Der Kompressor - Funktionsweise & Aufbau

Ein Kompressor* wird zum maschinellen Komprimieren verschiedener Gase verwendet. Man bezeichnet ihn daher auch als Verdichter. Sogenannte Kolbenverdichter sind gängige Kompressoren im Hobby- und Heimbereich. Ähnlich wie bei einer Luftpumpe oder im Automotor arbeiten Kolbenverdichter wechselnd zwischen Ansaugen und Verdichten des Gases. Der Kolben saugt benötigte Luft an und drückt sie in einem Gehäuse, welches ihn dicht umgibt, zusammen.

Die Komprimierung dient bei Gasen der Volumenverringerung. Das angesaugte Gasvolumen wird vom Kompressor durch dessen Betriebsdruck minimiert. Dieser Vorgang der Komprimierung führt dazu, dass im Gas der Druck ansteigt, wobei die Gase auch erwärmt werden.

Aufbau vom Kompressor

Hauptbestandteil eines Kompressors ist sein Motor, welcher den Verdichter antreibt. Der allgemeine Sprachgebrauch bezeichnet den Verdichter oft selbst als Kompressor, obwohl dieser nur einen Teil des Kompressors darstellt.

Die vom Kompressor komprimierte Luft wird nicht direkt wieder ausgestoßen. Ein Druckbehälter, in den das komprimierte Gas hineingepumpt wird, unterscheidet den Kompressor wesentlich von Luftpumpe und Motor und birgt verschiedene Vorteile.
So kann der Druckbehälter beispielsweise größere Mengen an Luft speichern als der Kolben des Verdichters durchgehend fördert. Diese Luft kann anschließend als Gesamtmenge ausgestoßen werden. Auch muss der Kompressorenmotor dadurch nicht durchgängig in Betrieb sein.

Ein Manometer im Aufbau vom Kompressor dient der Überwachung des Drucks im Kessel des Kompressors. Bei erreichtem Betriebsdruck ist es möglich, das jeweilige Werkzeug zu nutzen.

Wichtigste Elemente eines Kolbenkompressors

Zudem kann auch der Kompressor auf den Kesseldruck reagieren. Wird der eingestellte Mindestdruck unterschritten, startet der Motor des Kompressors, um den Kompressorkessel wieder ausreichend mit komprimierter Luft aufzufüllen. Bei erreichtem Maximaldruck hingegen, wird die Pumpe gestoppt. Im Fall eines gefährlichen Überdrucks öffnet sich ein Sicherheitsventil im Aufbau vom Kompressor zum Ablassen des Drucks.

Wie arbeitet der Kolbenverdichter?

Bevor wir uns die Funktionsweise eines Kolbenkompressors* ansehen, werfen wir zunächst einen Blick auf seinen Aufbau. Hierfür dient uns folgende Schnittdarstellung.

Aufbau eines Kolbenkompressors

Im Inneren eines Zylinders bewegt sich ein Kolben hin und her. Eine Dichtung dichtet den Kolben zur Zylinderwand hin ab. Das Zurückziehen des Kolbens saugt Luft durch das Einlassventil an und das Vorschieben schließt dieses Ventil wieder. Somit wird die Luft verdichtet. Ein Ausstoß der Luft findet durch das Auslassventil des Kolbenverdichters statt.

Funktionsweise eines Kolbenkompressors: Ansaugen & Verdichten

Zu den am häufigsten verwendeten Verdichtern zählen neben dem Kolbenkompressor auch der Schraubenkompressor. Er unterscheidet sich in Aufbau und Funktion deutlich, soll auf dieser Seite jedoch nicht näher betrachtet werden.

Aufbau eines Schraubenkompressors

Die Funktionsweise vom Kompressor: Über Betriebsdruck und Liefermenge

Verdichter werden durch ihren Druck und die erreichbare Liefermenge gekennzeichnet. Die Liefermenge definiert sich als das abgegebene Luftvolumen je Zeiteinheit. Die übliche Einheit der Liefermenge ist m3/min, beziehungsweise Liter/min im Fall kleinerer Anlagen.
Irreführend, wenn auch oft gebräuchlich, ist die Definition der theoretischen Ansaugleistung als Produkt aus Hubvolumen und Drehzahl. Durch die Vernachlässigung des volumetrischen Füllungsgrads wird hierdurch keine Aussage über die reale Fördermenge getroffen.

Relevante Kenngrößen der Funktion vom Kompressor

Wichtige Kenngrößen der Kolbenverdichter und somit der Funktionsweise vom Kompressor, sind Liefermenge, Betriebsdruck, Druckverhältnis und Liefergrad.
Während die Liefermenge das Volumen des ausgestoßenen Gases je Zeiteinheit beschreibt, definiert sich der Betriebsdruck als erreichbarer Überdruck.
Das Druckverhältnis wird bestimmt durch das Verhältnis von Enddruck zu Saugdruck und der Liefergrad zeigt die Beziehung von gefördertem zum theoretisch erreichbaren Volumenstrom auf.

Zum Vergleich verschiedener Verdichter*, die sich in Bauart, Betriebspunkten oder der Funktionsweise vom Kompressor unterscheiden, wird der Normvolumenstrom hinzugezogen. Dieser rechnet den Volumenstrom des Kompressors auf Normbedingungen hinsichtlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck um. Somit wird die individuelle Funktion vom Kompressor vergleichbar.