MASCHINEN & TECHNIK | August / September 2022

Bypass- Filtration:

Bypass- Filtration: Effektive Lösung zur Einhaltung der Reinheits-Spezifikationen in Mobilen Hydrauliksystemen Da vor allem bei mobilen »Off-Highway« Anwendungen die Verschmutzungsraten um ein Vielfaches über denen von Industrieumgebungen liegen, muss der Schmutzeintrag so gering wie möglich gehalten werden. Daher sind zunächst alle neuen Flüssigkeiten vor Verwendung bis auf 3 µm oder weniger vorzufiltern. Darüber hinaus sind die Systeme nach außen so weit wie möglich abzudichten. Dies wird durch intakte Abstreifringe und Belüftungsfilter wie beispielsweise der »TDB Series« gewährleistet, die einen Eintrag von Partikeln im Mikron Bereich und Feuchtigkeit minimieren. Jedoch lässt sich ein Schmutzeintrag von außen niemals auf Null reduzieren und hinzu kommen durch internen mechanischen Verschleiß generierte Partikel (Abrieb, Erosion oder Kavitation). Daher verfügen alle Hydrauliken über Filtersysteme mit Hochdruck- Saugleitungsfiltern und/oder Rücklauffiltern, welche auf Grundlage des erforderlichen Reinheitsziels definiert werden. Für ein System mit 200 bar und Servo-Ventilen ergibt sich ein Mindest-Reinheitsgrad von ISO 14/12/10, wofür mutmaßlich ein Mindestfilterwirkungsgrad von β3=1.000 oder sogar β1=1.000 erforderlich wäre, was bei einem Hauptstromfilter mit vollem Durchfluss problematisch ist. Daher bedarf es in der Praxis eines Kompromisses zwischen Partikelabscheideleistung und Aufrechterhaltung des Volumenstroms sowie Systemdruck. Bypass-Nebenstromfilter in einem Hydrauliksystem / © DES-CASE DES-CASE >> Die meisten Hydraulikexperten sind sich einig: Die Hauptursache von Ausfällen in Hydrauliksystemen findet sich in Verunreinigungen. Und tatsächlich können 80 – 90 % aller Ausfälle von hydraulischen Systemen direkt oder indirekt auf verunreinigte Hydraulikflüssigkeiten zurückgeführt werden. „Insbesondere im Bereich „Off-Highway“ ist dieses Problemfeld bei mobilen Anwendungen noch ausgeprägter“, erläutert Mark Barnes, Senior Vice President Global Sales & Business Development bei Des-Case. Obschon entsprechend ausgelegt, erreichen viele Systeme im Alltag keinen ausgewogenen Schutz vor Kontaminationen, was bedeutet, dass das Entfernungsvermögen die Entstehungsgeschwindigkeit von Verschmutzungen übersteigt. Um hier Defizite zu identifizieren, ist die Kenntnis des Verschmutzungsgrades Grundvoraussetzung, der leicht mittels Partikelzähler oder Laboranalysen ermittelt werden kann. Dabei wird die Sauberkeit in der Regel nach ISO 4406:2021 angegeben. Die jeweiligen Anforderungen hängen dabei unter anderem vom Betriebsdruck, Art der Pumpen, Ventilen und Stellantrieben ab. Insbesondere bei Hochdrucksystemen mit Präzisionskomponenten wie Servo-Ventilen oder variablen Kolbenpumpen muss das Öl so sauber wie möglich sein (vgl. Tabelle). Typische Flüssigkeitsreinheitsziele nach ISO 4406 für hydraulische Komponenten Zur Vereinfachung betrachten wir ein mit einem 10 µm Filter ausgestattetes Hydrauliksystem, womit man im Betrieb bestenfalls einen Reinheitsgrad im Bereich von ISO 18/16/13 erreichen wird. Um dies zu verbessern, könnte nun einfach die Mikronzahl des Filters auf 5 µm reduziert werden. Hierbei gilt es jedoch zu verstehen, dass eine solche Halbierung der Filterporengröße überschlägig eine viermal so große Filterfläche erfordert, um den Durchfluss konstant zu halten. Um diese Einschränkung zu überwinden, bietet sich als effektivste Möglichkeit die Ergänzung mit einem Nebenstromfilter an. Da nicht im Hauptstrom installiert, kommen geringere Filterfeinheiten zur Anwendung und im Zusammenspiel mit einem stark reduzierten Volumenstrom mit einer längeren Verweilzeit der Flüssigkeit im Filtermedium ergeben sich sehr viel höhere Filtereffizienzen. Als effiziente und kostengünstige Lösung zur permanenten Erreichung einer definierten Reinheitsklasse hat sich im mobilen Bereich die fest installierte so genannte Bypass-Lösung etabliert. Dabei wird ein kleiner und technisch unbedeutender Teil des Volumenstroms (i.d.R.

finierte Volumenstrom wird dabei durch ein Flussregelventil sichergestellt. Um den Platzbeschränkungen bei gleichzeitig hohen Filtereffizienzen im niedrigsten Mikronbereich gerecht zu werden, setzen BPU-Filtereinheiten zudem auf radiale Tiefenfiltration mit dem Einsatz von Zelluloseelementen, die sich aufgrund ihrer Bauform durch ein sehr hohes Filter-Beta-Verhältnis bei einer gleichzeitig sehr kompakten Bauform auszeichnen. Somit eignen sich Bypass-Filtersysteme der BPU Serie hervorragend für mobile Anwendungen mit eingeschränkter Zugänglichkeit und Bauraum. Zur Veranschaulichung der Effektivität betrachten wir den Fall eines Umschlagbaggers. Durch Installation einer BPU2A verbesserte sich der Reinheitsgrad innerhalb von 750 Betriebsstunden vom ISO Level 22/19/16 auf 17/14/11, was einer Partikelreduzierung um das 32-fache entspricht. Hierdurch verbesserte sich nicht nur die hydraulische Systemzuverlässigkeit und Anlagenlebensdauer sondern auch die Standzeit der Hydraulikflüssigkeit und das Wechselintervall des Hauptfilters. Umschlagbagger/ Installation Bypass Filtereinheit BPU2A Entwicklung Öl-Reinlichkeit nach Installation Bypass Filtereinheit (Ergebnisse überführt von ISO 4406:1987 nach ISO 4406:2021) Aufgrund ökonomischer und ökologischer Anforderungen werden Hydrauliksysteme immer kompakter bei gleichzeitig steigenden Drücken und erhöhten Anfälligkeiten gegenüber Verunreinigungen. „Die Erzielung technisch notwendiger Reinheiten mit einer Nebenstromfiltration in Form einer technisch einfachen, kompakten und kostengünstigen Bypass- Lösung eröffnet Entwicklern und Betreibern insbesondere von mobilen hydraulischen Anlagen sehr gute Potenziale bei der Senkung der Gesamtbetriebskosten“, fasst Guido Bertels, Regional Sales Manager bei RMF Systems B.V., zusammen. Mehr erfahren Zukunftsweisend. Motorentechnologie von Perkins und BU Power Systems. Individuell. Produkt, Beratung und Service abgestimmt auf Ihre Anwendung. Besuchen Sie uns: Halle A4, Stand 336 BU Power Systems GmbH & Co. KG Perkinsstraße 1, 49479 Ibbenbüren BU Power Systems ist offi zieller Perkins Distributor in Deutschland