Entlastungsventile für Kompressoren

Entlastungsventile für Luftkompressoren

Abbildung 1: Luftkompressor-Entlastungsventil

Abbildung 1: Entlastungsventil für Luftkompressor

Ein Entlastungsventil für Luftkompressoren ist eine Vorrichtung, die bei Luftkompressoren verwendet wird, um die eingeschlossene Luft im Kompressionsraum und in der Druckleitung des Tanks abzulassen, wenn der Motor stoppt. Dadurch kann der Motor leichter anlaufen. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Entlastungsventilen für Luftkompressoren: elektrische und mechanische. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für ein Entlastungsventil eines elektrischen Luftkompressors.

Das Ablassen der Luft durch das Entlastungsventil ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass der Kompressormotor ohne Anstrengung wieder anlaufen kann. Andernfalls erzeugt die von der Luft in der Kompressionskammer und der Tankentleerungsleitung erzeugte Last ein hohes Anfangsdrehmoment, das der Motor nur schwer überwinden kann.

 

Inhaltsübersicht

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Wozu dient ein Entlastungsventil für Luftkompressoren?

Die Funktion eines Entlastungsventils für einen Luftkompressor besteht darin, die restliche Luft aus der Kompressionskammer und den entsprechenden Leitungen abzulassen, wenn der Motor abgeschaltet wird. Die Funktionsweise eines Luftkompressors wird anhand des Diagramms in Abbildung 2 erläutert, um zu verstehen, wie dieses Ventil funktioniert.

Abbildung 2: Komponenten des Luftkompressors, Druckschalter (A), Manometer (B), Rückschlagventil (C), Tankauslassleitung (D), Entlastungsventil (E) und Sicherheitsventil (F).

Abbildung 2: Druckluftkompressor-Komponenten, Druckschalter (A), Manometer (B), Rückschlagventil (C), Tankauslassleitung (D), Entlastungsventil (E) und Sicherheitsventil (F).

Bevor die Druckluft in den Tank gelangt, passiert sie einen Druckschalter (Abbildung 2, Kennzeichnung A), der den Druck zwischen den festgelegten Höchst- und Mindestgrenzen auswertet. Während der Kompressor arbeitet, speichert der Tank die Druckluft, bis der Druck den voreingestellten Höchstwert erreicht. Bei Erreichen des voreingestellten Höchstwerts übt der Druck eine Kraft auf einen internen Kolben des Druckschalters aus, der sich nach oben bewegt, seine Kontakte trennt und den Motor ausschaltet. Die in der Kompressorkammer und der Druckleitung des Tanks (Abbildung 2, Bezeichnung D) enthaltene Luft wird sofort durch das Entlastungsventil (Abbildung 2, Bezeichnung E) in die Atmosphäre abgelassen. Dadurch schließt sich das Rückschlagventil (Abbildung 2, Kennzeichnung C) und verhindert das Entweichen der im Tank enthaltenen Luft. Sobald der Druck im Tank seinen Mindestwert erreicht hat, schließen sich die Kontakte des Druckschalters (Abbildung 2 mit der Bezeichnung B) wieder, und der Motor läuft wieder an.

Das Ablassen der Luft durch das Entlastungsventil ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass der Kompressormotor ohne Anstrengung wieder anlaufen kann. Andernfalls erzeugt die von der Luft in der Kompressionskammer und der Tankentleerungsleitung erzeugte Last ein hohes Anfangsdrehmoment, das der Motor nur schwer überwinden kann.

Arten von Entlastungsventilen für Luftkompressoren

Obwohl der Typ des Entlastungsventils je nach Kompressortyp und Hersteller variiert, gibt es zwei Haupttypen: mechanische und elektrische:

Mechanische Entlastungsventile

Diese Art von Entlastungsventil arbeitet in Abhängigkeit von der Druckdifferenz. Er öffnet sich, wenn der Druck einen bestimmten Wert erreicht. Abbildung 3 zeigt ein Diagramm des Entlastungsventils eines mechanischen Luftkompressors.

Abbildung 3 Schritt A zeigt, wie die Luft vom Kompressor durch den Einlass (1) in das mechanische Entlastungsventil eintritt und durch die Entlastungsventilkammer (2) zum Rückschlagventil (5) strömt. Die von der Luft ausgeübte Kraft drückt das Rückschlagventil auf, so dass die Druckluft durch den Auslass (6) in den Vorratsbehälter und durch den Durchlass (4) in die Membrankammer (3) strömt. Wenn sich der Tank mit Druckluft füllt, steigt der Druck bis zum Erreichen des maximalen Drucks.

In Schritt B hebt sich die Membran (7) und lässt Luft in die obere Kammer (8) des Kolbens (9) einströmen. Die in diese Kammer eintretende Luft drückt den Kolben nach unten, so dass die in der Kammer des Entlastungsventils eingeschlossene Luft durch den Auslass (10) in die Atmosphäre abgelassen werden kann. Aufgrund des Druckabfalls schließt sich das Rückschlagventil automatisch.

Abbildung 3 Schritt C zeigt, dass beim Schließen des Rückschlagventils die Luft, die zur oberen Membran des Ventils strömt, abnimmt, die Schubkraft gering ist und sich die Membran wieder schließt. Er bewirkt, dass die auf dem Hauptkolben eingeschlossene Luft durch die Entlüftung des Reglers (11) am oberen Ende des Entlastungsventils (12) des Luftkompressors abgelassen wird.

Abbildung 3: Schema eines mechanischen Luftkompressor-Entlastungsventils: Einlass (1), Entlastungsventilkammer (2), Membrankammer (3), Durchlass (4), Rückschlagventil (5), Auslass (6), Membran (7), obere Kammer (8), Kolben (9), Auslass (10), Reglerauslass (11) und Luftkompressor-Entlastungsventil (12).

Abbildung 3: Schema eines mechanischen Luftkompressor-Entlastungsventils: Einlass (1), Entlastungsventilkammer (2), Membrankammer (3), Durchlass (4), Rückschlagventil (5), Auslass (6), Membran (7), obere Kammer (8), Kolben (9), Auslass (10), Reglerauslass (11) und Luftkompressor-Entlastungsventil (12).

Elektrische Entlastungsventile

Ein Magnetventil ist ein elektrisch betriebenes Gerät, das die Luftmenge steuert, die durch eine Leitung strömt. Er sperrt den Durchfluss ab, gibt ihn frei oder dosiert ihn je nach den Anforderungen des Systems. Schwerere Kompressoren (ab 5 kW) arbeiten oft mit einem Stern-Dreieck-System, um den Anlaufstrom des Motors zu reduzieren (im Vergleich zu einem Direktstart). Dieser Motor startet mit einer Sternschaltung und schaltet dann von einer Stern- auf eine Dreieckschaltung um. Während des Starts wird die Luft des Kompressors in den ersten Zyklen in einen freien Auslass (und nicht in den Tank) entladen, um das erforderliche Drehmoment des Motors zu verringern. Hierfür wird ein Magnetventil als Entlastungsventil eingesetzt.

Es gibt drei Arten von Magnetventilen: direkt, halbdirekt und indirekt wirkende. Die Funktion des direkt wirkenden Ventils hängt nur von einem elektromagnetischen Feld ab, das in der Magnetspule erzeugt wird, um das Ventil zu schließen oder zu öffnen, während das indirekte Ventil von der Druckdifferenz des Systems abhängt. Das halbdirekt wirkende Ventil kombiniert die Funktionen eines direkten und eines indirekten Ventils. Darüber hinaus bestimmt die Schaltfunktion eines Magnetventils die Anschlüsse (2, 3, 4-Wege) und die Stellung des Ventils im stromlosen Zustand (offen oder geschlossen). Lesen Sie unseren technischen Artikel über Magnetventile für weitere Informationen.

Das vorgesteuerte 2/2-Wege-Ventil ist der am häufigsten verwendete Magnetventiltyp für ein elektrisches Entlastungsventil für Druckluftkompressoren. Einer der Gründe dafür ist, dass dieser Ventiltyp im Vergleich zu direktwirkenden Ventilen für größere Volumenströme von schweren Luftkompressoren geeignet ist. Es ist auch der Ventiltyp mit dem geringsten Energieverbrauch. Dieser Ventiltyp wird auch als servounterstütztes Magnetventil bezeichnet. Seine Funktion hängt vom Verhalten der Magnetspule und der Druckdifferenz des Systems ab (mindestens 0,5 bar sind für den Betrieb erforderlich). Im Allgemeinen hat das Ventil zwei Anschlüsse, einen für den Einlass und einen für den Luftauslass, wie in Abbildung 4 zu sehen.

Abbildung 4: Ein indirektes Entlastungsventil für einen Luftkompressor: Anker (A), Einlassöffnung (B), Spule (C), Feder und Stößel (D), Membran (E) und Auslassöffnung (F).

Abbildung 4: Ein Entlastungsventil für einen indirekten Kompressor: Anker (A), Einlassöffnung (B), Spule (C), Feder und Stößel (D), Membran (E) und Auslassöffnung (F).

Teile für das Entlastungsventil eines Luftkompressors

  • Armatur (A): Der Metallzylinder, auf den die Spule gewickelt ist
  • Einlassöffnung (B): Die Luft tritt durch diesen Anschluss in das Magnetventil ein.
  • Spule (C): Eine zylindrische und hohle Spule aus Kupferlackdraht. Durch den Einsatz von Induktion speichert diese Spule Energie in einem Magnetfeld.
  • Feder und Stößel (D): Wenn kein Magnetfeld in der Spule vorhanden ist, hält die Feder den Stößel in einer bestimmten Position, d. h. normal offen oder normal geschlossen. Die Feder gibt der Kraft nach, die durch ein Magnetfeld auf den Stößel ausgeübt wird.
  • Membrane (E): Verschließbare Membran, die das Entweichen von Luft in die Atmosphäre verhindert oder ermöglicht.
  • Auslassöffnung (F): Durch diese Öffnung wird die Luft in die Atmosphäre entlassen.

Bei einem indirekten Magnetventil strömt die Luft vom Einlassanschluss (E) durch eine Steuerblende in den Bereich oberhalb der Membran. Von dort gelangt die Luft zur Vorsteuerdüse des Magnetventils, die zunächst geschlossen ist, wie in Abbildung 5 (linke Seite) dargestellt.

Abbildung 5: Schema eines stromlos geschlossenen indirekten Ventils: stromlos (links) und erregt (rechts)

Abbildung 5: Schema eines stromlos geschlossenen indirekten Ventils: stromlos (links) und stromführend (rechts)

Wenn der Tank seinen Höchstdruck erreicht, wird die Magnetspule erregt, und der Kolben des Magnetventils bewegt sich nach oben und öffnet die Pilotdüse. Ist diese Leitung geöffnet, beginnt der Druck der Luft, die sich im Bereich über der Membran befindet, zu sinken, bis sein Wert niedriger ist als der Druck, den die Luft über der Membran ausübt. Sobald sich diese Membran nach oben bewegt, strömt die Einlassluft zum Auslass, wie in Abbildung 5 rechts zu sehen. Wenn der Druck im Tank seinen Mindestdruck erreicht, wird der elektrische Strom zur Magnetspule unterbrochen und die Pilotdüse schließt sofort. Der Luftdruck in der oberen Membrankammer wird wiederhergestellt, und die Membran kehrt in ihre Ausgangsposition zurück, wodurch der Luftdurchgang vom Einlass zum Auslass verhindert wird.

Ein stromlos geschlossenes indirektes Ventil ist das am häufigsten verwendete Ventil; es ist während der Sternschaltung erregt (offen) und während der Dreieckschaltung geschlossen. Es gibt jedoch auch Luftkompressoren mit Stern-Dreieck-Schaltung, die ein stromlos offenes Ventil verwenden. In diesem Fall erreicht der Tankdruck seinen Höchstwert, der Druckschalter trennt seine Kontakte, der Motor stoppt und das Magnetventil öffnet (stromlos), um die Luft in die Atmosphäre abzulassen. Sobald der Druck im Tank den Mindestdruck erreicht, schalten sich die Kontakte des Druckschalters ein, der Motor läuft an, und das Magnetventil schließt (unter Spannung), nachdem die Schaltung von Stern auf Dreieck umgeschaltet wurde (siehe Abbildung 6).

Abbildung 6: Schema eines stromlos geöffneten indirekten Ventils: stromlos (links) und erregt (rechts).

Abbildung 6: Schema eines stromlos geöffneten indirekten Ventils: stromlos (links) und erregt (rechts).

Mechanische und magnetische Entlastungsventile

  Mechanisch elektrisch
Einstellung Kann manuell eingestellt werden Eingestellt am Druckschalter oder an der Zeitschaltuhr
Zeitschaltuhr Kann nicht mit einer Zeitschaltuhr betrieben werden Kann mit einer Zeitschaltuhr betrieben werden
Position Kann in jeder Position installiert werden sollte aufrecht oder mit einer maximalen Ablenkung von 90° installiert werden
Hindernisse Unempfindlich gegen Schmutz Empfindlicher gegen Schmutz als ein mechanisches Ventil
Anmeldung Ein mechanisches Entlastungsventil wird üblicherweise bei kleineren Kompressoren (weniger als 5 kW) verwendet. Bei schwereren Kompressoren (Drehstrommotor) ist das Entlastungsventil in der Regel ein indirektes Magnetventil.

Auswahlkriterien für elektrische Entlastungsventile

Bei der Auswahl eines Magnetventils, das als Entlastungsventil für einen Druckluftkompressor verwendet werden soll, ist neben der Eignung des Ventils für den Betrieb mit Luft auch Folgendes zu beachten:

  • Kapazität (Kv-Wert): Der Kv-Wert bestimmt den Luftstrom durch das Magnetventil. Die Kenntnis des erforderlichen Kv-Wertes stellt sicher, dass Sie das richtige Ventil mit der erforderlichen Kapazität auswählen. Berechnen Sie Kv- oder Cv-Werte mit unserem Ventilauslegungsrechner.
  • Maximaler Betriebsdruck: Das Magnetventil muss für den maximalen Betriebsdruck des Kompressors ausgelegt sein.
  • Elektrische Steuerung: Stellen Sie fest, welche Ventilspannung am Installationsort verfügbar ist. Prüfen Sie, ob das System während der Entlüftungszeit mit Strom versorgt wird oder ob es eine im Ventil integrierte Zeitschaltuhr verwendet, mit der die Öffnungszeit eingestellt werden kann. Prüfen Sie außerdem, ob das System ein normal offenes oder normal geschlossenes Ventil erfordert.
  • Art und Größe der Verbindung: Vergewissern Sie sich, dass die Rohrgewinde dem Typ und der Größe des Magneteinlassgewindes entsprechen. Wenn die erforderliche Anschlussgröße des Magnetventils nicht verfügbar ist, kann ein Fitting verwendet werden.
  • Werkstoff Magnetventil: Für das Ventilgehäuse sind Messing als Gehäusematerial und eine FKM (Viton)-Dichtung eine gute Wahl für ein Druckluftsystem, da sie eine gute Hitze- und Chemikalienbeständigkeit aufweisen.
  • IP-Klassifizierung: Magnetventile, die in Luftkompressorsystemen verwendet werden, sollten die Schutzart IP65 haben, um eine wirksame Abdichtung gegen äußere Einflüsse zu gewährleisten.

Installation eines elektrischen Entlastungsventils

Wenn Sie ein elektrisches Entlastungsmagnetventil für einen Luftkompressor austauschen oder installieren, gehen Sie wie folgt vor:

  1. Schalten Sie den Kompressor aus, warten Sie, bis das System abgekühlt ist, und stellen Sie sicher, dass der Kreislauf nicht unter Druck steht.
  2. Um ein beschädigtes Magnetventil auszubauen, entfernen Sie die Spule und dann das Ventilgehäuse. Verwenden Sie beim Lösen des beschädigten Ventils ein geeignetes Werkzeug, um die Rohrleitungen des Systems zu halten.
  3. Führen Sie eine interne Inspektion der Leitungen durch, die mit dem Magnetventil verbunden sind, um sicherzustellen, dass sich keine Schmutzpartikel darin befinden.
  4. Um mit der Installation des Magnetventils zu beginnen, vergewissern Sie sich, dass es entsprechend der Luftstromrichtung richtig positioniert ist. Magnetventile zeigen die Richtung des Luftstroms im Allgemeinen mit einem Pfeil an.
  5. Wenn das neue Ventil über Stopfen für die Ein- und Auslassanschlüsse verfügt, ist es ratsam, diese kurz vor dem Einbau zu entfernen, um das Eindringen von Fremdkörpern in das Ventil zu verhindern.
  6. Bauen Sie zuerst das Ventilgehäuse ein. Verwenden Sie ein geeignetes Werkzeug zum Festziehen des Magnetventils und ein weiteres zum Festhalten der Systemleitungen. Ziehen Sie das Ventil niemals an, indem Sie sich auf die Spule stützen, da dies zu inneren Schäden führen kann.
  7. Positionieren Sie das Ventilgehäuse mit der Spule nach oben oder mit einer maximalen Auslenkung von 90 Grad, um das Risiko zu minimieren, dass sich externe Stoffe im Magnetventilkolben ansammeln.
  8. Bauen Sie die Spule ein. Setzen Sie es mit der Dichtung und der Mutter auf das Ventilgehäuse und ziehen Sie es fest. Ein Richtwert für das Anzugsdrehmoment ist 5 Nm, aber das Handbuch des Magnetventils sollte eine Anzugsspezifikation enthalten.
  9. Fahren Sie mit dem elektrischen Anschluss der Spule fort. Von den drei Stiften ist der mittlere mit der Erde verbunden. Die beiden verbleibenden Stifte sind Spulenanschlüsse, die je nach Bedarf verwendet werden (für die Versorgung der Phase oder des Nullleiters). Verwenden Sie niemals die Rohrleitungen des Systems als Erdungsanschluss. Schließen Sie die Spule erst nach dem Einbau an das Stromnetz an; andernfalls könnte die Spule durchbrennen.
  10. Testen Sie das Magnetventil, um die Leistung des Systems zu überprüfen.

Lösung allgemeiner Probleme

Eine Fehlfunktion des Entlastungsventils eines Luftkompressors kann zu Leckagen führen, wenn es nicht richtig schließt, und sogar der Kompressormotor könnte nicht anspringen, wenn das Ventil nicht richtig öffnet. Die Ursachen und Lösungen für diese häufigen Probleme sind die folgenden:

  • Verschmutzung des Ventils: Manchmal verunreinigen äußere Einflüsse (Staub, Teflon usw.) das Innere der Magnetventile und führen zu einer Fehlfunktion des Geräts. Um zu bestätigen, dass dies die Ursache des Problems ist, bauen Sie das Ventil aus, untersuchen Sie den inneren Zustand, führen Sie eine geeignete Reinigung durch (falls erforderlich), bauen Sie das Magnetventil wieder ein und testen Sie es, um die Leistung zu überprüfen. Es wird empfohlen, auch die vorgelagerten Leitungen des Entlastungsventils des Kompressors zu überprüfen. Der Schmutz könnte von einer anderen Stelle des Systems kommen, und die interne Reinigung des Ventils könnte eine vorübergehende Lösung sein, aber das Problem würde wieder auftreten.
  • Interne Komponenten beschädigt: Bei der internen Inspektion eines Magnetventils muss jedes Teil (Membran, Dichtungen oder O-Ringe), das beschädigt ist, ersetzt werden.
  • Elektrische Probleme: Vergewissern Sie sich, dass die Spannung und die Frequenz korrekt sind. Überprüfen Sie den Zustand der Spule und messen Sie ihren Widerstand. Wenn er gegen Null tendiert, ist die Spule verbrannt und muss ersetzt werden. Lesen Sie unseren technischen Artikel über den Austausch einer Magnetventilspule für weitere Informationen.
  • Ventilstellung: Vergewissern Sie sich, dass das Ventil in der richtigen Ausrichtung zum Luftstrom eingebaut ist, indem Sie auf die Pfeilmarkierung am Ventilgehäuse achten.

FAQ

Wozu dient das Entlastungsventil bei einem Druckluftkompressor?

Diese Vorrichtung wird von Luftkompressoren verwendet, um die in der Kompressionskammer eingeschlossene Luft in die Atmosphäre abzulassen, wenn der Druck im Behälter den voreingestellten Höchstwert erreicht.

Benötigt ein Luftkompressor ein Entlastungsventil?

Ja, ein Luftkompressor braucht ein Entlastungsventil. Das Ablassen der Luft durch das Entlastungsventil ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass der Kompressormotor ohne Anstrengung wieder anlaufen kann.

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