Stickstoffgenerator für die Luftfahrt in Instandhaltung und Fertigung
Ein Stickstoffgenerator für die Luftfahrt erzeugt Stickstoff aus Druckluft an Ihrem eigenen Standort, in Reinheiten von 97 % bis 99,999 %: für Reifen, Federbeine, das Spülen, den Autoklav und den Laser. Ein NITROBERG®-Generator wird danach ausgelegt, was diese Entnahmepunkte tatsächlich ziehen, und diese Seite arbeitet das durch, bevor Sie ein Modell wählen.
Was ein Stickstoffgenerator in der Luftfahrt leisten muss
An einem Instandhaltungsstandort wird Stickstoff an vier Stellen gebraucht. Reifen gebremster Räder werden in der Räder- und Bremsenwerkstatt befüllt und draußen am Flugzeug wieder nachgefüllt, und auf diese Aufgabe entfällt der größte Teil der Menge. Federbeine und Hydraulikspeicher werden am Flugzeug befüllt, bei sehr viel höherem Druck und in sehr viel kleineren Mengen. Kraftstoff- und Hydraulikkomponenten, die zur Reparatur geöffnet werden, werden gespült, damit Dämpfe und Feuchtigkeit vor Arbeitsbeginn verdrängt sind und das Bauteil beim Zusammenbau trocken ist. Und im Tanklager lassen sich Lager- und Umschlaganlagen überlagern, damit die Atmosphäre über der Flüssigkeit außerhalb des zündfähigen Bereichs bleibt.
In der Fertigung wird Stickstoff aus anderen Gründen gebraucht. Faserverbundbauteile härten in einem Autoklav aus, der mit Stickstoff statt mit Luft unter Druck gesetzt wird, weil die Wärme, die das Harz beim Aushärten abgibt, eine sauerstoffreiche Atmosphäre unter Druck zur Brandgefahr macht. Edelstahlteile, die auf einem Laser geschnitten werden, brauchen Stickstoff als Schneidgas, damit die Kante oxidfrei bleibt; das Schneidgas richtet sich nach dem Werkstoff, und Titan wird stattdessen unter Argon geschnitten. Prüfstände und Komponentenprüfplätze werden gespült, damit Restdämpfe und Restfeuchte vor und nach einem Lauf verdrängt sind.
In dieser Liste ist der Entnahmepunkt mit der größten Menge nicht derselbe wie der mit der höchsten Reinheit, und beide liegen weit auseinander. Eine einzige Technik deckt das alles ab. Druckluft strömt durch ein Bett aus Kohlenstoffmolekularsieb, das Sauerstoff, Kohlendioxid und Restfeuchte sehr viel schneller aufnimmt als Stickstoff, und zwei Betten wechseln sich ab, sodass eines produziert, während das andere bei niedrigerem Druck regeneriert. Die Seite PSA Stickstoffgenerator beschreibt diesen Zyklus Schritt für Schritt, und der Beitrag Kohlenstoffmolekularsieb erklärt, warum ausgerechnet dieses eine Bauteil die Obergrenze dessen festlegt, was die Maschine erreichen kann.
Welche Stickstoffreinheit jede Aufgabe in der Luftfahrt braucht
Die Reinheit wird an einem Standort meist einmal für alles festgelegt, und zwar von dem Prozess, der zufällig die höchsten Ansprüche stellt. In der Luftfahrt ist das eine teure Gewohnheit, denn die niedrigste und die höchste Anforderung auf der Liste unten liegen weit auseinander. Die genannten Reinheiten sind die in der Praxis üblichen. Nehmen Sie sie als Ausgangspunkt und bestätigen Sie sie anhand der Instandhaltungsdokumentation und Ihrer eigenen Prozessvorgaben, denn die Anforderung verschiebt sich mit dem Flugzeugmuster, dem Bauteil und der Werkstattvorschrift.
Lesen Sie die rechte Spalte von oben nach unten statt die Zeilen von links nach rechts.
| Aufgabe | Typische Reinheit | Was der Stickstoff tut | Auslegungstreiber |
|---|---|---|---|
| Reifen gebremster Räder | 97 % und darüber | Inerte Füllung, die den Sauerstoffanteil im Reifen unter der Grenze hält | Menge |
| Federbeine und Hydraulikspeicher | 99,5 % und darüber | Gasfeder im Federbein, Vorfüllung im Speicher | Menge |
| Spülen von Kraftstoff- und Hydraulikkomponenten in der Reparatur | 99,5 % und darüber | Verdrängt Dämpfe und Feuchtigkeit vor und nach der Arbeit | Menge |
| Überlagern von Lager- und Umschlaganlagen im Tanklager | 97 % und darüber | Hält die Atmosphäre über der Flüssigkeit außerhalb des zündfähigen Bereichs | Menge |
| Aushärten von Faserverbundbauteilen im Autoklav | 99 % und darüber | Druckmedium, das ein Feuer nicht unterhält | Menge |
| Laserschneiden von Edelstahlteilen | 99,999 % | Schneidgas für eine oxidfreie Schnittkante | Reinheit |
| Prüfstände und Komponentenprüfplätze | 99 % und darüber | Spülgas und Inertatmosphäre | Menge |
Alles, wo wirklich Menge anfällt, ist mit Menge gekennzeichnet, und fast alles davon kommt mit deutlich weniger als 99,9 % aus. Nur eine Zeile ist mit Reinheit markiert. Teilen sich der Laser und der Hangar eine Versorgung, läuft der Hangar auf der Reinheit des Lasers und bezahlt sie mit jeder Betriebsstunde. Diese Aufteilung ist der übliche Fall, und sie kehrt sich dort um, wo der Entnahmepunkt mit der höchsten Reinheit zugleich der größte ist: ein Laser in Grundlast zum Beispiel, bei dem die hohe Reinheit auch die Menge vorgibt. Wo ein Federbein oder ein Speicher nach einer veröffentlichten Spezifikation für technischen Stickstoff befüllt wird statt nach einer Werkstattvorschrift, beginnen diese Spezifikationen bei 99,5 %.
Die Reifenzeile ist diejenige, hinter der eine veröffentlichte Anforderung steht und keine Werkstattgewohnheit, und es lohnt sich, sie genau zu lesen, denn sie setzt die Untergrenze für den ganzen Standort. Für Reifen gebremster Räder von Verkehrsflugzeugen über 34.019 kg (75.000 lb) lautet die Lufttüchtigkeitsforderung, dass das Gasgemisch im Reifen höchstens 5 Volumenprozent Sauerstoff enthalten darf. Mehrere nationale Regelwerke wenden dieselbe 5-Prozent-Grenze ab 5.700 kg an. Dahinter steckt ein thermischer Vorgang. Ein Reifen, der stark genug erhitzt wird, etwa durch eine schleifende Bremse, kann flüchtige Gase aus der Innenschicht freisetzen, und erst der Sauerstoff im eingeschlossenen Gas macht daraus ein Feuer im Radschacht. Für einen Generator ist diese Grenze leicht zu halten: Die niedrigste Reinheit der NITROBERG®-Baureihe liegt bei 97 %, hält die Grenze mit deutlichem Abstand ein und verlangt zugleich die wenigste Druckluft der ganzen Baureihe.
Wie viel Druckluft jede Reinheit braucht
Jede NITROBERG®-Baugröße verbraucht je Kubikmeter Stickstoff, den sie liefert, eine definierte Menge Druckluft, und an einem Luftfahrtstandort ist das die Zahl, auf die der Kompressorraum ausgelegt sein muss. Dieses Verhältnis, der Luftfaktor, ist über die gesamte Baureihe identisch und hängt allein von der eingestellten Reinheit ab.
| Reinheit | 97 % | 98 % | 99 % | 99,5 % | 99,9 % | 99,99 % | 99,995 % | 99,999 % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Luftfaktor | 2,3 | 2,3 | 2,6 | 2,9 | 3,4 | 4,6 | 5,2 | 6,4 |
Rechnen Sie das an einer Zahl aus Ihrem Betrieb durch. Eine Wartungsbasis, die 60 Nm³/h für Reifen, Federbeine und das Spülen zieht, braucht bei 97 % rund 138 Nm³/h Druckluft. Legen Sie stattdessen den ganzen Standort auf 99,999 % fest, weil ein Laser in der Teilefertigung diese Reinheit braucht, dann benötigen dieselben 60 Nm³/h rund 384 Nm³/h: nahezu der dreifache Kompressor, der dreifache Stromverbrauch und der dreifache Platzbedarf im Kompressorraum, für eine Gasqualität, mit der ein Reifen nichts anfangen kann.
Das ist das Argument, die Versorgung aufzuteilen, statt sie zu zentralisieren. Der Laser an seiner eigenen hochreinen Linie, Werkstatt und Infrastruktur an einer eigenen, günstigeren, jede auf ihre Aufgabe ausgelegt. Der Beitrag Amortisation von Stickstoffgeneratoren arbeitet die Betriebskosten hinter dieser Entscheidung durch.
So legen Sie einen Stickstoffgenerator für die Luftfahrt aus
Jeden Entnahmepunkt einzeln auflisten
Nehmen Sie einen Wert je Entnahmepunkt: die Räder- und Bremsenwerkstatt, die Line Maintenance, das Befüllen von Federbeinen und Hydraulikspeichern, die Spülstation, den Autoklav, den Laser, die Prüfstände. Trennen Sie dann, was dauerhaft zieht, von dem, was stoßweise zieht. Ein Radwechsel ist eine Spitze und keine Grundlast, und eine Anlage, die auf die Summe aller Spitzen ausgelegt ist, braucht niemand.
Die Reinheit aus der Aufgabe ableiten
Nehmen Sie die anspruchsvollste Anforderung auf Ihrer Liste und fragen Sie dann, ob sie an dieselbe Versorgung gehört wie alles andere. An einem Luftfahrtstandort lautet die Antwort meist nein, denn das Befüllen von Reifen und der Laser liegen im Druckluftbedarf nahezu um den Faktor drei auseinander.
Puffer und Reserve festlegen
Ein Flugzeug, das für seinen Slot wieder einsatzbereit sein muss, verändert die Auslegung, bevor überhaupt ein Modell gewählt wird. Der Pufferbehälter hält eine Reserve bereit, und wie groß sie sein muss, folgt aus der längsten Unterbrechung, die Ihr Betrieb verkraftet. Klären Sie das, bevor Sie Modelle vergleichen.
Druckluft prüfen, Menge und Qualität
Multiplizieren Sie den Durchfluss aus Schritt 1 mit dem Luftfaktor, und Sie haben, was der Kompressorraum liefern muss. Die Luftqualität zählt genauso viel wie die Menge und wird dabei am ehesten übersehen: Ölschlupf und Restfeuchte verkürzen die Standzeit des Kohlenstoffmolekularsiebs, deshalb kostet ein zu klein gewählter Trockner über fünf Jahre mehr als ein leicht zu klein gewählter Kompressor. NITROBERG®-Generatoren setzen Druckluft nach ISO 8573-1:2010 Class 1.4.1 bei 7 bar(g) voraus.
Auslegung für Ihre Anwendung?
Nennen Sie uns die Stellen, an denen Stickstoff gezogen wird, und Ihre Betriebsdaten. Unser Engineering legt den Generator aus und bestätigt die Konfiguration. Wenn ein Gespräch schneller geht, rufen Sie an: +49 2151 568 9550.
So kommt das Gas auf den Befülldruck
Ein Pufferbehälter und eine Verdichterstufe bringen den Stickstoff auf den Befülldruck, und von dort wird die Werkstattleitung gespeist oder der Füllwagen befüllt. Was sich mit einem Generator ändert, ist die Herkunft des Gases. Wie ein Rad oder ein Federbein tatsächlich instand gehalten wird, bleibt, wie es ist.
Der Generator erzeugt das Gas und gibt es auf dem Druckniveau des Druckluftnetzes ab. Von sich aus hebt er dieses Gas nicht auf den Druck, mit dem ein Reifenventil oder ein Befüllanschluss am Federbein arbeitet, und deshalb wird die Verdichterstufe gemeinsam mit der Anlage ausgelegt. Das Befüllen von Reifen arbeitet über dem Druck eines Werkstattnetzes, das Befüllen von Federbeinen und Speichern noch weit darüber.
Für die Planung heißt das: Der Druck gehört zu den ersten Zahlen, die Sie uns nennen, neben Durchfluss und Reinheit, denn er entscheidet, was zwischen Maschine und Entnahmepunkt sitzt. Wo ein Standort kein geeignetes Druckluftnetz als Ausgangspunkt hat, fasst die Stickstoff-Komplettanlage Generator, Drucklufterzeugung, Aufbereitung, Speicher und Steuerung in einer vormontierten Einheit zusammen, in Plug-and-Play-Konfigurationen für NITROBERG® 500 bis 900.
Stickstoff vor Ort im Vergleich zu Flaschenbündeln und Flüssigversorgung
Flaschenbündel und Flüssigstickstofftanks liefern beide die Reinheit, und bei beiden laufen die Kosten weiter, während der Hangar stillsteht. Die Miete läuft durch ruhige Wochen, die Verdampfungsverluste laufen auch nachts weiter, Verträge enthalten Preisgleitklauseln, volle wie leere Flaschen belegen Stellfläche in einem Hangar, in dem sie teuer ist, und das Bündel ist meist genau an dem Flugzeug leer, das heute Abend raus muss. Die Erzeugung vor Ort ersetzt das durch eine Investition und eine Stromrechnung. Gegenüber der Versorgung mit Flüssigstickstoff amortisiert sich ein PSA-Generator von Berg in der Regel innerhalb von zwei bis drei Jahren.
Reinheit, die Sie einstellen
Der Generator wird auf die Reinheit eingestellt, die Ihre Aufgaben brauchen, und nicht auf die höchste am Standort. Das zählt hier besonders, denn die Aufgabe, die das meiste Gas bewegt, liegt am unteren Ende der Reinheitsspanne und kommt mit dem niedrigsten Luftfaktor aus.
Standard-Verschleißteile
Filter und Verbrauchsmaterial sind Standardware vom freien Markt und werden bestellt wie jeder andere Lagerartikel im Hangar. Mit dem Kauf kommt kein herstellergebundenes Ersatzteilprogramm ins Haus, und es lohnt sich, jeden Anbieter im Vergleich zu fragen, woher seine Filter kommen.
Kapazität, die dem Standort folgt
Eine einzelne Räder- und Bremsenwerkstatt und eine Wartungsbasis mit eigener Teilefertigung liegen im Bedarf weit auseinander, und beide fallen in die NITROBERG®-Baureihe von 1,2 bis 1.709,1 Nm³/h. Kapazität kommt hinzu, wenn der Betrieb wächst.
Direkter Zugang zum Engineering
Fragen zu Auslegung und Druck gehen an die Ingenieure, die die Maschinen konstruieren. Lieferung, Inbetriebnahme und Service kommen aus einer Hand innerhalb der BERG Group, mit drei Jahren Garantie serienmäßig und bis zu fünf Jahren mit Servicevertrag.
NITROBERG®-Baugrößen für Hangar, Wartungsbasis und Werk
Fünf Baugrößen aus der NITROBERG®-Baureihe decken den Bereich ab, in dem ein Hangar, eine Wartungsbasis oder eine Teilefertigung normalerweise liegt, gezeigt bei den drei Reinheiten, auf die es auf dieser Seite ankommt. Kleinere Bedarfe liegen weiter unten in der Baureihe: Der NITROBERG® 500 liefert 10,7 Nm³/h bei 97 %.
| Modell | N₂ bei 97 % | N₂ bei 99 % | N₂ bei 99,999 % |
|---|---|---|---|
| NITROBERG® 500 | 10,7 Nm³/h | 7,1 Nm³/h | 1,2 Nm³/h |
| NITROBERG® 800 | 42,8 Nm³/h | 28,4 Nm³/h | 4,8 Nm³/h |
| NITROBERG® 1000 | 89,9 Nm³/h | 59,6 Nm³/h | 10,1 Nm³/h |
| NITROBERG® 1200 | 145,5 Nm³/h | 96,6 Nm³/h | 16,3 Nm³/h |
| NITROBERG® 1400 | 286,8 Nm³/h | 190,3 Nm³/h | 32,2 Nm³/h |
Die Spalten zeigen drei Referenzreinheiten; wo eine Aufgabe dazwischen liegt, wird die Reinheit bei der Auslegung festgelegt. Vergleichen Sie die beiden äußeren Spalten. Die Maschine, die bei 97 % auf 145,5 Nm³/h kommt, bringt bei 99,999 % noch 16,3 Nm³/h, ein Faktor neun aus demselben Gehäuse. Legen Sie einen ganzen Standort auf die Reinheit fest, die ein einzelner Laser braucht, dann kaufen Sie mehrere Maschinen, wo eine gereicht hätte.
Oberhalb dieser Baugrößen läuft die Baureihe bis 1.709,1 Nm³/h weiter, und dort versorgt eine Maschine mehrere Gebäude eines Standorts. Anwendbare NITROBERG®-Druckgeräte sind unter der PED 2014/68/EU im Rahmen des zertifizierten Geltungsbereichs konformitätsbewertet. Engineering und Fertigung sind Made in Germany.
Das Laserschneiden, die Aufgabe, die auf dieser Seite die Reinheit vorgibt, hat eine eigene Seite: Stickstoffgenerator für Laserschneiden behandelt den Schnitt selbst. Die vollständige NITROBERG®-Baureihe steht auf der Übersicht zum Stickstoffgenerator.
FAQ: Stickstoffgenerator für die Luftfahrt
Die Anforderung ist als Sauerstoffgrenze formuliert und nicht als Stickstoffreinheit: Für Reifen gebremster Räder von Verkehrsflugzeugen über 34.019 kg darf das Gasgemisch im Reifen höchstens 5 Volumenprozent Sauerstoff enthalten. Jede Reinheit, die ein NITROBERG®-Generator erzeugt, hält das ein, auch die niedrigste mit 97 %. Die Reinheit ist eine Konfigurationsentscheidung, die bei der Auslegung fällt, und keine feste Eigenschaft der Maschine. Die Frage, die sich lohnt, lautet deshalb, welcher Ihrer übrigen Verbraucher mehr braucht als die Reifen. Höhere Reinheiten sind im Betrieb spürbar teurer, weil der Druckluftbedarf je Kubikmeter Stickstoff mit der eingestellten Reinheit steigt.
Nein. Berg GaseTech baut die Stickstoffversorgung am Boden, für den Hangar, die Wartungsbasis, das Tanklager und die Fertigung.
Ja, mit einem Pufferbehälter und einer Verdichterstufe zwischen Generator und Entnahmepunkt. Ein Generator gibt den Stickstoff auf dem Druckniveau des Druckluftnetzes ab, und das Befüllen von Reifen, Federbeinen und Speichern arbeitet durchweg darüber, deshalb gehört diese Drucksteigerung in die Anlagenplanung. Genau darum gehört der Druck in die Anfrage, neben Durchfluss und Reinheit. Nennen Sie uns die Befülldrücke, mit denen Sie arbeiten, und wir legen die Konfiguration darauf aus.
Ja. Der Generator läuft mit Druckluft, und wie viel davon nötig ist, hängt von der gewählten Reinheit ab: Multiplizieren Sie Ihren Stickstoffbedarf mit dem Luftfaktor, der von 2,3 bei 97 % bis 6,4 bei 99,999 % reicht. Die Luftqualität zählt genauso wie die Menge, denn Ölschlupf und Restfeuchte verkürzen die Standzeit des Kohlenstoffmolekularsiebs. Wo ein Standort kein geeignetes Netz hat, bringt die Komplettanlage auf Skid ihren eigenen Kompressor und die Druckluftaufbereitung mit.
Der Pufferbehälter hält eine Reserve bereit, die kurze Unterbrechungen abdeckt und Zeit zum Reagieren gibt. Läuft im Autoklav gerade ein Aushärtezyklus, hilft diese Zeit nicht: Das Bauteil bleibt unter Druck und auf Temperatur, bis der Zyklus durchgelaufen ist, und zu überbrücken ist dort der Rest des Zyklus. An einem Standort, an dem Flugzeuge ihre Slots halten müssen, klärt man das besser vor der Modellwahl als danach. Jenseits des Puffers bleibt eine Reserveversorgung Teil einer vernünftigen Planung. Die Reservestrategie wird gemeinsam mit dem Anlagenkonzept und den an Ihrem Standort geltenden Anforderungen festgelegt.
Er kann es, und die Frage ist, ob er es sollte. Eine gemeinsame Versorgung arbeitet auf der Reinheit ihres anspruchsvollsten Verbrauchers, also würden Reifen- und Federbeinbefüllung auf der Reinheit des Lasers laufen und die Druckluft dafür mitbezahlen, was nahezu dem Dreifachen dessen entspricht, was dieselbe Menge bei 97 % kostet. Wo die Teilefertigung 99,999 % braucht und der Hangar nicht, ist eine getrennte hochreine Linie für den Laser meist günstiger, als den ganzen Standort auf diese Reinheit zu heben.
Nein. Die Verschleißteile sind Standardbauteile und kein herstellergebundenes Programm, was die laufenden Kosten unter Wettbewerbsdruck hält: Filter lassen sich beziehen, wo Sie wollen, und Serviceangebote lassen sich vergleichen. Über die Nutzungsdauer der Maschine wiegt das meist schwerer als der Unterschied im Anschaffungspreis. Die Garantie läuft serienmäßig drei Jahre und in Verbindung mit einem Servicevertrag bis zu fünf Jahre.