Probleme mit der Kondensierung von Druckluft

Kondenswasser ist ein natürliches Nebenprodukt bei der Verdichtung von Luft. Die von einem Kompressor erzeugte Wassermenge hängt weitgehend von den Bedingungen am Einlass, der Qualität der Umgebungsluft und dem Druck ab.

Einfacher ausgedrückt: Lufttemperatur, Feuchtigkeit, Kompressorgröße und erforderlicher Druck bestimmen die Wassermenge, die aus der Einheit kommt. Diese Feuchtigkeit wirkt sich auf das gesamte System, einschließlich der Leitungen, aus. Da heiße, feuchte Luft einen höheren Feuchtigkeitsgehalt aufweist als kalte Luft, entsteht im Kompressor Wasserdampf.

Nehmen wir einen 55-kW-Schraubenkompressor (75 HP), der in einem Raum mit einer Umgebungstemperatur von 24 °C (75 °F) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 75 % betrieben wird. Diese Bedingungen erzeugen 280 Liter (75 Gallonen) Wasser pro Tag. Um dem entgegenzuwirken, ist der Vorgang der Feuchtigkeitsentfernung in einem Druckluftsystem unten dargestellt. 

Dieses Wasser kann mithilfe von Zubehör, einschließlich Nachkühler, Kondensatabscheider, Kältetrockner und Adsorptionstrockner, abgeschieden werden. 

Ein Kompressor mit einem Überdruck von 7 bar(e) verdichtet die Luft auf 7/8 ihres Volumens. Dadurch wird auch die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf aufzunehmen, um 7/8 reduziert.

Die Menge des freigesetzten Wassers ist beträchtlich. Das folgende Beispiel veranschaulicht diesen Punkt weiter. Ein 100-kW-Kompressor saugt Luft bei 20 °C und 60 % relativer Luftfeuchtigkeit an und gibt über 8 Stunden ca. 85 Liter Wasser ab. Daher hängt die Menge des abzuscheidenden Wassers vom Anwendungsbereich der Druckluft ab. Diese Faktoren bestimmen, welche Kombination aus Kühlern und Trocknern geeignet ist.

Um die Feuchtigkeit der Druckluft näher zu erläutern, müssen wir die Umgebungstemperatur, den Volumenstrom (Größe des Kompressors), den Einlassdruck, die Einlasstemperatur und den Drucktaupunkt (DTP) betrachten.

Volumenstrom oder Kompressorgröße. Anwendungen, die höhere Volumenströme (CFM oder l/w) erfordern, erzeugen einen höheren Wassergehalt im System.

Umgebungstemperatur/Feuchtigkeitsgehalt. Kompressoren, die bei höheren Umgebungstemperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit betrieben werden, erzeugen größere Mengen an Wasserdampf im System.

Einlasstemperatur. Je höher die Einlasstemperatur in einen Kompressor, desto mehr Wasser ist in der Druckluft enthalten.

Druck. Im Gegensatz zu Volumenstrom, Temperatur oder Feuchtigkeit erzeugt ein hoher Druck niedrige Feuchtigkeitswerte. Wenn Sie beispielsweise einen mit Wasser vollgesogenen Schwamm fest zusammendrücken, wird das Wasser herausgedrückt.

Drucktaupunkt (DTP). Über den Drucktaupunkt lässt sich üblicherweise der Wassergehalt in der Druckluft messen. Der DTP bezieht sich auf die Temperatur, bei der Luft oder Gas mit Wasser gesättigt ist und durch Kondensation in einen flüssigen Zustand übergeht. Der DTP ist auch der Punkt, an dem die Luft keinen Wasserdampf mehr aufnehmen kann.

Um den Wassergehalt in der Druckluft zu minimieren, ist ein niedrigerer DTP erforderlich. Dies ist wichtig, da höhere DTP-Werte sich auf größere Mengen an Wasserdampf im System beziehen. Art und Größe des Trockners bestimmen den DTP und die Kondensationsmenge in der Druckluft.

Unbehandeltes Kondenswasser in der Druckluft kann zu Schäden an pneumatischen Systemen, Druckluftmotoren und Ventilen führen. Darüber hinaus können alle an das System angeschlossenen Komponenten oder Maschinen beeinträchtigt werden, was zu einer potenziellen Verunreinigung des Endprodukts führen kann.

In der folgenden Liste werden die unerwünschten Auswirkungen von Feuchtigkeit weiter erläutert:

●     Korrosion von Rohrleitungen und Anlagen (z. B. CNC-Maschinen und andere Fertigungsmaschinen)

●     Beschädigung von pneumatischen Steuerungen, was zu teuren Abschaltungen führen kann

●     Rostbildung und erhöhter Verschleiß der Produktionsanlagen durch Abwaschen des Schmiermittels

●     Qualitätsprobleme aufgrund der Gefahr von Verfärbungen, verminderter Qualität und Lackhaftung

●     Bei kaltem Wetter kann es zu einem Einfrieren kommen, was zu Schäden an den Steuerleitungen führen kann

●     Übermäßige Wartung des Druckluftkompressors und verkürzte Lebensdauer der Anlagen

Außerdem kann Feuchtigkeit in der Druckluft viele schädliche Auswirkungen auf die Anlagenluft, die Instrumentenluft, die Ventile und Zylinder sowie auf druckluftbetriebene Werkzeuge haben. Um unnötige übermäßige Wartungskosten und mögliche Stillstandzeiten zu vermeiden, wird empfohlen, die erforderlichen Schritte proaktiv und ordnungsgemäß umzusetzen und so die Druckluft für Ihre Anwendung trocken und sauber zu halten.

Die Auswahl der richtigen Trocknungsmethode für Druckluft hängt weitgehend von den spezifischen Anforderungen ab, die erforderlich sind, um die Qualitätskontrollstandards für Ihre Anwendung zu erfüllen.

Dies ist einer der ersten Schritte zum Entfernen von Feuchtigkeit aus der Druckluft im Inneren des Kompressors. Er ist wichtig, da ein Feuchteabscheider oder Nachkühler 40–60 % des verdampften Wassers entfernen kann.

Nachdem die Druckluft den Nachkühler verlässt, bleibt sie mit Wasser gesättigt und kann sich bei Nichtbehandlung nachteilig auf das gesamte System auswirken.

Da der Behälter eines Kompressors viel kühler ist als die einströmende heiße Druckluft, kann die Verwendung eines Druckluftbehälters dazu beitragen, den Wassergehalt zu reduzieren. Es ist wichtig, zu beachten, dass ein Feuchtigkeitsbehälter überschüssige Feuchtigkeit aufnimmt und täglich entleert werden muss, vor allem, um Korrosion und Verschleiß zu vermeiden.

Wenn Ihre Anwendung eine weitere Feuchtigkeitsentfernung erfordert, muss ein externer oder interner (integrierter) Trockner eingesetzt werden. Je nach gewünschtem Taupunkt sind die beiden Trockneroptionen Kältetrockner und Adsorptionstrockner möglich. 

Bei einem Kältetrockner wird die Lufttemperatur auf drei Grad Celsius (37 Grad Fahrenheit) gesenkt. Bei diesem Prozess kondensiert Wasserdampf aus der Druckluft. Wenn der Taupunkt eines Kältetrockners nicht ausreichend niedrig ist, sollte ein Adsorptionstrockner verwendet werden.

Ein Adsorptionstrockner reduziert den Taupunkt auf mindestens -40 Grad Celsius, was zu absolut trockener Luft führt. Diese Werte sind für Spritzlackierarbeiten, Druckmaschinen und andere Anwendungen mit pneumatischen Werkzeugen unerlässlich.