Kompressoren bzw. Verdichter
Bei der Auswahl eines Verdichters bzw. Kompressors gehen Sie zunächst von dem geforderten Anlagendruck und Volumenstrom aus. Weitere Entscheidungskriterien sind dann Qualität der Druckluft (Ölfreiheit, Feuchtigkeitsgrad), Verteilung der Druckluft (zentrale oder dezentrale Versorgung).
Pneumatik Übersicht - Verdichter
Grob unterscheiden kann man Verdrängerverdichter und Strömungsverdichter.
Verdrängerverdichter komprimieren ein abgeschlossenes Luftvolumen bis zum gewünschten Druck. Der erzeugte Druck ist als groß anzusehen, während der Volumenstrom eher klein ist.
Strömungsverdichter bedienen sich eines Motors, welcher über ein Laufrad die Luft stark beschleunigt. Über eine anschließende Rohrerweiterung und Rohrverzweigung sinkt die Geschwindigkeit und statischer Druck kann sich aufbauen. Die Volumenströme können sehr groß sein (bis ca. 50000 m3/min), währenddessen die erzeugte Drücke eher klein sind. Strömungsverdichter werden hauptsächlich in Klimaanlagen verbaut.
In diesem Skript beschränken wir uns auf die am häufigsten eingesetzten Verdrängerverdichter, da diese hauptsächlich in der Automatisierungstechnik verwendet werden.
Kolbenverdichter
Hier erfolgt die Verdichtung über Kolben, welche über einen Kurbelbetrieb angetrieben werden. Selbstständig sich öffnende und schließende Ventile sorgen für ein Ansaugen des Kolbens bzw. für das Verdrängen der nun komprimierten Luft.
Pneumatik Kolbenverdichter - Funktion
Als Faustregel gilt: Bis zu Volumenströmen von 30 m3/min können die Kolbenverdichter luftgekühlt sein. Darüber hinaus sollten diese Verdichter wassergekühlt sein. Mit den einstufigen Kolbenverdichter können Drücke bis ca. 10 bar bzw. 145 psi erreicht werden. Daher werden Kolbenverdichter oft zweistufig angeboten. Hier werden Drücke von mehr als 20 bar erreicht.
Anmerkung: Der nachgeschaltete zweite Hubkolben ist hier mit kleinerem Durchmesser ausgeführt, um die Bedingung p1 * V1 = p2 * V2 zu erfüllen (die Temperatur sei zur Vereinfachung konstant angenommen).
Membranverdichter
Membrankompressor, Membranverdichter - Funktionsprinzip
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 ölfrei 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.
Vielzellenverdichter
Pneumatik Flügelzellenkompressor - Aufbau und Funktion
In einem exzentrisch gelagerten Rotor sind bewegliche Schieber eingelagert, welche durch die Fliehkraft gegen die Gehäusewand drücken. Durch die exzentrische Lagerung des Rotors wird die Luft in den Kammern zwischen Rotor und Schieber verdichtet.
Vorteil liegt hier in dem pulsationsfreien Volumenstrom (im Gegensatz zum Kolbenverdichter). Dadurch kann gegeben falls auf einen Druckluftspeicher verzichtet werden. Zudem sind diese Verdichter geräuscharm und relativ schmutzunempfindlich.
Die Drücke, welcher dieser Verdichter aufbringen kann, reichen bis zu 9 bar, die Volumenströme bis zu 18 m3/min.