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"ИНТЕХ ГмбХ"
Die Verdichter vom Flügeltyp sind Strömungsmaschinen mit dynamischer Wirkung, deren Arbeitswerkzeuge – die Flügel – den Gasdruck in einem kontinuierlichen Strom verstärken. Beim Rotieren der Flügel wird an das Gas kinetische Energie übergeben, die sich dann in die potentielle Energie umwandelt. Der Zuwachs an kinetischer und potentieller Energie erfolgt beim umgepumpten Gas auf folgende Weise: beim Zusammenwirken zwischen dem Gas und dem sich rotierenden Gitter, in dem die Arbeitsradflügel untergebracht sind (der eine Flügel dreht sich, der andere verharrt in einem unbeweglichen Zustand) wird ein entsprechender Dauerdruck erzeugt, jedoch ohne Pulsierungen. Dies ist eine kennzeichnende Besonderheit beim Betrieb von Verdichtern dieses Typs. Nach dem Verlassen des Arbeitsrades gerät das Gas in die Abzugsvorrichtung. Die Erhöhung der Energie des Gasstromes im durchflossenen Teil des Verdichters führt zur Gaskomprimierung, ohne den thermodynamischen Zustand zu verändern.
Es gibt folgende Arten von Axialverdichtern bzw. von Turboverdichtern, wie sie noch anders genannt werden:
Es existiert eine funktionelle Abhängigkeit zwischen allen Elementen im durchflossenen Teil des Verdichters. Dies bedeutet, dass wenn etwa das Arbeitsrad sehr gute aerodynamische Parameter aufweist, nicht unbedingt der erforderliche Wirkungsgrad der Anlage gewährleistet sein wird.
Eine Stufe des Verdichters dieses Typs umfasst:
Stellen wir uns die Funktionsweise der Zwischenstufe am Beispiel eines Zentrifugalverdichters vor. Die Rolle der Zufuhrvorrichtung für die Stufe übernehmen die rückläufige Leitvorrichtung und die Eintrittsleitvorrichtung. Sie schaffen die notwendige Stromturbulenz am Eingang ins Arbeitsrad. Das Arbeitsrad (im vorliegenden Fall geschlossenen Typs) ist fest an der Welle befestigt. Beim Verlassen des Rades gelangt das Gas in einen schaufellosen Ringdiffusor und anschließend in die rückläufige Leitvorrichtung der nächster Stufe.
Um das Überfließen von Gas zwischen dem rotierenden Rad und dem unbeweglichen Statorsystem zu minimieren, werden zwischen den Stufen Labyrinthdichtungen genutzt. Das hilft, einen hohen Wirkungsgrad der Stufe zu erreichen, sowie wirkt sich auf die Energieparameter der Stufe selbst aus.
Die Stufenbestandteile lassen sich quasi mit Hilfe von Kontrollquerschnitten abgrenzen. Deren gasdynamischen Parameter werden das Durchfließen des Gasmediums im durchfließbaren Teil der Verdichterstufe widerspiegeln. Der Trichter am Eingang des Arbeitsrades hat einen Radialquerschnitt, von dem die Stromparameter beim Gelangen ins Arbeitsrad vorgegeben werden. Das Geraten des Gasstromes auf die Flügel ist ebenfalls durch einen bestimmten Querschnitt gekennzeichnet, der sich parallel zum Flügeleingangsrand befindet. Am Ein- und Ausgang des Abzweigs werden ebenfalls Querschnitte ausgewählt, die parallel zur Rotordrehachse angeordnet werden. Für die Zentrifugalverdichter kann der Abzweig in der Art einer Spiralkammer des schaufellosen Ringdiffusors oder eines Abzweigs mit Schaufeln (Flügeln) ausgeführt sein. An der Verbindungsstelle zwischen der Welle und dem Verdichtergehäuse werden Enddichtungen montiert.
Die Flügelverdichter werden neben anderen Volumenverdichtern besonders häufig in den Verbrennungsmotoren fürs Nachblasen verwendet.
Die Flügelverdichter sind Vorrichtungen, bei denen das Gas unter ständiger Einwirkung der Flügel auf den Strom sich aus der Niederdruckzone in die Hochdruckzone bewegt und somit die Komprimierung und die Erhöhung kinetischer Energie verursacht. Die vom Gas erhaltene kinetische Energie wandelt sich in Druck in jenem Diffusor um, der sich als nächster hinter dem Arbeitsrad befindet.
Die Flügelverdichter wurden ausgewählt für die Anwendung in den Industriebranchen mit niedrigen und mittleren Druckwerten bei hoher Leistung. Das Verdichterrad passieren keine Flüssigkeiten, sondern Gase. Wegen Veränderung der Gasdichte beim veränderten Druck wird der Komprimierungsprozess komplizierter. Da jedoch das Druckgefälle innerhalb des Rades nicht groß ist, werden alle Verdichterberechnungen ausgehend von der spezifischen Gasdichte gemacht. Je höher die Drehgeschwindigkeit, mit der das Gas das Rad verlässt, desto größeres Druckgefälle wird vom Verdichter erzeugt und desto robuster muss der Arbeitsradwerkstoff sein. Ein Rad aus legiertem Stahl kann eine Komprimierungsstufe ξ = 1,25...1,5 gewährleisten.
Falls höherer Komprimierungsgrad erforderlich ist, ist das Gas nacheinander in mehreren Rädern zu komprimieren. Die Gasgeschwindigkeit am Ausgang aus den Arbeitsrädern ist überaus hoch und kann 160...170 Meter pro Sekunde erreichen. Dies zeugt von einer hohen kinetischen Energie des Gases.
Falls sich das Gasmedium sich im Arbeitsrad unter Einwirkung von Zentrifugalkräften radial bewegt, handelt es sich um einen radialen Zentrifugalverdichter vom Flügeltyp. Wenn aber die Bewegungen des Gasmediums entlang oder parallel zur Arbeitsradachse verlaufen, ist es Axialflügelverdichter. Die beiden Arten von Flügelverdichtern erinnern in ihrer Funktionsweise an die Pumpen der gleichnamigen Typen. Dennoch haben die Verdichter konstruktive Besonderheiten, die mit der starken Verkleinerung des Gasumfangs und Temperaturerhöhung verbunden sind.
1) Zentrifugalverdichter. Die wichtigste Baugruppe dieses Verdichters ist ein Satz von Flügeln mit komplizierter Form, die sich im gleichen Abstand voneinander am Radkranz befinden. Die Flügel (Siehe Abb. unten) saugen die zugeführte Luft ein und schieben es zum Auslaufrohr. Unter Einwirkung der Zentrifugalkraft kommt es zur Luftkomprimierung. Vor dem Ausgang kann die Luft noch zusätzlich durch einen Diffusor geleitet werden, deren Aufgabe die Reduzierung von Druckverlusten ist.
Die Leistung des Verdichters wird nicht vollständig für die Gaskomprimierung verbraucht: ähnlich wie bei jedem Mechanismus kommt es zu Energieverlusten. Während der Gasbewegung im durchfließbaren Teil bewirken die gasdynamischen Verluste ein Absinken des Förderdrucks. Das heißt, der tatsächliche Förderdruck des Verdichters liegt stets unter dem berechneten Förderdruckwert. Für die Überbrückung dieser Verluste geht ein Teil der Verdichterleistung verloren. Ähnlich ist auch die nutzbare Leistung der Arbeitsräder stets niedriger als die berechnete Leistung.
Beim Betrieb des Verdichters reiben sich die rotierenden Teile (das Arbeitsrad, die Wellen) am umgepumpten Gas, und es kommt zum geringfügigen Verschleiß. Die Lager und die Enddichtungen des Verdichters sind ebenfalls der Reibung ausgesetzt. Um diese Reibung zu überwinden, braucht man zusätzlichen Leistungsaufwand. Zum Berechnen der Nutzleistung sind von der Leistungsaufnahme jene Kosten abzuziehen, die zum Ausgleich der Verluste dienen. Die komplizierte konstruktive Ausführung des durchfließbaren Verdichterteils erschwert die Einschätzung der Verluste. Andererseits macht die Verwendung eines PCs es möglich, die Leistungsverluste im Zusammengang mit Reibungen im Verdichter ziemlich genau auszurechnen. Sämtliche Verluste in den einzelnen Verdichterstufen werden zusammenaddiert.
In den Verdichterstufen kommen vor:
а) gasdynamische Verluste im Zusammenhang mit veränderter Stromgeschwindigkeit und deren Richtung im durchfließbaren Teil;
б) zusätzliche Kosten, verbunden mit dem stoßartigen Stromfließen auf die Flügel, dem Abreißen des Gasstroms und der Wirbelbildung;
в) Verluste im Arbeitsrad;
г) Volumenverluste (Gaslecks);
д) mechanische Verluste: innere mechanische Verluste wegen Reibungen der rotierenden Elemente um das umgepumpte Gas sowie äußere mechanische Verluste infolge der Reibung in den Lagern und Enddichtungen des Verdichters.
Für die Verdichter vom Zentrifugaltyp würde als Annahme folgende Gleichung gelten:
Ws = u2CΘ2 – u2CΘ2,
wo
Ws — Eingangsleistung auf der Welle,
u — Geschwindigkeit der Flügelenden,
Cθ — Tangentialkomponenten der Geschwindigkeiten des Stroms, der von den Flügeln abprasselt, am Eingang bzw. am Ausgang.
Als Antrieb für die Verdichtermaschinen des Zentrifugaltyps werden verwendet:
Zu den Hauptmängeln der Zentrifugalverdichter gehört, dass für deren Betrieb eine sehr hohe Drehgeschwindigkeit der Flügel erforderlich ist. Der vom Verdichter erzeugte Druck gleicht dem Quadrat der Flügelgeschwindigkeit, in diesem Zusammenhang beträgt die Basisgeschwindigkeit des Verdichters mindestens 40.000 U/min, kann jedoch auch 200.000 U/min erreichen. Dies führt zu einer sehr hohen Drehgeschwindigkeit des Riemens beim Antriebsmechanismus, was im Betriebszustand eine starke Lärmbelastung sowie einen schnellen Verschleiß der Verdichterteile hervorruft. Das Lärmproblem wird manchmal durch den Einbau einer zusätzlichen Multiplikatorvorrichtung gelöst. Dabei geht jedoch der Wirkungsgrad des Verdichters teilweise verloren.
Bei niedrigen Umlaufgeschwindigkeiten ist die Wirksamkeit so eines Verdichters sehr gering. Aber mit zunehmender Drehzahl nimmt die Leistung ziemlich schnell zu. Aus diesem Grund wird der Zentrifugalverdichter auf die Maschinen installiert, wo hohe Leistung und Geschwindigkeit gefragt sind – ohne Rücksicht auf das langsame Anfahren.
Die Vorteile der Verdichter des Zentrifugaltyps: niedriger Preis und einfacher Einbau. Dadurch bedingt sind die Zentrifugalverdichter im Automobilbau beliebt geworden.
Bei der Verringerung der Durchflussmenge des Zentrifugalverdichters und der Flügelgröße sinkt der Wirkungsgrad dieser Verdichter nicht besonders stark. Deshalb gelten als Hauptanwendungsgebiet der Zentrifugalverdichter die Gasturbinenlagen mit niedrigen Durchflussmengen des Arbeitsmediums und Komprimierungsstufen-Parametern. Bei diesem Einsatzgebiet sind die Zentrifugalverdichter beim gleichen Komprimierungsgrad den Axialverdichtern überlegen – sowohl beim Wirkungsgrad als auch bei der Masse.
Zu den offensichtlichen Vorteilen von Zentrifugalverdichtern gehören: einfache Konstruktion, geringe Anzahl von komplettierenden Teilen, bessere Umpumpparameter sowie niedrige Empfindlichkeit gegenüber den Betriebsbedingungen.
Zu den Mängeln dieses Verdichtertyps gehört ein niedrigerer Wirkungsgrad gegenüber den Axialverdichtern, weil die mehrstufige Komprimierung sich nur schwer realisieren lässt. Bei einer einfachen Bauweise vergrößern sich die Maße des Zentrifugalverdichters proportional zur Luftdurchflussmenge. Unter den Nachteilen kann auch die niedrigere frontale Leistung genannt werden.
Der Hauptvorteil eines Zentrifugalverdichters gegenüber dem Axialverdichter besteht in der Möglichkeit, höhere Komprimierungswerte pro Stufe zu erhalten; diese liegen höher als 5…6 und können bei zukunftsträchtigen Flugzeugverdichtern sogar 12 erreichen. Der Wirkungsgrad einer Stufe kann beim Zentrifugalverdichter 0,85 erreichen; das ist niedriger als beim Axialverdichter. Die Wirkungsgrade, die der genannten Größe nahe kommen, sind typisch für Flugzeug-Gasturbinen-Triebwerke mit relativ hoher Leistung.
2) Rotor- und Flügelverdichter. Bei diesem Verdichtertyp erfolgt die Komprimierung mit Hilfe eines massiven runden Rotors, der sich in einem speziellen Rundgehäuse exzentrisch rotiert. Im Rotor gibt es Nuten oder Schlitze, in die rechtwinklige Flügel eingesetzt werden. Unter Einwirkung von Zentrifugalkraft werden die Flügel bei der Rotierung an die Wände abgedrückt.
Beim Betrieb von Verdichtern mit 2-oder 3-Flügel-Rotoren wird das Gas durch den Hohlraum eingesaugt, gelangt in die Zone zwischen den Flügeln und dem Gehäuse, kommt in den Einpress-Hohlraum und wird dann vollständig in den Einpress-Stutzen verdrängt. Die Flügel werden in der Regel in Form einer Schraube ausgeführt. Damit wird ununterbrochene Gaszufuhr gewährleistet, was mit zu den Vorteilen dieses Verdichters gehört. Diese Verdichter sind in der Regel kompakt. Aber die Kompliziertheit des kinematischen Systems dieser Verdichterart ist ein Nachteil und erschwert die konstruktive Ausführung insgesamt, wodurch breite Anwendung dieser Verdichter eingeschränkt ist. Aus diesem Grund gibt es die Aufgabe, die funktionellen Möglichkeiten für die praktische Anwendung auszuweiten. Diese Aufgabe lässt sich dadurch lösen, dass im Gehäuse eines Rotor- und Geflügelverdichters auf einer Drehachse zwei Flügel installiert sowie kinematisch mit Hilfe von zentralen Zahnrädern miteinander verbunden werden, die ihrerseits mit den Planetenrad-Kränzen verbunden sind. Das Planetenrad wird mit einem Lenker versehen, das ein zusätzliches Planetargetriebe enthält, ausgestattet mit einem zentralen Zahnrad und einem unbeweglichen Zentralrad. Der Lenker hat beim Vorhandensein eines Sperrelementes eine Bremsmöglichkeit, während das Planetenrad selbst mittels Rädergetriebe mit dem Ständer verbunden ist. Kennzeichnenderweise haben sowohl die Planetenrad-Kränze als auch die zentralen Zahnräder keine runde Form, sondern sind z.B. elypsenförmig.
Die Benutzung beim beschriebenen Verdichter unrunder Planetenrad-Kränze und Zentralzahnräder ist kein Zufall. Dadurch wird nämlich die axiale Einwirkung auf die Gehäusewände ausgeschlossen und können kontaktlose Dichtungen verwendet werden. Dabei kann man auf die zahlreichen Lager, Ventile am Ein- und Ausgang und Dichtungen verzichtet werden. Außerdem werden die funktionellen Anwendungsmöglichkeiten der Rotor- und Flügelverdichter ausgeweitet – z.B. durch deren Verwendung in Kühlmaschinen.
Die Arbeitsprozesse der Rotor- und Flügelverdichter verlaufen ähnlich zu den Prozessen in den Kolbenverdichtern. Damit kann man bei den Berechnungen die theoretischen Berechnungsdaten zugrunde legen, die für die klassische Berechnung von Kolbenverdichtern verwendet werden. Dabei sollte man auch die konstruktiven Besonderheiten der Verdichter des Rotor/Flügel-Typs nicht außer Acht lassen. Extra zu untersuchen sind hier die Verluste, die wegen des Hin- und Herfließens des Arbeitsmediums im Verdichter selbst entstehen und dessen Leistung beeinflussen. Sie sind bedingt durch das Druckgefälle zwischen nahegelegenen Arbeitskammern in einem Rotor/Flügelverdichter, der durch bewegliche Schaufeln geteilt ist.
Bezüglich der Vorteile von Verdichtern dieses Typs wäre Folgendes erwähnenswert:
Das sind leistungsstarke Verdichter, die wegen niedriger Preise und sehr hoher Zuverlässigkeit breite Anwendung finden. Der niedrige Preis ist bedingt durch einfache Fertigung und hohe Zuverlässigkeit durch die konstruktiven Besonderheiten: die Rotoren kontaktieren einander nicht, und deren Synchronisation erreicht man mittel synchronisierender Zahnräder, deren Übersetzungsverhältnis gleich eins ist. Daher kommt eine niedrige Auslastung der Vorrichtung und somit deren Wirtschaftlichkeit: die Standzeit der Zahnräder bestimmt die Lebensdauer des Verdichters. Derartige Verdichter finden Anwendung in den Industriebranchen mit hohen Durchflussmengen und niedrigen Druckwerten, wobei eine lange Lebensdauer und hohe Funktionssicherheit im Betrieb gewährleistet werden. Man spürt kaum Staubbelastung in der eingesaugten Luft im Gegensatz zu den Verdichtern, in deren Komprimierungskammer Reibungspaare vorhanden sind. Die Rotor/Flügelverdichter haben einen recht großen Leistungsbereich, die Ölverluste (im Falle von Ölverdichtern) sind bei ihnen ausgeschlossen dank einem Ölrückführungssystem. Das rausgelassene Gas wird gefiltert durch einen am Ausgang eingebauten Filter, während das Gelangen von Öl zurück ins System ausgeschlossen ist, weil der Ansaugstutzen mit einem Rücklaufventil versehen ist.
Die Mannigfaltigkeit der Anwendungen von Verdichtern dieses Typs ist immens: für die Belüftung von Kläranlagen und Gewässern; in der Nahrungsmittelindustrie; bei der Herstellung von Vakuumverpackungen; in der Textilindustrie; im Automobilbau; in den Zentralheizanlagen; in der Chemie, Laserproduktion und Pharmazie; im Hüttenwesen und Maschinenbau sowie in verschiedenen Forschungsgebieten.
3) Axialverdichter. Sie sind eine Abart von Turboverdichtern. Hinsichtlich der Funktionsweise erinnert der Axialverdichter an die Axialpumpe: das Gas bewegt sich hauptsächlich entlang der Drehachse, wobei im Gegensatz zu den Turboverdichtern oder dynamischen Verdichtern die Luftkomprimierung in einem Axialverdichter – ebenso wie die die Bewegung des Gasmediums selbst – entlang der Wellenachse geschieht. Die Gasstrompartikeln haben einen Bahnverlauf, der den zylindrischen oder konischen Flächen nahekommt.
Konstruktiv unterscheidet man ein- und mehrstufige Axialverdichter.
Der Axialverdichter besteht aus einem Rotor mit abwechselnden beweglichen Gittern mit Schaufeln, die an der Welle befestigt werden und Arbeitsräder heißen, sowie aus einem Stator mit unbeweglichen Schaufelgittern, die Lenkungsvorrichtungen heißen. Die Rotorwelle wird mit der Turbinenwelle verbunden und stützt sich auf Kugel- oder Rollenlager. Der zylindrische Gehäuseblock besteht aus zahlreichen Zylindersektionen, die mit Hilfe von Bolzenverbindungen in der Achse untereinander gekoppelt sind. Das Gehäuse kann aus zwei Elementen bestehen, die ebenfalls mit Bolzen in der Achse verbunden sind. Diese Ausführung gewährleistet, dass das Verdichtergehäuse um den Rotor herum angeordnet ist.
Der gasdynamische Parameter von Schaufelverdichtern besitzt übermäßige Trägheit, weil der Verdichter während des Betriebs recht langsam auf höhere Drehzahlen kommt. Von den Schaufelverdichtern werden gewöhnlich die Turbinen in Gang gesetzt. Die Turbinen selber senken ziemlich langsam die eigenen Drehzahlen, deshalb brauchen die Turboverdichter geraume Zeit, um von der einen Betriebsweise in eine andere zu wechseln. Man hat das Problem gelöst, indem man die Verdichter in zwei Gruppen eingeteilt hat:
а) ein Niederdruckverdichter, der mit einer eigenen Turbine ausgestattet ist, die auf der Welle installiert wird;
б) ein Hochdruckverdichter mit einer eigenen Turbine.
Man bezeichnet das Zweiwellenvorrichtungen. Diese Problemlösung verbesserte die Arbeit der Verdichter beim Wechsel zwischen den Betriebsweisen sowie erhöhte deren gasdynamischen Parameter und gewährleistete dessen Stabilität.
Die Axialverdichter unterscheiden sich voneinander nach dem Schaufeltyp und finden breite Anwendung im Flugzeugbau, in den Industrieprozessen dort, wo sehr hohe Leistungen bei geringen Druckwerten gebraucht werden, sowie im Bestand eines kombinierten Verdichters als anfängliche Stufe.
Die Axialverdichter werden in der Regel als mehrstufig projektiert. Die konstruktive Möglichkeit der Schaffung von mehrstufigen Axialverdichtern, bei denen die Geschwindigkeit des Luftstromes sich steuern lässt, senkt die Verluste des Verdichters und erhöht dessen Wirkungsgrad. Es wird also auch der Treibstoffverbrauch verringert. Darin besteht der Vorteil gegenüber den Zentrifugalverdichtern, bei deren Betrieb solche Bedingungen fast unmöglich erreicht werden können.
Die Stufe des Axialverdichters unterscheidet sich von der Stufe eines Zentrifugalverdichters durch ihre weniger komplizierte Ausführung. Die Schaufeln lassen sich unbeweglich auf dem Arbeitsrad befestigen bzw. lassen sich um einen bestimmten Winkel drehen, jedoch nur beim abgeschalteten Verdichter. Die Schaufeln auf der Lenkvorrichtung können ebenfalls entweder unbeweglich montiert werden oder mit einer Wendemöglichkeit sowohl auf einem abgeschalteten oder laufenden Verdichter.
Weiter unten: so sieht die Schaufel des Axialverdichters aus:
Vorteile von Axialverdichtern:
Zu den Nachteilen von Axialverdichtern gehören: kompliziertes Verfahren für die Herstellung einer großen Zahl von Schaufeln, die Verschmutzungsneigung sowie der Ausfall der Schaufeln beim Gelangen von Schwebeteilchen, Wasser und sonstigen Fremdkörpern in den durchfließbaren Teil.
Die Axialverdichter finden in der Regel Anwendung in den Luftstrahltriebwerken für Flugzeuge und Hubschrauber.
Unter den Herstellern von Axialverdichtern sind vor allem Siemens und Elliott nennenswert.
4) Axialradialverdichter. Manchmal werden in den Gasturbinenanlagen, wo die Durchflussmengen an Arbeitsmedium nicht allzu hoch sind, zwecks Erhöhung des Wirkungsgrades des Verdichters mehrstufige Axialradialverdichter verwendet. Bei denen handelt es sich um das Kombinieren von Axial- und Zentrifugalstufen, wobei die Zentrifugalstufe stets als letzte steht. Sie wird anstelle von mehreren Axialstufen installiert, deren Schaufeln eine sehr niedrige Höhe haben. Solche Schaufeln reagieren sehr stark auf den Einfluss von Radialspalten und Sekundärströmungen. Die Verdichter von diesem kombinierten Typ haben trotz eines geringfügigen Verlustes an Wirkungsgrad viel kleinere Linearmaße und Gewicht verglichen mit einem Axialverdichter mit denselben Komprimierungswerten.
Dieser Verdichtertyp befindet sich heute in Entwicklung.
5) Diagonale (radialaxiale) Verdichter. Hinsichtlich Funktionsweise und konstruktiver Parameter unterscheidet sich der diagonale Verdichter kaum von den Radialverdichtern und stellt einen Zwischentyp dar. Dies wird bestätigt durch die Austrittsrichtung des eingepressten Mediums: unter einem bestimmten Winkel in der radialaxialen Richtung.
Die Verdichter vom Schaufeltyp können sich bezüglich der Anzahl von Rotorvorrichtungen unterscheiden:
Hinsichtlich der Gehäusezahl unterscheidet man zwei Gruppen von Schaufelverdichtern:
Hinsichtlich des Stromtyps werden die Schaufelverdichter eingeteilt in:
Es sei hier noch extra auf die Vorteile von Verdichtergeräten des Schaufeltyps hingewiesen, die bei der Komprimierung großer Gasmengen zum Tragen kommen:
Ein paar Worte über die Auswahl der Verdichteranlage. Der wichtigste Aspekt bei der Verdichterauswahl sind deren Leistungsparameter. Die Leistung wird gemessen in L/min bzw. bei höheren Leistungen in m3/min. Dieser Parameter ist bei der Berücksichtigung aller technischen Parameter von Druckluftgeräten zu berechnen.
Die nachfolgende Tabelle enthält die Formeln für die Parameterberechnung von Schaufelverdichtern:
Das Umrechnen der Parameter von Schaufelverdichtern:
| Parameter | Leistung, P | Druckerhöhungs-Grad, λ | Förderleistung, N |
|---|---|---|---|
| Veränderung der Drehzahl | P2/P1 ≈ n2/n1 | λ2 ≈ [1 + (n2/n1)²·(λ1[(k-1)/k]-1)][k/(k-1)] | N1/N2 ≈ [ρ12/ρ11]·[n2/n1]3 |
| Veränderung der Gaseigenschaften | P1 ≈ P2 | λ2 ≈ [1 + (T11/T12)(λ1[(k-1)/k]-1)][k/(k-1)] | N1/N2 ≈ ρ1/ρ2 |
| Die Formeln sind anwendbar für den Drehzahl-Relationsbereich von 0,5 bis 2 und die geometrischen Maße von 0,5 bis 2. | |||
Von großer Bedeutung bei der Auswahl der Verdichteranlage ist die Klärung der Frage über die Stromquelle. Normalerweise wird ein Einphasennetz verwendet, aber bei den großen Produktionsstätten werden drei Phasen gebraucht. Bei der entfernten Betriebsweise, d.h. wenn die Anlage von den Stromnetzen weit entfernt ist, braucht man eine Verdichteranlage mit einem autonomen Benzin- oder Dieselmotor.
Bei der Verdichterauswahl sind bestimmte Ausgangsdaten in Erwägung zu ziehen:
1) volumenmäßige Durchflussmenge des eingehenden Gases;
2) der notwendige Enddruck der Anlage;
3) die Temperatur, der Druck an der Einsaugstelle, relative Feuchtigkeit des eingehenden Gases;
4) molare Zusammensetzung, der Verschmutzungsgrad des umgepumpten Gases, dessen Schädlichkeit und Polymerisierungsfähigkeit;
5) die Antriebe (Typ, Anforderungen);
6) besonderes Forderungsverzeichnis (kein Schmierstoff im Gasweg, eingeschränktes Gewicht der Ausrüstungen, Anforderungen an die Maße, an die Schwingungen und den Lärmpegel, hermetische Dichtungen).
Die wichtigsten Parameter des fertigen Verdichters sind allerdings der Enddruck (Рe) und volumenmäßige Durchflussmenge des eingehenden Gases (Vн). Von ihnen werden der Typ und die Marke des Verdichters vorgegeben.
Einige Auskunftsinformationen zu den durchschnittlichen Parametern der Schaufelverdichter findet man in der nachfolgenden Tabelle:
Durchschnittliche Parameter der Schaufelverdichter
| Parameter | Verdichtertyp | |
|---|---|---|
| Zentrifugal | Axial | |
| Grad der Druckerhöhung pro Stufe, λ1 | maximal 1,4 | 1,1… 1,3 |
| Adiabatischer Wirkungsgrad, ηad | 0,8… 0,9 | 0,85… 0,95 |
| Mechanischer Wirkungsgrad, ηmech | 0,96… 0,98 | 0,98… 0,99 |
Von der richtigen Auswahl des jeweiligen Verdichtertyps hängt dessen Lebensdauer ab. Beim Kauf eines Verdichters ist eine Reserve hinsichtlich der Leistung und der Betriebsintensität vorzusehen.
Die Lebensdauer jedes Verdichters hängt von verschiedenen Faktoren ab:
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