ZW-4/8 Stickstoffkompressor – Präzisions-Ölfreier N2-Booster für Hochdruck-Kleinanlagen

Der ZW-4/8 ist ein zweistufiger, zweireihiger ölfreier Kolbenstickstoffkompressor, der für die Hochdruckversorgung von Laboren, die Inertisierung von Präzisionsinstrumenten und die kompakte industrielle Stickstoffverdichtung entwickelt wurde, bei der hoher Druck und absolute Reinheit unerlässlich sind. Er liefert 4 m³/min bei einem Auslassdruck von 0,80 MPa.

Produktübersicht

Der ZW-4/8 Stickstoffkompressor ist ein präzisionsgefertigter, ölfreier Kolbenkompressor, der für Anwendungen entwickelt wurde, bei denen hoher Förderdruck und kompakte Bauweise gleichzeitig erforderlich sind. Mit einer Nennleistung von 4 m³/min und ein erhöhter Auslassdruck von 0,80 MPaDiese Einheit erfüllt die anspruchsvollen Anforderungen an die Hochdruck-Stickstoffverteilung in Laboranlagen, Präzisionsfertigungsanlagen und industriellen Kleinprozessen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Kompressoren, die entweder Kompromisse bei der Druckleistung oder der Reinheit eingehen, erreicht der ZW-4/8 beides durch einen vollständig ölfreier KompressionsmechanismusDie Kolbenringe und Führungsringe bestehen aus hochentwickelten, selbstschmierenden PTFE-Verbundwerkstoffen, die ohne Kohlenwasserstoffschmierstoffe auskommen und so gewährleisten, dass der Stickstoffstrom vollständig frei von Ölverunreinigungen bleibt. Diese natürliche Ölfreiheit ist essenziell für Anwendungen wie die Trägergasversorgung für GC-MS, die Sterilverarbeitung pharmazeutischer Produkte und die Handhabung von Halbleiterwafern, wo selbst geringste Ölspuren die Produktintegrität beeinträchtigen können.

Der zweistufig, zweireihig (二列二级) Die Architektur ist speziell für den Zieldruck von 0,80 MPa optimiert. Durch die Verteilung des Druckverhältnisses auf zwei Verdichtungsstufen mit Zwischenkühlung hält die ZW-4/8 die Austrittstemperaturen innerhalb sicherer Grenzen und erreicht gleichzeitig den höheren Ausgangsdruck, der mit einstufigen Konstruktionen nicht möglich ist. Die kompakten Abmessungen von 2250 × 1296 × 2200 mm und ein Gewicht von nur 2,00 Tonnen Dadurch eignet sich dieses Gerät für den Einbau in beengten Maschinenräumen, mobilen Skids und containerisierten Stickstoffversorgungssystemen.

Technische Daten – ZW-4/8

* 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 Kolbentechnologie

Der ZW-4/8 verwendet einen selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Hergestellt aus hochdichtem PTFE-Verbundmaterial, verstärkt mit Glasfasern und Bronzepartikeln. Diese Ringe erreichen ohne externe Schmierung einen Reibungskoeffizienten unter 0,08 und bieten Ölgehalt gemäß ISO 8573-1 Klasse 0 Die Zertifizierung im komprimierten Stickstoffstrom ist besonders wichtig für Hochdruckanwendungen, bei denen die Ölverunreinigung durch das Druckverhältnis verstärkt würde, was die nachfolgende Ölentfernung exponentiell erschweren und verteuern würde.

2. Zweistufige Kompression für erhöhte Druckverhältnisse

Der zweistufige, zweireihige Architektur Die Erzeugung eines Auslassdrucks von 0,80 MPa aus typischen Stickstoffgenerator-Ausgangsdrücken von 0,05–0,10 MPa ist thermodynamisch unerlässlich. Der erste Zylinder komprimiert den Stickstoff auf einen Zwischendruck von ca. 0,25–0,30 MPa. Anschließend führt ein Zwischenkühler die Kompressionswärme ab. Der zweite Zylinder erhöht dann den Druck auf den Zielwert von 0,80 MPa. Dieses mehrstufige Verfahren begrenzt die Auslasstemperatur jeder Stufe auf unter 160 °C, verhindert so die thermische Zersetzung der PTFE-Dichtungselemente und gewährleistet die Integrität der Ventilplatte unter dem erhöhten Druck.

3. Kompakte Bauform bei hoher Leistungsdichte

Bei 2250 × 1296 × 2200 mmDer ZW-4/8 benötigt weniger als 3 m² Stellfläche und liefert dabei einen Förderdruck von 0,80 MPa – eine Kombination, die mit alternativen Kompressortechnologien schwer zu erreichen ist. Die kompakte, vertikale Kurbelgehäusekonstruktion minimiert den Platzbedarf in Längsrichtung und ermöglicht gleichzeitig einen guten Zugang für routinemäßige Wartungsarbeiten. 2,00 Tonnen Gewicht Der Transport und die Positionierung erfolgen mit Standard-Gabelstaplern, wodurch sich der ZW-4/8 für Nachrüstungen in bestehenden Maschinenräumen, mobilen Stickstoffversorgungsanlagen und containerisierten Prozessanlagen eignet.

4. Effizienter 380-V-Motorantrieb

Der ZW-4/8 wird angetrieben von einem 30 kW, 380 V, 50 Hz Drehstrom-Induktionsmotor Das Gerät entspricht der Effizienzklasse IE3 gemäß IEC 60034-1. Die standardmäßige Niederspannungskonfiguration lässt sich ohne spezielle Mittelspannungsinfrastruktur direkt in bestehende 380-V-Industrieverteiler integrieren. Diese elektrische Einfachheit ist besonders vorteilhaft für kleinere Anlagen, Labore und mobile Installationen, bei denen Mittelspannungsschaltanlagen zu teuer wären. Die Nennleistung von 30 kW bietet ein optimales Verhältnis zwischen Kompressionsleistung und Strombedarf und hält die Betriebskosten auch bei intermittierendem Betrieb überschaubar.

Anwendungsszenarien

Stickstoffversorgung für Hochdrucklabore

Forschungslabore und Analyseeinrichtungen benötigen Stickstoff unter hohem Druck als Trägergas für die Gaschromatographie, als Zerstäubergas für die Massenspektrometrie und zur Versorgung von Handschuhkästen mit Inertgasatmosphäre. Die ZW-4/8 0,80 MPa Entladedruck Die Kapazität reicht aus, um Hochdruck-Stickstoffregler und Verteiler für mehrere Geräte gleichzeitig zu versorgen. Die Ölfreiheitszertifizierung gewährleistet, dass der Stickstoffstrom die strengen Reinheitsanforderungen analytischer Instrumente erfüllt, ohne dass zusätzliche Reinigungskartuschen oder Ölüberwachungsinstrumente erforderlich sind. Mit einer Kapazität von 4 m³/min können problemlos 8–12 GC-MS-Systeme oder 4–6 ICP-MS-Geräte parallel betrieben werden.

Präzisionsfertigung & Halbleiter-Inertisierung

In der Elektronik- und Halbleiterfertigung wird Stickstoff verwendet für Waferhandhabung, Inertisierung, Reflow-Ofenatmosphärenkontrolle und Trockenschränke für die Bauteillagerung. Der ZW-4/8 Hochdruck-Stickstoffkompressor Es liefert den für Präzisionsdruckregler erforderlichen Druck von 0,80 MPa, der in Handschuhkästen und Wafer-Transferkammern für inerte Umgebungen unterhalb der Atmosphäre sorgt. Die ölfreie Konstruktion ist in diesen Anwendungen absolut entscheidend, da selbst Verunreinigungen im Nanogrammbereich zu Lötstellenfehlern, Haftungsproblemen der Schutzlackierung und Verunreinigungen optischer Oberflächen an Präzisionsbauteilen führen können.

Sterile Aufbereitung und aseptische Abfüllung von pharmazeutischen Produkten

Pharmazeutische Produktionsanlagen verwenden Stickstoff unter hohem Druck für aseptische Abfüllanlagen-Inertisierung, Verdrängung des Kopfraums in den Vials und Spülung der GefriertrocknerkammerDer Auslassdruck von 0,80 MPa des ZW-4/8 liefert die erforderliche Förderhöhe, um Stickstoff durch HEPA-gefilterte Verteilersysteme und Präzisionsdruckregler zu leiten, die sterile Barrieredrücke in Isolatoren und Barriereanlagen mit eingeschränktem Zugang (RABS) aufrechterhalten. Die Ölfreiheitszertifizierung gewährleistet die Einhaltung von FDA 21 CFR 211.72 (Gerätekonstruktion) und EU GMP Annex 1 (sterile Arzneimittel) ohne zusätzliche Validierung der Ölentfernung.

VPSA-Stickstoffbooster im kleinen Maßstab

Für kompakte VPSA-Stickstoffgeneratoren, die Stickstoff mit einer Reinheit von 99,5–99,91 TP3T bei nahezu atmosphärischem Druck erzeugen, komprimiert der ZW-4/8 das Niederdruckprodukt auf 0,80 MPa für die Hochdruckverteilung. Dank seiner kompakten Bauweise kann der Kompressor auf demselben Rahmen wie der VPSA-Generator montiert werden. So entsteht ein integriertes Stickstoffversorgungssystem mit minimalem Platzbedarf. Der ölfreie Kompressionsweg schützt das Kohlenstoffmolekularsieb vor Kohlenwasserstoffvergiftung, erhält die Trennleistung des Generators und verlängert die Lebensdauer des Adsorptionsmittels durch Vermeidung irreversibler Verunreinigungen.

Material & Konstruktion

Der ZW-4/8 ist aus Werkstoffen gefertigt, die aufgrund ihrer Eignung für Hochdruckstickstoff, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer langfristigen mechanischen Zuverlässigkeit ausgewählt wurden:

Alle drucktragenden Bauteile sind gemäß den geltenden Normen konstruiert und gefertigt. 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 einer hydrostatischen Prüfung mit dem 1,5-fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks (MAWP) für eine Mindesthaltezeit von 30 Minuten unterzogen.

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Raumanforderungen

Der ZW-4/8 wiegt 2,00 Tonnen und zeichnet sich durch einen niedrigen Schwerpunkt dank seiner kompakten, vertikalen Bauweise aus. Stahlbetonplatte von 3–4 Tonnen Für einen stabilen Betrieb ist die Montage auf elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 8–12 Hz) ausreichend. Die zweireihige Anordnung der gegenüberliegenden Zylinder kompensiert Trägheitskräfte erster Ordnung und minimiert so die Schwingungsübertragung auf empfindliche Laborgeräte oder Präzisionsmaschinen in der Nähe. Erforderliche Freiräume: 1,0 m auf der Nichtantriebsseite für die Ventilwartung, 0,8 m auf der Antriebsseite für den Zugang zum Motor und 1,5 m nach oben für routinemäßige Wartungsarbeiten.

Kühlwasserspezifikationen

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 8 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserkreislauf versorgt die Zylindermäntel und den Zwischenkühler parallel. Zulässige Wasserqualität: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamthärte < 300 mg/l als CaCO₃, Chlorid < 50 mg/l, Schwebstoffe < 30 mg/l. Für Laboranlagen ohne separate Kühlwasserinfrastruktur ist ein kompakter, luftgekühlter Nachkühler erhältlich, der die Wasserzufuhr vollständig überflüssig macht.

Wartungsplan

Die ölfreie Konstruktion des ZW-4/8 reduziert den Wartungsaufwand im Vergleich zu geschmierten Alternativen erheblich. Es sind keine Ölwechsel erforderlich, keine Ölproben zu analysieren, keine Filterelemente auszutauschen und keine Ölabscheiderpatronen zu überwachen. Die einzigen Verschleißteile sind die PTFE-Kolbenringe und -Zündbänder, die typischerweise 4.000 bis 6.000 Betriebsstunden unter sauberen Stickstoffbedingungen erreichen.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor ZW-4/8 erfüllt oder übertrifft die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Anforderungen:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Der ZW-4/8 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 7,50 kW pro m³/min Stickstoff bei einem Förderdruck von 0,80 MPa. Obwohl diese spezifische Leistung aufgrund des geringeren Wirkungsgrads bei Kompressoren mit kleiner Kapazität höher ist als bei unseren größeren Modellen der LW-Serie, bleibt sie im Segment der ölfreien Hochdruck-Kolbenkompressoren unter 5 m³/min wettbewerbsfähig. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Schraubenkompressoren in diesem Druck- und Größenbereich verbrauchen typischerweise 8,0–9,5 kW/m³/min, und Membrankompressoren (die häufig für den ölfreien Hochdruckbetrieb eingesetzt werden) können 12 kW/m³/min überschreiten.

Über einen jährlichen Betriebszyklus von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil des ZW-4/8 gegenüber weniger effizienten Alternativen ein Betrag von etwa 12.000–32.000 kWh Energieeinsparung pro Jahr. Bei $0,08/kWh entspricht dies einer jährlichen Stromkostenersparnis von $960–$2.560. Der Hauptgrund für die Wahl von ZW-4/8 ist jedoch typischerweise die Eliminierung von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien und nachgelagerten Reinigungsanlagen und nicht nur geringfügige Energieeinsparungen.

Der Gesamtbetriebskosten für die Hochdruck-Stickstoffkompression Bei kleineren Anwendungen dominieren Wartungsaufwand und Verbrauchsmaterialien. Die ölfreie Konstruktion des ZW-4/8 macht Ölwechsel (300–600 £/Jahr), Filterwechsel (150–300 £/Jahr), Wechsel der Separatorpatrone (400–800 £/Jahr) und Ölanalysen (100–200 £/Jahr) überflüssig und führt so zu jährlichen Einsparungen von 950–1.900 £ im Vergleich zu geschmierten Alternativen. Darüber hinaus spart der Wegfall nachgeschalteter Ölabscheider (Koaleszenzfilter, Aktivkohle-Adsorber, Ölmonitore) 3.000–8.000 £ an Investitionskosten.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten flexible Anpassungsmöglichkeiten, um den ZW-4/8 an spezifische Installationsbedingungen und Endbenutzeranforderungen anzupassen:

• Kufenmontierte Pakete: Vormontierter Kompressor, Motor, Kühler und Bedienfeld auf einem Stahlrahmen mit Gabelstapleraufnahmen und Hebeösen. Reduziert den Installationsaufwand vor Ort auf den elektrischen Anschluss und den Kühlwasseranschluss.
• Mobile Anhängereinheiten: Das ZW-4/8 kann auf einem straßenzugelassenen Anhänger mit integriertem Dieselgenerator, Kühlsystem und Stickstoffspeicher montiert werden und bildet so eine vollständig mobile Hochdruck-Stickstoffversorgungseinheit für Baustellen, die Instandhaltung von Rohrleitungen und Notfalleinsätze.
• Luftgekühlte Ausführung: Der optionale luftgekühlte Nachkühler macht eine Kühlwasserzufuhr überflüssig und macht den ZW-4/8 somit geeignet für Laborinstallationen ohne Wasseranschluss oder für mobile Anwendungen, bei denen die Wasserverfügbarkeit begrenzt ist.
• SPS- und Fernüberwachung: Optionale Siemens LOGO! oder S7-1200 SPS mit 7-Zoll-HMI-Touchscreen, Ethernet-Anschluss und SMS-/E-Mail-Alarmbenachrichtigungen. Kompatibel mit Modbus TCP/IP für die SCADA-Integration.
• Akustische Gehäuse: Kompakte, nach IP54 zertifizierte Schallschutzkabine, die den Geräuschpegel in 1 Meter Entfernung von 82 dB(A) auf 66 dB(A) reduziert und sich für die Installation in geräuschempfindlichen Innenräumen wie Laboren und an Büros angrenzenden Maschinenräumen eignet.
• OEM & Private Label: Individuelle Lackierungen, Marken-Namensschilder und lokalisierte Dokumentationspakete 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: Modernisierung einer aseptischen pharmazeutischen Abfüllanlage mit Stickstoff

Kunde: Eine pharmazeutische Produktionsstätte in Thailand, die sich auf sterile Injektionsprodukte spezialisiert hat

Herausforderung: Die Anlage nutzte einen geschmierten Kolbenkompressor für Stickstoff zur Versorgung ihrer aseptischen Abfüllanlagen mit Hochdruckstickstoff (0,70 MPa). Im Stickstoffstrom wurde eine Ölverunreinigung von 1,5 mg/m³ festgestellt, die den in der Produktqualitätsvereinbarung mit internationalen Abnehmern festgelegten Grenzwert von 0,1 mg/m³ überschritt. Das Öl führte außerdem zu häufigen Verstopfungen der 0,22-µm-Absolutfilter im Stickstoffverteilungssystem, sodass die Filter alle drei Wochen anstatt des vorgesehenen halbjährlichen Austauschs gewechselt werden mussten.

Lösung: Wir lieferten eine ZW-4/8 ölfreier Stickstoffkompressor Als direkter Ersatz wurde die Anlage auf einem speziell angefertigten Rahmen mit luftgekühltem Nachkühler (wodurch Kühlwasser entfällt), einer Siemens LOGO! SPS-Steuerung und einem integrierten 0,5 m³ großen Ausgleichsbehälter montiert. Die Rahmenkonstruktion wurde so ausgelegt, dass sie ohne bauliche Veränderungen in den bestehenden Kompressorraum passt. Der Auslassdruck von 0,80 MPa bietet eine Sicherheitsreserve über den von den Füllleitungsreglern geforderten 0,70 MPa.

Ergebnisse nach 24 Monaten:

• Stickstoffgehalt des Öls: Reduzierung von 1,5 mg/m³ auf <0,01 mg/m³, Erreichen der ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung
• Absolutes Filterwechselintervall: Verlängert von 3 Wochen auf 8 MonateDadurch werden 18.000 TP4T pro Jahr an Filterkosten eingespart und Produktionsausfallzeiten reduziert.
• Gesamte Instandhaltungskosten: Verringert um 451 TP3T aufgrund des Wegfalls von Ölwechseln, Filterwechseln und Separatorüberholungen
• Produktqualitätsbeschwerden: Keine ölbedingten Ablehnungen Seit der Inbetriebnahme werden internationale Käuferverträge aufrechterhalten.
• Ungeplante Ausfallzeiten: Null Ereignisse in 24 Monaten ununterbrochenem Betrieb

„Der Kompressor ZW-4/8 hat unser Problem mit der Ölverunreinigung dauerhaft gelöst. Unsere Filterwechselkosten sanken um 851 TP3T, und seit der Installation hatten wir keine einzige Qualitätsbeanstandung aufgrund der Stickstoffreinheit. Die luftgekühlte Option war ein zusätzlicher Vorteil – kein Kühlwasser bedeutete eine Sorge weniger um die Versorgungssicherheit.“ — Qualitätsmanager, Pharmazeutische Produktionsstätte

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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