Kompressoren
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Baustellenkompressor
Zur Erzeugung von Druckluft eignet sich der Baukompressor. Das Gerät besteht aus einem Motor mit dessen Hilfe über Kompressorschrauben Luft verdichtet wird. Der Motor ist bei mobilen Geräten auf einem Einachsfahrgestell montiert. Bei größeren stationären Geräten handelt es sich dagegen um Containeraufbauten. Die Druckluft wird mittels einer Doppelschraube erzeugt, welche die einströmende Luft während der Schraubendrehung verdichtet.
Die Idee zum Bau eines Schraubenverdichters entstand schon im Jahre 1878, die Geometrie der Oberflächen konnte aber wegen technischer Schwierigkeiten nicht hergestellt werden. Etwa ein halbes Jahrhundert später, im Jahre 1930, hatte man dann die fertigungstechnischen Voraussetzungen dafür, um die komplizierte Schraubengeometrie herzustellen. Einem schwedischen Ingenieur namens Alfred Lysholm gelang es, den ersten Schraubenkompressor der Welt herzustellen und erfolgreich einzusetzen. Anfänglich konnte sich der Kompressor jedoch gegenüber dem gängigen Kolbenkompressor nicht durchsetzen. Die internen Verluste an den Schrauben waren zu groß, um von einem effektiven Kompressor und vor allem von einer Alternative zum Kolbenkompressor zu sprechen. Noch einmal 40 Jahre mussten vergehen, bis dann endlich der entscheidende Punkt in der Verbesserung des Wirkungsgrades gefunden wurde. Eine Öleinspritzung in die Kompressorstufe senkt die Verlustrate erheblich und dient dem Kompressorblock gleichzeitig als Kühlung. Außerdem konnten dann Wälzlager verwendet werden, anstelle der bis dahin gängigen Gleitlager. Insgesamt führte diese Erkenntnis zu sehr einfach gebauten, aber dennoch robusten Verdichtern. Schraubenverdichter haben sich inzwischen bewährt – etwa die Hälfte aller laufenden Kompressoren sind Schraubenverdichter.
Funktionsweise eines Schraubenkompressors
Zwei parallel angeordnete, mechanisch zwangsgekoppelte Wellen mit ineinandergreifender schraubenförmiger Verzahnung sind das Herz dieser Anlage. An der Wälzlinie zwischen den Wellen ist der Durchgang für das zu fördernde Medium mechanisch (durch die notwendigerweise präzise Fertigung der Zahnung) verschlossen. Das Kompressionsmedium befindet sich in den Zahngängen und wird von der Gehäusewandung darin gehalten. Es wird in Achsrichtung gefördert. An den beiden Stirnseiten befinden sich Steuerschlitze für Ein- (Saugseite) und Auslass (Druckseite). Die Wellenlänge, Steigung der Spiralen und die Steuerschlitze müssen so angepasst sein, dass kein direkter Durchgang von der Druck- zur Saugseite besteht, also kein Rückfluss entstehen kann. Der geförderte Massenstrom ist, von den Verlusten abgesehen, drehzahlabhängig.
Das Medium füllt auf der Saugseite einen Zahngang je Welle, der sich beim Weiterdrehen saugseitig am Abwälzpunkt verschließt. Er bildet nun um die Welle spiralförmig einen Luftschlauch. Bei weiterer Drehung wird er befördert. An das druckseitige Ende transportiert, öffnet die Mechanik den Schlauch wieder, das Medium wird durch das Weiterwälzen der Verzahnung aus der Maschine gefördert.
Wird eine weitgehend impulslose Verdichtung von den folgenden Anlagen verlangt, muss im Verdichter schon vorkomprimiert werden. Dazu wird das Gas nicht einfach hinter dem Verdichter freigegeben. Dem sich öffnenden Zahngang auf der Druckseite wird deshalb eine Wand entgegengestellt. Beim Weiterdrehen der Welle verkleinert sich das Volumen unseres Luftschlauchs, da er quasi gegen die Wand fördert. Es wird verdichtet. Nun kann je nach verlangtem Druck früher oder später dieser Luftschlauch durch einen Steuerschlitz freigegeben werden. Früher bzw. kleinerer Winkel bedeutet dabei eine geringere Verdichtung, später bzw. größerer Winkel eine höhere Verdichtung.
