Kompressoren: Technik und Anwendung

Ein Kompressor kann eigentlich nur eins, das aber besonders gut: Luft ansaugen, verdichten und mit erhöhtem Druck wieder abgeben.

Das klingt zunächst nicht sehr aufregend, doch Druckluft lässt sich für zahllose Aufgaben nutzen. Das beginnt beim Füllen von Reifen, geht über das Fortblasen von Staub bei der Reinigung von Maschinen, Werkstatt und Werkstücken und reicht hin bis zum Antrieb zahlreicher mechanischer Werkzeuge.

Für all diese Aufgaben muss der Kompressor die passenden Fähigkeiten mitbringen: Mal wird ein besonders hoher Luftdruck gebraucht, mal sind es große Mengen Druckluft, mal beides. Dies verlangt nach einer sorgfältigen Auswahl des Kompressors – das dafür notwendige Know-how und technische Hintergrundwissen erhalten Sie hier.

So funktioniert ein Kompressor

Im Kolbenverdichter wird beim Herausziehen des Kolbens (1) durch das Einlassventil (4) Luft in den Zylinder (2) gesogen. Beim anschließenden Hineinschieben des Zylinders schließt sich das Einlassventil, die verdichtete Luft wird durch das Auslassventil (5) abgegeben. Die Dichtungen (3) verhindern, dass Luft hinter den Kolben strömt.

Die gebräuchlichste Form des Luftverdichters ist der Kolbenkompressor. Darin bewegt sich wie beim Verbrennungsmotor ein Kolben, der innerhalb eines Zylinders läuft. Bei der Bewegung aus dem Zylinder heraus wird durch ein Ventil oder eine Membran Luft aus der Umgebung angesaugt. Bewegt sich der Kolben wieder in den Zylinder hinein, schließt sich das Ansaugventil und die verdichtete Luft wird über ein zweites Ventil ausgestoßen. Beim Verdichten erwärmt sich die Luft übrigens deutlich, deshalb sind Kompressoren oft mit Kühlrippen versehen.

Die Druckluft verlässt den Kompressor nicht gleich wieder, sondern wird außer bei Kleinstkompressoren in einem Vorratskessel gespeichert, der je nach Modell von wenigen Litern bis zu 50 oder mehr Litern Druckluft speichert.

Der Verdichterkolben wird bei den meisten für Haushalt und Werkstatt verwendeten Kompressoren über einen Riemenantrieb von einem Elektromotor angetrieben. Sehr große Kompressoren, wie sie etwa im Straßenbau für den Betrieb von Presslufthämmern zum Einsatz kommen, werden auch mit Dieselmotoren angetrieben, aber das ist bei der privaten Verwendung fast nie und in Werkstätten nur sehr selten der Fall. Wer einen Kompressor einsetzen möchte, sollte also einen Stromanschluss in Reichweite haben.

Luftmenge und Druckabgabe

Den Druck, der schließlich in Richtung Werkzeug abgegeben wird, stellt man am Druckminderer ein. Mithilfe eines Manometers kann man den aktuellen Druck ständig im Auge behalten.

Den für die verschiedenen Aufgaben erforderlichen Druck zu erreichen, ist fast nie ein Problem. Selbst viele Kleinkompressoren können schon 8 bis 10 bar bereitstellen. Auch eine größere Luftmenge bei verhältnismäßig geringem Druck zu liefern, ist für viele Kompressoren eine lösbare Aufgabe. Aufwendig wird die Sache erst dann, wenn zugleich hoher Druck und eine große Luftmenge angefordert werden.

Der Grund dafür: Da die Luft für die Erzielung eines hohen Drucks stark verdichtet werden muss, müsste ein Kompressor ganz erhebliche Mengen Luft ansaugen, um große, stark komprimierte Druckluftmengen kontinuierlich abgeben zu können – der Konstruktionsaufwand für die Einheit aus Kolben und Zylinder wäre recht hoch. Deshalb greift man zu einem Kniff: Man speichert Druckluft in einem Vorratsbehälter, dem Druckluftkessel. Der Druckbehälter wird durch den Kompressor gefüllt und die Druckluft bei der Verwendung aus dem Behälter entnommen.

Das bringt zwei Vorteile mit sich: Zum einen steht der Vorrat im Druckbehälter kontinuierlich zur Verfügung – je größer der Behälter ist, desto mehr Druckluft kann ohne Unterbrechung entnommen werden. Zum anderen muss der Kompressor nur dann anspringen, wenn der Druck im Behälter unter einen bestimmten Wert sinkt. Das verlängert nicht nur die Lebensdauer des Kompressors, sondern schont auch die Nerven des Anwenders, denn die Aggregate erreichen oft einen sehr prägnanten Schallpegel.

Beschränkt sich die Anwendung auf Arbeiten mit geringem Luftbedarf, etwa das Füllen von Reifen oder den Betrieb von Naglern, Tackern oder Nietern, kann ein großer Kessel allerdings auch hinderlich sein. Dann nämlich muss vor jedem Einsatz zunächst das gesamte Volumen des Behälters auf den erforderlichen Druck gebracht werden und es entstehen lästige Wartezeiten.

Druckluftwerkzeuge haben einen sehr unterschiedlichen Luftbedarf. Während eine Nagelpistole mit sehr geringen Luftmengen um die 0,5 l/m auskommt, ...
... benötigen Farbsprühpistolen schon um die 200 l/m. Das überfordert schon die meisten Kompaktkompressoren.

Wichtige Kenngrößen von Kompressoren

Entscheidend ist es also, einen Kompressor zu wählen, der in Luftmenge und Druckabgabe an den Bedarf der jeweils für die häufigsten Einsatzzwecke verwendeten Werkzeuge und Vorsatzgeräte angepasst ist. Bei der Auswahl kann man sich dabei auf drei wesentliche Kenngrößen stützen.

1. Liefermenge

Diese Größe wird auch Abgabeleistung genannt und in Liter pro Minute (l/min) gemessen. Die Liefermenge sollte mindestens dem Luftmengenbedarf der meistverwendeten Anwendungen oder Werkzeuge entsprechen, sonst sind häufige Zwangspausen zum Auffüllen des Kessels zu erwarten.

2. Kesselgröße

Diese Größe wird in Litern gemessen und gibt den Druckluftvorrat an, der zwischengespeichert werden kann. Der Kessel sollte zum Luftbedarf passen, also weder zu klein gewählt werden noch überdimensioniert sein.

3. Maximaldruck

Er ist für besonders druckintensive Arbeiten interessant. Für Anwendungen, die einen Druck von lediglich wenigen bar erfordern, genügt der Maximaldruck nahezu aller Kompressoren.

Sonstige Werte

Andere technische Angaben sind zwar informativ, aber weniger relevant für die Kaufentscheidung. Dazu zählen etwa die Ansaugleistung (in l/m) oder das Volumen (in l/min), mit dem der Kessel befüllt wird.

Interessant ist noch die Art der Spannungsversorgung. Kleinst-Kompressoren benötigen häufig 12 Volt Gleichspannung und können so aus dem Bordnetz eines Autos versorgt werden. Die weitaus meisten elektrisch angetriebenen Kompressoren arbeiten jedoch mit 230 Volt Wechselspannung, können also am normalen Haushaltsnetz betrieben werden. Einige leistungsstarke große Kompressoren verlangen nach einem dreiphasigen 400-Volt-Anschluss – er muss dann natürlich am Einsatzort vorhanden sein.

Im Zweifelsfall empfiehlt sich auch ein Blick auf die Leistungsaufnahme des Kompressors (in Watt angegeben, oft zusätzlich auch in PS). Teilen Sie diesen Wert in Watt bei einer Versorgung am normalen Haushaltsstrom durch 230, dann erhalten Sie den Strom in Ampere, mit dem der jeweilige Stromkreis belastet wird. Stellen Sie sicher, dass die betreffende Steckdose in Garage oder Werkstatt ausreichend abgesichert und der Stromkreis entsprechend belastbar ist.

Druckluft-Kompressor auswählen

Nach all der Theorie wird es nun Zeit, bei der Geräteauswahl konkreter zu werden. Um die Sache nicht zu kompliziert zu machen, kann man Kompressoren in drei große Gruppen aufteilen, die sich in den wesentlichen Kenngrößen ähneln.

Kleinst- oder Mini-Kompressoren

Ein Minikompressor besitzt keinen Kessel, sondern gibt die Druckluft direkt ab. Er erreicht hohe Drücke, liefert aber nur geringe Luftmengen und ist für den Dauerbetrieb meist ungeeignet.

Darunter kann man die 12-Volt-Kompressoren sowie Mini-Kompressoren zählen, die wahlweise mit 12 oder 230 V betrieben werden. Leistungsmäßig damit vergleichbar sind oft spezielle Airbrush-Kompressoren, die wir weiter unten gesondert ansprechen.

Kleinst-Kompressoren eignen sich sehr gut zum Füllen von Reifen, Luftmatratzen oder Bällen. Sie besitzen keinen Kessel, sondern befördern die Luft gleich aus dem Kompressor ins jeweilige Ziel. Die Liefermenge hält sich meist in engen Grenzen, der maximal erreichbare Druck kann sich aber mit großen Kompressoren messen. Der Grund liegt auf der Hand: Einige typische Aufgaben für diese Kompressorengattung erfordern hohe Drücke. So werden schmale Rennrad-Reifen nicht selten mit 7 bis 8 bar oder mehr aufgepumpt.

Kleinst- oder Mini-Kompressoren kommen oft schon mit einer Anzahl von Adaptern für verschiedene Ventile an Auto- oder Fahrradreifen, für die Ventile von Bällen und Luftmatratzen. Falls nicht, lohnt sich in jedem Fall der Kauf eines Adapter-Satzes, denn damit kann der kleine Kompressor sehr vielseitig genutzt werden.

Wegen des hohen erreichbaren Drucks könnte man nun auf den Gedanken kommen, den Kleinst-Kompressor auch für Nagler, Tacker oder Fettpresse zu nutzen, schließlich werden dafür nur geringe Luftmengen benötigt. Empfehlenswert ist das jedoch nicht, da solche Aufblas-Kompressoren nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt sind und man ihnen durch die Zweckentfremdung schadet.

Ein Kompaktkompressor besitzt einen kleinen Kessel, liefert hohe Drücke bei kleinen Luftmengen und ist sehr gut transportierbar.

Kompakt-Kompressoren

Hierzu zählen kompakte, oft auf einem Fahrgestell aufgebaute Kompressoren, die ebenfalls hohen Druck bis etwa 10 bar liefern, aber nur einen verhältnismäßig kleinen Kessel mit etwa 5 bis 25 Liter Volumen besitzen.

Sie beherrschen alle Aufgaben, die auch ein Mini-Kompressor erledigt, können zusätzlich aber auch für die gründliche Reinigung mit der Ausblaspistole oder für Werkzeugeinsätze mit geringem Luftbedarf genutzt werden, also etwa Tackern, Nageln oder Nieten, in gewissen Grenzen auch zum Sandstrahlen oder Lackieren.

Ein Kompakt-Kompressor lässt sich problemlos in den Kofferraum packen und deshalb leicht an verschiedenen Einsatzorten betreiben.

Werkstatt-Kompressoren

Werkstattkompressoren gibt es in recht unterschiedlichen Größen und Leistungsklassen. Sie lassen sich mit ihren Rädern versetzen, sind aber nicht mehr wirklich transportabel.

Diese Geräte besitzen zwar meist ebenfalls ein Räderpaar, sind aber schon so groß und schwer, dass man sie recht gut in der Werkstatt versetzen kann, für den Betrieb an häufig wechselnden Einsatzorten jedoch seltener nutzen wird.

Sie sind in aller Regel für den Dauerbetrieb geeignet und liefern mit leistungsfähigen Motoren und einem Druckbehälter ab 50 Liter Volumen genug Luft für leistungshungrigere Anwendungen.

Die Bandbreite der Leistungsfähigkeit ist hier recht hoch. Für den Profieinsatz gedachte Kompressoren besitzen teilweise auch Verdichter mit zwei Zylindern und können große Luftmengen liefern – die Luftleistung von Werkstattkompressoren beginnt bei etwa 100 l und reicht bis zu etlichen hundert Litern.

Auch die Werkstattkompressoren sind von den Einsatzgebieten her abwärtskompatibel, doch muss man hier mit wachsender Kesselgröße immer länger auf den vollständigen Druckaufbau warten. Es lohnt sich also, solch einen Kompressor sorgfältig anhand der beabsichtigten Nutzung auszuwählen und eher noch einen Mini-Kompressor dazuzukaufen, statt häufiger Arbeiten mit einem überdimensionierten Gerät auszuführen.

Sonderfall stationärer Kompressor

Vorwiegend in Gewerbebetrieben werden auch stationäre Kompressoren genutzt, die ortsfest installiert werden und über ebenso fest verlegte Leitungen einen oder mehrere Arbeitsplätze mit Druckluft versorgen.

In Privathaushalten oder in Kleinbetrieben wird man solche Kompressoren selten antreffen, in Autowerkstätten und ähnlichen Umgebungen schon häufiger und in Industriebetrieben in teils erheblicher Größe.

Öl oder kein Öl in der Luft?

Bei ölgeschmierten Kompressoren muss regelmäßig der Ölstand geprüft und bei Bedarf Schmiermittel nachgefüllt werden.

Auch die beweglichen Teile im Verdichter und in mechanischen Druckluftwerkzeugen sind durch Verschleiß gefährdet. Deshalb werden sie meist mit Öl geschmiert.

Das führt dann dazu, dass sich in der Druckluft ein feiner Ölnebel findet, der bis ins Werkzeug transportiert wird und auch dort seine vor Abrieb schützende Wirkung entfaltet.

Das Öl für den Verdichter kann man meist direkt am Kompressor nachfüllen. Damit auch die Werkzeuge ausreichend versorgt werden, kann man Nebelöler verwenden, die oft zusammen mit einem Druckminderer eine Einheit bilden.

Tipp: Sollen nur einzelne Werkzeuge mit Öl versorgt werden, lassen sich kleine Öler auch direkt am Druckluftzufluss des Werkzeugs montieren.

Öl ist allerdings nicht immer erwünscht. Zum Lackieren etwa kann man alles mögliche brauchen, ganz sicher aber kein Öl in der Luft. Die Arbeitsergebnisse könnten durch die Wechselwirkung zwischen Lack und Öl verdorben werden.

Beim Lackieren darf sich kein Öl in der Druckluft befinden. Hier verwendet man einen ölfreien Kompressor oder filtert das Öl notfalls am Druckminderer aus.

Deshalb gibt es ölfreie Kompressoren. Sie filtern im einfachsten Fall das Restöl beispielsweise im Druckminderer aus. Das ist allerdings ein Kompromiss. Echte ölfreie Kompressoren kommen tatsächlich ohne Ölschmierung im Verdichter aus, etwa durch die Verwendung geeigneter Lagermaterialien.

Bei gleicher Luftleistung sind ölfreie Kompressoren tendenziell teurer als ihre geschmierten Vettern. Zudem erhitzen sie sich stärker und sollten deshalb regelmäßige Abkühlpausen einlegen.

Zu den typischen ölfreien Anwendungen zählt unter anderem auch der Einsatz von Airbrush-Kompressoren. Sie liefern ölfreie Luft für künstlerische oder dekorative Zwecke und besitzen oft ähnliche Leistungswerte und Abmessungen wie Mini-Kompressoren. Im Unterschied zu ihnen sind sie auch für den Dauerbetrieb geeignet, um lange Arbeitssitzungen überstehen zu können. Sie sind zudem besonders leise und eignen sich damit für die Anwendung im Atelier. Und schließlich liefern sie als Spezialisten deutlich geringere Drücke – mehr als 1,5 bis etwa 3 bar braucht man für Airbrush nicht, bei Techniken wie dem Bodypainting ist hoher Druck sogar gänzlich unerwünscht.

Luftleitungen

Bei Privatanwendern und in kleinen Werkstätten gelangt die Druckluft meist über einen flexiblen Schlauch vom Kompressor an den Einsatzort. Fest verlegte Druckleitungen sind in diesen Umgebungen eher ungebräuchlich. Anschluss finden die Schläuche mit genormten Kupplungen.

In aller Regel gehören Druckschläuche bereits zum Lieferumfang des Kompressors. Trotzdem wird man meist zusätzliche Schläuche brauchen: Lange Schläuche, besonders praktisch auf einer Schlauchtrommel, erhöhen die Reichweite, ohne das Gerät ständig versetzen zu müssen. Schläuche mit unterschiedlichen Durchmessern können an den Luftbedarf angepasst die Werkzeuge optimal versorgen. Für ölfreie und ölgeschmierte Verwendung sollte man ebenfalls getrennte Schläuche verwenden (und sie gleich eindeutig markieren). Und schließlich gibt es Anwendungen, für die man lieber einen gerade verlegten Schlauch verwendet, und andere, bei denen ein kompakter Spiralschlauch günstiger ist.

Im Laufe der Zeit werden Sie bei häufiger Druckluftnutzung deshalb vermutlich verschiedene Schläuche hinzukaufen. Hier sollte man nicht am falschen Ende sparen. Das gilt nicht nur, weil hochwertiges, normgerechtes Zubehör länger hält, sondern auch wegen der potenziellen Risiken, die die Drucklufttechnik mit sich bringt: Ein platzender Schlauch oder eine sich unvermutet lösende Kupplung sind gefährlich und können zu ernsthaften Verletzungen führen.

Eine Schlauchtrommel ist praktisch, wenn man häufig in größeren Entfernungen vom Kompressor arbeitet.
Der Spiralschlauch erlaubt flexibles Arbeiten in wechselnden Entfernungen vom Kompressor, ohne dass Unordnung entsteht.

Sicherheit geht vor – 7 Tipps zur Nutzung von Druckluft

Nicht nur defekte Druckluftsysteme bergen Gefahren, auch beim ganz normalen Umgang mit Kompressoren und Druckluftwerkzeugen sollte man umsichtig handeln und den gesunden Menschenverstand walten lassen. Auch für Privatanwender lohnt sich deshalb die Befolgung einiger Regeln:

  1. Richten Sie den Druckluftstrahl, etwa den einer Ausblaspistole, nie auf andere Menschen, auch nicht auf sich selbst. Empfindliche Körperteile wie die Augen oder Ohren sind unmittelbar gefährdet, Druckluft kann aber zum Beispiel auch durch kleine Verletzungen unter die Haut dringen und daraus großflächige Verletzungen entstehen lassen.

  2. Auch das Abblasen von am Körper befindlicher Arbeitskleidung ist zu unterlassen. Nicht nur, weil die Kleidung selbst beschädigt werden kann, bei hohem Druck können auch größere Luftmengen durch die Kleidung hindurch in Körperöffnungen dringen und schwere Verletzungen hervorrufen.

  3. Arbeiten Sie möglichst mit einem geeigneten Gehörschutz, also mit Ohrenstöpseln oder einem Kapselgehörschutz. Auch Druckluftwerkzeuge erzeugen Geräusche, die auf die Dauer gehörschädigend wirken. Außerdem entsteht etwa beim Ausblasen durch die Druckluft selbst ein hochfrequentes Zischen, das das Gehör beeinträchtigen kann.

  4. Benutzen Sie Druckluft nicht als Besenersatz. Das kann erhebliche Mengen Staub oder gar Schadstoffe aufwirbeln und zu Atemwegsreizungen führen.

  5. Arbeiten Sie nur mit dem benötigten Druck, den Sie am Druckminderer einstellen. Überhöhter Druck beschleunigt die Arbeit nicht.

  6. Unterschätzen Sie nie den gespeicherten Druck in Druckluftschläuchen. Hier sind teils erhebliche Energiemengen verborgen, die beim plötzlichen Lösen von Verbindungen oder beim Verwenden ungeeigneter Verbindungselemente gefährlich werden können. Entschärfen lassen sich solche Gefahrenquellen durch Sicherheitskupplungen, die beim Öffnen den Luftstrom unterbrechen bzw. sich nur bei ungefährlichen Drücken öffnen lassen.

  7. Bei Defekten basteln Sie nicht selbst am Kompressor, vor allem nicht am Druckbehälter, und entfernen Sie keine Schutzabdeckungen an beweglichen Teilen. Wenn Sie den Behälter aus irgendeinem Grund einmal öffnen oder demontieren müssen, darf das nur bei Druckfreiheit geschehen. Noch besser: Überlassen Sie Wartungs- und Prüfarbeiten einem Fachbetrieb.

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Bildnachweis
  1. "Kompressor und Reifen" (Originalbild): adewhite, Lizenz: CC0 1.0 / pixabay.com

  2. "Arbeitsprinzip Kolbenverdichter" (Kompresors.svg) von Yyy (via Wikimedia Commons), Lizenz: CC BY-SA 3.0, skaliert, beschnitten

  3. "Anschlussarmatur mit Druckminderer" (NAKATOMI Oil-less air compressor CP-100 Regulator オイルレス エアコンプレッサー レギュレーター) von Laineema, Lizenz: CC BY 2.0, skaliert, beschnitten

  4. "Druckluftnagler" (Originalbild): Jonas Bergsten, Lizenz: Public Domain / Wikimedia Commons

  5. "Farbsprühpistole" (Originalbild): United States Marine Corps, Lizenz: Public Domain / Wikimedia Commons

  6. "Minikompressor" (Originalbild): Steve Buissinne, Lizenz: CC0 1.0 / pixabay.com

  7. "Kompaktkompressor" (Originalbild): kropekk_pl, Lizenz: CC0 1.0 / pixabay.com

  8. "Werkstattkompressor" (Sealey SA5020 50 Litre Compressor) von Mark Hunter, Lizenz: CC BY 2.0, skaliert, beschnitten

  9. "Kompressor-Öl" (Originalbild): qianchang, Lizenz: CC0 1.0 / pixabay.com

  10. "Anwendung Lackieren" (Originalbild): Eccofinishing, Lizenz: CC0 1.0 / pixabay.com

  11. "Druckluftschlauch auf Trommel" (Originalbild): davidgast, Lizenz: CC0 1.0 / pixabay.com

  12. "Druckluftschlauch Spiralform" (Originalbild): PublicDomainPictures, Lizenz: CC0 1.0 / pixabay.com

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