Pfeiffer Vacuum GmbH

Mit bis zu 90.000 Umdrehungen pro Minute erzeugen Turbopumpen ein Vakuum mit niedrigem Absolutdruck.

Bild: iStock, molotovcoketail

Vakuum für verschiedene Branchen Die Tempomacher-Pumpen

26.02.2021

Zahlreiche Anwendungen in Forschung, Analytik und Industrie benötigen ein zuverlässiges Hoch- oder Ultrahochvakuum. Hier kommen Turbopumpen zum Einsatz. Für die unterschiedlichen Einsatzgebiete ist allerdings eine große Bandbreite an Modellen gefragt.

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Vakuum ist für die Herstellung vieler Hightech-Produkte des täglichen Lebens unerlässlich. Zahlreiche Anwendungen in Forschung und Industrie benötigen dabei ein Vakuum mit extrem niedrigem Absolutdruck.

Als technologischer Standard haben sich hier weltweit Turbopumpen etabliert, die ihren Namen den artverwandten Turbinen verdanken. Schnelldrehende Rotoren erzeugen mit bis zu 90.000 Umdrehungen pro Minute die in der Anwendung benötigten Druckbedingungen. Auf diese Weise wird ein Vakuum im Hoch- und Ultrahochvakuumbereich von bis zu 10-11 mbar erzeugt.

Einer der führenden Hersteller von Turbopumpen ist Pfeiffer Vacuum. Das Unternehmen betreibt mehr als 20 Tochtergesellschaften in über 60 Ländern und beschäftigt weltweit etwa 3.300 Mitarbeiter. Die Turbopumpen HiPace von Pfeiffer sind in einem Saugvermögensbereich von 10 bis 2.900 l/s erhältlich und unterscheiden sich in zwei Lagerungstechniken: Hybrid- und Magnetlagerung.

Merkmale der Baureihe

Die komplette HiPace-Baureihe weist eine hohe Flexibilität auf. So können die HiPace 10-800 in allen Lagen eingebaut werden. Das innovative Rotordesign ermöglicht ein hohes Saugvermögen, hohe Vorvakuumverträglichkeit und einen hohen Gasdurchsatz sowie eine sehr gute Kompression für leichte Gase. Zudem sorgt die Rotorgeometrie zusammen mit dem hybriden Lagerkonzept für einen ruhigen Betrieb; aufgrund des funktionalen Gehäuses sind die Pumpen außerdem sehr leicht.

Aufwendige Verkabelungen werden durch die integrierten Antriebselektroniken vermieden. Zudem sind die gängigen industriellen Schnittstellen wie Profibus, DeviceNet, EtherCat oder E74 erhältlich.

Weiter zeichnen sich die HiPace durch eine schnelle Hochlaufzeit aus, sodass die Pumpen noch schneller einsatzbereit sind. Und auch an die Diagnostik hat Pfeiffer Vacuum gedacht: So bietet das Unternehmen erweiterte Remote- und Sensorikfunktionalitäten an, um beispielsweise Pumpendaten wie Temperatur auszuwerten.

Neue hybridgelagerte Turbopumpen

Mit der HiPace 350 und 450 hat Pfeiffer Vacuum erst kürzlich zwei neue Turbopumpen auf den Markt gebracht, die sich besonders für Anwendungen wie Massenspektrometrie, Elektronenmikroskopie, Messtechnik, Teilchenbeschleuniger und Plasmaphysik eignen. Ihr breites Einsatzspektrum umfasst neben Analytik, Vakuumprozess- und Halbleitertechnik auch Anwendungen in den Bereichen Beschichtung, Forschung und Entwicklung sowie in der Industrie. Beide Pumpen bieten hohe Leistung bei geringem Gewicht und Platzbedarf. Mit einem Hybridlager verfügen sie über eine besonders robuste Lagerung.

Ebenfalls erst seit ein paar Monaten auf dem Markt ist die HiPace 2800 IT, die speziell für Ionenimplantationsprozesse konzipiert worden ist. Mit einem Saugvermögen von 2.600 l/s für Wasserstoff und 2.900 l/s für Helium ist sie die beste Turbopumpe ihrer Klasse im Sortiment von Pfeiffer Vacuum.

Das intelligente Temperaturmanagementsystem verhindert Prozesskondensation und -ablagerungen innerhalb des Pumpsystems. Über das System wird zudem die individuelle Einstellung der Temperatur ermöglicht, um den Prozess optimal zu unterstützen. Die spezielle Beschichtung des Rotors gewährleistet die Beständigkeit gegenüber allen Materialien für Ionenimplantationsprozesse sowie eine leichte Reinigung. So wie die HiPace 350 und 450 arbeitet auch die 2800 IT mit einem Hybridlager.

Mit seinen Turbopumpen deckt Pfeiffer Vacuum ein breites Anwendungsfeld ab. So sind die Pumpen HiPace Plus speziell für die Elektronenmikroskopie und Highend-Massenspektrometrie geeignet. Mit den HiPace C stellt Pfeiffer Vacuum Turbopumpen speziell für korrosive Anwendungen zur Verfügung, die auch unempfindlich gegen Prozessstäube und Partikeleintrag sind.

Kompakte, magnetgelagerte Pumpen

Die magnetgelagerten Turbopumpen HiPace M und ATH 500 M sind optimiert für Vakuum-Produktionsverfahren mit hohem Gasdurchsatz bei hohem Betriebsdruck. In F&E-Anwendungen zeichnen sich die Pumpen durch minimale Vibrationen auch bei niedrigem Enddruck aus. Eine frei wählbare Drehzahl erlaubt die optimale Prozessanpassung oder auch den direkten Ersatz älterer Hochvakuumpumpen durch Anpassung auf deren Saugvermögen.

Bei Stromausfall wirkt der Rotor als Generator und speist den batteriefreien Controller. Der Rotor wird langsam abgebremst und geht sanft in die mechanischen Notlauflager. Auch im Falle extremer Lufteinbrüche oder unterbrochener Verbindung zwischen der Pumpe und dem Controller greifen die Notlauflager.

Der Zustand der Lager wird vom Controller überwacht. Ein vom Controller gesteuertes Belüftungsventil kann den Rotor im Falle eines massiven Lufteinbruchs oder mechanischen Schocks schnell und effektiv abbremsen und so Beschädigungen an der Pumpe vermeiden.

Bestimmte Modelle der ATH-M-Serie verfügen über ein Temperaturmanagement durch eine integrierte Heizung. Die prozessoptimierte Regelung von Heizband und Kühlwasser hält die Pumpe auf einer konstanten Temperatur (bis zu 75 °C), um die Kondensation von Prozesschemikalien oder Nebenprodukten in der Pumpe zu minimieren.

In der Baureihe sind alle Fünf-Achsen-magnetgelagerten Pumpen sowohl für nicht-korrosive Anwendungen in Analytik, Forschung und Entwicklung als auch für reaktive Prozesse in den Bereichen Beschichtung und Halbleiter geeignet. Und selbst unter härtesten Umgebungsbedingungen kann die HiPace aufgrund der Schutzart IP54 eingesetzt werden. Produkttests gemäß ISO 27892 belegen zusätzlich, dass alle Pumpen den höchsten Sicherheitsanforderungen gerecht werden.

Bildergalerie

  • Die HiPace weist eine hohe Leistung bei gleichzeitig geringem Gewicht und Platzbedarf auf.

    Bild: Pfeiffer Vacuum

  • Mit einem Saugvermögen von 2.600 l/s für Wasserstoff ist die HiPace 2800 die beste Turbopumpe ihrer Klasse im Sortiment Pfeiffer Vacuums.

    Bild: Pfeiffer Vacuum

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