Filterung und Ölpflege

In einer Hydraulikanlage ist das Öl kein bloßes Hilfsmittel, das man einfüllt und vergisst. Es ist ein Konstruktionselement mit mehreren Aufgaben gleichzeitig. Es überträgt die Druckenergie von der Pumpe zum Zylinder. Es schmiert die gleitenden Flächen in Pumpe, Ventilen und Motor. Es führt Wärme ab. Und es schützt die metallischen Oberflächen vor Korrosion.

Sobald das Öl diese Aufgaben nicht mehr sauber erfüllt, leidet die ganze Anlage. Verschmutztes Öl wirkt wie Schleifpaste in den feinsten Spalten der Bauteile. Ein Servoventil arbeitet mit Steuerkanten, deren Spalt nur wenige Mikrometer breit ist – ein Partikel in dieser Größenordnung reicht aus, um die Funktion zu stören oder das Ventil festzusetzen.

Ölpflege ist der Sammelbegriff für alle Maßnahmen, die das Öl in dem Zustand halten, den die Anlage braucht: Filtern, Überwachen, Wasser und Luft fernhalten, rechtzeitig wechseln. Das Gegenstück zur Pflege ist nicht der spektakuläre Schaden, sondern der schleichende: Die Anlage läuft scheinbar normal, während sich der Verschleiß über Wochen aufbaut, bis plötzlich eine Pumpe oder ein Ventil ausfällt.

Welches Öl überhaupt eingesetzt wird – Viskosität, Additivpaket, Eignung für die jeweilige Anwendung – ist ein Thema für sich und wird hier nur gestreift. In diesem Beitrag geht es um das, was nach der Ölauswahl kommt: den Zustand des Öls über die gesamte Betriebszeit.

Verschmutzung im Hydrauliköl tritt in drei Formen auf, die jeweils anders schaden: feste Partikel, Wasser und Luft.

Feststoffpartikel sind die häufigste und kritischste Verschmutzung. Entscheidend ist nicht der grobe Schmutz, den man sieht, sondern die feinen Partikel im Bereich weniger Mikrometer. Sie passen genau in die Schmierspalte der Bauteile und wirken dort abrasiv. Die Quellen sind vielfältig: Restschmutz aus der Montage, Abrieb der eigenen Bauteile im Betrieb, Schmutz aus der Umgebung über undichte Stellen oder die Tankbelüftung – und, oft unterschätzt, das Neuöl selbst, das ab Werk keineswegs hydraulisch sauber ist und vor dem Einfüllen gefiltert werden muss.

Beim Verschleiß unterscheidet man zwei Mechanismen. Abrasiver Verschleiß entsteht, wenn harte Partikel über die Oberflächen schaben und Material abtragen – wie feines Schleifmittel. Adhäsiver Verschleiß entsteht, wenn zwei Metallflächen bei zu dünnem Schmierfilm direkt aneinander reiben und kleben. Beide erzeugen wiederum neue Partikel, die ihrerseits weiteren Verschleiß verursachen – ein sich selbst verstärnder Kreislauf.

Wasser ist die zweite Verschmutzungsart. Es gelangt durch Kondensation am Tank, undichte Kühler oder feuchte Umgebung ins Öl. Wasser kann gelöst (unsichtbar im Öl verteilt), frei (als abgesetzte Tropfen) oder emulgiert (trüb verteilt) vorliegen. Die Folgen: Korrosion an Bauteilen, Verschlechterung des Schmierfilms, Schädigung der Additive und beschleunigte Alterung des Öls.

Luft ist die dritte Form. Gelangt Luft ins Öl, bildet sich Schaum, die Steifigkeit der Flüssigkeitssäule lässt nach, und die Regelung wird schwammig. Gefährlicher sind zwei Effekte: Kavitation – das schlagartige Zusammenfallen von Dampf- und Gasblasen an Stellen mit Unterdruck, etwa am Pumpeneingang, das Material aus den Oberflächen herausschlägt. Und der Dieseleffekt – wenn mitgerissene Luftblasen schlagartig komprimiert werden, etwa beim Übergang von der Saug- in die Druckseite, erhitzt sich das eingeschlossene Luft-Öldampf-Gemisch so stark, dass es sich selbst entzündet, ganz ähnlich der Verbrennung im Dieselmotor. Dabei entstehen lokal sehr hohe Temperaturen, die das Öl thermisch zerlegen (Cracken), Rußpartikel bilden und Dichtungen verbrennen. Aus einer scheinbar harmlosen Luftblase wird so eine handfeste Schadensquelle für Öl und Bauteile.

Wenn man Sauberkeit nicht sehen kann, muss man sie messen. Genau das leistet die Reinheitsklasse nach ISO 4406. Sie gibt die Verschmutzung eines Öls als standardisierten Zahlencode an, sodass man Öle und Anforderungen objektiv vergleichen kann.

Der Code besteht aus drei Zahlen, getrennt durch Schrägstriche, zum Beispiel 18/16/13. Jede Zahl steht für die Anzahl der Partikel oberhalb einer bestimmten Größe pro Milliliter Öl:

• die erste Zahl für Partikel größer als 4 μm
• die zweite Zahl für Partikel größer als 6 μm
• die dritte Zahl für Partikel größer als 14 μm

Die Zahlen selbst sind keine Partikelmengen, sondern Kennziffern einer Skala. Jede Stufe steht für einen Bereich der Partikelanzahl, und eine Stufe höher bedeutet ungefähr die Verdopplung der Partikelzahl. Das ist wichtig: Der Unterschied zwischen Klasse 16 und Klasse 18 ist nicht „zwei mehr“, sondern rund das Vierfache an Partikeln. Niedrigere Zahlen bedeuten saubereres Öl.

Wie sauber das Öl sein muss, hängt von den empfindlichsten Bauteilen im System ab. Grobe Orientierung: einfache Anlagen mit Zylindern und Standardventilen kommen mit gröberen Klassen aus, während Proportional- und Servoventile deutlich saubereres Öl verlangen. Die konkreten Zielklassen geben die Komponentenhersteller in ihren Datenblättern vor – diese Vorgabe ist die Richtschnur, nicht ein allgemeiner Erfahrungswert.

Gemessen wird die Reinheit über eine Ölanalyse. Eine fachgerecht gezogene Ölprobe wird im Labor mit einem automatischen Partikelzähler ausgewertet, der die Partikel je Größenklasse zählt und daraus den ISO-Code bildet. Die Ölanalyse ist damit das zentrale Werkzeug, um den Zustand einer Anlage objektiv zu beurteilen, Trends zu erkennen und Wechselintervalle sinnvoll festzulegen.

Filter sind das wichtigste Werkzeug, um die Reinheit aktiv herzustellen und zu halten. Drei Fragen entscheiden über die Wirkung eines Filters: Wie fein filtert er? Wie zuverlässig hält er die Partikel zurück? Und an welcher Stelle im Kreislauf sitzt er?

Filterfeinheit wird in Mikrometer angegeben. Man unterscheidet die nominale Feinheit – ein eher grober Richtwert, der angibt, welche Partikelgröße überwiegend zurückgehalten wird – und die absolute Feinheit, die angibt, ab welcher Größe praktisch alle Partikel abgeschieden werden. Für eine belastbare Aussage zählt die absolute Feinheit.

Die Filterleistung beschreibt man präziser mit dem β-Wert (Beta-Wert) für eine bestimmte Partikelgröße. Er ist das Verhältnis der Partikelanzahl vor dem Filter zur Partikelanzahl nach dem Filter:

Aus dem β-Wert ergibt sich der Abscheidegrad – der Anteil der Partikel, den der Filter zurückhält:

Ein β-Wert von 2 bedeutet einen Abscheidegrad von 50 % – der Filter lässt die Hälfte durch. Ein β-Wert von 200 entspricht 99,5 % – nur noch jedes zweihundertste Partikel kommt durch. Die Spanne zwischen diesen Werten zeigt, wie groß der Unterschied zwischen einem mittelmäßigen und einem hochwertigen Filterelement ist.

Der Einbauort bestimmt, welche Aufgabe ein Filter übernimmt:

Jeder Filter setzt sich mit der Zeit zu. Damit das nicht unbemerkt bleibt, hat ein guter Filter eine Verschmutzungsanzeige, die den Differenzdruck über dem Element misst: Je voller das Element, desto höher der Druckabfall. Steigt dieser über einen Grenzwert, zeigt die Anzeige an, dass das Element fällig ist.

Damit ein verstopftes Element die Anlage nicht lahmlegt oder zerstört, hat der Filter ein Bypassventil (Umgehungsventil). Es öffnet, sobald der Differenzdruck über dem Element einen festgelegten Öffnungsdruck überschreitet, und leitet das Öl ungefiltert am Element vorbei. Das schützt das Filtergehäuse und sorgt dafür, dass die Anlage weiterläuft, statt durch einen blockierten Filter ohne Öldurchsatz Schaden zu nehmen. Das Bypassventil ist eine reine Schutzeinrichtung, kein Normalzustand. Sein Öffnungsdruck liegt über dem Ansprechwert der Verschmutzungsanzeige – die Anzeige meldet also den Wechselbedarf, bevor der Bypass öffnet.

Hier liegt eine der wichtigsten praktischen Gefahren: Öffnet der Bypass, fließt ungefiltertes Öl durch die Anlage. Geschieht das bei kaltem, zähem Öl im Startbetrieb, ist es kurzzeitig hinnehmbar. Bleibt der Bypass aber dauerhaft offen, weil das Element längst verstopft ist und niemand auf die Anzeige geschaut hat, läuft die Anlage über Wochen ohne Filterung – und genau die Partikel, gegen die man sich schützen wollte, zirkulieren ungehindert durch Pumpe und Ventile. Der Filter ist dann zwar verbaut, aber wirkungslos. Eine ignorierte Verschmutzungsanzeige ist deshalb kein kleiner Wartungsrückstand, sondern der Beginn eines schleichenden Anlagenschadens.

Filter und Reinheitsklassen sind die Theorie. In der Werkstatt und an der Maschine entscheidet das tägliche Vorgehen über den Zustand des Öls.

Es beginnt schon beim Befüllen. Neuöl ist nicht hydraulisch sauber genug für anspruchsvolle Anlagen – es muss beim Einfüllen über ein Filteraggregat in den Tank gepumpt werden, nicht ungefiltert aus dem Fass eingeschüttet. Wer frisches Öl ungefiltert einfüllt, bringt von Anfang an Schmutz in die Anlage.

Zur laufenden Pflege dienen Nebenstrom- oder mobile Filteraggregate. Sie wälzen das Öl unabhängig vom Betrieb über ein feines Filterelement um und senken die Reinheitsklasse Schritt für Schritt. Bei Anlagen ohne fest eingebauten Nebenstromfilter setzt man dafür ein fahrbares Filteraggregat ein, das bei der planmäßigen Wartung angeschlossen wird. Liegt Wasser im Öl vor, kommen Geräte zur Wasserentfernung zum Einsatz, etwa Unterdruck- oder Koaleszenzverfahren.

Eine Ölprobe richtig zu ziehen ist eine eigene kleine Kunst. Die Probe muss aus dem laufenden, betriebswarmen System an einer repräsentativen Stelle entnommen werden – nicht aus dem ruhenden Tankboden, wo sich Ablagerungen sammeln, und nicht in ein verschmutztes Gefäß. Eine falsch gezogene Probe liefert ein falsches Bild und führt zu falschen Entscheidungen.

Bei den Wechselintervallen hat sich das Denken verschoben. Früher wurde nach starren Stundenintervallen gewechselt – das Öl entweder zu früh (Verschwendung) oder zu spät (Schaden). Heute wechselt man zustandsorientiert: Die Ölanalyse zeigt, ob das Öl noch in Ordnung ist. Solange Reinheit, Wassergehalt und die Kennwerte des Öls passen, bleibt es im System; kippen die Werte, wird gewechselt. Das spart Öl und schützt zugleich die Anlage.

Nicht vergessen werden darf die Tank- und Belüftungspflege. Der Belüftungsfilter am Tank ist eine häufig übersehene Schmutz- und Feuchtequelle – verstopft oder fehlt er, atmet die Anlage ungefilterte Umgebungsluft ein. Bei allen Arbeiten am offenen System gilt Sauberkeit als oberstes Gebot: saubere Werkzeuge, saubere Hände, offene Anschlüsse sofort verschließen. Jeder Eingriff ist eine Gelegenheit, Schmutz einzuschleppen.

Am Ende steht die Entsorgung des gebrauchten Öls. Altöl ist ein gefährlicher Abfall und darf nicht in die Umwelt oder den normalen Abfall gelangen. In Österreich richtet sich die ordnungsgemäße Entsorgung nach dem Abfallwirtschaftsgesetz (AWG) und den darauf gestützten Bestimmungen zur Altölbehandlung: getrennte Sammlung, Abgabe an befugte Sammler oder Behandler, Dokumentation. Wer Altöl fachgerecht entsorgt, erfüllt nicht nur eine gesetzliche Pflicht, sondern schützt Boden und Gewässer.