Snabbsvar
- Vid 8 bar blir den teoretiska sluttemperaturen runt 275 °C; i praktiken 150-200 °C i tryckröret på en enstegsmaskin.
- Varje extra bar ger varmare block: från 8 till 10 bar stiger den teoretiska temperaturen med cirka 30 °C.
- Remdrivna block går i ca 800-1 500 rpm, direktdrivna i ca 2 800-3 400 rpm. Lägre varvtal ger lägre kolvhastighet och mindre slitage.
- Kylflänsar, fläktvingar och rätt rotationsriktning bär hela kylningen på en kolvkompressor.
- Höj aldrig varvtalet med större motorskiva om inte blockets tillverkare tillåter det.
Två kompressorer med samma motoreffekt kan ha helt olika livslängd. Skillnaden förklaras nästan alltid av temperatur: ett block som går varmt bryter ned oljan, sotar ventilplattan och får kolvringarna att tappa spänst. Temperaturen bestäms i sin tur av tryck, varvtal och kylning.
Varför blir blocket varmt?
När luft komprimeras blir nästan all tillförd energi värme. En kompressor på 2,2 kW avger i praktiken ungefär lika mycket värme som ett elelement på 2 kW. Värmen hamnar i luften, i cylindern och topplocket och i oljan, och måste föras bort av kylluft och tryckrör innan nästa slag.
Räkneexempel: tryck och sluttemperatur
Vid adiabatisk kompression gäller T2 = T1 × (p2 / p1)0,286 med absoluta värden. Från 20 °C (293 K) och 1 bar till 8 bar övertryck (9 bar absolut): 293 × 90,286 ≈ 549 K, alltså cirka 276 °C.
Vid 10 bar övertryck (11 bar absolut): 293 × 110,286 ≈ 582 K, cirka 309 °C. Två bar extra ger alltså runt 30 °C högre teoretisk temperatur.
I en tvåstegsmaskin till 10 bar blir tryckförhållandet per steg ungefär √11 ≈ 3,3. Första steget når då cirka 293 × 3,30,286 ≈ 413 K (140 °C). Om mellankylaren sänker luften till 40 °C når andra steget ungefär 313 × 3,30,286 ≈ 441 K (168 °C). Därför klarar tvåstegskompressorer högre tryck med svalare block.
Kylningen via cylinderväggar och flänsar sänker de verkliga temperaturerna, men sambandet består: högre tryck ger varmare block. Det är ett skäl att inte ställa tryckvakten högre än verktygen behöver.
Oljeinsprutade skruvkompressorer fungerar annorlunda: oljan tar upp kompressionsvärmen direkt i skruvelementet och kyls i en separat kylare, så utloppstemperaturen hålls ofta runt 70-100 °C. Där är det oljekylarens renhet och rummets ventilation som avgör temperaturen.
Varvtalets betydelse
| Egenskap | Direktdrivet | Remdrivet |
|---|---|---|
| Blockvarvtal | ca 2 800-3 400 rpm | ca 800-1 500 rpm |
| Medelkolvhastighet (exempel) | ca 3,2 m/s (34 mm slag, 2 850 rpm) | ca 1,8 m/s (50 mm slag, 1 100 rpm) |
| Intermittens | ca 25-50 % | ca 50-75 % |
| Kylning | Motorns fläkt, små flänsar | Fläktvingar på stora remskivan, större flänsar |
Vid högt varvtal produceras samma värme i ett mindre block med mindre kylyta, och varje slag ger värmen kortare tid att lämna cylindern. Ventilerna hinner sämre öppna och stänga, så en del varm luft blir kvar i cylindern och komprimeras om. Lågt varvtal ger motsatt effekt. Hela jämförelsen finns i remdrift eller direktdrift.
Kompressor Koll-analys: Temperaturen är den gemensamma nämnaren bakom de flesta blockhaverier vi beskriver. En läckande ventilplatta släpper tillbaka het luft i cylindern, temperaturen stiger, oljan förkoksar på ventilbladen och läckaget ökar. Den spiralen börjar ofta med något så enkelt som igensatta flänsar eller en maskin som står i ett trångt skåp. Syntetisk olja tål mer värme, se mineral eller syntet, men den ersätter inte fungerande kylning.
Frekvensstyrning av kolvkompressorer kräver försiktighet. Vid lågt varvtal minskar fläktens luftflöde och stänksmörjningen kan bli sämre, och vid högt varvtal överskrids blockets gränser. Följ tillverkarens tillåtna intervall, se frekvensstyrning.
Håll kylningen i trim
- Stäng av och låt svalna. Dra ur stickproppen. Topplock och tryckrör kan vara över 150 °C.
- Rengör flänsarna. Blås ur damm och tvätta bort oljefilm med avfettning. Damm i olja isolerar effektivt.
- Kontrollera fläkten. Fläktvingar och fläkthjul ska vara hela, och remskyddets galler fritt.
- Kontrollera rotationsriktningen. Pilen på kåpan visar rätt håll. Fel riktning på en trefasmaskin gör att fläkten blåser fel väg och kräver att en elinstallatör skiftar fas.
- Ge maskinen luft. Minst 0,5-1 m fritt runt om och sval insugsluft. Rummet bör hålla under cirka 35-40 °C. Se även insugsfiltret, som påverkar både kapacitet och temperatur.
- Respektera intermittensen. Ge maskinen vila enligt instruktionsboken vid långa arbetspass.
Varning: Upprepad överhettning av en oljesmord kompressor kan ge koksavlagringar i tryckröret som i extremfall kan antändas. Löser motorskyddet ut, luktar det bränd olja eller missfärgas topplocket: stoppa maskinen och gå igenom överhettning innan den används igen.
Vanliga frågor
Hur varm får en kolvkompressor bli?
Topplock och tryckrör på en enstegs kolvkompressor blir mycket varma, och utloppsluften kan vara 150-200 grader. Det är normalt. Varningstecken är missfärgad lack, bränd oljelukt, att motorskyddet löser ut eller att oljan mörknar snabbt. Gränser för den egna maskinen står i instruktionsboken.
Kan jag öka varvtalet för att få mer luft?
Luftmängden ökar ungefär i proportion till varvtalet, men det gör också effektbehovet, temperaturen och slitaget. Gör det bara om blockets tillverkare anger ett högre tillåtet varvtal och motorn har marginal. I övriga fall är en större kompressor rätt väg.
Varför går tvåstegskompressorer svalare?
De delar upp kompressionen i två steg med en mellankylare emellan. Varje steg får ett lägre tryckförhållande och därmed lägre sluttemperatur, och luften kyls innan den komprimeras vidare. Det ger lägre temperatur i blocket vid högre sluttryck.
Källor
- Atlas Copco: Compressed Air Manual (kompressionsvärme, kylning och tvåstegskompression)
- Kaeser Kompressoren: Compressed Air Engineering (ventilation och kylning av kompressorrum)
- U.S. Department of Energy: Improving Compressed Air System Performance, a sourcebook for industry (värme och energi i tryckluft)
- Tillverkarnas instruktionsböcker för kolvkompressorer (intermittens, varvtal och rotationsriktning)
Hittade du ett fel eller saknas något? Skriv till oss via kontaktsidan. Vi rättar sakfel och redovisar väsentliga ändringar på sidan Rättelser.