Nebenstromfilter steigern die Produktivität von Maschinen und Anlagen

Analysen belegen, dass 70 bis 80 Prozent aller Maschinenausfälle durch Verunreinigungen der Betriebsflüssigkeiten aufgrund unzureichender Ölpflege verursacht werden. Denn präzise Hydraulik- und Schmiersysteme arbeiten mit Spaltmaßen im Mikrometer-Bereich, sodass bereits kleinste Schmutzpartikel zu erhöhtem Energieverbrauch durch Reibung, verminderter Leistungsfähigkeit und zu

Stillständen führen können. Dies hat nicht selten unplanmäßige Ölwechsel oder den Austausch empfindlicher Komponenten zur Folge.

Im Einsatz: Mobiler, auf einer stabilen Transportkarre montierter Nebenstromfilter mit integriertem Partikelmonitor. Bild: Walter Stauffenberg

Verunreinigungen in Hydraulikmedien können verschiedene Ursachen haben: Grundsätzlich unterscheidet man zwischen im System vorhandener Verschmutzung, die bereits während der Fertigung, Lagerung und Installation einzelner Bauteile eingebracht werden (Reste von Guss-Sand, Späne oder Schlacke), nachträglich eindringender Verunreinigung, verursacht beispielsweise durch beschädigte Tank- und Zylinderdichtungen oder falsch ausgelegte Einfüll- und Belüftungsfilter, sowie entstehender Kontamination, wie sie während des laufenden Betriebs der Anlage im System generiert wird.

Neben Kavitations- und Strahlverschleiß zählen hierzu auch mechanische, biologische und chemische Mechanismen (bedingt durch die Reibung zweier Komponenten in Verbindung mit existierenden Partikeln oder die Bildung von Ölkohle aufgrund von Systemüberhitzung), welche die Eigenschaften von Betriebsflüssigkeiten auf Dauer negativ beeinflussen.

Selbst Frischöl kann üblicherweise nicht als rein bezeichnet werden, da es während der Produktion und Verarbeitung selten feinstgefiltert wird und zusätzlich Partikel eingebracht werden beim Abfüllen, Umfüllen und beim Transport, zum Beispiel in wiederaufbereiteten Fässern. Es ist daher sinnvoll, eine Hydraulikanlage ausschließlich über ein geeignetes Filtergerät zu befüllen.

Die Krux mit dem Öltausch

Beim Austausch der Hydraulikflüssigkeit ist zu beachten, dass in der Regel eine Teilmenge des verschmutzten Öls im System verbleibt, beispielsweise in den Leitungen, da ein Spülvorgang zur vollständigen Entleerung und Abreinigung mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Je nach konkreter Anwendungssituation kann es empfehlenswert sein, das Altöl vor dem Ablassen aus dem Hydraulikbehälter ebenfalls zu filtrieren. So bleibt die Reinheit nach Vermischen der Restmenge mit dem Frischöl auf einem vertretbaren Niveau.

Die Reinheit von Hydraulikmedien wird üblicherweise durch die Betrachtung der Anzahl und Größe der in 100 Milliliter Öl vorhandenen Schmutzpartikel bestimmt. Dabei wird nicht nach Form und Beschaffenheit der Partikel unterschieden. Zwecks einer aussagekräftigen und vergleichbaren Beurteilung des Verschmutzungsgrades erfolgt eine Zuordnung in sogenannte Reinheitsklassen, welche unter anderem in der ISO 4406 (1999) definiert wurden.

Partikel werden nach Größe klassifiziert

Die Norm sieht eine Einstufung aller Partikel größer als vier, sechs und 14 Mikrometer in Reinheitsklassen vor. Das Ergebnis der Zuordnung ist kumulativ, das heißt die angegebene Anzahl der Partikel, die größer sechs Mikrometer sind, beinhaltet auch sämtliche Partikel mit einer Größe von mehr als 14 Mikrometer. Das Ergebnis wird in Form einer zusammengesetzten Ordnungszahl für alle drei Partikelgrößen dargestellt, zum Beispiel: 14/11/8.

Bei der Interpretation von ISO-Reinheitsklassen ist unbedingt zu beachten, dass sich mit jeder nächsthöheren Klasse die Anzahl der Partikel verdoppelt. Die Hersteller bestimmter Systemkomponenten setzen voraus, dass die Mindest-Reinheitsklassen verbindlich eingehalten werden oder empfehlen diese, wobei die schmutzempfindlichste Komponente für die Auslegung des Filtrationskonzeptes maßgeblich ist.

Langsam und sorgfältiger filtern

Ein einfacher Länge ausgeführtes Nebenstromfilter-Gehäuse mit Motor-Pumpen-Einheit. Bild: Walter Stauffenberg

In der Regel sind im Hauptstrom arbeitende Filter nur bedingt in der Lage, Partikel kleiner als drei Mikrometer zu entfernen. Stauff setzt daher verstärkt auf eine langsame, aber kontinuierliche und daher sehr wirkungsvolle Filtration im sogenannten Nebenstrom der Anlage als Ergänzung. Dafür verwendet das Unternehmen Offline-Filter des Typs OLS mit eingebauter Motor-Pumpen-Einheit. Sie lassen sich auch nachträglich ins Hydrauliksystem integrieren und arbeiten autark und unabhängig vom eigentlichen Anlagenzyklus, auch bei planmäßigen Maschinenstillständen. Dies entlastet die Filter in den Druck- und Rücklaufleitungen erheblich.

Das standardmäßig eingesetzte Zellstoffmedium mit einer Filterfeinheit von 0,5 Mikrometern ist speziell gewickelt, sodass das Betriebsmedium eine möglichst große Anzahl an Filtermateriallagen durchströmen muss. Dies entfernt selbst weniger als ein Mikrometer große Schmutz-und Wasserpartikel. Die besondere Auslegung des Filtergehäuses erlaubt lediglich eine radiale Durchströmung des Filterelementes. Dies verhindert Kanalbildungen und Bypassströme im Filtermedium.

Ölwelchselintervall verdoppelt

Ein namhafter, deutscher Hersteller von Verschlüssen und Verpackungssystemen aus Kunststoff setzt neben dauerhaft an einige der Spritzgießmaschinen angeschlossenen Nebenstromfiltern auch mobile Einheiten mit integrierten Partikelzählern ein. Diese bieten den Mitarbeitern Flexibilität bei der bedarfsgerechten Wartung und Instandhaltung des Maschinenparks, der im Mehrschichtbetrieb rund um die Uhr betriebenen wird.

Austausch-Filterelemente für Nebenstromfilter: links: Cellulose, rechts: Glasfaser. Bild: Walter Stauffenberg

Die zeitweise Verwendung eines mobilen Nebenstromfilters verbesserte in einem konkreten Fall die Reinheitsklasse des Öls innerhalb von nur fünf Betriebstagen von 21/18/11 auf 9/7/5.

Das entspricht kumuliert mehr als 1.000.000 Partikel größer als vier Mikrometer pro 100 Milliliter als Ausgangszustand und kumuliert weniger als 500 Partikel größer als vier Mikrometer pro 100 Milliliter, die hinterher über das angebundene Partikelmessgerät dokumentiert wurden.

Als Reaktion hierauf verlängerte das Unternehmen bereits die planmäßigen Wartungszyklen für die betroffenen Maschinen. Die Reparatur- und Austauschkosten, primär für defekte Pumpen und Ventile, sanken deutlich. Es ist davon auszugehen, dass sich die Ölwechselintervalle zukünftig mehr als verdoppeln lassen. do

Autor: Stefan Beez, Walter Stauffenberg