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Hans Lütte über ölfreie Erzeugung von Druckluft

Während andere über die Reduzierung von fossilen Rohstoffen reden, hat er gehandelt: Hans Lütte ist geschäftsführender Gesellschafter der pulsmin GmbH. Gerade entwickelt er einen innovativen Schrägscheiben-Kompressor. In seinem Gastbeitrag für uns schreibt er über die Herausforderungen des Entwicklungsprozesses und wie er sie zukunftsgewandt anging.

„Während meines Berufslebens beschäftigte ich mich mit der Konstruktion und dem Vertrieb von Kompressoren (Bauart: Vielzellen-Rotationskompressor) für die Anwendung im Straßen- und Schienenverkehr. Im Wettbewerb stehend gegen die branchenüblichen Technologien wie Kolben- Scroll- und Schraubenkompressoren –  verlustölgeschmiert, umlaufgeschmiert oder ölfrei – reifte in mir der Gedanke, einen Kompressor zu entwickeln, welcher die Vorteile der einzelnen Bauarten in sich vereinigt. Das Kernprodukt meines Unternehmens pulsmin sind Pulsationsdämpfer für Kompressoren. Langfristig soll das Portfolio durch den neu entwickelten, umweltfreundlichen und betriebsstofffreien Axial-Schrägscheiben-Kompressor (Typ: AXK) ergänzt werden.

Der Trend in Straßen- und Schienenfahrzeugen

In Schienenfahrzeugen wird die Druckluft hauptsächlich für das Bremssystem und die Fahrzeugfederung benötigt. Veränderungen der Infrastrukturen in Stadt und Land führen aber zu neuen Herausforderungen an den Schienenverkehr. In Neukonstruktionen spiegelt sich der aktuelle Trend in den Lastenheften wider. Die heutige Leichtbauweise von modernen Schienenfahrzeugen verlangt nach leichten und schwingungsarmen Kompressoren. Kompressoren mit hohen Eigenschwingungen können hier zu Schwingungsschäden und erhöhtem Schwingungseintrag bis in den Fahrgastraum führen. Weitere Restriktionen kommen durch kleiner werdende Einbauräume hinzu, und der Forderung nach leichten Aggregaten zur Erhöhung der Nutzlast, was eine kompakte und niedrige Bauweise voraussetzt. Der Kostendruck der Verkehrsbetriebe und wachsendes Umweltbewusstsein von Städten und Ländern fordern zusätzlich die Reduktion von Emissionen bei gleichzeitiger Erhöhung der Energieeffizienz. Die aktuell für den Einsatz in Schienenfahrzeugen verfügbaren Kompressoren decken jeweils nur einen Teil, der oben erwähnten Forderungen ab. Der Anwender muss seine Prioritäten benennen und sich zum Beispiel zwischen Ölfreiheit mit den Nachteilen von größeren Vibrationen, höherem Gewicht, Baugröße und erhöhter Lautstärke oder einem kompakten, leisen, leichten und schwingungsarmen Kompressor mit den Nachteilen einer Ölschmierung entscheiden.

Aufgabenstellung

Wie bereits genannt, besteht ein wachsendes Marktbedürfnis nach einem ölfreien Kompressor, welcher die Vorteile eines ölgeschmierten Rotierers (klein, leise, leicht und vibrationsarm) mit der bewährten Trockenlauffähigkeit eines Hubkolbenkompressors in sich vereint. Trotz aller Anstrengungen in Forschung und Entwicklung von namhaften Unternehmen, gibt es weltweit bis heute keine wirklich lauffähige und kommerziell tragfähige Lösung. 

Die Innovation

Grundvoraussetzungen für einen ölfreien, pulsations- und schwingungsarmen, kleinen sowie leisen Kompressor sind:

  • die konsequente Reduzierung von Kräften und Temperaturen auf ein Minimum
  • die Umwandlung einer oszillierenden Pleulbewegung in eine rotierende Bewegung

Die Lösung ist der ölfreie Axial-Schrägscheiben-Kompressor (AXK). Der AXK wird in ähnlicher Bauweise seit Jahrzehnten mit Erfolg, als einstufig arbeitender Kältemittelkompressor, als zentrales Element der Klimaanlage in Kraftfahrzeugen, eingesetzt. Im Unterschied zum Kältemittelkompressor mit Schmierung, muss die Luftverdichtung hier ölfrei erfolgen. Eine zweistufige Verdichtung mit intensiver Zwischenkühlung, eine optimale Krafteinleitung an den bewegten Kontaktflächen sowie eine ausgewogene Kinematik der bewegten Teile macht es möglich, den ölfreien Kompressor zu realisieren, welcher alle im Lastenheft genannten positiven Merkmale in sich vereinigt.

Die Umsetzung

Im Frühjahr 2020 soll nach dreijähriger Entwicklungsphase der erste Prototyp laufen. Die technischen Herausforderungen wurden bewältigt, indem das Bewährte mit neuen Techniken und Materialien ergänzt wurde. Auf der konstruktiven Seite wurden moderne Computersimulationen eingesetzt, welche Fragen zur Funktion und Festigkeit schon im Entwurfsstadium klärten. Genauso wichtig wie die reine Funktionalität ist aber auch das Preisschild, das am Endprodukt hängt. Hier unterstützte der zweckoptimierte, moderne und zeitgemäße Internetauftritt von Laserhub den Konstrukteur und Kostenrechner bei der Design- und Kostenoptimierung. Mittels des durchdachten Algorithmus, welcher hinter dem Kalkulationsprogramm von Laserhub läuft, wird ein geeigneter Hersteller, Kosten und die Lieferzeiten ermittelt, somit ist ein kommerzielles Angebot innerhalb weniger Sekunden verfügbar. 

Vorbei ist die Zeit, der mühsamen Lieferantensuche, der manuellen Anfrage und der langen Wartezeiten auf ein Angebot. Und so einfach geht es mit Laserhub: Die verschiedenen Blechkonstruktionen oder Brennteile, hochladen (Format STEP), Werkstoff bestimmen und schon liegt das kommerzielle Angebot vor und die kostenoptimierte Variante kann ausgewählt und bestellt werden. Übrigens, was die Liefertreue und die Qualität anbelangt, war alles bislang 1A.“

Hans Lütte ist geschäftsführender Gesellschafter der pulsmin GmbH. Die Firma stellt Pulsationsdämpfer für Kompressoren her, nächstes Jahr sollen die hier beschriebenen betriebsstofffreien Axial-Schrägscheiben-Kompressor hinzukommen. Die Blechteile für den Prototyp dieses Geräts bestellte Lütte über Laserhub.