Die Stressresistenzprüfung

Misst die Filterleistung unter „realistischen“ Bedingungen

Belastungen in Hydrauliksystemen

Die meisten Hydraulikfilter unterliegen aufgrund ihrer Funktion naturgemäß verschiedenen Belastungen, darunter:
  • Erhöhte Temperaturen während des Betriebs
  • Kaltstarts
  • Vibration
  • Pulsierender (schwankender) Fluss
  • Gesteigerter Druckabfall durch Filterbelastung

Viele kommerziell erhältliche Hydraulikfilter werden im Labor konstruiert und geprüft, ohne während dieser Prüfungen jemals diesen Belastungen ausgesetzt zu sein.


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Wie Belastungen sich auf Hydraulikfilter auswirken

Erhöhte Temperaturen führen zu einer schnelleren Medienzersetzung und einem Verlust von Festigkeit und Leistung. Dies wird gemäß ISO 2943 beurteilt.

Ein Kaltstart führt zu einer Komprimierung von Filtermaterialien und einer „Blockbildung“ der Falten. Die Auswirkungen eines Kaltstarts können gemäß ISO 2943 beurteilt werden.

Vibrationen können zu mechanischen Schäden und Effizienzverlusten oder Desorption (Freisetzen zurückgehaltener Partikel) führen. Es besteht aktuell keine Prüfung zur Beurteilung dieses Effekts.

Pulsierender (schwankender) Fluss führt zu einer Ermüdung der Filterstruktur (Falten). Der Ermüdungswiderstand gegenüber pulsierendem Fluss wird gemäß ISO 3724 beurteilt. Pulsierender Fluss kann zudem möglicherweise zu verringerter Effizienz und Desorption (Freisetzung) von Partikeln führen.

Gesteigerter Druckabfall durch Filterbelastung kann zu verringerter Effizienz und Partikeldesorption führen (je mehr Partikel vom Filter zurückgehalten werden, desto mehr können freigesetzt werden).


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Wodurch wird ein Filter belastungsresistent?

Belastungsresistente Filter verfügen über folgende Designmerkmale:
  • Einheitliche Porengröße (in Effizienzkontrollschicht)
  • Keine Bewegung während des Betriebs
    • Feste Harzbindung der Fasern
    • Feste Stützelemente und Bindung der Faltenstruktur
    • Beständige Materialien ohne „Aufweichen“
  • Schutz der Medien vor jeglichen schädlichen oder beweglichen Schichten

In order to properly evaluate stress-resistance, especially to cyclic flow and filter loading, Pall Corporation developed the Stress-Resistance Test


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Primäre Einschränkungen des Multipass-Tests

  • Nur für konstante Flüsse
  • Hohe Staubinjektionsrate
    • 1.000- bis 10.000-fache Werte der tatsächlichen Praxiserfahrung
  • Keine Belastungen wie Hitze, Kaltstart, Vibration
  • Die normale Beurteilung mittels Beta-Verhältnissen basiert auf Durchschnittswerten und nicht auf dem schlechtesten Zeitpunkt in der Lebenszeit eines Filters

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Die Stressresistenzprüfung

In order to address the deficiencies in the Multi-pass test, Pall Corporation has developed the Stress-Resistance Test, which provides a more realistic measurement of filter performance. Dieser Labortest untersucht mehrere Einsatzgebiete: Leistung bei konstantem Betrieb, Leistung bei pulsierendem Fluss und die Auswirkungen der Verunreinigungsbelastung auf die Rückhaltungs- und Freisetzungseigenschaften des Filters. Während der Reinigungsphase des Testverfahrens werden die stabilisierten Partikelzahlen bei pulsierenden Flussbedingungen und in verschiedenen Phasen der Filterlebenszeit gemessen. Die SRT-Prüfung ist nicht darauf ausgelegt, die Ermüdungsbeständigkeit oder ermüdungsverursachtes Versagen zu messen, sondern die „normale“ Leistung unter pulsierenden Bedingungen.

Typische Filter-Einsatzzyklen in Hydraulikgeräten Die meisten Hydrauliksysteme unterliegen pulsierenden Flussbedingungen. Die Abbildung umfasst Beispiel der typischen Filter-Einsatzzyklen in Hydraulikgeräten.

In der Stressresistenzprüfung verwendetes Flusszyklusprofil von Profile Die Abbildung stellt das Flusszyklusprofil der Stressresistenzprüfung von profile dar. Wie ersichtlich ist, ähnelt das Profil vielen der typischen Flusszyklen in der obenstehenden Abbildung.

Reinigungskurve (Upstream-Partikelzahlen) für einen neuen Filter bei einer Initialeinspritzung von Verunreinigungen und konstantem Fluss. Diese Abbildung stellt die Reinigungskurve (Upstream-Partikelzahlen) für einen neuen Filter bei einer Initialeinspritzung von Verunreinigungen und konstantem Fluss dar. Während der Reinigung werden keine zusätzlichen Verunreinigungen hinzugegeben. Beachten Sie, wie die Verunreinigung schnell aus der Flüssigkeit abgeschieden wird und eine Stabilisierung nahezu vollständig ohne verbleibende Verunreinigung erfolgen kann.

Reinigungskurve (Upstream-Partikelzahlen) für einen neuen Filter unter pulsierenden Flussbedingungen Wenn wir nun die Reinigungskurve (Upstream-Partikelzahlen) für einen neuen Filter unter pulsierenden Flussbedingungen betrachten, erfolgt die Stabilisierung wiederum schnell und bei einem Reinheitsgrad, der fast dem Reinheitsgrad unter stabilen Bedingungen entspricht.

Stabilisierte Reinheit bei pulsierendem Fluss (Upstream-Partikelzahl) bei einem Filter bei 2,5 % des Enddruckabfalls Betrachten wir die stabilisierte Reinheit bei pulsierendem Fluss (Upstream-Partikelzahl) bei einem Filter bei 2,5 % des Enddruckabfalls, zeigt sich ein deutlicher Abfall des Reinheitsgrades. Ein Anstieg des Druckabfalls um 2,5 % spiegelt üblicherweise eine 30- bis 50-prozentige Verstopfung des Filters mit Verunreinigungen wider.

Stabilisierte Reinheit bei pulsierendem Fluss (Upstream-Partikelzahl) zeigt eine deutliche Verschlechterung Bei einem Enddruckabfall von 80 % zeigt die stabilisierte Reinheit bei pulsierendem Fluss (Upstream-Partikelzahl) eine deutliche Verschlechterung. Zu diesem Zeitpunkt neigt sich die Lebensdauer des Filters dem Ende zu, und die Leistung ist schwer durch Belastungen beeinträchtigt.

Filter mit vergleichbaren Beta-Werten weisen unter Praxisbedingungen keine vergleichbare Leistung auf Ein Vergleich der Downstream-Partikelzahlen verschiedener Filter mit vergleichbaren Beta-Werten bei konstantem Fluss zeigt, dass Filter mit vergleichbaren Beta-Werten unter Praxisbedingungen keine vergleichbare Leistung aufweisen.

Basierend auf dem Reinheitsgrad, der unter Belastung erzielt wird, kann Filtern ein ISO-Code-Wert zugewiesen werden. Die Untersuchung eines Filters bei einem Druckabfall von 80 % bietet dem Anwender die beste Einschätzung dessen, welche Leistung der Filter unter schlechtesten Betriebsbedingungen erzielen kann.

Filter Stabilisierte Partikelanzahl pro ml ISO-Code
>4 µm(c) >6 µm(c) >10 µm(c)
A 4200 540 20 19/16/<11
B 7200 970 47 20/17/<13
C 3400 420 18 19/16/<11
D 1100 70 0,8 17/13/<07
SRT 380 31 1,4 16/12/<08
Die Nennwerte wurden bei 80 % des Enddruckabfalls gemessen; dies stellte die Worst-Case-Betriebsbedingungen dar.

Die Stressresistenzprüfungen für vier Paare von Filterelementen (E1 und E2, F1 und F2, G1 und G2, H1 und H2) zeigen, dass die Prüfung eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit aufweist.


Filter >4 µm(c) >6 µm(c) >14 µm(c) ISO 4406-Klasse
E1 78 2,4 0,09 14/09/05
E2 69 2,7 0,07 14/10/04
F1 166 6,5 0,07 16/11/04
F2 149 4,7 0,10 15/10/05
G1 395 34 0,15 17/13/05
G2 447 42 0,12 17/14/05
H1 932 363 0,27 18/17/06
H2 1.061 402 0,39 18/17/07


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Schlussfolgerung

Die Stressresistenzprüfung ist im Vergleich zu herkömmlichen Betawerten eine verbesserte Untersuchungsmethode der Filterleistung, die eine deutlich realistischere Messung der Praxisleistung eines Filters darstellt. Die Stressresistenzprüfung ermöglicht dem Anwender zudem (über ISO-Codes) eine bessere Einschätzung der Reinheitskontrolle, die über die Lebensdauer des Filters erzielt werden kann.

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