Sparmöglichkeiten bei der Drucklufterzeugung sollen neue Verdichter bringen. Die Vorteile liegen im Konstruktionsprinzip, wie der Hersteller betont.
Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Birgit Oppermann birgit.oppermann@konradin.de
Es reicht nicht, wenn vorne Druckluft rauskommt: Sofern der Anwender nach Einsparpotenzialen sucht, ist für ihn auch das Innenleben eines Kompressors interessant. Zumindest dann, wenn der Kauf eines neuen Gerätes ansteht. Denn nach Angaben des Kölner Fachmannes Frank Leicher hängen die Kosten für Energie, Wartung und Reparaturen davon ab, welcher von drei gängigenVerdichtertypen – Kolben-, Schrauben- oder Rotationsverdichter – verwendet wird.
„Unsere Rotationsverdichter erreichen allein durch die Konstruktion eine hohe Lebensdauer“, sagt Leicher. Er leitet für die britische Compair UK Limited, High Wycombe, den Vertrieb von Hydrovane-Rotationsverdichtern in Deutschland. Bei diesen Geräten sollen im Verlauf von rund 100 000 h Betriebsdauer nicht einmal die Lagerwechsel anfallen, die bei den bisher verbreiteten Schraubenverdichtern häufig fällig seien. „Das senkt die Wartungskosten erheblich“, betont der Kölner – und ein Anwender bestätigt seine Angabe.
„Den ältesten unserer drei Rotationsverdichter hat noch mein Vater angeschafft“, sagt Stefan Bruckner, Betriebsleiter der Wuppertaler Gottaut GmbH. „Und in den vergangenen zehn oder elf Jahren hatten wir damit keine Probleme.“ Aufgrund dieser Erfahrungen haben die Wuppertaler, die Führungssysteme für den Stanz- und Spritzgußformenbau herstellen, ihren Gerätepark in der Folge auf drei Rotationsverdichter erweitert.
Um die Gründe für die Wartungsfreundlichkeit zu erläutern, kommt man laut Leicher um einen vergleichenden Blick auf die Technik nicht herum. Der Hydrovane-Rotationsverdichter basiert auf einem Funktionsprinzip aus den 50er-Jahren. In den Körper seines Rotors sind bewegliche Lamellen eingelassen. Die Fliehkraft der Drehung zieht diese nach außen, so dass zwischen Rotor und dem umgebenden Zylinder acht Kammern entstehen. Das Volumen dieser Kammern ändert sich konstruktionsbedingt im Verlauf jeder Umdrehung, so dass die eingesogene Luft komprimiert wird. Den Vorteil dieser Bauweise erläutert Leicher so: „Beim Rotationsverdichter gibt es nur ein einziges Teil, das sich relativ langsam dreht.“ Die Konsequenz: Wegen der niedrigen Drehzahl von 1450 min-1 laufen die Geräte leise. Darüber hinaus können sie mit langlebigen Gleitlagern gelagert werden, weil nur radiale Kräfte wirken, nicht aber axiale.
Im Unterschied dazu sei der Aufbau eines Schraubenkompressors viel komplexer. Darin drehen sich zwei sehr präzise gefertigte Schrauben gegeneinander und komprimieren die Luft. Wegen der höheren Drehzahlen und der auftretenden Axialkräfte setzen die Hersteller von Schraubenkompressoren Wälzlager ein, deren Standzeiten begrenzt seien. Nach rund 25 000 Betriebsstunden sollte darüber hinaus der Verdichterblock mit den Schrauben ausgetauscht werden. „Einfacher und vor allem günstiger wird die Wartung, weil man bei den Rotationsverdichtern auf solche Schritte ganz verzichten kann“, erläutert Leicher.
Abgesehen davon erreiche ein Rotationsverdichter einen Wirkungsgrad von etwa 98 %, weil der Rotor direkt an die Motorwelle gekoppelt wird. Bei der jüngsten Generation der Rotationsverdichter wird der rotierende Teil des Verdichters sogar gleich auf die verlängerte Motorwelle aufgebracht, so dass er sich kompakter bauen lässt. Bei Schraubenkompressoren werde hingegen ein Riementrieb oder ein Getriebe eingesetzt, um die geforderte Drehzahl zu erreichen. Jedes mechanische Element senkt aber den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstranges, so dass „Schraubenkompressoren einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad erreichen“, so Leicher.
Um der Forderung nach einer möglichst energiesparenden Drucklufterzeugung gerecht zu werden, lassen sich die Rotationsverdichter auch mit einem Frequenzumrichter ausstatten. „Das ist bei allen Verdichtertypen sinnvoll, wenn der Druckluftbedarf schwankt“, sagt der Vertriebsleiter. Rotationsverdichter seien schon ab 7 kW mit Umrichter verfügbar, Schraubenverdichter würden hingegen üblicherweise erst bei höherer Leistung mit Regelung angeboten.
Die Sparsamkeit seiner Rotationsverdichter lobt Anwender Bruckner: „Die Steuerung reagiert auf kleinste Änderungen im Druck.“ Das Gerät laufe 10 s an, und schon sei der Druck wieder da. Ein weiterer Vorteil ist aus seiner Sicht , dass er keinen Kessel betreiben muss, sondern die Verdichter direkt ans Netz anschließt. „Damit spare ich mir die Tüv-Abnahme alle paar Jahre“, so Bruckner.
Von der Robustheit ihrer Rotationsverdichter sind die Briten so überzeugt, dass sie den Anwendern im Zusammenhang mit einem Wartungsvertrag eine Garantiedauer von 10 Jahren anbieten. Trotz solcher Argumente konnten sich die Rotationsverdichter aber bislang keinen vorderen Platz auf dem deutschen Markt erobern. Leicher führt dies auf den mangelnden Kenntnisstand bei potenziellen Anwendern zurück. Von den Investitionskosten her seien die Hydrovane-Geräte mit Schraubenverdichtern vergleichbar, und der Vetriebsleiter ergänzt: „So machen sich die Einsparpotenziale bei Energie und Wartung sofort bemerkbar.“
Regelung zum Energiesparen ist ab 7 kW verfügbar
So kommt die Luft unter Druck
In der modernen Drucklufterzeugung werden drei Verdichtertypen einsetzt.
Kolbenverdichter
- älteste Bauform der Kompressoren
- Kolben bewegt sich im Zylinder und komprimiert Luft oder auch Gase
- Drücke von über 400 bar können erzeugt werden
- hoher Wirkungsgrad
- Bewegung des Kolbens verursacht Schwingungen im Gerät und damit Geräuschentwicklung
Schraubenverdichter
- schrägverzahntes Läuferpaar verdichtet die Luft
- läuft ruhiger als Kolbenverdichter und ist erheblich kleiner und leichter
- Wirkungsgrad bleibt unter dem der Kolbenverdichter, obwohl veränderte Verzahnungsprofile den Wirkungsgrad in den 70er-Jahren um rund 10 % steigerten
- Drehzahl der Schrauben zwischen 3000 min-1 und 9000 min-1
Rotationsverdichter
- nur der Rotor dreht sich, die Luft wird zwischen beweglichen Lamellen verdichtet
- leiser Lauf
- robuste und langlebige Konstruktion durch den Einsatz von Gleitlagern
- als vertikale Ausführung besonders Platz sparend
- Leistungsgrenze bauartbedingt bei etwa 75 kW, erzeugt Drücke bis 10 bar, darüber hinaus sinkt der Wirkungsgrad
„Zehn Jahre Garantie sind ein Signal an die Kritiker“
nachgefragt
Rotationsverdichter rechnen sich vor allem beim Dauerbetrieb und liefern Drücke bis 10 bar. Von der hohen Lebensdauer ist Vertriebsleiter Frank Leicher überzeugt.
Warum ist die Zeit jetzt reif, um Rotationsverdichter einzusetzen?
Rotationsverdichter arbeiten sehr effizient und laufen geräuscharm. Diese Eigenschaften hatten sie schon immer, aber erst heute legen Anwender Wert darauf, dass ihre Drucklufterzeugung diese Anforderungen erfüllt.
Wo sind die Vorteile am größten?
Die größten Energiesparpotenziale bieten sich, wo im Dauerbetrieb viel Druckluft gebraucht wird. Der leise Lauf und die kompakte Bauweise hingegen zählen, weil der Anwender den Kompressor nicht mehr in den Keller verbannen muss, sondern ihn in der Halle aufstellen kann.
Warum schafft sich Compair – mit Schraubenverdichtern im Markt stark vertreten – diese Konkurrenz durch Rotationsverdichter?
Unsere Geräte ersetzen Schraubenkompressoren nicht komplett. Aus bauartbedingten Gründen kann ein Rotationsverdichter nur Drücke bis 10 bar erzeugen. Darüber hinaus würde er zu schwer in Bezug auf die Trägheit der Massen. Für Anwendungen, die höhere Drücke erforden, bleiben also Kolben- oder Schraubenverdichter die Lösung. Abgesehen davon kommen Rotationsverdichter weltweit so gut an, dass wir dieses Angebot auch deutschen Kunden machen wollen.
Wieso haben Sie eine Garantiefrist von zehn Jahren eingeführt?
Die Garantie ist ein Signal an die Kritiker von Rotationsverdichtern. Sie bezweifeln die Lebensdauer unserer Geräte, weil angeblich der Verschleiß an den beweglichen Lamellen so groß sei. Hätten wir Zweifel an der Lebensdauer unserer Geräte, würden wir die Garantiefrist aber nicht von bisher fünf auf nunmehr zehn Jahre ausdehnen.
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