Ansaugleistung und Liefermenge: die Zahl, die nicht ankommt

Zwei Größen, ein Anschluss

Ein Kolbenkompressor saugt Luft an, verdichtet sie und schiebt sie in einen Kessel. An beiden Enden dieses Vorgangs lässt sich eine Luftmenge messen, und beide werden in Litern je Minute angegeben.

Die Ansaugleistung wird am Eingang gemessen. Sie beschreibt, wie viel Luft der Verdichter theoretisch bewegt, und wird ohne Gegendruck ermittelt. Sie ist eine Eigenschaft der Mechanik: Hubraum mal Drehzahl, im Wesentlichen.

Die Liefermenge wird am Ausgang gemessen, und zwar gegen den Druck, unter dem die Anlage arbeitet. Sie ist immer kleiner, weil ein Teil der angesaugten Luft im Zylinder verbleibt, weil Undichtigkeiten auftreten und weil verdichtete Luft sich erwärmt und beim Abkühlen an Volumen verliert.

Für die Frage, ob ein Werkzeug versorgt wird, zählt ausschließlich die Liefermenge bei dem Druck, unter dem gearbeitet wird. Alles andere ist Mechanik.

Warum die größere Zahl beworben wird

Dass die Ansaugleistung im Prospekt steht, hat einen naheliegenden und einen sachlichen Grund. Der naheliegende ist, dass sie die größere Zahl ist. Der sachliche ist, dass sie einfacher zu ermitteln ist.

Eine Ansaugleistung lässt sich ohne besonderen Aufwand bestimmen. Eine Liefermenge verlangt eine Messung gegen definierten Gegendruck, und weil sie vom Druck abhängt, ist ein einzelner Wert genau genommen unvollständig — sinnvoll wäre eine Kennlinie über den Druckbereich.

Für den Käufer bleibt das Ergebnis unbefriedigend. Er liest eine Zahl, die eine Aussage über die Leistungsfähigkeit suggeriert, und bekommt eine Aussage über den Hubraum. Zwischen beiden liegt bei üblichem Werkzeugdruck ein Faktor, den er aus dem Datenblatt nicht entnehmen kann.

Physikalisch hat der Abfall drei Ursachen, und alle drei wachsen mit dem Gegendruck. Die erste ist der Totraum: Am oberen Umkehrpunkt des Kolbens bleibt ein kleines Volumen verdichteter Luft im Zylinder, das sich beim Rückhub wieder ausdehnt und den Ansaugvorgang verkürzt. Je höher der Enddruck, desto stärker wirkt dieser Effekt.

Die zweite ist die Erwärmung. Verdichtete Luft wird heiß, und heiße Luft nimmt mehr Raum ein als kalte. Was der Verdichter in den Kessel schiebt, schrumpft dort beim Abkühlen — ein Teil der scheinbar geförderten Menge verschwindet also nachträglich. Die dritte sind Undichtigkeiten an Ventilen und Kolbenringen, die mit steigendem Druck zunehmen.

Keiner dieser Effekte lässt sich aus dem Datenblatt herauslesen. Sie erklären aber, warum der Abfall nicht linear verläuft und warum eine einzelne Liefermengenangabe ohne Bezugsdruck nichts wert ist: Sie beschreibt einen Punkt auf einer Kurve, deren Verlauf unbekannt bleibt.

Die Norm, die es dafür gibt

Für die Leistungsdaten von Verdrängerkompressoren existiert eine internationale Abnahmeprüfnorm. Sie heißt ISO 1217, trägt den deutschen Titel „Verdrängerkompressoren — Abnahmetests" und steht in der Ausgabe 2009-07.

Sie beschreibt, wie die Leistungsdaten eines Verdrängerkompressors abzunehmen sind, und ist damit die Referenz, auf die sich belastbare Liefermengenangaben stützen. Wer im Industriebereich einen Kompressor beschafft, findet die Angabe „Liefermenge nach ISO 1217" regelmäßig im Datenblatt.

Im Marktausschnitt für Heimwerker und Kleinbetriebe kommt sie in den geprüften Unterlagen nicht vor. Kein einziges der fünfzehn Geräte verweist auf eine Abnahmenorm für seine Luftmengenangabe. Das ist zulässig — eine Pflicht dazu besteht nicht — und es erklärt, warum die Angaben nicht vergleichbar sind.

Die einzige veröffentlichte Kurve

Für genau ein Gerät aus fünfzehn lässt sich die Frage beantworten, wie stark die Luftmenge zum Betriebsdruck hin abfällt. Scheppach veröffentlicht für ein 24-Liter-Silent-Modell eine vollständige Luftleistungskurve über sieben Druckstufen.

Das Gerät hat nach Herstellerangabe eine Ansaugleistung von 230 Litern je Minute. Die Kennlinie dazu lautet:

Der praktische Wert dieser Tabelle liegt genau darin. Wer bisher annahm, von einer Ansaugleistung bleibe bei Betriebsdruck vielleicht ein Drittel weniger übrig, sieht hier, dass es eher vier Fünftel weniger sind. Diese Größenordnung ist die brauchbarste Information, die dieser Marktausschnitt zum Thema hergibt.

Eine Liefermenge bei null bar

Zwei der fünfzehn Geräte nennen überhaupt eine Liefermenge. Beide stammen von demselben Hersteller, und bei einem steht der entscheidende Zusatz dabei.

Das Datenblatt führt: „Ansaugleistung: 150 l/min" und darunter „eff. Liefermenge 0 bar: 130 l/min". Der Zusatz ist ehrlich — der Hersteller sagt, worauf sich seine Zahl bezieht. Er entwertet die Angabe für den Werkzeugbetrieb allerdings vollständig.

Bei null bar arbeitet kein Druckluftwerkzeug. Ein Nagler braucht sechs bis sieben bar, ein Schlagschrauber sechs Komma zwei, eine Ausblaspistole immerhin einige bar. Der einzige Betriebspunkt, für den die Zahl gilt, ist der, den es im Betrieb nie gibt.

Eine Liefermenge ohne Bezugsdruck ist unvollständig. Eine Liefermenge bei null bar ist vollständig und trotzdem unbrauchbar.

Bemerkenswert bleibt, dass dieser Hersteller damit immer noch mehr sagt als dreizehn andere. Wer „eff. Liefermenge 0 bar" liest, weiß wenigstens, woran er ist. Wer nur eine Zahl ohne Feldnamen liest, weiß es nicht.

Eine praktische Anschlussfrage lässt sich mit derselben Kurve beantworten: Wie lange braucht der Kompressor, um seinen Kessel zu füllen? Bei einem 24-Liter-Kessel, der von null auf acht bar gebracht werden soll, sind rund 190 Liter Luft bei Umgebungsdruck einzubringen. Mit einer Luftleistung, die von 100 Litern je Minute bei einem bar auf 40 bei sieben bar fällt, dauert das mehrere Minuten — nicht die knappe Minute, die eine Rechnung mit der Ansaugleistung ergäbe.

Das ist keine Herstellerangabe, sondern eine Überschlagsrechnung dieses Artikels, und sie wird hier nicht auf einen Minutenwert festgelegt. Was sie zeigt: Auch die Wartezeit vor der ersten Entnahme hängt an der Liefermenge, nicht an der beworbenen Zahl. Wer den Kompressor morgens einschaltet und sofort loslegen will, merkt den Unterschied als Erstes.

Vier Namen für zwei Größen

Über die fünfzehn Geräte hinweg sind vier verschiedene Bezeichnungen für die Luftmenge in Gebrauch. Zwei davon meinen dasselbe, zwei etwas anderes.

Ansaugleistung ist die häufigste Bezeichnung und wird von den meisten Herstellern verwendet. Saugleistung taucht bei genau einem Hersteller auf und meint dasselbe. Effektive Liefermenge bezeichnet die Größe am Ausgang. Luftleistung bei n bar ist die präziseste Form derselben Größe, weil sie den Bezugsdruck mitführt — sie kommt in genau einer Kennlinie vor.

Für den Vergleich zweier Datenblätter ist diese Vielfalt lästiger, als sie klingt. Wer „180 l/min Saugleistung" gegen „145 l/min eff. Liefermenge" hält, vergleicht die größere Größe des einen mit der kleineren des anderen — und kommt zu genau dem falschen Schluss.

Was fünfzehn Datenblätter hergeben

Für diesen Bereich wurden fünfzehn Geräte einzeln gegen die Unterlagen ihrer Hersteller geprüft — Produktseiten, technische Tabellen, Datenblätter. Die Bilanz zur Luftmenge fällt so aus:

Elf von fünfzehn nennen eine Luftmenge irgendeiner Art. Vier nennen gar keine. Von den elf tragen die meisten den Feldnamen Ansaugleistung oder Saugleistung. Zwei nennen eine Liefermenge, beide vom selben Hersteller, und bei einer davon steht „0 bar" dabei. Eine Kennlinie über den Druck veröffentlicht ein einziges Gerät.

Diese Bilanz ist kein Vorwurf an einzelne Häuser. Für Werkstattkompressoren besteht keine Angabepflicht — weder für die Liefermenge noch für den Schallpegel noch für die Betriebsart. Wo nichts vorgeschrieben ist, entsteht keine gemeinsame Sprache, und ohne gemeinsame Sprache gibt es keine vergleichbaren Datenblätter.

Bemerkenswert ist deshalb, wer mehr liefert als er müsste. Wie sich das in den einzelnen Bauformen darstellt, zeigen die drei Vergleiche dieses Bereichs — etwa der Vergleich der Flüsterkompressoren, in dem das Gerät mit der Kennlinie steht.

Vier Geräte nennen gar keine Luftmenge. Das ist die unangenehmste Kategorie, weil sich über sie nichts sagen lässt — weder ob sie leistungsfähig sind noch ob sie es nicht sind. Bei einem Kompressor ist die Luftmenge die Kernangabe; sie wegzulassen ist etwa so, als stünde bei einem Auto keine Motorleistung.

Für den Vergleich bedeutet das: Diese Geräte lassen sich nicht einordnen. In den Vergleichen dieses Bereichs bekommen sie deshalb einen Ersatzwert, der die Lücke benennt, statt eine Zahl zu erfinden. Das ist unbefriedigend und trotzdem die einzige redliche Möglichkeit — eine geschätzte Luftmenge sähe aus wie eine Angabe und wäre keine.

Wenn ein Hersteller sich selbst widerspricht

Ein Fall aus der Erhebung verdient eine eigene Erwähnung, weil er zeigt, wie wenig Verlässlichkeit selbst innerhalb eines Hauses zu erwarten ist.

Der Shop eines Herstellers führt dasselbe Kompressormodell unter zwei Artikelnummern. Beide Seiten nennen dieselbe Modellbezeichnung, dieselbe Leistungsaufnahme, denselben Druck und dasselbe Kesselvolumen. Die eine nennt eine Ansaugleistung von 230 Litern je Minute, die andere 162.

Für den Käufer ist nicht erkennbar, welcher Wert gilt. Beide Seiten liegen auf derselben Domain, beide sind aktuell. In diesem Portal wird der Wert aus der Seite mit der vollständigen technischen Tabelle geführt — und der Widerspruch benannt, statt ihn stillschweigend aufzulösen.

Wie man trotzdem auslegt

Angesichts dieser Datenlage wäre eine präzise Auslegungsformel Scheingenauigkeit. Was sich verantworten lässt, ist eine Abschätzung in vier Schritten. Sie ist ausdrücklich die Rechnung dieses Artikels und keine Herstellerangabe.

Erstens: Den Dauerbedarf des Werkzeugs bestimmen, nicht den Durchschnitt. Werkzeugdatenblätter nennen häufig einen gemittelten Wert. Für die Auslegung zählt, was das Werkzeug zieht, während es arbeitet.

Zweitens: Die Luftmenge des Kompressors einordnen. Steht ein Bezugsdruck dabei, ist es eine Liefermenge und damit die brauchbare Zahl. Steht keiner dabei, ist es im Zweifel die Ansaugleistung — und dann ist die für den Betrieb verfügbare Menge erheblich kleiner.

Drittens: Den Abfall zum Betriebsdruck berücksichtigen. Wie stark er ausfällt, sagt für vierzehn von fünfzehn Geräten niemand. Die einzige veröffentlichte Kennlinie zeigt bei sechs bar rund zwanzig Prozent der Ansaugleistung. Diese Zahl auf ein anderes Gerät zu übertragen wäre eine Annahme — sie zeigt aber, in welcher Größenordnung der Aufschlag liegen muss.

Viertens: Die Arbeitsweise dazunehmen. Wer in kurzen Sequenzen mit langen Pausen arbeitet, entnimmt aus dem Kessel und der Verdichter füllt in der Pause nach. Wer kontinuierlich entnimmt, arbeitet nach kurzer Zeit direkt gegen die Liefermenge.

Beworben wird die größere Kompressorzahl, angegeben wird der kleinere Werkzeugbedarf. Beide Unschärfen zeigen zum zu kleinen Gerät. Reserve gleicht keinen Luxus aus, sondern zwei systematische Verzerrungen.

Ein Rechenbeispiel mit belegten Zahlen, damit die Größenordnung greifbar wird. Ein Schlagschrauber aus dem Nachbarbereich dieses Portals zieht nach Herstellerangabe 538 Liter je Minute unter Last bei 6,2 bar. Das Gerät mit der veröffentlichten Kennlinie liefert bei sechs bar 50 Liter je Minute.

Das Verhältnis liegt bei rund elf zu eins. Der Kompressor deckt den Dauerbedarf dieses Werkzeugs also nicht annähernd — was in der Praxis funktioniert, weil ein Schlagschrauber nicht dauernd läuft und der Kessel die einzelne Verschraubung trägt. Sobald mehrere festsitzende Bolzen hintereinander zu lösen sind, kippt das Verhältnis.

Diese Rechnung stellt zwei Herstellerangaben nebeneinander und ist ausdrücklich keine Empfehlung, dieses Gerät mit jenem Werkzeug zu betreiben. Sie zeigt, warum die Frage nach der Liefermenge nicht akademisch ist: Zwischen der beworbenen Ansaugleistung von 230 und dem Bedarf von 538 Litern liegt scheinbar ein Faktor zwei — tatsächlich sind es elf.

Was der Kessel dazu beiträgt

Der Kessel ist der Grund, warum viele Anlagen trotz knapper Liefermenge funktionieren. Er ist ein Vorrat, und solange er Druck hat, spielt der Verdichter keine Rolle.

Entnimmt ein Werkzeug Luft, sinkt der Kesseldruck. Fällt er unter den unteren Schaltpunkt, läuft der Verdichter an und fördert, bis der obere Schaltpunkt erreicht ist. Bei kurzen Entnahmen mit Pausen dazwischen trägt der Vorrat die Arbeit fast allein.

Bei kontinuierlicher Entnahme kippt das. Der Vorrat ist nach Sekunden bis wenigen Minuten aufgebraucht, der Druck pendelt sich auf dem Niveau ein, bei dem Zufuhr und Entnahme gleich groß sind — und genau dann bestimmt die Liefermenge, was am Werkzeug ankommt.

Deshalb verhalten sich zwei Geräte mit gleicher Luftmenge und unterschiedlichem Kessel völlig verschieden. Wie sich das in der Praxis auswirkt, zeigen die kompakten Kompressoren mit sechs Litern gegenüber den stehenden Geräten mit fünfzig.

Der Kennwert, den keiner nennt

Es gibt einen zweiten Wert, der für den Dauerbetrieb entscheidend wäre, und die Datenlage dazu ist noch schlechter als bei der Liefermenge.

Ein Kolbenkompressor dieser Klasse ist kein Dauerläufer. Der Verdichter erwärmt sich im Betrieb und braucht Abkühlphasen. Wie lange er am Stück fördern darf, beschreibt die Betriebsart — üblicherweise als S-Klassifikation mit einer Prozentangabe, etwa S3 bei fünfzig Prozent für einen Betrieb mit gleich langen Lauf- und Pausenzeiten.

Praktisch heißt das: Wer ein Werkzeug betreibt, dessen Bedarf nahe an der Liefermenge liegt, hält den Kompressor im Dauerlauf — und weiß nicht, ob das Gerät dafür ausgelegt ist. Das ist ein Grund mehr, nicht knapp zu rechnen.

Zwischen Kessel und Werkzeug sitzt außerdem die Aufbereitung, und sie kostet Druck. Ein Wasserabscheider, ein Druckminderer, oft ein Öler und immer ein Schlauch — jedes dieser Bauteile erzeugt einen Druckverlust. Der Schlauch umso mehr, je länger und je dünner er ist: Bei zwanzig Metern mit knappem Querschnitt kommt am Werkzeug spürbar weniger an, als das Manometer am Kessel anzeigt.

Für die Auslegung heißt das, dass die Kennlinie zweimal wirkt. Einmal, weil der Verdichter gegen den Kesseldruck arbeitet und dort weniger liefert. Und einmal, weil der Druckverlust auf dem Weg zum Werkzeug ausgeglichen werden muss, was einen höheren Kesseldruck verlangt — und der wiederum senkt die Liefermenge weiter. Beide Effekte zeigen in dieselbe Richtung.

Praktisch ist der größere Schlauchquerschnitt deshalb eine der wirksamsten und billigsten Maßnahmen gegen einen zu knapp dimensionierten Kompressor. Er kostet nichts an Liefermenge und gibt einen Teil des Drucks zurück, der sonst in der Leitung verloren geht.

Dieselbe Frage von der anderen Seite

Dieser Artikel betrachtet die Anlage: Was liefert der Kompressor, und wie liest man seine Angaben. Die Gegenrichtung — was zieht ein bestimmtes Werkzeug, und was folgt daraus für die Anlage — ist in diesem Portal an zwei Stellen behandelt, weil sie sich je nach Werkzeugart unterscheidet.

Für Werkzeuge mit impulsweiser Entnahme gilt eine andere Logik als für solche mit kontinuierlicher. Ein Nagler ruft seine Luft in sehr kurzen Spitzen ab, zwischen denen ausgerichtet und angesetzt wird; dort trägt der Kessel viel. Wie sich daraus eine Kompressorgröße ableiten lässt, führt der Ratgeber zu Luftverbrauch und Kompressorauslegung im Nagler-Bereich aus.

Ein Schlagschrauber dagegen zieht über Sekunden hinweg kontinuierlich. Dort entscheidet die Dauerleistung, und dort tritt auf der Werkzeugseite derselbe Befund auf wie hier auf der Anlagenseite: Ein Hersteller nennt für dasselbe Gerät 99 und 538 Liter je Minute, je nachdem ob er den Durchschnitt oder den Wert unter Last meint. Das behandelt der Ratgeber zu Luftverbrauch und Kompressorwahl im Schrauber-Bereich.

Es lohnt sich, an dieser Stelle den Blick auf das zu richten, was die Herstellerfreiwillig tun. Für Werkstattkompressoren besteht keine Angabepflicht — weder für die Liefermenge noch für die Betriebsart noch für den Schallpegel. Wer eine Kennlinie veröffentlicht, tut das aus eigenem Antrieb, und wer eine Liefermenge mit dem Zusatz „0 bar" kennzeichnet, hätte den Zusatz auch weglassen können.

Für die Kaufentscheidung ist das ein brauchbares Kriterium. Nicht weil ein Gerät mit besserer Dokumentation automatisch besser wäre, sondern weil sich eine Fehlentscheidung vorher erkennen lässt statt nachher. Wer zwischen zwei ähnlichen Geräten schwankt, hat in der Vollständigkeit der Angaben ein Argument, das nichts kostet.

Eine letzte Anmerkung zur Erwartungshaltung. Dieser Artikel liefert keine Formel, mit der sich aus zwei Datenblättern ein Ergebnis errechnen ließe. Das ist keine Bequemlichkeit, sondern die ehrliche Konsequenz aus der Datenlage: Von fünfzehn Geräten veröffentlicht eines die Information, die eine solche Rechnung tragen würde. Was er liefert, sind die Größenordnungen und die Prüfschritte, mit denen sich eine Fehlentscheidung vermeiden lässt.

Ein Kompressordatenblatt in fünf Schritten

Zum Schluss die praktische Anwendung. Wenn Sie vor zwei Datenblättern stehen, arbeiten Sie diese fünf Schritte in dieser Reihenfolge ab.

Erstens: Steht ein Bezugsdruck an der Luftmenge? Wenn ja, ist es eine Liefermenge und damit die brauchbare Zahl. Wenn nein, ist es im Zweifel die Ansaugleistung. Dieser Schritt ist wichtiger als der Feldname.

Zweitens: Vergleichen Sie nur Gleiches. Eine Ansaugleistung gegen eine Liefermenge zu halten führt systematisch zum falschen Ergebnis. Wenn ein Datenblatt die eine und das zweite die andere Größe nennt, ist der direkte Vergleich nicht möglich.

Drittens: Suchen Sie nach einer Kennlinie. Sie ist selten, aber wenn sie da ist, beantwortet sie die Frage vollständig. Im geprüften Marktausschnitt veröffentlicht sie ein Gerät von fünfzehn.

Viertens: Prüfen Sie auf Widersprüche. Sehen Sie sich Produktseite, technische Tabelle und Anleitung an. In diesem Marktausschnitt führt ein Hersteller dasselbe Modell unter zwei Artikelnummern mit zwei verschiedenen Ansaugleistungen.

Fünftens: Nehmen Sie die Bauform dazu. Kesselvolumen, Schmierart und Bauform entscheiden zusammen mit der Luftmenge darüber, was das Gerät im Alltag leistet. Ein ölgeschmiertes Aggregat mit großem Kessel trägt längere Arbeitsgänge als ein ölfreies mit kleinem, auch wenn die beworbene Luftmenge ähnlich aussieht. Welche Bauform zu welcher Arbeit passt, ordnet die Übersicht über Kompressoren ein.

Wer diese fünf Schritte gewohnheitsmäßig geht, kommt in diesem Marktausschnitt regelmäßig zu dem Ergebnis, dass sich zwei Geräte gar nicht vergleichen lassen. Das ist kein Scheitern, sondern das richtige Ergebnis — und es verschiebt die Entscheidung auf die Merkmale, die sauber dokumentiert sind: Kesselvolumen, Betriebsdruck, Schmierart und Bauform.

Die Zahl im Prospekt beschreibt den Verdichter. Die Zahl, die Sie brauchen, beschreibt den Anschluss. Prüfen Sie, welche der beiden Sie vor sich haben — alles andere folgt daraus.