Hydraulik
Hydrauliksysteme arbeiten nur dann dauerhaft zuverlässig, wenn Ölqualität, Reinheit und Systemzustand im Blick bleiben. Diese Fachwissensseite bündelt Grundlagen rund um Betriebsflüssigkeiten in Hydraulik- und Schmierölsystemen.
Im Fokus stehen hier Partikel und Wasser im Öl, typische Verschleißmechanismen, Folgen von Verunreinigungen sowie Orientierungswerte zur Ölreinheit. So lassen sich Ursachen für Störungen besser einordnen und Anforderungen an Wartung, Filtration und Betrieb hydraulischer Systeme nachvollziehen.
FACHWISSEN
Hydraulik - Ölqualität und Betriebssicherheit
Ratgeber Öl
Partikel im Öl
Partikel sind die häufigste Ursache für Störungen und Ausfälle in Hydraulik- und Schmierölsystemen.
Partikel im Öl lassen sich lediglich begrenzen, aber nicht vermeiden. Feststoffpartikel sind z. B. Staub-, Sand-, Metall- und Kunststoffpartikel sowie Fasern, die von außen in das Ölsystem gelangen oder aber auch innerhalb des Ölsystems entstehen können, z. B. durch:
- Komponentenherstellung
- Montage
- Prüfstand
- Frischöl (bis zu 100 ml Schwebstoffe / 200-Liter-Fass)
- Umgebung
- Belüftung
- Nachfüllvorgänge
- Wartung und Reparatur
- Betrieb (Verschleiß, Reaktionsprodukte z. B. aus Verbrennungsprozessen)
Messungen haben gezeigt, dass insbesondere Partikel < 5 Mikrometer (µm) eine besonders nachteilige Wirkung auf die Systemkomponenten haben. Die Konzentration dieser Feinpartikel im Öl ist besonders hoch. In durchschnittlich belasteten Ölsystemen herrscht folgende Verteilung der Partikel vor:
- ca. 70 % der Partikel sind zwischen 1 – 5 µm
- ca. 20 % der Partikel sind zwischen 5 – 10 µm
- ca. 10 % der Partikel sind > 10 µm
Die Zirkulation von Partikeln im Ölsystem verursacht weitere Partikel, so dass sich eine Kettenreaktion des Verschleißes ergibt!
Die häufigsten Arten von Verschleiß aufgrund von Partikeln im Öl
Sandstrahleffekt
Feine Partikel in schnell fließenden Ölen treffen auf Oberflächen bzw. Steuerkanten und brechen weitere Teile heraus.
Abrieb
Harte Partikel zwischen beweglichen Komponenten beschädigen die Oberflächen mit Materialverlust als Folge. Insbesondere Partikel, die gleich groß oder etwas größer sind als die Ölfilmdicke zwischen den beweglichen Komponenten, haben eine besonders nachteilige Wirkung.
Ermüdungsverschleiß
Harte Partikel werden zwischen den beweglichen Teilen eingeklemmt. Mikrorisse in der Oberfläche entstehen, die sich bei Belastung weiter ausbreiten und zu Oberflächenzerrüttung führen.
Additivabbau und Ölalterung
Eine hohe Anzahl an Partikeln reduziert den Additivgehalt. Zudem beschleunigen Verschleißpartikel wie z. B. Eisen, Kupfer und Aluminium die Ölalterung bzw. den Ölzerfall. Beides hat Auswirkungen auf die Eigenschaften und Lebensdauer des Öls.
Lösung
Aus diesem Grund ist es besonders wichtig den Gehalt an Wasser im Öl auf ein Minimum zu reduzieren. Nur mit einer kontinuierlichen Feinfiltration im Nebenstrom in Ergänzung zu den Hauptstromfiltern lässt sich der Partikelgehalt im Öl dauerhaft herabsenken.
Nebenstromfilter entfernt Partikel, Wasser, Ölalterungsprodukten und Säuren aus Ölen und Fluids.
Verunreinigungen im Öl
Annähernd 100 % aller Probleme im Zusammenhang mit Verunreinigungen von Öl und anderen Betriebsflüssigkeiten lassen sich vermeiden!
Folgen von Verunreinigungen im Öl
- Verunreinigungen wie Partikel, Wasser, Ölalterungsprodukte und Säuren verändern die Eigenschaften des Öls und beeinträchtigen dessen Funktionen
- Energie- bzw. Kraftübertragung, Schmierfähigkeit, Kühlleistung, Korrosionsschutz, Verschleißschutz und Luftabscheidevermögen
- Wasser und Partikel (Eisen, Kupfer und Aluminium) beschleunigen die Ölalterung sowie den Verbrauch von Additiven
- Die Ölstandzeit verkürzt sich, häufige Ölwechsel sind notwendig
- Der Verschleiß an den Maschinenkomponenten nimmt zu und kann zu erheblichen Schäden führen
- Ungeplante plötzliche Störungen und Maschinenstillstände führen zu sinkender Prozessstabilität und Produktionsausfall
- Steigende Kosten infolge von Maschinenstillständen, Reparaturen und Ölwechseln etc. senken den Deckungsbeitrag und schmälern die Erträge
- Höhere Belastung der Umwelt und Verschwendung der Ressourcen durch:
- den Mehrbedarf an Ersatzteilen und Betriebsmitteln, wie z. B. Frischöl, sowie dem zur Herstellung benötigten Energiebedarf
- den Anstieg der CO2-Emission, da bei der thermischen Entsorgung von 1 Liter Altöl ca. 2,6 kg des schädlichen Treibhausgases entstehen
Wasser im Öl
Wasser ist nach Feststoffverunreinigungen die zweithäufigste Ursache für Ausfälle und Störungen in einem Ölsystem.
Die Verunreinigung des Öls mit Wasser lässt sich nur schwer vermeiden.
Quellen: Frischöl (z. B. falsche Lagerung), Umgebung (Temperaturschwankungen, Luftfeuchtigkeit), Belüftung, Nachfüllvorgänge, Kühlwasserleckagen, Wartung und Reparatur, Reinigungsarbeiten, Produktion (z. B. Papierindustrie)
Wasser liegt im Öl in gelöster, emulgierter oder freier Form vor.
| Gelöstes Wasser | Freies Wasser | Emulsionen |
|---|---|---|
| Vorerst unproblematisch | Problematisch | Problematisch |
| In die Molekülstruktur aufgenommen | Nicht in die Molekülstruktur aufgenommen | Wasser-in-Öl-Emulsion |
| Keine Wassertröpfchen | Wassertröpfchen vorhanden, es entstehen zwei Phasen | Fein verteiltes Gemisch aus Wassertröpfchen in Öl, Öl wird trüb / milchig |
| Entsteht durch ständigen Austausch mit der feuchten Umgebungsluft, Gehalt abhängig von Druck und Temperatur | Entsteht durch Kondensat, Temperaturschwankungen, Fremdeintrag | Entsteht bei einem schlechten Wasserabscheide- bzw. Demulgiervermögen des Öls und gleichzeitig hohem Wassereintrag |
| Bei Druck- und Temperaturschwankungen kann gelöstes Wasser freigesetzt werden. | Korrosionsgefahr, Schmierwirkung wird beeinträchtigt, Kavitation, Schaumbildung, beschleunigte Ölalterung | Korrosionsgefahr, Schmierwirkung wird beeinträchtigt, Kavitation, Schaumbildung, beschleunigte Ölalterung |
