation klebrige Molekulstrukturen geformt, die man Schlamm, Harze oder
Oxidationsprodukte nennt. Diese harzigen Substanzen haben einen dunkel-braune Farbe und
setzen auf allen Teilen des Hydrauliksystems ab.Aufgrund ihrer mikroskopischen Grosse werden
sie nicht durch traditionelle Filtersysteme entfernt. [2]


2. Kontamination und Verschmutzung

2.1.Feste Teilchen
In Hydrauliksystemen vermehren sich feste Teilchen unaufhaltsam. Diese Teilchen stromen
unter hohem druck und hoher Geschwindigkeit durch das Hydrauliksystem ( Pumpen, Ventile,
Dichtungen, Zylinder) und sandstrahlen die Komponenten. Am gefahrlichsten sind vor allem die
winzigen Partikel, die entweder die gleiche Grosse haben oder kleiner sind als das dynamische
Spiel (<5ƒÊm). Sie konnen die engste Toleranzen uberbrucken und Verschleiss an einer oder
beiden Oberflachen verursachen. Regelpumpen und Servoventile haben kritishe Toleranzen von
1 bis 10 ƒÊm und sind deshalb anfallig fur feine Schmutzteilchen. Metalle sind ausserdem sehr
aktive Katalisatoren und beschleunigen den Oxidationsprozess im Ol. Der oxidationprozess wird
neutralisiert durch die sich im Ol befindlichen antioxidative Additive. Sie setzen sie durch
Polarisation an den Metallteilchefest und verhindern so einem dierkten Kontakt zwischen den Ol
einerseits und den Metallen anderseits. Jedes neue Metallteilchen muss immer wieder
neutralisiert werden, wodurch das Additivpaket langsam aufgebraucht wird. Kleine
Metallteilchen spielen hierbei eine wichtig Rolle, da sie eine enorme Kontaktoberflache
darstellen. Die Folgerung: Je starker die Verschmutzung, desto schneller steigt der Sauregrad
(T.A.N.-Wert, Total Acidity Number) im Ol ( Bild 1), und das Ol verliert seine physischen und
chemischen Eigenschaften. Ein Olwechsel ist dann die einzige Losung. [1], [2]


Bild 1 . Abhanligkeit T.A.N von Verschmutzung und Zeit

2.2. Wasser
Die standig wechselte Oltemperatur verursacht Kondensation. Der Einfluss von Wasser auf den
Oxidationprizess im Ol ist ausserst dramatisch (Tabelle 1).



Tabelle 1 - Oxidationprizess im Ol. Abhanligkeit T.A.N von Wasser, Kupfer und Zeit

Je mehr der Oxidationprozess fortschreitet, desto hoher wird der Sauregehalt (T.A.N.) des Ols.
Wenn der Sauergehalt 2,00 mg KOH/gr erreicht (je nach Olsorte unterschiedlich), wird ein
Olwechsel erforderlich, um Schaden an der Anlage zu vermeiden. Die Toleranzen in modernen
Maschinen sind meisten so klein, dass bewegliche Teile abwechselnd Druck und Vakuum
produzieren. Bei einem Vakuum dehnt sich die Feuchtigkeit stark aus. An den Oberflachen
dieser Teile werde durch die Zerstorung des Schmierfilms neue Verschleissteilchen produziert.
Wasser greift die Metalloberflachen an, und dringt langsam in die mikroskopischen Poren ein,
wodurch eine Materialermudung entsteht. Ausserdem ist Wasser die ideale Basis zur
Vermehrung von Bakterien, die wiederum die Additive zerstoren. Wasser kann die Lebensdauer
von Hydraulikkomponenten um bis zu 50% verkurzen. [1], [2]


2.3. Schlamm . Harze . Oxidationsprodukte
Schlamm . Verschmutzung ist zweifellos die meist verkannte Verschmutzung von
Hydraulikanlagen. Dennoch ist Schlamm quasi in jedem Hydrauliksystem vorhanden. Weil
Schlamm zu den weichen Schmutzstoffen gehort Den meisten Benutzern ist deshalb nicht
bewusst, dass sie sich im Ol befinden. Ihr Vorkommen kann jedoch weitreichende Folgen haben:
1. Die Effizienz des Warmeaustauschen sinkt
2. Die Hauptstromfilter verstopfen: Schlamm ist eine klebrige, harzahnliche Substanz
3. Montagskrankheit: Bei normalen Betriebstemperaturen sind die meisten Harze Ol aufgelost.
Wenn das Ol abkuhlt, verkleben die Harze und formen eine sehr viskose Masse. Wenn die
Maschine wieder gestartet wird, brauchen die Harze langer um sich aufzulosen als das Ol
benotigt um warm zu werden.

Das Auftreten von Harzen verursacht einen Reibungskoeffizienten der 5 bis 6 mal hoher liegt als
der normale Wert. In einigen Fallen konnen sie sogar den Steuerkolben vollkommen
blockieren.[1]

3. Filtration
3.1. Hauptstromfilter
Hauptstromfilter, wie Ansaug- , Hochdruck- und Rucklauffilter werden eingebaut, um das
Hydrauliksystem gegen grossen Schmutz und eine plotzliche Zunahme fester Schmutzteilchen
zu schutzen. Sie konnen aber keine weichen Schmutzstoffe, also Wasser und Harze, entfernen.
Filter sind dabei storende Faktoren. Darum werden die meisten Filter mit einem Bypassventil
versehen das verhidern soll dass der Hauptstrom blockiert wird wenn ein Filterelement verstopft
ist. Ol, das durch ein Bypass ventil fliesst, wird jedoch uberhaupt nicht gefiltert. Das Resultat ist,
dass die versprochene mƒÊ- Rate von den Filterelementen in der Praxis ist nicht eingehalten wird.


3.2. Bypass filtration
Eine wirksame Olfilterung ist notwendig. Wasser und Harze konnen durch Bypass Olreiniger
entfertn werden. Bypass-Olreinigugssystem, das ideale Filterprinzipen und Mechanismen in die
Praxis umsetzt mit filtration weniger als 1.. Sie arbeiten mit niedriger Durchfluss und Druck,
keine Druck . und Durchflussunterschiede und eine axiale Filterung in Verbindung mit einem
Zellulose-Filtermaterial. Das Resultat ist Filtersystem, das mit einem einzigen Filterelementen
folgendes wirksam entfernt die feste Teilchen, Wasser, Schlamm, Harze und
Oxidationsprodukte. Die Basis ist ein spezielles Zellulosegewebe , das um eine zentrale Achse
gewickelt ist . Der Filter wird axial durchstromt von oben nach unten (Bild 2). Dies resultiert in
einer Kombination von Mikrofilter und Tiefenfilter. [2]



Dieser Aufbau lasst das Ol durch das Filtermaterial in 3 Lagen (2.1,2.2,2.3) mit einer
unterschiedlichen Dichtheit durchlaufen. Grosse Schmutzteilchen werden an der Oberflache
(Lage 2.1) zuruckgehalten, kleine Teilchen (100 . 10ƒÊm) im mittel Teil (Lage 2.2) und kleinste
Teilchen in dem komprimierten, unseren Teil 2.3 (< 10u max bis 0,1ƒÊm). Diese progressieve
Entfernung von Teilchen ergibt einen hohen Micronwert und Beta-Ratio bei 2 ƒÊm > 300, und
eine hohe Schmutzaufnahmegrad. Ausserdem absorbiert das Zellulosegewebe bis 400ml. Wasser
pro Filterelement.. Die Entfernung von Harz resultiert aus einer Kombination eines speziellen
Zellulosegewebes mit einer langen Durchflusstrecke durch das Filterelement. Die Kombination
dieser 3 Eigenschaften und der hohe Grad an Effizienz von jeder dieser Eigenschaften machen
diese filtration einzigartig im Bereich der Olfilterung (Bild 4). [1], [2]


4. Zusamenfassung
Die einzigartige reinigende Wirkung von Bypass mikrofiltration bietet eine grosse Anzahl von
Vorteilen fur die Hydraulikanlag. Eine erhebliche Verminderung von Erosion und des
Sandstrahleffekts an den geringen Fertigungstoleranzen, was zu Verschleiss und Fehlfunktionen
von Pumpen und Ventilen fuhrt. Keine Kavitation von Pumpen. Die Viskositat, der Sauergrad
und die schmierenden Eigenschaften des Ols bleiben stabil. Die Standzeit des Hydraulikols kann
auf bis zu 10 Jahre oder 35.000 Arbeitsstunden verlangert werden.


Bild 5 - Wartungskosten bei verschiedenartiger Wartung


Keine Ablagerungen oder Korossion an Metalloberflachen und darum keine Rostentwicklung. Kein Blockieren von
Haupstromfiltern beim Starten mit kaltem Ol und eine optimale Arbeit der Warmetauscher. Mit
Bypass filtration wird die reactive Wartung in proactive Wartung umgesetzt (Bild 5).
Fur laufenden Kosten des Unternehmens bringt die Bypass und mikrofiltration hohere
Maschinenleistung, Steuerbarkeit, Systemeffizienz, Zuverlassigkeit und Lebensdauer
Hydraulikkompotenten, geringerer Energieverbrauch. Das bringt auch Ansehnliche
Verminderung des Olverbrauchs und der Olentsorgungskosten. Die teueren Saug , und
Rucklauffilter halten 2 bis 4 mal so lang und Eine erhebliche Reduzierung der
Maschinenstillstand, Produktionsausfalle und Arbeitskrafte. [2]

Literaturverzeichnis:
[1].Christofer Dickenson, Filter and filtration Handbook, Elsevier Science Publishers LTD,1992
[2].Katalog RRR Eastern Europe –Austria, September 2000,

Für detaillierte Informationen wenden Sie sich bitte an:
Hotline +49 8565 964773 // e-mail:umweltservice()tele2.de

Unser Angebot an Sie:
Gezielte Problemanalyse und Erarbeitung von Lösungsvorschlägen.

Ihr A.B.O. Umweltservice Team
Filterinnovationen für mehr Effizienz
weniger Verbrauch - weniger Verschleiß - längere Laufzeit

www.mikro-filter.de