Hydraulikfilter Schmutzpartikelaufnahme von Hydraulikfiltern

Die Verfügbarkeit von Hydraulikanlagen kann durch ein geeignetes Filtrationskonzept erhöht werden. Ein Simulationstool ermittelt dafür wichtige Daten.

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SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

Größere Hydraulikanwendungen, sei es in der Industriehydraulik oder in der Mobilhydraulik, sind ohne Filtration nicht mehr denkbar. Insbesondere die Verwendung empfindlicher Ventile stellt hohe Anforderungen an die Mindestölreinheit und damit an das Filtrationskonzept. An einen Hydraulikfilter stellen sich aber mehrere weitere Anforderungen. So soll der notwendige Bauraum möglichst klein sein, die Schmutzkapazität bzw. Filterstandzeit möglichst groß sein, der Druckverlust gering sein, und es soll so fein wie möglich filtriert werden. Des Weiteren soll die Funktionalität der Anlage auch unter besonderen Betriebsbedingungen, wie z.B. beim Kaltstart, gewährleistet bleiben.

Filteraufbau und Hydraulikölverunreinigung

Der Aufbau von Hydraulik-Filtern ist unabhängig von ihrer Platzierung im Hydraulikkreis (Saugfilter, Druckfilter, Rücklauffilter, …) immer sehr ähnlich. Ausgeführt sind sie in der Regel mit einem sterngefalteten Filterelement, um möglichst viel Filterfläche auf geringem Bauraum unterzubringen. Man versucht dabei das Optimum zwischen geringem Druckverlust und hoher Schmutzaufnahmekapazität zu finden. Oft werden die Filter auch mit einem Bypassventil ausgeführt, damit der Filter die Hydraulik bei extremen Betriebsbedingungen nicht durch zu hohe Druckverluste beeinträchtigt.

Schmutzpartikel im Öl lassen sich nicht vollständig vermeiden. In Pumpen werden Partikel durch Verschleiß erzeugt, über Zylinderdichtungen wird Schmutz ins System eingetragen und auch über Belüftungsfilter gelangt mit Staub beladene Luft in den Tank und gibt dort Schmutzpartikel an das Öl ab. Dazu kommt, dass auch frisch eingefülltes Öl bereits viele Schmutzpartikel enthält und auch neu eingesetzte Hydraulikkomponenten sogenannten Urschmutz enthalten, welcher im Laufe der Zeit im System freigesetzt wird.

Filtermodellierung und -simulation

Die Auslegung von Filtern gestaltet sich umso schwieriger, je komplexer das Hydraulik-System ist und je mehr Filter eingesetzt werden müssen. Das Hydrauliksimulationstool DSHplus von der Firma Fluidon, ursprünglich entwickelt für die dynamische 1D-Simulation von Hydraulikanwendungen, wurde aus diesem Grund um die Möglichkeit der Partikel- und Filtersimulation erweitert. Neben dem Partikeltransport und der Beschreibung kompletter Partikelgrößenverteilungen und -konzentrationen im Öl, mussten dazu auch die Partikelquellen und -senken (Filter) modelliert werden. Integriert wurde auch eine Filterdatenbank, so dass man sehr gezielt geeignete Filter auswählen und in Hydraulikschaltungen simulieren kann. Hinterlegt sind gut ausgearbeitete Modelle für die Partikelabscheidung und den Druckverlust, inklusive der Berücksichtigung von Gehäuse, Ringspalten und Ventilen. Auch die Filterstandzeit kann über den mit zunehmender Schmutzeinlagerung ansteigenden Druckverlust ermittelt werden.

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