Filterelement bei der elektrostatischen Reinigung (Bild: Friess)

Die elektrostatische Reinigung nutzt aus, dass die meisten der Partikel im Öl geladen sind. (Bild: Friess)

Eine gut funktionierende Hydraulik ist eine wichtige Voraussetzung für hohe Maschineneffizienz. Startprobleme, Ventilverklebungen, Ablagerungen im Öltank und im Hydrauliksystem sowie häufige Filterwechsel sind ein sicheres Anzeichen dafür, dass die Ölverschmutzung außer Kontrolle geraten ist.

Ölverschmutzung ist ein Leistungskiller

Dieses Thema darf nicht auf die leichte Schulter genommen werden. Wird, um ein Beispiel zu nennen, eine Anlage, die mit einer Ölreinheit von 19/17/14 betrieben werden sollte, mit Fassware der Reinheitsklasse 23/21/18 befüllt, so kann das die Maschinenverfügbarkeit um den Faktor vier reduzieren.

Das Problem hat viele Gesichter. Es können harte Partikel sein, die abrasiv wirken und Dichtungen zerstören. Alterungsrückstände haben zur Folge, dass plötzlich vermehrt Ventilprobleme auftreten und auch die Anlagenfilter schnell zusetzen. Auch kann es nach einem geplanten Stillstand zu Anlaufproblemen kommen. Der Verschmutzungsgrad einer Hydraulikanlage ist komponenten- und belastungsabhängig. In der Tabelle sind in Abhängigkeit des Anwendungsbereiches und empfohlene Verschmutzungsgrenzen zusammengestellt.

Anwendungsspezifische empfohlene Reinheitsklassen

Anwendungsbereich

Empfohlene Reinheitsklasse

Gegen Feinstverunreinigung empfindlicher Systeme 13/10/6
Industriehydraulik (Proportionaltechnik, Hochdrucksysteme) 17/15/12
Industriehydraulik (Mitteldruck- und Niederdrucksysteme) 18/16/13, 19/17/14
Industriehydraulik mit geringen Anforderungen an Verschleißschutz 20/18/15

 

Sauberes Öl ist keine Glückssache, sondern muss permanent erarbeitet werden. Professionelle Ölfiltration heißt das Zauberwort hierfür. Bei der Nebenstromfiltration kann der Anwender zwischen zwei konkurrierenden Systemen wählen. Das klassische System beruht auf dem Grundprinzip der Rückhaltung und darf als allgemein bekannt angesehen werden. Noch relativ unbekannt dagegen ist die elektrostatische Ölreinigungsmethode.

Prinzip der elektrostatischen Ölreinigung (Bild: Friess GmbH)
Prinzip der elektrostatischen Ölreinigung: Das elektrische Feld fischt die Partikel heraus. (Bild: Friess GmbH)

Bei der elektrostatischen Ölreinigung wird das Hydraulikfluid nicht mehr durch eine Filtermatte geleitet, sondern durch ein elektrisches Feld. Zwischen zwei parallel liegenden Elektrodenplatten wird ein Hochspannungsfeld erzeugt. Schmutzpartikel in einem isolierenden Fluid, wie es zum Beispiel Hydrauliköl ist, werden durch die elektrischen Feldkräfte angezogen. Voraussetzung hierfür ist, dass die Partikel über eine elektrische Ladung verfügen, was bei nahezu allen Feststoffpartikeln der Fall ist.

Um die Anziehungskraft auf einzelne Partikel zu erhöhen, werden speziell geformte Reinigungselemente eingesetzt. Durch die zur Strömung querliegenden Platten wird eine turbulente Strömung erzeugt. Die Partikel werden so in Richtung Elektrode abgelenkt, was die Partikelabscheidung erhöht.

Zusätzlich liegen die Reinigungselemente mit einer Vielzahl von Kanten an den Elektrodenoberflächen an. Das normalerweise geradlinige Feld wird leicht verzerrt. Es kommt zur erhöhten Kraftwirkung auf die einzelnen Partikel, was die Abscheidung verstärkt. Durch die besondere faltenbalgartige Form der Reinigungselemente wird die Oberfläche zwischen den beiden Elektroden wesentlich vergrößert. Dadurch ist es möglich eine große Menge Schmutz in der Reinigungskammer festzuhalten, ohne das System zu überlasten.

Tipps für den Umgang mit Hydrauliköl

Folgende Faktoren beeinflussen die Ölstandzeit:

  • maschinenspezifische Ölreinheit beachten und nur gefilterte Öle einfüllen
  • bei Wartung und Reparaturen keine Schmutzpartikel in das System eintragen
  • Fremdstoffe aus dem Öl schnell wieder entfernen
  • Öl thermisch nicht überlasten
  • keine Ölvermischung beim Nachfüllen
  • Spülvorgang vor Frischöleinfüllung vornehmen
  • nur so filtern, dass dem Öl keine Additive entzogen werden

Ganz entscheidend für die elektrostatische Ölreinigung ist die Form und Ausführung der Reinigungselemente. Je höher die feldverzerrende Wirkung und je größer die effektive Oberfläche, desto wirksamer die Ölreinigung.

Mit der elektrostatischen Methode lassen sich die verschiedenartigen ölunlöslichen Fremdstoffe, in allen Größen zwischen 0,05 Mikrometer und 100 Mikrometer, sehr effektiv entfernen. Es werden nicht nur normale Partikel abgeschieden, sondern auch die weichen, klebrigen Alterungsrückstände. Diese sind häufig Ursache für Varnish und somit Verursacher einer Vielzahl von Funktionsstörungen.

Durch den Anbau einer speziellen Filterpatrone, mit wasseraufnehmenden Fasern, kann dem Öl freies Wasser entzogen werden. Ein zu hoher Öl-Wassergehalt kann Ursache vieler Anlagenschäden sein.

Die Gefahr, dass bei Kurzschluss, einer ungewollten Abschaltung der Anlage beziehungsweise starker Vibration der bisher herausgefilterte Schmutz das System wieder kontaminiert, besteht nicht. Die gute Haftung der herausgefilterten Partikel auf dem Filtervlies verhindert dies. Elektrodenüberzug und Faltenfilter werden etwa nach 2000 Stunden Einsatz ausgetauscht.

Vergleich der Reinigungsmethoden

Die Entscheidung, ob eine klassische Nebenstromfiltration oder eine elektrostatische Variante zum Einsatz kommt, muss die Instandhaltung treffen. Eine erste Information welche der beiden Varianten sich für die spezifischen Betriebsbedingungen des Unternehmens besser eignet, bringt ein Systemvergleich. Nachfolgend ein Leistungsvergleich der beiden Reinigungsmethoden.

Systemvergleich klassisch und elektrostatisch

Anforderung Klassische Nebenstromfiltration Elektrostatische Nebenstromfiltration
einsetzbar für alle handelsüblichen Hydrauliköle für H, HL, HLP Hydrauliköle
Betriebsobergrenzen Bis 120°C maximal 80°C, Viskosität > 200 mm²/sec, Wassergehalt > 500 ppm
Abscheideleistung Partikelgröße > 2µm Partikelgröße > 0,05 µm, Partikel < 100 µm
Konstanz der Abscheide-Leistung gut sehr gut
Abscheidung von Oxidationsprodukten bedingt ja
können dem Öl Additive entzogen werden abhängig von der Ölformulierung abhängig von der Ölformulierung
notwendiger Austausch der Filterelemente ja ja
Reinigungsgeschwindigkeit hoch niedrig

 

Es stehen konkurrierende Methoden für die Hydraulikölreinigung im Nebenstrom zur Verfügung. Noch relativ selten wird in der Praxis die elektrostatische Ölreinigung angetroffen, obwohl die Methode zweifelsohne ihre Vorteile hat. Das zeigt auch das Gespräch mit Instandhaltungsleiter Johann Ehrnsperger, der von seinen Praxiserfahrungen mit der elektrostatischen Nebenstromfiltration berichtet.