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Was verunreinigt Druckluft?
Die vom Kompressor angesaugte atmosphärische Luft enthält drei Arten von Verunreinigungen:
- Feste Partikel: Bis zu 140 bis 150 Millionen Schmutzpartikel in jedem Kubikmeter Luft – im Industriebetrieb sogar ein Vielfaches davon. Der größte Teil dieser Verunreinigungen (80 %) ist kleiner als 2 μm und damit zu klein, um im Ansaugfilter des Kompressors zurückgehalten zu werden (dieser entfernt üblicherweise Partikel der Größe 25 μm).
- Öl gelangt aus Kolben- und Schraubenkompressoren in die Druckluft, die mit Öl geschmiert werden.
- Wasser – der Wasserdampf in der Luft kondensiert, sobald sie sich in der Leitung abkühlt. Woher die Feuchtigkeit in der Luft kommt und wie man sie loswird, lesen Sie im Artikel Warum und wie man Luft trocknet
Verunreinigte Druckluft riecht unangenehm und hinterlässt außerdem ihre Spuren am Zustand Ihrer Anlage:
- Sämtliche Dichtungen verschleißen schneller und müssen häufig ausgetauscht werden.
- Auch die Ventile in den Steuerkreisen leiden darunter.
- Verunreinigungen aus der Druckluft dringen in die Schalldämpfer ein und verschlechtern deren Funktion.
- Öffnungen und Düsen verstopfen nach und nach.
- Fertigerzeugnisse und Produktionsanlagen werden beschädigt – feste Partikel können Oberflächen zerkratzen usw.
Druckluftqualität nach ISO 8573-1
Maßgeblich für die Druckluftqualität ist die Norm ISO 8573-1. Die Druckluftqualität wird in der Norm durch sieben Klassen von 0 bis 6 beschrieben (Tabelle 1): Für jede Klasse ist ein maximaler Gehalt an festen Partikeln, Wasser und Öl vorgeschrieben. Für unterschiedliche Anwendungen und Volumenströme werden unterschiedliche Reinheitsklassen gefordert.
Wie sauber muss Druckluft für die einzelnen Anwendungen sein?
Für die einzelnen Anwendungsfälle legt die Norm ISO 8573-1 Qualitätsklassen fest, für Werkstattluft schreibt die Norm beispielsweise die Qualität 4-4-5 vor. Diese drei Ziffern geben in dieser Reihenfolge drei vorgeschriebene Qualitätsklassen an:
- Qualitätsklasse für feste Partikel,
- Qualitätsklasse für Wasser (Taupunkttemperatur)
- Qualitätsklasse für Öl.
In Tabelle 2 sind die Druckluft-Qualitätsklassen für verschiedene industrielle Anwendungen aufgeführt.
Wie werden Verunreinigungen aus der Druckluft entfernt?
Feste Partikel hält ein geeigneter Filter zurück, oder auch zwei und mehr hintereinandergeschaltete Filter. Die erste Hürde gegen das Eindringen fester Partikel ist der Ansaugfilter des Kompressors, dieser entfernt jedoch Partikel der Größe 25 μm. Weitere Filter werden vor oder hinter den Trocknern installiert.
Öl – kann in der Luft als Aerosol oder als Dampf vorliegen. Das Aerosol hält ein hochwertiger Standardfilter zurück. Öldampf hält ein Aktivkohlefilter zurück. Wirksamkeit und Standzeit der Aktivkohle werden von der Temperatur der Druckluft und ihrer Feuchtigkeit beeinflusst.
Wasser entfernen wir aus der Druckluft mit einem geeigneten Trockner, den wir hinter den Kompressor schalten. Einzelheiten und praktische Tipps zur Lufttrocknung finden Sie im Artikel Warum und wie man Luft trocknet.
Bevor Sie sich auf den Kauf von Filtern und Trocknern begeben, beantworten Sie sich folgende Fragen:
- Wie sauber muss die Druckluft für den Zweck sein, für den ich sie einsetze?
An Druckluft für die Reinigung von Bauteilen in der Werkstatt oder im Bauwesen werden ganz andere Anforderungen gestellt als etwa an Druckluft für die Messtechnik oder die pneumatische Förderung von Lebensmitteln. Die Qualitätsklassen für Ihre Anwendung finden Sie in der Norm ISO 8573-1 oder in Tabelle 2. - Wie sauber muss die Druckluft sein, damit sie Zylinder, Ventile und weitere Bauteile im Netz nicht beschädigt?
Verunreinigte Druckluft, die zum pneumatischen Antrieb von Handhabungsgeräten, Kolben und Förderern dient, darf kein Fressen der Pneumatikzylinder, kein Verstopfen der Düsen und keine anderen Schäden an der Anlage verursachen. - Wie sauber ist die Druckluft, die mein Kompressor liefert?
Wenn die Luft aus dem Kompressor nicht der Qualität entspricht, die die Anwendung verlangt, muss man sich für geeignete Filter oder Aufbereitungseinheiten für Druckluft entscheiden.
Auswahl des richtigen Filters
Passende Filter für Ihr Netz wählen Sie aus dem breiten Angebot
hier
Bei der Filterauswahl richten Sie sich nach drei Parametern:
- Geforderte Luftqualität
Welche Luftqualität Sie für Ihre Werkstatt oder Ihren Betrieb benötigen, ist in der Norm ISO 8573-1 festgelegt.
Einige Anwendungsbeispiele finden Sie in Tabelle 2. Nach der Qualität wählen Sie den Filtertyp (Mikrofilter, Aktivkohlefilter ...) - Luftdruck am Filtereintritt
Nach dem Druck im Druckluftnetz wählen Sie das passende Filtermodell. - Leistung bzw. Volumenstrom der Luft
Filter werden nach der Luftmenge ausgelegt, die durch sie hindurchströmt. Diese Menge (der Volumenstrom) ist ein Grundparameter des Kompressors oder des Trockners und wird als Leistung, Liefermenge oder auch Durchfluss bezeichnet.
Angegeben wird sie in Litern pro Minute (l/min), manchmal aber auch in m3/hod.
Das lässt sich leicht umrechnen: 1 m3/hod = 16,67×1 l/min. Für den Volumenstrom werden viele weitere Einheiten verwendet, etwa Liter pro Sekunde usw. Damit Sie sich beim Umrechnen nicht vertun, können Sie auch einen Online-Rechner nutzen.
Qualitätsklassen in den FilterangebotenBei der Auswahl ist darauf zu achten, dass die Luft nach der Filtration genau den Gehalt an festen Partikeln und Öl aufweist, den unsere Anwendung verlangt. In Tabelle 2 finden Sie Die Lieferanten geben die Klassen in den Filterbeschreibungen an |
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Vorsicht bei Druckverlusten
Jeder Filter (ebenso wie jedes andere Gerät, etwa ein Trockner oder eine Armatur) verursacht einen Druckabfall, und der kostet Geld. Filtrieren Sie also nicht mehr als nötig.
Den Druckverlust gleichen wir zwar leicht durch einen höheren Druck am Kompressoraustritt aus, aber nicht umsonst. Der Energieverbrauch steigt (um 6 bis 10 % bei einer Druckerhöhung um 1 bar), und mit dem Druck steigt leider auch die Temperatur der Druckluft und damit ihre Feuchtigkeit.
- Den geringsten Druckabfall verursachen Vorfilter und Staubfilter mit gröberer Struktur der Filterelemente.
- Feinfilter zur Abscheidung von Öl und Feuchtigkeit haben einen größeren Druckverlust.
- Im Kampf gegen den Druckverlust hilft auch der regelmäßige Wechsel der Filterelemente. Ein zugesetzter Filter senkt den Druck stärker als ein sauberer.
Ein Differenzdruckmanometer verrät es ...
Den Druckverlust können Sie am Differenzdruckmanometer ablesen, das bei manchen Filtern zur Ausstattung gehört.
Wo Druckluftfilter installiert werden
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Vor dem Ansaugstutzen des Kompressors wird ein Ansaugfilter installiert; er filtert größere feste Partikel heraus, damit sie den Kompressor nicht beschädigen.
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Zwischen Nachkühler und Druckluftbehälter empfiehlt es sich, einen Grobfilter zu setzen; er schützt den Trockner vor allem vor festen Partikeln.
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Hinter einen Kältetrockner kann ein Feinfilter geschaltet werden, um das restliche Kondensat zu entfernen.
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Vor einen Adsorptionstrockner muss ein Feinfilter vorgeschaltet werden, der ihn vor einer Verunreinigung durch Öl schützt. Erst hinter den Trockner kommt ein Grobfilter.
Mikroporöse Filter mit regelmäßigen Poren (Vorfilter, Grobfilter)
Dieser Filtertyp hält feste Partikel vor dem Trockner aus der Druckluft zurück. Er bewältigt feste Partikel ab 3 μm, mit Öl, Wasser und feinen Partikeln kommt er jedoch nur in geringem Maß zurecht. In den Filtern sitzen austauschbare Filterelemente – Hohlzylinder aus porösen Sinterbronzen, Keramik, Polyethylen oder Polypropylen.
Mikrofilter mit ungeordneten Mikrofasern (Grobfilter)
Die Ölpartikel prallen auf die Glasmikrofasern und bilden größere Tropfen, die vom Luftstrom zum äußeren Rand des Elements in den Schaumstoffmantel geführt werden. Dort fallen die Öltropfen durch die eigene Schwerkraft auf den Boden des Filters. |
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Aktivkohlefilter (Feinfilter)
Nachdem die Druckluft den Trockner und die Filter durchlaufen hat, bleiben in ihr noch Öldämpfe zurück. Deshalb wird hinter den Mikrofilter ein Aktivkohlefilter geschaltet, der den Ölgehalt in der Luft bis auf 0,005 mg/m3 senkt. Der Filter mit poröser Aktivkohle arbeitet nach dem Prinzip der Adsorption. Die Druckluft strömt durch die Aktivkohlefüllung, und die in ihr enthaltenen Kohlenwasserstoffe binden sich daran
Konstruktive Ausführung der Filter
Für den Anschluss sind die Filter mit einem Gewinde oder einem Flansch versehen. Die Filter haben außerdem folgende Elemente:
- ein Differenzdruckmanometer zur Messung des Druckabfalls der Luft beim Durchströmen
- einen Kondensatableiter – manuell oder automatisch.
Die Filter sind entsprechend ihren Parametern farblich gekennzeichnet. Das Bedienpersonal sieht auf den ersten Blick, welcher Filtertyp in der Anlage installiert ist und welche Filterelemente es benötigt.
Wenn wir ein Filtersystem auslegen, sollten wir daran denken, dass Filter häufig in Trockner, Zyklonabscheider, Druckluftbehälter und weitere Geräte eingebaut sind.
Einheiten zur Druckluftaufbereitung
In Produktionsbetrieben begegnen uns sehr konkrete Anforderungen an die Druckluftqualität. In diesen Fällen kommen Wartungseinheiten gerade recht. Diese Geräte enthalten üblicherweise Druckregler, Filter und Öler in einem einzigen Gerät, und man kann genau das Modell auswählen, das den gewünschten Eigenschaften der Druckluft in Ihrem Betrieb entspricht.
Messung von Verunreinigungen in der Druckluft
Wie prüft man, ob die Druckluft nicht zu viele Verunreinigungen enthält? Zur Kontrolle der Druckluftreinheit dienen:
- Öldetektoren
- Detektoren für feste Partikel
- tragbare Messstationen
Öldetektoren
Zur Bestimmung des Ölgehalts in der Druckluft werden Photoionisationsdetektoren, PID (Photoionization Detector), eingesetzt.
MessprinzipDer Photoionisationsdetektor nutzt eine UV-Lampe und ionisiert damit* die Moleküle der gemessenen Luft. Die UV-Strahlung ist nicht in der Lage, Zuverlässig ionisieren kann sie jedoch Kohlenwasserstoffe, und das sind die Bestandteile von Ölen. Die Stärke des Ionenstroms (und damit des elektrischen Signals) ist der Konzentration der ionisierten Moleküle direkt proportional. Das elektrische Signal wird verstärkt und auf dem Display als Gesamtölgehalt angezeigt. Diese Detektoren messen ausschließlich Luft ohne aggressive, korrosive, giftige, ätzende, brennbare und leicht entzündliche Stoffe*) Hinweis: Bei der Ionisation wird aus einem elektrisch neutralen Molekül ein Molekül mit elektrischer Ladung, also ein Ion. Durch den Ionenstrom entsteht ein elektrisches Signal. |
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Installation des Öldetektors
Öldetektoren werden an einem senkrechten Zuleitungsrohr mit aufwärts gerichteter Strömung installiert.
In den Schemata (Abbildung 4) sehen Sie zwei Einbaumöglichkeiten:
- direkte Installation) Installation mit By-pass-Leitung
- Installation mit By-pass-Leitung
Detektoren für feste VerunreinigungenFeste Verunreinigungen in der Druckluft (aber auch in anderen technischen Gasen) werden durch Durchleuchten mit einer Laserdiode gemessen, die Das Gerät kann auch die Partikelgröße unterscheiden – es misst, wie viele Partikel der Größe 0,1 bis 0,5 mm, 0,5 bis 1 mm und 1 bis 5 mm das Gas enthält. |
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Tragbare MessstationenZur Kontrolle der Druckluftqualität werden auch tragbare Messstationen eingesetzt, die Folgendes enthalten:
Die Station fahren wir einfach zum Kompressor und messen die Druckluftqualität. |
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