Ölfreie Schraubenkompressoren

Aufgrund der Bauform werden Verdichter in drei Kategorien unterteilt:

• Kolbenverdichter (Hubkolben- und Drehkolbenverdichter):
  Diese Verdichter erreichen hohe Drücke bei kleinen Durchsatzmengen. Medienversorgung erfolgt über Einlassventile, der -ausstoß über Auslassventile.
• Turboverdichter
  Im Turboverdichter wird durch einen rotierenden Läufer nach den Gesetzen der Strömungsmechanik dem strömenden Fluid Energie zugesetzt. Diese Bauart arbeitet kontinuierlich und zeichnet sich durch eine geringe Druckerhöhung je Stufe jedoch einem hohen Volumendurchsatz aus.
  Die beiden Hauptbauarten sind Radial- und Axialverdichter.
  Beim Axialverdichter strömt das zu komprimierende Gas in paralleler Richtung zur Achse durch den Verdichter.
  Beim Radialverdichter strömt das Gas axial in das Laufrad der Verdichterstufe und wird dann nach außen (radial) abgelenkt. Bei mehrstufigen Radialverdichtern ist bauartbedingt nach jeder Stufe eine Strömungsumlenkung notwendig.
• Schraubenverdichter (auch als Spiral- oder Spindelkompressoren bezeichnet):
  Diese sind am häufigsten in der Industrie eingesetzten. Diese Verdichter sind einfach aufgebaut, zeichnen sich durch einen ruhigen Lauf (keine oszillierenden Massen) aus und stellen das Medium kontinuierlich und pulsationsfrei zur Verfügung. Dieser Verdichtertyp wurde vor mehr als einem Jahrhundert entwickelt und am Ende des 20. Jahrhunderts kommerzialisiert, heute sind sie in der Öl-, Gas-, Petrochemie-, Stahl-, Pharma-, Lebensmittel-, Bergbauindustrie usw. weit verbreitet.
  In Bezug auf Druckleistung und Kapazität liegt der Schraubenkompressor zwischen Hubkolben- und Zentrifugalkompressoren, da er wie ein Hubkolbenkompressor arbeitet, indem er den Druck des Fluids durch Verringerung des Volumens erhöht, und auch die Eigenschaften eines dynamischen Kompressors aufweist. Aufgrund seiner kontinuierlichen Bewegung hat er eine Strömung.
  Die zentralen Bauteile von Schraubenkompressoren (Air End/Core Unit), sind zwei gegenläufig drehenden schraubenförmigen Wellen im Inneren des Gehäuses besteht, wird für den Verdichtungsprozess von Gasen (einschließlich Luft) verwendet. Auf diese Weise wird die in den Kern des Kompressors angesaugte Luft in dem zwischen zwei Spiralen geschaffenen Raum eingeschlossen. Mit der Drehung der Spirale wird dieser Raum verkleinert und während der Vorwärtsbewegung treten die eingeschlossenen Gase mit einem höheren Druck am Ende der Verdichtereinheit aus.
  Der Druckanstieg hängt vom Schraubenprofil, dem Raum zwischen den Rotoren und der Länge der Rotoren ab, welche die physikalischen und mechanischen Grenzen bestimmen.
  Durch die Gasverdichtung im Verdichtergehäuse steigt die Temperatur des Ausgangsmediums zum Anstieg des Ausgangsdrucks, weshalb eine geeignete Kühlung eingesetzt wird. Der Sekundärkreislauf des Kühlsystems am Ausgang des Verdichters kann in Abhängigkeit von den Anforderungen mit Wasser bzw. Luft betrieben werden.

Schraubenverdichter werden in zwei Hauptgruppen unterteilt:

• Öleingespritzte/ölgeflutete Schraubenverdichter:
  Bei diesen Verdichtern gelangt eine gewisse Menge Öl zusammen mit dem Gas in das Gehäuse des Verdichters und reduziert durch die Bildung eines Ölfilms die Reibung im System, reduziert somit den Verschleiß an den Oberflächen der bewegten Teile und verbessert die Lebensdauer des Verdichters. Außerdem wird hierdurch die Abdichtung im System verbessert, was natürlich den volumetrischen Wirkungsgrad des Verdichters erhöht. Üblicherweise wird das Öl nach Verlassen des Verdichtergehäuses abgeschieden, gereinigt, gekühlt und in den Kreislauf zurückgeführt.

• Ölfreie Schraubenverdichter:

Sie arbeiten ohne den Einsatz von Öl im Hauptprozess der Verdichtung im Verdichtergehäuse. Öl wird hier nur zur Schmierung der Lager oder zur Kühlung des Gehäuses verwendet.

Neben den Hauptmerkmalen des Verdichters (wie Druck, Durchvolumen und Ausgangstemperatur) sind als Qualitätsindex der Druckluft die Faktoren Feuchtigkeit, Schwebstoffe, organische Verbindungen und Ölgehalt sehr wichtig.

Druckluftqualität:

Grundsätzlich wird die Druckluft nach ihrer Reinheit bewertet, je höher die Reinheit, desto höher die Qualität der Druckluft.

Die wichtigste und gängigste Norm zur Klassifizierung der Druckluft ist die ISO 8573-1 hier wird die Druckluft in Abhängigkeit von Partikelgröße, Partikelgehalt, Wassergehalt (Taupunkt) und Ölgehalt in 11 Kategorien unterteilt.

Zum besseren Verständnis der Druckluftqualitätsklassen lesen Sie bitte die Broschüre Druckluftqualitätsleitfaden auf dieser Website.

Ölfreie Verdichter werden häufig unter besonderen Arbeitsbedingungen eingesetzt, bei denen das Vorhandensein von Öl in der Druckluft zu Prozessproblemen oder Schäden an der Ausrüstung und am Endprodukt führt. Zum Beispiel in der Pharma- und Lebensmittelindustrie, wo die Druckluft mit dem Produkt in Berührung kommt, oder in der empfindlichen Elektronikindustrie und bei Präzisionsinstrumenten, wo das Vorhandensein von Öl in der Druckluft zu Schäden an Teilen und Produkten führen kann. Außerdem besteht in vielen Gasanlagen durch die Anwesenheit von Öldampf in der Luft und das Auftreten von Funken eine erhöhte Explosionsgefahr. Neben den Gefahren, auf Produkte und Betrieb von Anlagen/-komponenten, die durch die Anwesenheit von Öl im Druckluftsystem ausgehen, gibt es auch noch Gefahren, die selbst bei geringen Mengen an Öl aus der Leitungsführung herrühren. Hier ist besonders auf die selbstentleerende Verlegung oder eine entsprechende Drainage zu achten an Stellen, an denen sich Öl ansammeln kann (z.B. U-Rohr)

Besonderes Augenmerk gilt bei Anwendungen mit Sauerstoff. Hier ist auf Ölfreiheit zu achten.

Ist der gewünschte Prozess dem Risiko ausgesetzt, mit Öl in Berührung zu kommen, ist es sehr schwierig, die Luft frei von Partikeln und Öldämpfen zu halten. Je höher die Luftleistung des Verdichters ist, desto aufwändiger und teurer wird es, diese Anforderungen zu erreichen. Der Einsatz von ölfreien Verdichter hilft, dieses Problem praktisch zu lösen. Diese Art von Verdichtern arbeitet mit zwei allgemeinen Mechanismen.

Trockenlaufende Schraubenverdichter:

Bei einem Schraubenverdichter mit Öleinspritzung dreht der Antriebsrotor den im Eingriff befindlichen Rotor in Gegenwart eines Ölmediums. Die Aufgabe des Öls besteht in der Schmierung, Abdichtung und Reinigung zwischen den Rotoren, während es auch dazu beiträgt, die Druckluft zwischen den Rotoren zu kühlen und die Reibung an den Maschinenkomponenten, zwischen Oberfläche der Rotoren und dem Gehäuse des Verdichters, zu reduzieren. Beim ölfreien Schraubenverdichter sind die beiden sich drehenden Rotoren jedoch praktisch nicht in Kontakt miteinander, ihre Drehung wird durch sehr genaue Steuerzahnräder am Ende des Rotors sichergestellt, so dass in diesem Fall ein sehr geringes Spiel zwischen den beiden Rotoren gewährleistet ist. Bei einigen Anwendungen werden spezielle Beschichtungen auf der Oberfläche der Rotoren verwendet, um die Haltbarkeit und Langlebigkeit der Maschine zu erhöhen. Außerdem ist es möglich, in ölfreien Kompressoren mit höheren Drehzahlen zu arbeiten als in Verdichtern mit Öleinspritzung.

Wegen des Temperaturanstiegs und des geringeren volumetrischen Wirkungsgrads ist es trotz öleingespritzter Verdichter praktisch nicht möglich, die einströmende Luft auf höhere Nenndrücke (30 bar) zu verdichten, es sei denn, man macht den Verdichtungsprozess zweistufig (Two Stage), was durch den Einbau einer Zwischenstufe der Luftkühlung (Inter Cooling) möglich ist. Je nach Ausführung wird die Luft in der ersten Stufe auf einen Druck von 2-5 bar verdichtet und gelangt nach der Kühlung in die zweite Stufe, wo sie auf den Nenndruck des Kompressors von 8-10 bar verdichtet wird.

Der Gasverdichtungsteil des Rotors ölfreier Verdichter enthält zwar kein Öl, aber in dem Teil der Zahnräder, der die Rotoren verbindet und mit den Zahnrädern des Getriebes in Berührung kommt, kommt ein Schmiersystem (Ölpumpe, Ölfilter, Ölkühler usw.) zum Einsatz. Der Schmiermitteleintrag ist hier durch die Verwendung von Labyrinthdichtungen (Air Seal & Oil Seal) vom Luftdurchgang getrennt.

Ölfreie Schraubenverdichter mit Wasserschmierung (Water Inject):

Der Funktionsmechanismus dieser Verdichter ähnelt dem der Verdichter mit Öleinspritzung, mit dem Unterschied, dass im Verdichtungszyklus Wasser anstelle von Öl verwendet wird.

Der Einsatz von Wasser als dichtende Flüssigkeit hat Vorteile, darunter die Möglichkeit, dass durch nachgeschaltete Trockner das in den Verdichtungsprozess eingespritzte Wasser vollständig zu entfernen, sowie die Unbedenklichkeit für Anwendungen wie die Medizin-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie.

Die Einschränkungen dieses Systems bei der Verwendung von Wasser als Schmiermittel anstelle von Öl hängen mit der geringeren Viskosität von Wasser und dem Auftreten von Kavitationserscheinungen zusammen, was besondere Vorkehrungen erfordert und zu Unterschieden zum Öleinspritzsystem führt. Außerdem sollten die Qualität des Wassers (Härte,…) für dieses System besonders beachtet werden, damit die Zuverlässigkeit den industriellen Anforderungen gerecht wird.

Besonderheiten des Schraubenverdichters:

• Das Fehlen von Ölverunreinigungen am Ausgang ist der wichtigste Vorteil dieser Art von Verdichtern.
• Geeignet für die Verdichtung verschiedener Gase.
• Keine Schwankungen im Ausgangsdruck.
• Steigerung der Kapazität im Verhältnis zur Größe des Gehäuses durch die Möglichkeit, die Drehzahl der Rotoren zu erhöhen.
• Kein Ölverbrauch, da Öl nur im geschlossenen System, im Getriebe, benötigt wird.
• Verkürzung der Zeit für den Austausch des Ausgangsfilters, da kein Kontakt mit Öldämpfen besteht.
• Reduzierung des Energieverbrauchs aufgrund der Verringerung des Druckabfalls bei der Filtration am Verdichterausgang.
• Die ölfreien Kompressoren haben eine optimale Leistung hinsichtlich des Stromverbrauchs. Design, Fertigung und Betrieb des Verdichters sind so ausgelegt, dass sie ihre volle Betriebsleistung bei geringerem Stromverbrauch erbringen.
• Der Platzbedarf ist geringer als bei den meisten anderen Systemen mit gleicher Leistung.
• Sehr niedrige Schwingungen, dadurch keine Notwendigkeit, ein spezielles Fundament zu verwenden.
• Ein höherer Schallpegel im Vergleich zu ähnlichen öleingespritzten Modellen und die Notwendigkeit, geeignete Schalldämpfer zu verwenden.
• Die Ausgangstemperatur ist höher als bei vergleichbaren Modellen mit Öleinspritzung, und es müssen geeignete Kühler zur Temperaturregelung eingesetzt werden.
• Obwohl die Qualität der abgegebenen Luft höher ist und die Betriebskosten im Vergleich zu öleingespritzten Kompressoren niedriger sind, sind die Investitionskosten höher.
• Wenn kein ordnungsgemäßer Betriebsplan vorliegt oder umgesetzt wird, sind die Reparaturkosten wesentlich höher als bei ähnlichen öleingespritzten Modellen.

Beispiele für den Einsatz von ölfreien Schraubenkompressoren in der Industrie:

• Öl-, Gas- und petrochemische Industrie
• Verdichtung von bestimmten Gasen
• Instrumenten- und Elektronikindustrie
• Sprühsysteme für empfindliche Farben
• Lebensmittel-, Pharma- und Krankenhausanwendungen
• Industrien, die reinen Sauerstoff verwenden
• Bergbauindustrie

Fertigung und Produktion von ölfreien Schraubenkompressoren im Unternehmen HATCO:

HATCO blickt auf eine fast ein Vierteljahrhundert lange Geschichte in der Druckluft- und Industriegasindustrie zurück und hat zum ersten Mal im Iran ölfreie Schraubenkompressoren entwickelt und hergestellt, um die Industrie des Landes so weit wie möglich mit der modernen Technologie der Welt zu synchronisieren.

Wir sind stolz darauf, dass die HATCO Company als führendes Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung dieses strategischen Produkts alle notwendigen Prozesse bereitgestellt hat, um ein Qualitätsprodukt zu realisieren, das mit den besten ausländischen Beispielen mithalten kann. Dank zahlreicher erfolgreicher Projekte, die wir akquiriert und umgesetzt haben, konnten wir unsere Position in den wichtigsten Industriezweigen des Landes wie Öl, Gas, Petrochemie, Stahl, Medizin usw. festigen.

Der Einsatz aller organisatorischen Kapazitäten von HATCO hat zur Umsetzung verschiedener Projekte geführt, wie z.B. Präzisionsinstrumentenluft auf höchstem Qualitätsniveau und zu einem sehr wettbewerbsfähigen Preis im Vergleich zu bekannten ausländischen Wettbewerbern für inländische Kunden.

Neben dem Wissen um die Konstruktion und der internen Fertigungstechnologie, die mit großem Aufwand entwickelt und lokalisiert wurde, arbeitet HATCO mit den besten Herstellern und internationalen Marken zusammen, um einige der in diesen Paketen verwendeten Komponenten und Teile zu liefern und Technologie und technisches Wissen zu transferieren.

Ein breites Spektrum an Engineering- und Projektumsetzungsdiensten, Kundendienstleistungen einschließlich Bedienerschulung, Garantieleistungen und Lieferung geeigneter Ersatzteile sorgen für die Zufriedenheit der HATCO-Kunden.