Ursachen für das Schäumen von Hydrauliköl

25.03.2024

Hydrauliköl spielt in vielen Maschinensystemen eine wichtige Rolle, aber das Phänomen der Ölschaumbildung kann ein ernstes Problem darstellen. Schaumbildendes Öl kann zu Fehlfunktionen der Anlage, einer verringerten Systemleistung und einer verkürzten Lebensdauer der Hydraulikkomponenten führen. Das Verständnis der Ursachen dieses Phänomens ist von entscheidender Bedeutung für die Erhaltung der Effizienz und Langlebigkeit von Maschinen. Es ist nützlich zu wissen, was das Schäumen von Hydrauliköl verursacht und welche Maßnahmen ergriffen werden können, um dem Problem vorzubeugen und es wirksam zu bekämpfen.

Schaumbildendes Hydrauliköl – was ist Schaumbildung und woher kommt sie?

Schaum ist eine Ansammlung von kleinen Luftblasen, die sich auf oder nahe der Oberfläche einer Flüssigkeit ansammeln. In manchen Fällen kann Schaum durch Entlüftungen, Schaugläser und Peilstäbe austreten. Schaum ist ein effektiver Wärmeisolator, so dass die Temperatur des Öls schwer zu kontrollieren ist. Das Vorhandensein von Luftblasen in der Flüssigkeit kann zu übermäßiger Oxidation, Kavitation, Verschlechterung der Schmiereigenschaften des Öls oder zum Ausfall des Hydraulik- und Schmiersystems führen.

Apropos Hydrauliksysteme: Der Widerstand eines Schmiermittels gegen übermäßige Belüftung, die zum Schäumen des Öls führen kann, ist das Ergebnis einer Verringerung seiner Oberflächenspannung. Dies kann vor allem durch feste Verunreinigungen oder das Vorhandensein von Wasser im Öl verursacht werden. Einigen Schmierstoffen werden Tenside wie Emulgatoren oder Detergenzien zugesetzt. Ihre Reduktion im Öl bewirkt eine Erhöhung der Oberflächenspannung, so dass die Diffusion von Luftmolekülen im Öl behindert wird, was das Schäumen effektiv verhindert.

Warum schäumt Hydrauliköl?

Das Schäumen von Hydrauliköl ist ein Problem, das in hydraulischen Systemen und Maschinen auftreten kann. Es gibt mehrere Hauptfaktoren, die zu diesem unerwünschten Phänomen beitragen können. Zu den häufigsten gehören:

• minderwertiges Hydrauliköl
• Überlastung des Hydrauliksystems
• Wasserverschmutzung
• feste Verunreinigungen
• verbrauchte Antifoulingmittel (wahrscheinlich aufgrund intensiver Filtrationsprozesse und elektrostatischer Abscheidetechnik)
• Vermischung der Flüssigkeit mit einem ungeeigneten Schmiermittel
• zu viel Antischaummittel – aufgrund falscher Formulierung oder falscher Rekonstitution der Zusatzmittelpackung
• Schmierstoffalterung
• Defekte oder Lecks im Hydrauliksystem – mechanische Probleme, die eine übermäßige Belüftung der Flüssigkeit verursachen

Die Ursachen für das Schäumen von Hydrauliköl sind vielfältig, hängen aber häufig mit der Qualität des Öls, der Belastung des Systems und dem Zustand des gesamten Hydrauliksystems zusammen. Eine wirksame Vorbeugung erfordert daher eine sorgfältige Wartung, die Überwachung der Ölqualität und eine regelmäßige Inspektion, um das System in optimalem Zustand zu halten.

Schaumbildung in Hydrauliköl – Auswirkungen der Ölschaumbildung

Das Schäumen von Hydrauliköl im Zusammenhang mit dem Betrieb und der Wartung von Maschinen kann zu einer Reihe von negativen Auswirkungen führen, die sowohl die Betriebseffizienz als auch die Lebensdauer des Systems beeinträchtigen. Das Auftreten von stabilem Schaum auf der Öloberfläche kann die Kühlwirkung verschlechtern und zu einem Anstieg der Betriebstemperatur führen. Durch den vermehrten Kontakt mit Luft werden die Oxidationsprozesse des Öls verstärkt und das Öl verschleißt dadurch schneller. Auch die Betriebsviskosität kann in einigen Bereichen sinken, so dass sich die Schmiereigenschaften des Öls verschlechtern.

Im Folgenden werden einige wichtige Aspekte im Zusammenhang mit den Folgen dieses Phänomens genannt:

Was sind Gegenmaßnahmen und wie funktionieren sie?

Antischaummittel bestehen in der Regel aus zwei Chemikalien: Methylsilikon und Polymethacrylat. Diese werden dem Öl in unterschiedlichen Konzentrationen beigemischt, je nach Viskosität und anderen physikalisch-chemischen Eigenschaften des Schmierstoffs, in dem sie wirken sollen. Manchmal beeinflusst auch der Verwendungszweck die Art des verwendeten Antischaummittels.

Die meisten Schmierstoffe enthalten Anti-Schaum-Additive, um das Risiko einer stabilen Schaumbildung an der Öloberfläche zu minimieren. Damit dieses Mittel seinen Zweck erfüllen kann, muss ein Gleichgewicht zwischen ihm und den anderen Additiven im Öl bestehen.

Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip dieser Art von Zusatzstoffen. Wenn das Antischaummittel (A) eingeführt wird, breitet es sich auf der Oberfläche des Schmierfilms aus und umgibt die Blasen (B). Während der Ausbreitung bewirkt die Scherkraft, dass der Stabilisierungsfilm von der Grenzfläche der Gasblasen wegfließt, was zu einer Verdünnung des Grenzflächenfilms führt (C). Schließlich zerplatzt die Blase (D) und setzt das in ihr enthaltene Gas frei.

Silikone

Silikone haben eine sehr niedrige Oberflächenspannung von etwa 21 mNm-¹, wodurch sie sich leicht an der Grenzfläche zwischen Luft und Öl ansammeln. Um als Antifoulingmittel am wirksamsten zu sein, müssen sie in Öl unlöslich sein, und die Silikonpartikel sollten kleiner als 5 bis 7 Mikrometer sein, um eine lang anhaltende Wirkung zu gewährleisten.

Acryl-Copolymere

Acrylat-Copolymere finden sich häufig im Bereich von 0 bis 400 ppm in Industrieölen, die keine Detergenzien oder Dispergiermittel enthalten. Sie sind nicht so anfällig für Lufteintrag (Air-Entrainment) wie Silikone.

Ihre übermäßige Zugabe kann jedoch zu einer übermäßigen Belüftung führen, was wiederum zu Reaktionen mit anderen Additiven führen kann. Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass Acrylat-Copolymere mit Polybutenen reagieren, die üblicherweise als Viskositätsindexverbesserer verwendet werden, so dass sie in Ölen mit höherem Viskositätsindex (VI) in der Regel nicht verwendet werden.

Die meisten Studien zeigen keine Unverträglichkeit zwischen Silikon und Acrylaten, und ihre Wirkungen scheinen sich zu addieren. Antischaummittel auf Acrylatbasis können gegenüber Verunreinigungen überempfindlich sein. Sie können mit polaren Partikeln und sogar untereinander reagieren und größere Partikel, so genannte Mizellen, bilden. Dadurch verlieren sie ihre Wirksamkeit, manchmal sogar schon nach sechs Monaten. Mizellen können gebrochen werden, und der Zusatzstoff kann durch kräftiges Mischen seine ursprüngliche Stärke wiedererlangen. Acrylat-Copolymere haben eine vollständig organische Struktur und enthalten keine anderen Elemente als Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff (Abbildung 2). Daher ist die Messung ihrer Konzentration nicht einfach, im Gegensatz zu Antischaummitteln auf Silikonbasis, die durch die Bestimmung der Siliziumkonzentration in neuen und gebrauchten Ölen mittels Atomemissionsspektroskopie überwacht werden können.

Ist das Entschäumungsmittel auf Siliziumbasis, kann es durch eine Standard-Elementaranalyse einer Ölprobe überwacht werden. Wenn der Siliziumgehalt sinkt, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass das Additiv zur Neige geht. Organische Additive lassen sich am besten durch Leistungstests überwachen, z. B. durch Messung der Schaumbildung. Durch den Vergleich dieser Ergebnisse mit neuem Öl können die Eigenschaften und die Wirksamkeit des Additivs beurteilt werden.

Es liegt auf der Hand, dass die Überprüfung des Schaums bei der täglichen Inspektion der Ölstandsanzeiger ein umfassenderes Bild von möglichen Betriebsproblemen vermittelt. Mit der richtigen Aufmerksamkeit und Sorgfalt können Antischaummittel wirksam mit Geräten und Schmierstoffen zusammenwirken. Wir dürfen jedoch nicht vergessen, die Filter entsprechend auszuwählen und die Additivmengen regelmäßig zu kontrollieren, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren.

Lösung des Problems des schäumenden Öls

Um das Problem des schäumenden Hydrauliköls zu lösen, ist ein umfassender Ansatz erforderlich, der auf der Analyse der Ölqualität, der systematischen Wartung, der Überwachung der Betriebsparameter und der Beseitigung potenzieller Ursachen des Problems beruht. Durch diese Maßnahmen in Verbindung mit einer regelmäßigen Wartung wird die optimale Leistung des Hydrauliksystems aufrechterhalten und das Risiko von schäumendem Öl beseitigt.

Durch die Aufnahme der Hydraulikölanalyse in die routinemäßige Wartung von Hydraulikmaschinen kann das Risiko von Ölschaumproblemen wirksam minimiert und die Leistung des Hydrauliksystems auf höchstem Niveau überwacht und aufrechterhalten werden.

1. die Analyse und Verbesserung der Ölqualität:
Der erste Schritt zur Lösung des Problems besteht in einer detaillierten Analys detaillierten Analyse der Qualität des verwendeten Hydrauliköls. Die Auswahl eines qualitativ hochwertigen Öls, das frei von Verunreinigungen und Zusatzstoffen ist, ist ein Schlüsselelement zur Beseitigung des Problems der Ölschaumbildung.

2. ein Ölwechsel (falls durch Tests bestätigt):
Ölwechsel bei Schaumproblemen werden eher als letztes Mittel denn als proaktive Maßnahme angesehen. Wenn Forschungsergebnisse und die Wirtschaftlichkeit einer solchen Maßnahme darauf hindeuten, dass der beste Weg zur Beseitigung von Schaumproblemen ein Ölwechsel ist, sollte diese Lösung befolgt werden.

3. die Überwachung der Parameter des Hydrauliksystems:
Durch die ständige Überwachung der Betriebsparameter des Hydrauliksystems, wie Temperatur, Druck und Leistung, lassen sich Abweichungen schnell erkennen. Durch die Reaktion auf diese Veränderungen kann vermieden werden, dass das Öl zu stark schäumt.

4. Ordnungsgemäße Wartung und Inspektion:
Durch regelmäßige Wartung und Instandhaltung können mögliche Fehler im Hydrauliksystem erkannt werden. Durch die Reparatur von Lecks, Schäden oder den Austausch verschlissener Komponenten werden Faktoren, die das Schäumen des Öls fördern, wirksam beseitigt.

5. die Stabilisierung der Öltemperatur:
Eine übermäßige Erwärmung des Öls kann den Schaumbildungsprozess beschleunigen. Der Einsatz geeigneter Kühler, die Kontrolle der Systembelastung und die Aufrechterhaltung einer stabilen Temperatur sind wichtige Aspekte bei der Lösung des Problems.

6. Entfernen der Luft aus dem System:
Das Eindringen von Luft in das Schmiersystem in Verbindung mit Leckagen kann einer der Faktoren sein, die Ölschaumbildung verursachen. Die Beseitigung jeglicher Quelle von Lufteintritt und die ordnungsgemäße Entlüftung des Systems sind der Schlüssel zur Vermeidung dieses Problems.

Ursachen für das Schäumen von Hydrauliköl
– Zusammenfassung

Die Kenntnis der wichtigsten Faktoren, die zur Ölschaumbildung beitragen, ermöglicht fundierte Präventivmaßnahmen, die wiederum zur Erhaltung der Effizienz und Haltbarkeit von Hydrauliksystemen beitragen.

Ebenso wichtig ist eine angemessene Vorbeugung, die mit einer regelmäßigen Prüfung des Hydrauliköls verbunden ist. Eine systematische Analyse des Ölzustands ermöglicht die frühzeitige Erkennung potenzieller Probleme, bevor sie zu größeren Störungen führen. Die Prüfung des Öls ermöglicht es, seine Qualität zu überwachen und mögliche Verunreinigungen oder das Vorhandensein von Fremdstoffen zu erkennen, was der Schlüssel zur Aufrechterhaltung der optimalen Leistung eines hydraulischen Maschinensystems ist.

Die regelmäßige Prüfung des Hydrauliköls liefert wertvolle Informationen über den Ölverbrauch, die eine korrekte Planung des Ölwechsels und die Beibehaltung der richtigen Viskosität ermöglichen. Außerdem kann durch die Überwachung der chemischen Parameter des Öls Oxidations- oder Abbauprozessen wirksam entgegengewirkt werden, was wiederum die Lebensdauer des Öls und des gesamten Hydrauliksystems verlängert.

Vorbeugung auf der Grundlage regelmäßiger Hydrauliköltests schützt nicht nur vor potenziellen Ausfällen, sondern trägt auch zu Einsparungen bei, indem Reparaturkosten minimiert werden und die Effizienz der Maschine auf höchstem Niveau gehalten wird. Die Investition in regelmäßige Hydraulikölanalysen ist daher ein Schlüsselelement für die effektive Pflege eines hydraulischen Maschinensystems.