Die Qualität der Druckluft spielt für die Funktionstüchtigkeit eines Druckluftsystems und angeschlossener Verbraucher eine wichtige Rolle. Damit System, Maschine und Endprodukt keinen Schaden nehmen, muss die Luft muss sauber und trocken sein. Um sie von Wasser, Öl, Staub und anderen Verunreinigungen zu befreien, werden Druckluftfilter eingesetzt. Welche Arten es gibt und wofür sie sich eignen, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Druckluft wird in der Regel aus Umgebungsluft erzeugt. Durch Ansaugung gelangt sie zu einem Kompressor, der sie quasi zusammenpresst und auf diese Weise ihren Druck und ihre Dichte erhöht. Charakteristisch für atmosphärische Luft ist ein gewisser Anteil an Feuchtigkeit. Darüber hinaus kann sie Öl-Aerosole, Staubpartikel, Pollen, Mikroorganismen und andere Verunreinigungen enthalten. Problematisch hieran ist, dass diese Bestandteile während der Kompression keineswegs verloren gehen. Im Gegenteil: Bei einer Verdichtung werden die Schmutzpartikel um ein Vielfaches konzentriert. Verunreinigungen in der Druckluft sind darüber hinaus nicht immer auf Verunreinigungen in der Umgebungsluft zurückzuführen, sondern können auch während des Verdichtungsprozesses entstehen. So ist es beispielsweise möglich, dass Schmieröl des Kompressors oder Abriebpartikel ihren Weg in die Druckluft finden.
Gelangt feuchte und verunreinigte Druckluft in das System, kann das mehrerlei negative Auswirkungen haben. Zum einen besteht das Risiko, dass die pneumatische Anwendung selbst oder der nachgeschaltete Verbraucher korrodiert, verschmutzt oder Beschädigungen davonträgt, was zu Betriebsstörungen führen und den Produktionsprozess beeinträchtigen kann. Um dem vorzubeugen, sind regelmässige Wartungen erforderlich. Zum anderen kann ein eingeschränkt funktionierendes System einen unnötig hohen Energieverbrauch zur Folge haben. Darüber hinaus ist ein Qualitätsverlust des Endprodukts möglich, wenn es mit „kontaminierter“ Druckluft in Berührung kommt. All diese Risikofaktoren lassen sich eindämmen, wenn die Druckluft gefiltert wird. Das geschieht mithilfe von Druckluftfiltern. Die Filtration ist ein wesentlicher Schritt in der Druckluftaufbereitung. Sie dient dazu, eine bestimmte Druckluftqualität sicherzustellen, die für manche Anwendungen in der Pneumatik sogar vorgeschrieben ist.
Druckluftfilter haben die Aufgabe, die Luft von festen, flüssigen oder gasförmigen Verunreinigungen zu befreien. Je nach Aufbau und Feinheitsgrad sind sie in der Lage, grössere oder sehr kleine Partikel herauszufiltern. In der Regel werden Druckluftfilter nach dem Kompressor und vor dem Druckluftverbraucher installiert. Da die Filtration in der Druckluftaufbereitung jedoch einen elementaren Baustein darstellt, sind Druckluftfilter oftmals gleich mehrfach in einer Aufbereitungskette integriert.
Druckluftfilter sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Es gibt einfache Filter, die feste Partikel mit einer Grösse von bis zu 3 μm herausfiltern können. Öl und Wasser filtern sie weniger gut. Sie werden mitunter als Vorfilter eingesetzt, um leistungsstärkere Filter zu entlasten. Einfache Druckfilter wirken wie ein Sieb, die Schmutzpartikel bleiben also an der Aussenseite des jeweiligen Filterelements zurück.
Während einfache Filter beziehungsweise Vorfilter eher für die Filtration grober Verunreinigungen geeignet sind, nehmen es Feinfilter mit feinen Verschmutzungen auf. Sie filtern feste Partikel mit einer Grösse von bis zu 1 μm und flüssige Bestandteile. Ein Feinfilter ist in der Lage, den Restölgehalt der Druckluft auf ungefähr 0,5 mg/m³ zu reduzieren. Feinstfilter, auch Mikrofilter genannt, arbeiten noch präziser. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, den Restölgehalt der Luft auf 0,01 mg/m³ zu senken und bis zu 0,01 μm kleine Partikel herauszufiltern. Superfeinstfilter filtern ebenfalls bis zu 0,01 μm kleine Partikel, sind aber in der Lage, den Restölgehalt der Druckluft auf 0,001 mg/m³ zu minimieren.
Für die Filtration gasförmiger Verunreinigungen, beispielsweise Öldampf oder Kohlenwasserstoff, kommen Aktivkohlefilter zum Einsatz. Sie sind in der Lage, Gasmoleküle mithilfe von Adsorption zu binden. Dabei handelt es sich um einen rein physikalischen Prozess, es entsteht also keine chemische Bindung. Die Moleküle bleiben durch wirksame Oberflächenkräfte an dem Filter haften und lagern sich dort an.
Sterilfilter dienen der Sterilisierung der Druckluft, indem sie mikrobiologische Organismen entfernen. Gerade bei sensiblen pneumatischen Anwendungen, beispielsweise in der Pharma-, Kosmetik-, Lebensmittel-, Getränke- oder Elektronikindustrie muss die Druckluft hohen Reinheitsanforderungen entsprechen. Hier kommen Sterilfilter zum Einsatz.
Wichtig beim Kauf eines Druckluftfilters ist es, im Vorfeld genau zu definieren, welchen Grad an Druckluftreinheit das System erfordert und keinen leistungsstärkeren Filter zu verwenden als unbedingt nötig. Das hat folgenden Hintergrund: Druckluftfilter verbrauchen indirekt Energie, denn sie verursachen zwangsläufig einen Druckabfall im System, der durch den vorgeschalteten Kompressor wieder ausgeglichen werden muss. Je höher der Filtrationsgrad, desto mehr Energie muss der Kompressor für den Ausgleich des Druckabfalls beziehungsweise Differenzdrucks aufbringen.
Zum Zweck des Energiesparens einen groben Filter zu verwenden, ist allerdings auch nicht sinnvoll: Gelangen zu viele Schmutzpartikel in das System, besteht die Gefahr, dass die darin befindlichen Komponenten schneller verschleissen. Aus diesem Grund ist es empfehlenswert, einen Filter auszuwählen, der den Anforderungen genügt und gleichzeitig den geringstmöglichen Differenzdruck verursacht.
Darüber hinaus ist darauf zu achten, dass der Betriebsdruck des Filters auf den im pneumatischen System herrschenden Druck abgestimmt ist. Gleiches gilt für die angegebene Maximal- und Minimaltemperatur, für die der Druckluftfilter ausgelegt ist.
Als praktisch erweisen sich Filter, die mit einem Differenzdruckmanometer ausgestattet sind. Differenzdruckmanometer messen Druckunterschiede im System und können somit auf eine mögliche Verstopfung des Filters hinweisen. Auf diese Weise lässt sich der Filterzustand ohne viel Aufwand überwachen.
Gut zu wissen: Druckluft-Filter werden auch in Druckreglern verbaut. Solche kombinierten Versionen nennt man Filter-Regelventile. Der Regler befindet sich im oberen Teil des Gehäuses und hat die Aufgabe, den Betriebsdruck im System zu regulieren und Druckschwankungen auszugleichen. Im unteren Teil ist der Filter integriert. Filterregler finden Sie in unserem Onlineshop bei den Druckluftventilen, Nützliches Zubehör für Ihr Druckluftsystem erhalten Sie ebenfalls bei uns.
Unser Praxistipp: Filterelemente regelmässig wechseln
Sammeln sich Verschmutzungen im Filterelement an, kann das zu einem Druckabfall führen, was wiederum einen erhöhten Verbrauch an Energie zur Folge hat. Je höher der Differenzdruck ist, desto leichter kann das Medium reissen. Ist das der Fall, besteht die Gefahr, dass sämtliche Verunreinigungen in das nachgelagerte System gelangen. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Filterelemente regelmässig auszutauschen.
FAQ – häufig gestellte Fragen zu Druckluftfiltern
Was versteht man unter dem Begriff Abscheidegrad?
Der Abscheidegrad bezeichnet das Verhältnis zwischen der in den Filter eintretenden Menge und der aus dem Filter austretenden Menge eines zu trennenden Stoffes. Vereinfacht ausgedrückt gibt der Abscheidegrad an, wie viel Prozent der Verschmutzungen durch den Filter zurückgehalten werden.
An welcher Stelle sollte man Druckluftfilter am besten installieren?
Druckluftfilter sollten stets an Stellen eingebaut werden, an denen die empfohlene maximale Betriebstemperatur nicht überschritten werden kann, beispielsweise nach dem Kühler oder nach dem Druckluftbehälter. Wichtig ist aber auch, dass sich der Filter möglichst nah am jeweiligen Anwendungsort befindet.