Schmieröl Strainer Ein Minimum an Öl für die Schmierung, ein Maximum an Nachhaltigkeit

Von Alex Schoeneberger

Bewegte Teile müssen geschmiert werden - soweit so gut. Doch der Schmierölbedarf für Pumpen, Kompressoren und Turbinen wird in nachhaltigkeitsbewegten Zeiten zum Problem: Die im Öl mitgeführte Luft muss entweichen, wofür die kleinen Gasblasen viel Zeit benötigen. Daher sind die Ölmengen im Tank ein Vielfaches des Teils in der Anlage. . Dabei ginge es auch anders: Die passende Technologie kann helfen, Verweildauern zu verkürzen und so Öl und Energie zu sparen – aber nur, wenn die Fluidik stimmt.

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Ergebnisse der Strömungssimulation
Ergebnisse der Strömungssimulation
(Bild: Hydac)

Ein schonender Umgang mit Energie und Ressourcen ist das Gebot der Stunde, das die globale Wirtschaft umtreibt. V.a. die Prozessindustrie steht hier vor enormen Herausforderungen. In den verfahrenstechnischen Anlagen erfordert das unter anderem eine Einsparung von Betriebsfluiden. So z.B. von Schmieröl in Schmieranlagen, die in fast jedem Rotating Equipment ein integraler Bestandteil sind. Die Anlagen fassen zwischen 50 und 50 000 Liter Öl. Laut einem 2011 veröffentlichten Artikel (BASF, 2011) sind alleine in der BASF mehr als 400 Kolbenprozessoren, 150 Turbokompressoren, 90 Schraubenkompressoren, 220 Dosierpumpen, 120 Drehkolbengebläse und 100 Turbinen im Betrieb.

Bei Schmierölanlagen müssen Partikel, die eingetragene Hitze und mitgeführte Luft aus dem Öl entfernt werden, bevor das Fluid dem System wieder zugeführt werden kann. Das Ziel ist, die Luftmenge im Öl schnell und effizient zu reduzieren.

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Für diese Aufgabe haben die Fluidspezialisten von Hydac eine spezielle Strainer-Serie entwickelt, die mit einem besonderen Tank und -Entgasungskonzept für Öle < 50 cSt die Verweildauer des Öls von den üblichen sechs bis acht Minuten auf zwei Minuten reduzieren kann.

Wie kommen die Blasen aus dem Öl?

Das Konzept wird in Zusammenarbeit mit einem namhaften Hersteller von Turbokompressoren für den Auftrag eines Start-ups für Energiespeicherung umgesetzt. Die Anlage wird nach der grundlegenden Auslegung zunächst mit Hilfe numerischer Simulationen der Ein- und Zweiphasenströmung überprüft, bevor das Schmiersystem gebaut wird.

Ergebnisse der Strömungssimulation
Ergebnisse der Strömungssimulation
(Bild: Hydac)

Die Abbildung zeigt die Strömungsimulation: Das Öl wird in einem der drei Anschlüsse vor den Entgasungseinheiten eingeleitet und durch die Einbauten an die Oberfläche geführt, wo die mitgeführten Blasen abgeschieden werden. Die Strömungslinien sinken langsam wieder zum Sauganschluss ab. Die Geschwindigkeit nach den Entgasungseinheiten ist mit kleiner als 0,04 m/sec sehr niedrig und das Profil gleichförmig. Damit können die restlichen Blasen in dem ruhigen Strömungsumfeld weiter aufsteigen und abgeschieden werden.

Schneller, sauberer, nachhaltiger

Nach Fertigstellung wird das System im Testfeld des OEMs mit dem Turbokompressor kombiniert. Die abschließenden Versuche geben Aufschluss zur Qualität der Luftabscheidung im Betrieb. Um belastbare Messungen durchführen zu können, wurde explizit ein Sensor zur Luftgehaltsmessung entwickelt. Mit Hilfe dieses Sensors können Höhen- und Längsprofile in einem Tank gemessen und damit die Luftverteilung bestimmt werden.

Wie aus dem gemessenen Höheprofil des Lufgehaltes ersichtlich, sinkt dieser schnell von 1,5 Prozent mit zunehmender Tiefe auf 0,5 Volumenprozent, dies entspricht einem Durchschnitt von 0,8 Vol%. So wird bewiesen, dass die Verweilzeit des Öls im Tank auf 2 Minuten reduziert werden kann, wenn das Entgasungskonzept angewendet wird.

Ergebnisse der Luftgehaltsmessungen bei der Kombination mit einem Turbokompressor
Ergebnisse der Luftgehaltsmessungen bei der Kombination mit einem Turbokompressor
(Bild: Hydac)

Gut für Umwelt und Budget

Dadurch, dass das Ölvolumen auf lediglich 1420 Liter deutlich verringert wird, werden:

  • 62 % des Schmieröls bei der jeder Befüllung der Anlage eingespart. Im beschriebenen Fall sind dies 3820 Liter.
  • Dadurch hier 12,5 Tonnen CO2 eingespart.

Mit dieser deutlich „schlankeren“ Lösung mit zwei m³ weniger Bauraum ca. 0,9 Tonnen Stahl eingespart, welches den Fußabdruck der Anlage um weitere 0,5 Tonnen CO2 verringert. ●

* Der Autor ist Experte für das Branchenmanagement Kompressoren und Verdichter bei Hydac.

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