Vakuumpumpe

Va|ku|um|pum|pe 〈[ va:-] f. 19〉 Pumpe zum Erzeugen eines Vakuums

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Va|ku|um|pum|pe, die (Technik):

Pumpe zur Erzeugung eines Vakuums.

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Vaku|umpumpe

 

[v-], Gerät, das in einem abgeschlossenen Raum die Dichte von Luft u. a. Gasen und damit den Druck erniedrigt und so der Erzeugung, Verbesserung und/oder Aufrechterhaltung von Vakuum dient. Charakteristische Daten einer Vakuumpumpe sind erreichbares Endvakuum (Enddruck, niedrigster Druck beziehungsweise Vakuumgüte), Saugvermögen (Sauggeschwindigkeit in l/s oder m³/h) und Saugleistung (bei bestimmten Ansaugdruck geförderte Gasmenge in Pa l s^-1).

 

Nach dem Arbeitsprinzip lassen sich Vakuumpumpen in zwei große Gruppen einteilen: 1) Transportpumpen, die Gasteilchen aus dem zu evakuierenden Behälter (Rezipient) in irgendeiner Weise an die atmosphärische Luft befördern, wobei die Gasmoleküle auf der Niederdruckseite angesaugt und zur Hochdruckseite transportiert werden (Verdränger-, Treibmittel-, Turbopumpen) und 2) Kapazitäts- oder Speicherpumpen, die Gasteilchen durch Anlagerung an eine pumpende Oberfläche aus dem Rezipienten entfernen, z. B. durch Sorptions- (Getterpumpen) oder Kondensationsprozesse (Kryopumpen). Nach dem Arbeitsbereich unterscheidet man Vorvakuum-, Hochvakuum- und Ultrahochvakuumpumpen.

 

1) Transportpumpen: Vakuum-Verdrängerpumpen fördern das Gas mithilfe von Kolben, Schiebern u. a., wobei Vorgänge wie Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen auf einer periodischen Erweiterung und Verengung des Pumpraums (Schöpfraums) beruhen. Zur Anwendung kommen v. a. ölgedichtete Drehkolbenpumpen (Rotationspumpen, insbesondere Drehschieber- und Sperrschieberpumpen), Flüssigkeitsringpumpen, Rootspumpen und Hubkolbenpumpen. Drehschieberpumpen bestehen aus einem exzentrisch gelagerten Rotor, in dem sich mindestens zwei Schieber befinden, die durch Federkraft oder durch die Zentrifugalkraft während der Rotation an die Gehäusewand gepresst werden. Das abzusaugende Gas tritt in den sich durch die Rotation vergrößernden Schöpfraum von sichelförmigem Querschnitt, gelangt beim Weiterdrehen in den Verdichtungsraum und wird über ein Ventil ausgestoßen. Die erreichbaren Endvakua liegen im Fein- und Hochvakuumbereich (zwischen 10 und 10^-2 Pa). Das Saugvermögen beträgt je nach Bauart zwischen einigen und mehreren Hundert Kubikmeter je Stunde. Bei der Sperrschieberpumpe wird ein mit dem Drehkolben starr verbundener Sperrschieber in einer abgedichteten Gehäusebohrung verschiebbar geführt und unterteilt mithilfe des an der Gehäusewand anliegenden Drehkolbens den sichelförmigen Schöpfraum in zwei Räume veränderlichen Volumens; im Verlauf der Umdrehung des exzentrisch geführten Drehkolbens wird das durch den röhrenartigen Schieber angesaugte Gas verdichtet und ausgestoßen sowie gleichzeitig Gas neu angesaugt. Zum Absaugen von Dämpfen werden die Pumpen mit einem Gasballastventil gebaut (Gasballastpumpen), bei dem zur Vermeidung von Kondensation und Korrosion ein geeignetes Gas während der Kompressionsphase eingelassen wird. - Bei Flüssigkeitsringpumpen ist in einem zum Teil mit Dichtflüssigkeit gefüllten zylindrischen Gehäuse ein Flügelrad exzentrisch angeordnet, das bei Rotation einen konzentrisch zur Gehäuseachse kreisenden Flüssigkeitsring bildet. Wegen der exzentrischen Anordnung des Flügelrades bildet sich zwischen diesem und dem Flüssigkeitsring ein sichelförmiger Schöpfraum aus. Als Dichtflüssigkeit wird fast ausschließlich Wasser benutzt (Wasserringpumpen). Bei Rootspumpen drehen sich zwei Kolben mit achtförmigem Querschnitt in entgegengesetztem Drehsinn mit sehr hoher Geschwindigkeit (etwa 3 000 U/min), ohne dass sich ihre Flächen aneinander oder an der Gehäusewand reiben. Die innere Reibung des Gases in den engen Luftspalten (dynamische Dichtung) bewirkt in Verbindung mit der infolge der Kolbendrehung eintretenden Volumenänderung eine Förderwirkung (hohes Saugvermögen bis circa 10 000 m³/h, Endvakuum circa 10^-2 Pa). Sie werden u. a. für Stahlentgasungsanlagen, Aufdampfanlagen, Trockenanlagen sowie als Vorpumpen für Diffusions- und Boosterpumpen eingesetzt. (Gaede-Pumpen)

 

Treibmittelpumpen

 

nutzen die Saugwirkung eines aus einer Düse austretenden Flüssigkeits- oder Gasstrahls, z. B. Wasserstrahlpumpen, mit denen ein Grobvakuum bis circa 2 000 Pa erreichbar ist. Dampfstrahlpumpen arbeiten mit Wasser-, Quecksilber- oder Öldampf hoher Strahldichte. In großtechnischen Vakuumanlagen werden für Drücke bis zu 1 Pa häufig mehrstufige Aggregate eingesetzt. Ein sehr hohes Saugvermögen (50 000 l/s) haben Diffusionspumpen. Sie benötigen ein Vorvakuum von mindestens 10 Pa. Treibdampfpumpen sind Diffusionspumpen mit erhöhtem Druck im Siedegefäß. Gegenüber Diffusionspumpen haben Treibdampfpumpen den Vorteil, dass das Saugvermögen über 10^-1 Pa nicht so stark abfällt wie bei Diffusionspumpen, es werden jedoch nur Endvakuumwerte von 10^-3 Pa erreicht. Boosterpumpen bestehen aus hintereinander geschalteten Dampfstrahlpumpen und Treibdampfpumpen.

 

Turbopumpen

 

sind Vakuumpumpen, in denen kinetische Energie sehr schnell rotierender mechanischer Teile auf ein zu förderndes Gut direkt übertragen wird. Man unterscheidet Molekularpumpe und Turbo-Molekularpumpe.

 

2) Kapazitätspumpen: Bei Getterpumpen wird die Pumpwirkung durch gasbindende Stoffe (Getter) erreicht. Die verschiedenen Arten von Getterpumpen unterscheiden sich durch die zur Sorption verwendeten Stoffe und den Sorptionsvorgang. Man unterscheidet Sorptionspumpen, Ionenpumpen, Ionengetterpumpen und die Sublimationspumpen, bei denen eine gasbindende Schicht durch Verdampfen eines Metalls (Barium, Titan) erzeugt wird. - Kryopumpen werden wegen ihres hohen Saugvermögens bei der Errichtung von Weltraumsimulationskammern und Windkanälen für sehr große Geschwindigkeiten in stark verdünnten Gasen eingesetzt.

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Va|ku|um|pum|pe, die (Technik): Pumpe zur Erzeugung eines Vakuums.