Druckluft Ölfreie Kompressoren erzeugen dauerhaft Druckluft mit hohen Standzeiten

Druckluft und Vakuum kommen bei vielen Anwendungen im Maschinenbau zum Einsatz. Notwendige Voraussetzung ist häufig, dass die Luft frei von Ölrückständen bleibt. Selbstverständlich sind hohe Laufzeiten gefordert. Zudem werden die Pumpen in den Anlagen oft so verbaut, dass eine regelmäßige Wartung nicht möglich ist. Eine Lösung bieten moderne ölfreie Kompressoren und Vakuumpumpen.

Anbieter zum Thema

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

Treston Deutschland GmbH

CMS Automatisme

Dürr-Dental GmbH & Co. KG

Bis Mitte des vorigen Jahrhunderts waren fast ausschließlich flüssigkeitsgeschmierte Kompressoren im Einsatz. In der Regel wird hier die Schmierung mittels Öl aufrechterhalten, in Sonderfällen kommt auch Wasser zum Einsatz. Der Nachteil: Es ist ein regelmäßiger Austausch der Schmierflüssigkeit notwendig.

Öl in der Druckluft beeinträchtigt Arbeitsprozesse

Darüber hinaus bereitet das Öl in der Druckluft häufig Probleme bei nachfolgenden Arbeitsprozessen. Selbst wenn aufwendige Filteranlagen eingesetzt werden, kondensiert mit der Zeit Öl aus. Um dies zu vermeiden, müssen zusätzlich Kühlelemente und Kohlefilter eingesetzt werden. In anspruchsvollen Bereichen verwendet man daher immer häufiger ölfreie Systeme.

Die Ölfreiheit der Druckluft ist eines der Hauptargumente für trocken laufende Kompressoren. Trotz des technischen Aufwands sind die Vorteile groß:

• die Wartungsfreiheit, also keine hohen Folgekosten,
• kein Entsorgen von Altöl,
• keine Öldämpfe in der Umgebungsluft, also umweltfreundlich,
• das Arbeiten und Transportieren in allen Positionen,
• das Arbeiten bei Extremtemperaturen.

Die Qualität eines jeden Kompressors hängt in starkem Maße von dem Reibungsmechanismus zwischen Kolben und Zylinder ab. Man spricht von der tribologischen Materialpaarung. Im Laufe der Zeit haben sich Kunststoffmischungen auf PTFE-(Polytetrafluorethylen)Basis mit speziellen Zusätzen durchgesetzt.

Kunststoffe in ölfreien Kompressoren wichtig

Bei ölfreien Kompressoren werden die Führungs- und Dichtungsaufgaben von Kunststoff-Elementen übernommen, welche gegen geeignete Zylinderlaufflächen gleiten. Bei den Zylindern kommen heute Aluminium, Messing und bei aggressiven Medien Edelstahl zum Einsatz. Dank hochentwickelter Konstruktionen und ausgesuchter Materialien erreichen ölfreie Kompressoren von Dürr Technik eine Lebensdauer von bis zu 20 000 Stunden.

Die Konstruktion von ölfreien Kompressoren wurde durch die Entwicklung selbstschmierender Materialien möglich. Erst nachdem die Technik es zuließ, dünne PTFE-Folie (Kolbenhemd) in bester Qualität auf Aluminiumkolben zu kleben, entstand der heutige hochwertige „Marathon“-Kolben. Die Seitenkräfte werden dabei von einer großen Fläche aufgefangen. Auf Grund der sehr dünnen Wandung des PTFE-Kolbenhemdes wird die Problematik der unterschiedlichen Wärmedehnung von Aluminium und PTFE umgangen. Dabei sind sehr geringe Toleranzen zwischen Kolben und Zylinder erforderlich. Die Vorteile sind:

• geringer Verschleiß,
• hohe Standzeiten,
• ruhiger Lauf,
• geringe Leckraten,
• wenig Schadraum und
• hoher Wirkungsgrad.

Die Funktionsweise des Starrkolben-Prinzips ist ähnlich wie das des üblichen Standard-Kolbens. Ein Kolben wird in einem Zylinder mit Hilfe eines Pleuels auf und ab bewegt. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass Pleuel und Kolben eine Einheit bilden und starr miteinander verbunden sind (Bild 1).

Kunststoffmischung entscheidet über Lebensdauer der ölfreien Kompressoren

Den wichtigsten Faktor für die Lebensdauer stellt die Kunststoffmischung dar. Schon die Toleranzen im Ausgangsgranulat haben einen gro-ßen Einfluss auf die Lebensdauer. Bei der Dichtung (Topfmanschette) hat neben dem Material auch die Formgebung erhebliche Bedeutung für die Lebensdauer. Für jeden Kompressortyp müssen die Topfmanschetten individuell geformt und die Materialmischungen jedem Modell angepasst werden.

Die Geometrie der Kompressoren, die Vorspannung und die Kühlung beeinflussen dabei die Auslegung. Durch den Fortfall des Kolbenlagers und dank eines sehr einfach gestalteten Kolbens erweist sich die Konstruktion als kostengünstig. Weil Ungenauigkeiten weitgehend von der Dicht- und Führungsmanschette (Topfmanschette) aufgefangen werden, sind größere Toleranzen möglich. Dies zeigt sich in der nahezu konstanten Förderleistung des Kompressors bis zum völligen Verschleiß der Topfmanschette.

Fördermengen der ölfreien Kompressoren auch nach 5000 Betriebsstunden gleich

Versuche zeigten, dass die Fördermengen nach 5000 Betriebsstunden und 10 000 Schaltzyklen gleich geblieben waren. Nach dieser Laufzeit lassen sich Topfmanschette und Zylinder unkompliziert austauschen, so dass ein weiterer Betrieb möglich ist.

Bei Volumenströmen unter 500 l/min findet man bei Gaskompressoren heute überwiegend Kolbenkompressoren. Bei Druckmaschinen etwa werden über Pneumatikzylinder Steuer- und Sicherheitseinrichtungen betätigt. Die Kompressoren sind nicht nur klein und wartungsfrei, sie bieten auch gleichbleibende Leistung bei langen Standzeiten.

Ölfreie Kompressoren kommen auch in der Gastronomie bei Zapfanlagen zum Einsatz (Bild 2). Mit ihrer Hilfe lässt sich der CO2-Verbrauch senken und das Bier problemlos schneller zapfen. Dies bedeutet eine Reduzierung der Kosten, ist besonders umweltfreundlich und verbessert die Arbeitssicherheit.

Ölfreie Kompressoren bieten absolute Betriebssicherheit

Dank der Wartungsfreiheit und der gleichbleibenden, hohen Qualität eignen sich die ölfreien Kompressoren außerdem insbesondere für Branchen, die auf zuverlässig arbeitende Maschinen angewiesen sind. In der Medizintechnik beispielsweise ist absolute Betriebssicherheit gefordert. Anwendungen, entsprechend den strengen Medizingeräte-Richtlinien, sind Beatmungsgeräte, Sauerstoffgeneratoren, saubere Druckluftversorgung im OP und Absaugung.

Die ölfreie Technik verhindert, dass die erzeugte Druckluft durch Ölrückstände verunreinigt wird. Zudem stellt die konstante Förderleistung eine verlässliche Versorgung sicher – auch bei hohen thermischen Belastungen und langer Einschaltdauer (Bild 3).

Bei präzisen Messungen bieten ölfreie Kompressoren erhebliche Vorzüge. Gerade im Umweltschutz findet diese Technik Verwendung bei der Überprüfung der Luftgüte, der Wasserqualität und der Abgasmenge von Fahrzeugen. So liefern beispielsweise automatische Kompressorstationen in Staubmesswagen ölfreie Luft in der definierten Menge. Damit gewährleisten sie korrekte, reproduzierbare Messergebnisse.

Besonders hohe Maßstäbe werden an Geräte zur Überwachung der Raum- oder Kaminluft in Kernkraftwerken gelegt. In strengen Prüfungen müssen sie ihre Zuverlässigkeit beweisen. Ein wichtiges Kriterium für genaue Messungen ist vor allem, dass der Messgasdurchsatz während der Beanspruchung konstant bleibt. Ölfreie Kolben-Vakuumpumpen sorgen hier für eine einwandfreie Funktion. Aufgrund der ölfreien Technik entstehen keine Öldämpfe, die die Messungen verfälschen (Bild 4).MM

Dr.-Ing. Johannes Eickhoff ist Entwicklungsleiter bei Dürr Technik

(ID:219295)