Pulsations­dämpfer PDV für Schrauben- und Vielzellen­kompressoren

So arbeitet das Ventil

Fällt der Druck auf der Austrittseite plötzlich ab, schließt der Ventilkolben. Die vom Kompressor weiter geförderte Druckluft passiert das Ventil durch die Bypassbohrung im Kolben. Diese ist so bemessen, dass ein Staudruck in Höhe des Betriebsdrucks gehalten wird. Die vorgeschalteten Teile arbeiten dadurch quasi stationär.

Ist auf beiden Seiten des Kolbens wieder das gleiche Druckniveau erreicht, öffnet das Ventil. Der Strömungsverlust ist dann wieder vernachlässigbar klein. Bei geschlossenem Ventil verhindert der Bypass außerdem, dass das verdichterseitige Sicherheitsventil abbläst.

Die Vorteile in der Übersicht

• Beseitigt die Ursache
• Wartungsfrei
• Einfach und kostengünstig
• Platzsparender und kostengünstiger Einbau
• Geringerer Bauteilstress durch weniger dynamische Belastung
• Bessere Umweltverträglichkeit durch weniger Ölaustrag
• Einsparung von Druckluft, also von Energie

Die Vorteile im Detail

• Wesentlich längere Standzeit der Entölelemente durch quasi stationären Betrieb
• Geringere Belastung der Kompressorbauteile durch quasi stationären Betrieb
• Keine Kontamination von Trockner und Leitungsnetz durch mitgerissenes Öl
• Keine ungeplanten Reinigungskosten für das Druckluftnetz
• Die Wartungsintervalle des Kompressors werden nicht mehr vom Ölverlust bestimmt und sind wieder kalkulierbar
• Drastisch reduzierter Ölverbrauch (Restöl siehe Angaben des Verdichterherstellers)
• Einfache Nachrüstung, niedrige Nachrüstkosten
• Keine empfindlichen elektrischen Bauteile, keine Verdrahtung
• Das Pulsationsdämpfungsventil ist kein Wartungsteil: einbauen und vergessen
• Längere Standzeit des Trocknungsmittels
• Stabiler Drucktaupunkt, weil die aktive Oberfläche des Trocknungsmittels ölfrei bleibt
• Keine Umweltbelastung durch Ölaustrag mit dem Trocknerkondensat
• Die Bauteilabkühlung (Kondensatbildung) durch Expansion der Druckluft wird vom Kompressor zum Pulsationsdämpfer verlagert
• Geringere Emulsionsbildung im Kompressor
• Einsparung von Druckluft und damit Energie (abhängig von Volumen und Höhe der Drucksenke)

Die Eigenschaften

• Einfache Funktionsweise
• Nicht korrodierende Werkstoffe: Gehäuse, Ventilkolben und Druckfeder aus Edelstahl
• Druckfeder dauerfest ausgelegt auf das dynamische Belastungsprofil
• Keine Weichstoffdichtungen, die verspröden könnten
• Selbstzentrierender Ventilsitz
• Unempfindliche Führung des Ventilkolbens: Er wird allein von der Druckfeder gehalten und geführt
• Kein Wartungsteil
• Einbaulage beliebig

Die Anwendung

Die Drucklufterzeugung

Alle Kompressorbauarten mit Öleinspritzkühlung brauchen für Ölkreislauf, Ölkühlung und Ölabscheidung eine entsprechende Peripherie mit Ölvorratsbehälter, Ölkühler und Entölungsfilter zur Entölung der Druckluft.

Die Schwachstelle

Die Entölung der Druckluft erfolgt durch ein Filterelement. Das Verfahren der Ölabscheidung verlangt eine möglichst gleichmäßige Durchströmung der Filterstrecke. Schnelle Druck- und Volumenstromänderungen führen zu unerwünschten Nebeneffekten wie drastisch erhöhtem Restölgehalt oder einer erheblich reduzierten Lebensdauer, weil das Filterelement zerstört wird.

Die Ursache

Die angesaugte Luft ist nach der Verdichtung am Kompressoraustritt annähernd zu 100 % mit Feuchtigkeit gesättigt. Gegen Korrosion und Vereisung im Druckluftnetz muss sie nach dem Kompressor getrocknet werden. Im mobilen Einsatz (Straßenbahnen, Busse …) geschieht das meist mit Ein- oder Zweikammer-Adsorptionstrocknern, seltener mit Membrantrocknern.

Adsorptionstrockner verbrauchen zur Regeneration des Trockenmittels stetig einen Anteil Druckluft. Systembedingte Schaltvorgänge (Umkehr der Behälterfunktion Trocknen/Regenerieren und Kondensataustrag) brauchen zusätzlich kurzzeitig große Druckluftmengen. Die Taktzeiten sind voreingestellt und liegen bei etwa 50 Sekunden bis mehreren Minuten. Bei intermittierendem Kompressorbetrieb wird außerdem bei jedem Kompressorstopp die Druckleitung zwischen Kompressor und Trocknerausgang schlagartig auf Atmosphäre entlastet, damit der Kompressor drucklos wieder anfahren kann.

Membrantrockner entnehmen für die Trocknung kontinuierlich Volumenstrom. Schlagartige Entnahmen entstehen hier durch den intermittierenden Kompressorbetrieb: Bei jedem Kompressorstopp wird die Druckleitung bis zum Ausgang des Membrantrockners schlagartig entlastet.

Die Physik

Das Puffervolumen zwischen Kompressor und Trockner, meist eine kurze Druckluftleitung, ist relativ klein. Der taktweise anfallende hohe Druckluftbedarf des Trockners führt jedes Mal zu einer schlagartigen und drastischen Absenkung des Drucks. Es entsteht eine Drucksenke, die sich mit Schallgeschwindigkeit in Richtung Kompressor ausbreitet. Die Druckluft im Kompressorgehäuse wird dabei explosionsartig über das Entöl-Filterelement auf das tiefe Niveau der Drucksenke entspannt.

Der Schaden

Das Entöl-Filterelement wird in der Regel von innen nach außen durchströmt. Bei gleichmäßiger Durchströmung koagulieren kleinste Öltröpfchen zu immer größeren Tropfen. An der Außenfläche angelangt, sammeln sie sich durch Schwerkraft im Sumpf des Filtergehäuses und gehen zurück in den Ölumlauf des Kompressors. Gasförmige Bestandteile bleiben in der Druckluft. Die Ölabscheidung ist prinzipbedingt mit einem kleinen, permanenten Druckverlust verbunden.

Die Drucksenke an der Filteraußenfläche lässt diese Druckdifferenz schlagartig ansteigen. Das führt zu extremen Spannungen im ölgetränkten Filtervlies. Das anhaftende Öl wird im ersten Augenblick explosionsartig von der Oberfläche geschleudert und mit der Druckluft abtransportiert, der Restölgehalt steigt. Die im Wechsel auftretenden Druckdifferenzen zermürben das Filtervlies bis zum Aufreißen. Die Lebensdauer sinkt erheblich.

Die Lösung

Der pulsmin Pulsationsdämpfer kommt überall dort zum Einsatz, wo Maschinen oder Anlagenbauteile durch diskontinuierliche Förderströme gefährdet sind. Druckstörungen durch Verbraucher oder Prozesse werden in einen quasi stationären Druck gewandelt.

Einbauort

• Adsorptionstrockner: vor dem Trockner, in der Druckleitung zum Trockner oder im Drucklufteintrittsstutzen am Trockner.
• Membrantrockner: nach dem Trockner, in der Austrittsleitung oder direkt am Druckluftaustritt, in jedem Fall vor dem Entlastungsventil.

Die Leitung vom Kompressor zum Ventil wird mit Gefälle in Strömungsrichtung verlegt, damit sich kein Kondensat sammelt. Wassersäcke sind zu vermeiden.

Maßblatt

¹ Volumenstrom bezogen auf 20 °C, 1 bar, Luft. ² G-Gewinde (Zoll) nach DIN ISO 228-1; M 22×1,5 ist ein metrisches Feingewinde. Gehäuse, Kolben und Druckfedern aus Edelstahl. Änderungen vorbehalten, Stand 01.12.2024.