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Eine vollständige Einführung zu Scrollkompressoren

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Um die verschiedenen Typen und Technologien von Kompressoren zu verstehen, müssen wir zunächst die beiden Grundprinzipien der Luftverdichtung verstehen: die dynamische Verdichtung und die Verdrängungsverdichtung. In diesem Artikel erläutern wir den Scrollkompressor. Dies ist ein Verdrängerkompressor mit vielen Anwendungsmöglichkeiten in Klimaanlagen und Kühlsystemen, Wärmepumpen und Autos. 

Was sind Scrollkompressoren?

Scrollkompressor, grafische Innenansicht

Ein Scrollkompressor, auch als Spiralkompressor oder Scrollpumpe bezeichnet, ist ein Verdrängerkompressor, der durch interne Verdichtung von Luft oder Gas funktioniert. Scrollkompressoren können ölgeschmiert oder ölfrei verdichtend sein. Letztere eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen eine saubere, trockene Luftqualität ohne Verunreinigung durch Öl in der Verdichtungskammer erforderlich ist.

Sehen Sie sich das Video an, um mehr zu erfahren.

Funktionsprinzip eines Scrollkompressors

Wie funktionieren Scrollkompressoren?

Scrollkompressoren verwenden zwei spiralförmige Schnecken, um die Luft zu verdichten. Eine der Schnecken bleibt fixiert, während die andere sich in einer Umlaufbewegung um die Mitte der unbeweglichen Schnecke bewegt. Während sich die Schnecke dreht, zieht sie Luft durch den Einlass ein, komprimiert sie und drückt sie in Richtung der Mitte. Schließlich wird die Druckluft durch den Auslass abgelassen.

Scrollkompressoren bestehen aus zwei spiralförmigen Schnecken, die miteinander verschraubt sind: eine unbewegliche Schnecke und eine rotierende Schnecke, die von einem Motor angetrieben wird. Der Vorgang der Komprimierung von Luft in einem Scrollkompressor umfasst mehrere Schritte:

  1. Oszillation: Die Schnecken oszillieren in einer kontinuierlichen Bewegung, ohne dass sich Metallteile berühren, wodurch Luft in halbmondförmigen Einschlüssen komprimiert wird.
  2. Bewegung der rotierenden Schnecke: Die durch eine kurzhubige-Kurbelwelle angetriebene rotierende Schnecke bewegt sich exzentrisch um die unbewegliche Schnecke, wodurch Luft aus dem Einlass an der Oberseite des Gehäuses angesaugt wird.
  3. Kompression: Die in den Einschlüssen zwischen den Schnecken eingefangene Luft wird allmählich verdichtet, während sie sich in Richtung Mitte bewegt.
  4. Auslass: Die Druckluft wird über den Auslassanschluss in der Mitte abgelassen, wo ein Rückschlagventil ein Zurückströmen verhindert.
  5. Stabilität: Die Phasenverschiebung von 180° sorgt für radiale Stabilität, und die interne Kompression minimiert Leckagen durch geringere Druckunterschiede zwischen den Lufteinschlüssen.

Über diese Schritte erreichen Scrollkompressoren eine effiziente und zuverlässige Luftverdichtung.

Erläuterung der Teile

  1. Kühlventilator: Hilft bei der Ableitung der während des Verdichtungsprozesses erzeugten Wärme, wodurch sichergestellt wird, dass der Kompressor effizient läuft und eine Überhitzung verhindert wird.
  2. Saugkammer: Der Bereich, in dem Luft oder Gas zuerst in den Kompressor gesaugt wird.
  3. Ansaugöffnung: Der Einlass, durch den Luft in die Saugkammer gelangt.
  4. Auslassöffnung: Der Auslass, durch den Druckluft oder Gas aus dem Kompressor abgelassen wird.
  5. Unbewegliche Schnecke: Das feststehende Spiralelement, mit dem die Kompressionskammer gebildet wird.
  6. Rotierende Schnecke: Das bewegliche Spiralelement, das von einem Motor angetrieben wird und die Luft durch Bewegung um die unbewegliche Schnecke verdichtet.
  7. Ausfallsicherer Temperatursensor: Eine Sicherheitsfunktion, die die Temperatur des Kompressors überwacht, um Überhitzung und mögliche Schäden zu verhindern.
  8. Die Kompressionskammer: Der Raum zwischen der festen und der rotierenden Schnecke, in der die Luft verdichtet wird, wenn sich die umlaufende Schnecke bewegt.

Scrollkompressoren: Vor- und Nachteile

Die meisten Menschen denken bei Kompressoren vermutlich an eine sperrige und laute Maschine. Scrollkompressoren sind aber genau das Gegenteil. Sie arbeiten ölfrei, sind kompakt und im Vergleich zu anderen Kompressortypen relativ leise.

Dank der einfachen Konstruktion des Scrollkompressors mit nur einem beweglichen Teil ist dieser Kompressortyp im Vergleich zum Kolben- und Schraubenkompressor sehr zuverlässig und auch leiser. Dadurch eignet er sich perfekt für empfindliche Arbeitsumgebungen, z. B. in einer Zahnarztpraxis. Ein weiterer Vorteil von Scrollkompressoren ist ihre Energieeffizienz. 

Vorteile:

  • Hoher Wirkungsgrad: Geringerer Energieverbrauch.
  • Leiser Betrieb: Geringerer Geräuschpegel.
  • Kompaktes Design: Platzsparend und einfach zu installieren.

Nachteile:

  • Kosten: Höhere Anfangskosten im Vergleich zu anderen Kompressoren.
  • Kapazitätsbeschränkungen: Nicht geeignet für Anwendungen mit hoher Kapazität.

Effizienz

Ähnlich wie bei einer internen Verdichtung in einem Schraubenkompressor wird die interne Verdichtung durch den Auslassanschluss bestimmt. Aufgrund der einzigartigen Konstruktion des Auslassanschlusses kann der Scrollkompressor bei minimalem Energieverbrauch mehr Luft oder Gas verdichten.

Im Vergleich zu anderen Kompressoren erreichen diese Maschinen den höchsten Wirkungsgrad im Verhältnis zu ihrem Volumen. Das liegt daran, dass keine Kolben benötigt werden, um das Gas zu verdichten.

Geräusche

Die Geräuschemissionen eines Scrollkompressors sind deutlich geringer als bei anderen Kompressoren. Der komplette Kompressionszyklus dauert 2,5 Umdrehungen, einschließlich der Umdrehungsphasen für Ansaugen, Verdichten und Auslass. Diese erfolgen simultan, so dass ein konstanter Strom pulsationsfreier Druckluft bereitgestellt wird.

Der Scrollkompressor bietet dank seines Scrollelements einen reibungslosen und vibrationsfreien Betrieb. Im Vergleich zu Kolbenkompressoren treten kaum Variationen beim Drehmoment auf. Die einfache Bauweise des Scrollkompressors umfasst nur ein bewegliches Teil. Dadurch ist er sehr zuverlässig und leiser als gleichwertige Kolben- und Schraubenkompressoren.

Wie wählt man den richtigen Scrollkompressor?

Bei der Auswahl eines Scrollkompressors müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden: Größe, Durchfluss und Anforderungen an die Luftqualität.

Bedarf Ermitteln:

  • Größe und Technologie: Ermitteln Sie die richtige Größe und die passende Technologie für Ihre Anwendung.
  • Luftqualität: Entscheiden Sie sich basierend auf den Anforderungen an die Luftqualität zwischen einem ölfreien oder einem ölgeschmierten Kompressor.

Kapazität und Durchfluss:

  • Für eine höhere Kapazität und einen höheren Durchfluss können Einheiten mit mehreren Scrollelementen (zwei oder vier) ausgewählt werden.
  • Möglicherweise ist es jedoch wirtschaftlicher, einen großen Kompressor anstelle mehrerer kleinerer zu verwenden.

Hauptmerkmale

  • Zuverlässigkeit: Weniger Komponenten als bei Kolbenkompressoren sorgen für hohe Betriebssicherheit.
  • Geringer Wartungsaufwand: Diese Maschinen erfordern nur einen minimalen Wartungsaufwand.

Modulare und digitale Scrollkompressoren im Vergleich

Modularer Scrollkompressor

  • Scrollkompressoren mit Variable Flow Technology bieten die Vorteile und Flexibilität eines modularen Systems. Sie verwenden zwei bis vier Kompressormodule, die in eine Haube integriert sind.
  • Darüber hinaus überwacht die Elektronikon®-Steuerung kontinuierlich den Status jedes Elements und startet und stoppt die Kompressorelemente. Dadurch wird sichergestellt, dass der Druckluftauslass dem Druckluftbedarf entspricht.
  • Außerdem garantieren die Druckluftqualität und die Benutzerfreundlichkeit dieser Einheiten einen reibungslosen Produktionsprozess.

Digitaler Scrollkompressor

  • Der digitale Scrollkompressor hingegen ist mechanisch konstruiert. Diese Maschine passt die Leistung des Kompressors an die Kühlanforderungen des gesamten Prozesses an.
  • Der digitale Scrollkompressor wird hauptsächlich in Kälte- und Klimaanlagen eingesetzt. Er gewährleistet bei diesen Anwendungen eine präzise Temperaturregelung. Wenn die Temperaturen beispielsweise während des Transports von Lebensmitteln stabil gehalten werden, führt dies zu einer besseren Qualität der Lebensmittel.

Anwendungen und Einsatzbereiche von Scrollkompressoren

Scrollkompressoren werden aufgrund ihrer Effizienz und Zuverlässigkeit in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt. Sie erfüllen die grundlegenden Anforderungen eines Allzweckkompressors und werden häufig in der Lebensmittel-, Kühl-, Klimatisierungs- und Transportbranche eingesetzt. Bei größeren Volumenanforderungen können Schraubenkompressoren mit Öleinspritzung effizienter sein.

Wo werden sie üblicherweise eingesetzt?

  • Labore und Forschung: Kalibrierung von Messinstrumenten, Analyse von Proben sowie Kontrolle der Umgebungsbedingungen in Reinräumen.
  • Medizin und Gesundheitsversorgung: Die Bereitstellung von sauberer Luft für Beatmungsgeräte und Inkubatoren, die Versorgung von chirurgischen Werkzeugen sowie die Unterstützung der Atmung während einer Operation.
  • Lebensmittel- und Getränkebranche: Nahrungsmittelverpackung und Vakuumversiegelung, Fleischverarbeitung und Karbonisierung.
  • Elektronik: Reinigung von Teilen, Aufrechterhaltung von Reinraumumgebungen und Verhinderung von Feuchtigkeit und Korrosion in der Präzisionsfertigung.

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen für leise und energieeffiziente Kompressoren, die absolut saubere Luft erzeugen. Nehmen wir die SF-Scrollkompressorserie von Atlas Copco, die seit mehr als 60 Jahren führend in diesem Bereich ist. Ihre einzigartigen Eigenschaften machen sie ideal für viele Fertigungsprozesse, bei denen saubere und ölfreie Druckluft eine Voraussetzung ist. Deshalb ist der SF die bevorzugte Wahl für empfindliche Innenräume wie Krankenhäuser, aber auch Labore, Brauereien, Bäckereien, Milchbetrieben, Elektronikhersteller und sogar die Kontaktlinsenproduktion.

Scrollkompressoren der SF-Serie: Ideal für empfindliche Umgebungen wie die Zahnmedizin

Zahnarzt mit Patient

Die Serie SF von Atlas Copco ist ideal für Umgebungen wie Zahnarztpraxen. Stellen Sie sich einen bereits unangenehmen Zahnarztbesuch vor, der durch den Geruch von Öl und das Geräusch lauter Kompressoren noch schlimmer wird. Die Serie SF beseitigt diese Probleme mit einer schallisolierten Haube, die den Geräuschpegel auf bis zu 53 dB(A) reduziert. Die kleine Stellfläche ermöglicht eine Installation nahe am Einsatzort.

Die Serie SF bietet einen Kapazitätsbereich von 1,9 bis 7,6 l/s (4,03 bis 16,10 cfm), einen maximalen Betriebsdruck von 10 bar (145 psi) und einen extrem niedrigen Taupunkt von 2 °C/36 °F. Das luftgekühlte Scrollelement sorgt für Effizienz, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit, während die hervorragende Effizienz der Motorenklasse IE3 den Energieverbrauch senkt. Und wichtigsten: Die SF-Serie erzeugt absolut saubere Luft.

Die ölfrei verdichtenden und nach ISO 8573-1 Klasse 0 zertifizierten Kompressoren von Atlas Copco setzen einen neuen Standard im Hinblick auf die Druckluftqualität und übertreffen die Testanforderungen. Durch diese Eigenschaften ist die SF-Serie unverzichtbar, um eine angenehme und hygienische Umgebung in Zahnarztpraxen zu erhalten, und trägt damit zu einem weniger unangenehmen Erlebnis für die Patienten bei.

Wir sind da, um zu helfen

Wir hoffen, dass dieser Leitfaden einen guten Überblick darüber bietet, ob ein Scrollkompressor für Ihre Anforderungen sinnvoll ist. Wenn Sie weitere Informationen wünschen, können Sie sich gerne mit uns in Verbindung setzen. Unser Team hilft Ihnen dann gerne weiter.

Fragen Sie einen Fachmann für Druckluftsysteme nach den besten Scrollkompressoren für Ihre Bedürfnisse.

Weitere Informationen zu Scrollkompressoren

SFR Railway compressor

Ölfrei verdichtender Scrollkompressor SFR 2–10

Der SFR-Scrollkompressor ist eine ölfrei verdichtende Druckluftlösung, die sich durch geringen Wartungsaufwand auszeichnet und speziell für Mobilitätsanwendungen konzipiert wurde. Er ist zuverlässig, für eine Einschaltdauer von bis zu 100 % und für schwierigste Einsatzbedingungen ausgelegt. Der SFR bietet Leistung und Flexibilität bei niedrigen Lebenszykluskosten und garantiert einen geräusch- und vibrationsarmen Betrieb. Er kann auf, im oder unter dem Fahrzeug installiert werden, und es sind spezielle leichte Modelle für Elektro- und Hybridbusse erhältlich. Verfügbar mit einem Volumenstrom (FAD) von 200 bis 1550 l/min

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