Das Ventil wird zwischen Seitenkanalverdichter und Prozessanschluss eingesetzt. Durch die interne Umschaltung werden Saug- und Druckseite so geführt, dass am Arbeitsanschluss wahlweise Vakuum oder Überdruck zur Verfügung steht. Motor und Laufrad des Verdichters laufen dabei kontinuierlich in derselben Drehrichtung. Das vermeidet eine elektrische Drehrichtungsumkehr und ermöglicht klar definierte, wiederholbare Schaltfolgen in automatisierten Anlagen.

Drei Betriebszustände sind für viele Förderprozesse besonders relevant:

• Saugbetrieb: Am Arbeitsanschluss entsteht Unterdruck. Damit lassen sich Luft, leichte Schüttgüter oder Prozessmedien über eine angeschlossene Förderstrecke ansaugen.

• Neutralstellung: Die Luft wird innerhalb des Ventils umgeführt. Am Arbeitsanschluss liegt keine aktive Saug- oder Druckwirkung an. Diese Stellung eignet sich als definierter Zwischenzustand, etwa beim Wechsel einer Prozessphase.

• Druckbetrieb: Der Arbeitsanschluss wird mit der Druckseite verbunden. Der Luftstrom kann zum Austragen, Ausblasen, Belüften oder Unterstützen eines Fördervorgangs genutzt werden.

Für die Anlagenplanung ist eine wichtige Abgrenzung erforderlich: Das Stromumkehrventil schaltet den Betriebszustand des Seitenkanalverdichters, es wählt jedoch nicht selbstständig zwischen mehreren voneinander unabhängigen Förderleitungen. Soll das Fördergut über verschiedene Leitungswege geführt werden, werden zusätzlich geeignete Wege- oder Verteilerarmaturen benötigt. Die Steuerung koordiniert dann Stromumkehrventil und Leitungsverteiler in einer sicheren Reihenfolge. So lassen sich Luftweg und Zielstrecke gezielt aufeinander abstimmen.

Die Auslegung darf sich nicht allein an Nennweiten orientieren. Entscheidend sind der tatsächliche Betriebspunkt des Seitenkanalverdichters, der erforderliche Volumenstrom, Druck beziehungsweise Vakuum, Druckverluste in Rohrleitungen, Filtern und Abscheidern sowie die Eigenschaften des Förderguts. Auch Leitungslängen, Querschnitte, Bögen, Schaltzeiten und die zulässige Belastung des Förderguts beeinflussen das Ergebnis. Bei häufigen Umschaltungen sind außerdem Schalthäufigkeit, Stellzeit und die thermische Belastung des Gesamtsystems zu berücksichtigen.

Aktuelle elektrisch betätigte Ausführungen können beispielsweise mit 24-V-Gleichspannung und Schrittmotor angesteuert werden. Je nach Bauform ist eine direkte Montage am Verdichter oder eine Einbindung in die Rohrleitung möglich. Die konkrete Ausführung muss zu Anschlussgeometrie, Einbaulage, Steuerung und Umgebungsbedingungen passen. Vor dem Umschalten sollte die Anlagensteuerung prüfen, ob der jeweilige Prozesszustand sicher verlassen werden kann. Rückmeldungen der Ventilstellung und klar definierte Freigaben erhöhen dabei die Prozesssicherheit.

Für eine technische Vorauswahl benötigt SKVTechnik insbesondere folgende Angaben: Hersteller und Typ des Seitenkanalverdichters, Volumenstrom, Druck- und Vakuumbereich, gewünschte Schaltstellungen, Anschlussmaße, Versorgungsspannung, Ansteuerung, Schalthäufigkeit, Fördermedium beziehungsweise Luftqualität, Temperaturen, Einbaulage und vorhandene Rohrleitungsführung. Erst aus diesen Daten lässt sich beurteilen, welche Ventilgröße und Einbauvariante geeignet ist.

Stromumkehrventile sind für Luftanwendungen und die jeweils freigegebenen Betriebsbedingungen auszuwählen. Einsatzgrenzen, Temperaturbereiche, zulässige Medien sowie Anforderungen an explosionsgefährdete Bereiche müssen anhand der technischen Dokumentation geprüft werden. Für Schutz- und Entlastungsfunktionen sind gegebenenfalls weitere Komponenten erforderlich. Die Verantwortung für die sichere Gesamtanlage bleibt bei Planer und Betreiber.

Weitere Informationen zur Anwendung:
https://www.skvtechnik.de/umkehrventile/stromumkehrventile-fuer-leitungswechsel-in-foerderanlagen/

Übersicht Stromumkehrventile:
https://www.skvtechnik.de/umkehrventile/

Eine luftgestützte Trocknungsstation kann das Restwasser gezielt von den Flaschenoberflächen entfernen. Seitenkanalverdichter stellen dafür einen kontinuierlichen Luftstrom bereit, der über Rohrleitungen, Verteiler und passend angeordnete Luftmesser oder Düsen auf die Gebinde geführt wird.

Gerichtete Luftstrahlen lösen Wasser von der Oberfläche

Eine typische Trocknungsstrecke beginnt mit einer kurzen Abtropfzone. Dort kann frei anhaftendes Wasser zunächst durch Schwerkraft ablaufen. Anschließend passieren die Flaschen eine oder mehrere Abblasstationen.

Die Luftmesser werden so ausgerichtet, dass der Luftstrom die Tropfen nicht nur verteilt, sondern von der Oberfläche wegführt. Je nach Flaschenform kann eine Kombination aus seitlichen, oberen und schräg angeordneten Luftstrahlen erforderlich sein. Besonders zu berücksichtigen sind:

– Flaschenhals und Verschlussbereich,
– Schulter und Mantelfläche,
– Bodenring und Standfläche,
– Griffmulden oder strukturierte Oberflächen,
– Übergänge zwischen Etikettier- und Sichtflächen.

Die Düsenanordnung muss an Flaschengeometrie, Bandführung und Bewegungsrichtung angepasst werden. Eine für glatte Glasflaschen geeignete Einstellung kann bei konturierten PET-Gebinden oder Dosen zu einem anderen Ergebnis führen.

Seitenkanalverdichter liefern kontinuierliche Prozessluft

Seitenkanalverdichter fördern Umgebungsluft und erzeugen einen gleichmäßigen, weitgehend pulsationsarmen Luftstrom. Dadurch lassen sich mehrere Luftmesser oder Düsen kontinuierlich versorgen.

Die Maschine wird nicht allein nach einem theoretischen Maximalwert ausgewählt. Maßgebend ist der tatsächliche Betriebspunkt aus benötigtem Luftvolumenstrom und dem Widerstand der vollständigen Luftstrecke. Dazu gehören unter anderem:

– Ansaugfilter und Schalldämpfer,
– Rohrleitungen und Schläuche,
– Bögen, Verteiler und Armaturen,
– Anzahl und Querschnitt der Luftmesser,
– Düsenabstand und Düsengeometrie,
– gegebenenfalls Regel- oder Absperreinrichtungen.

Der maximale Volumenstrom und der maximale Überdruck eines Seitenkanalverdichters stehen nicht gleichzeitig zur Verfügung. Die Auswahl muss deshalb anhand der Kennlinie am vorgesehenen Betriebspunkt erfolgen.

Bandgeschwindigkeit und Produktabstand bestimmen die Einwirkzeit

Je schneller die Abfülllinie läuft, desto kürzer ist die Zeit, in der ein einzelnes Gebinde vom Luftstrom erfasst wird. Für die Auslegung sind deshalb neben der vorhandenen Feuchtigkeitsmenge auch Bandgeschwindigkeit, Flaschenabstand und Länge der Trocknungszone relevant.

Bei wechselnden Flaschenformaten sollte geprüft werden, ob Luftmesser und Führungen verstellbar ausgeführt werden müssen. Eine definierte Positionierung verhindert, dass der Luftstrahl an den relevanten Flächen vorbeigeführt wird.

Auch die Wasserableitung gehört zum Gesamtkonzept. Abgeblasene Tropfen müssen aus der Station abgeführt werden, damit sie nicht erneut auf bereits behandelte Gebinde oder in nachfolgende Anlagenteile gelangen.

Ansaugluft und hygienische Anforderungen getrennt bewerten

Die Verdichtung im Seitenkanalverdichter erfolgt ohne Öl im Verdichtungsraum. Die Qualität der eingeblasenen Luft hängt jedoch zusätzlich von Ansaugort, Umgebungsbedingungen, Filtration, Rohrleitung und Wartungszustand ab.

Aus dem ölfreien Verdichtungsprinzip ergibt sich deshalb nicht automatisch eine bestimmte Reinheits- oder Hygieneklasse. Der Betreiber beziehungsweise Anlagenplaner muss festlegen, welche Luftqualität für den konkreten Prozess erforderlich ist und welche Filter-, Reinigungs- oder Überwachungsmaßnahmen dafür notwendig sind.

Ansaugöffnungen sollten so angeordnet werden, dass möglichst wenig Feuchtigkeit, Reinigungsnebel, Staub oder warme Abluft erfasst wird. Filter müssen zugänglich sein und entsprechend den tatsächlichen Betriebsbedingungen kontrolliert werden.

Energiebedarf durch passende Auslegung begrenzen

Eine wirkungsvolle Trocknung entsteht nicht durch möglichst hohen Druck allein. Entscheidend ist, dass Luftmenge, Strömungsgeschwindigkeit, Düsenposition und Einwirkzeit zusammenpassen.

Kurze und ausreichend dimensionierte Leitungen reduzieren unnötige Druckverluste. Große Abstände zwischen Luftmesser und Produkt sollten vermieden werden, weil sich der Luftstrahl aufweitet und an Wirkung verliert. Ebenso können ungünstige Verteiler oder zu kleine Leitungsquerschnitte den benötigten Anlagendruck erhöhen.

Bei wechselnder Auslastung kann eine bedarfsgerechte Steuerung sinnvoll sein. Ob und in welchem Bereich eine Drehzahlregelung zulässig ist, muss anhand der Herstellerangaben, des Motorkonzepts und der erforderlichen Kühlung geprüft werden.

Technische Vorauswahl für die konkrete Trocknungsstrecke

Für die Auswahl eines Seitenkanalverdichters benötigt SKVTechnik möglichst vollständige Angaben zum Prozess. Dazu gehören:

– Art, Größe und Material der Flaschen,
– Anzahl der parallel geführten Gebinde,
– Bandgeschwindigkeit und Produktabstand,
– gewünschter Trocknungsgrad,
– Anzahl und technische Daten der Luftmesser,
– Rohrleitungsverlauf und vorhandene Armaturen,
– Umgebungs- und Reinigungsbedingungen,
– tägliche Betriebsdauer,
– verfügbare elektrische Versorgung.

Auf dieser Grundlage lässt sich der erforderliche Betriebspunkt eingrenzen und mit geeigneten Kennlinien vergleichen. Gleichzeitig kann geprüft werden, ob Schallschutz, zusätzliche Filtration oder eine regelbare Ausführung berücksichtigt werden sollten.

Seitenkanalverdichter können damit einen wichtigen Beitrag zu stabilen Trocknungsprozessen in Abfüll- und Verpackungslinien leisten. Die zuverlässige Funktion entsteht jedoch erst aus dem abgestimmten Zusammenspiel von Maschine, Luftführung, Düsenanordnung, Wasserableitung und Prozesssteuerung.

Weitere Informationen und technische Beratung:
https://www.skvtechnik.de/

Technische Angaben sind anwendungsbezogen zu prüfen. Maßgeblich sind die jeweils aktuellen Herstellerunterlagen und die konkrete Auslegung der Gesamtanlage.

SKVTechnik informiert:

In automatisierten Produktionsanlagen werden Platten aus Holz, Metall, Kunststoff, Glas oder Verbundwerkstoffen häufig mit Vakuumhebern bewegt. Saugertraversen nehmen die Werkstücke auf, transportieren sie zu einer Bearbeitungs- oder Ablagestation und setzen sie dort wieder ab.

Für diesen Prozess muss die Luftströmung gezielt gesteuert werden. Beim Aufnehmen wird Unterdruck benötigt. Während der Bewegung muss das Vakuum entsprechend dem Sicherheitskonzept der Anlage überwacht und aufrechterhalten werden. Am Ziel soll die Platte kontrolliert und möglichst schnell freigegeben werden.

Ein Stromumkehrventil verbindet diese Funktionen mit einem Seitenkanalverdichter. Das Ventil verändert den Strömungsweg, ohne dass für Saugen und Blasen zwei separate Maschinen erforderlich sind.

Drei Funktionsstellungen für den Arbeitsprozess

Stromumkehrventile der entsprechenden Baureihe ermöglichen drei klar unterscheidbare Betriebsstellungen:

• Saugen

Im Saugbetrieb wird am Arbeitsanschluss Unterdruck erzeugt. Die Sauger der Traverse legen sich an die Plattenoberfläche an. Wird der erforderliche Unterdruck erreicht, kann das Werkstück aufgenommen und bewegt werden.

• Druckloser Arbeitsanschluss

In der drucklosen Stellung wird der Arbeitsanschluss vom aktiven Saug- beziehungsweise Blasstrom entlastet. Der Seitenkanalverdichter kann dabei über einen internen Strömungsweg weiterlaufen.

Diese Stellung kann für bestimmte Übergänge innerhalb des Anlagenablaufs genutzt werden. Ob die Platte dabei bereits freigegeben werden darf, hängt vom Aufbau des Vakuumsystems und vom Sicherheitskonzept ab.

• Blasen

Im Blasbetrieb wird die Strömungsrichtung am Arbeitsanschluss umgekehrt. Ein definierter Luftstrom kann das Lösen der Sauger von der Plattenoberfläche unterstützen und den Ablagevorgang beschleunigen.

Der Blasimpuls muss an Material, Oberfläche, Werkstückgewicht und Prozessablauf angepasst werden. Ein zu starker Luftstrom kann leichte Werkstücke verschieben oder den kontrollierten Ablagevorgang beeinträchtigen.

Schneller Wechsel ohne Drehrichtungsänderung des Motors

Der Seitenkanalverdichter läuft während des Prozesswechsels grundsätzlich in derselben Drehrichtung weiter. Nicht der Motor wird umgepolt, sondern das Stromumkehrventil verändert die Verbindung zwischen Verdichter und Arbeitsanschluss.

Dadurch lässt sich schnell zwischen Saugen, drucklosem Zustand und Blasen wechseln. Die mechanische und elektrische Belastung, die bei einem häufigen Stoppen und erneuten Anlaufen des Motors entstehen könnte, kann damit vermieden werden.

Die erreichbare Umschaltzeit wird vom eingesetzten Ventil, seiner Betätigung, der Anlagensteuerung, den Leitungsvolumen und dem gesamten pneumatischen System beeinflusst.

Seitenkanalverdichter und Ventil gemeinsam auslegen

Die Auswahl des Seitenkanalverdichters darf nicht isoliert vom Stromumkehrventil erfolgen. Beide Komponenten bilden zusammen mit Rohrleitungen, Filtern, Saugern und Armaturen ein pneumatisches Gesamtsystem.

Im Saugbetrieb muss der Verdichter genügend Volumenstrom bereitstellen, um unvermeidbare Leckluft auszugleichen und den benötigten Unterdruck zu erreichen. Die Leckluft hängt insbesondere von folgenden Faktoren ab:

• Oberflächenstruktur und Porosität der Platte
• Anzahl, Größe und Zustand der Sauger
• Dichtheit der Leitungen und Verbindungen
• Werkstückformat und Werkstückgewicht
• erforderlicher Taktzeit
• benötigtem Sicherheitsniveau

Glatte, luftundurchlässige Platten stellen andere Anforderungen als poröse Holzwerkstoffe oder strukturierte Oberflächen. Bei porösen Materialien muss häufig ein größerer Luftvolumenstrom gefördert werden, weil kontinuierlich Luft durch das Werkstück oder an der Kontaktfläche einströmt.

Im Blasbetrieb sind wiederum der gewünschte Luftstrom und der erforderliche Überdruck zu berücksichtigen. Das Stromumkehrventil muss für beide Betriebsrichtungen geeignet und passend dimensioniert sein.

Druckverluste im Gesamtsystem beachten

Filter, Leitungen, Bögen, Verbindungsstücke, Schalldämpfer und das Stromumkehrventil verursachen Druckverluste. Diese Widerstände beeinflussen den tatsächlichen Betriebspunkt des Seitenkanalverdichters.

Zu kleine Leitungsquerschnitte oder unnötig lange Leitungswege können die Leistung am Vakuumheber deutlich reduzieren. Deshalb sollten die Wege zwischen Verdichter, Ventil und Saugertraverse möglichst strömungsgünstig ausgeführt werden.

Der maximale Volumenstrom und der maximale Unter- beziehungsweise Überdruck eines Seitenkanalverdichters stehen nicht gleichzeitig zur Verfügung. Die Auswahl erfolgt anhand der jeweiligen Kennlinie und des tatsächlich benötigten Betriebspunktes.

Platten kontrolliert aufnehmen und ablegen

Der Prozess beginnt mit der Positionierung der Saugertraverse über dem Werkstück. Nach dem Umschalten auf Saugen baut sich an den Saugern Unterdruck auf. Erst wenn die notwendige Freigabebedingung erreicht ist, darf die Anlage die Platte anheben.

Während des Transports muss das Vakuum überwacht werden. Am Ablageort wird die Platte positioniert und abgesetzt. Anschließend kann der Arbeitsanschluss entlastet oder ein angepasster Blasimpuls ausgelöst werden.

Die genaue Abfolge wird durch die Maschinensteuerung festgelegt. Sensoren und Freigabesignale sorgen dafür, dass die einzelnen Bewegungen erst bei den vorgesehenen Prozesszuständen ausgeführt werden.

Sicherheitsfunktionen separat betrachten

Das Stromumkehrventil steuert den Luftstrom, ersetzt aber keine sicherheitstechnische Lastsicherung. Bei schwebenden Lasten muss das Gesamtsystem entsprechend der Anwendung, der Risikobeurteilung und den geltenden Sicherheitsanforderungen ausgelegt werden.

Je nach Anlage können unter anderem erforderlich sein:

• Vakuumsensor oder Vakuumschalter
• Rückschlagventile
• Vakuumspeicher
• akustische oder optische Warnung
• mechanische Absturzsicherung
• sichere Steuerungsfunktionen
• Überwachung der Sauger
• regelmäßige Prüfung der Dichtungen und Leitungen

Besonders bei einem Energieausfall oder einer Störung muss festgelegt sein, wie die Last gehalten oder kontrolliert abgesenkt wird.

Filter und Wartung sichern die Funktion

Ein geeigneter Ansaugfilter schützt Seitenkanalverdichter und Stromumkehrventil vor Staub und Partikeln. Dies ist beispielsweise beim Handling von Holzwerkstoffen wichtig.

Ein verschmutzter Filter erhöht den Strömungswiderstand und kann den erreichbaren Unterdruck beziehungsweise Luftvolumenstrom reduzieren. Filterzustand, Sauger, Schläuche und Verbindungen sollten deshalb regelmäßig kontrolliert werden.

Auch das Stromumkehrventil ist entsprechend den Herstellerangaben zu prüfen. Verschmutzungen, undichte Leitungen oder verschlissene Dichtungen können den Funktionswechsel und den erreichbaren Betriebspunkt beeinflussen.

Technische Vorauswahl durch SKVTechnik

SKVTechnik unterstützt Maschinenbauer, Anlagenplaner und Betreiber bei der Vorauswahl geeigneter Seitenkanalverdichter und Stromumkehrventile für das Plattenhandling.

Für die Bearbeitung einer Anfrage sind insbesondere folgende Angaben hilfreich:

• Material und Abmessungen der Platten
• maximales Werkstückgewicht
• Beschaffenheit und Porosität der Oberfläche
• Anzahl und Größe der Sauger
• erwartete Leckluft
• benötigter Unterdruck und Luftvolumenstrom
• gewünschter Blasimpuls
• Leitungsdurchmesser und Leitungslängen
• geplante Taktzeit
• Umgebungsbedingungen
• vorhandenes Sicherheits- und Steuerungskonzept

Auf dieser Grundlage können Seitenkanalverdichter, Stromumkehrventil und Zubehör für den konkreten Betriebspunkt vorausgewählt werden.

Weitere Informationen:
https://www.skvtechnik.de/umkehrventile/stromumkehrventile-fuer-plattenhandling-und-vakuumheber/

SKVTechnik informiert:

Ausgleichsbecken übernehmen in Abwasserbehandlungsanlagen eine wichtige Pufferfunktion. Sie gleichen Unterschiede zwischen dem zeitlich schwankenden Zulauf und der möglichst kontinuierlichen Weiterbehandlung des Abwassers aus.

Diese Schwankungen können sowohl die Abwassermenge als auch die stoffliche Zusammensetzung betreffen. Je nach Herkunft des Abwassers ändern sich beispielsweise Feststoffgehalt, organische Belastung, Temperatur und pH-Wert. Würden solche Belastungsspitzen unmittelbar an die nachfolgenden Reinigungsstufen weitergegeben, könnten dort ungünstige oder instabile Prozessbedingungen entstehen.

Das Ausgleichsbecken nimmt einen Teil dieser Schwankungen auf. Damit es seine Funktion erfüllen kann, muss das gespeicherte Abwasser jedoch ausreichend in Bewegung bleiben. Eine gezielte Belüftung mit Seitenkanalverdichtern kann die Durchmischung unterstützen und zugleich Sauerstoff in das Becken eintragen.

Prozessluft wird am Beckenboden eingebracht

Der Seitenkanalverdichter saugt Umgebungsluft an und verdichtet sie auf den erforderlichen Betriebsdruck. Über Rohrleitungen, Verteiler und Armaturen gelangt die Luft zu Belüftungselementen am Boden des Ausgleichsbeckens.

Dort tritt die Luft in Form von Blasen in das Abwasser ein. Die aufsteigenden Luftblasen nehmen Wasser aus tieferen Beckenbereichen mit nach oben. Gleichzeitig strömt anderes Wasser nach unten. Dadurch entstehen vertikale Strömungen, die das Becken bewegen und die Durchmischung unterstützen.

Die Wirkung ist von der Anordnung und Anzahl der Belüftungselemente abhängig. Werden einzelne Bereiche des Beckens nicht ausreichend erfasst, können dort strömungsarme Zonen entstehen. Deshalb sollte die Luftverteilung bereits bei der Anlagenplanung an die Beckenform, den Zulauf, den Ablauf und die vorhandenen Einbauten angepasst werden.

Sedimentation und anaerobe Bereiche reduzieren

Feststoffe können sich in schlecht durchströmten Bereichen am Beckenboden absetzen. Solche Ablagerungen verringern langfristig das nutzbare Beckenvolumen und können einen erhöhten Reinigungsaufwand verursachen.

Die durch Luftblasen erzeugte Wasserbewegung kann die Sedimentation reduzieren und Feststoffe länger in Schwebe halten. Ob dies vollständig gelingt, hängt unter anderem von Größe, Dichte und Konzentration der Feststoffe sowie von der erreichbaren Strömung im Becken ab.

Die Luftzufuhr unterstützt außerdem den Sauerstoffeintrag. Dadurch lässt sich die Entstehung sauerstoffarmer beziehungsweise anaerober Bereiche begrenzen. Das kann helfen, ungünstige biologische Abbauprozesse und damit verbundene Geruchsentwicklungen zu reduzieren.

Eine vollständige Vermeidung von Ablagerungen oder Gerüchen kann allein durch die Belüftung jedoch nicht pauschal garantiert werden. Entscheidend sind die tatsächliche Abwasserzusammensetzung, die Aufenthaltszeit und die Betriebsbedingungen der jeweiligen Anlage.

Nachfolgende Reinigungsstufen gleichmäßiger beschicken

Neben der Durchmischung besteht die zentrale Aufgabe eines Ausgleichsbeckens darin, den Ablauf zur nachfolgenden Behandlung zu vergleichmäßigen. Hydraulische Spitzen werden zwischengespeichert und anschließend kontrollierter weitergeleitet.

Durch die Bewegung des Beckeninhalts lassen sich unterschiedliche Zulaufchargen besser miteinander vermischen. Konzentrationsunterschiede können dadurch reduziert werden. Nachfolgende Prozessstufen erhalten ein gleichmäßiger zusammengesetztes Abwasser und können stabiler betrieben werden.

Die Belüftung ersetzt dabei nicht die eigentliche Mengenregelung. Pumpen, Füllstandsmessung und Anlagensteuerung bestimmen weiterhin, wann und mit welchem Volumenstrom das Abwasser weitergefördert wird. Die Luftzufuhr unterstützt vor allem die Durchmischung und den Sauerstoffeintrag innerhalb des Beckens.

Luftvolumenstrom und Betriebsdruck richtig bestimmen

Für die Auswahl des Seitenkanalverdichters müssen der benötigte Luftvolumenstrom und der erforderliche Überdruck gemeinsam betrachtet werden.

Der Verdichter muss zunächst den hydrostatischen Gegendruck der Wassersäule über den Belüftern überwinden. Als technische Orientierung entspricht ein Meter Einblastiefe ungefähr 100 Millibar hydrostatischem Druck.

Zusätzlich entstehen Druckverluste durch:

• Ansaugfilter und Schalldämpfer
• Rohrleitungen und Schlauchverbindungen
• Bögen, Abzweige und Armaturen
• Luftverteiler
• Rückschlagarmaturen
• Belüftungselemente
• mögliche Verschmutzungen im Betrieb

Der erforderliche Gesamtüberdruck ergibt sich aus der Wassersäule und sämtlichen zusätzlichen Anlagenwiderständen. Gleichzeitig muss am ermittelten Betriebspunkt noch der benötigte Luftvolumenstrom zur Verfügung stehen.

Der maximale Volumenstrom und der maximale Druck eines Seitenkanalverdichters können nicht gleichzeitig genutzt werden. Die Auswahl muss deshalb anhand der Kennlinie des jeweiligen Gerätes erfolgen.

Luft gleichmäßig im Becken verteilen

Bei größeren Ausgleichsbecken kann eine Aufteilung in mehrere Belüftungszonen sinnvoll sein. Die Prozessluft wird dazu über einen Hauptverteiler auf mehrere Leitungen und Belüfterstränge verteilt.

Die Stränge sollten so ausgelegt beziehungsweise abgeglichen werden, dass nicht nur die Belüfter mit dem geringsten Leitungswiderstand versorgt werden. Unterschiedliche Leitungslängen, Rohrdurchmesser und Einblastiefen können sonst zu einer ungleichmäßigen Luftverteilung führen.

Regel- und Absperrarmaturen ermöglichen die Anpassung einzelner Bereiche. Sie erleichtern außerdem Wartungsarbeiten, wenn ein Belüfterstrang kontrolliert oder vorübergehend außer Betrieb genommen werden muss.

Nicht-ATEX-Ausführungen wirtschaftlich einsetzen

Bei der Belüftung von Ausgleichsbecken fördert der Seitenkanalverdichter normalerweise Umgebungsluft. Befindet sich der Aufstellort außerhalb explosionsgefährdeter Bereiche und besteht auch innerhalb der Luftführung keine entsprechende Gefährdung, kann häufig eine wirtschaftliche Nicht-ATEX-Standardausführung eingesetzt werden.

Ob eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann, muss der Betreiber beziehungsweise Anlagenplaner im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung feststellen. Die Verwendung von Umgebungsluft allein ist kein ausreichender Nachweis dafür, dass keine ATEX-Anforderungen bestehen.

Nicht-ATEX-Seitenkanalverdichter sind bei vergleichbarer Leistung in der Regel günstiger als ATEX-Ausführungen. Nach aktueller Erfahrung von SKVTechnik können geeignete Standardgeräte vielfach innerhalb von etwa zwei bis drei Wochen bereitgestellt werden. Die Lieferzeit kann damit ungefähr drei bis fünf Wochen kürzer ausfallen als bei einer vergleichbaren ATEX-Ausführung.

Die konkrete Lieferzeit ist von Baugröße, Motorleistung, Zubehör und aktueller Verfügbarkeit abhängig und wird für jede Anfrage geprüft.

Rückfluss von Abwasser verhindern

Da sich die Belüfter unterhalb des Wasserspiegels befinden, muss verhindert werden, dass bei Stillstand Abwasser durch die Luftleitung in Richtung Seitenkanalverdichter zurückfließt.

Abhängig vom Anlagenaufbau können dafür geeignete Rückschlagarmaturen, hochgeführte Rohrleitungsabschnitte oder weitere konstruktive Sicherungen eingesetzt werden. Die Schutzmaßnahmen müssen zur Einbausituation und zum möglichen Rückstauniveau passen.

Der Seitenkanalverdichter sollte außerdem auf einem trockenen, ausreichend tragfähigen Untergrund installiert werden. Bei einer Außenaufstellung ist ein geeigneter Witterungsschutz notwendig. Dabei muss weiterhin genügend Kühlluft zur Verfügung stehen.

Ein Ansaugfilter schützt Maschine und Belüftungssystem vor Verunreinigungen. Da ein zugesetzter Filter den Ansaugwiderstand erhöht und den Betriebspunkt verändert, sollte sein Zustand regelmäßig kontrolliert werden.

Bedarfsgerechte Betriebsweise ermöglichen

Je nach Prozess kann die Belüftung kontinuierlich, zeitgesteuert oder abhängig von Messwerten betrieben werden. Kurze Stillstandszeiten sind anders zu bewerten als lange Speicherzeiten mit hoher organischer Belastung.

Für die Überwachung können unter anderem folgende Größen relevant sein:

• Sauerstoffgehalt im Becken
• Füllstand
• Wassertemperatur
• Druck in der Luftleitung
• Motorstrom beziehungsweise Motorbelastung
• Betriebsstunden des Verdichters

Bei einer geregelten Belüftung muss berücksichtigt werden, dass auch bei reduziertem Betrieb eine ausreichende Durchmischung der relevanten Beckenbereiche erhalten bleibt.

Auslegung anhand konkreter Prozessdaten

SKVTechnik unterstützt Anlagenbetreiber, Planer und Anlagenbauer bei der technischen Vorauswahl geeigneter Seitenkanalverdichter für die Belüftung von Ausgleichsbecken.

Für eine belastbare Vorauswahl sind insbesondere folgende Angaben hilfreich:

• Beckenvolumen und Beckenabmessungen
• minimale und maximale Wassertiefe
• vorgesehene Einblastiefe
• Art und Anzahl der Belüftungselemente
• erforderlicher Luftvolumenstrom
• Rohrdurchmesser und Leitungslängen
• Anzahl der Verteiler und Armaturen
• Zusammensetzung und Feststoffgehalt des Abwassers
• geplante Betriebsweise
• Aufstellort des Seitenkanalverdichters
• gewünschte Überwachungs- und Schutzmaßnahmen

Auf Grundlage dieser Daten kann der erforderliche Betriebspunkt bestimmt und eine geeignete Maschinenausführung ausgewählt werden.

Weitere Informationen:
https://www.skvtechnik.de/wasseraufbereitung-seitenkanalverdichter/belueftung-von-ausgleichsbecken/

SKVTechnik informiert:

Sauerstoff ist ein wesentlicher Faktor für stabile biologische Bedingungen in Teichen und technischen Gewässern. Besonders bei hohen Wassertemperaturen, erhöhtem Eintrag organischer Stoffe oder geringer natürlicher Wasserbewegung kann der verfügbare Sauerstoff abnehmen. Kritische Zustände treten häufig zuerst in tieferen oder schlecht durchströmten Bereichen auf.

Eine technische Belüftung kann den Sauerstoffeintrag gezielt unterstützen und zugleich Bewegung in das Wasser bringen. Seitenkanalverdichter stellen dafür einen kontinuierlichen Luftstrom bereit. Die angesaugte Umgebungsluft wird verdichtet, über Rohrleitungen verteilt und zu Membranbelüftern, Diffusoren oder anderen Belüftungselementen am Gewässergrund geführt.

Aufsteigende Luftblasen unterstützen Sauerstoffeintrag und Wasserzirkulation

An den Belüftungselementen wird die Prozessluft in Form vieler Luftblasen in das Wasser eingebracht. Während die Blasen aufsteigen, entsteht eine Kontaktfläche zwischen Luft und Wasser. Über diese Grenzfläche kann Sauerstoff in das Wasser übertragen werden.

Gleichzeitig erzeugen die aufsteigenden Blasen eine vertikale Strömung. Wasser aus tieferen Bereichen wird mit nach oben bewegt, während anderes Wasser nachströmt. Dadurch wird insbesondere der belüftete Bereich kontinuierlich durchmischt.

Wie intensiv der Sauerstoffeintrag und die Wasserbewegung ausfallen, hängt von zahlreichen Faktoren ab. Dazu gehören unter anderem:

• Wasserfläche und Wassertiefe
• Einblastiefe der Belüfter
• Anzahl und Anordnung der Belüftungselemente
• Größe und Verteilung der Luftblasen
• Wassertemperatur
• organische Belastung
• Leitungsführung und Druckverluste
• Betriebsdauer und Betriebsweise

Eine Belüftung sollte deshalb immer anhand der konkreten Anwendung geplant werden. Eine pauschale Zuordnung allein anhand der Gewässerfläche reicht für eine zuverlässige Maschinenauswahl nicht aus.

Luftvolumenstrom und Betriebsdruck gemeinsam betrachten

Der Seitenkanalverdichter muss einerseits genügend Luft fördern und andererseits den Gegendruck des gesamten Systems überwinden. Der erforderliche Betriebsdruck setzt sich aus mehreren Bestandteilen zusammen.

Den größten Anteil bildet häufig der hydrostatische Druck der Wassersäule über den Belüftern. Als Orientierung entspricht ein Meter Einblastiefe ungefähr 100 Millibar hydrostatischem Gegendruck. Hinzu kommen die Druckverluste in Rohrleitungen, Armaturen, Verteilern, Filtern und Belüftungselementen.

Bei der Auswahl des Seitenkanalverdichters müssen Luftvolumenstrom und Druck daher immer am gleichen Betriebspunkt betrachtet werden. Der maximale Volumenstrom einer Maschine steht nicht gleichzeitig beim maximal erreichbaren Druck zur Verfügung. Maßgebend ist die Kennlinie des jeweiligen Seitenkanalverdichters.

Auch betriebliche Veränderungen sollten berücksichtigt werden. Verschmutzte Ansaugfilter, Ablagerungen in Leitungen oder ein steigender Widerstand der Membranbelüfter können den Arbeitspunkt verändern. Eine ausreichende, aber nicht überdimensionierte Leistungsreserve erleichtert einen stabilen Betrieb.

Gleichmäßige Luftverteilung über mehrere Belüftungszonen

Bei größeren oder unregelmäßig geformten Gewässern kann eine Aufteilung in mehrere Belüftungszonen sinnvoll sein. Über einen Luftverteiler werden die einzelnen Leitungen beziehungsweise Belüfterstränge versorgt.

Die Auslegung der Rohrdurchmesser, die Länge der Leitungswege und die Anordnung der Belüfter beeinflussen die Luftverteilung. Ohne hydraulischen beziehungsweise pneumatischen Abgleich kann die Luft bevorzugt durch den Strang mit dem geringsten Widerstand strömen.

Regel- oder Absperrarmaturen ermöglichen es, einzelne Bereiche anzupassen oder für Wartungsarbeiten außer Betrieb zu nehmen. Bei der Planung sollte außerdem berücksichtigt werden, dass Belüfter zugänglich und bei Bedarf gereinigt oder ersetzt werden können.

Wirtschaftliche Nicht-ATEX-Ausführung für Umgebungsluft

Bei der Teich- und Gewässerbelüftung wird in der Regel Umgebungsluft gefördert. Befinden sich der Verdichter und die Luftführung außerhalb explosionsgefährdeter Bereiche, kann häufig ein Seitenkanalverdichter in einer wirtschaftlichen Nicht-ATEX-Standardausführung eingesetzt werden.

Ob tatsächlich keine ATEX-Ausführung erforderlich ist, muss jedoch immer anhand des Aufstellortes und der betrieblichen Gefährdungsbeurteilung geprüft werden. Die Förderung von Umgebungsluft allein ersetzt diese Prüfung nicht.

Nicht-ATEX-Seitenkanalverdichter bieten gegenüber vergleichbaren ATEX-Ausführungen häufig wirtschaftliche Vorteile. Sie sind in der Regel günstiger und nach aktueller SKVTechnik-Erfahrung vielfach innerhalb von etwa zwei bis drei Wochen verfügbar. Damit kann die Lieferzeit ungefähr drei bis fünf Wochen kürzer ausfallen als bei einer vergleichbaren ATEX-Ausführung. Die konkrete Verfügbarkeit ist abhängig von Baugröße, Motorleistung und Ausstattung und wird für jede Anfrage aktuell geprüft.

Schutz des Verdichters und der Anlage

Für einen zuverlässigen Betrieb sollte der Seitenkanalverdichter auf einem trockenen, tragfähigen Untergrund installiert werden. Bei einer Außenaufstellung ist ein geeigneter Witterungsschutz erforderlich. Dabei muss genügend Kühlluft an die Maschine gelangen; eine vollständig geschlossene Einhausung ohne abgestimmte Be- und Entlüftung kann zu einem Wärmestau führen.

Ein Ansaugfilter schützt die Maschine und das Belüftungssystem vor Schmutzpartikeln. Der Zustand des Filters sollte regelmäßig kontrolliert werden, da ein zugesetzter Filter den Ansaugwiderstand erhöht und den Betriebspunkt verschiebt.

Da sich die Belüfter unterhalb des Wasserspiegels befinden, muss außerdem ein Rückfluss von Wasser in den Seitenkanalverdichter verhindert werden. Je nach Anlage kommen beispielsweise geeignete Rückschlagarmaturen, eine erhöhte Leitungsführung oder weitere konstruktive Sicherungen infrage.

Zur Überwachung können Druckmessung, Motorschutz und gegebenenfalls Temperaturkontrolle vorgesehen werden. Bei schallkritischen Aufstellorten lässt sich außerdem prüfen, ob Schalldämpfer oder eine belüftete Schallschutzkabine erforderlich sind.

Belüftung bedarfsgerecht betreiben

Die Belüftung kann kontinuierlich oder zeitabhängig erfolgen. Welche Betriebsweise geeignet ist, hängt vom Prozessziel und vom Zustand des Gewässers ab.

Für eine bedarfsgerechte Steuerung können Sauerstoffgehalt und Wassertemperatur an mehreren repräsentativen Stellen erfasst werden. Bei tieferen Gewässern ist es sinnvoll, Messungen in unterschiedlichen Tiefen vorzunehmen. Eine einzelne Messung unmittelbar neben einem Belüfter bildet den Gesamtzustand des Gewässers nicht zuverlässig ab.

Die technische Belüftung ist dabei ein Bestandteil des Gewässermanagements. Sie kann Sauerstoffeintrag und Wasserzirkulation unterstützen, ersetzt aber nicht die Bewertung möglicher Nährstoffeinträge, Sedimentbelastungen oder anderer Ursachen einer beeinträchtigten Wasserqualität.

Auslegung anhand konkreter Anwendungsdaten

SKVTechnik unterstützt Betreiber, Planer und Anlagenbauer bei der Vorauswahl geeigneter Seitenkanalverdichter für die Teich- und Gewässerbelüftung. Grundlage sind insbesondere die benötigte Luftmenge, der erforderliche Betriebsdruck und die Bedingungen am Aufstellort.

Für eine technische Vorauswahl sind folgende Angaben hilfreich:

• Art und Nutzung des Gewässers
• Wasserfläche und Wassertiefe
• vorgesehene Einblastiefe
• Anzahl und Typ der Belüfter
• benötigter Luftvolumenstrom
• Leitungslängen und Rohrdurchmesser
• Armaturen und Luftverteiler
• geplante Betriebsdauer
• Aufstellort des Seitenkanalverdichters
• gewünschte Schutz-, Überwachungs- oder Schallschutzmaßnahmen

Auf Grundlage dieser Daten kann der geeignete Arbeitspunkt bestimmt und eine passende Maschinenausführung ausgewählt werden.

Weitere Informationen:
https://www.skvtechnik.de/wasseraufbereitung-seitenkanalverdichter/

SKVTechnik informiert:

In Biogasanlagen wird das im Fermenter erzeugte Gas häufig in einem Gasspeicher gesammelt, aufbereitet und anschließend einem Blockheizkraftwerk zugeführt. Dort wird es in einem Gasmotor verbrannt, um elektrische Energie und nutzbare Wärme zu erzeugen.

Zwischen Gasspeicher, Gasaufbereitung und BHKW müssen Rohrleitungen, Filter, Armaturen, Wärmetauscher und weitere Anlagenkomponenten überwunden werden. Reicht der vorhandene Gasdruck für den benötigten Volumenstrom nicht aus, kann ein geeigneter Seitenkanalverdichter den Gastransport unterstützen.

Seitenkanalverdichter eignen sich für kontinuierliche Gasströme bei niedrigen bis mittleren Differenzdrücken. Sie sind keine Hochdruckkompressoren. Ob diese Verdichterbauart für eine konkrete BHKW-Versorgung geeignet ist, muss deshalb anhand des erforderlichen Betriebspunktes und der vollständigen Anlagenbedingungen geprüft werden.

Vom Gasspeicher zum Blockheizkraftwerk

Der typische Förderprozess kann mehrere Stationen umfassen:

1. Das im Fermenter entstandene Biogas gelangt in den Gasraum beziehungsweise Gasspeicher.
2. Das Gas wird aus dem Speicher oder einem nachgeschalteten Leitungsabschnitt entnommen.
3. Abscheider und Aufbereitungskomponenten entfernen je nach Anlagenkonzept Feuchtigkeit, Kondensat und unerwünschte Gasbestandteile.
4. Der Seitenkanalverdichter erhöht den Gasdruck auf das für den weiteren Transport benötigte Niveau.
5. Das Biogas wird durch die Verbindungsleitung zum Blockheizkraftwerk gefördert.
6. Druck- und Durchflussüberwachung kontrollieren die Gasversorgung.
7. Das aufbereitete Biogas wird dem Gasmotor entsprechend dessen technischen Anforderungen zugeführt.

Die genaue Reihenfolge von Gasaufbereitung und Verdichter hängt vom jeweiligen Anlagenkonzept ab. Entscheidend ist, dass der Seitenkanalverdichter nur mit einem Medium und unter Bedingungen betrieben wird, für die seine konkrete Ausführung vorgesehen ist.

Gleichmäßige Gasversorgung des BHKW

Ein Blockheizkraftwerk benötigt eine ausreichend gleichmäßige Brenngasversorgung. Starke Druckschwankungen oder ein zu geringer Gasvolumenstrom können den Motorbetrieb beeinträchtigen und zu Leistungsschwankungen oder Abschaltungen führen.

Der Seitenkanalverdichter kann dazu beitragen, den erforderlichen Gasstrom bereitzustellen und die Druckverluste zwischen Gasspeicher und BHKW zu überwinden. Er ersetzt jedoch nicht die Regelung und Überwachung der vollständigen Gasstrecke.

Zur Anlagenperipherie können unter anderem gehören:

• Gasdruckregelung,
• Volumenstrommessung,
• Drucküberwachung,
• Gasfilter,
• Kondensatabscheider,
• Gasentfeuchtung,
• Entschwefelung,
• Rückschlag- und Absperrarmaturen,
• Sicherheitsventile,
• Gaswarn- und Überwachungseinrichtungen,
• Flammensperren oder weitere anlagenspezifische Sicherheitseinrichtungen.

Welche Komponenten notwendig sind, ergibt sich aus dem Anlagenkonzept, den Vorgaben des BHKW-Herstellers und der Gefährdungsbeurteilung.

Der tatsächliche Betriebspunkt entscheidet

Für die Auswahl des Seitenkanalverdichters werden mindestens zwei Werte benötigt:

• der erforderliche Gasvolumenstrom,
• der zu überwindende Gesamtdifferenzdruck.

Der notwendige Volumenstrom richtet sich vor allem nach dem Brenngasbedarf des BHKW. Dieser hängt unter anderem von Motorleistung, elektrischem Wirkungsgrad, Methangehalt und Heizwert des Biogases ab.

Der Gesamtdifferenzdruck setzt sich aus dem erforderlichen Eingangsdruck am BHKW und sämtlichen Druckverlusten der Gasstrecke zusammen. Dazu gehören beispielsweise:

• Rohrleitungslänge und Rohrdurchmesser,
• Bögen und Querschnittsänderungen,
• Filter und Abscheider,
• Wärmetauscher und Gaskühler,
• Entschwefelungseinrichtungen,
• Gaszähler und Durchflussmesser,
• Ventile und Rückschlagarmaturen,
• Höhenunterschiede,
• Verschmutzungsreserven,
• erforderlicher Mindestdruck am Gasmotor.

Die Maximalwerte eines Seitenkanalverdichters für Volumenstrom und Druck stehen nicht gleichzeitig zur Verfügung. Mit zunehmendem Differenzdruck sinkt der tatsächlich erreichbare Gasvolumenstrom.

Die Auswahl darf deshalb nicht allein anhand eines maximalen Katalogwertes erfolgen. Der benötigte Betriebspunkt muss in der Kennlinie des Verdichters liegen und ausreichende technische Reserven aufweisen.

Gasbedarf des BHKW genau bestimmen

Für eine technische Vorauswahl sollte der Gasbedarf möglichst aus den Unterlagen des BHKW-Herstellers übernommen werden. Eine Schätzung ausschließlich anhand der elektrischen Motorleistung kann zu ungenauen Ergebnissen führen.

Hilfreiche Angaben sind:

• minimaler und maximaler Gasvolumenstrom,
• erforderlicher Gasdruck am Motoreingang,
• zulässige Druckschwankungen,
• Methangehalt,
• Heizwert beziehungsweise Brennwert,
• Gastemperatur,
• zulässiger Feuchtegehalt,
• Grenzwerte für Schwefelwasserstoff,
• zulässige Partikelbelastung,
• Anfahr- und Teillastbedingungen.

Auch Betriebszustände außerhalb des Nennbetriebs müssen betrachtet werden. Beim Start, bei Teillast oder bei schwankender Gasproduktion kann sich der benötigte Betriebspunkt verändern.

ATEX-Ausführung für den direkten Biogaskontakt

Biogas enthält in der Regel einen brennbaren Methananteil. In Verbindung mit Luft kann eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen. Wird das Biogas direkt durch den Seitenkanalverdichter gefördert, müssen deshalb die ATEX-Anforderungen der konkreten Anlage berücksichtigt werden.

Der Betreiber beziehungsweise Anlagenplaner muss unter anderem festlegen:

• Zoneneinteilung,
• erforderliche Gerätekategorie,
• Gasgruppe,
• Temperaturklasse,
• zulässige Umgebungstemperatur,
• Aufstellbereich,
• Anforderungen an Motor und elektrische Anschlüsse,
• Anforderungen an Überwachung und Steuerung.

Eine allgemeine Bezeichnung wie „ATEX-Seitenkanalverdichter“ reicht für die endgültige Auswahl nicht aus. Die vollständige Gerätekennzeichnung muss mit den Anforderungen aus der Gefährdungsbeurteilung übereinstimmen.

Neben dem Seitenkanalverdichter sind sämtliche Komponenten der Gasstrecke zu betrachten. Dazu gehören Leitungen, Armaturen, Filter, Messgeräte, Kabelverschraubungen, Sensoren und Anlagensteuerung.

Feuchtigkeit und Kondensat sicher beherrschen

Rohbiogas ist häufig mit Wasserdampf gesättigt. Kühlt das Gas in Rohrleitungen oder Anlagenkomponenten ab, kann Kondensat entstehen.

Flüssigkeit darf nicht unkontrolliert in den Seitenkanalverdichter gelangen. Kondensat kann die Funktion beeinträchtigen und Korrosionsschäden begünstigen. Die Gasstrecke sollte deshalb so geplant werden, dass Flüssigkeit kontrolliert gesammelt und abgeführt wird.

Mögliche Maßnahmen sind:

• geeignete Leitungsgefälle,
• definierte Tiefpunkte,
• Kondensatabscheider,
• kontrollierte Entwässerung,
• Gaskühlung vor dem Verdichter,
• ausreichende thermische Isolierung,
• Begleitheizung bei geeigneten Anwendungen,
• Überwachung von Abscheidern,
• geeignete Anordnung von Verdichter und Rohrleitungen.

Die erforderliche Ausführung hängt von Gastemperatur, Umgebungstemperatur, Feuchtegehalt und Betriebsweise ab.

Schwefelwasserstoff und Korrosionsschutz

Biogas kann Schwefelwasserstoff und weitere korrosive Bestandteile enthalten. Ihre Konzentration hängt von Substrat, biologischem Prozess und vorhandener Gasaufbereitung ab.

ATEX-Ausführung und Korrosionsschutz sind getrennt zu betrachten. ATEX betrifft den Explosionsschutz. Korrosionsschutz soll die Maschine gegen Feuchtigkeit, Kondensat und aggressive Gasbestandteile schützen.

Abhängig von der Anwendung können unter anderem geprüft werden:

• anodisierte beziehungsweise eloxierte Oberflächen,
• Beschichtungen oder Versiegelungen,
• Edelstahlschrauben,
• abgedichtete Ausführungen,
• Antikondensationsheizung,
• besondere Motorschutzarten,
• Entwässerungsmöglichkeiten,
• geeignete Werkstoffe für gasberührte Komponenten.

Die technische Verfügbarkeit solcher Sonderausführungen ist modell- und projektabhängig. Bei erhöhten Anforderungen wird die konkrete Ausführung mit dem Hersteller FPZ abgestimmt.

Gasaufbereitung nach Vorgaben des BHKW-Herstellers

Der Seitenkanalverdichter übernimmt den Gastransport, nicht die vollständige Gasaufbereitung. Das Biogas muss die Qualitätsanforderungen des eingesetzten Gasmotors erfüllen.

Je nach Rohgasqualität können dafür erforderlich sein:

• Entschwefelung,
• Kühlung und Trocknung,
• Kondensatabscheidung,
• Partikelfiltration,
• Entfernung weiterer unerwünschter Bestandteile,
• Temperaturkonditionierung,
• Druckregelung.

Unzureichend aufbereitetes Biogas kann den Gasmotor, die Gasregelstrecke und weitere Komponenten schädigen. Die zulässigen Grenzwerte sind den aktuellen Unterlagen des BHKW-Herstellers zu entnehmen.

Auch die Position des Seitenkanalverdichters innerhalb der Gasaufbereitung beeinflusst seine Belastung. Wird er mit noch feuchtem und schwefelwasserstoffhaltigem Rohbiogas beaufschlagt, sind die Anforderungen an Werkstoffe und Korrosionsschutz entsprechend höher.

Zusammenspiel mit dem Gasspeicher

Die Gasproduktion im Fermenter und der Gasverbrauch des BHKW sind nicht zu jedem Zeitpunkt identisch. Der Gasspeicher gleicht diese Unterschiede innerhalb seiner Kapazität aus.

Der Seitenkanalverdichter darf nicht so betrieben werden, dass ein unzulässiger Unterdruck im Gasspeicher oder Fermenter entsteht. Auch ein zu hoher Druck in der Gasstrecke muss verhindert werden.

Dafür können abhängig vom Anlagenkonzept erforderlich sein:

• Überwachung des Speicherfüllstands,
• Unterdrucküberwachung,
• Druckbegrenzung,
• drehzahlgeregelter Verdichterbetrieb,
• Bypass- oder Entlastungsleitung,
• abgestimmte Start- und Abschaltbedingungen,
• Verriegelung mit dem BHKW,
• Einbindung einer Gasfackel,
• Störmeldung an die Anlagensteuerung.

Die Steuerung sollte Gasproduktion, Speicherzustand, Verdichterbetrieb und Gasbedarf des BHKW aufeinander abstimmen.

Schutz des Seitenkanalverdichters

Seitenkanalverdichter fördern das Gas berührungslos und ohne Schmiermittel im Verdichtungsraum. Sie erzeugen einen kontinuierlichen und weitgehend pulsationsarmen Gasstrom.

Der Verdichter darf jedoch nur innerhalb seines freigegebenen Kennlinienbereichs betrieben werden. Ein zu hoher Differenzdruck kann den Gasvolumenstrom reduzieren und gleichzeitig die thermische Belastung erhöhen.

Je nach Anwendung können folgende Schutzmaßnahmen erforderlich sein:

• Motorschutz,
• Druck- und Vakuumüberwachung,
• Temperaturüberwachung,
• Sicherheits- oder Druckbegrenzungsventil,
• Filterüberwachung,
• Gasdurchflussüberwachung,
• Rückschlagarmaturen,
• Kondensatabscheidung,
• Überwachung der Lager oder weiterer Maschinenzustände,
• automatische Abschaltung bei unzulässigen Betriebswerten.

Die konkrete Ausführung ist anhand der Herstellerunterlagen und des Sicherheitskonzeptes festzulegen.

Aufstellort und Wärmeabfuhr berücksichtigen

Auch der Aufstellort beeinflusst die Eignung des Seitenkanalverdichters. Zu berücksichtigen sind unter anderem:

• ATEX-Zone am Aufstellort,
• Umgebungstemperatur,
• Belüftung des Aufstellraums,
• Schutz vor Niederschlag,
• direkte Sonneneinstrahlung,
• Staub und Verschmutzung,
• Zugänglichkeit für Wartung,
• Geräuschübertragung,
• mögliche Gasansammlungen,
• elektrische Anschlussbedingungen.

Motor und Verdichter geben während des Betriebs Wärme an die Umgebung ab. Die Kühlluftwege müssen frei bleiben. Bei einer Einhausung oder Aufstellung in einem Technikcontainer muss die Wärmeabfuhr gesondert nachgewiesen werden.

Technische Vorauswahl durch SKVTechnik

SKVTechnik unterstützt Betreiber, Planer und Anlagenbauer bei der technischen Vorauswahl geeigneter ATEX-Seitenkanalverdichter für die Förderung von Biogas zum Blockheizkraftwerk.

Für eine Vorauswahl werden möglichst vollständige Prozessdaten benötigt:

• benötigter minimaler und maximaler Gasvolumenstrom,
• erforderlicher Eingangsdruck am BHKW,
• verfügbarer Ausgangsdruck am Gasspeicher,
• Leitungslänge und Rohrdurchmesser,
• vorhandene Filter, Abscheider und Armaturen,
• Gaszusammensetzung,
• Methan- und Schwefelwasserstoffgehalt,
• Feuchtigkeit und Gastemperatur,
• ATEX-Zoneneinteilung,
• Aufstellort und Umgebungstemperatur,
• Betriebsdauer und Regelkonzept,
• gewünschte Sonderausstattung.

Auf dieser Grundlage kann der erforderliche Betriebspunkt bestimmt und eine geeignete Maschinenbaugröße vorausgewählt werden. Die endgültige Eignung ist anhand der konkreten Kennlinie, der Gefährdungsbeurteilung und der aktuellen Herstellerunterlagen festzustellen.

Weitere Informationen zu Seitenkanalverdichtern für Biogasanlagen:

https://www.skvtechnik.de/biogas-seitenkanalverdichter/

Bei anspruchsvollen Betriebsbedingungen und projektbezogenen Sonderausführungen kann SKVTechnik zusätzlich die technische Unterstützung des Herstellers FPZ einbeziehen.

SKVTechnik informiert:

In Fertigungs-, Montage- und Verpackungsprozessen müssen Pakete, Platten oder andere flächige Werkstücke häufig bewegt, ausgerichtet und anschließend an einer definierten Position gehalten werden. Mechanische Rollenbahnen, Hebezeuge oder manuelles Verschieben sind hierfür nicht in jeder Anwendung die technisch oder ergonomisch passende Lösung.

Luftgleittische nutzen einen kontrollierten Luftstrom, der durch Öffnungen oder geeignete Luftaustrittselemente in der Tischoberfläche austritt. Zwischen dem Tisch und dem darauf liegenden Werkstück entsteht ein Luftpolster. Dieses verringert die wirksame Reibung und erleichtert das Verschieben des Werkstücks.

Soll das Werkstück nach dem Positionieren nicht weiter gleiten, kann ein Stromumkehrventil die Luftführung verändern. Statt Druckluft unter die Auflagefläche zu fördern, wird am Arbeitspunkt Unterdruck erzeugt. Das Werkstück kann dadurch an der vorgesehenen Position fixiert werden.

Drei Prozesszustände mit einer Luftversorgung

Die Kombination aus Seitenkanalverdichter und geeignetem Stromumkehrventil ermöglicht je nach Ventilausführung mehrere Prozesszustände:

1. Blasen: Der Seitenkanalverdichter fördert Luft unter das Werkstück. Ein Luftpolster entsteht und erleichtert das Verschieben.
2. Saugen: Das Stromumkehrventil ändert die Luftführung. Am Arbeitspunkt entsteht Unterdruck, durch den das Werkstück auf der Tischfläche fixiert werden kann.
3. Neutral beziehungsweise Freigeben: Bei einer dafür vorgesehenen Ventilausführung wird die Saug- oder Druckwirkung am Arbeitsanschluss unterbrochen. Das Werkstück lässt sich kontrolliert freigeben.

Der Seitenkanalverdichter behält während des gesamten Ablaufs seine mechanische Drehrichtung bei. Das Stromumkehrventil verändert ausschließlich die internen Strömungswege.

Dadurch ist keine elektrische Drehrichtungsumkehr des Verdichtermotors notwendig. Dies erleichtert die Integration in automatisierte Handhabungs- und Bearbeitungsprozesse.

Luftpolster unterstützt das manuelle oder automatische Bewegen

Im Blasbetrieb strömt Luft durch die Tischoberfläche nach oben. Das Werkstück wird abhängig von Gewicht, Auflagefläche und Luftverteilung geringfügig angehoben beziehungsweise entlastet.

Dadurch kann sich die zwischen Werkstück und Tisch wirkende Reibung reduzieren. Große oder schwere flächige Produkte lassen sich mit geringerem Kraftaufwand verschieben, ausrichten oder an eine nachfolgende Station übergeben.

Typische Werkstücke können beispielsweise sein:

• Pakete und Kartons,
• Holz-, Kunststoff- oder Verbundplatten,
• Bleche und andere flächige Bauteile,
• Behälter mit ausreichend ebener Auflagefläche,
• Verpackungseinheiten,
• Werkstückträger,
• geeignete Montage- oder Transportplatten.

Ob ein Produkt tatsächlich auf einem Luftgleittisch bewegt werden kann, hängt von seiner Form, Masse, Oberfläche und Stabilität ab. Auch Undichtigkeiten zwischen Werkstück und Tisch sowie eine ungleichmäßige Lastverteilung beeinflussen den Prozess.

Umschalten auf Saugbetrieb zum Fixieren

Nach dem Verschieben muss das Werkstück häufig an einer bestimmten Position gehalten werden. Dies ist beispielsweise vor einer Bearbeitung, Prüfung, Kennzeichnung oder Übergabe erforderlich.

Das Stromumkehrventil schaltet die Luftführung hierzu vom Blasbetrieb auf Saugbetrieb um. Der Seitenkanalverdichter erzeugt nun Unterdruck an den wirksamen Öffnungen der Tischfläche. Das Werkstück wird gegen die Auflagefläche gezogen und kann dadurch fixiert werden.

Die tatsächlich erreichbare Haltekraft hängt nicht ausschließlich vom maximalen Vakuum des Seitenkanalverdichters ab. Wesentliche Einflussgrößen sind:

• wirksame Ansaugfläche,
• erreichbarer Unterdruck am Werkstück,
• Luftdurchlässigkeit des Werkstücks,
• Beschaffenheit und Ebenheit der Oberfläche,
• offene oder nicht abgedeckte Ansaugöffnungen,
• Leckagen an Dichtungen und Leitungen,
• Gewicht und Schwerpunkt des Werkstücks,
• seitlich wirkende Bearbeitungs- oder Prozesskräfte.

Bei porösen Materialien oder stark unebenen Oberflächen kann ein großer Leckluftstrom entstehen. In solchen Fällen muss der Seitenkanalverdichter ausreichend Volumenstrom bereitstellen, um trotz der Leckagen den benötigten Unterdruck am Werkstück aufrechtzuerhalten.

Kontrolliertes Freigeben nach dem Arbeitsschritt

Nach der Bearbeitung oder Positionierung muss die Fixierung wieder aufgehoben werden. Wird lediglich die Saugleitung geschlossen, kann ein Restunterdruck bestehen bleiben und das Ablösen verzögern.

Bei geeigneten Stromumkehrventilen kann deshalb zunächst eine neutrale beziehungsweise drucklose Stellung am Arbeitsanschluss genutzt werden. Dabei wird die Saugwirkung unterbrochen, sodass sich der Druck ausgleichen und das Werkstück kontrolliert lösen kann.

Abhängig vom Prozess kann anschließend kurzzeitig in den Blasbetrieb gewechselt werden. Der positive Luftstrom unterstützt dann das aktive Ablösen des Werkstücks und erzeugt erneut das für die Bewegung erforderliche Luftpolster.

Welche Schaltfolge sinnvoll ist, richtet sich nach Werkstück, Tischkonstruktion, Taktzeit und Sicherheitskonzept der Anlage.

Keine Drehrichtungsumkehr des Motors erforderlich

Ein Seitenkanalverdichter ist für eine festgelegte mechanische Drehrichtung ausgelegt. Eine elektrische Umkehr des Motors ist deshalb nicht das geeignete Verfahren, um zwischen Saug- und Druckbetrieb zu wechseln.

Das Stromumkehrventil wird zwischen Seitenkanalverdichter und Arbeitsprozess installiert. Es ändert die Zuordnung der Leitungswege, während Motor und Laufrad mit unveränderter Drehrichtung weiterlaufen.

Dies bietet mehrere Vorteile:

• kein mechanisches Abbremsen und erneutes Hochlaufen für jeden Wechsel,
• keine elektrische Drehrichtungsumschaltung des Motors,
• gezielte Steuerung der Luftwege,
• kurze Wechsel zwischen den Prozesszuständen,
• Einbindung in automatisierte Abläufe,
• Nutzung eines gemeinsamen Seitenkanalverdichters für Saug- und Druckfunktion.

Die erreichbare Umschaltzeit hängt von der Ventilbaureihe, der Ansteuerung, den Leitungsvolumina und der gesamten Anlage ab. Neben der reinen Ventilbewegung muss berücksichtigt werden, wie schnell sich Druck oder Unterdruck im angeschlossenen System tatsächlich auf- beziehungsweise abbaut.

Ventilfunktion passend zum Prozess auswählen

Stromumkehrventile sind in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich. Die Auswahl darf nicht allein anhand der Anschlussgröße erfolgen.

Je nach Anwendung werden beispielsweise folgende Funktionen benötigt:

• vollständiger Saugbetrieb,
• vollständiger Druckbetrieb,
• Neutralstellung,
• teilweise Saug- oder Druckleistung,
• Umschalten zwischen verschiedenen Leitungswegen,
• magnetische oder pneumatische Ansteuerung,
• Ansteuerung über digitale Eingänge,
• feldbusbasierte Kommunikation.

Ein einfacher Prozess mit zwei klaren Betriebszuständen kann andere Anforderungen stellen als ein automatisierter Luftgleittisch, bei dem Blasleistung, Haltekraft und Druckausgleich in mehreren Stufen gesteuert werden sollen.

Die Baureihe VI6-34 bietet fünf voreingestellte Positionen: vollständige und teilweise Absaugung, Neutralstellung sowie teilweise und vollständige Druckbeaufschlagung. Der Antrieb erfolgt über einen Schrittmotor; die Ansteuerung kann über digitale Eingänge oder Modbus RTU erfolgen.

Ob diese Funktionen für den jeweiligen Luftgleittisch benötigt werden und welche aktuell lieferbare Ventilausführung geeignet ist, muss anhand der konkreten Prozessdaten geprüft werden.

Seitenkanalverdichter nach beiden Betriebszuständen auslegen

Für die Auslegung müssen sowohl der Blasbetrieb als auch der Saugbetrieb betrachtet werden. Der Seitenkanalverdichter muss in beiden Prozesszuständen einen zulässigen und ausreichenden Betriebspunkt erreichen.

Im Blasbetrieb sind insbesondere relevant:

• benötigter Luftvolumenstrom für das Luftpolster,
• Anzahl und Querschnitt der Austrittsöffnungen,
• Gewicht und Auflagefläche des Werkstücks,
• Druckverluste in Leitungen und Tisch,
• gewünschte Bewegungseigenschaften,
• Leckluft an den Seiten des Werkstücks.

Im Saugbetrieb sind unter anderem zu berücksichtigen:

• erforderliche Haltekraft,
• wirksame Ansaugfläche,
• zulässiger Unterdruck,
• Leckluftmenge,
• Porosität und Oberflächenstruktur,
• offene Ansaugöffnungen,
• auftretende Prozesskräfte.

Die Maximalwerte für Volumenstrom und Druck beziehungsweise Vakuum dürfen nicht gleichzeitig als verfügbarer Betriebspunkt angesetzt werden. Mit zunehmender Druckdifferenz sinkt der tatsächlich erreichbare Volumenstrom.

Die technische Auswahl muss daher anhand der Kennlinien des Seitenkanalverdichters für beide Betriebszustände erfolgen.

Tischfläche in steuerbare Zonen unterteilen

Bei großen Luftgleittischen kann es sinnvoll sein, die Tischfläche in mehrere steuerbare Bereiche zu unterteilen. Dadurch wird der Luftstrom nur dort eingesetzt, wo sich tatsächlich ein Werkstück befindet.

Nicht abgedeckte Öffnungen verursachen insbesondere im Saugbetrieb einen hohen Leckluftanteil. Dies kann den erreichbaren Unterdruck reduzieren und den Energiebedarf erhöhen.

Eine zonenweise Steuerung kann folgende Vorteile bieten:

• geringere Leckluft,
• gezieltere Fixierung,
• Anpassung an verschiedene Werkstückgrößen,
• effizientere Nutzung des Luftvolumenstroms,
• flexible Prozessgestaltung,
• bessere Kontrolle der Haltekraft.

Die Ausführung der Zonen, Ventile und Leitungen muss auf den vorgesehenen Prozess abgestimmt werden. Ein Stromumkehrventil ersetzt dabei nicht zwangsläufig zusätzliche Absperr- oder Zonenventile.

Leitungsführung beeinflusst das Umschaltverhalten

Zwischen Seitenkanalverdichter, Stromumkehrventil und Luftgleittisch befinden sich Leitungen mit einem bestimmten Innenvolumen. Bei jedem Umschalten müssen sich die vorhandenen Druckverhältnisse verändern.

Lange Leitungen, große Querschnitte und zusätzliche Behältervolumina können dazu führen, dass der gewünschte Druck- oder Unterdruckzustand am Arbeitspunkt verzögert erreicht wird.

Für schnelle Prozesswechsel sollten deshalb folgende Punkte geprüft werden:

• Einbauposition des Stromumkehrventils,
• Leitungslängen,
• Leitungsquerschnitte,
• unnötige Totvolumina,
• Druckverluste durch Bögen und Armaturen,
• Dichtheit der Verbindungen,
• erforderliche Druckausgleichszeiten,
• Position geeigneter Messstellen.

Die Ventilschaltzeit allein beschreibt nicht die vollständige Reaktionszeit der Anlage. Entscheidend ist, wann der benötigte Zustand tatsächlich am Werkstück anliegt.

Schutz des Seitenkanalverdichters

Der Seitenkanalverdichter darf weder im Saug- noch im Druckbetrieb außerhalb seines freigegebenen Kennlinienbereichs betrieben werden. Werden Öffnungen stark gedrosselt oder Werkstücke sehr dicht auf der Tischfläche fixiert, kann die Druckdifferenz deutlich ansteigen.

Je nach Anlagenkonzept können folgende Schutz- und Überwachungsmaßnahmen erforderlich sein:

• Druck- und Vakuumüberwachung,
• Sicherheits- oder Druckbegrenzungsventil,
• Motorschutz,
• Temperaturüberwachung,
• Ansaugfilter,
• Rückschlag- oder Absperrarmaturen,
• Überwachung der Ventilstellung,
• Freigabe der Maschinenbewegung erst nach erreichtem Sollzustand.

Die Anlagensteuerung sollte sicherstellen, dass Bearbeitungs- oder Transportbewegungen erst beginnen, wenn die erforderliche Fixierung nachweislich erreicht ist.

Technische Vorauswahl durch SKVTechnik

SKVTechnik unterstützt Anlagenbauer, Konstrukteure und Betreiber bei der technischen Vorauswahl geeigneter Stromumkehrventile und Seitenkanalverdichter für Luftgleittische.

Für die Vorauswahl werden insbesondere folgende Angaben benötigt:

• Hersteller und Typ des Seitenkanalverdichters,
• benötigter Volumenstrom,
• erforderlicher Druck und Unterdruck,
• Abmessungen und Aufbau des Luftgleittisches,
• Art, Gewicht und Abmessungen der Werkstücke,
• gewünschte Ventilstellungen,
• erforderliche Schaltfolge,
• Anschlussgrößen,
• vorgesehene Ansteuerung,
• Schalthäufigkeit und Taktzeit,
• Medium und Umgebungsbedingungen,
• Montageposition und Leitungsführung.

Die konkrete Produktauswahl erfolgt anhand der technischen Betriebsdaten und der aktuell verfügbaren Ventilausführungen. Nicht dokumentierte Kombinationen und Sonderanwendungen werden vor einer verbindlichen Empfehlung mit dem Hersteller abgestimmt.

Weitere Informationen zur Anwendung:
https://www.skvtechnik.de/umkehrventile/stromumkehrventile-fuer-luftgleittische/

Übersicht zu Stromumkehrventilen:
https://www.skvtechnik.de/umkehrventile/

SKVTechnik informiert:

Kleinkläranlagen übernehmen die dezentrale Reinigung häuslicher oder vergleichbarer Abwässer, wenn ein Anschluss an eine zentrale Kanalisation nicht vorhanden oder wirtschaftlich nicht sinnvoll ist. Damit die biologische Reinigungsstufe zuverlässig arbeiten kann, müssen die im Abwasser enthaltenen organischen Stoffe durch Mikroorganismen abgebaut werden.

Bei aeroben Reinigungsverfahren benötigen diese Mikroorganismen eine ausreichende Versorgung mit Sauerstoff. Die erforderliche Prozessluft kann durch einen Seitenkanalverdichter erzeugt und über Rohrleitungen sowie geeignete Belüfter in das Becken eingebracht werden.

Neben dem Sauerstoffeintrag erzeugen die aufsteigenden Luftblasen eine Strömung im Abwasser. Diese Bewegung kann die Durchmischung unterstützen und dazu beitragen, dass Abwasser, Belebtschlamm und Sauerstoff miteinander in Kontakt kommen.

Prozessluft für die biologische Reinigungsstufe

Der grundsätzliche Belüftungsprozess lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

1. Der Seitenkanalverdichter saugt Umgebungsluft über einen geeigneten Filter an.
2. Die Luft wird verdichtet und über eine Rohr- oder Schlauchleitung zur Kleinkläranlage geführt.
3. Verteiler und Armaturen leiten den Luftstrom zu den vorgesehenen Belüftungselementen.
4. Membranbelüfter, Rohrbelüfter oder andere Einblaselemente bringen die Luft in das Abwasser ein.
5. Die aufsteigenden Luftblasen übertragen Sauerstoff auf die Flüssigkeit.
6. Aerobe Mikroorganismen nutzen den gelösten Sauerstoff für den biologischen Schadstoffabbau.
7. Gleichzeitig unterstützt die entstehende Strömung die Durchmischung des Beckeninhalts.

Der Seitenkanalverdichter stellt dabei nicht unmittelbar gelösten Sauerstoff bereit. Er erzeugt den erforderlichen Luftvolumenstrom und Differenzdruck. Wie viel Sauerstoff tatsächlich in das Abwasser übertragen wird, hängt zusätzlich von der Art der Belüfter, der Blasengröße, der Einblastiefe, der Wassertemperatur und den Eigenschaften des Abwassers ab.

Auslegung nach Volumenstrom und Gegendruck

Für die Auswahl eines Seitenkanalverdichters reicht es nicht aus, ausschließlich den maximalen Volumenstrom einer Maschine zu betrachten. Entscheidend ist der tatsächliche Betriebspunkt.

Dieser ergibt sich aus dem benötigten Luftvolumenstrom und dem gesamten zu überwindenden Differenzdruck. Der Seitenkanalverdichter muss insbesondere folgende Widerstände überwinden:

• hydrostatischen Druck aufgrund der Einblastiefe,
• Druckverluste in Rohr- und Schlauchleitungen,
• Widerstände von Filtern und Schalldämpfern,
• Verluste an Bögen, Verteilern und Querschnittsänderungen,
• Widerstände von Ventilen und Rückschlagarmaturen,
• Druckverlust der eingesetzten Belüftungselemente.

Mit zunehmendem Gegendruck verringert sich der von einem Seitenkanalverdichter erreichbare Volumenstrom. Maximaler Volumenstrom und maximaler Überdruck stehen deshalb nicht gleichzeitig zur Verfügung.

Die Auswahl muss anhand der Kennlinie des jeweiligen Verdichters erfolgen. Ein Gerät, das unter freiem Ausblasbetrieb ausreichend Luft fördert, kann am tatsächlichen Betriebspunkt einen deutlich geringeren Volumenstrom bereitstellen.

Einblastiefe beeinflusst den erforderlichen Druck

Je tiefer die Luft in das Abwasser eingebracht wird, desto höher ist der hydrostatische Gegendruck. Als grober Orientierungswert entspricht ein Meter Wassersäule ungefähr 100 mbar.

Zu diesem statischen Druck kommen sämtliche Druckverluste der Luftführung und der Belüfter hinzu. Außerdem sollte eine angemessene Auslegungsreserve berücksichtigt werden, ohne den Seitenkanalverdichter unnötig zu überdimensionieren.

Für die technische Vorauswahl sind daher unter anderem folgende Angaben notwendig:

• Beckentiefe und tatsächlicher Wasserstand,
• Einblastiefe der Belüfter,
• benötigter Luftvolumenstrom,
• Anzahl und Bauart der Belüfter,
• Druckverlust der Belüftungselemente,
• Länge und Durchmesser der Leitungen,
• Anzahl der Bögen, Verteiler und Armaturen,
• gewünschte Betriebsweise,
• Umgebungstemperatur,
• Aufstellort des Seitenkanalverdichters.

Sind die Druckverluste einzelner Komponenten nicht bekannt, sollten die entsprechenden Herstellerangaben eingeholt werden.

Gleichmäßige Luftverteilung auf mehrere Belüfter

Werden mehrere Belüfter an einen gemeinsamen Seitenkanalverdichter angeschlossen, muss der Luftstrom möglichst gleichmäßig verteilt werden. Unterschiedliche Leitungslängen, Rohrquerschnitte oder Belüfterwiderstände können dazu führen, dass einzelne Bereiche stärker und andere nur unzureichend belüftet werden.

Eine größere Verdichterleistung beseitigt solche Verteilungsprobleme nicht automatisch. Häufig ist eine abgestimmte Luftverteilung mit geeigneten Verteilern, Regelarmaturen und vergleichbaren Leitungswiderständen erforderlich.

Auch der Zustand der Belüfter beeinflusst den Betriebspunkt. Ablagerungen oder gealterte Membranen können den Strömungswiderstand erhöhen. Dadurch steigt der erforderliche Druck, während der tatsächlich geförderte Luftvolumenstrom sinken kann.

Die regelmäßige Kontrolle und Reinigung beziehungsweise der rechtzeitige Austausch der Belüftungselemente gehören deshalb zu einem zuverlässigen Anlagenbetrieb.

Sauerstoffversorgung bedarfsgerecht steuern

Der Sauerstoffbedarf einer Kleinkläranlage ist nicht unter allen Betriebsbedingungen gleich. Er kann sich unter anderem verändern durch:

• wechselnde Abwassermengen,
• unterschiedliche organische Belastungen,
• Temperaturänderungen,
• schwankende Belegung des angeschlossenen Gebäudes,
• Betriebs- und Ruhezeiten,
• Veränderungen der Schlammkonzentration,
• den Zustand der Belüftungselemente.

Je nach Anlagenkonzept kann der Seitenkanalverdichter kontinuierlich, zeitgesteuert oder abhängig von Messwerten betrieben werden. Die Steuerung muss zum biologischen Verfahren und zur Zulassung beziehungsweise Auslegung der Kleinkläranlage passen.

Eine unnötig hohe Luftmenge verbessert die Reinigungsleistung nicht zwangsläufig. Sie kann den Energieverbrauch erhöhen, unerwünschte Strömungen verursachen oder die vorgesehenen Absetzvorgänge beeinträchtigen. Umgekehrt kann eine unzureichende Luftversorgung den biologischen Abbau begrenzen.

Ziel ist deshalb ein Betriebspunkt, der den notwendigen Sauerstoffeintrag zuverlässig ermöglicht, ohne die Anlage unnötig zu überdimensionieren.

Berührungslose und ölfreie Luftförderung

Seitenkanalverdichter fördern die Luft berührungslos und ohne Schmiermittel im Verdichtungsraum. Dadurch gelangt bei ordnungsgemäßem Betrieb kein Schmieröl aus dem Verdichtungsprozess in die geförderte Luft.

Weitere Merkmale dieser Bauart sind:

• kontinuierlicher und weitgehend pulsationsarmer Luftstrom,
• kompakte Bauweise,
• vergleichsweise geringer Wartungsbedarf,
• Eignung für wiederkehrende oder kontinuierliche Betriebsabläufe,
• einfache Integration in Druckluftsysteme mit niedrigen bis mittleren Differenzdrücken.

Seitenkanalverdichter sind jedoch keine Hochdruckkompressoren. Sie eignen sich für Anwendungen, deren Betriebspunkt innerhalb des freigegebenen Kennlinienbereichs liegt.

Thermische Belastung und Maschinenschutz

Wird die Druckleitung stark gedrosselt oder steigt der Anlagenwiderstand über den vorgesehenen Wert, kann sich der Betriebspunkt ungünstig verändern. Ein zu hoher Differenzdruck führt nicht nur zu einem geringeren Volumenstrom, sondern kann auch die thermische Belastung des Verdichters erhöhen.

Je nach Anlagenausführung können folgende Schutzmaßnahmen sinnvoll oder erforderlich sein:

• Motorschutz,
• Drucküberwachung,
• Temperaturüberwachung,
• Sicherheits- oder Druckbegrenzungsventil,
• Filterüberwachung,
• Rückschlagventil,
• Betriebsstundenzähler,
• Störmeldung an die Anlagensteuerung.

Die Ansaug- und Kühlluftwege müssen frei bleiben. Der Seitenkanalverdichter darf nicht in einem unzureichend belüfteten Raum oder einer geschlossenen Einhausung betrieben werden, wenn die entstehende Wärme dort nicht sicher abgeführt wird.

Bei einer geräuschmindernden Einhausung muss die thermische Eignung der gesamten Installation gesondert berücksichtigt werden.

Ansaugfilter regelmäßig kontrollieren

Die Umgebungsluft kann Staub, Fasern, Feuchtigkeit oder andere Verunreinigungen enthalten. Ein geeigneter Ansaugfilter schützt den Seitenkanalverdichter und die nachgeschalteten Komponenten.

Mit zunehmender Verschmutzung steigt jedoch der Filterwiderstand. Dadurch kann der verfügbare Luftvolumenstrom sinken. Der Filterzustand sollte deshalb regelmäßig kontrolliert und das Filterelement entsprechend den Betriebsbedingungen gereinigt oder ausgetauscht werden.

Auch der Aufstellort hat Einfluss auf die Wartungsintervalle. In staubiger, feuchter oder stark verschmutzter Umgebung kann eine häufigere Kontrolle notwendig sein.

Flüssiges Wasser darf nicht in den Seitenkanalverdichter gelangen. Die Maschine sollte daher gegen Rückfluss aus dem Becken geschützt werden. Hierfür können eine geeignete Leitungsführung, Rückschlagarmaturen und weitere anlagenspezifische Sicherungen erforderlich sein.

Nicht-ATEX-Ausführung für die normale Abwasserbelüftung

Für die hier beschriebene Belüftung einer Kleinkläranlage wird Umgebungsluft in das Abwasser eingebracht. Sofern am Aufstellort und im Förderweg keine explosionsfähige Atmosphäre vorliegt, werden dafür üblicherweise Seitenkanalverdichter ohne ATEX-Ausführung eingesetzt.

Nicht-ATEX-Seitenkanalverdichter sind gegenüber vergleichbaren ATEX-Ausführungen in der Anschaffung wirtschaftlicher und häufig schneller verfügbar. Bei SKVTechnik liegt die effektive Lieferzeit für entsprechende Standardausführungen derzeit typischerweise bei etwa zwei bis drei Wochen und damit ungefähr drei bis fünf Wochen unter der Lieferzeit vergleichbarer ATEX-Geräte.

Ob tatsächlich keine ATEX-Anforderungen bestehen, muss der Betreiber beziehungsweise Anlagenplaner anhand der konkreten Anlage und ihrer Gefährdungsbeurteilung feststellen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Verdichter in der Nähe von Faulgas-, Schlamm- oder anderen explosionsgefährdeten Bereichen aufgestellt werden soll.

Wartungsfreundliche Versorgung dezentraler Anlagen

Kleinkläranlagen befinden sich häufig an Standorten, an denen eine zuverlässige und möglichst wartungsarme Technik besonders wichtig ist. Der verwendete Seitenkanalverdichter sollte gut zugänglich, ausreichend belüftet und gegen ungünstige Witterungs- oder Umgebungseinflüsse geschützt installiert werden.

Bei der Planung sollten außerdem berücksichtigt werden:

• Erreichbarkeit von Ansaugfilter und Anschlüssen,
• ausreichender Freiraum für Kühlung und Wartung,
• Schutz gegen Überflutung,
• Schutz gegen Niederschlag und direkte Sonneneinstrahlung,
• schwingungsarme Aufstellung,
• geeignete elektrische Absicherung,
• mögliche Geräuschübertragung auf Gebäude oder Schächte.

Eine sorgfältige Installation unterstützt einen zuverlässigen Betrieb und erleichtert spätere Wartungsarbeiten.

Technische Vorauswahl durch SKVTechnik

SKVTechnik unterstützt Betreiber, Wartungsunternehmen und Anlagenbauer bei der technischen Vorauswahl eines geeigneten Seitenkanalverdichters für die Belüftung von Kleinkläranlagen.

Für eine belastbare Vorauswahl werden insbesondere der benötigte Luftvolumenstrom, die Einblastiefe, die Druckverluste der Belüfter und Leitungen sowie die vorgesehene Betriebsweise benötigt.

Die endgültige Eignung muss anhand des konkreten Betriebspunktes, der Maschinenkennlinie, der Anlagenanforderungen und der aktuellen Herstellerunterlagen geprüft werden. Eine Auswahl ausschließlich nach Motorleistung oder maximalem Volumenstrom kann zu einer Über- oder Unterdimensionierung führen.

Weitere Informationen zur Wasser- und Abwasserbehandlung mit Seitenkanalverdichtern:

https://www.skvtechnik.de/wasseraufbereitung-seitenkanalverdichter/

SKVTechnik unterstützt bei der Ermittlung eines wirtschaftlichen Betriebspunktes und der Auswahl einer geeigneten Nicht-ATEX-Ausführung.

SKVTechnik informiert:

Für einen stabilen biologischen Abbauprozess in Biogasanlagen sind möglichst gleichmäßige Bedingungen im Fermenter erforderlich. Neben pH-Wert, Nährstoffversorgung, Verweilzeit und Substratzusammensetzung spielt dabei insbesondere die Temperatur eine wichtige Rolle.

In großvolumigen Fermentern kann die eingebrachte Wärme ungleichmäßig verteilt sein. In der Nähe von Heizleitungen oder Wärmetauschern entstehen möglicherweise wärmere Bereiche, während weiter entfernte Behälterzonen eine niedrigere Temperatur aufweisen. Solche Temperaturgradienten können sich auf die Aktivität der am Abbauprozess beteiligten Mikroorganismen auswirken.

Eine Möglichkeit, die Wärmeverteilung im Fermenter zu unterstützen, ist die Zirkulation von Biogas. Dabei wird Gas aus dem oberen Bereich des Fermenters entnommen, durch einen geeigneten Seitenkanalverdichter gefördert und über ein Leitungssystem wieder in das Substrat eingeblasen.

Biogas innerhalb des Prozesses zurückführen

Bei der gasgestützten Temperaturhomogenisierung wird das bereits im Fermenter vorhandene Biogas als Prozessgas verwendet. Es wird nicht verbraucht, sondern innerhalb eines Kreislaufs geführt.

Der grundsätzliche Prozess besteht aus folgenden Schritten:

1. Biogas wird aus dem Gasraum des Fermenters entnommen.
2. Der Seitenkanalverdichter erhöht den für die Rückführung benötigten Gasdruck.
3. Das geförderte Biogas wird über Rohrleitungen zu den vorgesehenen Einblasepunkten geleitet.
4. Das Gas tritt im unteren Bereich des Fermenters in das Substrat ein.
5. Die aufsteigenden Gasblasen erzeugen Strömungen im Fermenterinhalt.
6. Wärmere und kühlere Substratbereiche werden stärker miteinander vermischt.
7. Das Biogas gelangt anschließend zurück in den Gasraum und kann erneut in den Kreislauf geführt werden.

Die entstehende Gasblasenströmung kann dazu beitragen, die von Heizsystemen eingebrachte Wärme besser im Behälter zu verteilen. Ziel ist nicht die eigentliche Erwärmung des Substrats. Der Seitenkanalverdichter übernimmt vielmehr die Aufgabe, den für den Wärmeausgleich benötigten Gasstrom bereitzustellen.

Temperaturgradienten können biologische Prozesse beeinflussen

Die Mikroorganismen im Fermenter reagieren empfindlich auf ungünstige oder stark schwankende Prozessbedingungen. Maßgeblich ist dabei nicht nur die durchschnittlich gemessene Fermentertemperatur. Auch die räumliche Verteilung innerhalb des Behälters ist von Bedeutung.

Wird die Temperatur lediglich an einem einzelnen Messpunkt erfasst, können wärmere oder kühlere Zonen an anderen Stellen unerkannt bleiben. Mögliche Ursachen für eine ungleichmäßige Temperaturverteilung sind:

• Lage und Ausführung des Heizsystems,
• große Behälterabmessungen,
• unterschiedliche Substratdichten,
• hoher Feststoffanteil,
• eingeschränkte natürliche Konvektion,
• unzureichende Durchmischung,
• kalte Substratzugaben,
• Wärmeverluste an Behälterwänden oder im Dachbereich,
• jahreszeitlich schwankende Außentemperaturen.

Eine unterstützende Gaszirkulation kann vorhandene Temperaturunterschiede verringern. Ob die gewünschte Wirkung erreicht wird, hängt allerdings von der gesamten Prozessgestaltung ab.

Seitenkanalverdichter erzeugen den erforderlichen Gasstrom

Seitenkanalverdichter eignen sich für Anwendungen, bei denen ein kontinuierlicher Gasvolumenstrom bei niedrigen bis mittleren Druckdifferenzen benötigt wird. Das Gas wird berührungslos und ohne Schmiermittel im Verdichtungsraum gefördert.

Für die Temperaturhomogenisierung muss der Verdichter ausreichend Druck erzeugen, um den hydrostatischen Gegendruck des Substrats sowie die Druckverluste des Leitungssystems zu überwinden.

Zum gesamten Druckbedarf gehören unter anderem:

• der Druck aufgrund der Einblastiefe,
• Druckverluste in Rohrleitungen,
• Widerstände von Armaturen und Rückschlagventilen,
• Druckverluste in Filtern oder Abscheidern,
• Widerstände der Verteiler,
• Druckverluste an Düsen, Lanzen oder anderen Einblaselementen.

Der benötigte Betriebspunkt ergibt sich aus dem gewünschten Gasvolumenstrom und dem tatsächlich vorhandenen Gesamtdifferenzdruck. Die maximalen Angaben eines Seitenkanalverdichters für Volumenstrom und Druck dürfen nicht gleichzeitig als verfügbarer Betriebspunkt angesetzt werden.

Mit zunehmendem Gegendruck sinkt der erreichbare Volumenstrom. Die Auswahl muss deshalb anhand der jeweiligen Maschinenkennlinie erfolgen.

Einblastiefe und Gasverteilung richtig bestimmen

Der hydrostatische Gegendruck steigt mit der Tiefe, in der das Biogas in das Substrat eingebracht wird. Zusätzlich können die Dichte und Zusammensetzung des Fermenterinhalts den erforderlichen Druck beeinflussen.

Neben der reinen Verdichterleistung ist eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Gasstroms auf die vorhandenen Einblasepunkte notwendig. Unterschiedliche Leitungslängen oder Querschnitte können dazu führen, dass einzelne Düsen stärker beaufschlagt werden als andere.

Eine größere Maschine löst solche Verteilungsprobleme nicht automatisch. Vielmehr sollten Rohrleitungen, Verteiler, Armaturen und Einblaselemente strömungstechnisch aufeinander abgestimmt werden.

Für die technische Vorauswahl benötigt SKVTechnik deshalb möglichst genaue Angaben zu:

• gewünschtem Gasvolumenstrom,
• Einblastiefe,
• Füllstand des Fermenters,
• Anzahl und Lage der Einblasepunkte,
• Rohrleitungsdurchmessern,
• Leitungslängen,
• vorhandenen Armaturen,
• Ausführung der Einblaselemente,
• Gastemperatur,
• Gaszusammensetzung,
• Feuchtigkeit und möglicher Kondensatbildung,
• Betriebsdauer,
• Aufstellort und Umgebungsbedingungen,
• ATEX-Zoneneinteilung.

Aus diesen Angaben lässt sich ein realistischer Betriebspunkt für die technische Vorauswahl ableiten.

ATEX-Anforderungen bei der Biogasförderung beachten

Biogas enthält überwiegend Methan und Kohlendioxid. Abhängig vom Prozess können außerdem Wasserdampf, Schwefelwasserstoff und weitere Begleitstoffe enthalten sein. In Verbindung mit Luft kann sich eine explosionsfähige Atmosphäre bilden.

Der Betreiber beziehungsweise Anlagenplaner muss daher im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung feststellen, welche ATEX-Zone vorliegt und welche Anforderungen für den Seitenkanalverdichter und die übrigen Anlagenkomponenten gelten.

Dabei müssen unter anderem berücksichtigt werden:

• Gerätekategorie,
• Gas- und Staubgruppe,
• Temperaturklasse,
• Umgebungstemperatur,
• Aufstellbereich,
• elektrischer Anschluss,
• Motor- und Geräteschutz,
• Gaszusammensetzung,
• vorgesehene Betriebsweise.

Die ATEX-Ausführung des Seitenkanalverdichters ersetzt nicht die Gefährdungsbeurteilung der vollständigen Anlage. Auch Rohrleitungen, Filter, Ventile, Messgeräte, elektrische Anschlüsse und Steuerungskomponenten müssen zum Sicherheitskonzept passen.

Feuchtes und korrosives Biogas berücksichtigen

Biogas ist häufig feucht. Beim Abkühlen des Gasstroms kann sich Kondensat bilden und in Rohrleitungen, Armaturen oder im Seitenkanalverdichter sammeln. Darüber hinaus können Schwefelwasserstoff und andere Bestandteile korrosiv wirken.

Für eine zuverlässige Anlagenplanung sollten deshalb folgende Punkte geprüft werden:

• mögliche Kondensatbildung,
• Gefälle und Tiefpunkte der Rohrleitungen,
• Kondensatabscheider,
• kontrollierte Entwässerungsmöglichkeiten,
• geeignete Werkstoffe,
• erforderliche Oberflächenbehandlungen,
• Stillstandszeiten,
• Antikondensationsheizung,
• Schutzart des Motors,
• korrosionsgeschützte Sonderausführungen.

Flüssigkeit darf nicht unkontrolliert in den Seitenkanalverdichter gelangen. Die Leitungsführung und Kondensatableitung sind deshalb bereits bei der Planung des Gasumlaufs zu berücksichtigen.

ATEX und Korrosionsschutz erfüllen unterschiedliche Aufgaben: Die ATEX-Ausführung betrifft den Explosionsschutz. Eine Oberflächenbehandlung oder Sonderausführung dient dagegen dem Schutz vor Feuchtigkeit und korrosiven Bestandteilen. Beide Anforderungen müssen getrennt bewertet werden.

Temperaturhomogenisierung und Durchmischung unterscheiden

Die gasgestützte Temperaturhomogenisierung und die gasgestützte Fermenterdurchmischung beruhen auf einem ähnlichen technischen Prinzip. Bei beiden Prozessen wird Gas in das Substrat eingebracht und erzeugt dort eine Strömung.

Der Schwerpunkt ist jedoch unterschiedlich:

Bei der Fermenterdurchmischung steht die Bewegung und Homogenisierung des Substrats im Vordergrund. Ablagerungen, Schwimmschichten und ungleichmäßig verteilte Bestandteile sollen begrenzt werden.

Bei der Temperaturhomogenisierung liegt der Schwerpunkt dagegen auf dem Wärmeausgleich zwischen unterschiedlichen Behälterbereichen. Die Gaszirkulation soll wärmere und kühlere Zonen miteinander in Kontakt bringen.

In der praktischen Anwendung können sich beide Wirkungen überschneiden. Die tatsächlich erreichbare Temperaturverteilung hängt von Fermentergeometrie, Substrateigenschaften, Heizsystem, Gasvolumenstrom und Anordnung der Einblasepunkte ab.

Gaszirkulation ergänzt das Heizsystem

Ein Seitenkanalverdichter erzeugt keine Prozesswärme und ersetzt weder Heizleitungen noch Wärmetauscher. Seine Aufgabe besteht darin, das Biogas zu fördern und die für die Umwälzung erforderliche Strömung bereitzustellen.

Die benötigte Wärme muss weiterhin durch das dafür vorgesehene Heizsystem in den Fermenter eingebracht werden. Durch eine günstigere Verteilung kann diese Wärme jedoch gleichmäßiger im Substrat wirksam werden.

Für die Bewertung der Prozesswirkung empfiehlt sich eine Temperaturmessung an mehreren repräsentativen Stellen. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob Temperaturgradienten tatsächlich verringert werden und ob Anpassungen am Gasvolumenstrom oder an der Einblasung erforderlich sind.

Schutz des Seitenkanalverdichters

Der Seitenkanalverdichter darf nur innerhalb seines zulässigen Kennlinienbereichs betrieben werden. Ein zu hoher Differenzdruck oder eine ungeeignete Drosselung kann den Gasvolumenstrom reduzieren und gleichzeitig die thermische Belastung der Maschine erhöhen.

Je nach Anwendung können folgende Schutzmaßnahmen erforderlich sein:

• Drucküberwachung,
• Temperaturüberwachung,
• Sicherheits- oder Druckbegrenzungsventil,
• Motorschutz,
• Filterüberwachung,
• Rückschlagventil,
• Kondensatabscheidung,
• geeignete Anlagensteuerung.

Die konkrete Ausstattung ist anhand des Betriebspunktes, der Gaszusammensetzung und der Sicherheitsanforderungen festzulegen.

Technische Vorauswahl durch SKVTechnik

SKVTechnik unterstützt Betreiber, Planer und Anlagenbauer bei der technischen Vorauswahl eines geeigneten Seitenkanalverdichters für die Temperaturhomogenisierung in Biogasfermentern.

Grundlage der Auswahl sind nicht allein der maximale Volumenstrom oder der maximale Überdruck einer Maschine. Entscheidend ist der konkrete Betriebspunkt aus erforderlichem Gasvolumenstrom und zu überwindendem Gesamtdruck.

Zusätzlich werden Medium, Gastemperatur, Feuchtigkeit, Korrosionsbelastung, Betriebsdauer, Aufstellbedingungen und ATEX-Anforderungen betrachtet. Bei besonderen Einsatzbedingungen kann die technische Unterstützung des Herstellers FPZ projektbezogen einbezogen werden.

Weitere Informationen zur Anwendung:
https://www.skvtechnik.de/biogas-seitenkanalverdichter/temperaturhomogenisierung-im-fermenter/

Übersicht zu Seitenkanalverdichtern für Biogasanlagen:
https://www.skvtechnik.de/biogas-seitenkanalverdichter/

Die endgültige Auswahl und Freigabe müssen anhand der konkreten Prozessdaten, der Gefährdungsbeurteilung und der jeweils aktuellen Herstellerunterlagen erfolgen.