Leichter filtern im Mitteldruckbereich

In mobilen Hydrauliksystemen spielen neben der Auslegung auch die Größe und das Gewicht jeder Komponente eine besondere Rolle. Jedes Bauteil muss den Anforderungen entsprechend leistungsfähig sein, dabei aber möglichst wenig Bauraum beanspruchen und möglichst leicht sein. Gerade bei Filtern kann hier ein Zielkonflikt entstehen: Sie müssen empfindliche Komponenten wie Pumpen, Ventile oder Zylinder vor Partikeln im Ölstrom zuverlässig schützen, sollen aber gleichzeitig kompakt und wirtschaftlich bleiben, bis hin zu möglichst geringen Transportkosten. 

Die neue Filterbaureihe SFM von Stauff setzt genau an diesem Punkt an. Die Gehäuse sind für einen maximalen Arbeitsdruck von 280 bar ausgelegt. Damit stehen sie für Anwendungen zur Verfügung, in denen bislang vielfach Hochdruckfilter eingesetzt werden, obwohl sie technisch nicht zwingend erforderlich sind. Gegenüber Hochdruckfiltern gleicher Baugröße sparen Anwender der SFM Mitteldruckfilter bis zu 15 Prozent Gewicht ein. „In der Mobilhydraulik sollte nicht pauschal immer die stärkste Ausführung eingesetzt werden. Entscheidend ist, den Filter passend zur Anwendung auszulegen”, sagt Hartmut Reich, Produktmanager Filtration bei Stauff Deutschland. „Wenn der Druckbereich eines Hochdruckfilters nicht benötigt wird, kann eine leichtere Mitteldrucklösung konstruktiv und wirtschaftlich sinnvoller sein.” Typische Einsatzbereiche der SFM-Serie sind beispielsweise kleine und mittlere Baumaschinen, Anwendungen in der Landtechnik, Kommunalfahrzeuge oder Kehrmaschinen. In solchen Maschinen arbeiten Hydrauliksysteme unter wechselnden Lasten, starken Vibrationen, schmutzbelasteter Umgebung und schwankenden Temperaturen. Der Filter muss deshalb nicht nur zum Volumenstrom passen, sondern auch robust, gut integrierbar und wartungsfreundlich sein. 

Technische Eckdaten und Baugrößen

Die SFM-Serie ist als Inline-Mitteldruck-Filter für mobile und industrielle Hydrauliksysteme konzipiert. Die Filtergehäuse bestehen aus Kohlenstoffstahl und sind serienmäßig pulverbeschichtet. Der maximale Arbeitsdruck liegt bei 280 bar, der maximale Volumenstrom bei 100 Liter pro Minute. Als Dichtungswerkstoff kommt NBR (Perbunan®) im Standard zum Einsatz; alternative Dichtungsmaterialien sind auf Anfrage verfügbar. Die Baureihe ist in vier Baugrößen verfügbar: 10, 15, 21 und 26. Die Baugrößen geben wie bei Stauff Filtergehäusen üblich einen Hinweis auf den maximalen Volumenstrom in US-Gallonen pro Minute, müssen also für die Liter-Angabe mit 3,79 multipliziert werden. Die Baugröße 15 hat beispielsweise einen maximalen Volumenstrom von etwa 57 Litern pro Minute. Damit lässt sich der Filter passend zum benötigten Volumenstrom und zum verfügbaren Einbauraum auswählen. Geeignet sind die Filter für mineralölbasierte Hydraulik- und Schmieröle sowie für biologisch abbaubare Fluide. Für die Filtration greift Stauff auf Filterelemente der bewährten SE-Serie zurück. Damit stehen unterschiedliche Filtermedien und Feinheiten zur Verfügung, sodass sich auch diese Komponente an die jeweilige Anwendung anpassen lässt. „Ölreinheit ist eine Grundvoraussetzung für die Verfügbarkeit hydraulischer Systeme”, so Reich. „Partikel im Öl sind nachgewiesenermaßen für bis zu 80% aller Ausfälle und Störungen einer Maschine verantwortlich. Deshalb betrachten wir Filtration nicht als Zubehör am Rand, sondern als festen Bestandteil der Systemauslegung.”  

Geprüfte Sicherheitsreserve

Im Stauff Technologiezentrum wurde die Baureihe unter anderem in Berst- und Impulsdruckprüfungen getestet. Bei der Berstdruckprüfung lag die Zielvorgabe bei mindestens 840 bar. Das entspricht dem dreifachen Sicherheitsfaktor bezogen auf den maximalen Arbeitsdruck von 280 bar. Erreicht wurden mindestens 1084 bar, also ein Sicherheitsfaktor von 3,9. Auch die Impulsprüfung nach ISO 10771-1 wurde bestanden. Dabei absolvierte die Baureihe 10 Millionen Prüfzyklen bei 280 bar sowie 100.000 Prüfzyklen bei 320 bar. Diese Werte zeigen: Die SFM-Serie ist für den Mitteldruckbereich ausgelegt, verfügt aber über geprüfte Reserven oberhalb des regulären Arbeitsdrucks. Für den praktischen Einsatz ist diese Kombination entscheidend. Das Gehäuse ist leichter als eine entsprechende Hochdrucklösung, wird aber nicht zulasten der Belastbarkeit vereinfacht. Die Konstruktion folgt dem tatsächlichen Anforderungsprofil: robust genug für mobile und industrielle Hydraulikanwendungen, aber nicht schwerer als erforderlich. 

Pulverbeschichtung als Teil des Gehäusekonzepts

Zur Robustheit trägt auch die Oberfläche bei. Die SFM-Gehäuse sind serienmäßig pulverbeschichtet. Dabei wird ein elektrisch aufgeladenes Pulver auf die vorbereitete Oberfläche des Filtergehäuses aufgebracht und anschließend im Ofen aufgeschmolzen. Es bildet sich eine gleichmäßige, widerstandsfähige Schicht, die je nach Anforderung in feiner oder grober Struktur ausgeführt werden kann. Bei Stauff schließt die Pulverbeschichtung an eine Phosphatierung an. Diese schützt die Gehäuse bereits während Transport und Lagerung vor Korrosion und verbessert zugleich die Haftung der abschließenden Beschichtung. Für mobile Maschinen ist diese besonders relevant, weil Schmutz, Feuchtigkeit, UV- und Ozoneinwirkung, starke Temperaturwechsel und mechanische Belastungen die Oberfläche dauerhaft beanspruchen. 

Die Pulverbeschichtung schützt die Gehäuse unter solchen Bedingungen gegen Abnutzung und Korrosion und trägt damit zur Lebensdauer bei. Die Langlebigkeit der Stauff-Beschichtungen wurde im Gitterschnitt-Test nach DIN EN ISO 2409 bestätigt. Neben dem technischen Nutzen spielt auch die umweltfreundlichere Produktion eine Rolle: Pulverbeschichtung ist ein lösemittelfreies Verfahren. Im Vergleich zur klassischen Nasslackierung werden weniger flüchtige organische Verbindungen freigesetzt, außerdem entstehen kaum Abfälle. Für Hersteller mobiler Maschinen kommt ein weiterer Aspekt hinzu. Die Gehäuse lassen sich in vielen Standard-farben, etwa nach RAL oder NCS, oder in kundenspezifischen Farbtönen beschichten. Damit bleibt die Oberfläche nicht nur geschützt, sondern kann auch optisch in das Maschinenkonzept integriert werden. 

Verschmutzung rechtzeitig erkennen

Ein Filterelement nimmt Partikel aus dem Ölstrom auf. Mit zunehmender Schmutzbeladung steigt der Differenzdruck über dem Element. Wird das Element nicht rechtzeitig gewechselt, kann der Volumenstrom eingeschränkt werden oder, abhängig von der Systemauslegung, ein Bypass öffnen. Eine Verschmutzungsanzeige macht den Zustand des Filterelements sichtbar und unterstützt damit eine planbare Wartung. Bei der SFM-Serie ist eine optische Verschmutzungsanzeige mit Temperaturunterdrückung verfügbar. Der Hintergrund: Kaltes Öl ist zähflüssiger als warmes Öl. Nach dem Start einer Maschine oder bei niedrigen Umgebungstemperaturen kann der Differenzdruck deshalb kurzzeitig erhöht sein, obwohl das Filterelement noch nicht verschmutzt ist. Ohne Temperaturunterdrückung könnte die Anzeige in dieser Phase einen Wechselbedarf signalisieren, der tatsächlich nur temperaturbedingt ist.

Die Temperaturunterdrückung verhindert solche Fehlanzeigen. Unterhalb einer definierten Öltemperatur bleibt die Anzeige in ihrer Normalstellung beziehungsweise unterdrückt den Alarm. Erst wenn das Öl ausreichend warm ist, wird der Differenzdruck als aussagekräftiges Signal für den Verschmutzungsgrad des Filterelements bewertet. „Eine Verschmutzungsanzeige soll nicht nur warnen, sondern auch verlässlich warnen”, erläutert Hartmut Reich. „Gerade bei mobilen Maschinen mit Kaltstarts und wechselnden Einsatzbedingungen ist es wichtig, temperaturbedingte Effekte von tatsächlicher Elementbelastung zu unterscheiden.” 

Filterelemente aus eigener Fertigung

Neben den Gehäusen entscheidet das Filterelement über die Leistungsfähigkeit der Filtration. Je nach Anwendung kommen bei Hydraulik- und Schmierölen Filtermaterialien wie Glasfaservlies, Edelstahlgewebe oder Filterpapier zum Einsatz; die Filterfeinheiten liegen in der Regel zwischen 3 und 250 μm. Ein typisches Filterelement von Stauff besteht aus bis zu sieben verschiedenen Filtermaterialien, die maschinell zusammengeführt und sternförmig gefaltet werden. Das Falten vergrößert die wirksame Filterfläche, erhöht die Schmutzaufnahmekapazität und ermöglicht mehr Filtrationsleistung auf engem Raum. Neben der präzisen Fertigung hängt die Qualität eines Hydraulik- oder Schmierölfilters auch von der sorgfältigen Verbindung der Filterlagen durch Spezialklebstoffe sowie von den verwendeten Dichtungsmaterialien ab.

Erstellt aus Material von Stauff