Sechs Betriebsparameter, die vor der Pumpenauswahl geklärt werden müssen

Fehler bei der Auswahl von Vakuumpumpen liegen meist nicht an der Pumpe, sondern daran, dass die Betriebsbedingungen nicht vollständig geklärt wurden. Saugvermögen und Enddruck im Katalog werden unter Standardbedingungen gemessen; im Feld kommen Verluste durch Leitungsleitwert, Gaszusammensetzung und Taktzeit hinzu. Sind die folgenden sechs Parameter klar, konvergiert die Modellauswahl im Wesentlichen; sind sie unklar, bleibt das angebotene Modell eine Schätzung.

1. Betriebsdruck, nicht der Enddruck im Katalog

Beim Auswählen ist entscheidend, bei welchem mbar-Wert die Kammer im stabilen Prozessbetrieb bleibt, nicht welchen Wert die Pumpe ohne Last erreicht. Als Erfahrungswert gilt: Der Betriebsdruck liegt eine Größenordnung über dem Enddruck der Pumpe, damit die Pumpe in der Nähe ihres Nennsaugvermögens arbeitet. Bei einem Betriebspunkt von 0.1 mbar beträgt der Enddruck der DPL-V0025A 0.5 mbar; an diesem Punkt fördert die Pumpe nicht, der Druck wird durch Leckage und Desorption aufrechterhalten. DPL-V0040A bis DPL-V0100 erreichen mit geschlossenem Gasballast 0.1 mbar, liegen aber genau am Enddruck, ohne Reserve. Für Prozesse im Bereich von 10⁻³ mbar ist eine zweistufige Pumpe besser geeignet: DPL-2V18 mit 17 m³/h Saugvermögen, DPL-2V28 mit 27.5 m³/h, beide mit einem Enddruck von 1×10⁻³ mbar. Parameter siehe /products/dp-v0020-v0100/ und /products/dp-2v80-2v275/.

2. Kammervolumen und Evakuierungszeit bestimmen das erforderliche Saugvermögen

Sind Volumen und Zieldruck bekannt, lässt sich das Saugvermögen berechnen: t = (V / S_effektiv) × ln(P₀ / P₁). Für eine Kammer mit 1,000 L, die von Atmosphärendruck 1,013 mbar auf 1 mbar evakuiert wird, beträgt der ln-Term 6.92. Das Saugvermögen der DPL-V0040A von 40 m³/h entspricht 11.1 L/s; setzt man den Strömungswiderstand von Rohr und Ventil mit siebzig Prozent an, liegt das effektive Saugvermögen bei etwa 7.8 L/s, woraus t ≈ 1,000/7.8×6.92 ≈ 890 s folgt, also knapp 15 Minuten. Mit DPL-V0100 (100 m³/h, entsprechend 27.8 L/s, effektiv etwa 19.4 L/s) ergeben sich unter gleichen Bedingungen etwa 356 s, also sechs Minuten.

Die beiden Pumpen unterscheiden sich bei der Taktzeit, nicht beim Vakuum. Bei einer Produktionslinie mit 4 Chargen pro Stunde und 9 Minuten zusätzlicher Wartezeit pro Charge summiert sich das auf sechs Stunden pro Tag. Umgekehrt werden bei diskontinuierlichen kleinen Chargen die Mehrkosten und die Geräuschentwicklung einer 100 m³/h Pumpe nicht genutzt. Die Evakuierungszeit lässt sich zunächst mit /calculator/ zurückrechnen und anschließend anhand der gemessenen Saugvermögenskurve überprüfen.

3. Gasart entscheidet, ob die Pumpe die Gewährleistungsfrist überlebt

Trockene Luft zu fördern oder Prozessgas mit Wasserdampf, Staub und korrosiven Bestandteilen zu fördern, sind zwei unterschiedliche Pumpenkonfigurationen. Bei Wasserdampf oder Lösungsmitteldampf wird der Gasballast geöffnet: Bei V0040A bis V0100 ändert sich der Enddruck mit geöffnetem Gasballast von 0.1 mbar auf 0.5 mbar, bei V630B von ≤8×10⁻² mbar auf ≤0.7 mbar; dieser Nachteil muss vorab im Betriebspunkt berücksichtigt werden. Bei staubhaltigen Bedingungen muss am Ansaugstutzen ein Filter vorgesehen werden; Feinheit und Wechselintervall richten sich nach der Staubmenge. Bei korrosiven Medien sind Werkstoff und Dichtungen anzusetzen; das lässt sich nicht durch eine größere Pumpe lösen. ISO 21360-2 führt die Wasserdampftoleranz als Messgröße für Verdrängerpumpen; dieser Wert muss im Katalog angegeben werden können.

4. Dauerbetrieb oder Aussetzbetrieb

Bei gleichem Saugvermögen sind die Reserven im Dauerbetrieb und im Aussetzbetrieb unterschiedlich. Bei ölgedichteten Drehschieberpumpen stabilisiert sich die Pumpentemperatur im Dauerbetrieb auf einem höheren Niveau; beim Fördern kondensierbarer Gase ist eine Emulsionsbildung wahrscheinlicher. Bei Roots-Pumpständen ist die zulässige Druckdifferenz zu beachten: Das Saugvermögensverhältnis (Saugvermögen der Roots-Pumpe ÷ Saugvermögen der Vorvakuumpumpe) wird üblicherweise mit 24 angesetzt; über 4 ist die Druckdifferenz zu groß, und nach Wärmeausdehnung des Rotors kann es zu einer Kollision mit der Pumpenkammer kommen, daher wird nur kurzzeitiges Fördern empfohlen. LC2600 (2,600 m³/h) mit V630B (630 m³/h) ergibt ein Saugvermögensverhältnis von 4.1 und ist eine Auslegung für den Aussetzbetrieb; für kontinuierliche Prozesse sollte mit 23 ausgelegt werden, siehe /products/dp-lc-roots/.

5. Netzspannung und Frequenz

Bei 50 Hz und 60 Hz ist die Synchrondrehzahl unterschiedlich; dasselbe Modell hat 10%~25% unterschiedliches Saugvermögen: V0025A ist 20/26 m³/h, V0100 ist 100/110 m³/h, V0155 ist 150/175 m³/h. Wer für 60-Hz-Regionen nach dem Saugvermögen in inländischen Katalogen auswählt, liegt leicht zu niedrig. Auch die Spannung ist zu prüfen: Ab V0155 wird einphasig 220 V nicht unterstützt, es gibt nur dreiphasig 220/240 V und 380/415 V; V630B ist 380–400/660–690 V, 415 V. Im Datenblatt ist vermerkt, dass einige Modelle für 60-Hz-Regionen nicht geeignet sind; bei Exportaufträgen müssen Motor- und Drehzahlkonfiguration vor der Bestellung mit dem Werk abgestimmt werden.

6. Anschlussnennweite, Leitungen und Installationsumgebung

Der Pumpenanschluss darf nicht kleiner sein als der Ansaugstutzen der Pumpe; Leitungen sollten möglichst kurz und gerade sein. Für eine Ansaugleitung DN25, 1.5 m lang, beträgt der Leitwert unter 1 mbar etwa 1.26 L/s; schließt man eine Pumpe mit effektivem Saugvermögen von 7.6 L/s daran an, bleiben am Kammervolumenende nur 1.08 L/s, das Saugvermögen sinkt um mehr als achtzig Prozent. Die Pumpe selbst ist in Ordnung; die Leitung würgt sie ab. Auf der Installationsseite sind außerdem Umgebungstemperatur (0~40 ℃), Belüftungs- und Wärmeabfuhrraum sowie Bodentragfähigkeit zu prüfen: V630B wiegt mit Öl 730 kg, die Abmessungen sind 1,510×909×740 mm; Türen und Durchgänge müssen zuerst gemessen werden. Bei Anwendungen mit festem Takt wie Verpackungslinien siehe die prozessseitigen Randbedingungen unter /industries/packaging/.

Nachdem die sechs Parameter vollständig vorliegen

Betriebsdruck, Volumen und Evakuierungszeit, Gasart, Betriebsart, Netzfrequenz, Anschluss und Umgebung – erst wenn diese sechs Punkte vorliegen, hat das Modell im Angebot eine Grundlage; fehlt ein Punkt, kann der Lieferant nur mit Annahmen ergänzen, und Auslegungen mit hoher Ausfallrate entstehen meist aus diesen Annahmen. Häufige Fragen siehe /faq/.

Häufige Fragen

F: Was ist bei der Auswahl einer Vakuumpumpe zuerst zu prüfen: Saugvermögen oder Enddruck? A: Zuerst den Betriebsdruck festlegen. Der Betriebsdruck sollte eine Größenordnung über dem Enddruck der Pumpe liegen, damit die Pumpe in der Nähe ihres Nennsaugvermögens arbeitet. Bei einem Betriebspunkt von 0.1 mbar hat DPL-V0040A mit geschlossenem Gasballast einen Enddruck von 0.1 mbar und damit keine Reserve; für den Bereich 10⁻³ mbar sind zweistufige DPL-2V18 oder 2V28 geeignet.
F: Wie lange dauert es, eine Kammer mit 1 Kubikmeter auf 1 mbar zu evakuieren? A: Nach t=(V/S)·ln(P₀/P₁) beträgt der ln-Term 6.92. DPL-V0040A hat