Alles, was Sie über Vakuumpumpen wissen müssen
Was sind Vakuumpumpen?
Vereinfacht ausgedrückt sind Vakuumpumpen mechanische Geräte, die Luft- und Gasmoleküle aus einem abgedichteten Bereich entfernen und so einen luft- und/oder gasfreien Bereich schaffen. Ihr Zweck ist in der Regel die Reinigung und Abdichtung. Vakuumpumpen gibt es in Nass- und Trockenausführung, abhängig vom zu fördernden Medium.
Wo werden Vakuumpumpen eingesetzt?
Vakuumpumpen können in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen eingesetzt werden, um Luft- und Gasmoleküle aus Prozessen zu entfernen, darunter in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der Halbleiter- und Elektronikindustrie, der Zellstoff- und Papierindustrie, der Medizintechnik, der Kunststoff- und Holzverarbeitung, um nur einige zu nennen. Gängige Anwendungsbeispiele für Vakuumpumpen sind Vakuumverpackungsmaschinen, Bestückungsautomaten, die Bauteiltrocknung sowie das Befüllen und Halten und Heben von Flaschen.
Leistungsmessung von Vakuumpumpen
Saugvermögen/Saugleistung
Das Saugvermögen, also die Geschwindigkeit, mit der Gas und Luft aus einem Volumen entfernt werden können, ist der wichtigste Faktor für die Leistung einer Vakuumpumpe. Genauer gesagt bezeichnet die Pumpgeschwindigkeit den Volumenstrom einer Pumpe am Einlass, oft gemessen als Volumen pro Zeiteinheit.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Pumpgeschwindigkeit von der chemischen Zusammensetzung des zu fördernden Gases sowie vom verwendeten Pumpentyp abhängt. Beispielsweise sind Impulsübertragungs- und Einschlusspumpen bei manchen Gasen effektiver als bei anderen.
Durchsatz
Ein weiteres Maß für die Leistung einer Vakuumpumpe ist der Durchsatz. Er misst die Pumpgeschwindigkeit multipliziert mit dem Gasdruck am Einlass und berechnet die Anzahl der pro Zeiteinheit bei konstanter Temperatur abgepumpten Moleküle.
Der Durchsatz ist auch bei der Beurteilung von Leckagen im System hilfreich. Er ermöglicht die Messung der Volumenleckrate multipliziert mit dem Druck auf der Vakuumseite des Lecks. So lässt sich der Leckdurchsatz mit dem Pumpendurchsatz vergleichen.
Verdränger- und Impulsübertragungspumpen halten zudem ein konstantes Pumpvermögen aufrecht. Sinkt jedoch der Druck in der Kammer und das Volumen enthält immer weniger Masse, sinken Durchsatz und Massenstrom exponentiell, obwohl das Pumpvermögen konstant bleibt. Gleichzeitig sorgen die Leckage-, Verdampfungs-, Sublimations- und Rückflussraten weiterhin für einen konstanten Durchsatz im System.
Wie hoch sind die Lebensdauerkosten einer Vakuumpumpe?
Der Energieverbrauch ist der teuerste Faktor bei den Lebensdauerkosten einer Vakuumpumpe. Tatsächlich betragen die Energiekosten einer Vakuumpumpe über ihre gesamte Lebensdauer typischerweise das Fünffache ihres Anschaffungspreises, während die Wartungskosten etwa 30 % betragen.
Anschaffungskosten: 10 %
Wartungskosten: 30 %
Energieverbrauch für den Betrieb der Vakuumpumpe: 50 %
Zusätzliche Kosten: 10 %
Der Schlüssel liegt in der Wahl des energieeffizientesten und zuverlässigsten Systems, das Ihnen eine deutliche Senkung der Gesamtbetriebskosten ermöglicht.
Wie hoch ist das Vakuumniveau von industriellen Vakuumpumpen?
Bei der Auswahl einer Vakuumpumpe spielen die Qualität und das gewünschte Vakuumniveau eine entscheidende Rolle. Es gibt drei Vakuumarten:
Grobvakuum,
Hochvakuum und
Ultrahochvakuum.
Der entscheidende Faktor ist die geringe Anzahl der erzeugten Moleküle, gemessen am Druck der Restgase. Je niedriger der Druck, desto höher die Anzahl der Moleküle pro cm³ und damit die Vakuumqualität.
Industrielle Vakuumpumpen werden in Ultrahochvakuumpumpen (UHV) eingeteilt. Ein UHV-Typ zeichnet sich durch Drücke unter etwa 100 Nanopascal (10−7 Pascal, 10−9 mbar, ~10−9 Torr) aus. Es handelt sich typischerweise um zweistufige Vakuumpumpen.
Was ist eine zweistufige Vakuumpumpe?
Eine zweistufige Vakuumpumpe wird im Allgemeinen bevorzugt, wenn UHV-Vakuumniveaus mit einer industriellen Pumpenkapazität erzeugt werden sollen. Eine zweistufige Konstruktion besteht aus zwei Rotor- und Flügelsätzen, die den Einsatz einer Niedervakuum- und einer Hochvakuumstufe ermöglichen. Die Hochvakuumstufe saugt Prozessgas an und leitet es an eine zweite Niedervakuumstufe weiter, die das Gas auf Atmosphärendruck komprimiert und so die Vakuumleistung der Pumpe verbessert.
Wenn ein höherer Druck mit besserer Vakuumleistung erforderlich ist, ist eine zweistufige Vakuumpumpe die bessere Lösung.
Welche Technologien werden in Vakuumpumpen eingesetzt?
Vakuumpumpen nutzen unterschiedliche Technologien für unterschiedliche Arbeitsumgebungen.
Drehschieber
Klauen-Drehschieber
Schrauben-Drehschieber
Flüssigkeitsring
Seitenkanalverdichter
Drehkolbenverdichter
Radialventilatoren
Weitere Informationen zu den oben genannten Technologien finden Sie in unserem Knowledge Hub.