V15L/V25L/V40L: ölfreie Drehschieberpumpen und ölgedichtete Drehschieberpumpen mit gleichem Saugvermögen – die Evakuierungszeit durchrechnen

Die drei Stufen 15, 25, 40 m³/h sind der Bereich, in dem die Auswahl ölfreier Drehschieberpumpen am häufigsten wiederholt wird: Bei gleichen 40 m³/h liegen ölfreie Pumpe und ölgedichtete Pumpe in Abmessungen, Anschlüssen und Preis nahe beieinander, in den Datenblättern unterscheiden sich jedoch die Enddrücke um zwei bis drei Größenordnungen. Wählt man nur nach dem Saugvermögen, zeigt sich erst nach der Installation, dass nicht ausreichend evakuiert wird; wählt man nur nach dem Enddruck, zahlt man zu viel für einen Druckbereich, den die Pumpe gar nicht nutzt. Dieser Artikel rechnet die Bilanz beider Typen klar: Evakuierungszeit, Energieverbrauch und Leckratentoleranz – mit den tatsächlichen Parametern der auf dieser Website geführten, in Produktion befindlichen Modelle.

1. Zuerst der Unterschied: Der Enddruck unterscheidet sich um zwei Größenordnungen

Modell	Typ	Saugvermögen 50/60 Hz	Leistung	Enddruck	Geräusch	Gewicht	Einlass
DPL-V15L	ölfreie Drehschieberpumpe	15 / 19 m³/h	0.35 kW	90 mbar	61 dB(A)	ca. 22.4 kg	G3/4″
DPL-2V18	zweistufig, ölgedichtet	17 / 20.4 m³/h	0.55 kW	1×10⁻³ mbar	57 dB(A)	39 kg	NW25
DPL-V25L	ölfreie Drehschieberpumpe	25 / 30 m³/h	0.75 kW	90 mbar	62 dB(A)	ca. 26 kg	G3/4″
DPL-2V28	zweistufig, ölgedichtet	27.5 / 33 m³/h	0.75 kW	1×10⁻³ mbar	57 dB(A)	44 kg	NW25
DPL-V40L	ölfreie Drehschieberpumpe	40 / 48 m³/h	1.5 kW	90 mbar	67 dB(A)	ca. 38.5 kg	G3/4″
DPL-V0040A	einstufig, ölgedichtet	40 / 48 m³/h	1.5 kW	0.1 mbar	62 dB(A)	43 kg	G1 1/4″

90 mbar ist ein auf das ideale Vakuum bezogener Druck, entsprechend 9 kPa; 0.1 mbar ist ein Neunhundertstel davon, 1×10⁻³ mbar ein Neunzigtausendstel. Diese Differenz lässt sich nicht durch „eine Nummer größer kaufen“ ausgleichen: Der Enddruck der ölfreien Drehschieberpumpe wird durch das Schadvolumen bestimmt; bei jeder Rotorumdrehung wird ein kleines Volumen Hochdruckgas wieder in den Ansaugraum zurückgeführt, sodass auch ein größeres Saugvermögen nicht unter 90 mbar kommt. Umgekehrt: Wenn der Prozess nur ein Grobvakuum von 50~80 mbar benötigt, sind die zwei bis drei Größenordnungen der ölgedichteten Pumpe vollständig Reserve und werden unnötig bezahlt.

2. Rechenbeispiel für die Evakuierungszeit: 1 m³ Kammer vom Atmosphärendruck auf 50 mbar

Im Grobvakuumbereich mit isothermer Näherung gilt für die Evakuierungszeit:

t = (V / S) · ln(p₁ / p₂)

V ist das Kammervolumen, S das Saugvermögen, p₁ der Anfangsdruck, p₂ der Zieldruck. Einsetzen von V = 1000 L, p₁ = 1013 mbar, p₂ = 50 mbar ergibt ln(1013/50) = 3.01.

DPL-V40L: S = 40 m³/h = 11.1 L/s t = 1000 / 11.1 × 3.01 ≈ 271 s, etwa 4.5 Minuten.

DPL-2V28: S = 27.5 m³/h = 7.64 L/s t = 1000 / 7.64 × 3.01 ≈ 394 s, etwa 6.6 Minuten.

Bei gleichem 40 m³/h hat DPL-V0040A dasselbe Saugvermögen wie DPL-V40L, die ideale Evakuierungszeit beträgt ebenfalls 271 s – in diesem Bereich hat die ölgedichtete Pumpe keinen Vorteil, weil beide bei etwa 50 mbar mit ihrem Nennsaugvermögen arbeiten.

Das oben sind Idealwerte ohne Berücksichtigung der Rohrleitung. In der Vakuumtechnik ist es üblich, das theoretische Saugvermögen mit 80% für Engstellen in Rohrleitungen und Ventilen zu verrechnen und so das tatsächliche Saugvermögen zu erhalten: DPL-V40L mit 8.9 L/s, t ≈ 338 s (5.6 Minuten); DPL-2V28 mit 6.1 L/s, t ≈ 492 s (8.2 Minuten). Diese Umrechnung ist grob, reicht aber aus, um zu beurteilen, ob die Evakuierung abgeschlossen werden kann oder nicht. Bei großer Kammer, langer Rohrleitung und vielen Ventilen fällt der Abschlag noch stärker aus.

Zu beachten ist, dass 271 s nur die Zeit für den Abtransport des Gases sind. Ausgasung der Kammerwände und Leckage an Dichtflächen flachen die Kurve im hinteren Abschnitt ab; die tatsächliche Stoppuhrzeit bis 50 mbar ist länger als berechnet, und zwar umso deutlicher, je näher man dem Enddruck der Pumpe kommt. ISO 21360-1:2020 (ISO/TC 112 Vakuumtechnik) nennt bei der Beschreibung der Saugvermögensmessung nach dem Evakuierungsverfahren auch den Strömungswiderstand der Verbindungsleitung bei niedrigem Druck, die Leckrate und die Ausgasung als Einflussfaktoren auf das Messergebnis – die berechnete Zeit ist nur als Untergrenze zu betrachten.

3. Energiebilanz: Ölfrei bedeutet nicht stromsparend

Energieverbrauch pro Evakuierungsvorgang = Leistung × Zeit:

Modell	Leistung	Ideale Evakuierungszeit	Energieverbrauch pro Vorgang
DPL-V15L	0.35 kW	722 s	0.070 kWh
DPL-2V18	0.55 kW	637 s	0.097 kWh
DPL-V25L	0.75 kW	433 s	0.090 kWh
DPL-2V28	0.75 kW	394 s	0.082 kWh
DPL-V40L / DPL-V0040A	1.5 kW	271 s	0.113 kWh

Von den drei Stufen liegt der Energieverbrauch pro Vorgang bei der ölgedichteten Pumpe jeweils etwas niedriger als bei der ölfreien Pumpe: Stufe 15 mit 0.097 gegenüber 0.070 kWh, Stufe 40 mit 0.113 gegenüber 0.113 kWh gleichauf, Stufe 25 mit 0.082 gegenüber 0.090 kWh. Der Grund ist, dass die Motorleistungen in derselben Stufe ähnlich sind und die ölgedichtete Pumpe langsamer pumpt, sodass die Einschaltzeit kürzer ist. Was die ölfreie Pumpe einspart, sind Öl, Ölnebel und Arbeitszeit für den Ölwechsel, nicht die Stromkosten. Bei 200 Evakuierungsvorgängen pro Tag und 300 Tagen pro Jahr verbraucht die ölfreie Pumpe der Stufe 25 etwa 500 kWh mehr als die ölgedichtete Pumpe; diese Stromkosten liegen in derselben Größenordnung wie einige Ölwechsel und Filterwechsel pro Jahr. Bei der Auswahl sollte man daher nicht nur auf den Stromzähler schauen.

4. Wie die Leckrate den Enddruck auffrisst

Am Rand der Pumpenleistung setzt sich der Enddruck aus drei Anteilen zusammen:

p = p_Grenz + Q / S_eff

Q ist die Summe aus Systemleckrate und Ausgasung, S_eff das umgerechnete tatsächliche Saugvermögen. Mit Q = 5×10⁻² mbar·L/s (eine normal montierte kleine Kammer ohne Heliumlecktest erreicht leicht diese Größenordnung):

DPL-2V28: S_eff = 6.1 L/s, Q/S = 0.0082 mbar. Der Enddruck der Pumpe beträgt 1×10⁻³ mbar, tatsächlich bleibt sie bei etwa 9×10⁻³ mbar stehen, fast eine Größenordnung entfernt. Um auf 1×10⁻³ mbar zu kommen, hilft es nicht, einfach eine größere Pumpe zu wählen; zuerst muss Q auf die Größenordnung 10⁻³ gebracht werden.

DPL-V40L: bei ebenfalls 5×10⁻² mbar·L/s, S_eff = 8.9 L/s, Q/S = 0.0056 mbar. Relativ zum Enddruck von 90 mbar ist dieser Anstieg auf dem Messgerät nicht erkennbar. Die ölfreie Pumpe ist unempfindlich gegenüber der Leckrate, nicht weil sie besser dichtet, sondern weil ihr Ausgangsniveau ohnehin hoch liegt; die ölgedichtete Pumpe kann ihre Fähigkeit nur ausspielen, wenn ein sauberes System und eine Leckprüfung dazu passen.

Ebenso: DPL-V0025A hat einen Enddruck von 0.5 mbar, DPL-V0040A von 0.1 mbar. Vor der Auswahl dieser beiden Modelle sollte man klären, wie viele mbar der Prozess tatsächlich benötigt – bei einem Bedarf von 5 mbar reicht V0040A; bei einem Bedarf von 0.05 mbar muss man die zweistufigen DPL-2V18 / DPL-2V28 betrachten.

5. Medien und Wartung: Wasserdampf, Staub, Ölnebel

ISO 21360-2:2020 definiert die Wasserdampfverträglichkeit als „den maximalen Wasserdampfpartialdruck, der ohne Kondensation gefördert werden kann“, und führt sie als Pflichtprüfpunkt für Verdrängervakuumpumpen auf. Für die Auswahl bedeutet das:

Bei Medien mit Wasserdampf oder Lösungsmitteln (Trocknung, Entgasung, Verpackungsverschluss) muss die ölgedichtete Pumpe kondensierbare Gase über den Gasballast austragen. DPL-2V18 / DPL-2V28 haben mit Gasballast einen Enddruck von 1.5×10⁻² mbar, eine Größenordnung höher als bei geschlossenem Gasballast; das ist der Preis für das Durchleiten von Wasserdampf.
Die ölfreie Pumpe hat kein Problem mit Ölemulsion, aber Wasserdampf kondensiert in der Pumpenkammer und sammelt sich ebenfalls als Wasser, sodass ein Wasserabscheider oder regelmäßiges Ablassen erforderlich ist; im Einzelnen nach der mitgelieferten Betriebsanleitung verfahren.
Bei staubigen Anwendungen müssen beide Typen auf der Ansaugseite einen Filter erhalten. Fällt bei der ölgedichteten Pumpe der Filter aus, gelangt Staub direkt in den Ölsumpf und wird zu Ölschlamm; zuerst verschleißen Drehschieber und Enddeckel. Bei der ölfreien Pumpe führt ein Filterausfall zu Verschleiß der Pumpenkammer, ohne dass ein Ölwechsel als Arbeitsschritt anfällt.
Die Ölmengen entsprechen direkt den Wartungsarbeiten: DPL-2V18 mit 0.75~~1.05 L, DPL-2V28 mit 1.2~~1.5 L, DPL-V0040A mit 1.5 L; DPL-V15L / V25L / V40L haben einen Ölbedarf von null.
Geräusch: DPL-2V18 / DPL-2V28 liegen bei 57 dB(A), die drei ölfreien Modelle bei 61~67 dB(A). In einem Gehäuse ist der Unterschied gering, direkt neben dem Arbeitsplatz macht er sich bemerkbar.

6. Entscheidung nach Prozess

Prozessmerkmal	Auswahl
Arbeitsdruck über 90 mbar: Vakuumansaugen, Spannen, Thermoformen, Grobevakuierung beim Verpacken	DPL-V15L / V25L / V40L
Arbeitsdruck 5~50 mbar, Kammer sauber, keine Anforderung an Ölnebel	DPL-V15L / V25L / V40L mit einer Stufe größerem Saugvermögen
Arbeitsdruck 1~10 mbar, Dauerbetrieb erforderlich	DPL-2V18 / DPL-2V28
Arbeitsdruck 0.1~1 mbar, einstufig ausreichend	DPL-V0025A / DPL-V0040A
Große Mengen Wasserdampf oder Lösungsmitteldampf	DPL-2V18 / DPL-2V28, Gasballast ein
Häufiger Standortwechsel, Wechsel zwischen mehreren Stationen, gewichtsempfindlich	DPL-V15L (22.4 kg)

Zwei klare Hinweise: Erstens ist in Regionen mit 60 Hz im Datenblatt angegeben, dass einige Modelle nicht geeignet sind; vor der Bestellung müssen das konkrete Modell und die Konfiguration bestätigt werden. Zweitens sollte man nicht versuchen, den Enddruck durch „eine Stufe größeres Saugvermögen“ auszugleichen – das gelingt nicht, es kostet nur mehr Strom und Platz.

Die Evakuierungszeit lässt sich zunächst mit dem Auswahlrechner abschätzen; anschließend lesen Sie im FAQ die Erläuterungen zu Enddruck und Gasballast. Einstufige ölfreie Modelle: DPL-V15L, DPL-V25L, DPL-V40L; zweistufige ölgedichtete Modelle: DPL-2V18, DPL-2V28; die gesamte einstufige ölgedichtete Serie von 20~110 m³/h: DPL-V0025A~V0100.

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Häufig gestellte Fragen

Wie lange braucht eine ölfreie Drehschieberpumpe mit 90 mbar, um 10 mbar zu erreichen?

Das ist nicht erreichbar; eine längere Zeit hilft nicht. 90 mbar ist die konstruktive Grenze der ölfreien Drehschieberpumpe, bestimmt durch das Schadvolumen; DPL-V15L / V25L / V40L erreichen alle 90 mbar. Für 10 mbar wählen Sie die zweistufige ölgedichtete DPL-2V18 (1×10⁻³ mbar) oder DPL-2V28.

Sind die Evakuierungszeiten von DPL-V40L und DPL-V0040A bei gleichem 40 m³/h gleich?

Im Grobvakuumbereich grundsätzlich gleich. Für eine 1 m³ Kammer vom Atmosphärendruck auf 50 mbar beträgt der theoretische Wert jeweils 271 s; nach Umrechnung mit 80% des tatsächlichen Saugvermögens sind es etwa 338 s. Der Unterschied liegt im Enddruck: V40L erreicht 90 mbar, V0040A 0.1 mbar.

Ist eine ölfreie Pumpe sparsamer im Stromverbrauch als eine ölgedichtete Pumpe?

Nicht unbedingt. Die Motorleistungen sind in derselben Klasse ähnlich: DPL-V15L hat 0.35 kW gegenüber 0.55 kW bei DPL-2V18; DPL-V25L und DPL-2V28 haben beide 0.75 kW. Beim Stromverbrauch pro Evakuierungsvorgang liegt die ölgedichtete Pumpe wegen des langsameren Pumpens sogar etwas niedriger, zum Beispiel 2V28 mit 0.082 kWh und V25L mit 0.090 kWh.

Für Medien mit Wasserdampf: ölfreie Pumpe oder ölgedichtete Pumpe wählen?

Das hängt von der Wasserdampfmenge ab. Bei geringen kondensierbaren Gasen hat die ölfreie Pumpe kein Problem mit Ölemulsion; bei großer Wasserdampfmenge und Dauerbetrieb wählen Sie DPL-2V18 / DPL-2V28 und schalten den Gasballast ein; der Enddruck mit Gasballast beträgt 1.5×10⁻² mbar. Beide Typen benötigen einen Wasserabscheider oder regelmäßiges Ablassen.

Kann eine große Leckrate im System dazu führen, dass auch eine ölfreie Pumpe 90 mbar nicht erreicht?

Der Einfluss ist sehr gering. Bei einer Leckrate von 5×10⁻² mbar·L/s und einem tatsächlichen Saugvermögen der DPL-V40L von 8.9 L/s hebt die Leckrate den Endpunkt nur um 0.0056 mbar an, relativ zu 90 mbar vernachlässigbar. Dieselbe Leckrate kostet bei einer ölgedichteten Pumpe fast eine Größenordnung des Enddrucks.