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Hydraulikfilter - Aufgabe und Funktionsweise

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Aufgabe von Hydraulikfiltern

Um den störungsfreien Betrieb in Hydraulikanlagen zu gewährleisten, ist der Einsatz von Hydraulikfiltern unumgänglich.Die Praxis zeigt, dass ca. 80% der aller vorzeitigen Ausfälle von Hydraulikanlagen auf eine verschmutzte Druckflüssigkeit zurückzuführen sind. Die Aufgabe der Hydraulikfilter besteht somit darin, diese Verschmutzung auf ein Minimum zu reduzieren.

Ursachen für die Verschmutzung von Hydraulikanlagen

Man unterscheidet zwei mögliche Ursachen, die interne und die externe Verschmutzung von Hydrauliksystemen.
Die interne Verschmutzung entsteht durch im System entstehende Partikel, z.B. durch Abrieb in den Komponenten, Gummiteilchen aus Schlauchleitungen, Alterungsrückständen in Druckflüssigkeiten (oft hervorgerufen durch hohe Arbeitstemperaturen des Hydraulikmediums).
Die externe Verschmutzung des Hydraulikmediums erfolgt beispielsweise während der Anlagenmontage (z.B. bei Montage von Hydraulikverschraubungen), durch schlecht abgedichtete Hydrauliktanks oder durch ungeeignete Luftfilter.

Hydralikanlage stark verschmutzt
Darstellung Funktionsweise Oberflächen und Tiefenfilter in der Hydraulik
Oben: Oberfächenfilter, unten: Tiefenfiltration. Quelle: Bosch-Rexroth

Aufbau von Hydraulikfiltern (Filterelemente)

1.) Oberflächenfilter: Diese Filter bestehen aus einer dünnen Gewebeschicht, z. B. Metall-, Zellulose- oder Kunststoffgewebe oder aus Papier. Zur Vergrößerung der wirksamen Fläche ist die dünne Filterschicht sternförmig gefaltet. Filterelemente aus Drahtgewebe bieten eine hohe Festigkeit in Verbindung mit einem geringen Strömungswiderstand und sind auswaschbar. Die Standard-Filterfeinheiten betragen 25, 60 und 90μm.

2.) Tiefenfilter: Die zu reinigende Flüssigkeit durchdringt die Filterstruktur. Die zu entfernenden Partikel bleiben in den tieferen Schichten des Filters hängen. Das Filtermaterial besteht z.B. aus Zellulosematerial, Glasfaserflies oder gesintertem Metallflies. Für höchste Ansprüche wird in der Regel ein Mikrofaserflies verwendet. Die genaue Filterleistung wird mit dem sogenannten Multi-Pass Testverfahren bestimmt. Durch den Einsatz von Glasfaserelementen erzielt man einen Tiefenfiltrationseffekt von bis zu 1 µm Filterfeinheit. Papierfilter stellen die günstigste Alternative von Tiefenfiltern dar und sind für Anlagen einfacher Bauart geeignet. Hydraulikfilter mit Papierfiltereinsatz erreichen Filterfeinheiten von 10 und 25 μm.

Bauarten von Hydraulikfiltern

RücklauffilterDiese Anordnung eines Hydraulikfilters wird am häufigsten in der Hydraulik eingesetzt. Rücklauffilter werden direkt auf dem Ölbehälter aufgebaut, Rücklaufleistungsfilter werden in die Rücklaufleitung eingebaut. Die Gehäuse und der Filtereinsatz müssen so ausgeführt sein, dass sie Druckspitzen, die durch schlagartiges Öffnen großer Ventile auftreten können, standhalten oder über ein schnellansprechendes Bypass-Ventil direkt zum Behälter abführen. Der gesamte Rückstrom sollte über den Hydraulikfilter zurückfließen. Nachteil dieser Anordnung ist, dass die Verschmutzungen erst bei Verlassen des Kreislaufs erfasst werden. Rückllauffilter werden als Hauptstromfilter mit einem daneben geschalteten Bypassventil verwendet.

Vorteile von Rücklauffiltern:

  • Geringe Kosten
  • Einfache Wartung
  • Ausrüstung mit Verschmutzungsanzeige möglich
  • Feine Filtrationsmöglichkeiten
  • Keine Pumpenkavitation

Nachteile:

  • Bypassventil notwendig
  • Bei Druckspitzen bzw. Kaltstart und dadurch geöffnetem Bypassventil können Schmutzpartikel in das Hydrauliksystem gelangen.

Saugfilter werden oft zusätzlich zu einem Rücklauffilter in Hydraulikanlagen verbaut. Die Saugkörbe werden direkt unterhalb des Ölspiegels im Ölbehälter eingebaut. Dadurch wird die Hydraulikpumpe gegen Beschädigungen durch grobe Verunreinigungen im Tank geschützt. Aufgrund der Empfindlichkeit von Hydropumpen gegen Unterdruck, darf die Druckdifferenz am Filter nicht zu groß sein. Deshalb müssen große Filterflächen installiert werden und es empfiehlt sich dringend der Einsatz eines Bypassventils sowie einer Verschmutzungsanzeige.

 

Druckfilter werden nach der Pumpe (also auf der Druckseite der Hydropumpe) eingebaut und haben die Aufgabe, besonders empfindliche Bauteile (z.B. Proportionalventile, Servoventile) zu schützen. Damit müssen die Filtergehäuse für den Systemdruck der Hydraulikanlage ausgelegt sein.

Vorteile:

  • Montage direkt vor empfindlichen (teuren) Bauteilen
  • Sehr feine Filterfeinheiten möglich
  • Einfache Wartung
  • Ausstattunng mit Verschmutzungsanzeige möglich
  • Lange Standzeiten
  • Keine Pumpenkavitation

Nachteile:

  • Teuer
  • Hohes Gewicht, da robuste Bauweise
  • Je nach Strömungswiderstand wird Leistung in Wärme umgewandelt

Tankbelüftungsfilter (Einfüll- und Belüftungsfilter): Auch wenn diesem Filtertyp in den letzten Jahren wenig Beachtung geschenkt wurde, stellen Einfül- und Belüftungsfilter inen wichtigen Bestandteil in der Hydroanlage dar. Ein beachtlicher Teil der Verschmutzung gelangt über ungeeignete Belüftungsanlagen in die Hydraulikanlage. Konstruktive Maßnahmen wie z.B. eine Druckbeaufschlagung von Ölbehältern, sind heute gegenüber hochwirksamen Belüftungsfiltern oft unwirtschaftlich.

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