Elektromotor für Kolbenkompressoren

Beim Kolbenkompressor treibt die Kurbelwelle über Pleuelstangen die Kolben im Zylinder hin und her; bei jedem Saug- und Druckhub wird eine bestimmte Luftmenge verdichtet und in den Kessel gefördert. Von der Kfz-Werkstatt über die Schreinerei und die Lackierkabine bis zu kleinen Fertigungslinien ist er die am häufigsten anzutreffende Druckluftquelle. Diese Seite beschreibt den Elektromotor, der den Verdichterblock antreibt; einen allgemeinen Vergleich der Kompressorarten finden Sie auf der Seite Elektromotoren für Kompressoren.

Wechselndes Moment bei jeder Kurbelwellenumdrehung

Bewegt sich der Kolben vom unteren Totpunkt nach oben, steigt der Druck im Zylinder rasch an, und der Widerstand an der Welle nimmt zu, bis das Druckventil öffnet. Beim Abwärtshub sinkt der Widerstand nahezu auf null. An der Motorwelle bedeutet das eine Momentwelle, die sich bei jeder Umdrehung ein- oder mehrmals wiederholt. Bei Einzylinderblöcken ist diese Welle ausgeprägt; bei Zwei- und Dreizylinderblöcken in V- oder W-Anordnung arbeiten die Zylinder nacheinander, sodass sich die Last gleichmäßiger verteilt.

Die Kompressorriemenscheibe ist meist mit Flügeln versehen und schwer. Sie wirkt einerseits als Schwungrad und glättet die Momentwelle, andererseits bläst sie mit ihren Flügeln Luft über Zylinder und Zwischenkühlerrohr. Der Motor trägt daher neben der Verdichtungsarbeit indirekt auch die Kühlarbeit der Riemenscheibe.

Einstufig oder zweistufig: der Unterschied für den Motor

Beim einstufigen Block wird die Luft in einem Zylinder auf den Enddruck gebracht. Beim zweistufigen Block verdichtet zunächst ein Niederdruckzylinder mit großem Durchmesser die Luft auf einen Zwischendruck; nach dem Zwischenkühler erreicht sie im kleinen Hochdruckzylinder den Enddruck. Für Aufgaben mit höherem Kesseldruck wird die zweistufige Ausführung gewählt, und bei gleichem Volumenstrom steigt auch die Wellenleistung.

Beim Motortausch an einem vorhandenen Block sind die vom Kompressorhersteller empfohlene Blockdrehzahl und die Leistung gemeinsam zu betrachten. Eine Überschreitung der Blockdrehzahl scheint zwar den Volumenstrom zu erhöhen, beschleunigt aber den Verschleiß von Ventilen und Kolbenringen und kann den Motor über den Strom laut Typenschild hinaus belasten.

Riemenantrieb auf dem Kessel und Drehrichtung

Bei Werkstattausführungen sind Motor und Block nebeneinander auf einer gemeinsamen Platte über dem Kessel befestigt. Die Motorriemenscheibe ist klein, die Kompressorriemenscheibe groß; die Blockdrehzahl wird über dieses Durchmesserverhältnis eingestellt. Die Motorfüße sitzen meist in Langlöchern, und der Riemen wird gespannt, indem man den Motor nach außen verschiebt. Der 4-polige Motor (1500 U/min) ist bei dieser Anordnung die häufigste Wahl.

Beim Kolbenkompressor ist die Drehrichtung wichtig: Dass die Flügelriemenscheibe die Luft zum Zylinder bläst und bei Blöcken mit Spritzschmierung die Ölschöpfkelle richtig arbeitet, hängt von der per Pfeil angegebenen Richtung ab. Dreht der Drehstrommotor falsch herum, werden zwei Phasenanschlüsse vertauscht. Der Riemenschutz muss sowohl aus Sicherheitsgründen als auch zur Führung der Kühlluft von der Riemenscheibe montiert bleiben.

Anlauf, Druckschalter und Einschaltdauer

Kolbenkompressoren sind meist für Aussetzbetrieb ausgelegt: Ist der Kessel voll, schalten sie ab, sinkt der Druck, laufen sie wieder an. Bei jedem Anlauf nimmt der Motor einige Sekunden lang ein Mehrfaches des Nennstroms auf. Bei kleinen Leistungen wird direkt eingeschaltet; unsere Modelle ab 4 kW mit 400/690-V-Typenschild eignen sich am 400-V-Netz für den Stern-Dreieck-Anlauf, Modelle bis 3 kW sind für dieses Verfahren nicht geeignet.

Entlastet die Anlaufentlastung den Druck im Zylinder nicht, versucht der Motor gegen den gefüllten Zylinder anzulaufen, und der Motorschutz löst aus. Bei großen industriellen Kolbenaggregaten im Dauerbetrieb hält der Motor dagegen nicht an; die Saugventile werden offen gehalten, und der Block läuft im Leerlauf. Ist die Zahl der Anläufe pro Stunde hoch, ist ein PTC-Thermistor in der Wicklung als Bestelloption der praktische Weg, die Erwärmung zu überwachen.

Vibration und Temperatur im Kompressorraum

Die hin- und hergehenden Massen versetzen Kessel und gemeinsame Platte in Schwingung. Diese Vibration kann die Fußschrauben am Motor lösen, die Riemenflucht stören und die Lager ermüden. Schwingungsdämpfer unter den Kesselfüßen, die Kontrolle der Schrauben bei der Wartung und eine Riemenspannung nach Herstellervorgabe wirken sich direkt auf die Motorlebensdauer aus.

Zylinderkopf und Druckleitung werden sehr heiß; in einem engen Raum erwärmt diese Hitze auch die Kühlluft für den Motor. Unsere Motoren werden mit Gehäuse in Schutzart IP55 und Isolationsklasse F geliefert und kühlen sich über die Gehäuserippen mit dem eigenen Lüfter. Setzen sich Öldampf und Staub an den Rippen fest, sinkt die Wärmeabfuhr; die Lüfterhaube ist regelmäßig zu reinigen. Für Aggregate im Freien kann eine Stillstandsheizung angefragt werden.

Beispielmotoren und Auswahltabelle

Die Modelle in der Tabelle sind Beispiele; die endgültige Auswahl richtet sich nach Maschinenlast, erforderlicher Drehzahl, Bauform und Betriebsbedingungen. So liefert das Modell 112M-4 ein Nenndrehmoment von 26,3 Nm, das Modell 132M-4 von 49,1 Nm. Für rauere Umgebungen gibt es dieselben Leistungen auch mit Graugussgehäuse.

Erforderliche Angaben für Ihre Motoranfrage

Nennen Sie uns bitte Marke und Maschinentyp des Kompressors (ein- oder zweistufig), Motorleistung (kW), Drehzahl (U/min), Netzspannung, Bauform, Riemenscheibendurchmesser, Anlaufart und Stückzahl. Ein Foto vom Typenschild vom alten Motor liefert die meisten Details schon allein. Im Haushalt oder in kleinen Werkstätten ohne Drehstromanschluss kommt unsere Reihe Einphasen-Elektromotoren in Betracht.

Die aktuellen Preise der Modelle finden Sie in unserem Elektromotoren-Shop. Für WhatsApp und Telefon wechseln Sie auf unsere Seite Kontakt.

Häufig gestellte Fragen

Kann beim Kolbenkompressor ein Motor mit 3000 U/min verwendet werden?

Bei manchen kleinen, direkt gekuppelten Blöcken findet man 2-polige Motoren. Bei den meisten riemengetriebenen Blöcken werden dagegen ein 4-poliger Motor und ein Riemenscheibenverhältnis verwendet. Die Auswahl erfolgt nach den Daten des Kompressorherstellers so, dass die Blockdrehzahl nicht überschritten wird.

Schadet es dem Kompressor, wenn der Motor falsch herum dreht?

Die Flügel der Riemenscheibe kühlen dann den Zylinder nicht, und bei Blöcken mit Spritzschmierung kann die Schmierung gestört werden. Die Richtung ist anhand des Pfeils auf dem Riemenschutz zu prüfen; dreht der Motor falsch, sind zwei Phasenanschlüsse zu tauschen.

Warum wird der Kompressor beim Füllen des Kessels langsamer und der Motor warm?

Mit steigendem Kesseldruck nimmt die Arbeit pro Verdichtungshub zu, und der Motorstrom steigt. Liegt die obere Einstellung des Druckschalters über dem für den Block zulässigen Wert, kann der Motor dauerhaft über dem Strom laut Typenschild laufen.

Soll ich ein Aluminium- oder ein Graugussgehäuse wählen?

Bis 11 kW sind beide Gehäuse erhältlich. Bei Anordnungen auf dem Kessel, bei denen geringes Gewicht zählt, ist Aluminium verbreitet; in heißen, staubigen Räumen mit starker Vibration kann das Graugussgehäuse bevorzugt werden.