Wirtgen Group Filterarten

Verbrennungsmotoren arbeiten betriebssicher mit Luft, Öl und Kraftstoff. Für diese drei Stoffe gibt es drei getrennte Kreisläufe, die alle mit einem Filtersystem ausgestattet werden müssen.

Luftfilter reinigen die benötigte Verbrennungsluft und minimieren dadurch das Risiko von Beschädigungen an Motorkomponenten. Wie bei allen Filtern gilt, dass Schmutzpartikel motorenabhängig nur bis zu einer bestimmten Korngröße im Mikrometer-Bereich (μm) durchgelassen werden dürfen, um Beschädigungen zu verhindern. Um den eigentlichen Luftfilter zu entlasten, sind in WIRTGEN GROUP Maschinen in der Regel Vorabscheider vorgeschaltet.

Bei der Wahl des richtigen Vorabscheiders ist die erforderliche Luftmenge des Motors entscheidend. Es werden hier grundsätzlich zwei verschiedene Systeme vorgestellt, die systemtechnisch betrachtet den gleichen Zweck erfüllen: Vorabscheider mit Impeller und Zyklonfilter.

Vorabscheider mit Impeller

Ein Rotor (Impeller) wird durch den Sog des Verbrennungsmotors angetrieben. Aufgrund der hohen Drehzahl des Impellers unterliegen die Schmutzpartikel einer sehr hohen Fliehkraft, weshalb selbst kleinste Partikel über eine Öffnung im Gehäuse nach außen ausgeworfen werden.

Zyklonfilter

Dieser Vorabscheider versetzt die angesaugte Luft in Rotation, um sie von gröbsten Verunreinigungen zu befreien.

Der mit metallischen Spangen am Hauptfilter befestigte Staubsammelbehälter ermöglicht die einfache, regelmäßige Leerung und Reinigung. Dank seiner Faltenstruktur ist der Hauptluftfilter extrem stabil. So kann unter ungünstigen Bedingungen eine Paketierung effektiv verhindert werden. Über einen axialen, im Gehäuse verschweißten Zuganker ist der Filter sicher im Dichtsitz befestigt. Der Wirkungsgrad des Hauptluftfilters hängt entscheidend von seiner Einsatzdauer ab.

Ein zu frühzeitiges Auswechseln der Luftfilterpatronen führt dazu, dass die optimale Leistungsfähigkeit gar nicht erst erreicht wird. Die Qualitätsfilter in WIRTGEN GROUP Maschinen erreichen nach ca. 10 bis 15 % ihrer möglichen Einsatzzeit den höchsten Wirkungsgrad. Ein Wechsel der Filterpatronen sollte demnach also erst nach mehrmaliger Reinigung und nach Erscheinen des Signals der Unterdruckanzeige stattfinden.

Der Sekundärfilter ist ein Sicherheitselement, das mithilfe seines Vlieses für große Sicherheitsreserven bei geringsten Druckverlusten sorgt. Erst nach diesem Element gelangt die nun optimal gereinigte Luft in den Verbrennungsmotor.

Inklusive des Vorabscheiders wird die Verbrennungsluft somit durch bis zu vier Filterungskomponenten geführt. Ein Aufwand, der sich bezahlt macht, da WIRTGEN GROUP Maschinen weltweit in den unterschiedlichsten, staubbelasteten Baustellenumgebungen fehlerfrei arbeiten müssen und somit jedes einzelne dieser Elemente seine Aufgabe mit überdurchschnittlicher Effektivität bewältigen können muss.

Das Motoröl, das Maschinenkomponenten wie Ventile und Kolben schmiert und reinigt, bedarf aus eben diesem Grund selbst auch einer zuverlässigen Reinigung. Stark verschmutztes Öl schadet in erheblichem Maße dem Motor. Mithilfe des Motorölfilters kann die Lebenszeit des Öls selbst und die des Motors beträchtlich verlängert werden.

Wasserabscheider und Kraftstofffilter

Die Anforderungen an den Kraftstoff steigen – neue Motorentechnologie und strengere Emissionsgrenzwerte erfordern zunehmend verschmutzungsärmere Kraftstoffe. Das Schaubild zeigt den schematischen Aufbau. Dabei ist der Wasserabscheider häufig im Kraftstoffvorfilter integriert.

In Hydrauliksystemen werden die Filtertypen aufgrund ihrer Position und ihrer Aufgabe im System unterschieden. Die unterschiedlichen Anforderungen an die Hydraulikfilter spiegeln sich in verschiedenartigen Konstruktionsweisen wider. Im Folgenden erläutern wir Ihnen gängige Filtertypen:

Saugfilter haben die Aufgabe, die Hydraulikpumpe vor groben Flüssigkeitsverunreinigungen zu schützen, die im Einsatz schnell zu einem plötzlichen Pumpenausfall führen können. Aufgrund der hohen Kavitationsgefahr (durch Unterdruckspitzen entstehende Dampfblasen mit der Folge von Beschädigungen im μm-Bereich) an der Pumpe werden relativ grobe Filtermaterialien mit einer Filterfeinheit größer 25 μm verwendet. Aus diesem Grund sind Saugfilter nicht dazu geeignet, den für den wirtschaftlichen Betrieb der Anlage notwendigen Komponentenschutz sicherzustellen. Neben der Kavitationsgefahr ist auch das schlechtere Kaltstartverhalten ein weiterer Grund, diesen Filtertyp durch die moderneren Kombi-Filter oder Speisedruckfilter zu ersetzen.

Der Druckfilter befindet sich unmittelbar hinter der Systempumpe (z. B. Zylinderfunktionspumpe; offener Kreislauf). Er sollte grundsätzlich mit einer Verschmutzungsanzeige ausgestattet sein. Dieser Filtertyp ist speziell auf den Systemdruck und den Volumenstrom ausgelegt. Zu seiner Hauptaufgabe zählt der Schutz empfindlicher Bauteile (z. B. Servoventile). Druckfilter müssen nicht nur dem Maximaldruck im System standhalten, sondern auch auf lange Sicht Druckspitzen aufnehmen.

Vor hochsensiblen Hydraulikkomponenten sollten nur Leitungsfilter ohne Bypassventil verwendet werden. Das Filterelement muss hier höchsten Differenzdruckbelastungen standhalten. Demzufolge müssen natürlich auch die Filtergehäuse so ausgelegt sein, dass sie dem maximalen dynamischen Systemdruck widerstehen.

Der Rücklauffilter befindet sich in der Rücklaufleitung. Als Leitungsfilter oder als Behälteranbaufilter auf dem Tank bzw. als Tankeinbaufilter im Tank filtert er die Druckflüssigkeit, die aus dem System zurück in den Behälter fließt. Bei der Wahl der richtigen Filtergröße ist der maximal mögliche Volumenstrom entscheidend. Dieser entspricht dem Flächenverhältnis zwischen Kolben und Kolbenstange des Hydraulikzylinders und kann größer sein als der Volumenstrom, der von den Pumpen erzeugt wird.

Flüssigkeitsverschaumungen im Behälter entstehen immer dann, wenn der Flüssigkeitsaustritt aus dem Filter oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt (Hydraulikölstand im Tank beachten). Somit ist unter allen Betriebsbedingungen darauf zu achten, dass der Austritt stets darunter liegt. Dies kann durch eine Leitung (Rohr) oder einen Volumenstromdiffuser im Filterauslauf erreicht werden.

Temperaturveränderungen und der Einsatz von Zylindern bzw. Druckspeichern verursachen ein Schwanken des Ölniveaus in den Behältern von Hydraulikanlagen. Die resultierende Druckdifferenz zur Umgebung muss durch einen Luftaustausch ausgeglichen werden. Dabei kann über die eingelassene Luft Schmutz in den Behälter gelangen. Damit Belüftungsfilter dies effektiv verhindern können, sollten sie mit der gleichen Filterfeinheit ausgestattet sein, wie sie auch in den Systemfiltern des Hydraulikkreislaufs Verwendung finden.

Der Speisedruckfilter befindet sich unmittelbar am Ausgang der Speisepumpe. Er filtert das benötigte Hydrauliköl bevor es in den geschlossenen Kreislauf gepumpt wird. Das Hydrauliksystem wird so immer mit der erforderlichen Ölmenge versorgt. Dieser ist häufig auch mit einer Verschmutzungsanzeige ausgestattet.

Bei mobilen Geräten, die mit einer Arbeitshydraulik (Hydraulikzylinder) und einer Fahrhydraulik ausgestattet sind, werden Kombi-Filter (Rücklauf-Saugfilter) eingesetzt. Dieser Filtertyp bietet den Vorteil, dass gefiltertes Öl mit einem Überdruck von ca. 0,5 bar der Speisepumpe des Fahrantriebs (Position 6 in der Grafik) zugeführt wird: Die Kavitationsgefahr in der Pumpe wird verringert und es werden ausgezeichnete Kaltstarteigenschaften ermöglicht.

Zur Aufrechterhaltung der Vorspannung von ca. 0,5 bar am Anschluss zur Speisepumpe ist unter allen Betriebsbedingungen ein Überschuss zwischen Rücklauf- und Saugmenge in Höhe von mindestens 10 % erforderlich. Durch ein Druckbegrenzungsventil (V2 in der Grafik) wird ab einem Druckunterschied von 2,5 bar das Öl direkt in den Tank geleitet (kein Bypass zum geschlossenen Kreis).

Wird neben der Menge des offenen Kreislaufes auch das Lecköl aus dem hydrostatischen Antrieb über den Filter geführt, ist zum Schutz der Radial-Wellendichtringe zu beachten, dass der zulässige Lecköldruck (unter Berücksichtigung des Druckanstiegs in der Leckölleitung, des Ölkühlers und des Druckbegrenzungsventiles) am Filter nicht überschritten wird.

Die vorgestellten Hydraulikfilter werden innerhalb der einzelnen Stammwerke der WIRTGEN GROUP unterschiedlich eingesetzt. Bevorzugt werden die Filtertypen, die für den jeweiligen Anwendungszweck der Maschine am besten geeignet sind.