Kompressoren bzw. Verdichter werden zum aufbereiten von Druckluft benötigt. Diese komprimieren die Umgebungsluft und
Wer schon mal seinen Fahrradreifen, oder Schlauchboot aufgepumpt hat weiß, wie anstrengend es sein kann, wenn man Druckluft erzeugt.
Definition
Wird das Volumen eines Gases verringert, so bezeichnet man diesen Vorgang als Verdichtung oder auch Komprimierung. Die hierzu benötigten Maschinen werden Verdichter oder Kompressoren genannt. Während des Vorgangs der Verdichtung wird das vorhandene Ansaugvolumen (V1) mit einem Betriebsdruck (p1) zusammengepresst und somit im Umfang zu einem kleineren Volumen (V2) verringert. Innerhalb des nun kleineren Volumens besteht ein höherer Druck (p2). Das Gas wird durch die Verdichtung erwärmt, wodurch es sehr wichtig ist die Komprimierte Luft zu kühlen.
Erreichbarer Druck und Liefermenge vom Kompressor dienen seiner Kennzeichnung. Die Liefermenge ist hierbei definiert als das abgegebene Luftvolumen je Zeiteinheit und wird zumeist in m3/min angegeben. Lediglich bei kleineren Anlagen werden die Angaben in Liter/min gemacht.
Häufig wird auch die Angabe einer theoretischen Ansaugleistung gebraucht, welche jedoch irreführend sein kann. Hierbei wird die Ansaugleistung als Produkt aus Hubvolumen und Drehzahl angegeben, ohne dass eine Aussage über die tatsächliche Fördermenge getroffen wird, da der volumetrische Füllungsgrad nicht weiter betrachtet wird.
Es wird in Turboverdichter und Verdrängerverdichter unterschieden. Während Turboverdichter große Volumenströme an Druckluft liefern, bei nur kleinen Verdichtungsenddrücken, zeichnen sich Verdrängerverdichter aus durch einen kleinen Durchsatz und große Verdichtungsenddrücke.
Auch lassen sich Kompressoren in ölgeschmierte und ölfreie Verdichter unterteilen.
Im Bereich der Kältetechnik findet zudem eine Unterscheidung in vollhermetische, halbhermetische und offene Verdichter statt. Befinden sich beim vollhermetischen Kompressor Motor und Verdichter in einem speziell abgeschlossenen Gehäuse in direktem Kontakt mit dem jeweiligen Kältemittel, zeichnen sich halbhermetische Kompressoren dadurch aus, dass der Motor an das Gehäuse des Kompressors angesetzt ist. Bei offenen Verdichtern findet der Antrieb durch Riemen, Zahnräder oder ein Getriebe statt.
Typen von Kompressoren
Kolbenverdichter
Ein Kolbenverdichtern arbeitet nach dem Verdränger Prinzip. Die Luft wird in einem Volumen (Zylinder) gekapselt, verdichtet und wieder ausgestoßen. Der Kolbenkompressor arbeiten
Ein Zyklus ist in der Graphentheorie ein Weg in einem Graphen
Ähnlich einem Ottomotor ist der Aufbau eines Kolbenkompressors dadurch gekennzeichnet, dass sich ein beweglicher Kolben in einem Zylinder befindet. Der Kolben ist über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle verbunden, welche wiederum von einem Motor (Elektromotor oder Verbrennungsmotor) angetrieben wird. Mittels der Kurbelwelle wird die Drehbewegung des Motors in eine Hubbewegung umgewandelt, wodurch der Kolben seine Verdichtungsarbeit leistet.
Das Ansaugen von Luft und Ausstoßen von Druckluft funktioniert durch jeweils ein Ventil, welches sich in der Ventilplatte befindet. Die Ventilplatte ist in der Regel direkt auf dem Zylinder verbaut.
Membranverdichter
Die Funktionsweise eines Membranverdichters ähnelt dem eines Hubkolbenverdichters sehr. Hier wird zudem der Ansaugraum vom Kolben durch eine Membran angedichtet.
Dies hat den Vorteil, dass die Druckluft im Verdichtungsraum nicht mit dem geschmierten Kolben in Berührung kommt und dadurch Öl frei gehalten werden kann. Die Schwachstelle hier bildet allerdings die Membran, da deren Elastizität begrenzt ist.
Mit dem Membranverdichter lassen sich Drücke bis ca. 7 bar erzeugen und Volumenströme bis ca. 300 l/min.
Schraubenverdichter
Der Schraubenkompressor zählt zu den rotierenden, zweiwelligen Verdränger Verdichtern mit innerer Verdichtung. Durch seinen einfachen Aufbau besitzt er kleine Abmessungen, eine geringe Masse und fördert die Druckluft gleichmäßig und pulsationsfrei. Die pulsationsfreie und ruhige Druckluftförderung kann der Schraubenkompressor realisieren, da in ihm keine oszillierenden Massen und Steuerorgane vorkommen. Schraubenkompressoren erreichen Verdichtungsdrücke bis zu 30 bar.
Ein Schraubenkompressor verfügt über mindestens zwei, oft auch mehr, gegenläufige Rotoren. Ein Gehäuse umschließt diese Rotoren der Schraubenverdichter. Die mit einer regelmäßigen und gewindeförmigen Profilierung ausgestatteten Rotoren greifen wie Zahnräder ineinander. Die dabei entstehenden Hohlräume bilden die Förderräume für das zu fördernde Medium. Drehen sich die Rotoren, bewegen sie sich in eine Maschinenrichtung und fördern das relevante Medium vom Einlass, also der Saugseite, hin zum Auslass und damit der Druckseite.
Die Bauform ist schraubenförmig angelegt und sorgt, verglichen mit Kolbenkompressoren, für eine geringere Geräuschentwicklung.
Eine gleichmäßige Gewindesteigung im Aufbau vom Schraubenkompressor sorgt dafür, dass die Hohlraumausprägung, also das Volumen, während einer Drehung des Rotors nicht verändert wird. Eine Veränderung des Volumens hin zur Verdichtung kann erreicht werden, indem die Gewindesteigung des Rotorprofils über die Achse des Rotors verändert wird, oder durch eine stufenweise Änderung eben jener Gewindesteigungen in Rotorabschnitten.
Die Bauart der Schraubenkompressoren führt dazu, dass Schraubenverdichter sehr leise arbeiten. Rotierende Teile sorgen dafür, dass es keine hohen mechanischen Kräfte gibt, die entweder abgebremst oder auch beschleunigt werden müssen. Eine geringe Resonanzschwingung ist die positive Folge hieraus, die wir ansonsten als Schall wahrnehmen würden.
Betrachtet man einen Kolbenkompressor, so muss die Masse sowohl am oberen als auch am unteren Totpunkt zunächst abgebremst werden, was zu starken Resonanzschwingungen führt. Auch die Belastung des Triebwerks ist hier sehr hoch.
Bei Schraubenkompressoren sind nur wenig bewegte Teile verbaut und es sind keine oszillierenden Kräfte erkennbar.
Während Kolbenkompressoren etwa ein Zehntel der angesaugten Luft durch die Kolbenringe verlieren, ist ein solches Geschehen bei Schraubenverdichtern nicht zu beobachten. Dieser beim Kolbenkompressor auftretende Effekt wird als Blow Dry bezeichnet. Zusammen mit dem schädlichen Raum entsteht ein Unterschied zwischen der Ansaugleistung des Kompressors und dem Volumenstrom.
Bei Schraubenkompressoren hingegen unterscheidet man nicht in Ansaugleistung und Volumenstrom. Der Druckverlust ist beim Schraubenkompressor allgemein geringer als 0,2%.
Durch diese spezifischen Merkmale in der Funktionsweise des Schraubenkompressors, ist dieser einem Kolbenkompressor durchweg überlegen.
Weiterführende Quellen
Mehr Informationen sind auf diesen Links zu finden.
- Quelle: https://learnchannel-tv.com/de/pneumatics/compressed-air/compressor/
- Quelle: https://www.kompressor.one/07-seiten/5150-schraubenkompressor.php
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