Vermeidung von elektrostatischer Entladung in Hydraulikölen und Schmierstoffen

Joris Leyers 18 Juni 2018 Allgemeine Industrie, Andere Nachrichten
Electrostatic discharges hydraulic oils

Unter bestimmten Bedingungen können sich Schmierstoffe elektrostatisch aufladen. Dies kann zu starken Entladungen führen, die mögliche Schäden an Bauteilen und eine erhöhte Ansammlung von Ölschlamm verursachen können. Durch die Messung der Leitfähigkeit Ihres Schmierstoffs können Sie Maschinenschäden und Alterung des Öls vermeiden.

Die elektrische Leitfähigkeit ist ein Maß für die elektrostatische Aufladbarkeit einer Substanz. In der Regel wird sie in pS/m (Pikosiemens/Meter) angegeben. Schmierstoffe sind normalerweise nur wenig leitfähig. In manchen Fällen kann ein Öl jedoch elektrischen Strom leiten. Die Leitfähigkeit von Schmierstoffen hängt von verschiedenen Aspekten ab:

  • Grundöl
  • Additive
  • Temperatur
  • Verunreinigungen im Schmierstoff durch Verschleißmetalle, Oxidation, Wasser usw.

Wie der Grundöltyp die Leitfähigkeit des Schmierstoffs beeinflusst

Je weniger raffiniert, desto polarer ist ein Schmierstoff und umso leitfähiger ist er. Die Leitfähigkeit kann von weniger als 10 pS/m bis über 2.000 pS/m variieren. Allerdings haben die Additivtechnologie und Verunreinigungen im Öl einen größeren Einfluss auf die Leitfähigkeit von Ölen.

Wie Additive die Leitfähigkeit des Schmierstoffs beeinflussen

Additive haben einen wichtigen Einfluss auf die Leitfähigkeit von Ölen und Schmierstoffen. Generell gilt: je höher der Anteil an metallorganischen Additiven, desto höher die Leitfähigkeit des Schmierstoffs. Metallorganische Additive wie Zinkdithiophosphat (ZnDTP) erhöhen die Leitfähigkeit.

Wie die Temperatur die Leitfähigkeit des Schmierstoffs beeinflusst

Die Temperatur des Schmierstoffs wirkt sich auf seine Leitfähigkeit aus: je höher die Temperatur, desto höher die Leitfähigkeit. Es besteht jedoch kein linearer Zusammenhang zwischen Temperatur und Leitfähigkeit. Die Beziehung zwischen diesen beiden Parametern ist bei jedem Schmierstoff unterschiedlich.

Das Auftreten von elektrostatischer Aufladung in Ölen

Ölumlaufsysteme sind anfällig für elektrostatische Aufladung durch Reibung, die durch das Öl verursacht wird, das entlang der Oberflächen des Systems fließt. Die Höhe der statischen Ladung hängt von der Leitfähigkeit des Schmierstoffs und dem Volumenstrom des Öls ab. Je geringer die Leitfähigkeit und je höher der Volumenstrom, desto größer ist das Risiko elektrostatischer Aufladung.

Das Risiko elektrostatischer Aufladung nimmt zu, wenn das Öl mit einem Grundöl der Gruppe II oder III formuliert ist, keine polarisierenden Zusätze enthält, durch enge Rohre fließt oder einen hohen Anteil an Luftblasen enthält. Weitere Faktoren, die die elektrostatische Aufladung stimulieren, sind eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, ungeerdete Rohre und Schläuche, ein niedriger Ölstand und Reibung durch Öl in schlecht konzipierten Filterelementen.

Wie Entladungen entstehen und Schäden verursachen

Wenn die elektrische Ladung in einem Ölumlaufsystem zunimmt und schließlich zu groß wird, findet eine elektrostatische Entladung (ESD) statt. Dadurch entstehen Mikro-Funken (Funkenbildung) und oft hört man ein Knistern in der Nähe des Filters oder im Tank. Wenn die elektrische Ladung wirklich hoch ist, findet die Entladung mehrmals statt. In Bereichen mit unterschiedlichen Materialkombinationen ist die Wahrscheinlichkeit von Mikro-Funken höher. Die Funken führen zu Temperaturen von 1.000 °C, was bei brennbaren Flüssigkeiten eine potentielle Explosionsgefahr darstellt. In den meisten Fällen entstehen die Funken im Umlaufsystem von Turbinen- oder Hydraulikölen. Hier werden sie sehr schnell gelöscht, wodurch die größten Gefahren beseitigt werden. Allerdings können diese Mikro-Funken Löcher in Motorteile brennen und die Ölqualität verschlechtern.

Elektrostatische Entladungen in Turbinen- und Hydraulikölen

In den letzten Jahren haben wir eine Zunahme an elektrostatischen Entladungen in Systemen mit Turbinen- und Hydraulikölen beobachtet. Dafür sind die folgenden Entwicklungen verantwortlich:

  • Verminderte Leitfähigkeit von Schmierstoffen: Es besteht die Tendenz, Grundöle der Gruppe I durch Grundöle der Gruppen II und III zu ersetzen. Diese Öle sind deutlich weniger leitfähig.
  • Kompaktes Systemdesign: Bei kleinerem Tankinhalt ist das verdrängte Volumen proportional größer.
  • Höhere Filtrationsrate: Moderne Systeme erfordern eine hohe Filtrationsrate, was die Wahrscheinlichkeit einer elektrostatischen Aufladung erhöht.

Schäden vermeiden: Messung der Leitfähigkeit

Die Leitfähigkeit des Öls kann gemäß ASTM-D2624 gemessen werden. Eigentlich war diese Methode zur Analyse von Kerosin gedacht, um elektrostatische Aufladung im Treibstoff zu vermeiden. Wenn die Leitfähigkeit bei 20 °C mehr als 400 pS/m beträgt, ist das Risiko von Systemschäden durch elektrostatische Aufladung und Entladung sehr gering. Ist die Leitfähigkeit des Öls geringer, steigt die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Mikro-Funken deutlich an.

Um elektrostatische Entladungen zu vermeiden, können Sie Folgendes tun:

  • Erden Sie das gesamte System.
  • Installieren Sie Stat-free®-Filter, die die Ladung entladen oder die Aufladung komplett verhindern können.
  • Verwenden Sie ein Öl mit einer anderen Formulierung und einer höheren Leitfähigkeit.
  • Optimieren Sie den Strömungsdurchmesser und die Tankvolumen.
  • Ändern Sie die Materialkombinationen im System.
Joris Leyers

Von unserem Experten Joris Leyers

Joris ist Experte für Hydrauliköle, Industriegetriebe- und Umlauföle. Er hat umfangreiche Erfahrungen in der Papiermaschinenindustrie und interessiert sich für alte Vespa-Roller. Joris arbeitet bereits seit 2003 bei Q8Oils.

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