Unter Druck: Zyklische Durchflussfiltration

Eine neue Norm für die Filtration von Hydraulikflüssigkeiten steht möglicherweise unmittelbar bevor, und obwohl sie schon seit Jahren in Arbeit ist, ist sie längst überfällig.

Jeder, der hydraulische Geräte in der Praxis einsetzt, weiß, dass zwischen den Bedingungen in der Praxis und auf dem Prüfstand Welten liegen. In der realen Welt gibt es Schmutz. In der realen Welt gibt es Stress. Variablen. Die Bedingungen in der realen Welt sind schwieriger - wenn nicht gar unmöglich - zu kontrollieren, wohingegen Testsituationen so gestaltet sind, dass sie kontrolliert werden können

Hydraulische Systeme werden unter realen Bedingungen getestet, bevor sie auf den Markt gebracht werden. Dasselbe gilt für die Flüssigkeitsfiltration zum Schutz von Hydraulik- (und Schmier-) Systemen. Aus diesem Grund sollte die Norm für die Filtrationsprüfung diese Bedingungen so genau wie möglich widerspiegeln. Die derzeitigen Prüfstandards entsprechen einfach nicht den Anforderungen. Glücklicherweise haben die Industrie und die Internationale Normungsorganisation (ISO) dies zur Kenntnis genommen. Mit der voraussichtlichen Verabschiedung der ISO 23369 (die die ISO 16889 ersetzen soll) in diesem Herbst wird die Mehrwegfiltration von Hydraulikflüssigkeiten und Schmiermitteln endlich einer Norm unterliegen, die zyklische Durchflussbedingungen anwendet, die den realen Anwendungsbedingungen von Hydraulikanlagen ähnlicher sind.

Effiziente Filtration ist für jedes System unerlässlich

Ein effizienter Betrieb von Hydrauliksystemen erfordert eine sorgfältige Wartung, einschließlich einer gründlichen und effizienten Filtration. Die derzeitige Norm für Hydraulik- und Schmierstofftests, ISO 16889, berücksichtigt jedoch nicht die reale Filterleistung.

In der Praxis wird ein Hydraulikflüssigkeitsfilter in der Regel nicht dem gleichmäßigen Durchfluss ausgesetzt, der in der aktuellen ISO 16889-Prüfung verwendet wird, sondern einem unterschiedlich starken zyklischen Durchfluss. Bei strengeren Tests und wechselnden zyklischen Durchflussbedingungen, wie sie die vorgeschlagene ISO 23369 vorschreibt, werden die Leistungsfähigkeit und die Kapazität eines Elements nachweislich stärker in Frage gestellt.

Die Schaffung einer neuen Norm bedeutet nicht, dass die derzeitige Norm verunglimpft werden soll; es geht darum, dass sich die Zeiten und die Technologie ändern. Die Industrie ist einfach besser in der Lage, anwendbare Tests für Filtrationsprodukte durchzuführen, als dies noch vor zehn Jahren der Fall war. ISO 23369 ist seit mindestens 2011 auf dem Weg, und die Technologie hat endlich aufgeholt, so dass die Industrie sie umsetzen kann.

Die ISO 16889, die derzeitige Industrienorm für Hydraulik- und Schmierstofffilter, erfüllt tatsächlich ihren Zweck: den Entwurf und die Konstruktion von Prüfständen, die Anwendung von Verunreinigungen und die Verfahren, die bei der Prüfung von Filtrationsprodukten eingesetzt werden, im Detail zu beschreiben. Es handelt sich um einen einfachen Test, der leicht wiederholt werden kann, um genaue Ergebnisse zu erhalten, wobei eine konstante Durchflussrate und "mittlerer" Teststaub kontinuierlich in den Filterbehälter eingespritzt werden. Von allen möglichen Tests für die Wirksamkeit von Hydraulikfiltern ist dies jedoch der am weitesten von der realen Anwendung entfernte und bietet keinen genauen Einblick, wie Durchflussschwankungen die Filterleistung verändern können.

"Das Hauptproblem der aktuellen Norm ist, dass wir Geräte für Filter entwickeln, die eine bestimmte Menge an Schadstoffen aufnehmen können", sagt Kreslins. "In der Realität können diese Filter jedoch viel weniger Schadstoffe zurückhalten, als sie in den Labortests gezeigt haben, da die schwankenden Durchflussraten im tatsächlichen Feldeinsatz bedeuten, dass die vom Filter aufgefangenen Schadstoffe aufgrund einer Vielzahl von Faktoren freigesetzt werden können. Die eigentlichen Falten des Filtermaterials, das Trägermaterial oder jede andere Struktur oder Stütze im Filter können unter Belastung nicht die erforderliche Leistung erbringen."

"Die neue Norm wird theoretisch dazu führen, dass die Filterspezifikationen genauer werden und die Geräte effizienter arbeiten

ISO 23369 in der Praxis

Dem ISO-Komitee gehören Mitglieder der meisten großen Öl- und Schmiermittelfilterhersteller an, darunter auch Donaldson, was ein wichtiger Grund dafür ist, dass der Bedarf an zusätzlichen Tests anerkannt wird. Kein Hersteller möchte sich vorwerfen lassen, dass er Filter herstellt, die weniger effizient zu sein scheinen als beworben, was bei den derzeit zugelassenen Filtern unter Belastung der Fall ist.

Die ISO hat dieses zyklische Multi-Pass-Testverfahren für Hydraulikfilter entwickelt, um den grundlegenden stationären Durchflusstest der ISO 16889 für Filterelemente zu ergänzen, die in zyklischen Durchflussumgebungen eingesetzt werden sollen. Auf der Grundlage einer Branchenumfrage und eines Rundversuchs im Labor empfehlen die 16889-Leitlinien einen strengeren Durchflusszyklus (0,1 Hz), obwohl sie auch darauf hinweisen, dass, wenn in der Praxis viel höhere Zyklusraten zu erwarten sind, "die Prüfung mit dieser Frequenz durchgeführt werden sollte, um aussagekräftigere Ergebnisse zu erzielen" Es werden jedoch nur Werte erkannt, die sich aus der Prüfung an der 0,1 ergeben.

Bei Multi-Pass-Tests, die eine zyklische Durchflussrate verwenden, müssen die Bediener ein zyklisches Verhältnis der Stromänderung wählen, normalerweise zwischen zwei zu eins oder vier zu eins. Diese Verhältnisse bleiben während des gesamten Tests konstant und bieten eine Annäherung an "reale" Filterleistungsergebnisse, indem sie den Abrieb oder die Ablösung von Partikeln von den getesteten Filtern bei Stromänderungen in der Testflüssigkeit anzeigen. Die neue Norm sieht vor, dass sich die Durchflussmengen (gemessen in Litern pro Minute) alle fünf Sekunden in einem Verhältnis von vier zu eins ändern.

Ebenso wichtig ist, dass für den Test Feinstaub (kleiner als 1 Mikron) erforderlich ist, im Gegensatz zu mittlerem Staub (5 Mikron oder mehr), der in der ISO 16889 gefordert wird. Durch den fünfsekündigen Wechsel und die unterschiedlichen Geschwindigkeiten können doppelt so viele Daten aufgezeichnet werden, obwohl die Daten nicht exakt, sondern gemittelt werden.

Was bedeutet eine neue Norm für Sie?

"Jeder, der Filtration einsetzt, ist auf diese Filtration angewiesen, um seine teuren Geräte zu schützen", sagt Kreslins. "Und sie müssen sich zweifelsfrei auf diese Filterung verlassen können, um Ausfallzeiten und unerwartete Kosten zu minimieren. Unsere internationalen Standards garantieren ein bestimmtes Qualitäts- und Leistungsniveau. Aus diesem Grund müssen unsere Standards ständig überprüft werden, um mit der aktuellen Technologie und dem Einsatz der Geräte Schritt zu halten

Für Endanwender und Gerätehersteller liegt der Hauptnutzen dieser neuen Norm - neben dem offensichtlichen Vorteil einer effizienteren und zuverlässigeren Filtration - in der Minimierung von Überraschungen. Der Kauf eines Filters, sei es für die Konstruktion oder die tatsächliche Anwendung, ist mit einem gewissen Vertrauen verbunden, das sich aus der Zertifizierung auf dem Etikett ergibt. Ein Filter muss zuverlässig sein, wenn es um das Auffangen und Zurückhalten von Schadstoffen geht. Wenn es nicht in der Lage ist, Schadstoffe einer bestimmten Größe mit einem bestimmten Wirkungsgrad abzufangen, kann man sich nicht auf es verlassen. Die Fähigkeit, Daten zu speichern, ist jedoch ebenso wichtig, wenn nicht sogar wichtiger. Wenn der Filter die Flüssigkeit zwar effektiv reinigt, die Verunreinigungen aber nirgendwo hinführen kann, kann er ironischerweise zu einer schädlichen Verschmutzungsquelle in einem Hydrauliksystem werden.

Womit wir wieder beim zyklischen Fluss wären. Bei den derzeitigen Labortests ist die Durchflussrate konstant, wobei nicht berücksichtigt wird, dass die Geräte bei der Arbeit Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch einen Filter schicken können. Wenn der Filter nicht für diese schwankenden Raten ausgerüstet ist, wird er weniger effizient und seine Kapazität kann reduziert werden. Erwartet ein Nutzer beispielsweise eine Verschmutzungskapazität von 100 Gramm, muss der Filter liefern.

"Kurz gesagt, es gibt derzeit Filter auf dem Markt, die die aktuelle Norm in jeder Hinsicht erfüllen", sagt Kreslins. "Der Standard ist einfach nicht gut genug, so dass es zu unerwarteten Ausfällen kommt. Oft ist es nicht die Schuld des Filters, sondern es wird nur eine Norm zugrunde gelegt, die ihn effizienter erscheinen lässt, als er ist

Wenn die ISO 23369 verabschiedet wird, können die Anwender sicher sein, dass sie von ihren Hydraulik- und Ölfiltern die Leistung erhalten, die sie erwarten, wenn alle anderen Faktoren gleich sind.