Partikelzählung & Reinheitsklassen im OELCHECK-Labor
Sauber ist nicht rein! Und selbst Öl, das auf den ersten Blick rein aussieht, kann durch kleinste Partikel verschmutzt sein. Verunreinigungen im Öl sind, besonders für Hydrauliksysteme, einer der größten Risikofaktoren. Bei allen Methoden werden Anzahl und Größe der Verschmutzungspartikel bestimmt. Aus einer Ölprobe wird die Anzahl von Partikeln in verschiedenen Größenklassen ermittelt und dann auf die Anzahl von Partikeln pro 100 ml umgerechnet. Folgende Standard-Verfahren sind zur Zählung der Partikel und deren Zuordnung zu Reinheitsklassen gebräuchlich:
Auszählung unter dem Mikroskop
Das Öl wird mit Lösungsmittel verdünnt und im Vakuum durch eine gerasterte 0.8 µm bzw. 0.45 µm Filtermembrane gezogen. Die auf dem Filter liegenden Partikel werden unter dem Mikroskop „ausgezählt“, wobei dieses Zählen meist ein Vergleichen von Bildern ist. Dabei werden Referenzfotos von Filtern mit bekannter Reinheitsklasse herangezogen. Es wird abgeschätzt, welche Reinheitsklasse mit dem Bild unter dem Mikroskop am besten übereinstimmt. Die Auswertung kann auch mittels einer Bildanalysesoftware erfolgen. Mit diesem Verfahren ist allerdings nur eine Zuordnung in 2 Klassen, > 5µm und >15 µm, nach ISO möglich. Dunkle Öle, wie z.B. Getriebeöle, können mit dem Filterverfahren nicht gezählt werden, da bei einem dunklen Filterpapier eine Unterscheidung der Partikel nicht möglich ist.
Auszählung mit Lasersensoren
Bei dieser Zählweise strömt das Öl an einer Lichtquelle vorbei und verringert je nach Größe der einzelnen Partikel die von einer Photodiode erfasste Intensität des Lichtstrahls. Die Änderung der Intensität des Lichtstrahls löst Spannungsänderungen an der Photodiode aus, welche ein direktes Maß für die Teilchengröße sind. Voraussetzung für eine korrekte Ermittlung ist aber, dass die Partikel den Lichtstrahl hintereinander passieren. Bei dieser Messmethode können Luftblasen und Wassertröpfchen das Ergebnis verfälschen.
Da Lasersensoren verschiedener Hersteller unterschiedlich helles Licht abgeben, kann es besonders in Frischölen bei den „hellen“ Sensoren zu relativ hohen Zahlen kommen, während ältere Sensoren solch feine Unterschiede bei den öllöslichen „Partikeln“ nicht sehen. Deswegen werden häufig Unterschiede in der Auszählung von Frischölen in unterschiedlichen Labors mit Hilfe von Lasersensoren und automatischen Partikelzählern (APC) auch trotz bester Kalibrierung der Geräte auftreten.
Auszählung über Differenzdruck-Verfahren
Viele der Online-Zähler und der relativ preisgünstigen tragbaren Zähler arbeiten nach dem Siebanalysen-Prinzip. Bei diesem Verfahren erhöht sich der Differenzdruck, wenn sich Partikel auf einem Sieb ablagern und dadurch den Anströmwiderstand z. B. in dem Bereich erhöhen, in dem sich die Partikel > 4 µm, >6µm oder >14 µm „anschwemmen“ und die Filterporen zusetzen. Der Druckanstieg im Vergleich zu dem ungehindert strömenden Referenzöl oder der elektrische Kontakt, der ansteigt, wenn sich der zunehmend verstopfende Filter ausbeult, lassen eine Zuordnung in Reinheitsklassen zu, ohne dass Partikel wirklich gezählt werden. Nach Art (weich oder hart), Herkunft (Wasser, Staub, Luftbläschen) und nach Form der Partikel (lang oder rund) wird bei keinem der bisher vorgestellten Verfahren unterschieden.
Auszählung mit Bildgebungs-Verfahren
Die ideale Methode für die Zählung von Partikeln in Ölen ist das fotographische Abbilden und anschließende Ausmessen der Partikel. Das Öl strömt gleichmäßig durch eine Zelle, die zwischen zwei Glasplatten ausgebildet wird. Die Partikel werden in der Zelle großflächig ausgebreitet, Laserlicht beleuchtet sie. Eine Hochgeschwindigkeitskamera „schießt“ Bilder von den Partikeln. Die Größe der Partikel wird mit Hilfe der Pixelanzahl berechnet. Bei dieser Auswertung auf der Basis einer definierten Pixelgröße ist keine Kalibration des Zählers nötig, da die Größe der Partikel nicht über eine Darstellung eines flächengleichen Kreises berechnet wird. Beim Bildgebungs-Verfahren, das wir im ÖlChecker Sommer 2002 detailliert vorstellten, kann zwischen einzelnen Partikeln und deren Entstehungsursache in Form der optischen Partikelanalyse (OPA) unterschieden werden.
