Hydraulische Alpha-ISO-Prüfnormen | Donaldson Engine OEM Systems

Paul Klick von Donaldson wurde vom Fluid Power Journal eingeladen, um über die Bedeutung der Hydraulikfiltrationstechnologie zu sprechen und darüber, wie neue ISO-Prüfnormen bei der Filtration eine wichtige Rolle spielen.

Von Paul Klick, Global Hydraulic and Bulk Fuel Product Manager bei Donaldson

Ein Muldenkipper, der nicht kippen kann, ist nicht viel wert.

Deshalb ist es angesichts der aktuellen Herausforderungen in der Lieferkette und der Vorlaufzeiten für Ersatzteile wichtiger denn je, empfindliche Hydraulikkomponenten zu schützen: Pumpen, Ventile und Stellantriebe. Diese Herausforderungen unterstreichen auch die Bedeutung einer effektiven hydraulischen Filtration und damit auch einer hydraulischen Filtrationsprüfung.

Wenn Sie noch nie darüber nachgedacht haben, wie Hydraulikfiltrationsprodukte getestet werden, sind Sie nicht allein. Die meisten Fuhrparkmanager und Gerätebetreiber bestätigen lediglich, dass die Filter installiert wurden, und fragen oft nicht, ob der Filter die Hydraulikkomponenten schützt und die Geräte in Betrieb hält.

Wenn es nur so einfach wäre. Wenn nur alle Prüfstandards gleich wären.

Damit Hersteller von Hydraulikfiltern die Mikronwerte und den Wirkungsgrad ihrer Filter veröffentlichen können, müssen die ISO-Testnormen eingehalten und die Leistung in Labortests gemessen werden, die diesen Normen entsprechen. Die derzeit gültige Prüfnorm ISO 16889 wurde vor 23 Jahren herausgegeben und geben die realen Bedingungen, unter denen ein Hydraulikfilter arbeiten muss, nicht genau wieder. Der Test ahmt die gleichmäßige Durchflussmenge der Hydraulikpumpe nach, nicht aber die tatsächliche Bewegung der sich öffnenden und schließenden Ventile und der sich ausdehnenden und zusammenziehenden Zylinder, die in der Regel eine Änderung der Durchflussmenge von bis zu 400 Prozent bewirken.

Ein neuer Alpha-Teststandard

Hydraulische Ausrüstungen werden häufig in Umgebungen eingesetzt, die durch Tests auf dem Prüfstand in einem Labor nicht genau nachgebildet werden können. Es nicht möglich, alle Variablen und Belastungen, die beispielsweise auf einer Baustelle auf ein hydraulisches System einwirken, wirklich nachzubilden. Bei früheren Normen waren keine Prüfverfahren erforderlich, die diese Variablen auch nur annähernd nachahmen konnten. Filterhersteller können diese Parameter nun mit dem neuen ISO-Test nachbilden und die Filtereffizienz, die Kapazität sowie das Auffangen und Zurückhalten von Schmutzpartikeln mit dynamischen Durchflussraten bewerten, die den realen Bedingungen entsprechen. Mit der Ratifizierung der ISO-Norm 23369 durch die Industrie im Jahr 2021 entsprechen die Labortests nach dieser neuen Norm nun noch genauer den realen Arbeitsbedingungen für Filter. Das bedeutet, dass die ältere Beta-Effizienz-Hydraulikfiltrationstechnologie verbessert werden muss, um den heutigen Alpha-Effizienz-Teststandards gerecht zu werden.

In der Vergangenheit waren die Filter so ausgelegt, dass sie eine bestimmte Menge an Verunreinigungen zurückhalten konnten. Diese Menge berücksichtigte jedoch nicht, wie viel Verunreinigungen der Filter unter Belastung oder bei diesen Stopps und Starts tatsächlich zurückhalten würde. Es hat sich herausgestellt, dass Hydraulikfilter, die unterschiedlichen Durchfluss- und Druckraten ausgesetzt sind, weniger effizient sind, als die bisherigen Labortestmethoden vermuten ließen.

Um dies zu veranschaulichen: Füllen Sie ein Glas Wasser mit Schmutz oder Schlamm. Mit der Zeit setzt sich der Schmutz auf dem Boden ab und das Wasser erscheint größtenteils klar zu sein. Stoßen Sie nun das Glas leicht an. Sehen Sie, wie sich das Wasser ein wenig trübt? Stellen Sie sich vor, dass das Glas ständig auf unvorhersehbare Weise erschüttert und gestoßen wird. Der Boden des Glases ist ein hydraulischer Filter, der den früheren ISO-Normen entspricht. Unter idealen Bedingungen hält es den Schmutz hervorragend aus der Flüssigkeit heraus, aber wenn man eine Variable wie Durchflussschwankungen hinzufügt, wird ein Teil der Verunreinigungen freigesetzt.

Filtrationsprodukte, die nach der Norm ISO 23369 entwickelt und getestet wurden, halten dank der erforderlichen zyklischen Durchflusstests und der Tests zur „Kapazität bei dynamischer Strömung“ den Schmutz viel besser von der Flüssigkeit fern, die sie belastet.

Prüfung der Filtereffizienz

Für Flottenmanager muss ein Hydraulikfilter Verunreinigungen einer bestimmten Größe mit einem bestimmten Wirkungsgrad abfangen. Wenn das nicht der Fall ist, versagt das Gerät irgendwann. Aber woher weiß man, wie groß die Partikelgröße und der Wirkungsgrad sein sollten? Die neue ISO-Norm wird hier als wichtige Orientierungshilfe nützen, aber nicht jeder Filter ist so konzipiert, um die neue Norm zu erfüllen.

Alpha-Verhältnis-Formel

Im Allgemeinen bietet ein hochwertiges Filtrationsprodukt erstklassige Ergebnisse. Sie können die Qualität Ihrer Filter anhand des Beta-Verhältnisses erkennen, wenn dies auf der Dose angegeben ist. Nicht jeder Hersteller von Hydraulikfiltern gibt jedoch das Beta-Verhältnis an, was ein Grund zur Vorsicht ist. Die alte Methode zur Berechnung des Wirkungsgrads wurde „nominal“ genannt und bedeutete im Allgemeinen, dass der Filter 1 von 2 (Beta 2) Partikeln abfängt, die bei einer bestimmten Größe auf ihn treffen. Ein Beta-Verhältnis von 10 Mikron nominal bedeutet, dass der Filter etwa 50 % der Partikel mit einer Größe von 10 Mikron und mehr abfängt. Absolut oder Beta 75 wird im Allgemeinen als ein Wirkungsgrad von 98,7 % angesehen, d. h. es werden 74 von 75 Partikeln in einem bestimmten Mikrometerbereich erfasst.

In den letzten zwei Jahrzehnten haben die meisten Hersteller von Qualitätsfiltern ihre Filter mit einem Wirkungsgrad von Beta 200 (99,5 %) oder Beta 1000 (99,9 %) bei einem bestimmten Mikron bewertet. Mit der neuen Norm ISO 23369 gibt die Alpha-Bewertung nun den Wirkungsgrad eines Hydraulikfilters unter realen dynamischen Durchflussbedingungen ist. Ein Beta-Verhältnis von „10 Mikron Alpha 1000“ fängt 999 von 1.000 Partikeln (99,9 %) mit einer Größe von 10 Mikron und mehr ab, während die Durchflussrate um den Faktor 4 schwankt.

Wenn es um den Schutz von Hydrauliksystemen geht, ist die Effizienz der Filter entscheidend. Der häufigste Grund für den Ausfall von Hydrauliksystemen ist der Oberflächenverschleiß, der durch verunreinigte Flüssigkeit verursacht wird. Bis zu 70 % der Ausfälle sind auf verunreinigte Flüssigkeiten zurückzuführen. Jede Verunreinigung in der Flüssigkeit kann zu Verschleiß und Abrieb führen. Selbst Schmutzpartikel, die kleiner als ein rotes Blutkörperchen sind, können erhebliche Probleme verursachen. Ein rotes Blutkörperchen zum Beispiel ist nur 8 µm groß!

Außerdem ist zu bedenken, dass Verunreinigungen immer zu weiteren Verunreinigungen führen. Stellen Sie sich ein Schmutzteilchen vor, das bei 10.000 psi in Ihrem System zirkuliert. Es höhlt ein Bauteil aus oder verschleißt es, es teilt sich, und nun gibt es mehr Partikel. Das Problem wächst exponentiell, und aus hundert mikroskopisch kleinen Teilchen werden tausend, und aus tausend werden eine Million. Dann wird die Werkstatt angerufen, um den Bagger abzuholen, weil ein Servoventil oder ein Kolben beschädigt ist. Nicht geplante Ausfallzeiten bedeuten dann Umsatzeinbußen.

Wie viel ist eine wirksame Filtration für Ihr Unternehmen also wert? Wie viele Einnahmen gehen Ihnen verloren, wenn Ihre Geräte ausfallen?

Denn schließlich ist ein Muldenkipper, der nicht kippt, nicht viel wert.