Der Pumpenraum der Beschichtungswerkstatt liegt meist ein Stück von der Kammer entfernt. Drei Beschichtungskammern teilen sich einen Pumpenstand; Beschicken, Evakuieren, Beschichten, Belüften und Entladen – nach einem vollständigen Zyklus ist die Taktzeit das, was der Bediener unmittelbar spürt: Die Charge am Morgen braucht vom Atmosphärendruck bis zum Übergangsdruck 6 Minuten, dieselbe Charge am Nachmittag braucht 8 ½ Minuten. Die Kammer wurde nicht getauscht, die Pumpe meldet keine Störung, und trotzdem lassen sich die Parameter nicht stabil halten.
Diese Situation, in der es „immer langsamer wird“, liegt meist nicht an einer defekten Pumpe, sondern daran, dass das Saugvermögen im mittleren Bereich einbricht. Die folgenden Punkte sind Stellen, die bei der praktischen Fehlersuche immer wieder auftauchen.
I. Die Vorabsaugung erfolgt in zwei Stufen, und beide Stufen brauchen unterschiedliche Dinge
Die Beschichtungskammer wird vom Atmosphärendruck bis zum Prozessvakuum evakuiert und durchläuft dabei zwei Bereiche. Im Bereich vom Atmosphärendruck bis zu mehreren zehn Millibar ist die Gasmenge groß; diese wird von der mechanischen Vorvakuumpumpe gefördert. Nach Eintritt in das Grobvakuum übernimmt die Boosterstufe und zieht den Druck weiter herunter; im Hochvakuumbereich wird dann an die Turbomolekularpumpe oder Diffusionspumpe übergeben. Ist die Vorvakuumpumpe zu klein gewählt, wird die vordere Stufe langsam; ist die Boosterstufe unpassend ausgelegt, zieht sich die hintere Stufe.
Eine einstufige ölgedichtete Drehschieberpumpe ist in diesem Bereich die übliche Ausführung. Die V0155 hat ein Saugvermögen von 150 m³/h (50Hz), einen Motor mit 4.0 kW, ein Endvakuum bei geschlossenem Gasballast von 0.3 mbar und Ein- und Auslassanschlüsse G2"; darüber liefert die V0160 160 m³/h, 4 kW und bei geschlossenem Gasballast 0.1 mbar; die V0202 liefert 200 m³/h, 5.5 kW und bei geschlossenem Gasballast ebenfalls 0.1 mbar; für größere Kammern wird die V0302 mit 300 m³/h und 7.5 kW eingesetzt. Wenn der Installationsplatz knapp ist und etwa 280 m³/h benötigt werden, kommt die V300B in Frage: 5.5 kW, Endvakuum bei geschlossenem Gasballast 0.08 mbar, Gehäuselänge 1100 mm. Bei diesen Modellen muss der Betriebsdruck im Dauerbetrieb unter -300 mbar (Überdruck) liegen; die Umgebungstemperatur beträgt 0~35℃.
II. Das Saugvermögen der Roots-Pumpe ändert sich mit dem Ansaugdruck – es ist nicht die Zahl auf dem Typenschild
Die Nennsaugvermögen der fünf LC-Modelle betragen 250, 500, 1200, 2600 und 4200 m³/h (50Hz), die Motorleistungen der Reihe nach 2.2, 2.2, 4.0, 7.5 und 11 kW, die Ansauganschlüsse reichen von ISO63 bis ISO250. Diese Werte gelten, wenn der Ansaugdruck ausreichend hoch ist. Fällt der Druck ab, sinkt die Gasmenge, die die Roots-Pumpe fördern kann; das tatsächliche Saugvermögen hängt dann zunehmend davon ab, wie viel Leistungsfähigkeit die Vorvakuumpumpe bei demselben Druckpunkt noch hat.
Die Reihenfolge bei der Pumpenauswahl ist daher: zuerst den Betriebsdruck festlegen, dann anhand des bei diesem Druckpunkt benötigten Saugvermögens das Roots-Modell wählen und anschließend prüfen, welches Saugvermögen die Vorvakuumpumpe an diesem Druckpunkt hat. Vergleicht man nur die Nennwerte zweier Pumpen, lässt sich leicht eine Kombination auswählen, die „auf dem Papier ausreicht, in der Praxis aber nicht“. Typische Kombinationen sind 2V80 mit LC250 und 2V275 mit LC2600, eingesetzt für Beschichtung, Vakuum-Wärmebehandlung und die Vorabsaugung großer Kammern.
III. Druckdifferenz und Startreihenfolge entscheiden direkt darüber, ob der Pumpenstand stabil läuft
Die beiden Rotoren der Roots-Pumpe berühren sich nicht und dichten über den Spalt ab; bei zu großer Druckdifferenz kann der Motor leicht überlasten. Die Startreihenfolge ist so, dass die Vorvakuumpumpe zuerst das Grundvakuum aufbaut und danach die Roots-Pumpe zugeschaltet wird; steuerungstechnisch wird eine Druckverriegelung vorgesehen: Erreicht der Ansaugdruck nicht den Sollwert, darf die Roots-Pumpe nicht starten. Ist das Saugvermögensverhältnis zu groß gewählt, begrenzt ein Überströmventil oder Bypass die Druckdifferenz, damit die Vorvakuumpumpe nicht dagegenarbeiten muss.
Da Beschichtungslinien häufig belüftet und häufig gestartet und gestoppt werden, entsteht bei zu locker eingestellter Verriegelung der Eindruck, es werde „manchmal schnell und manchmal gar nicht“ abgesaugt – tatsächlich wird die Roots-Pumpe bei unterschiedlichen Ansaugdrücken in Betrieb genommen, und die Wirkung ist von Natur aus unterschiedlich.
IV. Rohrleitungen und die Kopplung mehrerer Stationen verstärken Schwankungen
Die Rohrleitung zwischen Pumpe und Kammer ist oft der Engpass. Bei zu kleinem Rohrdurchmesser, vielen Bögen, Querschnittsverengungen an Ventilen steigt der Druckverlust um ein Vielfaches; das zeigt sich als langsames Absaugen und als Vakuum, das nicht erreicht wird. Der Rohrdurchmesser sollte nicht kleiner als die Nennweite des Pumpenanschlusses sein; bei langen Leitungen eine Stufe größer wählen; die Nennweite von Ventilen darf nicht kleiner als die der betreffenden Rohrstrecke sein.
Wenn mehrere Kammern einen Pumpenstand gemeinsam nut