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Wie der Name schon sagt, basiert die Konstruktion der Schraubenkompressoren auf Schrauben, die auch als „Rotoren“ bezeichnet werden. Im Wesentlichen werden diese Rotoren verwendet, um die Ansaugluft aufzunehmen und zu verdichten.
Schauen wir uns einmal an, wie das passiert:
Das Funktionsprinzip eines Schraubenkompressors ist so brillant wie einfach. Die ineinandergreifenden Schraubenrotoren des Druckluftkompressors befinden sich in einem Gehäuse. In der Regel gibt es zwei Rotoren, einen Hauptrotor und einen Nebenrotor. Jeder hat eine andere Form und eine andere Anzahl von Rillen oder „Zähnen“. In den meisten Fällen hat einer von ihnen vier Zähne und der andere sechs.
Zusammen wird dieses Herz des Druckluftkompressors auch als Verdichter bezeichnet. Durch das Einlassventil wird das Gehäuse, d. h. der Platz zwischen den Rotoren, mit Luft gefüllt. Wenn sich die Schrauben zu drehen beginnen, wird das Volumen der Luft verringert, während sie nach unten gedrückt wird. Dadurch steigt der Druck dieser Luft an.
Das ist zwar das grundlegende Kompressionsprinzip für jede Art von Schraubenkompressor, aber es gibt einen Unterschied zwischen öleingespritzten und ölfrei verdichtenden Kompressoren.
Es ist wichtig zu beachten, dass „ölfrei“ in diesem Zusammenhang nur bedeutet, dass kein Öl in diesen Prozess eingeführt wird. Die Druckluft dieses Kompressortyps kann immer noch Spuren von Öl enthalten, die in der Umgebungsluft vorhanden sind.
Sehen wir uns zunächst das Funktionsprinzip eines ölgeschmierten Schraubenkompressors an. Hier treibt ein Motor den Hauptrotor an, der wiederum den Nebenrotor antreibt. Das Öl dient dabei als Schmiermittel. Zusätzlich zu diesem Hauptzweck fungiert das Öl auch als Kühlmittel und dichtet die Verdichtungskammer ab.
In diesem Fall komprimiert die Verdichterseite ein Gemisch aus Luft und Öl. Dieses Gemisch strömt dann in einen sogenannten Abscheiderbehälter. Um die Druckluft sauber zu halten, wird hier der größte Teil des Öls abgeschieden. Bei diesem Trennverfahren wird die Zentrifugalkraft genutzt, d. h. die Luft dreht sich um den Tank und die schwereren Ölpartikel fallen aus. In Kombination mit einem Ölabscheideelement wird der Großteil des Öls in der Druckluft entfernt.
Das abgeschiedene Öl wird entweder wieder in den Verdichter eingebracht oder durch einen Ölkühler geleitet. Das hängt in der Regel von der Temperatur ab. Aus diesem Grund verfügt der Kompressor auch über ein thermostatisches Ventil, das das Öl auf den richtigen Weg leitet.
Die Druckluft hingegen bewegt sich zu einem Kühler und von dort zu seiner Anwendung.
In der Regel verfügt der Kompressor auch über ein Mindestdruck- (Rückschlag-)Ventil. Dadurch kann die Druckluft nicht aus dem System herausgelassen werden, bis ein Mindestdruck erreicht ist, der es dem Kompressor ermöglicht, sich selbst zu schmieren. Darüber hinaus verfügt der Kompressor über einige Filter. Ein Ölfilter entfernt Verunreinigungen wie winzige Partikel oder Wasser aus dem Öl. Und es gibt einen Luftfilter, der die Ansaugluft sauber hält. Außerdem verfügt der Kompressor über ein Abblasventil, das den eingeschlossenen Druck abbaut, wenn der Kompressor im Leerlauf läuft.
Bei ölfrei verdichtenden Schraubenkompressoren wird das Timing zwischen den beiden Rotoren durch ein Getriebe gesteuert. Obwohl das Fehlen von Öl dafür sorgt, dass die Luft sauberer ist, bedeutet dies auch, dass die Kammer nicht vollständig abgedichtet werden kann. Somit kann ein einstufiger ölfreier Kompressor nicht einen so hohen Druck erreichen, wie den, den ein öleingespritzter Schraubenkompressor erzielt. Aus diesem Grund sind viele ölfreie Modelle zweistufige Kompressoren.
Da kein Öl als Kühlmittel fungieren kann, werden diese Kompressoren außerdem heißer, wodurch sie weniger effizient sind.
Obwohl beide Kompressorentypen ähnlich aufgebaut sind, sind sie nicht identisch. Zum Beispiel haben ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren in der Regel zwei Verdichter mit einem Zwischenkühler dazwischen. Darüber hinaus gehört zu ihnen in der Regel ein geschmiertes Getriebe, in dem sich die Zahnräder für die Verdichter befinden. Um zu verhindern, dass das Öl in die Druckluft gelangt, befindet sich eine Öldichtung im Kompressor.
Andererseits ist kein Abscheiderbehälter, kein Ölkühler oder das Thermoventil erforderlich. Davon abgesehen sind die Komponenten jedoch gleich.
Aufgrund ihrer Unterschiede werden ölfreie und öleingespritzte Schraubenkompressoren für verschiedene Anwendungen verwendet. Zum Beispiel kommt dort ein ölfrei verdichtender Schraubenkompressor zum Einsatz, wo eine sehr hohe Druckluftqualität erforderlich ist. Dies gilt insbesondere für Anwendungen in der Pharma- sowie der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.
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