Gaskompressoren spielen eine entscheidende Rolle in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen und Prozessen. Sie werden häufig auch als Verdichter bezeichnet und stellen das Herzstück von sogenannten Verdichtungsanlagen dar. Einsatz finden Gaskompressoren in den verschiedensten Bereichen, angefangen bei der Öl- und Gasindustrie über die Abwassertechnik bis hin zur Lebensmittel- und Getränkeindustrie. In diesem Artikel werden die verschiedenen Arten von Gaskompressoren vorgestellt und erläutert, wofür sie verwendet werden.
Was sind Gaskompressoren und wofür werden sie benötigt?
Ein Gaskompressor ist eine Maschine, die dazu dient, Luft oder andere Gase von niedrigerem Druck auf einen höheren Druck zu komprimieren. Dies geschieht, indem das Volumen des Gases verringert wird, wodurch der Druck steigt. Denn Druck und Volumen eines idealen Gases verhalten sich umgekehrt proportional zueinander, wenn die Temperatur konstant gehalten wird (siehe Gesetz von Boyle-Mariotte).
Das Komprimieren von Gasen ist ein wichtiger Schritt, um sie für die Weiterverarbeitung oder den Transport vorzubereiten. Auch das Speichern von Gasen wird auf diese Weise erleichtert. Ohne Gaskompressoren wären viele industrielle Anwendungen, die auf die Handhabung von Gasen angewiesen sind, nicht möglich. Außerdem können Produktionsprozesse durch ihren Einsatz optimiert werden.
Verschiedene Arten von Gaskompressoren
Gaskompressoren sind in vielen verschiedenen Bauformen erhältlich. Diese lassen sich grob in zwei Hauptkategorien einteilen: Verdrängerkompressoren und Turbokompressoren. Zu den Verdrängerkompressoren gehören Schraubenkompressoren. In diesen rotieren zwei miteinander verzahnte Schrauben, wodurch das Gas zwischen den Schrauben verdichtet wird. Durch die spezielle Form der Schrauben und – je nach Modell – einwellige oder mehrwellige Rotation wird das Gas kontinuierlich komprimiert und anschließend in die Druckleitung ausgestoßen. Das macht Schraubenkompressoren für eine Vielzahl von Anwendungen nutzbar.
Eine weitere Form der Verdrängerkompressoren sind Kolbenkompressoren. Eine simple Form davon kennt jeder: Die Luftpumpe! Kolbenkompressoren verwenden einen Kolben, der sich in einem Zylinder auf und ab bewegt, um das Gas zu verdichten. Bei jedem Aufwärtshub wird das Gas in den Zylinder gesaugt, und bei jedem Abwärtshub wird es verdichtet und in die Druckleitung ausgestoßen. Es ist möglich, Gase mit diesem Prozess stufenweise zu verdichten, den Druck also weiter zu erhöhen. Kolbenkompressoren können jedoch nicht kontinuierlich verwendet werden. Dennoch werden sie am häufigsten eingesetzt.
Bei Turbokompressoren handelt es sich um eine ganz andere Art von Verdichter. Sie nutzen die Energie von rotierenden Turbinen, um das Gas zu verdichten. Sie bestehen typischerweise aus einem Laufrad, das an einer Welle befestigt ist und von einem Motor oder einer externen Energiequelle angetrieben wird. Das Gas strömt durch das Laufrad und wird dabei beschleunigt. Durch die hohe Geschwindigkeit des Gases entsteht ein Druckanstieg, der das Gas verdichtet. Unterschieden werden Turbokompressoren in Radial- und Axialverdichter. Bei Radialverdichtern erfolgt die Verdichtung des Gases hauptsächlich durch die Zentrifugalkraft, die durch die Rotation des Laufrads erzeugt wird.
Das Gas wird dabei durch das Laufrad beschleunigt und nach außen gedrückt, wodurch der Druck erhöht wird. Bei Axialverdichtern erfolgt die Verdichtung des Gases hingegen hauptsächlich durch die Umwandlung von kinetischer Energie in Druckenergie. Das Gas wird durch das Laufrad beschleunigt und dann durch Diffusorleitschaufeln abgebremst, wodurch der Druck erhöht wird. Während Radialverdichter für hohe Drücke geeignet sind, eignen sich Axialverdichter besser für Anwendungen, bei denen große Gasvolumen mit moderaten Druckerhöhungen benötigt werden.
Typische Einsatzbereiche von Gaskompressoren
In nahezu jedem Zweig der Industrie kommen Gaskompressoren zum Einsatz. Typische Anwendungsgebiete sind beispielsweise die folgenden:
Öl- und Gasindustrie: In Öl- und Gasfeldern wird Rohgas aus unterirdischen Lagerstätten gefördert. Da der Druck des Rohgases in den Lagerstätten mit der Zeit abnimmt, müssen Gaskompressoren eingesetzt werden, um das Gas auf einen ausreichenden Druck zu verdichten, damit es durch Pipelines zu Verarbeitungsanlagen transportiert werden kann. Außerdem wird in einigen Ölfeldern Gasinjektion als Methode zur erhöhten Ölförderung eingesetzt. Dabei wird komprimiertes Gas in die Öllagerstätte injiziert, um den Druck zu erhöhen und die Ölförderung zu steigern. Gaskompressoren spielen eine Schlüsselrolle bei der Verdichtung des Gases vor der Injektion.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie: In dieser Branche finden Gaskompressoren vielfältige Anwendung. Flaschen und Verpackungen werden zum Beispiel vor dem Befüllen mit Druckluft gereinigt. Des Weiteren kann mittels Druckluft die Gärung gefördert werden, die etwa bei der Herstellung von Joghurt und Wein wichtig ist. Gaskompressoren werden zudem verwendet, um Kältemittel zu komprimieren und Kühl- oder Gefrieranlagen in Produktionsanlagen oder Lagerhäusern zu betreiben.
Industrielle Drucklufterzeugung: Gaskompressoren werden auch für die Bereitstellung von Druckluft in verschiedenen Produktionsprozessen verwendet. Druckluft wird beispielsweise für die Bedienung von Maschinen und Werkzeugen, die Steuerung von Ventilen und Klappen sowie für Reinigungs- und Verpackungsanwendungen benötigt.
Die Pharmaindustrie, die Luft- und Raumfahrtindustrie, die chemische Industrie, die Energieerzeugung, die Abwassertechnik und viele weitere Branchen sind ebenfalls auf Gaskompressoren angewiesen. Die Wichtigkeit dieser auf den ersten Blick vielleicht eher uninteressanten Maschinen sollte also auf keinen Fall unterschätzt werden. Gaskompressoren sind ein unverzichtbarer Bestandteil der modernen Industrie.
