Wassereingespritzte Schraubenkompressoren liefern saubere Druckluft

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Höhere Flexibilität bei schwankendem Druckluftverbrauch

Wassereingespritzte Kompressoren bieten zudem bessere Möglichkeiten zur Drehzahlregelung und damit mehr Flexibilität und Energieeinsparung bei schwankendem Druckluftverbrauch. Bedingt durch die Notwendigkeit hoher Drehzahlen zur Vermeidung von unwirtschaftlichen Rückströmverlusten haben trockenlaufende Schraubenkompressoren nur eine begrenzte Möglichkeit zur energiesparenden Drehzahlregelung, da ihr Regelbereich (speziell hin zu niedrigen Drehzahlen) sehr stark eingeschränkt ist.

Aber dort wo Licht ist, ist auch Schatten. Bedingt durch das korrosive und „biologisch aktive“ Verhalten von Wasser muss konstruktiv, beispielsweise durch den Einsatz von korrosionsfesten Materialien und das Vorsehen einer internen Wasseraufbereitung, ein gewisser Aufwand betrieben werden.

Im „Herzen“ des Verdichters befindet sich ein Rotorenpaar aus hochwertigen, korrosionsbeständigen Materialien. Das Gehäuse der Verdichterstufe wird zudem aus nicht rostenden Metalllegierungen hergestellt. Zur Stufenlagerung kommen fettgeschmierte Lager zum Einsatz. Bei diesen Lagern wird die dauerhafte und absolute Ölfreiheit der Druckluft unter allen Umständen durch eine dreifache Absicherung des Verdichtungsraumes garantiert: Wellenabdichtungen auf den Rotorwellen verhindern das Eindringen von Fett aus den Lagern in den Verdichtungsraum. Mechanische, wassergeschmierte Gleitringdichtungen dienen außerdem als zusätzliche „Fettsperre“.

Letztendlich ist der fettgeschmierte Raum der Lager mit atmosphärischen Öffnungen versehen, damit bei Bedarf überschüssiges Fett austreten und auf Grund eines natürlichen Druckgefälles nicht in den Verdichtungsraum gelangen kann. Dieses dargestellte System garantiert 100%ig die Ölfreiheit der Druckluft sowie eine vergleichbare Stufenstandzeit wie bei ölgeschmierten Verdichterstufen.

Integrierter Kältetrockner ist vielseitig einsetzbar

Für den zuverlässigen Betrieb des Schraubenkompressors Lento mit Wassereinspritzung ist eine bedarfsgerechte und permanente Aufbereitung, Überwachung und Regelung des Kreislaufwassers unabdingbar. Eine kleine „Revolution“ im Bereich der Wasseraufbereitung stellt der Einsatz eines integrierten Kältetrockners dar (Bild 4).

Dieser wird dabei nicht wie allgemein üblich zur Trocknung der Druckluft eingesetzt, sondern er dient primär als Frischwasserproduzent. Dabei wird über einen integrierten Kältetrockner der Druckluft permanent Feuchtigkeit entzogen und als Frischwasser in den internen Kühlkreislauf zurück geführt. Der Kompressor muss nur einmal bei der Inbetriebnahme mit normalem Leitungswasser befüllt werden und erzeugt dann sein Frischwasser kontinuierlich selbst.

Dieses einfache und funktionelle System bringt für den Betreiber entscheidende Vorteile: Es fallen keine zusätzlichen Kosten während des Betriebs für die Zufuhr von Frischwasser an. Da von extern kein Frischwasser zugeführt werden muss, kann die Anlage unabhängig von vorhandenen Wasserleitungsnetzen eingesetzt werden.

Weiterhin wird die Betriebssicherheit der Anlage entscheidend erhöht, da in dem über den integrierten Kältetrockner produzierten Frischwasser kein Kalk enthalten ist, der sich im System ablagern kann. Bei einer externen Frischwasserzufuhr wäre eine entsprechende Filtration des Wassers vorzusehen, um den gleichen Effekt zu erreichen.

Integrierter Kältetrockner kühlt „nebenbei“ auch die Druckluft

Der integrierte Kältetrockner wird zwar in erster Linie als „Wasserproduzent“ eingesetzt, kühlt aber als angenehme Nebenerscheinung die Druckluft auf einen Drucktaupunkt zwischen 3 und 5 °C ab, je nach Anlagengröße und Auslastung. Dadurch kann in vielen Fällen auf einen zusätzlichen, externen Kältetrockner verzichtet werden. Sollte dennoch ein zusätzlicher Trockner erforderlich sein, beispielsweise ein Adsorptionstrockner, kann dieser natürlich aufgrund der bereits vorgetrockneten Luft kleiner und damit kostengünstiger dimensioniert werden.

Um das Wasser nach dem Verdichtungsprozess wieder abzukühlen, werden in den Kompressoren großflächige Wärmetauscher eingesetzt, die für eine stets optimale Wassertemperatur im Kühlkreislauf sorgen. Die-se Wärmetauscher können je nach kundenseitigem Anforderungsprofil wasser- oder luftgekühlt ausgeführt werden. Aufgrund der niedrigen Verdichtungsendtemperatur, besonders beim Einsatz eines integrierten Kältetrockners, kann auf einen zusätzlichen Luft-Luft-Wärmetauscher zum Abkühlen der Druckluft vor dem Austritt in das Kundennetz verzichtet werden.

Der Keimzahlbildung wird effektiv entgegengewirkt

Als wesentliches Argument gegen die Wassereinspritzung wurde in der Vergangenheit immer wieder die Keimzahl-Konzentration im Wasserkreislauf aufgeführt. Es stimmt, Wasser ist „biologisch aktiv“. Das heißt: Nach einer bestimmten Standzeit in einem geschlossenen System besteht die Möglichkeit der Algen- und Keimbildung. Um dem entgegenzuwirken, werden die Anlagen weiterhin mit einem mehrstufigen „Sicherheitssystem“ ausgestattet, sodass biologisch-chemische Probleme erst gar nicht entstehen können.

Bei den wassereingespritzten Kompressoren Lento, die über einen integrierten Kältetrockner zur Frischwasserproduktion verfügen, wird beispielsweise ständig mehr Frischwasser produziert als im System benötigt wird. Überschüssiges Wasser wird dabei am Wasserbehälter mittels eines Sensorableiters mit Minimal-maximal-Überwachung automatisch abgeschieden.

Dieses Wasser kann ohne weitere Aufbereitung in das öffentliche Abwassernetz eingeleitet werden. Durch die permanente Zufuhr von selbst erzeugtem Frischwasser und das gleichzeitige Ableiten von überschüssigem Wasser aus dem Kühlkreislauf wird das Wasser häufig „ausgetauscht“.

Ein zusätzlicher Wasserfilter reinigt das Wasser von Schwebstoffen und Feststoffpartikeln. Als dritte „Sicherheitskomponente“ sorgt eine Opferanode dafür, dass Mineralien, die vom Wasser verbraucht werden, dem Wasser wieder zur Verfügung gestellt werden, damit die wasserführenden Metallteile nicht vom Wasser angegriffen werden. Dieses Prinzip ist aus vielen Technikbereichen und sogar der Haustechnik hinreichend bekannt und bewährt.

Mikrobiologische Unbedenklichkeit ist belegt

Durch diese mehrstufigen „Sicherheitssysteme“ innerhalb des Schraubenkompressors wird garantiert, dass die verbleibende Keimzahl innerhalb der Druckluft nicht steigt, ganz im Gegenteil, die Keimzahl wird drastisch gesenkt. Wie sich diese Sicherheitssysteme auf die Druckluft auswirken, wurde unter anderem durch unabhängige Institute überprüft. Als Beispiel kann hier eine Untersuchung des renommierten deutschen Institutes Fresenius herangezogen werden, bei der unter anderem die Mikrobiologie bezüglich der Keimdichte gemessen wurde.

Technik erzielt die höchste Qualitätsstufe

Bei dieser Untersuchung wurde eine Keimdichtezahl der Umgebungsluft von 43 lebenden Keimen gemessen. Nachdem diese Umgebungsluft im wassereingespritzten Kompressor verdichtet wurde, konnte auf der Druckluftaustrittsseite nur noch ein Wert unterhalb der Erfassungsgrenze an lebenden Keimen gemessen werden. Eine weitere Untersuchung hinsichtlich der Restölanteile wurde vom TÜV Rheinland vorgenommen und hier wurde die Lento-Baureihe nach ISO 8573-1 Klasse 0 (der höchsten möglichen Qualitätsstufe) klassifiziert.

Almig hat die Technologie der Wassereinspritzung nicht neu erfunden, aber durch die Kombination bekannter und bewährter Komponenten wirtschaftlich, beherrschbar und garantiert betriebssicher gemacht. 100% ölfreie Druckluft, erzeugt durch die wassereingespritzten Schraubenkompressoren, bieten Druckluft höchster Qualität und realisieren so die Vorraussetzung für die Kontinuität und Qualität vieler Fertigungsprozesse.

Volker Thomassen verantwortet das Produktmarketing der Almig Kompressoren GmbH in 73257 Köngen.

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