Lesen Sie, wie Kompressoren funktionieren und nach welchen Parametern Sie einen Kompressor für Ihre Werkstatt oder Ihren Betrieb auswählen sollten.
Inhalt des Artikels:
- Wie funktionieren Kompressoren?
- Wie geht man bei der Auswahl eines Kompressors vor?
- Häufigkeit der Kompressornutzung
- Berechnung des benötigten Luftvolumens
- Qualität der Druckluft
- Tipps für Kompressoren
Ein Kompressor ist ein Gerät, das den Luftdruck durch Komprimierung erhöht und somit dessen weitere Nutzung ermöglicht. Die Auswahl des richtigen Kompressors hat einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz und Produktivität der Arbeit. Es ist daher unerlässlich, ein Gerät mit entsprechender Leistung, Größe, Geräuschentwicklung und Energieeffizienz zu wählen.
Z. B. ist für feine handwerkliche Arbeiten ein leiser und kompakter Kompressor besser geeignet, während für den industriellen Einsatz ein leistungsstärkeres und robusteres Modell die bessere Wahl ist.
In den folgenden Zeilen gehen wir die einzelnen Aspekte der Kompressorauswahl durch. Zuerst schauen wir uns jedoch an, nach welchem Prinzip diese pneumatischen Geräte arbeiten. Am Ende des Artikels finden Sie dann Empfehlungen für konkrete Geräte je nach unterschiedlicher Nutzung.
Wie funktionieren Kompressoren und wie sehen sie aus?
In der Praxis verwenden wir am häufigsten zwei Arten von Kompressoren, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten: Kolbenkompressoren und Schraubenkompressoren.
Kolbenkompressoren
Kolbenkompressoren sind meist mobile Geräte, die mit einem Griff versehen und auf Rädern montiert sind, um einen einfachen Transport zu ermöglichen.
Im Vergleich zu Schraubenkompressoren sind sie günstiger, aber gleichzeitig lauter und erzeugen stärkere Vibrationen. Es gibt jedoch auch Geräte in schallgedämmter Ausführung. Eine geringere Geräuschentwicklung erreichen Sie auch durch den Einsatz von Mehrzylinderkompressoren, die dank bis zu drei Kolben mit niedrigeren Drehzahlen arbeiten können.
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Bei einem Kolbenkompressor wird die Luft zunächst angesaugt und dann durch einen Kolben verdichtet, der sich in einem Zylinder bewegt, ähnlich wie im Verbrennungsmotor eines Autos. Die Druckluft wird anschließend in einen Druckbehälter, den sogenannten Luftbehälter (Kessel), den auffälligsten Teil des Kompressors, geleitet. Bei Erreichen des gewünschten Drucks schaltet der Druckschalter den Kompressor ab und umgekehrt – wenn der Schalter einen Druckabfall feststellt, aktiviert er den Kompressor wieder. Auf diese Weise wird ein konstanter Druck aufrechterhalten. Der Antrieb des Kompressors erfolgt durch einen Elektromotor, der eine Kurbelwelle antreibt, die mit dem Kolben selbst verbunden ist. Hinsichtlich des erreichbaren Drucks unterscheiden wir:
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Funktionsprinzip eines Kolbenkompressors.@KATEGORIE@(/de/pistove-kompresory/)(10,random)(slider)
Schraubenkompressoren
Schraubenkompressoren haben weniger bewegliche Teile, daher ist ihr Betrieb leiser und vibrationsfrei. Im Vergleich zu Kolbenkompressoren sind sie größer, widerstandsfähiger und haben eine längere Lebensdauer. Ihr Einsatzgebiet liegt eher in Industriebetrieben als in Werkstätten. Gleichzeitig sind sie jedoch teurer.
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Die Basis eines Schraubenkompressors bildet – wie der Name des Geräts schon sagt – ein Paar ineinandergreifender Schrauben. Durch deren Drehung und Annäherung wird die Luft im Zwischenraum komprimiert und ihr Druck erhöht. Genau wie beim Kolbenkompressor wird die Luft von einer Seite angesaugt und von der anderen Seite in den Luftbehälter gedrückt. Für den Antrieb der Schrauben sorgt wiederum ein Elektromotor, dessen Leistung Sie durch den Anschluss eines Frequenzumrichters regulieren können. Zur Reduzierung der Reibung und der Betriebstemperatur werden auf die beweglichen Teile des Kompressors in der Regel Mineralöle und andere Schmiermittel aufgetragen. Es gibt aber auch ölfreie Versionen (siehe unten). |
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Wie geht man bei der Auswahl eines Kompressors für Werkstatt oder Betrieb vor?
Bei der Auswahl eines Geräts sollten Sie zunächst über einige Schlüsselfragen nachdenken:
- Wie oft wird der Kompressor in Betrieb sein?
- Welches Volumen an Druckluft benötigen Sie?
- In welcher Qualität benötigen Sie die Druckluft?
Diese Tabelle dient dem schnellen Vergleich |
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| Kompressortyp | Nutzungshäufigkeit | Maximaler Luftdruck (unsere Kompressoren) |
Leistungsregelung | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kolbenkompressor | idealerweise 4–6 Einschaltungen pro Stunde max. 10 Einschaltungen/Std |
11 Bar (einstufige Geräte) 16 Bar (mehrstufige Geräte) |
mittels Druckschalter | |||||||||
| Schraubenkompressor | kontinuierlich | 16 Bar | Druckschalter Frequenzumrichter Saugklappen |
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1) Häufigkeit der Kompressornutzung
Es gilt, dass für den sporadischen Einsatz in der Heimwerkstatt oder im Kleinbetrieb ein Kolbenkompressor die ideale Wahl ist. Sie können ihn nach Bedarf ein- und ausschalten, müssen aber bedenken, dass sich diese Modelle bei jedem Einschalten abnutzen. Bei häufigerem Gebrauch bzw. längerem Betrieb überhitzen Kolbenkompressoren und gehen kaputt. Die ideale Betriebsfrequenz ist:
- 4 Einschaltungen pro Stunde, Laufintervall höchstens 10 Minuten (Kompressoren für kleine Werkstätten und Garagen),
- 6 Einschaltungen pro Stunde, max. Einschaltintervall 20 Minuten (Kompressoren für den professionellen Einsatz).
Für den dauerhaften und intensiven Betrieb sind hingegen Schraubenkompressoren besser geeignet, die für den Dauerbetrieb und höhere Leistung ausgelegt sind. Bei Schraubenkompressoren können Sie zudem eine bessere Leistungsregelung und eine effizientere Druckluftaufbereitung erwarten. Sorgen Sie bei beiden Gerätetypen für einen rechtzeitigen Ölwechsel, den Austausch der Filtereinsätze und achten Sie generell auf die Wartung.
Regeln für die Verwendung eines Kolbenkompressors
Damit Ihr Kolbenkompressor lange und zuverlässig funktioniert, ist es wichtig, einige Grundsätze zu beachten:
- Wechseln Sie die Ein- und Ausschaltzeit des Geräts im Verhältnis 3:1 ab – das bedeutet, wenn der Kompressor z. B. 9 Minuten läuft, lassen Sie ihn anschließend 3 Minuten ruhen.
- Begrenzen Sie die Anzahl der Einschaltungen – höchstens 10 Einschaltungen pro Stunde. Häufiges Einschalten führt zu übermäßigem Verschleiß des Motors und des Aggregats selbst.
Ob Sie sich für einen Kolbenkompressor entscheiden, hängt u. a. auch vom täglichen Gesamtvolumen der Druckluft ab (unter Berücksichtigung der notwendigen Betriebspausen – die Berechnung finden Sie unten).
Regeln für die Verwendung eines Schraubenkompressors
Schraubengeräte müssen unbedingt jeden Tag genutzt werden. Der Kompressor muss mindestens einmal alle 24 Stunden seine Betriebstemperatur von 80 °C erreichen, damit (mittels Ölabscheider) die überschüssige Feuchtigkeit entfernt wird, die durch Kondensation entsteht. Andernfalls korrodiert der Schraubenblock schnell.
Die Leistung eines Schraubenkompressors können Sie durch den Anschluss eines Frequenzumrichters regulieren, der durch Änderung der Antriebsdrehzahl die Leistung des Kompressors, also die gelieferte Druckluftmenge, je nach Bedarf reduziert und erhöht. Bei günstigeren Geräten übernimmt eine Saugklappe eine ähnliche Rolle.
Details finden Sie im Artikel über den effizienten Betrieb von Schraubenkompressoren.
2) Benötigtes Luftvolumen des Kompressors
Bei der Auswahl eines Kompressormodells müssen Sie wissen, wie viel Luft Sie in Ihrer Werkstatt oder Ihrem Betrieb verbrauchen. Dies kann durch eine gründliche Analyse der Nutzung der einzelnen pneumatischen Geräte und Vorgänge erfolgen.
Für eine grobe Schätzung des Verbrauchs dient Ihnen diese Tabelle:
Anwendung |
Luftverbrauch |
| Heimwerkstätten, Reifenfüllung, Ausblasen, Spritzen kleiner Flächen | 50 bis 160 l/min |
| Heimwerkstätten, Montagearbeitsplätze, weniger leistungsstarke Druckluftwerkzeuge, Spritzen mittelgroßer Flächen | 100 bis 260 l/min |
| mittelstarke Druckluftwerkzeuge, NC-Maschinen mit geringerem Verbrauch, Spritzen größerer Flächen | 260 bis 410 l/min |
| professionelle Betriebe, industrielle Trockner, NC-Maschinen, leistungsstarke Druckluftwerkzeuge | 410 bis 660 l/min |
Die Auswahl des Kompressors nach Luftverbrauch richtet sich dann nach der Größe des Luftbehälters, der an das jeweilige Gerät angeschlossen werden kann.
Denken Sie gleichzeitig daran, dass für große stoßweise Entnahmen (typischerweise beim Ausblasen, Lackieren, Sandstrahlen) ein großer Druckbehälter besser geeignet ist. Zum Antrieb von Linien und anderen Anwendungen mit konstantem Luftverbrauch benötigen Sie einen Schraubenkompressor mit einem kleineren Luftbehälter.
Stellen Sie sich vor, Sie erwägen den Kauf eines Kolbenkompressors für Ihre Werkstatt, in der Ihr Luftverbrauch 100 l/min beträgt, mit folgenden Parametern:
- Luftbehältervolumen: 100 l,
- Ansaugleistung (Geschwindigkeit des Luftansaugens): 250 l/min
- maximaler Maschinendruck: 10 Bar
Bei 1 Bar könnte der Kompressor 1 × 100 Liter Luft in den Behälter drücken (also das Behältervolumen), bei einem Druck von 10 Bar sind es 10 × 100 l = 1.000 Liter Luft.
Wie lange dauert das vollständige Auffüllen? Wir wissen jetzt, dass der Luftbehälter 1.000 Liter Luft fasst – und gleichzeitig wissen Sie, dass die Abgabeleistung 250 Liter pro Minute beträgt. Die Berechnung ist dann einfach: 1.000 l / 250 l/min = 4 min
Das bedeutet jedoch nicht, dass Sie mit dem Kompressor sofort 1.000 Liter Luft verbrauchen könnten. Damit wir das Gerät nämlich effizient nutzen können, muss der Kompressor einen gewissen Druck im Behälter aufrechterhalten. Fällt dessen Wert unter ein bestimmtes Niveau, schaltet sich der Kompressor erneut ein und beginnt, weitere Luft anzusaugen.
In der Praxis beträgt dieser Einschaltdruck in der Regel 6,5 Bar. Die meisten Druckluftwerkzeuge benötigen nämlich für ihren Betrieb eine Druckkraft von 6 Bar.
Der Unterschied zwischen dem maximalen (Ausschalt-)Druck der Maschine (10 Bar) und dem Einschaltdruck (6,5 Bar) wird Hysterese genannt. In unserem Fall beträgt die Hysterese also 10 Bar - 6,5 Bar = 3,5 Bar. Bei 1.000 Litern verbleiben also immer 650 Liter Luft im Behälter und für den sofortigen Verbrauch stehen uns nur 350 Liter zur Verfügung.
Wenn Sie also alle 350 Liter verbrauchen, schaltet sich der Kompressor ein und das Gerät füllt die verbrauchte Luft in 1 Minute und 24 Sekunden nach (350 l / 250 l/min = 1,4 min).
In der Praxis warten Sie jedoch in der Regel nicht, bis das Gerät die gesamte verbrauchte Luft nachgefüllt hat:
- Zuerst schalten Sie das Gerät ein, warten, bis es unter Druck steht, und verbrauchen dann in 3,5 Minuten die vorbereiteten 350 Liter (Ihr Arbeitsverbrauch beträgt, wie oben geschrieben, 100 Liter pro Minute, also: 350 l / 100 l/min = 3,5 min).
- Danach arbeiten Sie mit dem Kompressor weiter, während das Gerät die verbrauchte Luft nachfüllt. Das bedeutet, dass Sie von den 250 Litern, die das Gerät pro Minute nachfüllt, in derselben Zeit 100 Liter verbrauchen (die effektive Liefermenge beträgt also 250 l/min - 100 l/min = 150 l/min). Die verbrauchten 350 Liter werden also in 2 Minuten und 20 Sekunden nachgefüllt (350 l / 150 l/min = 2,33 min).
Bei fortgesetztem Luftverbrauch hat der Kompressor wieder eine Pause von 3,5 Minuten (muss keine Luft verdichten und läuft nicht) und schaltet sich dann wieder ein und verdichtet 2,33 Minuten lang (läuft). Der gesamte Kompressorzyklus beträgt also 5 Minuten und 50 Sekunden (3,5 min + 2,33 min = 5,88 min).
Und da wir aus den vorherigen Zeilen wissen, dass bei Kolbenkompressoren maximal 10 Einschaltungen pro Stunde empfohlen werden, können wir das Gerät mit einer Ansaugleistung von 250 l/min für eine Werkstatt mit einem Verbrauch von 100 l/min kaufen.
3) Qualität der Druckluft
Bei herkömmlichen Kompressoren gelangen aufgrund der Anwesenheit von Schmiermitteln Ölrückstände in die Druckluft. Während dies im Werkstatt- und Maschinenbaubetrieb kein grundsätzliches Hindernis darstellt, darf in bestimmten Branchen (Bierausschank, Lebensmittel- und Arzneimittelherstellung, Gesundheitswesen usw.) keine Spur von Schmiermittel in der Luft verbleiben. Die spezifische Konzentration wird durch die Druckluftqualitätsnorm ISO 8573-1 festgelegt.
Bei Schraubenkompressoren wird das Öl von der Druckluft getrennt, diese durchläuft dann noch einen Filter (siehe Artikel zur Auswahl eines Luftfilters). Es gibt auch Schraubenkompressoren, die kein Öl benötigen und durch Flüssigkeitseinspritzung gekühlt werden.
Sich im breiten Angebot an Kompressoren zurechtzufinden ist nicht einfach. Daher stellen wir in den folgenden Zeilen die Parameter von Modellen für verschiedene Anwendungen vor.
Kolbenkompressoren für Handwerker sowie kleine und mittlere Betriebe
Für die Heimwerkstatt oder den Betrieb eignen sich Kolbenkompressoren, ausgestattet mit:
- Betrieb mit automatischem Druckschalter,
- zwei Manometern zur Überwachung des Betriebsdrucks und des Drucks im Luftbehälter,
- direkter Verbindung des Kompressors mit dem Antrieb,
- Nachkühler zur Reduzierung der Feuchtigkeit der Druckluft.
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Was sollte man aus dem Artikel mitnehmen?
- Für den Werkstatteinsatz ist ein Kolbenkompressor ideal, während für den kontinuierlichen Industriebetrieb ein Schraubenkompressor geeignet ist.
- Kolbenkompressoren sind mobil, günstiger, aber lauter, während Schraubenkompressoren leiser, widerstandsfähiger und für eine intensivere Nutzung geeignet sind.
- Wählen Sie den Kompressor (bzw. Luftbehälter) u. a. basierend auf Ihrem Luftverbrauch aus.
- Für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie und im Gesundheitswesen wählen Sie ölfreie Kolbenkompressoren bzw. Schraubengeräte mit geeignetem lebensmitteltauglichem Öl.
