Leybold GmbH

Öl, Schmutz und Sonstiges, das im Prozess stören kann, soll eine spezielle Schraubenpumpe gezielt umgehen.

Bild: Pixabay, lilyduveau

Tatsächlich trockenverdichtend Öl und Schmutz vom Prozess fernhalten

29.11.2018

Schraubenpumpen sind im Bereich der industriellen Vakuumpumpen derzeit Stand der Technik. Leybold hat nun eine 100 Prozent ölfreie, trockenverdichtende Schraubenpumpe vorgestellt, die sich ideal für die produzierende Industrie eignen soll.

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In industriellen Prozessen müssen Pumpen nicht nur saubere Luft fördern, sondern es werden auch Verschmutzungen, Partikel, Ausgasungen sowie Dämpfe in die Pumpe eingetragen. Des Weiteren laufen Prozesse nicht immer stabil, sodass weitere Störfaktoren auftreten können. Pumpen müssen in der Lage sein, all dies zu tolerieren.

Keine Staudammbildung

Generell sind Schraubenpumpen die State-of-the-Art-Technologie für solche anspruchsvollen Herausforderungen. Ihr Funktionsprinzip ist mit einem Extruder vergleichbar, der störende Partikel einfach herausschiebt. Zudem sind die Pumpen in der Lage, mit Dämpfen umzugehen.

Diese Vorteile des Schraubenpumpen-Funktionsprinzips treffen auch auf die Varodry zu. Sie ist zunächst in den Baugrößen VD65 (65 m3/h) und VD100 (100 m3/h) verfügbar; die Baugrößen VD160 und VD200 sind bereits in Vorbereitung.

Aufgrund des integrierten Schalldämpfers soll sich die Pumpe darüber hinaus durch ein leises und angenehmes Laufgeräusch auszeichnen. Die variable Anordnung des Einlassflansches ermöglicht eine flexible Platzierung der Pumpe innerhalb der Anlage. Speziell designt ist auch der bereits erwähnte Schalldämpfer; er kommt ohne schwammartige Dämpfermaterialien aus.

Der Austrittsflansch kann an der niedrigsten Stelle der Pumpe angebracht werden. Auf diese Weise lassen sich eventuell eingetragene Flüssigkeiten oder kondensierte Dämpfe komplett aus der Pumpe austragen. Es entsteht dadurch laut Leybold kein Staudamm wie bei marktüblichen Pumpen. Mögliche Rostbildungen werden verhindert und die Prozesssicherheit erhöht.

Zu 100 Prozent ölfrei

Ein weiterer Prozessvorteil sollen die Belastbarkeit und Effizienz der Varodry sein. Sie kann im Dauerbetrieb bei jedem beliebigen Ansaugdruck betrieben werden und ist gegenüber wiederholten Schockbelüftungen resistent. Ohne Überlastungen können somit nach Herstellerangaben beliebig viele Zyklen gefahren werden.

Ein wesentliches Differenzierungsmerkmal der Varodry ist jedoch ihre komplette Ölfreiheit. Alle anderen Schraubenvakuumpumpen im Markt sind, so Leybold, zwar „trockenverdichtend“, haben aber Getrieberäume, in denen sich zur Schmierung der Lager und Getrieberäder Öl befindet.

Bei der Varodry ist dies nicht der Fall. Es soll daher gar nicht erst die Möglichkeit bestehen, dass eine Ölmigration vom Getrieberaum in den Schöpfraum stattfindet und dadurch mögliche Reaktionen dieses Öls mit Prozessmedien oder gar Rückdiffusion zur Prozesskammer bewirkt.

Leybolds Schraubenpumpe verfügt über fettgeschmierte Kugellager und verzichtet auf ein Synchronisationsgetriebe. Antrieb und Synchronisation erfolgen über einen Zahnriemen, der bei Bedarf vom Nutzer in kurzer Zeit selbst wechselbar ist. Damit entfallen auch die bei anderen Schraubenpumpen notwendigen Ölwechsel.

Ein weiterer technischer Vorteil für die industrielle Verwendung ist die komplette Luftkühlung der Pumpe. Sie soll die Integration in die Anlage deutlich vereinfachen, da auf eine teilweise komplizierte Wasserversorgung verzichtet werden kann.

Applikationen in der Übersicht

Die niedrigen internen Temperaturen, die abhängig vom jeweiligen Betriebspunkt maximal 100 bis 130 °C erreichen, erlauben der Varodry, auch temperatursensitive Medien zu fördern. Bei solchen werden häufig eine sofortige Reaktion oder Zersetzung verhindert, was zur Bildung von Belägen im Schöpfraum führen kann. Die moderate Temperatur soll einen langfristigen Betrieb erlauben – ohne die Notwendigkeit einer Schöpfraum-Reinigung.

Mit diesen Eigenschaften eignet sich die Varodry unter anderem für folgende Applikationen:

  • optische/dekorative Beschichtungen, beispielsweise von Brillengläsern oder Badezimmerarmaturen: Hier fallen im Sputter-Prozess harte Stäube an. Eine trockenverdichtende Schraubenpumpe pustet diesen Staub aus. Für ölgedichtete Pumpen sind diese Stäube aber ein Problem, da der Staub im Öl abgeschieden wird, was zu einem erhöhten Verschleiß der Pumpenkomponenten führt.

  • Trocknungsprozesse/industrielle Reinigungsanlagen, beispielsweise für Graugussteile: Vakuumtrocknung ist das beste Verfahren, um diese massiven Teile zu trocknen, da Waschflüssigkeiten auch aus Vertiefungen oder Bohrungen entfernt werden können. Durch die gute Trocknung ist gewährleistet, dass die Teile nicht sofort durch Flugrost beschädigt werden. Für solche Prozesse werden Pumpen mit hoher Dampfverträglichkeit benötigt. Diese Eigenschaft ist auch eine Voraussetzung für eine erfolgreiche Kryopumpen-Regeneration. Kryopumpen speichern die gefrorenen Gase in ihrem Inneren und benötigen eine regelmäßige Regeneration, während der die Pumpe erwärmt und die gespeicherten Gase freigegeben werden. Diese müssen dann von der Vakuumpumpe abgepumpt werden, wobei große Mengen an Wasserdampf anfallen.

  • Gefriertrocknung in der Pharmazie oder in der Lebensmittelindustrie

  • Trocknungsanwendungen in der Lithium-Ionen-Batteriefertigung und bei der Herstellung von Stromspeichern

Blasen und Belag verhindern

Ein weiterer Zielmarkt, der Vakuumtrocknung beinhaltet, ist die Herstellung von Transformatoren oder anderer Hochspannungskomponenten. Solche Komponenten enthalten Isolationsmaterialien aus Papier, welche absolut trocken sein müssen. Unter Vakuum wird die Feuchte auf wenige ppm reduziert. Auch hier ist die hohe Wasserdampfverträglichkeit entscheidend.

Bei Composite-Anwendungen wiederum muss das Harz vor dem Einsatz entgast werden, um die Blasenfreiheit zu garantieren. Während der anschließenden Infiltration werden die Harze dann in das vorevakuierte Gewebe eingezogen.

Bei beiden Prozessschritten entgasen die Harze, und Dämpfe treten in die Pumpe ein. Hier kommt wieder das moderate Temperaturprofil der Varodry zum Tragen, welches eine Belagsbildung weitestgehend verhindert. Das soll einen langen, störungsfreien Betrieb gewährleisten.

Flüssig, gasförmig, fest, ... ?

Neben flüssig, gasförmig und fest ist das Plasma der vierte Aggregatzustand. Typische Plasmaanwendungen sind die Teilereinigung, Oberflächenaktivierung oder Sterilisation, bei welcher die Bakterien durch die heißen Plasmagase abgetötet werden – und das ohne eine echte Aufheizung der oftmals temperaturempfindlichen Produkte.

In Plasmaanwendungen wird die Kammer typischerweise auf einen Druck von <1 mbar abgepumpt. Plasmagase wie etwa O2 oder H2O2 werden eingelassen und im Anschluss das Plasma gezündet. Die Pumpen müssen dabei die Plasmagase sowie die „verbrannten“ Nebenprodukte handhaben.

Bei Plasmaprozessen ist es zumeist schwierig, die Gase zu definieren, welche die Pumpe absaugen muss. Eine trockenverdichtende Pumpe soll sich deswegen ideal für diese Anwendungsfälle eignen. Denn sie kann fast alle involvierten Stoffe störungsfrei fördern.

Bildergalerie

  • Der antreibende Zahnriemen kann bei Bedarf in wenigen Minuten selbst ausgewechselt werden.

    Bild: Leybold

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