LW-10/20 Stickstoffkompressor – Ölfreier Hochdruck-N2-Booster für industrielle Anwendungen bis 2,00 MPa

Der LW-10/20 ist ein zweistufiger, zweireihiger ölfreier Kolben-Stickstoffkompressor, der speziell für die Hochdruck-Stickstoffeinspritzung, die Befüllung von Gasflaschen und anspruchsvolle petrochemische Prozesse entwickelt wurde und eine Fördermenge von 10 m³/min bei einem Förderdruck von 2,00 MPa liefert. Er zeichnet sich durch absolute Ölfreiheit, robuste Bauweise und Optimierung für den Dauerbetrieb unter hohem Druck aus.

Produktübersicht

Der LW-10/20 Stickstoffkompressor Er nimmt innerhalb unseres Portfolios ölfreier Kolbenkompressoren eine Sonderstellung ein und ist für Anwendungen konzipiert, bei denen ein hoher Förderdruck und nicht eine hohe Fördermenge im Vordergrund steht. Mit einer Nennleistung von 10 m³/min und ein außergewöhnlicher 2,00 MPa EntladedruckDiese Einheit schließt die Lücke zwischen der Stickstoffverteilung unter mittlerem Druck und Hochdruckprozessanwendungen, die einen deutlich erhöhten Gasdruck erfordern.

Was die LW-10/20 von herkömmlichen Alternativen unterscheidet, ist ihre vollständig ölfreier Kompressionsmechanismus Durch die Verwendung selbstschmierender Kolbenringe und Gleitringe aus PTFE-Verbundmaterial wird jegliche Kohlenwasserstoffverunreinigung im Stickstoffstrom ausgeschlossen. Dadurch eignet sich das Gerät sofort für die Befüllung von hochreinem Stickstoff in Zylindern, die Versorgung pharmazeutischer Prozessgase und Anwendungen mit Stickstoff in Elektronikqualität, ohne dass zusätzliche nachgeschaltete Reinigungsanlagen erforderlich sind. Die Ölfreiheitszertifizierung ist besonders wichtig für Hochdruckanwendungen, bei denen sich Ölverunreinigungen konzentrieren und schwerer entfernen ließen.

Der Kompressor verwendet einen zweistufig, zweireihig (二列二级) Diese Konfiguration ist unerlässlich, um das hohe Druckverhältnis zu bewältigen, das für einen Auslassdruck von 2,00 MPa unter typischen Einlassbedingungen erforderlich ist. Jede Stufe wird unabhängig durch einen separaten Zwischenkühler gekühlt, wodurch die Gastemperaturen innerhalb sicherer Betriebsgrenzen bleiben und die Dimensionsstabilität der PTFE-Dichtungselemente erhalten wird. Die robuste Rahmenkonstruktion und die präzisionsgefertigte Kurbelwellenbaugruppe sind für eine Mindestlebensdauer von … ausgelegt. 120.000 Stunden gemäß den Standardwartungsprotokollen.

Technische Daten – LW-10/20

* Alle Spezifikationen beziehen sich auf Standardreferenzbedingungen (ISO 1217, Anhang C). Die tatsächliche Leistung kann je nach Standorthöhe, Umgebungstemperatur und Einlassbedingungen variieren.

Hauptmerkmale und technische Vorteile

1. Hochdruck-Ölfreie PTFE-Dichtungstechnologie

Die LW-10/20 verwendet eine proprietäre Technologie. selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Diese Dichtungsringe werden aus Hochleistungs-PTFE-Verbundwerkstoffen gefertigt, die speziell für Hochdruckanwendungen entwickelt wurden. Sie sind mit Glasfasern und Bronzepartikeln verstärkt, um einen Reibungskoeffizienten unter 0,06 ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung zu erreichen. Bei einem Förderdruck von 2,00 MPa ist das Risiko von Öldampfmitrissen im Vergleich zu Anwendungen mit niedrigerem Druck deutlich erhöht, weshalb die ölfreie Konstruktion nicht nur vorteilhaft, sondern unerlässlich ist. Die PTFE-Verbundwerkstoffmischung ist für den Dauerbetrieb bei Temperaturen bis zu 185 °C ausgelegt und gewährleistet so eine zuverlässige Dichtungsleistung auch unter der thermischen Belastung durch Hochdruckkompression.

2. Zweistufige Verdichtung für extreme Druckverhältnisse

Der zweistufige Kompressionsarchitektur Die zweistufige Kompression des LW-10/20 ist thermodynamisch unerlässlich, um den Zieldruck von 2,00 MPa bei typischen Eingangsdrücken von 0,05–0,10 MPa zu erreichen. Das Gesamtdruckverhältnis von ca. 20:1 bis 40:1 verteilt sich auf einen Niederdruck- und einen Hochdruckzylinder, wobei jede Stufe mit einem handhabbaren Druckverhältnis arbeitet. Ein hocheffizienter Rohrbündel-Zwischenkühler zwischen den Stufen führt die erhebliche Kompressionswärme ab, hält die Austrittstemperaturen unter 165 °C und verhindert die thermische Zersetzung der PTFE-Dichtungselemente. Ohne die zweistufige Kompression würde die Austrittstemperatur die zulässige Betriebsgrenze von PTFE überschreiten, weshalb die zweistufige Konstruktion für dieses Druckniveau eine Grundvoraussetzung ist.

3. Robuste Rahmenkonstruktion für hohe Druckbelastungen

Der Hauptrahmen ist gegossen aus GG25 Grauguss (entspricht ASTM A48 Klasse 30B) mit verstärkten Wandabschnitten und integrierten Kühlwasserkanälen. Der Hochdruckzylinder verfügt über dickere Wandstärken und zusätzliche Rippen, um den mechanischen Belastungen bei Spitzendrücken von 2,00 MPa standzuhalten. zweireihige Anordnung mit gegenüberliegenden Zylindern Dies ermöglicht eine natürliche Kräftekompensation erster Ordnung und reduziert die auf das Fundament übertragenen Unwuchtkräfte um über 801 TP3T im Vergleich zu einreihigen Konstruktionen. Dieser mechanische Vorteil ist besonders wertvoll für Hochdruckkompressoren, bei denen die maximalen Gaskräfte auf die Kolben deutlich höher sind als bei Niederdruckanwendungen.

4. Flexible Spannungskonfiguration für diverse Installationen

Der LW-10/20 wird angetrieben von einem 110 kW Induktionsmotor verfügbar in 380 V, 6 kV oder 10 kV Die Konfigurationen entsprechen der Effizienzklasse IE3 nach IEC 60034-1. Die Standardkonfiguration mit 380 V eignet sich für Anlagen mit bestehender Niederspannungsverteilungsinfrastruktur, während die Varianten mit 6 kV und 10 kV die direkte Integration in industrielle Mittelspannungsnetze ohne Abwärtstransformatoren ermöglichen. Dank dieser elektrischen Flexibilität ist der LW-10/20 für ein breites Spektrum an Installationsumgebungen geeignet – von kleinen Industrieanlagen bis hin zu großen integrierten Werken mit Mittelspannungs-Sammelschienensystemen.

Anwendungsszenarien

Hochdruck-Stickstoffflaschen-Füllstationen

Die LW-10/20 ist ideal geeignet für Stickstoffzylinder-Füllvorgänge Hierbei muss Hochdruckgas in Standard-Industrieflaschen mit einem Fülldruck von 15–20 MPa komprimiert werden. Der Auslassdruck des Kompressors von 2,00 MPa erreicht zwar nicht direkt den Fülldruck der Flaschen, dient aber als effizienter Zwischenverstärker, der das erforderliche Kompressionsverhältnis der nachgeschalteten Hochdruck-Füllkompressoren deutlich reduziert. Dieses gestaffelte Verfahren verbessert die Gesamtsystemeffizienz und verringert den Verschleiß der teuren Hochdruck-Füllanlage. Die ölfreie Konstruktion ist für die Flaschenbefüllung unerlässlich, da jegliche Ölverunreinigungen in den Flaschen eingeschlossen und zu den Endverbrauchern gelangen würden, was deren Prozesse beeinträchtigen würde.

Petrochemischer Hochdruckprozess Stickstoff

In petrochemischen und Raffinerieanlagen liefert die LW-10/20 Stickstoff unter hohem Druck für Reaktorkatalysatorerhaltung, Notstickstoffeinspritzung in Hochdruckbehälter und RohrleitungsdruckprüfungDer Auslassdruck von 2,00 MPa ist ausreichend, um Stickstoff in Prozessbehälter einzuleiten, die mit Drücken bis zu 1,6 MPa betrieben werden, und gewährleistet so eine positive Inertgasatmosphäre während Anfahr-, Abfahr- und Störungssituationen. LW-10/20 Hochdruck-Stickstoffverstärker wird auch für die hydrostatische Prüfung von Prozessleitungen und Druckbehältern verwendet, wobei Stickstoff als Prüfmedium eingesetzt wird, um eine Verunreinigung durch Wasser in Systemen zu vermeiden, die trocken bleiben müssen.

Pharmazeutische Prozessgasversorgung

Pharmazeutische Produktionsanlagen benötigen hochreinen Stickstoff unter erhöhtem Druck für Sterilfiltration, Lyophilisation (Gefriertrocknung) und aseptische AbfüllvorgängeDie ölfreie Zertifizierung des LW-10/20 gewährleistet die Einhaltung von FDA 21 CFR 211.72 (Anforderungen an die Anlagenkonstruktion) und EU GMP Annex 1 (Herstellung steriler Arzneimittel). Der Auslassdruck von 2,00 MPa bietet ausreichend Förderhöhe, um Stickstoff durch Sterilfiltrationssysteme, Sprühtrockner und Wirbelschichtprozessoren zu leiten, die mit erhöhten Drücken arbeiten. Die Kapazität von 10 m³/min ermöglicht die gleichzeitige Versorgung mehrerer pharmazeutischer Prozessanlagen innerhalb einer einzigen Produktionsstätte.

Hochdruck-Stickstoffspülung für Elektronik

Halbleiterfertigungsanlagen und Elektronikmontagewerke benötigen Stickstoff unter hohem Druck für Reinigung des Wafer-Handling-Systems, Reinigung der CVD-Kammer (chemische Gasphasenabscheidung) und Hochdrucktrocknung von PräzisionsbauteilenDer Auslassdruck des LW-10/20 von 2,00 MPa ist ausreichend, um Hochgeschwindigkeits-Stickstoffstrahlen für Präzisionsreinigungsanwendungen anzutreiben und einen positiven Druck in Wafer-Transportsystemen aufrechtzuerhalten. Die ölfreie Konstruktion ist in der Halbleiterindustrie von entscheidender Bedeutung, da selbst geringste Ölverunreinigungen im Sub-ppm-Bereich katastrophale Defekte in der Herstellung integrierter Schaltkreise verursachen können.

Material & Konstruktion

Die LW-10/20 ist aus hochwertigen Materialien gefertigt, die aufgrund ihrer Eignung für Hochdruckstickstoff, ihrer Wärmebeständigkeit und ihrer langen Lebensdauer ausgewählt wurden:

Alle drucktragenden Bauteile werden in strikter Übereinstimmung mit den geltenden Bestimmungen konstruiert und gefertigt. ASME BPVC Abschnitt VIII Division 1 oder nach chinesischem GB 150-Standard. Jede Schweißverbindung wird gemäß ASME Section V, Article 2, einer Röntgenprüfung (RT) nach 100% unterzogen, und jeder fertige Druckbehälter wird einer hydrostatischen Druckprüfung mit dem 1,5-fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks (MAWP) für eine Haltezeit von mindestens 30 Minuten unterzogen. Hochdruck-Rohrleitungssysteme werden aus nahtlosem Edelstahl SS316 mit Flanschverbindungen nach ANSI Klasse 600 gefertigt, um Dichtheit bei einem Betriebsdruck von 2,00 MPa zu gewährleisten.

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Strukturanforderungen

Die LW-10/20 hat ein Trockengewicht von 3,00 Tonnen und einen Schwerpunkt ca. 800 mm über der Grundplatte. Dank der zweireihigen Gegenzylinderkonstruktion sind die Unwuchtkräfte trotz des Hochdruckbetriebs minimal, was die Installation auf einer Stahlbeton-Trägheitsblock von 5–6 TonnenDer Block sollte auf elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 7–10 Hz) montiert werden. Mindestfreiraumanforderungen: 1,2 m auf der Nichtantriebsseite für den Ventilzugang, 1,0 m auf der Antriebsseite für die Motorwartung und 1,5 m über Kopf für den Kranzugang bei größeren Überholungen. Besonderes Augenmerk ist auf die Hochdruck-Druckleitung zu legen, die ordnungsgemäß abgestützt und verankert werden muss, um vibrationsbedingte Materialermüdung zu vermeiden.

Auslegung des Kühlwassersystems

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 18 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserverteilungskreislauf versorgt die Zylindermäntel, den Zwischenkühler und den Nachkühler in parallelen Zweigen. Aufgrund des hohen Druckverhältnisses ist der Zwischenkühler für das Wärmemanagement besonders wichtig und muss jederzeit ausreichend mit Kühlwasser versorgt werden. Anforderungen an die Wasserqualität: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen < 500 mg/l, Chloridgehalt < 50 mg/l (um Korrosion an SS316-Rohren zu verhindern), Schwebstoffe < 30 mg/l und Gesamthärte < 300 mg/l als CaCO₃. Für Standorte mit grenzwertiger Wasserqualität wird ein geschlossener Kühlturm mit Seitenstromfiltration empfohlen.

Wartungsplan

Die ölfreie Konstruktion des LW-10/20 vereinfacht die Wartung im Vergleich zu geschmierten Alternativen erheblich. Ölwechsel, Ölanalysen, Filterwechsel und der Austausch der Separatorpatrone entfallen. Die wichtigsten Verschleißteile sind die PTFE-Kolbenringe und -ZündbänderDiese erreichen typischerweise eine Lebensdauer von 3.000 bis 5.000 Stunden unter sauberen Stickstoffbedingungen bei hohem Druck. Die Hochdruckventilplatten müssen aufgrund der höheren mechanischen Belastung möglicherweise häufiger überprüft werden als ihre Niederdruck-Pendants, der Gesamtwartungsaufwand ist jedoch deutlich geringer als bei ölgeschmierten Systemen.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor LW-10/20 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt oder übertrifft:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Die LW-10/20 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 11,00 kW pro m³/min Stickstoff wird bei einem Förderdruck von 2,00 MPa zugeführt. Diese spezifische Leistung spiegelt die thermodynamische Realität der Hochdruckkompression wider, bei der der Arbeitsaufwand mit dem Druckverhältnis deutlich ansteigt. Im Segment der ölfreien Hochdruck-Kolbenkompressoren (Förderdruck > 1,50 MPa) ist dieser Wirkungsgrad wettbewerbsfähig und oft höher als der von Membrankompressoren, die die wichtigste Alternative für ölfreie Hochdruckanwendungen darstellen. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Hubkolbenkompressoren in ähnlichen Hochdruckanwendungen verbrauchen typischerweise 11,5–13,0 kW/m³/min, während Membrankompressoren 15 kW/m³/min überschreiten können.

Bei einem üblichen jährlichen Betriebszyklus von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil des LW-10/20 gegenüber weniger effizienten Alternativen ein Wert von ca. 40.000–80.000 kWh jährliche EnergieeinsparungBei $0,08/kWh entspricht dies einer direkten Stromkostenreduktion von $3.200–$6.400 pro Jahr. Die primäre wirtschaftliche Rechtfertigung für die LW-10/20 ist jedoch typischerweise die Eliminierung von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien und Vermeidung nachgelagerter Ölentfernungsanlagen Das wäre bei geschmierten Alternativen zwingend erforderlich. Gesamtbetriebskosten für die Hochdruck-Stickstoffkompression wird um schätzungsweise 25–351 TP3T über eine 10-jährige Betriebsdauer reduziert, wenn der ölfreie Betrieb mit geschmierten Systemen mit vollständiger nachgelagerter Reinigung verglichen wird.

Die Ölfreiheit im Kompressionspfad ist insbesondere bei hohem Druck von Vorteil, da sich Ölverunreinigungen mit steigendem Druck konzentrieren und schwieriger zu entfernen sind. Bei 2,00 MPa ist der Partialdruck des Öldampfs deutlich höher als bei 0,30 MPa, wodurch nachgeschaltete Ölfiltrationssysteme weniger effektiv und teurer werden. Die ölfreie Konstruktion des LW-10/20 beseitigt dieses Problem vollständig.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten umfassende Anpassungsmöglichkeiten, um den LW-10/20 an spezifische Standortbedingungen, Integrationsanforderungen und Endbenutzerspezifikationen anzupassen:

• Auf Kufen montierte, schlüsselfertige Pakete: Vormontierter Kompressor, Motor, Zwischenkühler, Nachkühler, Hochdruck-Auslassleitungen, Instrumentierung und Schaltschrank auf einem Stahlrahmen mit integrierten Hebeösen und Ankerbolzen. Reduziert die Installation vor Ort auf den reinen Stromanschluss und die Kühlwasserzuleitung.
• Konfigurationen von Gefahrenbereichen: ATEX-Zone-2- und IECEx-konforme Motor- und Elektrogehäuse für petrochemische Anlagen. Integrierte Gasdetektion und automatische Belüftungsverriegelungen können in das Steuerungssystem integriert werden.
• Erweiterte Prozesssteuerung: Optionale Siemens S7-1200 oder Allen-Bradley CompactLogix SPS mit 10-Zoll-HMI-Touchscreen, Fernüberwachung über Modbus TCP/IP oder OPC-UA und nahtloser DCS/SCADA-Integration. Hochdruck-Sicherheitsverriegelungen inklusive automatischer Entlastung bei Überdruck und Notabsperrventilen.
• Umweltschutz: C5-M-Marinebeschichtungen für Küsteninstallationen; tropentaugliche elektrische Komponenten für 55°C Umgebungstemperatur; IP54-zertifizierte Schallschutzgehäuse, die den Geräuschpegel in 1 Meter Entfernung von 85 dB(A) auf 72 dB(A) reduzieren.
• OEM & Private Label: Individuelle Lackfarben, Marken-Namensschilder und lokalisierte Dokumentation für Gasgerätehändler und Systemintegratoren.

Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich bei Mindestbestellmenge: 1 StückTechnische Angebote werden üblicherweise innerhalb von 3–5 Werktagen erstellt. Die Standardlieferzeit beträgt 10–12 Wochen; für qualifizierte Bestellungen ist eine Expresslieferung innerhalb von 8 Wochen möglich.

Fallstudie: Abfüllstation für pharmazeutische Stickstoffzylinder

Kunde: Ein pharmazeutischer Gaslieferant in Indien, der Krankenhäuser und pharmazeutische Hersteller beliefert

Herausforderung: Der Kunde betrieb einen ölgeschmierten Hochdruckkompressor zum Befüllen von Stickstoffflaschen in medizinischer Qualität. Die Ölbelastung der befüllten Flaschen erreichte 1,5 mg/m³ und überschritt damit die von Pharmaunternehmen geforderte Spezifikation von 0,1 mg/m³ sowie die Standards für Krankenhausgase. Das Öl schädigte zudem die Aktivkohlefilter im Füllverteiler, sodass diese alle sechs Monate ausgetauscht werden mussten. Kundenbeschwerden und behördliche Kontrollen nahmen zu.

Lösung: Wir lieferten einen LW-10/20 ölfreier Stickstoffkompressor Als primärer Booster war er auf einem kundenspezifischen Rahmen mit integriertem Zwischenkühler, Nachkühler und einer Siemens S7-1200 SPS-Steuerung montiert. Der Auslassdruck von 2,00 MPa speiste einen nachgeschalteten Hochdruck-Füllkompressor, wodurch das für die Füllstufe erforderliche Gesamtverdichtungsverhältnis reduziert und die Systemeffizienz verbessert wurde. Durch die ölfreie Konstruktion entfielen Aktivkohle-Reinigungsbetten vollständig.

Quantifizierte Ergebnisse nach 18 Monaten:

• Stickstoffgehalt im Öl gefüllter Zylinder: Reduzierung von 1,5 mg/m³ auf <0,01 mg/m³, Erreichen der ISO 8573-1 Klasse 0
• Austausch des Aktivkohlebetts: Vollständig eliminiertEinsparung von $8.000/Jahr an Verbrauchsmaterialien
• Kundenbeschwerden: Null Seit der Inbetriebnahme wurden drei neue Pharmaverträge gewonnen.
• Wartung des Füllkompressors: Reduziert um 30% aufgrund des niedrigeren Einlassdruckverhältnisses
• Amortisationszeitraum: 2,1 Jahre basierend auf Kosteneinsparungen und neuen Vertragseinnahmen

„Die LW-10/20 hat unser Geschäft mit medizinischen Gasen revolutioniert. Wir garantieren nun allen unseren Kunden Stickstoff der ISO 8573-1 Klasse 0 und haben Aufträge gewonnen, für die wir vorher keine Chance hatten. Die ölfreie Konstruktion hat unser größtes Qualitätsproblem gelöst.“ — Geschäftsführer, Pharmagaslieferant

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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