Filtrierbarkeitsgrenzwerte

Entwicklung einer Methode zur Vorabbewertung der Filtrierbarkeit von hochviskosen Schmierstoffen im Betrieb  

Für den sicheren Betrieb von partikelempfindlichen Maschinenelementen, wie z.B. Wälzlagern, muss eine hohe Schmierstoffreinheit und damit die Fein-Filtrierbarkeit der Schmierstoffe (Filterfeinheit: 2-5 ?m) gewährleistet werden. Die Vorgängervorhaben FVA 502 I „Getriebeöl-Filtrierbarkeit“ und FVA 502 II „Gebrauchtöl-Filtrierbarkeit“ wurden initiiert, um eine Prognose der Filtrierbarkeit höherviskoser Getriebeöle zu ermöglichen. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Filtrierbarkeit eines Getriebeöls maßgeblich durch gebrauchsbedingte Ölveränderungen beeinträchtigt wird. Zur Prognose der Fein-Filtrierbarkeit hochviskoser Getriebeöle nach längerem Betriebseinsatz existieren derzeit keine etablierten Methoden. Daher wurde im Forschungsprojekt FVA 502 II eine Prüfmethode entwickelt, mit der die Filtrierbarkeit von Schmierstoffen nach längerem Betriebseinsatz annähernd vorhergesagt werden kann. Diese Methode besteht aus zwei Arbeitsschritten. Im ersten Arbeitsschritt werden gebrauchsbedingte Schmierstoffveränderungen in Frischölen künstlich im Labor hervorgerufen (Gebrauchssimulation) und im folgenden Arbeitsschritt werden die resultierenden Laboröle Filtrierbarkeitsprüfungen unterzogen (siehe Abbildung).

Um die Prüfmethode weiterzuentwickeln, wurde das Forschungsvorhaben FVA 502 III initiiert. Der Fokus der Forschungsarbeiten lag auf der Optimierung der Gebrauchssimulationen für praxisnahe Schmierstoffveränderungen und auf der Anpassung der Filtrierbarkeitsprüfungen für hochviskose Gebrauchtöle. Zur Optimierung der Gebrauchssimulationen wurden die Wechselwirkungen zwischen Schmierstoff und metallischen Partikeln sowie der Wassergehalt im Feld berücksichtigt. Vertiefende NMR-Ölanalysen und Filtrierbarkeitsprüfungen zeigten, dass Wechselwirkungen mit Eisen und Kupfer nicht nur einen starken Einfluss auf die Erzeugung von praxisnahen Schmierstoffveränderungen haben, sondern auch die Filtrierbarkeit durch die Erzeugung von schlecht filtrierbaren Abbauprodukten beeinträchtigen können. Bezüglich der Wasserbelastung zeigten die Untersuchungen, dass die relativen Feuchte im Öl bei der Gebrauchssimulation aufgrund der unterschiedlichen Sättigungsgrenzen der Schmierstoffe je nach Öl eingestellt werden sollten.

Aus diesem Grund wurde ein Vorschlag für die Definition der relativen Feuchte erarbeitet. Zur Optimierung der Filtrierbarkeitsprüfungen wurden die Prüfbedingungen der Singlepass-Prüfungen für hochviskose Gebrauchtöle angepasst. Zur Prognose der Filtrierbarkeit im Betrieb ermöglichen die Forschungsergebnisse den Einsatz von einfachen Labormethoden, die sich aufgrund ihrer Verbreitung vorteilhaft für eine zukünftige Umsetzung der Projekterkenntnisse zeigen. Die Prüfmethode ermöglicht den Vergleich zwischen der Frischöl-Filtrierbarkeit und der Laboröl-Filtrierbarkeit und liefert somit eine Abschätzung des Einflusses von gebrauchsbedingten Veränderungen im Feld auf die Filtrierbarkeit eines individuellen Schmierstoffes. Allerdings sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die erzielten Ergebnisse statistisch abzusichern.           

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 18197 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.