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Modernste Turboverdichter aus Deutschland: AERZEN hat die Nase vorn

Die AERZEN Maschinenfabrik steht seit 1911 für modernste Gebläsetechnologie aus Deutschland. Konstante Forschung und Innovationen sowie mehr als ein Jahrhundert Erfahrung und Know-how haben die Firma nicht nur zu einem bleibenden Erfolg geführt, sondern garantieren auch dafür, dass AERZEN bei der Gebläsetechnologie dauerhaft die Nase vorn hat.

Ziel der AERZEN Forschung ist es, mithilfe intelligenter Optimierung und modernster technologischer Möglichkeiten immer kompaktere, wartungsarme und effiziente Turboverdichter zu bauen. Die Kunden sind in erster Linie Abwasseraufbereitungsanlagen und Industriebetriebe, die hochmoderne Kläranlagen für ihre Abwässer benötigen. Hier geht es nicht darum, das Billigste zu kaufen, sondern vor allem langlebige und im laufenden Betrieb kostensparende Gebläse anzuschaffen, die einen störungsfreien Betrieb der Anlage garantieren.

Turbo Gebläse, Turboverdichter, Turbo Kompressor – was ist das?

Ein Turbokompressor oder Turboverdichter kehrt das Prinzip der Turbine um und ähnelt in Bauteilen und Aufbau auch der Kreiselpumpe. Er fördert das jeweilige Medium wie die Kreiselpumpe durch Übertragung kinetischer Energie in Form eines Drallimpulses. Im Unterschied zur Pumpe wird das Gas im Verdichter komprimiert, was höhere Geschwindigkeiten und Stromeffizienz bewirkt.

Im Wesentlichen unterschied sich die vor hundert Jahren entwickelte Gebläsetechnologie nicht von den heutigen modernen Turbolüftern. Natürlich waren historische Verdichter erheblich größer als ihre modernen Gegenstücke und der Antrieb wurde entsprechend der fortschreitenden Technologie signifikant verändert.

Doch im Grunde bestehen die Turbo-Gebläse weiterhin aus den Grundbestandteilen Einlassdüse, Spiralgehäuse, Laufrad, Axiallager, Motor, Kühlimpeller und Ringdiffusor. Eine der wesentlichsten Neuerungen der AERZEN Technologie gegenüber historischen Gebläsen ist, dass für die Lagerung innerhalb der Turbogebläse weder Öl noch andere Schmiermittel genutzt werden – sondern ganz einfach Luft.

Modernste Gebläsetechnologie made in Germany

Die neueste Generation von Turbo-Gebläsen aus der Ideenschmiede von AERZEN ist die sogenannte Generation AT, die für die Anforderungen industrieller, biologischer und kommunaler Kläranlagen entwickelt wurde. Das AERZEN Turbogebläse wird mit permanent drehenden Hochgeschwindigkeitsmotoren betrieben und kann leicht an veränderte Prozessluftanforderungen zwischen 40 % und 100 % angepasst werden, ohne dass mechanische Versteller erforderlich sind.
Die Anwendungsgebiete reichen von der Abwasserreinigung in Klär- und Industrieanlagen bis zur Belüftung von Seen und Flüssen.

Hochgeschwindigkeitsmotoren mit größter Effizienz

Frequenzumrichter und eine Netzdrossel sind anschlussfertig in die Systeme integriert. Der AERZEN Hochgeschwindigkeitsmotor ist um vieles effizienter als Standardmotoren. Ein vollständig ölfreies, berührungsloses und vibrationsfreies Luftfolienlager dient zur Drehzahlregelung und zum Antrieb des luftgekühlten, kompakten Motors. Daraus resultieren eine konkurrenzlose Effizienz, geringer Verschleiß und minimierter Wartungsaufwand.

Der AERZEN Radialkompressor

Das AERZEN Turbogebläse ist ein Radialkompressor. Die Umgebungsluft wird in axialer Richtung in das Laufrad gesaugt und durch das Laufrad und die Gehäusekonstruktion geleitet, wobei sie in radialer Richtung wieder austritt.

Die aus dem Flügelrad mit Hochgeschwindigkeit austretende Luft wird durch den nachgeschalteten Diffusor abgebremst und anschließend in dem das Flügelrad umgebenden Spiralgehäuse gesammelt. Während dieses Vorgangs wird die mit kinetischer Energie aufgeladene Luft komprimiert und in Energie umgewandelt, wobei durch die Kollision der Luftmoleküle statischer Druck erzeugt wird.

Angewandte Physik: das Bernoulli-Gesetz

 

Das Bernoulli-Gesetz und die Gleichung P + 0.5 pv 2 = P0 erklären hauptsächlich das Funktionsprinzip. Dies erklärt, dass bei konstantem Massenstrom durch ein System die Gesamtenergie eines Systems konstant bleibt. Wenn also die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im System ansteigt, nimmt der statische Druck des Luftstroms gleichzeitig ab. Außerdem gilt diese Dynamik umgekehrt, d. h., die Gesamtenergie des Systems ändert sich nicht. Dieses Prinzip gilt hauptsächlich für die Diffusoren der Turbogebläse.

Dieses Prinzip wird bei Betrachtung der Grundformel eines Laufrads deutlich. Hier wird das auf die Welle wirkende Drehmoment gleich dem Massenstrom, multipliziert mit dem Verhältnis der Geschwindigkeit des Einlasslaufrads zum Auslasslaufrad, das heißt, der Luftmenge/-masse und der isentropischen Förderhöhe, die von dem System gemessen wird, bestimmt. Diese Grundparameter bestimmen die ideale Grundgeometrie des Gehäuses und des Laufrads.

Das Flügelrad als bestimmendes Bauteil

Deshalb spielt das Flügelrad in diesem Prozess die wichtigste Rolle. Seine Geometrie kann verschiedene Formen annehmen und für das Strömungsbild in der gesamten Gebläsestufe entscheidend sein. Da in einem Turbo-Gebläse sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten herrschen, wird eine turbulenzfreie bzw. verlustfreie Strömung zu einem Schlüsselparameter für das Erzielen hoher Stufenwirkungsgrade.

Die spezifische Arbeit einer Radialverdichterstufe wird durch ihren erzwungenen geförderten Luftmassenstrom sowie den Beitrag der zugeführten Energie bestimmt, das heißt, den zusätzlichen Effekt, der zur Erhöhung der Geschwindigkeit beiträgt.

Eigenschaften des Turbo-Gebläses

Ein spezielles Kennfeld erkennt jedes Turbo-Gebläse. Diese Karte zeigt den Betriebsbereich innerhalb und außerhalb der Betriebsgrenzen. In der Mehrzahl der Fälle sind auch verschiedene Effizienzfelder enthalten. Durch die Darstellung des Arbeitspunkts des Gebläses innerhalb seines Kennfelds kann sofort erkannt werden, ob das Gebläse innerhalb seiner physikalischen Grenzen und an einem wirtschaftlich vorteilhaften Punkt betrieben wird.

Die folgenden vier Parameter bestimmen die Grenzen des physikalischen Gebläses:


  • 1. die durch den maximalen Durchsatz definierte Drosselgrenze
  • 2. die maximal mögliche Laufwerksleistung
  • 3. die durch den minimal möglichen Durchsatz definierte Pumpengrenze
  • 4. die Höchstgeschwindigkeit

Im Vergleich zu anderen Gebläsetechnologien erreicht das Turbo-Gebläse einen hohen isentropischen Wirkungsgrad innerhalb dieses Kennfelds und hauptsächlich in der Mitte des Kennfelds.

Sehr hohe Wirkungsgrade bei perfekter Auslegung

Aufgrund des Betriebsbereiches der Anlage wird davon ausgegangen, dass die genaue Anordnung des Turbogebläses ein entscheidender Faktor für Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit ist. Das Gebläse kann nicht außerhalb des Kennfelds betrieben werden, da dies die Maschine beschädigen kann.
Wenn das Turbo-Gebläse richtig ausgelegt ist, kann es insbesondere bei mittleren und hohen Volumenströmen sehr hohe Wirkungsgrade und basierend auf der Druckerhöhung einen relativ großen Regelbereich zwischen der Pumpengrenze und der maximalen Antriebsleistung und/oder der Drossel erreichen.

AERZEN Turbo-Gebläse: höchste aktuelle Leistungsdichte

Die Komponenten des AERZEN Turbo-Gebläses sind ausschließlich für Turboanwendungen konzipiert und haben keinen darüber hinausgehenden Anwendungsbereich. Dadurch wird ein Turbo-Gebläse mit der höchsten aktuellen Leistungsdichte und hervorragender Wirtschaftlichkeit realisiert.
Diese Eigenschaften können nur erreicht werden, wenn direkt angetriebene Radialgebläsestufen ohne verlustbringende Antriebe und Regelvorrichtungen und feldbasierte Regelung des Synchronmotors verwendet werden. Aus diesem Grund verfügt jedes Gebläse standardmäßig über einen Frequenzumrichter, ein Steuersystem, einen Antriebsmotor und die für den Betrieb erforderlichen Gerätekomponenten. Die ständige Förderung und Kompression der Prozessluft ohne Pulsation zeigt, dass der Geräuschpegel und die Belastung vibrationsempfindlicher Bauteile und Standorte verringert werden.