Werkstattkompressor: Von den angeschlossenen Werkzeugen aus die benötigte Druckluftversorgung bestimmen

Warum mit den Werkzeugen beginnen und nicht mit dem Kompressor

In seinem Leitfaden zu Luftkompressoren beschreibt Atlas Copco den Luftbedarf als Summe des Verbrauchs aller Werkzeuge, Maschinen und Prozesse, die angeschlossen werden, wobei für jedes ein aus der Erfahrung geschätzter Nutzungsfaktor angesetzt wird; hinzu kommen Leckagen, Verschleiß und künftige Änderungen des Bedarfs. Die Antwort liegt also zuerst bei Ihnen: in der Liste dessen, was die Druckluft antreiben soll.

Das INRS, die französische Einrichtung für Arbeitsschutz und Unfallverhütung, sagt für die Beschaffung jeder Maschine nichts anderes: Um ein wirksames und sicheres Arbeitsmittel zu beschaffen, muss der Anwender seinen Bedarf so genau wie möglich festlegen, und das Lastenheft wird zum gemeinsamen Arbeitsmittel im Austausch mit dem Hersteller. Vor der Inbetriebnahme prüft das Unternehmen bei der Abnahme, ob die Vorgaben des Lastenhefts eingehalten sind. Bei Druckluft nimmt dieses Lastenheft eine sehr konkrete Form an: die Werkzeugliste.

Unser Rat: Füllen Sie sie vor dem ersten Verkaufsgespräch aus. Sie gewinnen doppelt. Der Anbieter erhält Daten, mit denen er arbeiten kann, statt einer Werkstattfläche und des vagen Eindrucks, dass Luft fehlt; und Sie erhalten Angebote, die alle auf dieselbe Anfrage antworten und sich endlich miteinander vergleichen lassen.

[1] [2]

Eine Zeile pro Werkzeug: was die Bedienungsanleitung liefern muss

Beginnen Sie mit der Bestandsaufnahme: jedes Druckluftwerkzeug, jede mit Druckluft versorgte Maschine und jeder Arbeitsplatz, mit Bezeichnung und genauer Typenbezeichnung. Suchen Sie für jedes in der Bedienungsanleitung oder im Datenblatt den erwarteten Druck am Werkzeugeingang und den Luftverbrauch. Ein gut geführter Werkzeugkatalog stellt diese Angaben in einer Tabelle dar: Der Katalog von Atlas Copco Frankreich nennt für jedes Modell den Luftverbrauch in Litern pro Sekunde, den empfohlenen Schlauchdurchmesser und das Lufteinlassgewinde.

Notieren Sie immer den Druck, bei dem der Verbrauch angegeben ist. In seinem Installationsleitfaden für Druckluftwerkzeuge gibt Atlas Copco an, dass ein Druckluftwerkzeug 6,3 bar benötigt, um mit Nennleistung zu arbeiten (für Ihr Werkzeug bleibt dessen Anleitung maßgeblich), und veröffentlicht eine Tabelle, in der sich der Verbrauch mit dem Druck am Werkzeug ändert: Bei 8 bar erreicht er 125 % des Werts bei 6,3 bar. Zwei bei unterschiedlichem Druck angegebene Verbrauchswerte lassen sich daher nicht einfach addieren.

Prüfen Sie auch die Einheit: Eine Anleitung rechnet in Litern pro Sekunde, eine andere in Litern pro Minute, und 1 l/s entspricht 60 l/min. Fehlt ein Wert, schreiben Sie „anfragen“, statt ihn durch eine anderswo gefundene Zahl zu ersetzen. Der Verbrauch eines anderen Modells beschreibt nicht Ihren Arbeitsplatz; der aus der Anleitung Ihres Werkzeugs schon.

[3] [4]

Laufzeit und Gleichzeitigkeit: einen echten Arbeitstag beschreiben

Der Verbrauch aus der Anleitung beschreibt ein laufendes Werkzeug. In einer Werkstatt arbeiten manche Werkzeuge aber nur in kurzen Abschnitten, während andere lange laufen. Atlas Copco fasst das in seinem Leitfaden zur Kompressorauslegung zusammen: Der Volumenstrom richtet sich nach der Häufigkeit und der Zahl der gleichzeitigen Arbeitsgänge. Genau diese Wirklichkeit soll die Liste erfassen.

Beobachten Sie für jedes Werkzeug die arbeitsreichste Zeit des Tages und notieren Sie, wie lange es tatsächlich läuft: Eine Stoppuhr und ein Blatt Papier genügen. Notieren Sie dann, welche Werkzeuge gleichzeitig laufen und in welchen Situationen: normaler Arbeitstag, Auftragsspitze, seltener, aber wichtiger Arbeitsgang. Diese Beobachtungen sind mehr wert als ein blind angewendeter Faktor, weil sie Ihr Team beschreiben und keinen Durchschnitt von anderswo.

Rechenbeispiel zur Veranschaulichung, mit erfundenen Werten, weder typisch noch empfohlen: In der arbeitsreichsten Stunde läuft Werkzeug A (10 l/s laut Anleitung, bei seinem Bezugsdruck) 15 Minuten, Werkzeug B (4 l/s) 30 Minuten und Werkzeug C (20 l/s) 6 Minuten. Auf die Stunde umgerechnet beträgt der mittlere Bedarf 2,5 + 2 + 2, also 6,5 l/s. Laufen aber alle drei Werkzeuge gleichzeitig, steigt der momentane Bedarf auf 34 l/s. Mittelwert und Spitze erzählen nicht dieselbe Geschichte: Die Liste hält beide fest, zusammen mit Dauer und Häufigkeit der Spitzen.

Wie lässt sich die Lücke zwischen Mittelwert und Spitze schließen? Das entscheidet nicht die Liste: Drucklufterzeugung, Speicherung, Regelung und Netz gehören zur Auslegung durch den Anbieter. Ihre Aufgabe ist es, ihm ehrliche Szenarien zu liefern, ohne jede Zeile „sicherheitshalber“ aufzublähen. Atlas Copco erinnert daran, dass ein zu klein ausgelegter Kompressor Druckverluste und unvollständige Arbeitsgänge verursacht und dass ein zu groß ausgelegter Kompressor mechanische Probleme und Ausfälle hervorrufen kann: Die richtige Größe zahlt sich in beide Richtungen aus.

[5] [1]

Luftqualität: notieren, was jedes Werkzeug verlangt, nicht mehr und nicht weniger

Die Norm ISO 8573-1:2010 teilt die Reinheit von Druckluft nach drei Gruppen von Verunreinigungen ein: Feststoffpartikel, Wasser und Öl. Atlas Copco erklärt, dass die Reinheit in der Form Partikel:Wasser:Öl angegeben wird, zum Beispiel 1:2:1, wobei niedrigere Zahlen sauberere Luft bedeuten. Der Hersteller rät, nur die tatsächlich notwendige Reinheit festzulegen, denn sehr saubere Luft erfordert mehr Filterung, mehr Trocknung und mehr Energie.

Als Anhaltspunkt schreibt dieser Hersteller, dass Druckluftwerkzeuge der allgemeinen Fertigung in der Regel mit der Klasse 3:4:4 gut arbeiten, weist aber darauf hin, dass die tatsächlichen Anforderungen je nach Prozess, Klima und Kompressortyp variieren. Die Spalte Luftqualität Ihrer Liste übernimmt daher zuerst die Anleitung jedes Werkzeugs: geforderte Filterung, trockene Luft oder nicht, Schmierung. Schreibt ein Prozess eine bestimmte Klasse vor, notieren Sie sie mit ihrer Quelle; schreibt er keine vor, erfinden Sie keine.

Die Schmierung verdient eine eigene Spalte. Laut dem Installationsleitfaden von Atlas Copco brauchen manche Werkzeuge keine, etwa solche mit speziellen, schmierungsfreien Lamellen oder Turbinen, andere dagegen schon; derselbe Leitfaden erinnert daran, dass der Filter Wasser und Feststoffpartikel abscheidet und dass der Betrieb von Werkzeugen ohne Filter ihre Lebensdauer verkürzt und die Wartungskosten erhöht. Wasser schließlich kondensiert in der Druckluft: Es kann Rohrleitungen korrodieren lassen, die Schmierung der Werkzeuge stören und Frostgefahr verursachen. Je nach Anwendung, so Atlas Copco weiter, brauchen Sie möglicherweise einen ölfreien oder einen ölgeschmierten Kompressor: Ihre Liste gibt dem Anbieter die Grundlage, diese Wahl zu begründen.

[6] [7] [4] [5]

Entscheidend ist der Druck am Werkzeugeingang

Atlas Copco unterscheidet den statischen Druck, der sich in einem geschlossenen System ohne Luftentnahme einstellt, vom dynamischen Druck am Werkzeugeingang, der bei laufendem Werkzeug gemessen wird. Das Manometer des Druckreglers zeigt nicht den Druck am Werkzeug: Um ihn zu kennen, braucht man ein Manometer mit T-Stück am Werkzeugeingang, montiert bei drucklosem System, wie bei jedem Eingriff an der Druckluft. Aus unserer Sicht ist das die aussagekräftigste Messung, die eine Werkstatt vor dem Kauf durchführen kann.

Laut diesem Leitfaden entsteht der größte Teil des Druckverlusts zwischen dem Ende der Rohrleitung und dem Werkzeug: Absperrventil, Wartungseinheit, Kupplungen und Schlauch. Kleine Kupplungen, zu lange oder zu dünne Schläuche und Spiralschläuche verursachen ihn. Der Hersteller schreibt, dass der Abstand zwischen Werkzeug und Anschluss idealerweise nicht mehr als 3 bis 5 Meter betragen sollte, geht davon aus, dass die Verluste in Wartungseinheit, Kupplung und Schlauch 0,6 bis 1,0 bar nicht überschreiten sollten, und hält es für sinnvoll, mit 7 bar Netzdruck zu arbeiten, um 6,3 bar am Werkzeug zu erhalten.

Ergänzen Sie daher jede Zeile um Länge und Durchmesser des Schlauchs, die Zahl der Kupplungen und den Abstand zum Anschluss. Um den anzufordernden Druck festzulegen, empfiehlt Atlas Copco, zuerst den höchsten erforderlichen Mindestdruck unter allen Verbrauchern zu ermitteln und dann die Druckabfälle von Trockner, Filtern, Rohrleitungen und Verbindungen hinzuzurechnen. Die Liste liefert Ihnen den ersten Summanden; die weiteren muss der Anbieter begründen.

[4] [8]

Aus der Liste die anzufordernde Druckluftversorgung ableiten

Das Ergebnis der Liste ist kein Kompressormodell, sondern eine Anfrage: dieser Volumenstrom, bei diesem Druck, nach diesem Laufprofil, mit dieser Luftqualität. Anzufordern ist die freie Luftlieferung, kurz FAD. Atlas Copco definiert sie als Luft, bezogen auf die Ansaugbedingungen des Kompressors: Sie wird am Austritt gemessen und dann umgerechnet. Der Hersteller rät, Kompressoren unter denselben Bedingungen zu vergleichen, in der Regel, aber nicht zwingend, nach der Norm ISO 1217:2009, und gibt an, dass die freie Luftlieferung eines Kompressors oder Werkzeugs, sofern nicht anders angegeben, bei Ansaug-Referenzbedingungen von 20 °C, 1 bar und 0 % relativer Feuchte gemessen wurde; andere Branchen oder Regionen verwenden andere Bezugsgrößen. Schließlich empfiehlt er, ein Druckluftsystem nach Volumenstrom und Druck zu spezifizieren und nicht nach der Leistung in kW.

Eine Bedienungsanleitung zeigt gut, warum jedes Wort zählt. Für einen 24-Liter-Kompressor nennt ein Hersteller eine theoretische Ansaugleistung von 240 l/min, aber eine Abgabeleistung von 107 l/min bei 4 bar und von 76 l/min bei 7 bar. Drei Zahlen, drei Wirklichkeiten: Nur die bei Ihrem Arbeitsdruck angegebene beantwortet Ihre Liste.

Das Laufprofil zählt ebenso viel. Dieselbe Anleitung nennt die Betriebsart S3 25 %: In einem Bezugszeitraum von 10 Minuten darf das Gerät 2,5 Minuten mit seiner Nenn-Aufnahmeleistung laufen, gefolgt von 7,5 Minuten Abkühlung. Sie stellt außerdem klar, dass das Gerät nicht für den gewerblichen, handwerklichen oder industriellen Einsatz gebaut wurde. Zulässigen Zyklus und bestimmungsgemäßen Gebrauch mit Ihren Laufzeiten abzugleichen ist aus unserer Sicht die lohnendste Prüfung vor der Unterschrift.

Bei einem Akkugerät ist die Laufzeit nur mit ihren Bedingungen aussagekräftig. Ein Hersteller gibt sie für seinen Kompressor mit zwei 18-V-Akkus als maximale Zahl von Ausblaszyklen pro Akkuladung an, von 6 bis 8 bar, eine Zahl, die von der Kapazität der Akkus in Ah abhängt; sind sie unterschiedlich, zählt die kleinere Kapazität. Fordern Sie eine so ausgedrückte Laufzeit an und setzen Sie sie dann ins Verhältnis zu Ihrem Laufprofil.

[9] [10] [11]

Lärm und Druckbehälter: zwei Punkte, die Sie belegen lassen sollten

Vergleichen Sie beim Lärm gleiche Größen. Die oben zitierte Anleitung nennt einen LWA-Wert von 97 dB und einen Schalldruckpegel LpA von 77 dB, jeweils mit einer Unsicherheit von 1,5 dB, ermittelt nach EN ISO 3744. Das sind zwei verschiedene Messgrößen: Fragen Sie jeden Anbieter nach derselben, am besten nach dem garantierten Schallleistungspegel.

In Deutschland führt die Geräte- und Maschinenlärmschutzverordnung (32. BImSchV) in ihrem Anhang unter Nummer 09 den Kompressor (< 350 kW) in Spalte 1; für solche Geräte darf der garantierte Schallleistungspegel den zulässigen Schallleistungspegel nach Artikel 12 der Richtlinie 2000/14/EG nicht überschreiten. Die CE-Kennzeichnung und die Angabe des garantierten Schallleistungspegels müssen sichtbar, lesbar und dauerhaft haltbar an jedem Gerät angebracht sein. Fragen Sie, ob die angebotene Maschine in diesen Anwendungsbereich fällt und welcher Wert auf ihrem Typenschild steht.

Der Behälter wiederum gehört zu den Druckgeräten. In Deutschland regelt die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) in Anhang 2, Abschnitt 4, die Prüfung von Druckanlagen vor Inbetriebnahme und die wiederkehrenden Prüfungen; die Zuordnung zu den Prüftabellen richtet sich unter anderem nach dem maximal zulässigen Druck PS, dem Volumen V, dem Produkt PS·V, der Nennweite DN und der Fluidgruppe. Je nach Tabelle prüft eine zugelassene Überwachungsstelle oder eine zur Prüfung befähigte Person. Diese Liste entscheidet solche Fragen nicht: Fordern Sie die Unterlagen des Behälters an und klären Sie, welche Regelung für Ihre Konfiguration gilt. Für die laufende Wartung verlangt die oben zitierte Anleitung, das Kondenswasser nach jedem Gebrauch abzulassen und den Druckbehälter vor jedem Einsatz auf Rost und Beschädigungen zu prüfen.

[10] [12] [13] [14]