Große Hubkolbenkompressoren sind die Arbeitspferde der industriellen Gasverarbeitung, petrochemischer Anlagen und Kraftwerke. Dennoch ist eines ihrer hartnäckigsten und am häufigsten unterschätzten Probleme der Ölnebel und das Blow-by-Gas, das aus dem Kurbelgehäuse entweicht — es kontaminiert die Atmosphäre im Kompressorraum, erzeugt Brand- und Gesundheitsgefahren und beschleunigt den Verschleiß der umliegenden Anlagen. Eine ordnungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftungsfiltration ist keine Option, sondern eine grundlegende ingenieurtechnische Anforderung.
Was ist Kurbelgehäuse-Blow-by und warum ist er relevant?
In einem Hubkolbenkompressor sind die Kolbenringe niemals eine perfekte Abdichtung. Ein kleiner Anteil des verdichteten Gases — zusammen mit Öldampf und feinem Ölnebel — entweicht bei jedem Hub an den Ringen vorbei in das Kurbelgehäuse. Dies wird als Blow-by bezeichnet. Bei einer gut gewarteten Maschine ist der Blow-by gering. Bei einem gealterten oder stark belasteten Kompressor kann er erheblich sein — er erzeugt einen kontinuierlichen Strom ölbeladener Aerosole und Kohlenwasserstoffdämpfe, die irgendwohin müssen.
Ohne eine ausreichende Kurbelgehäuseentlüftungsfiltration sind die Folgen gravierend:
- Brand- und Explosionsgefahr: Ölnebel in Luft bildet ein brennbares Aerosol. Konzentrationen oberhalb der unteren Explosionsgrenze (UEG) in einem Kompressorraum stellen eine echte Zündgefahr dar.
- Gesundheitliche Belastung: Längere Einatmung von Ölnebelaerosolen ist mit Reizungen der Atemwege und — bei Mineralölen — potenziell karzinogener Exposition verbunden.
- Umweltrechtliche Nichteinhaltung: Das unbehandelte Ablassen von Kurbelgehäuseemissionen in die Atmosphäre wird durch industrielle Emissionsvorschriften zunehmend eingeschränkt.
- Gerätekontamination: Ölnebel setzt sich auf Schaltschränken, Instrumentierung und Konstruktionsflächen ab — und verursacht Korrosion und Isolationsversagen.
Wie die Koaleszenz-Entlüftungsfiltration das Problem löst
Die ingenieurtechnische Lösung ist ein Koaleszenz-Entlüftungsfilter, der direkt am Kurbelgehäuse-Entlüftungsanschluss montiert wird. Der Filter erfüllt gleichzeitig zwei Funktionen: Er entfernt Ölnebelaerosole aus dem Blow-by-Gas, bevor es abgelassen wird, und verhindert das Eindringen von atmosphärischem Staub und Feuchtigkeit zurück in das Kurbelgehäuse während der Ansaugphase des Kolbenhubs.
Die Koaleszensfiltration funktioniert, indem das ölbeladene Gas durch ein Borosilikatglas-Mikrofasermedium geleitet wird. Die feinen Fasern fangen submikrone Öltröpfchen durch Diffusions- und Abscheidemechanismen ab und lassen sie zu größeren Tropfen koaleszieren, die durch die Schwerkraft in einen Sumpf ablaufen. Das gereinigte Gas tritt durch die Außenfläche des Elements aus. Mit dem richtigen Elementtyp ist eine Effizienz von 99,99 % bei ≥ 0,1 µm erreichbar — entscheidend für die Abscheidung der einatembaren Fraktion des Ölnebels.
Für die Kurbelgehäuseentlüftung von Hubkolbenkompressoren bietet R+F FilterElements eine eigene Reihe von Koaleszenz-Entlüftungsfiltergehäusen der Serie RF-H-420 bis RF-H-456 an, die speziell für den Einsatz als Entlüftungsfilter mit niedrigem Differenzdruck ausgelegt sind. Diese Gehäuse nehmen R+F branded RF-CS-Koaleszenzelemente mit Silikatbinder-Konstruktion auf — ausgelegt für bis zu 200 °C für Anwendungen, bei denen die Kurbelgehäusetemperaturen erhöht sind.
Auslegung eines Kurbelgehäuse-Entlüftungsfilters: Wichtige Parameter
Die korrekte Auslegung eines Kurbelgehäuse-Entlüftungsfilters erfordert die Kenntnis mehrerer Parameter, die in der Spezifikationsphase häufig übersehen werden. Das R+F Engineering-Auslegungstool kann bei dieser Berechnung helfen, aber die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Eingangsgrößen und ihre typischen Bereiche für Hubkolbenkompressoren zusammen:
| Parameter | Kleiner Kompressor (<75 kW) | Mittlerer Kompressor (75–250 kW) | Großer Kompressor (>250 kW) |
|---|---|---|---|
| Typischer Blow-by-Volumenstrom | 2–10 m³/h | 10–60 m³/h | 60–300 m³/h |
| Ölnebelkonzentration | 20–80 mg/m³ | 50–150 mg/m³ | 100–300 mg/m³ |
| Empfohlenes Gehäuse | RF-H-420 (1-elementig) | RF-H-435 (4-elementig) | RF-H-456 (16-elementig) |
| Elementtyp | RF-CS (Silikat, 200 °C) | RF-CS (Silikat, 200 °C) | RF-CS (Silikat, 200 °C) |
| Ablassanschluss | Manueller Ablauf | Automatischer Schwimmerablauf | Automatischer Schwimmerablauf + Füllstandsalarm |
Industrieemissionsrichtlinie (2010/75/EU):
Installationshinweise für Hubkolbenkompressoren
Montageposition und Rohrleitungsausführung sind entscheidend für die Leistung eines Kurbelgehäuse-Entlüftungsfilters. Es gelten mehrere ingenieurtechnische Grundsätze:
Vertikale Montage und Schwerkraftablauf
Das Filtergehäuse muss vertikal mit dem Ablauf nach unten montiert werden. Koalesziertes Öl muss frei durch die Schwerkraft ablaufen — jeder Gegendruck am Ablauf führt dazu, dass Öl wieder in den Reingasstrom mitgerissen wird. Bei Mehrfachelement-Gehäusen wie dem RF-H-435 und RF-H-456 wird ein automatischer Schwimmerablauf dringend empfohlen, um ein Überfüllen des Sumpfs bei Hochlastbetrieb zu verhindern.
Dimensionierung der Entlüftungsleitung
Die Verbindungsleitung zwischen dem Kurbelgehäuse-Entlüftungsanschluss und dem Filtereinlass muss so dimensioniert sein, dass die Gasgeschwindigkeit unter 3 m/s bleibt. Hohe Geschwindigkeiten verursachen turbulentes Wiedereinreißen von Öltröpfchen, die sich bereits im Kurbelgehäuse abgeschieden haben. Eine kurze, gerade Strecke mit minimalen Bögen ist ideal. Wo lange Strecken unvermeidlich sind, reduziert ein Vorabscheider-Topf vor dem Filtergehäuse die Flüssigkeitsbelastung des Koaleszenzelements und verlängert die Standzeit.
Differenzdrucküberwachung
Ein Differenzdruckmessgerät oder -schalter über dem Filterelement ist für die Wartungsplanung unerlässlich. Mit zunehmender Beladung des Elements mit koalesziertem Öl und Partikeln steigt der Differenzdruck. Für den Kurbelgehäuse-Entlüftungsbetrieb beträgt ein typisches Wechselintervall 2.000–4.000 Betriebsstunden, dies variiert jedoch erheblich mit dem Ölverbrauch und der Blow-by-Intensität. Die direkte Überwachung des ΔP ist zuverlässiger als ein zeitbasierter Austausch. Die RF-CS-Elementserie ist in mehreren Größen erhältlich, die zur RF-H-420- bis RF-H-456-Gehäuseserie passen.
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Regulatorischer und sicherheitstechnischer Kontext
Europäische Industrieanlagen, die Hubkolbenkompressoren betreiben, müssen bei der Auslegung von Kurbelgehäuse-Entlüftungssystemen mehrere Rechtsrahmen berücksichtigen:
- ATEX-Richtlinie (2014/34/EU): Wenn der Kompressorraum als explosionsgefährdeter Bereich (Zone 1 oder Zone 2) eingestuft ist, müssen alle elektrischen Komponenten des Entlüftungssystems — einschließlich Ablassmagnetventile und ΔP-Schalter — ATEX-zertifiziert sein.
- Industrieemissionsrichtlinie (2010/75/EU): Kurbelgehäuseemissionen können in genehmigten Anlagen VOC-Emissionsgrenzwerten unterliegen. Die Koaleszensfiltration allein reicht möglicherweise nicht aus, wenn das Blow-by-Gas erhebliche leichte Kohlenwasserstofffraktionen enthält — eine nachgeschaltete Aktivkohle-Adsorptionsstufe (RF-AC-Element oder RF-DIA-Inline-Adsorber) kann erforderlich sein.
- Arbeitsplatzbezogene Exposition: EN 481 und EN 689 regeln die Messung und Beurteilung von Ölnebel am Arbeitsplatz. Die Einhaltung erfordert den Nachweis, dass die zeitgewichteten Durchschnittskonzentrationen (TWA) unter dem geltenden AGW bleiben.
Die richtige R+F-Lösung auswählen
R+F FilterElements bietet eine vollständige Reihe von Entlüftungs- und Abgasfiltergehäusen, die für die Kurbelgehäuseentlüftung von Hubkolbenkompressoren geeignet sind. Die Serie RF-H-420 bis RF-H-456 deckt Volumenströme von 5 m³/h bis 765 m³/h (freie Liefermenge) ab, mit Aluminium- oder 316L-Edelstahlkonstruktion je nach chemischen Kompatibilitätsanforderungen des Blow-by-Gases.
Für Anwendungen, bei denen das Blow-by-Gas H₂S oder andere aggressive Stoffe enthält, sind R+F branded RF-CS K-Typ-Elemente (Sauergas-Qualität) erhältlich. Wo eine besonders feine Ölnebelabscheidung erforderlich ist, um strenge Umwelteinleitungsgrenzwerte zu erfüllen, erreicht das RF-C-Koaleszenzelement in der Größe 51476 Restölaerosol-Konzentrationen unter 0,01 mg/m³ — weit innerhalb der strengsten regulatorischen Schwellenwerte.
Für eine Beratung zur Auswahl der richtigen Gehäusegröße und des richtigen Elementtyps für Ihren spezifischen Kompressor nutzen Sie das R+F Engineering-Auslegungstool oder kontaktieren Sie unser technisches Team direkt.
- Brand- und Explosionsgefahr:
- Koaleszenz-Entlüftungsfilter
- Die korrekte Auslegung eines Kurbelgehäuse-Entlüftungsfilters erfordert die Kenntnis mehrerer Parameter, die in der Spezifikationsphase häufig übersehen werden.
- Montageposition und Rohrleitungsausführung sind entscheidend für die Leistung eines Kurbelgehäuse-Entlüftungsfilters.
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