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Scrollkompressoren

Displacement Compressors Compressor Types Compressors Compressed Air Wiki

Um die verschiedenen Typen und Technologien von Kompressoren zu verstehen, müssen wir zunächst die beiden Grundprinzipien der Luftverdichtung verstehen: Die dynamische Verdichtung und die Verdrängungsverdichtung. In diesem Artikel erläutern wir den Scrollkompressor, ein Verdrängerkompressor mit vielen Anwendungsmöglichkeiten in Klimaanlagen und Kühlsystemen, Wärmepumpen und Autos.

Was sind Scrollkompressoren?

Scrollkompressor, grafische Innenansicht

Ein Scrollkompressor, auch als Spiralkompressor oder Scrollpumpe bezeichnet, ist ein Verdrängerkompressor, der durch interne Verdichtung von Luft oder Gas funktioniert. Scrollkompressoren können ölgeschmiert oder ölfrei sein, und letztere eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen eine saubere, trockene Luftqualität ohne Verunreinigung durch Öl in der Verdichtungskammer erforderlich ist.

 

Wie funktioniert ein Scrollkompressor? Ein Scrollkompressor besteht aus zwei spiralförmigen Scrollelementen (Schnecken), die miteinander verschraubt sind: einer feststehenden Schnecke und einer rotierenden Schnecke, die von einem Motor angetrieben wird. Die Schnecken oszillieren in kontinuierlicher Bewegung ohne Kontakt zwischen Metallen, während die Luft in sichelförmigen Lufttaschen zu immer kleineren Volumen verdichtet wird. Sehen wir uns das nun etwas genauer an, um den Mechanismus der Verdrängungsverdichtung bei Scrollkompressoren besser zu verstehen.

 

Die rotierende Schnecke wird von einer Kurbelwelle mit kurzem Hub angetrieben und bewegt sich exzentrisch um die Mitte der feststehenden Schnecke. Durch die Bewegung der rotierenden Schnecke wird die Luft durch die Einlassöffnung, die sich oben am Elementgehäuse befindet, angesaugt. Luft oder Gas, die bzw. das sich in den Lufttaschen zwischen den beiden Schnecken befindet, wird allmählich verdichtet, während sie sich in Richtung der Mitte des Gehäuses bewegt, wo sich der Auslassanschluss und ein Rückschlagventil befinden. Verdichtetes und unter Druck stehendes Gas wird über den Auslassanschluss in der Mitte der Baugruppe abgelassen. Das Rückschlagventil verhindert den Rückfluss von Gas oder Kältemittel.

 

Die Drehung um 180° (Phasenverschiebung) sorgt für die radiale Stabilität des Scrollelements. Da die Verdichtungskammer immer kleiner wird, während die Luft oder das Gas im Kompressor verdichtet wird, wird diese Art der Verdichtung auch als interne Verdichtung bezeichnet. Dabei werden Leckagen minimiert, da die Druckdifferenz in den Lufttaschen geringer ist als die Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass. Ähnlich wie bei der internen Verdichtung in einem Schraubenkompressor wird der Umfang der internen Verdichtung durch die Konstruktion des Auslassanschlusses bestimmt. Aufgrund der einzigartigen Konstruktion des Auslassanschlusses kann der Scrollkompressor bei einem relativ geringeren Energieverbrauch mehr Luft oder Gas verdichten. Im Vergleich zu anderen Kompressoren erreicht der Scrollkompressor die höchste Volumeneffizienz, da es keine Kolben zur Verdichtung des Gases gibt.

 

Die Geräuschemission des Scrollkompressors ist ebenfalls deutlich geringer als bei allen anderen Kompressortechnologien. Der komplette Verdichtungszyklus umfasst 2,5 Umdrehungen, einschließlich der Ansaug-, Verdichtungs- und Ablass-Umdrehungsphasen, die gleichzeitig stattfinden und einen konstanten Strom pulsationsfreier Luft gewährleisten. Der Scrollkompressor bietet einen reibungslosen und vibrationsfreien Betrieb dank seines Scrollelements, das im Vergleich zu einem Kolbenkompressor kaum Drehmomentschwankungen aufweist. Die einfache Konstruktion des Scrollkompressors mit nur einem beweglichen Teil (also reibungsfrei) macht ihn im Vergleich zu einem gleichwertigen Kolbenkompressor oder einem herkömmlichen Schraubenkompressor sehr zuverlässig und leiser.

Modulare und digitale Scrollkompressoren im Vergleich

Scrollkompressoren mit variabler Strömungstechnologie bieten die Vorzüge und die Flexibilität eines modularen Systems, bei dem zwei bis vier Kompressormodule in einem Gehäuse zusammengefasst sind. Das Elektronikon® überwacht fortlaufend den Status der Elemente, die es zudem startet und stoppt, sodass die Druckluftabgabe mit dem Luftbedarf übereinstimmt. Darüber hinaus sorgen die perfekte Luftqualität und die Benutzerfreundlichkeit der Einheit für Produktionsprozesse auf höchstem Niveau.

Der digitale Scrollkompressor hingegen weist eine mechanische Konstruktion auf, die die Leistung des Kompressors an die Kühlanforderungen des gesamten Prozesses anpasst. Der digitale Scrollkompressor wird hauptsächlich in Kühl- und Klimaanlagen eingesetzt, um eine präzise Temperaturregelung zu gewährleisten. Wenn beispielsweise die Temperaturen während des Transports von Lebensmitteln stabil gehalten werden, führt dies zu einer besseren Qualität der Lebensmittel.

Warum einen Scrollkompressor wählen?

Die Auswahl eines Scrollkompressors hängt letztlich von der Größe, dem Volumenstrom und den Qualitätsanforderungen Ihrer Anwendung ab. Bevor Sie einen Kompressortyp auswählen, ist es wichtig, die richtige Größe und Technologie für Ihre Druckluftanforderungen zu ermitteln. Das beginnt mit der Frage, ob Sie einen ölfreien oder einen ölgeschmierten Kompressor benötigen. Um eine höhere Kapazität und einen höheren Volumenstrom zu erhalten, können Einheiten mit zwei oder vier Scroll-Kompressorelementen in einem Gehäuse ausgewählt werden. In einigen Fällen kann es jedoch wirtschaftlicher sein, einen einzelnen großen Kompressor zu verwenden, anstatt einen ausreichenden Volumenstrom durch mehrere Scrollkompressoren zu erreichen. 

 

Der Scrollkompressor bietet aufgrund seiner vereinfachten und dennoch effizienten Konstruktion viele Vorteile. Da er weniger Komponenten als ein Kolbenkompressor aufweist, gewährleistet er ein hohes Maß an Betriebssicherheit und erfordert kaum Wartung. So wird der Scrollkompressor bei vielen führenden industriellen Anwendungen eingesetzt, da er alle grundlegenden Anforderungen eines Universalkompressors erfüllt. Während in großen industriellen Anwendungen mit größeren Volumenanforderungen öleingespritzte Schraubenkompressoren effizienter sein können, werden in der Lebensmittel-, Kühl-, Klima- und Transportbranche immer noch häufig Scrollkompressoren eingesetzt.

Weitere Informationen zu Scrollkompressoren

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