Hydraulische Antriebstechnik Wie Filter die Energieeffizienz hydraulischer Anlagen erhöhen

Redakteur: Josef-Martin Kraus

Die Entwicklung eines Filtermaterials hat zur Halbierung des Druckverlusts bei gleichbleibendem Volumenstrom geführt und somit kostengünstig die Energieeffizienz hydraulischer Anlagen erhöht. Die computergestützte Strömungssimulation lieferte dazu wichtige Erkenntnisse über den Zustand in den Faltenkanälen der Filter.

Firmen zum Thema

Bild 1: Im Gegensatz zu Standardfilterelementen (a) hält das Filtermaterial Exapor Max 2 die Faltenkanäle offen (b). Dadurch wird der Druckverlust im gefalteten Material um bis zu 50% reduziert (c). (Bild: Argo-Hytos)
Bild 1: Im Gegensatz zu Standardfilterelementen (a) hält das Filtermaterial Exapor Max 2 die Faltenkanäle offen (b). Dadurch wird der Druckverlust im gefalteten Material um bis zu 50% reduziert (c). (Bild: Argo-Hytos)

Wollen Maschinenhersteller in Zukunft erfolgreich am Markt agieren, müssen sie mehr denn je auf die Energieeffizienz ihrer Entwicklungen achten. Weil die Einsparung von Kraftstoff mit der von Energie korreliert, ist sie einer der Schlüsselfaktoren für den wirksamen Klimaschutz und damit ein wichtiger Wettbewerbsvorteil auf den globalen Absatzmärkten.

Jedoch sind viele Maßnahmen, die zur Erhöhung der Energieeffizienz führen, zunächst mit Investitionen verbunden, wie die Überarbeitung von Motoren, die Rückgewinnung von Bremsenergie, die Umstellung auf Hybridantriebe oder die Leichtbauweise. Möglichkeiten zur Energieeinsparung bieten jedoch auch Maschinenkomponenten, die auf den ersten Blick als nicht dafür geeignet angesehen werden – Hydraulikfilter.

Faltenkanallänge beeinflusst spezifischen Hydraulikfilter-Durchflusswiderstand

In Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten hat Argo-Hytos daher nach Ansätzen zur Reduzierung des Druckverlusts bei Hydraulikfiltern gesucht. Berechnungen zeigten, dass der spezifische Durchflusswiderstand von den jeweiligen Filterwerkstoffen, aber auch von der Struktur und Länge der Faltenzwischenräume – der sogenannten Faltenkanäle – abhängig ist. Je länger ein Faltenkanal, desto größer ist der spezifische Durchflusswiderstand.

Die Ursache für die Zunahme des Differenzdrucks liegt darin, dass die Hydraulikflüssigkeit nicht ungehindert durch den Faltenkanal strömen kann. Der Differenzdruck presst beide Flanken der Falte aufeinander. Lediglich das Stützgewebe hält den Faltenkanal offen.

Mittels Strömungssimulation wurden Erkenntnisse über die Zustände im Faltenkanal gewonnen und daraus die maßgeblichen Einflussfaktoren auf den Druckverlust im gefalteten Filtermaterial abgeleitet. So konnten die Faktoren optimiert werden.

Filtermaterial mit spezieller Webtechnik hält Faltenkanäle im Hydraulikfilter offen

Die Lösung liegt in einer speziellen Webtechnik, die Argo-Hytos bei der Herstellung des Filtermaterials Exapor Max 2 anwendet. Sie sorgt dafür, dass eine optimale Offenhaltung der Faltenkanäle gewährleistet ist. Der Druckverlust in der Falte wird dadurch um bis zu 50% reduziert. Basis für diese Reduzierung waren Erkenntnisse, die mittels computergestützter Simulation gewonnenen wurden.

In der Summe ist der Druckverlust im Filter um bis zu 40% bei gleichbleibendem Volumenstrom reduziert. Dieser Einsparungseffekt bedeutet im Umkehrschluss, dass bei gegebenem Druckverlust ein bis zu 65% höherer Volumenstrom erreicht werden kann.

(ID:27722020)