Benötigt ein Schraubenkompressor einen Tank?

Einführung in Schraubenkompressoren

Kolbenkompressoren sind der traditionelle Kompressortyp. Sie sammeln Druckluft in einem Druckluftbehälter. Kolbenkompressoren sind seit vielen Jahren im Einsatz und stellen nach wie vor eine vergleichsweise günstige Option dar.

Schraubenkompressoren sind eine neue, verbesserte Art von Luftkompressoren. Im Vergleich zu herkömmlichen Kolbenkompressoren können sie teurer sein. Dennoch setzen Fuhrparkmanager von Servicefahrzeugen weltweit Schraubenkompressoren aufgrund ihrer vielen Vorteile ein, darunter höhere Zuverlässigkeit und gleichmäßigere Leistung auch bei langen Betriebszyklen.

Damit Schraubenkompressoren funktionieren, muss Luft zwischen zwei ineinandergreifenden Rotoren eingeschlossen werden. Ihr Volumen muss beim Durchströmen der Luft zwischen den Rotoren verringert werden. Diese Volumenreduzierung erzeugt Druckluft und ist für viele Aufgaben hilfreich, z. B. zum Aufpumpen von Reifen und zum Betreiben von Druckluftwerkzeugen.

Innerhalb der Kategorie der Schraubenkompressoren sind ölfreie Einheiten tendenziell teurer, wartungsintensiver und lauter als öleingespritzte Einheiten. In den meisten Fällen lässt sich mit öleingespritzten Systemen in Kombination mit Trocknern und Filtern eine vergleichbare Luftreinheit erzielen. Schraubenkompressoren haben eine Lebensdauer von etwa 80.000 bis 100.000 Stunden, bevor eine Generalüberholung erforderlich ist. Sie liefern etwa 4–5 CFM pro PS, und bei öleingespritzten Modellen liegt der Ölgehalt im Restöl bei etwa 3 ppm, während der Betrieb mit einem Geräuschpegel von etwa 65–75 dBA und einer Innentemperatur von 140–160 °F erfolgt.

Arten von Schraubenkompressoren

Es gibt zwei grundlegende Arten von Schraubenkompressoren: ölgeschmierte und ölfreie. Die am weitesten verbreiteten industriellen Luftkompressoren sind ölgeschmierte Schraubenkompressoren, die sich in den meisten Anwendungsbereichen bewährt haben. Innerhalb dieser Hauptkategorien gibt es einige Unterkategorien. Ölfreie Kompressoren hingegen nutzen spezielle Beschichtungen und Dichtungen, um Luftlecks zu verhindern, anstatt eines Ölfilms. Viele verwenden ein zweistufiges Kompressionsverfahren mit einem Zwischenkühler zwischen den Stufen, um Überhitzung zu vermeiden und Ölmitrisse vollständig zu eliminieren.

Sockelmontage vs. Tankmontage

Schraubenkompressoren mit auf dem Chassis montiertem Tank speichern Druckluft in einem integrierten Luftbehälter. Mit integriertem Lufttrockner können sie eine Komplettlösung darstellen. Sockelmontierte Schraubenkompressoren sind eigenständige Geräte ohne eingebaute Trocknersysteme oder Tanks. Sie bieten mehr Flexibilität bei der Gestaltung von Kompressorsystemen. Pläne zur Lufttrocknung und -speicherung können an die Projektanforderungen angepasst werden.

Feste Drehzahl vs. variable Drehzahl

Schraubenkompressoren können mit fester oder variabler Drehzahl ausgestattet sein. Die Drehzahlregelung ermöglicht es Schraubenkompressoren, die Motordrehzahl an den schwankenden Luftbedarf anzupassen, wodurch die Energieeffizienz im Vergleich zu Modellen mit fester Drehzahl, die unabhängig von der Last mit voller Leistung arbeiten, deutlich verbessert wird. 

Durch die Integration von Druckbehältern können diese Kompressoren den Betrieb zwischen den Bedarfszyklen unterbrechen, anstatt kontinuierlich zu laufen. Dies optimiert den Energieverbrauch weiter und reduziert den Verschleiß der Komponenten.

Ein Kompressor mit fester Drehzahl liefert konstant 1001 TP3T Leistung, was ideal für Unternehmen mit konstantem Luftbedarf ist. Bei geringer Last arbeitet er jedoch ineffizient. Aufgrund dieses permanenten Volllastbetriebs benötigen Kompressoren mit fester Drehzahl für dieselbe Anwendung in der Regel größere Druckluftbehälter als Modelle mit variabler Drehzahlregelung (VSD). Ein Kompressor mit VSD passt die Motordrehzahl und die Luftleistung dynamisch an den tatsächlichen Luftbedarf an, wodurch die Energieeffizienz verbessert und Leistungsspitzen reduziert werden. Unternehmen mit schwankendem Luftbedarf im Schicht- oder Saisonverlauf können ihren Energieverbrauch und ihre Betriebskosten durch den Einsatz eines VSD-Schraubenkompressors senken.

So wählen Sie einen Tank für einen Schraubenkompressor aus

Größe

Die Tankgröße sollte der Leistung des Kompressormotors entsprechen. Ein überdimensionierter Tank erhöht unnötigerweise die Kosten und das Gewicht der Anlage, ohne die Leistung zu verbessern – zudem erhöht sich der Platzbedarf und die anfängliche Druckaufbauzeit. Ein zu kleiner Tank hingegen führt zu Engpässen, die die Druckluftversorgung von Druckluftwerkzeugen in Spitzenzeiten beeinträchtigen. Als allgemeine Richtlinie gilt: Das empfohlene Tankvolumen sollte 10¹ bis 20¹³ Liter des Abgasvolumens des Kompressors betragen. Typischerweise wird bei stationären Geräten ein größerer Druckluftbehälter verwendet, bei mobilen Geräten hingegen ein kleinerer. In Systemen mit mehreren Kompressoren richtet sich die Größe nach dem größten Kompressor.

Arbeitsdruck

Der Druck im Druckbehälter entspricht dem Ausgangsdruck des Kompressors. Anders ausgedrückt: Wenn Ihr Schraubenkompressor einen maximalen Betriebsdruck von 100 psi erzeugt, sollte Ihr Druckbehälter mindestens diesen Wert aufweisen. Das bedeutet, Sie benötigen einen größeren Behälter oder einen, der diese Kapazität aufnehmen kann.

Beispielsweise können zwei 50-Gallonen-Tanks an eine 100-Gallonen-Speicherlösung für einen 200-psi-Schraubenkompressor angeschlossen werden.

Wenn Ihr System jedoch einen größeren zulässigen Druckbereich, beispielsweise 120-150 PSI, toleriert, kann ein kleinerer Tank ausreichen, um Ihren Anforderungen gerecht zu werden, da der Kompressor mehr Spielraum für seine Arbeitszyklen hat, bevor er nachgeladen werden muss.

Es ist außerdem wichtig zu beachten, dass die Tankgröße in Kombination mit den Druckeinstellungen bestimmt, wie häufig der Kompressor zwischen Last- und Leerlaufbetrieb wechselt. Häufige Wechsel zwischen diesen beiden Zuständen belasten die internen Komponenten zusätzlich. Daher geht es bei der Wahl der richtigen Tankgröße und des passenden Druckbereichs nicht nur um die Speicherkapazität, sondern auch um den langfristigen Verschleiß der Maschine.

Wie viel Luft muss der Kompressor liefern?

Kompressoren benötigen je nach Anwendung unterschiedliche Werkzeuge und Geräte. Größere Geräte wie Druckluftbohrmaschinen, Schlagschrauber und Schleifmaschinen benötigen mehr Luft als Nagelpistolen oder Farbspritzgeräte. Berechnen Sie Ihren gesamten Luftbedarf, indem Sie die Luftmengen (in CFM) aller gleichzeitig laufenden Geräte addieren – beachten Sie dazu die Angaben auf dem Typenschild jedes Geräts.

Welche Art von Portabilität benötigen Sie?

Je nachdem, wofür Sie die Druckluft verwenden möchten, muss Ihr System möglicherweise sehr tragbar sein. In diesem Fall sollten Sie einen Druckluftbehälter mit Rädern und Griffen wählen, damit er leicht bewegt werden kann.

Materialien für den Bau eines Lagertanks

Gewicht und Haltbarkeit der Lagerlösung hängen von den verwendeten Baumaterialien ab. Stahltanks sind am häufigsten und sehr stabil, können aber auch sehr schwer sein. Aluminiumtanks sind leichter, aber weniger haltbar als Stahltanks.

Maximal zulässiger Druck

Der Druckbehälter muss mindestens dem maximalen Leistungsdruck Ihres Kompressors entsprechen und den geltenden lokalen Normen genügen (ASME in Nordamerika, PED in der EU). Der maximal zulässige Betriebsdruck ist auf dem Typenschild des Behälters angegeben – dieser darf niemals überschritten werden.

Umgebungstemperatur und Klima am Einsatzort des Kompressors:

Es ist sehr wichtig, einen Tank auszuwählen, der in extrem kalten oder heißen Umgebungen sowohl im niedrigen als auch im hohen Temperaturbereich ordnungsgemäß funktioniert.

Wichtige Faktoren, die bei der Verwendung eines Schraubenkompressortanks zu berücksichtigen sind

• Der Tank sollte sicher befestigt sein, da einige Modelle bei unzureichender Befestigung während des Betriebs eher zu Verschiebungen oder Vibrationen neigen.
• Achten Sie stets auf eine gute Belüftung des Tanks, da die Luftzirkulation um das Gerät herum dazu beiträgt, dass leistungsstarke Geräte stabile Betriebsbedingungen aufrechterhalten.
• Schließen Sie den Kompressor nicht direkt an eine nicht geerdete Steckdose an.

Tipps zur Wartung des Tanks eines Schraubenkompressors

Sobald der Lufttank Ihres Schraubenkompressors richtig installiert ist, ist es wichtig, die routinemäßige Wartung durchzuführen, damit Sie sicher sein können, dass er einwandfrei funktioniert.

Halten Sie Ihren Tank in gutem Zustand, indem Sie Folgendes tun:

Um die Leistung des Kompressors aufrechtzuerhalten, ist eine regelmäßige Reinigung erforderlich. Eine weniger regelmäßige Reinigung kann zu Ablagerungen im Inneren des Geräts führen und wichtige Ventile, Zylinder und andere bewegliche Teile beschädigen.

• Halten Sie die Bereiche um die Außenflächen des Tanks frei von Schmutz und Ablagerungen.
• Überprüfen Sie den Kompressortank regelmäßig auf Dellen, Lecks, Rost oder andere Beschädigungen und kontrollieren Sie, ob das Ablassventil, die Anschlüsse und die Nähte ungewöhnliche Abnutzungserscheinungen aufweisen.
• Überprüfen Sie alle Ventile und Armaturen des Luftkompressors auf Schäden und ersetzen Sie sie bei Bedarf.
• Stellen Sie sicher, dass alle elektrischen Verbindungen zur Kompressoreinheit sicher und frei von Korrosion oder Schmutz sind.
• Stellen Sie sicher, dass Ihr Schraubenkompressor sauber und trocken ist, bevor Sie ihn verwenden. Sollte sich beim ersten Einschalten Feuchtigkeit im Tank befinden, lassen Sie ihn vor der weiteren Verwendung aufwärmen. Dadurch verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass sich Kondenswasser im Gerät ansammelt, was zu internen Problemen wie Wasserschäden oder Korrosion der internen Komponenten führen kann.

Denken Sie daran, dass beim Abkühlen der heißen Druckluft im Inneren des Tanks Wasserdampf und Öl-Aerosole kondensieren und sich am Boden absetzen. Daher muss das Ablassventil regelmäßig geöffnet werden, um diese angesammelte Feuchtigkeit und Rückstände abzulassen, bevor sie weiter unten in der Leitung Korrosion oder Verunreinigungen verursachen.

Vorteile eines Tanks mit Schraubenkompressor

Bietet Energiespeicherung

Ein Druckluftbehälter dient als temporärer Speicher für Druckluft, bis Sie über deren Verwendung entscheiden. Die gespeicherte Druckluft kann im Notfall genutzt werden, und der Behälter kann als Reservebehälter fungieren. Er speichert überschüssige Energie und dient als Backup bei plötzlichem Bedarf, Auftragsspitzen oder Störungen am Kompressor. Bei manchen Modellen kann diese Reservekapazität den entscheidenden Unterschied zwischen einer reibungslosen Reaktion auf unerwarteten Bedarf und einem überlasteten, unterversorgten System ausmachen. Ein Druckluftbehälter kann lebensrettend sein, wenn er ordnungsgemäß gewartet wird.

Wirkt als Stabilisator

Bei schwankendem Druckluftbedarf wird der Druck zum Kompressor geleitet. Dies erfordert häufige, kurzzeitige Abschaltungen, verschwendet Energie und beeinträchtigt die Kompressoreffizienz und -produktivität. Ein unzureichendes Behältervolumen führt dazu, dass Schraubenkompressoren mit fester Drehzahl zu häufig zwischen Last- und Leerlaufbetrieb wechseln, was die mechanische Belastung der Einlassventile und Steuerelemente erhöht.

Ein Druckluftspeicher erleichtert die Stabilisierung des Prozesses, da die gespeicherte Energie plötzliche Bedarfsspitzen abdecken kann. Der Kompressor kann so entweder pausieren oder in festgelegten Zyklen effizient betrieben werden. Die dadurch reduzierte Taktfrequenz verringert zudem die mechanische Belastung von Motor, Rotoren und Lagern und trägt somit zur Verlängerung der Gesamtlebensdauer des Systems bei.

Verbessert die Energieeffizienz

Das wiederholte Ein- und Ausschalten des Kompressors führt zu einer übermäßigen Anzahl von Betriebszyklen und damit zu Energieverschwendung. Ein Druckluftbehälter verhindert dies und trägt so zur Verbesserung der Energieeffizienz bei, da er längere, gleichmäßige Kompressorlaufzeiten anstelle häufiger, kurzer Ein- und Ausschaltzyklen ermöglicht. Dadurch kann der Energieverbrauch um 10–201 TP3T reduziert werden. Die für die Aufrechterhaltung der verschiedenen Zyklen eingesparte Energie kann für sinnvolle Prozesse genutzt werden, was die Produktivität des Systems steigert.

Verbessert die Trocknerleistung

Die Verwendung eines Sammelbehälters vor dem Trockner kann dessen Leistung beeinträchtigen. Der Sammelbehälter kann als Wärmetauscher zur Kühlung der Druckluft beitragen. Die gekühlte Luft verliert einen Teil ihrer Feuchtigkeit und kondensiert im Sammelbehälter, bevor sie den Trockner erreicht. Kondensierte Feuchtigkeit läuft durch ein Ventil am Boden des Sammelbehälters ab und trocknet die Luft etwas. Dadurch wird die Arbeit des Trockners reduziert, wenn die Luft zunächst im Speicherbehälter gespeichert wird.

Reduziert die Belastung der Filter

Die Entfeuchtung der Druckluft im Speichertank ist auch für Koaleszenzfilter von Vorteil. Kondenswasser, das sich beim Ablassen von Wasser sammelt, wird abgeleitet, bevor es die Filter erreicht. Dadurch ist die Luft trockener und kann von den Filtern leichter verarbeitet werden. Beim Durchströmen der Filter sammelt sich weniger Feuchtigkeit an, was deren Funktion verbessert. Ein Speichertank kann somit auch die Belastung der Filter reduzieren.

Abschluss

Ein Schraubenkompressor benötigt für den Betrieb keinen Tank. Durch den Einbau eines Tanks lässt sich seine Leistung deutlich steigern. Der Tank ermöglicht eine bessere Luftspeicherung, gleicht Luftstromschwankungen aus und reduziert die Ein- und Ausschaltzyklen des Kompressors. Dies verlängert seine Lebensdauer und gewährleistet eine kontinuierliche Druckluftversorgung. Obwohl er auch ohne Tank funktioniert, verbessert die Anbringung eines Tanks an einem Schraubenkompressor dessen Funktionalität für verschiedene industrielle und gewerbliche Anwendungen.