ZW-3.1/5~20 Stickstoffkompressor – Ölfreier N2-Booster mit variablem Druck für flexible industrielle Anwendungen

Der ZW-3.1/5~20 ist ein zweistufiger, zweireihiger ölfreier Kolbenstickstoffkompressor, der für Pilotanlagen, Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen sowie industrielle Kleinprozesse mit einstellbarem Förderdruck entwickelt wurde und eine Fördermenge von 3,1 m³/min über einen breiten Druckbereich von 0,50–2,00 MPa liefert. Er zeichnet sich durch kontaminationsfreie Schmierung, kompakte Bauweise und eine optimierte, vielseitige Stickstoffversorgung aus.

Produktübersicht

Der ZW-3.1/5~20 Stickstoffkompressor stellt eine einzigartig vielseitige Lösung innerhalb unserer ölfreien Kolbenkompressorfamilie dar, die sich durch ihre Variabler Auslassdruckbereich von 0,50 MPa bis 2,00 MPaDank dieser Druckflexibilität eignet sich der ZW-3.1/5~20 ideal für Pilotanlagen, Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen sowie für industrielle Kleinprozesse, bei denen sich die Stickstoffbedarfscharakteristika häufig ändern oder bei denen ein einzelner Kompressor mehrere Anwendungen mit unterschiedlichen Druckanforderungen bedienen muss.

Mit einer Nennleistung von 3,1 m³/min Bei einem Eingangsdruck von 0,50 MPa liefert dieses kompakte Gerät ölfreie Stickstoffkompression mittels eines proprietären Verfahrens. selbstschmierendes Kolbenring- und Führungsbandsystem aus PTFE-VerbundmaterialDas Fehlen von Kohlenwasserstoffschmierstoffen im Kompressionsweg gewährleistet ISO 8573-1 Klasse 0 Ölgehaltszertifizierung Dadurch eignet sich das Gerät von Haus aus sofort für Stickstoff in Laborqualität, die Entwicklung pharmazeutischer Prozesse und die Prototypenentwicklung von Elektronik ohne zusätzliche nachgelagerte Reinigungsgeräte.

Der Kompressor folgt einem zweistufig, zweireihig (二列二级) Konfiguration mit einer außergewöhnlich kompakten Stellfläche von 2250 × 1296 × 2200 mm und ein Trockengewicht von nur 2,60 TonnenDie zweireihige Gegenzylinderkonstruktion eliminiert von Natur aus die Trägheitskräfte erster Ordnung und ermöglicht so die Installation auf einem einfachen Fundament ohne spezielle Schwingungsdämpfung. 380 V, 75 kW Motor Lässt sich direkt in bestehende industrielle Niederspannungsverteilungssysteme integrieren, wodurch der Bedarf an Mittelspannungsschaltanlagen entfällt.

Technische Daten – ZW-3.1/5~20

Die Kapazität ist bei einem Eingangsdruck von 0,50 MPa angegeben. Die tatsächliche Kapazität variiert je nach Eingangs- und Ausgangsdruckeinstellungen. Alle Spezifikationen beziehen sich auf Standardbedingungen (ISO 1217, Anhang C). Die tatsächliche Leistung kann je nach Standorthöhe, Umgebungstemperatur und Betriebsbedingungen variieren.

Hauptmerkmale und technische Vorteile

1. Variabler Förderdruck für flexible Anwendungsmöglichkeiten

Das charakteristische Merkmal des ZW-3.1/5~20 ist seine Einstellbarer Auslassdruckbereich von 0,50 MPa bis 2,00 MPaDiese Vielseitigkeit wird durch eine Kombination aus einstellbaren Saugventilentlastern, variabler Spaltsteuerung und einer robusten zweistufigen Verdichtungsarchitektur erreicht, die ein breites Spektrum an Druckverhältnissen abdeckt. Für Pilotanlagenbetreiber und Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen bedeutet dies, dass ein einziger Kompressor mehrere Prozessanforderungen erfüllen kann – Niederdruck-Inertisierung bei 0,50 MPa in einer Kampagne, Mitteldruck-Reaktor-Blanketierung bei 1,20 MPa in einer anderen und Hochdruck-Gastransfer bei 2,00 MPa in einer dritten – ohne dass separate Kompressorinvestitionen oder zeitaufwändige Anlagenumrüstungen erforderlich sind.

2. Ölfreie PTFE-Verbunddichtungstechnologie

Der ZW-3.1/5~20 verwendet eine proprietäre selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Hergestellt aus Hochleistungs-PTFE-Verbundwerkstoffen, verstärkt mit Glasfasern und Bronzepartikeln. Diese Ringe arbeiten mit einem Reibungskoeffizienten unter 0,08 ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung und bieten Ölgehalt gemäß ISO 8573-1 Klasse 0 im komprimierten Stickstoffstrom. Für Forschungslabore, pharmazeutische Pilotanlagen und Elektronikentwicklungseinrichtungen macht diese nativ ölfreie Zertifizierung nachgeschaltete Ölfiltrationsanlagen überflüssig und reduziert so Investitionskosten und Wartungsaufwand. Die PTFE-Formulierung ist speziell für die variablen thermischen Bedingungen beim Betrieb mit einstellbarem Druck ausgelegt.

3. Kompakte zweistufige Architektur mit Zwischenkühlung

Der zweistufiges, zweireihiges Kompressionslayout Das Druckverhältnis wird zwischen einem Niederdruck- und einem Hochdruckzylinder aufgeteilt, wobei ein zwischengeschalteter Rohrbündelkühler die Kompressionswärme abführt. Dieses gestaffelte Verfahren ist aufgrund des breiten Druckbereichs des ZW-3.1/5~20 besonders wichtig, da es die maximale Austrittstemperatur pro Stufe selbst bei der höchsten Druckeinstellung (2,00 MPa) begrenzt. Der Zwischenkühler hält die Gastemperaturen über den gesamten Betriebsbereich unter 160 °C, wodurch die Integrität der PTFE-Ringe erhalten und die Lebensdauer der Ventilplatten verlängert wird. Die zweireihige Anordnung der gegenüberliegenden Zylinder sorgt zudem für einen inhärenten Kräfteausgleich erster Ordnung, reduziert die Schwingungsübertragung und ermöglicht die Montage auf einem leichteren Fundament.

4. Standardmäßiger 380-V-Direktantrieb für einfache Integration

Der ZW-3.1/5~20 wird von einem 75 kW, 380 V, 50 Hz Drehstrom-Induktionsmotor Das Gerät entspricht der Energieeffizienzklasse IE3 gemäß IEC 60034-1. Die standardmäßige Niederspannungskonfiguration lässt sich direkt in bestehende 380-V-Industrieverteiler integrieren, ohne dass Mittelspannungsinfrastruktur, Abwärtstransformatoren oder spezielle Schaltanlagen erforderlich sind. Diese elektrische Einfachheit ist besonders vorteilhaft für Pilotanlagen und Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen, denen möglicherweise eine Mittelspannungsinfrastruktur fehlt. Die geringe Leistungsaufnahme von 75 kW minimiert zudem die Bedarfsspitzenkosten und vereinfacht die Genehmigungsverfahren für Anlagen mit begrenzter Leistungskapazität.

Anwendungsszenarien

Pilotanlagen- und Prozessentwicklung

Chemische und pharmazeutische Pilotanlagen benötigen häufig Stickstoff bei unterschiedlichen Drücken, abhängig vom jeweiligen Prozessablauf. ZW-3.1/5~20 Stickstoffkompressor mit variablem Druck Das System kann Niederdruck-Inertisierung (0,50–0,80 MPa) für die Befüllung und Entleerung von Reaktoren, Mitteldruck-Schutzgasversorgung (1,00–1,50 MPa) für Rührkesselreaktoren und Hochdruck-Gastransfer (1,80–2,00 MPa) für die Katalysatorbeladung und Filterpressen bereitstellen. Diese Mehrdruckfähigkeit macht mehrere Kompressoren oder Druckminderstationen überflüssig und reduziert somit sowohl die Investitionskosten als auch den Platzbedarf der Anlage.

Forschungs- und Entwicklungslabore

Universitäre Forschungslabore, staatliche Forschungsinstitute und Forschungs- und Entwicklungszentren von Unternehmen benötigen vielseitige Stickstoffversorgung für diverse experimentelle Programme. Das System ZW-3.1/5~20 liefert Niederdruckstickstoff (0,50 MPa) für die Inertisierung von Handschuhkästen und Schlenk-Reaktoren, Mitteldruckstickstoff (1,00–1,50 MPa) für Hochdruckreaktionsgefäße und Autoklaven sowie Hochdruckstickstoff (2,00 MPa) als Trägergas für die Gaschromatographie und als Ionisationsquelle für die Massenspektrometrie. Die Ölfreiheitszertifizierung gewährleistet, dass die Stickstoffreinheit die strengen Anforderungen analytischer Instrumente ohne zusätzliche Reinigung erfüllt.

Stickstoffanreicherung im kleinen Maßstab (VPSA)

Kleine VPSA-Stickstoffgeneratoren (5–15 Nm³/h Kapazität) erzeugen Stickstoff bei nahezu Atmosphärendruck. Der ZW-3.1/5~20 erhöht diesen Niederdruck auf den für die jeweilige Anwendung erforderlichen Druck und ermöglicht die flexible Anpassung des Ausgangsdrucks an den jeweiligen Bedarf. Dies ist besonders vorteilhaft für Anlagen, die mehrere Stickstoffverbraucher mit unterschiedlichen Druckanforderungen versorgen, beispielsweise für die Inertisierung von Niederdruck-Speichertanks und die Hochdruck-Inertisierung von Prozessbehältern.

Elektronik-Prototypenentwicklung & Halbleiterentwicklung

Elektronik-Prototypenanlagen und Halbleiterentwicklungslabore benötigen Stickstoff für Atmosphärenregelung im Reflow-Ofen, Inertisierung beim Drahtbonden und Trockenschränke zur BauteillagerungDie variable Druckregelung des ZW-3.1/5~20 ermöglicht den Betrieb sowohl von Niederdruck-Reflow-Öfen (0,50–0,80 MPa) als auch von Hochdruck-Drahtbondanlagen (1,50–2,00 MPa) mit nur einer einzigen Quelle. Die ölfreie Konstruktion ist in Elektronikanwendungen von entscheidender Bedeutung, da selbst geringste Ölspuren Lötstellenfehler, Haftungsprobleme von Schutzlackierungen und die Kontamination empfindlicher optischer und MEMS-Bauteile verursachen können.

Material & Konstruktion

Die ZW-3.1/5~20 ist aus Materialien gefertigt, die aufgrund ihrer Stickstoffverträglichkeit, ihrer Eignung für den Betrieb mit variablem Druck und ihrer Langzeitstabilität ausgewählt wurden:

Alle drucktragenden Bauteile entsprechen den Normen. ASME BPVC Abschnitt VIII Division 1 oder nach den chinesischen GB 150-Normen. Schweißverbindungen werden einer Röntgenprüfung (RT) nach 100% unterzogen, und jeder Druckbehälter wird hydrostatisch mit dem 1,5-fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks (MAWP) für eine Haltezeit von mindestens 30 Minuten geprüft.

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Raumanforderungen

Der ZW-3.1/5~20 wiegt 2,60 Tonnen und zeichnet sich durch eine kompakte, vertikale Bauweise mit niedrigem Schwerpunkt aus. Stahlbetonplatte von 4–5 Tonnen Für einen stabilen Betrieb ist die Montage auf handelsüblichen elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 8–12 Hz) ausreichend. Die zweireihige Anordnung der gegenüberliegenden Zylinder kompensiert die Massenträgheitskräfte erster Ordnung und minimiert so die Schwingungsübertragung. Erforderliche Freiräume: 1,0 m auf der Nichtantriebsseite für den Zugang zum Ventil, 0,8 m auf der Antriebsseite für die Motorwartung und 1,5 m nach oben für routinemäßige Wartungsarbeiten. Dank der kompakten Bauweise ist die Installation in bestehenden Maschinenräumen, Containern oder auf mobilen Plattformen möglich.

Kühlwasserspezifikationen

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 15 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserkreislauf versorgt die Zylindermäntel und den Zwischenkühler parallel. Wasserqualität: pH 6,5–8,5, Gesamthärte < 300 mg/l als CaCO₃, Chlorid < 50 mg/l, Schwebstoffe < 30 mg/l. Für Anlagen ohne zuverlässige kommunale Wasserversorgung wird ein kompakter, geschlossener Kühlturm mit einem 0,5 m³ großen Pufferspeicher empfohlen.

Wartungsintervalle

Die ölfreie Konstruktion macht Ölwechsel, Filterwechsel und die Wartung des Ölabscheiders überflüssig. Die einzigen Verschleißteile sind die PTFE-Kolbenringe und -Zündbänder, typischerweise werden unter sauberen Stickstoffbedingungen 4.000–6.000 Stunden erreicht.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der ZW-3.1/5~20 erfüllt die folgenden internationalen Standards:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Die ZW-3.1/5~20 erreicht eine spezifische Leistungsaufnahme, die mit der Einstellung des Entladedrucks variiert und im Bereich von etwa 24,2 kW/m³/min bei 0,50 MPa Zu 24,2 kW/m³/min bei 2,00 MPa (basierend auf einer Leistungsaufnahme von 75 kW und einer Förderleistung von 3,1 m³/min). Obwohl die spezifische Leistung aufgrund des geringeren Skalenwirkungsgrades höher ist als bei größeren Kompressoren, liegt der Hauptvorteil des ZW-3.1/5~20 in seiner Vielseitigkeit—die Möglichkeit, mehrere Kompressoren mit festem Druck durch eine einzige einstellbare Einheit zu ersetzen.

Für Anlagen, die andernfalls separate Kompressoren für Niederdruck (0,50 MPa), Mitteldruck (1,20 MPa) und Hochdruck (2,00 MPa) benötigen würden, entfallen durch den ZW-3.1/5~20 die Investitionskosten für zwei zusätzliche Kompressoren, die zugehörigen Rohrleitungen und Instrumente sowie die benötigte Stellfläche. Gesamtbetriebskosten für flexible Stickstoffkompression ist oft günstiger als die Wartung mehrerer Spezialkompressoren, selbst wenn man den etwas höheren spezifischen Stromverbrauch berücksichtigt.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten flexible Anpassungsmöglichkeiten für die ZW-3.1/5~20:

• Kufenmontierte Pakete: Vormontierter Kompressor, Motor, Kühler und Steuerung auf einem Stahlrahmen mit Gabelstapleraufnahmen. Reduziert den Installationsaufwand vor Ort auf die Anschlüsse für Strom und Kühlwasser.
• Mobile Anhängereinheiten: Montiert auf einem straßenzugelassenen Anhänger mit integriertem Dieselgenerator und Kühlsystem für eine vollständig mobile Stickstoffversorgung auf Baustellen und an abgelegenen Standorten.
• SPS- und Fernüberwachung: Optionale Siemens LOGO! oder S7-1200 SPS mit HMI-Touchscreen, Ethernet-Anschluss und SMS-/E-Mail-Alarmen. Modbus TCP/IP-kompatibel für die SCADA-Integration.
• Akustische Gehäuse: Kompaktes Gehäuse mit Schutzart IP54, das den Geräuschpegel in 1 Meter Entfernung von 82 dB(A) auf 68 dB(A) reduziert und sich für Installationen in Labor- und Büronähe eignet.
• OEM & Private Label: Individuelle Lackierung, Marken-Namensschilder und lokalisierte Dokumentation für Händler und Systemintegratoren.

Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich ab Mindestbestellmenge: 1 StückTechnische Angebote innerhalb von 3–5 Werktagen. Standardlieferung 10–12 Wochen; Expresslieferung in 8 Wochen möglich.

Fallstudie: Stickstoffversorgung einer pharmazeutischen Pilotanlage

Kunde: Ein pharmazeutisches Entwicklungsunternehmen in Singapur

Herausforderung: Die Pilotanlage betrieb drei separate Stickstoffkompressoren: einen 0,50-MPa-Kompressor zur Reaktorinertisierung, einen 1,20-MPa-Kompressor für den Filterpressenbetrieb und einen 2,00-MPa-Kompressor zur Katalysatorbeladung. Die drei Kompressoren beanspruchten übermäßig viel Stellfläche, erforderten separate Wartungspläne und verursachten jährliche Wartungskosten von insgesamt 32.000 TP4T. Ölverunreinigungen durch einen der geschmierten Kompressoren führten zur Verunreinigung einer Charge pharmazeutischen Wirkstoffs (API) und damit zu einem Verlust von 150.000 TP4T.

Lösung: Wir lieferten eine ZW-3.1/5~20 ölfreier Stickstoffkompressor mit variablem Druck Die Einheit ist auf einem kompakten Rahmen mit integrierter Steuerung montiert. Sie ersetzte alle drei vorhandenen Kompressoren, wodurch 12 m² Stellfläche eingespart und das Risiko einer Ölkontamination vollständig eliminiert wurden. Die Druckeinstellung erfolgt über das HMI-Bedienfeld, sodass die Bediener den für jeden Prozesslauf erforderlichen Druck auswählen können.

Ergebnisse nach 18 Monaten:

• Grundfläche: Freie Fläche: 12 m² durch die Zusammenlegung von drei Kompressoren zu einem
• Jährliche Wartungskosten: Reduziert um 55% ($32.000 bis $14.400)
• Ölverschmutzungsvorfälle: Null seit der Inbetriebnahme
• Prozessflexibilität: Druckänderungen in weniger als 5 Minuten abgeschlossen über HMI, im Vergleich zu den zuvor üblichen zweistündigen Kompressorwechseln.
• Amortisationszeitraum: 1,8 Jahre basierend auf Einsparungen bei der Instandhaltung und vermiedenen Kontaminationsverlusten

„Der ZW-3.1/5~20 hat unsere Stickstoffversorgung deutlich vereinfacht. Ein Kompressor ersetzt drei, und wir müssen uns keine Sorgen mehr um Ölverunreinigungen machen, die unsere API-Chargen beeinträchtigen könnten. Die Möglichkeit, den Druck über das Bedienfeld zu ändern, ist ein entscheidender Vorteil für unsere Pilotanlagen.“ — Prozessingenieur

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

Verwandte Produkte und Lösungen

Für einen vollständigen Überblick über unsere Industrieller Stickstoffkompressor Portfolio, kontaktieren Sie unser Ingenieurteam oder durchstöbern Sie unseren Online-Katalog.

Sie benötigen eine flexible Stickstoffkompressionslösung?

Unsere Anwendungstechniker analysieren gerne Ihre Anforderungen an variable Drücke, Durchflussmengen und Integrationsbedingungen. Innerhalb von 48 Stunden erhalten Sie von uns kostenlose technische Angebote, Layoutzeichnungen und TCO-Analysen.

E-Mail: [email protected] | Antwort innerhalb von 24 Stunden