Funktionsprinzip eines Schraubenkompressors

Ein Schraubenkompressor arbeitet mit einem Haupt- und einem Nebenrotor, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen. Durch diese Bewegung wird Luft angesaugt und verdichtet, wenn der Raum zwischen den Rotoren und ihrem Gehäuse abnimmt. Die Druckluft wird dann über den Auslass abgelassen.

Jedes Schraubenelement hat ein festes, konstruktionsbedingtes Druckverhältnis, das von seiner Länge, der Steigung der Schraube und der Form des Auslassanschlusses abhängt. Um maximale Effizienz zu erreichen, muss das konstruktionsbedingte Druckverhältnis an den erforderlichen Betriebsdruck angepasst werden. 

Die Drehzahl der Rotoren ist auf einem bestimmten Niveau optimiert, um mechanische Verluste (durch Wärme bei sehr hoher Geschwindigkeit) und volumetrische Verluste (Luftverluste durch sehr niedrige Geschwindigkeit) zu minimieren.

Es gibt auch Varianten mit fester Drehzahl und mit variabler Drehzahlregelung (VSD). Der grundlegende Unterschied ist:

• Kompressoren mit fester Drehzahl laufen bei fortlaufend konstanter Drehzahl.
• Bei der VSD-Technologie (variable Drehzahlregelung) dreht der Motor mit der entsprechenden Drehzahl im Verhältnis zur erforderlichen Druckluftmenge.

Moderne ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren mit hoher Drehzahl verfügen über asymmetrische Schraubenprofile, was zu einer deutlich verbesserten Energieeffizienz aufgrund der geringeren internen Leckage führt.

Außengetriebe werden am häufigsten verwendet, um die Position der gegenläufigen Rotoren zu synchronisieren. Da die Rotoren weder miteinander in Kontakt kommen noch mit dem Kompressorgehäuse, ist in der Verdichtungskammer keine Schmierung erforderlich. Folglich ist die Druckluft vollständig ölfrei.

Das konstruktionsbedingte Druckverhältnis wird durch den Grenzwert für die Temperaturdifferenz zwischen Einlass und Auslass begrenzt. Aus diesem Grund verfügen ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren häufig über mehrere Stufen und Zwischenkühlungen, um höhere Drücke zu erreichen.

Eine Variante wird manchmal auch als ölgefluteter Kompressor oder öleingespritzter Kompressor bezeichnet. Der Fachbegriff lautet jedoch „ölgeschmiert“.

Ölgeschmierte Schraubenkompressoren pumpen Öl in die Verdichtungskammer. Dieses Öl kühlt und schmiert das Kompressorelement, wodurch Wärme abgeführt und Leckagen in der Verdichtungskammer minimiert werden.

Ölgeschmierte Schraubenkompressorelemente können für hohe Druckverhältnisse hergestellt werden. Eine Verdichtungsstufe ist in der Regel für einen Druck von bis zu 14 bar oder mitunter 17 bar ausreichend – allerdings auf Kosten der Energieeffizienz.

Kompressoren mit fester Drehzahl sind sehr effizient, wenn sie kontinuierlich mit einer Kapazität von 100 % betrieben werden, aber die meisten Anlagen benötigen diesen Grad an Produktivität nicht. Bevor der Motor zum Stillstand kommt, läuft er weiter, es wird jedoch in dieser Zeit keine Druckluft produziert. Folglich wird dabei Energie und Geld verschwendet.

Diese Ineffizienz und Verschwendung ist in der Regel in Anlagen zu beobachten, die im Mehrschichtbetrieb arbeiten und große Schwankungen des Volumenstrombedarfs über den Tag hinweg aufweisen.

VSD-Kompressoren erhöhen die Drehzahl des Motors, wenn der Druckluftbedarf steigt. Dadurch wird ein höherer Volumenstrom erzeugt. Wenn der Bedarf sinkt, verlangsamt sich der Motor automatisch und verbraucht nur die erforderliche Energie für den entsprechenden Volumenstrom.

An produktionsschwachen Tagen, bei Arbeitsunterbrechungen oder in der zweiten und dritten Schicht ist die VSD-Technologie besonders praktisch. Diese Art von Druckluftkompressor spart Strom und Geld im Vergleich zu Modellen mit fester Drehzahl.

Da der Energieverbrauch von Druckluft mehr als 80 % der Kosten eines Kompressors ausmacht, ist es wichtig, effiziente Geräte zu wählen.

Rotationskompressoren sind aufgrund Ihrer Vielseitigkeit sehr beliebt. Für jede Anwendung gibt es auch den passenden Rotationskompressor. Atlas Copco bietet Schraubenkompressoren mit drei Antriebsarten an, die jeweils ihre eigenen Vorteile bieten.

• Riemenantrieb: Diese Kompressoren sind sehr robust sowie einfach zu installieren und zu warten. Darüber hinaus haben sie die niedrigsten Anschaffungskosten bei den Schraubenkompressoren. Diese Kombination macht sie zu einer guten Wahl für kleinere Anwendungen.
• Zahnradantrieb: Ein Zahnradantrieb sorgt für leisere Kompressoren. Die Anschaffungskosten sind höher als bei einem Riemenantrieb, die Kompressoren sind aber energieeffizienter. Wenn Sie den Kompressor also häufig einsetzen, macht sich diese Investition dank der Energieeinsparungen mit der Zeit bezahlt.
• Direktantrieb: Das ist die optimale Rotationskompressortechnologie. Der innovative Direktantrieb bietet unübertroffene Effizienz und Leistung. Diese Kompressoren sind von den drei Typen die leisesten. Schraubenkompressoren mit Direktantrieb sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich – von einer Grundkonstruktion für die kleineren Modelle bis hin zu den Kompressoren mit hocheffizienten Antrieben mit variabler Drehzahlregelung.

Wenn Sie anspruchsvolle Anwendungen über lange Zeiträume betreiben, z. B. in einer Fabrik, einer Industrieanlage oder einer Werkstatt, sollten Sie die Umstellung auf einen Schraubenkompressor in Betracht ziehen.

Vorteile eines Schraubenkompressors in der Industrie:

• Sie sind so konzipiert, dass sie rund um die Uhr in Betrieb bleiben können.
• Sie können mit höheren Volumenströmen arbeiten und dabei die erzeugte Wärme abführen.
• Sie sind leiser im Vergleich zu Kolbenkompressoren.
• Sie weisen weniger Verschleiß auf.
• Sie benötigen in der Regel weniger Platz.
• Sie übertreffen Kolbenkompressoren in Bezug auf die Effizienz bei ca. 15 kW (20 PS).
• Die abgelassene Druckluft enthält weniger Öl und Verunreinigungen.