Druckluft-Audits verschaffen mit wenig Aufwand Klarheit. Bild: Kaeser Kompressoren + stockphoto mania – Fotolia

Druckluft-Audits verschaffen mit wenig Aufwand Klarheit. Bild: Kaeser Kompressoren + stockphoto mania – Fotolia

  • Möglichkeiten haben Betreiber viele, wenn es um die Auswahl bei Luftverdichtern geht. Doch nicht jede Lösung ist gleich effizient.
  • Drehkolben- und Schraubengebläse haben beide ihre Vorteile. Allerdings können sie diese nur ausspielen, wenn sie in der korrekten Anwendung zum Einsatz kommen.
  • Dabei können reine Papierwerte in die Irre führen: Nur eine genaue Prozessanalyse, die nicht nur Leistungsspitzen betrachtet, sondern auch den häufigsten Betriebsbereich identifiziert, führt zur effizientesten Lösung.

Funktionelle Unterschiede

Doch zunächst einiges zu den konstruktiven und thermodynamischen Unterschieden zwischen Drehkolbengebläse und Schraubenverdichter, aus denen sich letztlich die Empfehlungen für deren idealen Einsatzfall ergeben: Ein Blick auf die Geometrie der Rotoren zeigt den wesentlichen Unterschied zwischen den beiden Verdichtertechnologien. Haupt- und Nebenrotor bei den Drehkolbengebläsen sind vom Querschnitt her gleich, beispielsweise sind beide dreiflügelig und verlaufen in Längsrichtung geradlinig. Die Größe des Luftvolumens, das zwischen Zylinder und den Rotorflügeln eingeschlossen wird, bleibt während der Rotordrehung beziehungsweise des Verdichtungsvorgangs konstant. Die Thermodynamik bezeichnet dies als isochore Verdichtung. Der eigentliche Druck baut sich erst nach dem Verdichter in der sich anschließenden Prozessleitung auf. Er entsteht dadurch, dass das System stetig Luftmoleküle gegen die in der Leitung herrschenden Widerstände nachschiebt. Ist die Prozessleitung frei von Widerständen – wenn sich beispielsweise beim pneumatischen Förden kein Schüttgut in der Leitung befindet – dann entsteht durch das Luftnachschieben praktisch kein Gegendruck. Drehkolbengebläse lassen sich deshalb auch als adaptiv bezeichnen, da sie immer nur so viel Druck erzeugen, wie sich aus den aktuellen Strömungswiderständen des Prozesses ergibt.

Überverdichtung vermeiden

Schraubengebläse haben schraubenförmige Rotoren, die ineinandergreifen. In den Nuten beider Rotoren schließt das Gebläse die Ansaugluft ein, wodurch sich das Volumen im Laufe der Rotordrehung stetig reduziert. Zuletzt schiebt das System die Luft durch das sogenannte Auslassfenster. Somit findet bereits im Inneren des Verdichters eine Volumenverringerung und damit eine Druckerhöhung statt. Das Verhältnis Ein- und Austrittsvolumen bestimmt die Geometrie der Rotoren und des Auslassfensters. Der Verdichtungsvorgang entspricht vom Prinzip her der isentropen Verdichtung. Das Ausschieben eines bereits verkleinerten Luftvolumens gegen den in der Prozessleitung vorherrschenden Druck erfordert weniger Verdrängungsarbeit und spart somit Energie, gerade bei höheren Drücken. Jedoch ist darauf zu achten, dass der erforderliche Betriebsdruck des Prozesses nahe am Druck liegt, den der Schraubenverdichter durch seine interne Verdichtung in den Arbeitskammern erzeugt. Liegt der Verdichtungsenddruck weit oberhalb des erforderlichen Betriebsdrucks, spricht man von einer Überverdichtung, das heißt, es wird mehr Druck und somit mehr Verdichtungsarbeit generiert, als notwendig. Dies reduziert die möglichen Energieeinsparungen. Weiterhin ist zu beachten, dass Schraubenverdichter auch bei druckloser Prozessleitung, beispielsweise wenn sich kein Schüttgut in der Leitung befindet, infolge der internen Verdichtung in den Arbeitskammern auch im Leerlaufbetrieb Druck erzeugen und somit im Vergleich zu den Drehkolbengebläsen in diesem Lastzustand mehr Energie verbrauchen.

Fazit: Schrauben- ebenso wie Drehkolbengebläse arbeiten nur dann am effizientesten, wenn die für den Anwendungsfall passende Technologie zum Einsatz kommt. Deshalb ist vor der Anschaffung eines Systems eine genaue Analyse des erforderlichen Drucks und Volumenstroms notwendig. Am besten gelingt dies mit einer realitätsnahen Prognose oder bei bestehenden Systemen durch eine Aufzeichnung des zeitlichen Druckverlaufs. Wird dies versäumt, besteht die Gefahr, die Energiekostenrechnung und Auswahl des Verdichters fälschlicherweise auf seltene Spitzendrücke zu beziehen anstatt auf den durchschnittlichen Betriebsdruck.

Gleiches gilt auch für den zeitlichen Verlauf des erforderlichen Volumenstroms. Ziel ist es, die energetisch jeweils optimalen Gebläse für den am häufigsten gefahrenen Betriebsbereich zu finden, um nicht irrtümlich das Energieoptimum in einen höchst seltenen Betriebspunkt zu legen, der nur an wenigen Tagen im Jahr angefahren wird. Die Gebläse müssen so ausgelegt sein, dass sie zwar den maximal erforderlichen Druck und Volumenstrom erbringen, jedoch insgesamt da am effizientesten sind, wo sie in der Realität am häufigsten arbeiten.

Die Hersteller von Kompressoren können auf Nachfrage diverse Analysesysteme für die Aufzeichnung der Betriebsdrücke und weiterer Betriebsdaten einsetzen und auf deren Basis computergestützte Simulationsrechnungen für Energievergleiche durchführen. 1609ct924, 1611ct900

K 2016 Halle 11 – C65

Hier gelangen Sie zum Unternehmen.

Auf unserem Portal finden Sie weitere Beiträge zum Thema Drucklufttechnik.

Kostenlose Registrierung

Bleiben Sie stets zu allen wichtigen Themen und Trends informiert.
Das Passwort muss mindestens acht Zeichen lang sein.
*

Ich habe die AGB, die Hinweise zum Widerrufsrecht und zum Datenschutz gelesen und akzeptiere diese.

*) Pflichtfeld

Sie sind bereits registriert?

Unternehmen

Kaeser Kompressoren SE

Carl-Kaeser-Straße 26
96450 Coburg
Germany