200–700 m³/h ist ein im Vakuumsystem häufig zum Preisvergleich herangezogener Bereich, umgerechnet 55.6–194 L/s; er deckt die Hauptpumpenpositionen für Grobevakuierung von Ofenanlagen, Vorvakuum von Beschichtungslinien, chemische Destillation, Gefriertrocknung und zentrale Vakuumaggregate ab. Bei der Auswahl in diesem Bereich liegen die eigentlichen Fehler selten an der Pumpe selbst; zwei Details machen den Großteil aus: Der Sauganschluss ist zu klein dimensioniert, und der Leitwert der Rohrleitung nimmt die Hälfte des Saugvermögens weg; bei der Motorleistung wird nach dem Motto „eine Stufe größer ist sicherer“ aufgestockt, doch das zusätzliche Geld kauft keine Evakuierungszeit. Im Folgenden werden diese beiden Punkte mit den Katalogwerten der vier Modelle V0202, V0302, V300B und V630B durchgerechnet.
1. Worin unterscheiden sich die vier Pumpen in den Katalogdaten?
| Modell | Nennsaugvermögen 50 Hz | umgerechnet L/s | Enddruck (Gasspülung aus) | Motor | Saugstutzen | Gewicht |
|---|---|---|---|---|---|---|
| V0202 | 200 m³/h (60 Hz 240) | 55.6 | 0.1 mbar | 5.5 kW | G2″ / G2″ | 140 kg |
| V0302 | 300 m³/h (60 Hz 360) | 83.3 | 0.5 mbar | 7.5 kW | G2″ / G2″ | 190 kg |
| DPL-V300B | nominal 280 / Saugvermögen 240 | 66.7 | ≤8×10⁻² mbar | 5.5 kW | G2″ Flansch | 223 kg |
| DPL-V630B | nominal 700 / Saugvermögen 640 | 177.8 | ≤8×10⁻² mbar | 15 kW | DN100 / DN160 | 730 kg |
Zwei leicht übersehene Unterschiede. Erstens: V0202 und V0302 nennen im Katalog eine Gruppe von Werten für das Nennsaugvermögen; V300B und V630B geben nominale und tatsächliche Werte an. Der Nominalwert eignet sich für den Preisvergleich; für die Berechnung der Evakuierungszeit ist das tatsächliche Saugvermögen zu verwenden. V630B hat nominal 700 und tatsächlich 640, eine Differenz von 8.6 %. Zweitens: V300B und V0250 haben beide 5.5 kW, und das Saugvermögen unterscheidet sich nur um 10 m³/h; der Enddruck von V300B bei ausgeschalteter Gasspülung beträgt jedoch ≤8×10⁻² mbar, der von V0250 0.5 mbar. Der Unterschied entsteht über das Gasspülventil und die Zwischenstufenkonstruktion — wer unter 0.1 mbar will und nicht auf zweistufig wechseln möchte, für den ist V300B die passende Stufe. Die vollständigen Parameter der vier Modelle stehen unter V0160–V0302 einstufige ölgedichtete Drehschieberpumpen, DPL-V300B und DPL-V630B.
2. Wie die Anschlussnennweite festgelegt wird: zuerst die Strömungsgeschwindigkeit am Vakuumpumpenanschluss berechnen
Die Nennweite des Pumpenanschlusses ist nur die untere Grenze der Verbindung und bedeutet nicht, dass diese Nennweite den Durchfluss bewältigen kann. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Rohr wird über die Kontinuitätsgleichung berechnet:
Für die vier Pumpen (G2″ als DN50 gerechnet):
| Rohrleitung | V0202 200 | V0302 300 | V300B 240 | V630B 640 (m³/h) |
|---|---|---|---|---|
| DN50 (G2″) | 28.3 m/s | 42.4 m/s | 34.0 m/s | 90.5 m/s |
| DN80 | 11.1 m/s | 16.6 m/s | 13.3 m/s | 35.4 m/s |
| DN100 | 7.1 m/s | 10.6 m/s | 8.5 m/s | 22.6 m/s |
| DN160 | 2.8 m/s | 4.1 m/s | 3.3 m/s | 8.8 m/s |
Die allgemeine Erfahrung für Hauptleitungen im Grobvakuum ist, die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb von 15–20 m/s zu halten (bei kurzen geraden Rohren kann auf etwa 25 m/s erweitert werden). Je höher die Strömungsgeschwindigkeit, desto größer der Druckabfall entlang der Leitung, und das Saugvermögen am Pumpenanschluss wird in der Leitung verbraucht. Die Tabelle zeigt das Ergebnis direkt: G2″ erreicht bei 200 m³/h bereits 28.3 m/s, bei V0302 mit 300 m³/h sind es 42.4 m/s; durch längere Rohre und zusätzliche Bögen lässt sich das nicht ausgleichen. Richtig ist, innerhalb von 0.5 m am Pumpenanschluss auf DN80 oder DN100 zu erweitern; der Pumpenflansch dient nur als Übergang. Bei V630B gilt umgekehrt: 640 m³/h ergeben in DN100 22.6 m/s, das ist die akzeptable Obergrenze für kurze gerade Rohre; bei Leitungen über 3–4 m sollte auf DN160 gewechselt werden, dann 8.8 m/s.
3. Umrechnung des Saugvermögens und effektives Saugvermögen: Wie viel die Rohrleitung wegnimmt
Das Katalog-Saugvermögen in m³/h geteilt durch 3.6 ergibt L/s; dieser Schritt bestimmt den Bezug für alle folgenden Vergleiche: 240 m³/h = 66.7 L/s, 640 m³/h = 177.8 L/s. Die Kammer erhält jedoch nicht diesen Wert; das Saugvermögen der Pumpe und der Leitwert der Rohrleitung sind in Reihe geschaltet:
Eine V300B (tatsächlich 240 m³/h) mit einer Rohrleitung mit Leitwert C = 240 m³/h ergibt S_eff = 240×240/480 = 120 m³/h und fällt damit direkt auf die Hälfte; erst bei einer Rohrleitung mit C = 480 m³/h steigt S_eff wieder auf 160 m³/h. Die Evakuierungszeit folgt t = (V/S)·ln(P0/P1); für eine 5-m³-Kammer von 1013 mbar auf 1 mbar: bei S_eff = 240 ist t = 5/240×6.92 h ≈ 0.144 h, 8.7 Minuten; fällt S_eff auf 120, dauert dieselbe Aufgabe 17.3 Minuten. Gleiche Pumpe, gleiche Anlage, nur andere Rohrleitungsauslegung — der Takt unterscheidet sich um 8.6 Minuten.
Bei V630B ist der Vergleich noch deutlicher: 10-m³-Kammer, 640 m³/h, theoretisch 10/640×6.92 h ≈ 0.108 h, 6.5 Minuten; das Kammervolumen ist doppelt so groß wie oben, die Zeit aber kürzer. Zu beachten ist, dass dies nur die Berechnung für den Grobevakuierungsabschnitt ist; unterhalb von 1 mbar sinkt das Saugvermögen der Pumpe mit dem Druck, und die tatsächliche Zeit muss über die Saugvermögenskurve der Pumpe integriert oder direkt mit dem Evakuierungszeit-Rechner anhand von Kammervolumen und Zieldruck ermittelt werden.
4. Leistungsabstimmung: Die spezifische Leistung bleibt nahezu gleich; Aufstocken kauft keine Zeit
Teilt man die Motorleistung durch das tatsächliche Saugvermögen, erhält man die Leistung pro m³/h: V0202 hat 5.5 kW / 200 m³/h = 36.4 m³/h·kW⁻¹; V0302 40.0; V300B 43.6; V630B 42.7. Die vier Werte liegen zwischen 36 und 44, was zeigt, dass diese Stufe auf derselben Plattform durch Vergrößerung des Pumpenraums entsteht und der Energieverbrauch pro Fördermenge nicht sprunghaft mit dem Modell wechselt. Daher gilt „eine Stufe größer ist sicherer“ nur, wenn das Saugvermögen tatsächlich nicht ausreicht; ist das Saugvermögen ausreichend und der Rohrdurchmesser zu klein, verlagert eine größere Pumpe die Verschwendung nur von der Rohrleitung auf den Motor.
Spannung und Drehzahl müssen mit der Anlage abgestimmt werden: V0202 und V0302 sind dreiphasig 220/240V, 380/415V; V300B dreiphasig 230V / 400V ±10%, 1500 r/min direkt gekuppelt; V630B dreiphasig 380–400 / 660–690V oder 415V, 820 r/min. 660–690V ist für Standorte mit Hochspannungsverteilung vorgesehen; eine nachträgliche Spannungsänderung ist deutlich teurer, als sie bei der Bestellung anzugeben. Der direkte Start eines 15-kW-M