Funktionsweise Kolbenkompressor

In der Regel dienen Kompressoren* zur Verdichtung verschiedener Gase und finden unter anderem ihre Verwendung in Autos aber auch als Drucklufterzeuger in Werkstätten und privaten Haushalten. Es existieren verschiedene Arten von Kompressoren und nicht immer erschließt sich deren Funktionsweise auf den ersten Blick.
Daher soll im Folgenden erläutert werden, wie ein Kolbenkompressor funktioniert.

Der Kolbenkompressor

Generell bezeichnet das technische Gerät des Kompressors einen Verdichter, welcher Gase zusammendrückt. Die Gase nehmen bei diesem Vorgang an Dichte zu, da der verfügbare Raum verkleinert wird. Hiermit geht zudem ein Anstieg von Wärme und Druck einher, der aus der Kraft resultiert, die benötigt wird, um Gase entgegen ihres natürlichen Verhaltens zu verdichten.

Aufbau eines typischen Kolbenkompressors

Der Kolbenkompressor nimmt die Verdichtung über einen Kolben vor, der die Luft oder das Gas in einem abgeschlossenen Gehäuse zusammendrückt und dann zu einem bestimmten Zweck in eine spezifische Richtung freisetzt. Die Steuerung erfolgt hierbei über einen oder mehrere Kurbeltriebe, sofern es sich um ein Verdichtungssystem mit mehreren Kolben handelt. Die Arbeit der Kolben ist dabei zyklisch. Während die Volumenströme des Systems eher gering sind, arbeiten die Kolben unter sehr hohem Druck.

Eben dieser erreichbare Druck, wie auch die Liefermenge, sind relevante Kenngrößen für den Wirkungsgrad und die Funktion des Kolbenkompressors. Die Liefermenge ergibt sich hierbei aus dem in einer festgelegten Zeit abgegebenen Gasvolumen.

Aufbau und Funktionsweise des Kolbenkompressors

Nun wollen wir etwas genauer auf die Funktion und den Aufbau eines Kolbenkompressors eingehen. Hierzu dient uns eine Darstellung, die den Kolbenraum des Kompressors in einem Schnitt zeigt.

Schnittdarstellung eines Kolbenkompressors

Ist ein Kolbenverdichter aktiv, bewegt sich innerhalb eines Zylinders der Kolben hin und her. Dieser Kolben ist zur Zylinderwand hin mit einer Dichtung abgedichtet. Zieht sich der Kolben zurück, wird durch das Einlassventil Luft angesogen. Dieses Ventil schließt sich beim Vorschieben des Kolbens wieder, die Luft wird zusammengedrückt und durch das Auslassventil wieder abgegeben.

Der Kolbenverdichter und seine Verwendungsgebiete

Betrachtet man die Funktionsweise und den Aufbau eines Kolbenkompressors*, kann prinzipiell schon eine einfache Luftpumpe als Kolbenkompressor bezeichnet werden, deren Zweck deutlich naheliegt. Doch auch andere Gefäße und Formen lassen sich auf diese Weise befüllen, sofern sie unter Druck stehende Gase oder Flüssigkeiten aufnehmen sollen. Beispiele hierfür sind Tanks, in denen Gase gelagert oder transportiert werden sollen, wie auch die Herstellung von PET-Flaschen, bei der die Funktionsweise von Kolbenverdichtern Anwendung findet. In Automotoren werden Kolbenverdichter eingesetzt, um mehr Luft in die Brennkammern zu befördern und so die Leistung zu erhöhen.
Weiteres relevantes Merkmal ist, dass Verdichter nicht für den dauerhaften Gebrauch gedacht sind. Sie sollen nur zeitweilig nach ihrem spezifischen Zweck eingesetzt werden.