Die vom Kompressor angesaugte und verdichtete Luft enthält neben einem großen Wasserdampfanteil auch Verunreinigungen anderer Art wie Ölaerosole, Staub, Bakterien u.v.a.

Diese Verunreinigungen können hervorrufen:

  • Korrosion und Verschmutzung im Leitungsnetz
  • Druckverluste durch verunreinigte Rohrleitungen
  • höherer Verschleiß durch verminderte Schmierung an Pneumatik Elementen
  • Ausschuss oder Betriebsausfall an den Produktionsmaschinen
  • Ausschuss an Lackieranlagen u.v.m.

Alle diese Störungen kosten sehr viel Geld – ein Vielfaches des Aufwandes für eine optimal angepasste Druckluftaufbereitung.

Methoden der Drucklufttrocknung

Die unterschiedlichen Verfahren der Drucklufttrocknung können hinsichtlich der erreichbaren Drucktaupunkte und der hierzu notwendigen Energie unterteilt werden. Je nach Trocknungsprinzip wird der Energiebedarf in Form von Druckluftverbrauch oder als elektrischer Energiebedarf abgedeckt. Prinzipiell gilt, je trockener die Druckluft sein muss, desto teurer ist die Trocknung.

Daher sollte die Druckluft nur so weit getrocknet werden, wie es für die Verbraucher notwendig ist. Für die Drucklufttrocknung stehen verschiedene Trocknungsmethoden zur Verfügung:

  • Auskondensierung durch Kältetrocknung
  • Adsorption
  • Absorption
  • Diffusion

Am häufigsten werden in der Drucklufttechnik Kältetrockner, Adsorptionstrockner und bei kleineren Mengen auch Membrantrockner eingesetzt.

Kältetrocknung

Die Kältetrocknung beruht auf der mit abnehmender Temperatur abnehmenden Fähigkeit der Luft, Wasserdampf zu binden. Im Gegensatz zu kaltwasserbetriebenen Zwischenkühlern oder Nachkühlern werden Kältetrockner mit einem Kühlmittel in einem geschlossenen Kältekreislaufbetrieb. Die einströmende feuchte Druckluft wird zunächst im Gegenstrom zur abströmenden getrockneten Druckluft abgekühlt. Anschließend wird der Luft über den Kältekreislauf weitere Wärme entzogen, bis der gewünschte Drucktaupunkt erreicht ist.

Danach erfolgt im Gegenstrom-Wärmetauscher die Rückerwärmung bis nahe dem Eintrittszustand. Da die Druckluft zur Vermeidung von Eisbildung nicht unter 0 °C abgekühlt werden kann, ist der Einsatzbereich dieses Verfahrens zwar begrenzt (Drucktaupunkt bis herab zu ca. +3 °C), jedoch in den meisten Anwendungsfällen ausreichend.

Adsorptionstrocknung

Diese Trockner arbeiten nach dem Prinzip der Oberflächenadsorption. Wassermoleküle lagern sich an der Oberfläche des Trockenmittels an und werden durch Adhäsionskräfte gehalten.

Da sich das Trockenmittel (meist Silica-Gel, Aluminiumoxid, Molekularsiebe) während des Trockenvorgangs mit Feuchtigkeit anreichert, ist eine Regeneration erforderlich.

Zur Regeneration des Trockenmittels wird bei der sog. Warmregeneration erwärmte Luft durch das Trockenmittel geführt. Hierzu gibt es verschiedene Schaltungsvarianten, bei der die Wärme separat erzeugt wird (z.B. elektrisch) oder die in der Druckluft enthaltene Wärme verwendet wird (besonders bei trockenlaufenden Verdichtern).

Das letztere Verfahren ist besonders wirtschaftlich, da nur eine minimale elektrische Anschlussleistung benötigt und zugleich die Verdichter Abwärme sinnvoll genutzt wird. Weiterhin steht dem Verbraucher die volle Druckluftmenge ohne Spülverluste zur Verfügung.

Ein Nachteil des Verfahrens besteht allerdings in der Begrenzung des minimal erreichbaren Drucktaupunkts auf ca. -30 °C.

Bei der Kaltregeneration wird ein Teilstrom der entfeuchteten Druckluft (10-20%) im entspannten Zustand zur Regeneration des Trockenmittels abgezweigt. Die erforderliche Mindestmenge, die zur Regeneration abgezweigt werden muss, ist vom Betriebsdruck und der Wasserbeladung der Luft abhängig. Da die Regenerationsluft in diesem Fall vom Kompressor erst erzeugt werden muss, ist dies für die Wirtschaftlichkeit des Trockners ein ausschlaggebender Faktor.

Adsorptionstrockner bestehen i.d.R. aus zwei mit Trockenmittel gefüllten Behältern oder zwei voneinander getrennten Behälterbereichen, die wechselseitig mit feuchter Druckluft beaufschlagt werden. Während in einem Behälter (-bereich) die Luft getrocknet wird, findet in den anderen Behältern (-bereich) die Regeneration des Trockenmittels statt. Die Zyklen können fest oder belastungsabhängig gesteuert werden. Zum Einsatz kommen Adsorptionstrockner dort, wo sehr geringe Restfeuchten (Drucktaupunkt bis -80 °C) erforderlich sind, die den Einsatz von Kältetrocknern ausschließen.