Kolbenkompressoren: Absolut ölfrei

Dipl. Ing. Beat Frefel

Bei der Herstellung von Margarine aus pflanzlichen Ölen setzt IPSA zur Härtung Wasserstoff und einen Metallkatalysator aus Nickel, Zink oder Kupfer ein. Der Wasserstoff strömt durch eine Fett-Öl-Mischung in einem 50-m³-Behälter. In einer katalytischen Reaktion an der Oberfläche des Katalysators werden dann Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren mit Wasserstoff abgesättigt. Es gelingt damit eine erhebliche Verbesserung der geschmacklichen Qualität und Haltbarkeit der Fette. Durch Variation der Reaktionsparameter, vor allem der Temperatur, des Drucks und der Beschaffenheit des Katalysators, können die Produkteigenschaften der Margarine beeinflusst werden.

Die Erzeugung des Wasserstoffs erfolgt bei IPSA durch die Elektrolyse von Wasser. Der Druck nach der Elektrolyse beträgt 3 bar. Ein Kompressor verdichtet den Wasserstoff danach auf 30 bar. Früher wurde die Verdichtung durch einen Druckübersetzer geleistet, der aber unzuverlässig arbeitete. Daher wurde der Druckübersetzer durch einen ölfreien Kolbenkompressor VTEGX 60/35 LM-L von Haug ersetzt. Der absolut gasdichte und ölfreie Kolbenkompressor verdichtet in zwei Stufen von 3 auf 30 bar. Der Kompressor wird mit Umgebungsluft gekühlt und arbeitet nach dem Tauchkolbenprinzip. Im ganzen Kompressor muss kein Öl zur Schmierung oder Kühlung eingesetzt werden. Die Lagerung der Kurbelwelle und der Pleuel erfolgt durch eigens hergestellte Wälzlager, mit speziellem Käfig, Beschichtung und Befettung. Die Lager sind dicht verschlossen und arbeiten bis zu 20 000 Betriebsstunden wartungsfrei. Die Führung der Kolben ist sehr stabil und erfolgt durch breite PTFE-Führungsbänder auf den Kolben. In der ersten Stufe mit Durchmesser 60 mm ist der eigentliche Druckkolben gleichzeitig auch der Führungskolben. Die Abdichtung des Drucks erfolgt durch zwei verstärkte PTFE-Kolbenringe. In der zweiten Stufe ist der Druckkolben vom Führungskolben getrennt. Der Kolben ist abgesetzt. Die Führung erfolgt auf dem Durchmesser 60 mm, wobei die Kolbenringe auf dem Durchmesser 35 mm angeordnet sind. Die Kolbenringe zeichnen sich dadurch aus, dass sie einen überlappten Stoß aufweisen und somit über die ganze Betriebsdauer den Gasverlust nach unten ins Kurbelgehäuse sehr gering halten. Da das Kurbelgehäuse mit der Ansaugleitung verbunden ist, sind diese Gasleckagen nicht verloren, sondern werden zum Ansaug zurückgeführt.

Der Antrieb des Kompressors erfolgt über eine Magnetkupplung, die berührungsfrei die Leistung vom Elektromotor auf die Kurbelwelle überträgt. Alle Dichtstellen vom Gasinnenraum des Kompressors hin zur Atmosphäre sind statisch mit O-Ringen abgedichtet. Die Antriebsleistung des VTEGX 60/35 LM-L ist 3,6 kW und die Fördermenge beträgt 20 m³/h. Andere Versionen mit Magnetkupplungsantrieb können eine Antriebsleistung bis zu 30 kW übertragen und weisen Fördermengen bis zu 1000 m³/h auf. Speziell bei der Anwendung mit dem leichtflüchtigen Wasserstoff hat diese Bauart mit der Magnetkupplung große Vorteile gegenüber der Variante mit Druckübersetzern, die im Laufe des Betriebs undicht wurden. Die Armaturen sind in einer integrierten Modulbauweise angeordnet, so dass nur wenige Schnittstellen entstehen und dadurch eine hohe Anlagendichtheit von besser als 0,001 mbar l/s gewährleistet ist. Abgedichtet werden die Komponenten mit O-Ringen sowie Klemmringverschraubungen. Der Start des Kompressors erfolgt immer druckentlastet durch Öffnen des Bypassventils. Der Kompressor kann so auch im Leerlauf betrieben werden.

Aufgestellt wird der Kompressor auf flexiblen Schwingungsdämpfern. Auf der Saugseite ist ein Partikelfilter angeordnet, der Staub und Aerosole abscheidet. Die Steuerung ist sehr einfach. Der Motor erhält die Startfreigabe, falls die Parameter Druck und Temperatur im Ansaug und in allen Stufen im erlaubten Bereich sind. Der Kompressor erfüllt zudem die Anforderungen der Atex-Richtlinie für die Geräteklasse 2G und ist damit für die Explosionszonen 1 und 2 einsetzbar.

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VDMA-Fachbereich Kompressoren

Achema 2006