Es gibt viele verschiedene Arten von Kompressoren, wie zum Beispiel Scrollkompressoren, Kolbenkompressoren, Schraubenkompressoren und Radialkompressoren, aber alle tun dasselbe: Luft komprimieren.
Doch wie genau funktionieren Luftkompressoren? Wie unterschiedlich wird die Luft je nach Kompressortyp komprimiert? Und was ist überhaupt die große Sache?
Beginnen wir mit der letzten Anfrage und gehen wir darauf ein.
Die Größe des Luftstroms hängt von der beabsichtigten Verwendung der Druckluft ab. Druck, Geschwindigkeit und Qualität der Umgebungsluft sind die wichtigsten dieser Faktoren. Alle Kompressoren komprimieren auf ähnliche Weise Luft, aber die spezifischen Verfahren, die jeder Typ dazu benötigt, sind einzigartig. Die Art des Kompressors, den Sie benötigen, hängt teilweise vom Zweck ab, für den die Druckluft verwendet wird, da die oben genannten Variationen die praktischen Werte für verschiedene Dimensionen des von ihnen erzeugten Luftstroms einschränken können.
Die erste Frage kann nun noch einmal aufgegriffen werden, da wir besser verstehen, warum der Kompressortyp wichtig ist. Aber bevor wir darauf eingehen, schauen wir uns kurz an, woher Luftkompressoren ihren Strom beziehen.
Primärenergiequellen von Kompressoren
Druckluft kann zum Antrieb einer Vielzahl von Werkzeugen und Instrumenten verwendet werden, der Kompressor selbst muss jedoch mit Strom versorgt werden, um zu funktionieren. Kompressoren beziehen ihren Strom normalerweise aus den folgenden Quellen:
Kleinere Außenkompressoren werden oft mit Benzinmotoren angetrieben. Typischerweise beträgt ihre Leistung weniger als 50 cfm (1,4 m3/min), gemessen in Kubikfuß pro Minute. Sie werden von Hand getragen (oft in einem riesigen kofferartigen Behälter auf Rädern).
Größere Kompressoren, die im Freien, beispielsweise im Gewerbebau, eingesetzt werden, werden häufig von Dieselmotoren angetrieben. Im Lieferumfang sind Kompressoren enthalten, die fest installiert sind und nicht an eine Steckdose angeschlossen werden können. Dieselkraftstoff hat mehr Energie pro Volumen als Benzin, wodurch Dieselmotoren kraftstoffeffizienter sind.
In Innenräumen eingesetzte Kompressoren werden von Elektromotoren angetrieben und ihre Einsatzmöglichkeiten reichen von Heimwerkerarbeiten bis hin zu groß angelegten Industriebetrieben wie der Fertigung in Fabriken. Einphasiger Strom wird typischerweise für Kompressoren in Privathaushalten und kleinen Geschäften verwendet, während dreiphasiger Strom für größere Geschäfte und Industrieaktivitäten verwendet wird.
Komprimieren von Luft: Die Grundlagen
Ansaugen, Komprimieren, integrierte Speicherung, integrierte Kühlung und Auslass sind die Hauptstufen der Luftkomprimierung, obwohl nicht alle Kompressoren eine integrierte Speicherung oder Kühlung erfordern.
1. Einnahme
Der erste Schritt beim Komprimieren von Luft ist natürlich das Ansaugen von Luft. Über ein Lufteinlassventil gelangt beim Ansaugvorgang Außenluft in den Kompressor.
Normalerweise wird vor dem Lufteinlassventil ein Filter installiert, um den Kompressor vor Schmutz und Staub zu schützen.
2. Komprimierung
Die komprimierte Luft verlässt dann die Kompressionskammer.
• Beim Komprimieren von Luft wird kinetische Energie aus der Energiequelle in potenzielle Energie umgewandelt.
Wenn wir uns mit den Kompressortypen befassen, schauen wir uns genauer an, wie jeder Kompressortyp dies erreicht. Zunächst sollten wir jedoch wissen, dass allen Kompressoren zwei Grundideen zugrunde liegen.
Verschiebung
Kompressoren nutzen entweder positive Verdrängung oder dynamische Verdrängung (manchmal auch nicht positive Verdrängung genannt), um Luft in ein kleineres Volumen zu pressen.
• Kompressoren, die positive Verdrängung nutzen, um mehr Luft aus einem bestimmten Raum herauszudrücken.
• Verdrängung in Bewegung Kompressoren (auch nicht positive Verdrängung genannt) sind Geräte, die den atmosphärischen Druck erhöhen, indem sie die Geschwindigkeit der Luft (und damit ihre kinetische Energie) erhöhen und sie dann wieder verlangsamen.
Ölgeschmierte vs. ölfreie Kompressoren
Alle Kompressoren, unabhängig von der verwendeten Methode, sind entweder ölgeschmiert oder ölfrei.
• Ölgeschmierte Kompressoren (auch als ölüberflutete Kompressoren bekannt) nutzen Öl in der Kompressionskammer für verschiedene Zwecke, einschließlich Schmierung, Abdichtung und Kühlung. Das Komprimieren von Luft hat zur Folge, dass Spuren von Öl in die Luft gelangen. Abhängig vom Endziel ist dies möglicherweise nicht die optimale Nutzung der Druckluft.
• Wenn in der Kompressionskammer kein Öl verwendet wird, wie bei ölfreien Kompressoren (auch öllose Kompressoren genannt), wird kein Öl in den Luftstrom abgegeben.
Dies schließt jedoch nicht aus, dass in irgendeinem Aspekt des Kompressionsmechanismus Öl verwendet wird (Lager benötigen beispielsweise Öl, um effektiv zu funktionieren).
3. Integrierter Speicher
Nach der Komprimierung leiten einige Kompressoren die Druckluft direkt in einen eingebauten Auffangbehälter (auch als Lagertank oder Lufttank bekannt).
Kompressortypen werden ausführlich besprochen, ebenso wie viele Anwendungen integrierter Speicher. Zwei Erklärungen gelten jedoch grundsätzlich.
• Kompressoren mit begrenztem Arbeitszyklus (im Gegensatz zu einem kontinuierlichen Arbeitszyklus) verfügen über einen eingebauten Speicher, um sicherzustellen, dass auch während der Wartung immer Luft verfügbar ist.
• Um bei Betrieb mit reduzierter Kapazität Zugriff auf Luft zu haben, verfügen modulierende Kompressoren (Kompressoren mit Steuerungen, die einen Betrieb mit reduzierter Kapazität ermöglichen) über einen Speicher.
Bedenken Sie, dass modulierende Kompressoren nicht dasselbe sind wie Kompressoren mit begrenztem Arbeitszyklus.
• Kompressoren mit begrenzter Einschaltdauer schalten sich ab, wenn sie zu lange eingeschaltet bleiben. (Obwohl dies nicht die Funktionsweise großer kommerzieller und industrieller Kompressoren ist, ist sie typisch für kleinere Kompressoren, die in Haushalten und Werkstätten verwendet werden.)
• Modulierende Kompressoren können bei Bedarf im Dauerbetrieb arbeiten, in Zeiten geringer Nachfrage aber auch ihre Leistung reduzieren, um Strom zu sparen.
4. Integrierte Klimaanlage
Wenn Luft gepresst wird, entsteht Wärme. Obwohl es nicht notwendig ist, die Luft zu kühlen, bevor sie aus dem Kompressor austritt, verfügen die meisten dreiphasigen elektrischen Kompressoren und bestimmte Dieselkompressoren (jeglicher Art) zu diesem Zweck über eingebaute Nachkühler.
In Kompressoren mit Nachkühler werden Wasserabscheider installiert, um die Feuchtigkeit aufzufangen, die aus dem gekühlten Luftstrom kondensiert.
5. Entladung
Nach dem Durchströmen einer Reihe von Trocknern und Filtern (z. B. Instrumentenluft in einer Produktionsanlage) wird die Luft durch das Auslassventil abgelassen und auf den Weg geschickt.
Komprimieren von Luft mit verschiedenen Kompressoren
Alle Luftkompressoren funktionieren ähnlich, dennoch gibt es in den Feinheiten erhebliche Unterschiede. Werfen wir einen kurzen Blick darauf, wie vier weit verbreitete Komprimierungsmethoden funktionieren und wie sich dies auf wesentliche Aufgaben auswirkt.
1. Kompressoren für Scrolls
Ölfreie Verdrängerkompressoren werden als Scrollkompressoren bezeichnet.
Kompression
Ein Scrollkompressor verfügt über zwei ineinander verschachtelte Spiralen, um Luft zu komprimieren. Das Design sieht möglicherweise vor, dass sich beide Rollen gleichzeitig drehen oder dass eine stationär bleibt. Es ist kein Öl erforderlich, da die Schriftrollen immer auseinander gehalten werden.
Da sich die Spiralen in einer kontinuierlichen, ununterbrochenen Bewegung bewegen, arbeiten Scroll-Kompressoren geräuschlos, mit minimalen Vibrationen und ohne Impulse im Luftstrom.
Der größte Luftstrom, den ein Scrollkompressor bewältigen kann, ist ein erheblicher Nachteil. Obwohl ein Scroll-Kompressor theoretisch unbegrenzt skalierbar ist, wird seine praktische Grenze (zumindest im Hinblick auf die effiziente Lufterzeugung) durch den Durchmesser der erforderlichen Scrolls bestimmt. Ihr maximaler Durchfluss ist der niedrigste aller hier besprochenen Kompressortypen.
Integrierter Speicher
Scrollkompressoren benötigen keinen eingebauten Speicher, es sei denn, sie nutzen Modulation, da sie pulsationsfreie, ölfreie Luft erzeugen.
2. Rotations-Wirbel-Kompressoren
Ölgeschmierte oder ölfreie Kolbenkompressoren (auch Kolbenkompressoren genannt) sind Verdrängerkompressoren.
Kompression
Die Kompressionskammer in einem Automotor ist eine gute Analogie für einen Kolbenkompressor. Während sich der Kolben nach oben bewegt, entsteht ein Vakuum, wodurch Luft in die Kompressionskammer eindringen kann. Beim Abwärtshub wird die Luft zusammengedrückt und aus der Kammer ausgestoßen. Einige Konstruktionen verwenden zwei Kompressionsstufen, in denen die in der ersten Stufe zerkleinerte Luft in der zweiten Stufe weiter komprimiert wird, um effizient höhere Drücke und größere Volumina zu erreichen.
Kolbenkompressoren sind die lautesten der hier besprochenen Kompressortypen, ähnlich dem Geräusch eines Automotors.
Die reibungslose Bewegung der Kolben ist für ihre anhaltende Effizienz von entscheidender Bedeutung. Sie müssen geschmiert sein, sodass eine geringe Menge Öl an die Luft abgegeben werden kann, oder sie müssen mit einem Material beschichtet sein, das die Reibung minimiert.
Die aus der Kammer austretende Luft weist eher einen „Impuls“ als einen stetigen Fluss und Druck auf, da die Kompression nur während der Hälfte des Arbeitszyklus erfolgt.
Integrierter Speicher
Kolbenkompressoren benötigen immer einen integrierten Speicher, auch wenn sie kein Öl verwenden, da ihr Kompressionsmechanismus einen Impuls im Luftstrom verursacht. Durch das Ansaugen der Luft aus dem Auffangbehälter und nicht aus der Kompressionskammer können ein gleichmäßiger Durchfluss und Druck im Luftstrom aufrechterhalten werden.
3. Schraubenkompressoren, die rotieren
Ölgeschmierte oder ölfreie Schraubenkompressoren sind Verdrängerkompressoren.
Kompression
Kompressoren, die Rotationsschrauben verwenden, verfügen über zwei spiralförmige Schrauben (Rotoren) mit Nocken über die gesamte Länge. Beim Komprimieren der Luft wird sie von einem größeren auf ein kleineres Volumen gezwungen, während sie sich entlang der Kompressorflügel bewegt. Wie bei Kolbenkompressoren verwenden einige Konstruktionen zwei Kompressionsstufen, um effizient höhere Drücke und größere Volumina zu erreichen
Dem Luftstrom wird eine kleine Menge Öl zugeführt, die jedoch bei ölgeschmierten Schraubenkompressoren vernachlässigbar ist, da die Flüssigkeit, die zum Abdichten der Lücken zwischen den Rotoren verwendet wird, es auch ermöglicht, dass ein Rotor den anderen antreibt.
Ölfreie Schraubenkompressoren eliminieren den Flüssigkeitsbedarf, da sie auf Steuerzeiten mit extrem engen Toleranzen zwischen den Rotorflügeln basieren.
Durch die kontinuierliche Rotation der Rotoren entsteht ein gleichmäßiger Luftstrom ohne spürbare Schwankungen. Kompressoren dieses Typs sind leiser als Kolbenkompressoren, wenn auch immer noch nicht so leise wie Scrollkompressoren.
Integrierter Speicher
Ob ein Schraubenkompressor ölgeschmiert oder ölüberflutet ist, entscheidet darüber, ob eine integrierte Lagerung erforderlich ist oder nicht.
• Um einen Teil des beim Verdichtungsprozess verlorenen Öls wiederzuverwerten, benötigen ölgeflutete Schraubenkompressoren einen eingebauten Speicher in Form eines Auffangbehälters.
• Da kein Öl zurückgewonnen werden muss, benötigen ölfreie Schraubenkompressoren keinen eingebauten Speicher, es sei denn, sie verwenden Modulation.
4. Schraubenkompressoren
Aufgrund ihrer dynamischen Verdrängungskonstruktion ist bei Radialkompressoren kein Öl erforderlich.
Kompression
Für die anfängliche Erhöhung der Fluggeschwindigkeit sind Radialkompressoren auf ein sich schnell drehendes Laufrad angewiesen. Die Luft wird dann durch einen Diffusor gedrückt, wo ihre Geschwindigkeit verringert und ihr Druck erhöht wird. Da eine Ölung des Luftstroms nicht erforderlich ist, erfolgt sie nicht in der Kompressionskammer. Während sich das Laufrad dreht, wird ständig Luft erzeugt, sodass weder der Luftstrom noch der Druck pulsieren.
Integrierter Speicher
Sofern keine Modulation eingesetzt wird, ist bei Radialkompressoren keine integrierte Speicherung erforderlich, da sie pulsations- und ölfreie Luft erzeugen.
Recherchieren Sie, bevor Sie einen Kauf tätigen
Während die Vertrautheit mit dem Kompressorbetrieb dabei hilft, potenzielle Modelle einzugrenzen, gibt es auch andere Faktoren zu berücksichtigen, wie z. B. Energieeffizienz, Wartungskosten, erwartete Betriebszeit usw. Wählen Sie mithilfe der Fachkompetenz Ihres örtlichen Händlers den idealen Kompressor für Ihre Anforderungen.
