Mehrere Kompressoren | © panthermedia.net /svedoliver

Schraubenverdichter: Aufbau, Funktionsweise und weitere wissenswerte Fakten

Ein Verdichter ist eine Maschine zum Komprimieren von Gasen: Vereinfacht sorgen Verdichter also dafür, Druck und Dichte eines eingeschlossenen Gases zu erhöhen. Diese Gasaufbereitung ist in vielen Bereichen der Industrie, des Gewerbes und des Handwerkes vonnöten, beispielsweise, wenn dauerhaft ein konstanter Druck benötigt wird.



Ursprünglich wurden vor allem sogenannte Kolbenverdichter eingesetzt, welche das zu komprimierende Gas über einen beweglichen Kolben ansaugen, in einem Zylinder verdichten und anschließend wieder ausstoßen. Seit Ende des 20. Jahrhunderts werden jedoch auch vermehrt Schraubenverdichter verwendet, welche nach und nach eine Mehrzahl der Kolbenverdichter ablösten. Mittlerweile gehören etwa die Hälfte aller eingesetzten Verdichter zu den Schraubenverdichtern. Welche verschiedenen Bauarten gibt es und was sind die Vorteile?

Funktionsweise von Schraubenverdichtern

Ein Schraubenverdichter (oder auch Schraubenkompressor genannt) besitzt einen recht einfachen Aufbau mit wenig beweglichen Teilen und einer geringen Masse. Die zwei wichtigsten Bestandteile des Kompressors stellen grundsätzlich die beiden Rotoren dar. Diese sind gegenläufig angeordnet und mit einer regelmäßigen, gewindeförmigen Profilierung ausgestattet. Aus diesem Grund greifen sie wie zwei Zahnräder perfekt ineinander.

Es gibt auch Verdichter, die über mehr als zwei Rotoren verfügen – diese unterscheiden sich in der Funktionsweise aber nicht grundlegend von den Zwei-Rotoren-Modellen. In beiden Fällen werden die Rotoren von einem Gehäuse umschlossen, wobei die dabei entstehenden Hohlräume die Förderräume für das Gas bilden. Drehen sich nun also die Rotoren in eine bestimmte Maschinenrichtung, wird das zu komprimierende Gas an der Saugseite eingesaugt, im Inneren des Gehäuses komprimiert und daraufhin an der Druckseite wieder abgegeben. Dabei darf kein direkter Durchgang von der Druck- zur Saugseite bestehen, damit kein Rückfluss entsteht. Wird dieser vermieden, kann ein Überdruck von bis zu 30 erreicht werden.



Der sogenannte Kompressorantrieb ist entscheidend für die Verdichtungsleistung des Kompressors. Dabei können Schraubenkompressoren einerseits über einen Riemenantrieb und andererseits über einen Direktantrieb laufen. Während Modelle mit Riemenantrieb eine längere Lebensdauer aufweisen, verringern Varianten mit Direktantrieb den Verbrauch elektrischer Energie. Bei der Wahl des Antriebes gilt es daher, eigenständig zu bewerten, welche der beiden Eigenschaften für einen selbst Priorität hat.

Ölfreie und öleingespritzte Schraubenkompressoren

Kompressor | © panthermedia.net /WAI YAN NAING

Kompressor | © panthermedia.net /WAI YAN NAING

Man unterscheidet bei Schraubenverdichtern in der Regel zwischen ölfreien Kompressoren und denjenigen Modellen, bei denen kontinuierlich Öl in den Verdichterraum gespritzt wird. Letztere verfügen über eine bessere Wärmeregulierung, denn das Öl fungiert als Kühlflüssigkeit und verhindert damit, dass der Kompressor und die in ihm enthaltenen Gase überhitzen. Das ist besonders empfehlenswert, wenn die Betriebsbedingungen auf eine höhere Umgebungstemperatur ausgelegt sind. Außerdem sorgt das Öl dafür, dass sich die Rotoren nicht berühren und verdichtet den Spalt zwischen Rotoren und Gehäuse. Das dient zur Verschleiß- und Wartungsminderung und ist somit langfristig effizient.

Bei Verdichtungsprozessen in der Medizin- und Lebensmitteltechnik oder auch in anderen Bereichen ist es jedoch häufig notwendig, dass in der Druckluft keine fremden Rückstände (wie etwa Schmierölrückstände) verbleiben. Zum Beispiel hat eine ölfreie Gaskomprimierung auch beim pneumatischen Transport von Pulvern oder bei der Verwendung in Kraftwerken höchste Priorität. In solchen Fällen sind ölfreie Schraubenkompressoren die optimale Wahl: Denn dadurch, dass keinerlei Fremdstoffe in die Druckluft eingebracht werden, bleiben selbstverständlich auch keine Rückstände zurück. Ölfreie Kompressorsysteme laufen entweder komplett ohne Flüssigkeitseinspritzung oder mit der Verwendung von Wasser. Gegebenenfalls kann man bei hygienisch sehr kritischen Anwendungen zudem einen oder einen Druckluftfilter ergänzen, sodass eine noch höhere Qualität gewährleistet wird.

Grundsätzlich sind öleingespritzte Kompressoren durch die Verhinderung von Berührungen langlebiger und verschleißärmer. Im Zuge der stetigen technischen Weiterbildung gibt es mittlerweile allerdings auch ölfreie Premium-Konstruktionen, die ebenso verschleißarm sind. Eine hohe Präzision bei der Produktion und Fertigung der Synchronisationszahnräder machen dies möglich.

Vorteile von Schraubenkompressoren im Gegensatz zu Kolbenkompressoren

1. Leisere Geräuschkulisse

Aufgrund ihrer recht einfachen Bauart mit nur wenigen beweglichen Einzelteilen arbeiten Schraubenkompressoren deutlich leiser als Kolbenverdichter. Es müssen keine hohen mechanischen Kräfte abgebremst oder beschleunigt werden – dadurch, dass diese oszillierenden Massen und Steuerorgane ausbleiben, werden starke Resonanzschwingungen innerhalb des Schraubenverdichters vermieden. Das führt zu einem gleichmäßigen, pulsationsfreien Lauf und dementsprechend zu einer geringen Schallwahrnehmung. Im Gegensatz dazu müssen bei Kolbenkompressoren sowohl am oberen als auch am unteren Totpunkt mechanische Massen abgebremst werden. Diese starken Resonanzschwingungen erzeugen deutlich mehr Lärm, als es bei Schraubenverdichtern der Fall ist.

2. Höhere Wartungsfreundlichkeit

Das Vorhandensein von nur wenigen beweglichen Teilen in Schraubenkompressoren sorgt nicht nur für eine leisere Geräuschkulisse, sondern auch für eine höhere Wartungsfreundlichkeit. Die Verdichterstufen sind in der Regel um einiges weniger anfällig für die Bildung von Rissen oder für andere Arten von Verschleiß. Dagegen wird das Triebwerk von Kolbenkompressoren stärker belastet, wodurch die Robustheit leidet.

3. Bessere Verdichtungseffizienz

Kolbenkompressoren verlieren etwa ein Zehntel der angesaugten Luft, was als sogenannter Blow-Dry-Effekt bezeichnet wird. Es entsteht folglich ein Unterschied zwischen der Ansaugleistung des Kompressors und dem tatsächlichen Volumenstrom. Ein solches Geschehen ist bei Schraubenverdichtern nicht vorzufinden, denn hier ist der Druckverlust im Allgemeinen geringer als 0,2%. Aus diesem Grund besitzen Schraubenkompressoren einen höheren Wirkungsgrad und sorgen gleichzeitig für die Reduzierung der Energiekosten und für das Verringern der CO2-Emissionen.

Fazit und Zukunftsprognose

Zahnräder | © panthermedia.net /Chalabala

Zahnräder | © panthermedia.net /Chalabala

Das Erzeugen von Druckluft ist in vielen Arbeitsbereichen notwendig, so beispielsweise in der Industrie, in Kraftwerken und in einigen anderen Gewerbezweigen. Schraubenverdichter verringern den Verdichtungsraum und das Volumen der zu komprimierenden Gase mit Hilfe von ineinandergreifenden Rotoren, welche in Schraubenform konzipiert wurden. Dieses Rotationsprinzip hat mehrere Vorteile gegenüber dem Zylinderprinzip von Kolbenverdichtern. Dazu zählen unter anderem eine geringere Schallbelastung am Arbeitsplatz, ein langlebigeres Funktionieren der Einzelteile sowie eine höhere Effizienz der Verdichtungsleistung.

Grundsätzlich sind Schraubenverdichter ideal für den Einsatz in vielen flexiblen Bereichen: Sie sind nicht nur für die Verdichtung herkömmlicher Gase wie Sauerstoff oder Stickstoff geeignet, sondern auch für die Komprimierung von Sondergasen. Besonders die ölfreien Modelle ermöglichen neue Chancen, die mit früheren Verdichtungsmaschinen nicht abgedeckt werden konnten. Selbst bei Vakuum- oder Vordruckanwendungen lassen sich immer mehr fortschrittliche Ergebnisse erzielen.

Aus diesen Gründen entscheiden sich stetig neue Unternehmen für die . In Bezug auf die Wirtschaftlichkeit gibt es mehrere Aspekte, die dieses Handeln unterstützen, allen voran die hohe Komprimierungseffizienz. Damit einhergehend senkt sich auch der Energieverbrauch, was in heutigen Zeiten hoher Energiepreise einen besonders wichtigen und zukunftstragenden Aspekt darstellt. Die Tendenz, dass der prozentuale Anteil von Schraubenverdichtern steigt, wird also mit großer Wahrscheinlichkeit auch in den nächsten Jahren weiterhin bestehen bleiben. Die Entwicklung geht aus plausiblen Gründen definitiv von Kolbenverdichtern weg und zu modernen Schraubenkompressoren hin.



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