Rahmenkonstruktion für Kolbenverdichter zur fundamentlosen Industrieaufstellung

Industrielle Kälte- und Prozesswärmesysteme stehen häufig vor baulichen Installationshindernissen aufgrund dynamischer Kräfte und mechanischer Schwingungen, die von schweren rotierenden Anlagen auf die Zwischen- und Hallenböden übertragen werden. Um strukturelle Resonanzen ohne kostspielige bautechnische Eingriffe zu dämpfen, integriert die moderne Anlagenarchitektur verwindungssteife Montagegrundrahmen und spezialisierte Dämpfungssysteme für industrielle Kälteanlagen, Kühllager sowie Rechenzentrumsanwendungen.

GEA präsentierte auf der Chillventa 2026 in Nürnberg eine neue, hochsteife Rahmenkonstruktion, die speziell für die Kolbenverdichteraggregate der Serie Grasso V entwickelt wurde. Das Unternehmen plant, diese Montagearchitektur bis Ende 2026 für die ersten Einheiten der Grasso-V-Serie einzuführen, gefolgt von einer schrittweisen Freigabe für das gesamte Produktportfolio, um die Kälteinstallation zu vereinfachen und die Flexibilität bei der Anlagenplanung zu erhöhen.

Schwingungsisolierung und fundamentlose Maschinenaufstellung
Kolbenmaschinen erzeugen naturgemäß unkompensierte oszillierende und rotierende Massenkräfte, die sich in Gebäudeböden fortpflanzen und herkömmlicherweise schwere, gegossene Beton-Trägheitsblöcke erfordern, um die Maschinen zu stabilisieren. Der von GEA entwickelte Rahmen dämpft diese Schwingungen direkt an der Quelle durch eine hohe strukturelle Steifigkeit in Verbindung mit dedizierten Schwingungsdämpfern oder Federisolatorsystemen.

Durch den Abbau mechanischer Restschwingungen erfüllt die Baugruppe die Schwingungsgrenzwerte nach ISO 20816-8 („Mechanische Schwingungen – Messung und Bewertung der Schwingungen von Maschinen – Teil 8: Kolbenkompressorsysteme“). Die Erfüllung dieser internationalen Norm bestätigt, dass die Gesamtschwingungswerte an nicht rotierenden Bauteilen innerhalb zulässiger Grenzwerte bleiben, ohne auf ein verankertes Betonfundament angewiesen zu sein. Infolgedessen können Anlagenplaner Einheiten in zuvor unzulässigen Bereichen positionieren, wie etwa auf Zwischenbühnen, in oberen Stockwerken, auf leichten Stahlbaustrukturen oder in statisch eingeschränkten Nachrüstungsanlagen.

Industrielle Kälteanlagenarchitektur und Anwendungen mit natürlichen Kältemitteln
Die Grasso-V-Serie umfasst vorkonfektionierte, werksgeprüfte Kolbenverdichter-Skid-Aggregate, die für industrielle Kälte- und Heizanwendungen ausgelegt sind. Jedes Skid beinhaltet den Verdichterblock, den Antriebsmotor, das Ölmanagementsystem, Sicherheitsventile, Sensorik und eine integrierte Steuerung. Die Verdichtereinheiten arbeiten überwiegend mit Ammoniak (R717), einem natürlichen Kältemittel, das im industriellen Umfeld aufgrund eines Treibhauspotenzials (GWP) von null und eines Ozonabbaupotenzials (ODP) von null bevorzugt wird.

Zu den wichtigsten industriellen Anwendungsbereichen gehören die Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung, die temperaturgeführte Logistik, industrielle Wärmepumpen und die Kühlung von Rechenzentrumsinfrastrukturen. Durch den Verzicht auf Masse und Stellfläche eines massiven Betonsockels reduziert der neu gestaltete Rahmen das gesamte Betriebsgewicht sowie die für die Installation erforderliche Grundfläche. Diese Reduzierung von Bauleistungen verkürzt die mechanischen Montagezeiten, minimiert Betriebsunterbrechungen bei Anlagenaustauschen und senkt die Gesamtinstallationskosten.

Zusätzlicher Kontext:
Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleiche, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren.

Industrielle Kolbenverdichter, die mit natürlichen Kältemitteln wie Ammoniak oder Kohlendioxid (R744) betrieben werden, erzeugen typischerweise niederfrequente Massenkräfte erster und zweiter Ordnung, die eine Herausforderung für die Schwingungsisolierung darstellen. Nach ISO 20816-8 werden Kolbenkompressorsysteme anhand spezifischer Schwingungskriterien für Schwingweg, Schwinggeschwindigkeit und Schwingbeschleunigung in Abhängigkeit von Maschinendrehzahl, Nennleistung und Stützsteifigkeit (starre versus flexible Aufstellung) klassifiziert.

Im traditionellen Anlagenbau erforderte die fundamentlose Entkopplung von Verdichtern typischerweise entweder massive Stahl-Untergestelle (häufig betonverfüllt) oder einen aktiven dynamischen Massenausgleich. Konkurrierende Lösungen für Industrie-Verdichteraggregate von Herstellern wie Bitzer, Sabroe (Johnson Controls) und Vilter (Emerson) begegnen der Aufstellungsflexibilität mit unterschiedlichen Konstruktionsansätzen: Sabroe-Aggregate nutzen häufig spezielle Profilstahlrahmen mit Elastomer- oder Schraubenfederlagern, die auf eine geringe dynamische Übertragbarkeit ausgelegt sind, während Vilter-Einschraubenkompressoren aufgrund ihrer symmetrischen rotierenden Verdichtungsgeometrie von Natur aus geringere freie Massenkräfte aufweisen. Das vollständige Einhalten der ISO 20816-8 auf einer flexiblen Rahmenplattform eliminiert den bautechnischen Planungsaufwand sowie die Aushärtezeit – bei Konstruktionsbeton oft 28 Tage –, die bei schnellen industriellen Nachrüstungen anfallen.

Bearbeitet von Natania Lyngdoh, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

www.gea.com