Arbeitsprinzip eines elektrischen Schraubenluftkompressors

Apr 18, 2025

Was sind die Hauptkomponenten eines elektrischen Schraubenkompressors und wie arbeiten sie zusammen, um Gas zu verdichten?

Die Kernbestandteile eines elektrischer Schraubenluftkompressor bestehen aus einem Paar ineinander greifender männlicher und weiblicher Rotoren, die in einem präzise konstruierten Gehäuse untergebracht sind. Der männliche Rotor, in der Regel mit 4 Zähnen, und der weibliche Rotor, in der Regel mit 6 Zähnen, drehen sich in entgegengesetzter Richtung. Während sie sich drehen, verändert sich der Raum zwischen den Rotorzähnen und der Gehäusewand kontinuierlich. Während der Ansaugphase verbinden sich die Zahnlücken mit dem Lufteinlass, so dass Umgebungsluft aufgrund des Druckunterschieds, der durch das sich ausdehnende Volumen entsteht, angesaugt werden kann. Wenn sich die Rotoren weiter drehen, verkleinert sich dieser eingeschlossene Raum und die Luft wird komprimiert. Das Schmieröl spielt dabei eine entscheidende Rolle: Es sorgt für die Schmierung, dichtet die Zwischenräume zwischen den Rotoren und dem Gehäuse ab, um Luftlecks zu verhindern, und trägt dazu bei, die bei der Verdichtung entstehende Wärme abzuführen, um die effiziente Zusammenarbeit aller Komponenten zu gewährleisten.

Wie treibt der Elektromotor den Verdichtungsprozess an, indem er die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt?

Der Elektromotor dient als Stromquelle für den Luftkompressor. Wenn er an das Stromnetz angeschlossen ist, fließt ein elektrischer Strom durch die Statorwicklung und erzeugt ein rotierendes Magnetfeld. Nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion induziert dieses Magnetfeld einen elektrischen Strom in der Rotorwicklung. Der induzierte Strom erzeugt ein Magnetfeld um den Rotor, das mit dem Magnetfeld des Stators interagiert und den Rotor in Drehung versetzt. Durch diese Drehung wird elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt. Die Abtriebswelle des Motors ist entweder direkt über eine Kupplung oder indirekt über ein Riemenantriebssystem mit dem Außenrotor des Kompressors verbunden. Die Rotationskraft des Motors wird dann auf die Rotoren übertragen und treibt diese an, sich zu drehen und die Luft zu verdichten.

Welches sind die wichtigsten Stufen der Gasverdichtung und die entsprechenden Zustandsänderungen in einem elektrischen Schraubenluftkompressor?

Der Gasverdichtungsprozess in einem elektrischen Schraubenkompressor umfasst drei Hauptstufen: Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen. In der Ansaugphase vergrößert sich das Volumen der Zahnlücken, wenn sich die Rotorzähne auseinander bewegen, wodurch ein Teilvakuum entsteht. Durch den Atmosphärendruck wird Luft durch die Ansaugöffnung in diese Zwischenräume gedrückt. Wenn sich die Rotoren weiter drehen, beginnt die Kompressionsphase. Durch das abnehmende Volumen der Zahnlücken wird die Luft zusammengepresst, wodurch ihr Druck und ihre Temperatur erheblich ansteigen. Das in den Verdichtungsraum eingespritzte Schmieröl hilft, die Luft zu kühlen und die Verdichtungsarbeit zu verringern. Sobald die Luft den voreingestellten Auslassdruck erreicht hat, beginnt die Auslassphase. Die komprimierte Luft wird dann aus dem Kompressor durch die Auslassöffnung in den Luftspeicher oder das Rohrleitungssystem gedrückt. Während des Auslassvorgangs kann die Luft aufgrund der Wärmeabfuhr in der Rohrleitung einen leichten Druck- und Temperaturabfall erfahren.

Was sind die effizienzsteigernden Vorteile des Funktionsprinzips von elektrischen Schraubenkompressoren gegenüber anderen Typen?

Im Vergleich zu herkömmlichen Kolbenkompressoren und einigen anderen Typen bieten elektrische Schraubenkompressoren mehrere Vorteile in Bezug auf die Effizienz. Erstens ermöglicht die kontinuierliche Drehung der Schraubenrotoren einen gleichmäßigen und ununterbrochenen Verdichtungsprozess, wodurch mechanische Vibrationen und Reibungsverluste, die mit der Hin- und Herbewegung der Kolben verbunden sind, reduziert werden. Dies führt zu einem höheren mechanischen Wirkungsgrad. Zweitens ermöglicht die Konstruktion der Schraubenrotoren eine genauere Steuerung des Verdichtungsverhältnisses, wodurch der Verdichtungsprozess optimiert und der Energieverbrauch gesenkt wird. Drittens sind moderne elektrische Schraubenkompressoren häufig mit frequenzgeregelten Antrieben (VFDs) ausgestattet. Diese Antriebe können die Drehzahl des Motors an den tatsächlichen Luftbedarf anpassen und so sicherstellen, dass der Kompressor auch bei wechselnden Lastbedingungen mit optimalem Wirkungsgrad arbeitet. Darüber hinaus werden durch die Verwendung von Schmieröl zur Abdichtung und Kühlung in Schraubenkompressoren Luftleckagen und wärmebedingte Energieverluste minimiert, was die Gesamteffizienz weiter verbessert.

Schlussfolgerung

Das Funktionsprinzip elektrischer Schraubenkompressoren beruht auf dem koordinierten Betrieb von Schlüsselkomponenten, wobei der Elektromotor die notwendige Energie für den Kompressionsprozess liefert. Durch die Stufen Ansaugung, Verdichtung und Ausstoß wird die Luft effektiv verdichtet. Im Vergleich zu anderen Arten von Luftkompressoren zeichnen sich elektrische Schraubenkompressoren durch ihre einzigartige Konstruktion und ihre Betriebsmerkmale aus, wie z. B. die kontinuierliche Rotation, die präzise Steuerung des Verdichtungsverhältnisses und die Technologie des frequenzvariablen Antriebs, die ihnen eine überlegene Effizienz, Energieeinsparung und Zuverlässigkeit verleiht. Aufgrund dieser Eigenschaften werden elektrische Schraubenkompressoren in verschiedenen Industriebereichen eingesetzt, von Produktionsanlagen bis hin zu Baustellen, wo eine stabile und effiziente Druckluftversorgung unerlässlich ist.