Dipl.-Ing. Andreas Petz
Eines der wichtigsten Kriterien trockenlaufender Vakuumpumpen ist die Verdichtungstemperatur. Diese hängt in erster Linie vom Ansaugdruck ab. In der Regel bewegt man sich hier im T3-Bereich, das heißt bei Temperaturen unterhalb von 230 °C. Allerdings geht der Trend zu immer niedrigeren Verdichtungstemperaturen. Im folgenden wird ein mögliches T4-Konzept beschrieben, mit dem sich diese unterhalb 135 °C senken lassen.
Bei näherer Betrachtung läßt sich feststellen, daß eine erweiterte Beziehung zwischen Temperatur, Ansaugdruck und Frequenz existiert. Untersuchungen an der Pumpe des Typs Inovac machen dies deutlich (Abb. 1). Während die 50-Hz-Saugkurve der Pumpe bei einem Ansaugdruck von 20 mbar die maximale Verdichtungstemperatur von 220 °C aufweist, stellen sich bei einer Betriebsfrequenz von lediglich 20 Hz und einem erhöhten Ansaugdruck von 150 mbar nur 90 °C als maximale Temperatur ein. In Abbildung 1 sind zusätzlich die erreichbaren Enddrücke bei den verschiedenen Frequenzen eingetragen. Es ist sofort erkennbar, daß sich bei höheren Frequenzen ein besseres Vakuum erzielen läßt.
Zum besseren Verständnis der zuvor genannten Zusammenhänge soll ein konkretes Beispiel dienen. Ein Stoffgemisch der T4-Klasse soll mit einem Volumenstrom von 100 m³/h und einem Ansaugdruck von 10 mbar abgepumpt werden. Aus der Abbildung 1 läßt sich entnehmen, daß der Trockenläufer aus Temperaturgründen mit einer maximalen Frequenz von 25 Hz betrieben werden kann. Da sich allerdings bei dieser Frequenz aufgrund des limitierten Saugvermögens lediglich ein Endvakuum von etwa 20 mbar realisieren läßt, muß der Vorpumpe ein Rootsgebläse (Booster) vorgeschaltet werden. Aus sicherheitstechnischen Erwägungen wurden sowohl zwischen Rootsgebläse und Vorpumpe als auch zwischen den einzelnen Verdichterstufen des Trockenläufers Temperaturmeßstellen angebracht. Abbildung 2 zeigt das komplette Schema der Pumpenanordnung. Die Vorpumpe VWP 400-3 besteht aus drei Stufen. Aus diesem Grund kommen an den verschiedenen Verdichterstufen unterschiedliche Temperaturen vor.
Um die Temperatur über den gesamten Ansaugdruckbereich innerhalb der T4-Grenzen zu halten, muß auch das Rootsgebläse in seiner Drehzahl variierbar sein. Im vorliegenden Falle genügt ebenfalls eine Frequenz von 25 Hz. Wie Abbildung 3 zeigt, werden bei einer gewählten Frequenz von 25 Hz an keiner Stelle der Pumpenkombination die vorgegebenen T4-Temperaturen überschritten.
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