Zwei Grundprinzipien der Verdichtung: Verdrängungsverdichtung und dynamische Verdichtung
Erfahren Sie mehr über die Grundprinzipien der Luft- und Gasverdichtung und die zwei verschiedenen Arten von Kompressoren.
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Wenn Sie viel Leistung benötigen, sind dynamische Kompressoren die ideale Wahl. Diese sind sowohl in axialer als auch in radialer Ausführung erhältlich. Sie werden häufig als Turbokompressoren bezeichnet. Kompressoren mit radialer Konstruktion werden als zentrifugale Turbokompressoren bezeichnet. Ein dynamischer Kompressor arbeitet mit konstantem Druck, im Gegensatz zu einem Verdrängerkompressor, der mit einem konstanten Luftstrom arbeitet. Die Leistung eines dynamischen Kompressors wird durch externe Bedingungen beeinflusst: eine Änderung der Einlasstemperatur führt beispielsweise zu einer Änderung der Kapazität.
Jede Kompressorstufe übernimmt einen Teil des Gesamtdruckanstiegs der Kompressoreinheit. Bei industriellen Maschinen beträgt das maximale Druckverhältnis einer Turbokompressorstufe oft nicht mehr als 3. Höhere Druckverhältnisse verringern die Effizienz der Stufe. Einstufige Niederdruckanwendungen werden beispielsweise in Kläranlagen eingesetzt. Mehrstufige Anwendungen ermöglichen eine Zwischenkühlung, um den Energiebedarf zu verringern. Mehrere Stufen können in Reihe auf einer einzelnen, sich langsam drehenden Welle angeordnet werden. Dieses Konzept wird oft in der Öl- und Gas- oder Prozessindustrie eingesetzt.
Das Druckverhältnis pro Stufe ist zwar niedrig, aber mit einer großen Anzahl von Stufen und/oder mehreren in Reihe geschalteten Kompressoren kann der gewünschte Auslassdruck erzielt werden. Für Luftverdichtungsanwendungen wird ein Hochgeschwindigkeitsgetriebe in die Kompressorstufen integriert, um die Laufräder auf Hochgeschwindigkeitswellen zu drehen. Das Laufrad kann entweder ein offenes oder geschlossenes Design haben.
Das offene Design wird am häufigsten für Hochgeschwindigkeits-Druckluftanwendungen verwendet. Das Laufrad ist in der Regel aus einer speziellen Edelstahllegierung oder Aluminium gefertigt. Die Drehzahl der Laufradwelle ist im Vergleich zu den anderen Kompressortypen sehr hoch. Geschwindigkeiten von 15.000 bis 100.000 U/min sind üblich. Das bedeutet, dass die Drehung der Hochgeschwindigkeits-Kompressorwelle oder des Ritzels mit einfachen Lagern mit einem Ölfilm anstatt auf Rollenlagern erfolgt. Alternativ können Luftschichtlager oder aktive Magnetlager für eine vollkommen ölfrei verdichtende Maschine verwendet werden. Zwei Laufräder sind an beiden Enden einer Welle montiert, um die Axialbelastungen, die durch die Druckdifferenzen verursacht werden, auszugleichen. Normalerweise werden 2 oder 3 Stufen mit Zwischenkühlern für Standarddruckluftanwendungen verwendet.
Bei modernen Konfigurationen von Turbokompressoren werden ultraschnelle Elektromotoren eingesetzt, um die Laufräder direkt anzutreiben. Diese Technologie ermöglicht kompakte Kompressoren ohne Getriebe und zugehöriges Ölschmiersystem, wodurch eine vollkommen ölfrei verdichtende Kompressorkonstruktion möglich ist. Alle Turbokompressoren müssen in geeigneter Weise abgedichtet werden, um Lecks an der Welle zu verringern, wo diese durch das Kompressorgehäuse verläuft. Viele Arten von Dichtungen werden verwendet, und die am weitesten entwickelten sind bei Hochgeschwindigkeitskompressoren für hohe Drücke zu finden. Die gängigsten Typen sind Labyrinthdichtungen, Ringdichtungen oder Dichtungen mit Spaltregelung (normalerweise Graphitdichtungen) sowie mechanische Dichtungen.
Erfahren Sie mehr über die Grundprinzipien der Luft- und Gasverdichtung und die zwei verschiedenen Arten von Kompressoren.
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