Wie eine Vakuumpumpe funktioniert: einfache Fragen für Experten

In diesem Artikel erfahren Sie, was Vakuum ist, welche Vakuumniveaus vorhanden sind, welche Eigenschaften Sie bei der Auswahl einer Vakuumpumpe berücksichtigen sollten, welche Klassifizierung Vakuumpumpen haben und wie eine Vakuumpumpe am Beispiel von Schnecke, Membran und Flügelrotor funktioniert Modelle.

Vakuum und seine Ebenen. Zweck der Vakuumpumpe

Vakuum ist die völlige Abwesenheit von Materie in einem Raumbereich. Man spricht auch von Vakuum, wenn der Gasdruck im Weltraum unter dem Atmosphärendruck liegt. Es gibt 4 Vakuumstufen:

1. Klein (einhundert Pascal oder mehr)
2. Mittel (einhundert bis ein Zehntel Pascal)
3. Groß (von einem Zehntel bis zu einem Zehntausendstel Pascal)
4. Hoch (weniger als ein Zehntausendstel Pascal)

Mit einer Vakuumpumpe werden unterschiedliche Vakuumniveaus erzeugt. Sie alle funktionieren nach dem Prinzip, Gas aus einem Behälter anzusaugen und so den Druck zu reduzieren. Viele Faktoren können den Betrieb einer Vakuumpumpe beeinflussen: die Dichtheit der Verbindung und des Behälters, das abgesaugte Gas, die Leistung der Ausrüstung.

Eigenschaften der Vakuumpumpe

Es gibt fünf Hauptmerkmale einer Vakuumpumpe, auf die Sie bei der Auswahl achten müssen:

• Anfangsdruck
• Enddruck
• Maximales Pumpenvakuumniveau
• Leistung
• Vakuumerzeugungszeit

Arten von Vakuumpumpen

Vakuumpumpen werden in zwei große Gruppen unterteilt: Gastransfer und Sorption. Die gleichen sind in andere Typen, Typen unterteilt. Nach der Bauart unterscheidet man beispielsweise:

1. Mechanisch
2. Magnetische Entladung
3. Jet
4. Sorptiv
5. Kryo

Im Folgenden betrachten wir die drei beliebtesten Arten von Vakuumpumpen – Drehschieber-, Membran- und mechanische Schraubenvakuumpumpen.

Wie funktionieren Drehschieber-Vakuumpumpen?

Das Funktionsprinzip von Drehschieber-Vakuumpumpen ähnelt dem klassischen – beide „saugen“ Gas/Flüssigkeit aus dem Behälter:

Der Motor dreht die Achse mit der Scheibe. Auf der Scheibe sind viele Klingen/Platten montiert, die fest gegen die Wände des Gehäuses gedrückt werden, in dem sie installiert sind. Die Schaufeln bilden im Inneren der Pumpe versiegelte Zellen. Eine solche Zelle wird mit Gas aus einem Behälter gefüllt. Der Motor dreht das Rad und eine weitere Zelle verschließt das Einlassrohr. Die Schaufeln drücken einen Teil des Gases in der Zelle zum Auslassrohr. Das Gas nimmt das gesamte Volumen von der Schaufel bis zum Ventil des Rohrs ein. Die Flügel drehen sich weiter – das Volumen nimmt ab, der Druck steigt. Das Gas drückt auf das Ventil, öffnet es und entweicht. Aufgrund des Druckunterschieds kommt es zur Kondensation.

Wie funktionieren Membran-Vakuumpumpen?

Das Funktionsprinzip von Membranpumpen basiert auf der Veränderung des Raumvolumens. Hierzu werden flexible Membranen verwendet.

Das Pumpengehäuse verfügt über eine oder zwei Arbeitskammern. Sie sind mit einer flexiblen Membran und zwei Stäben – oben und unten – ausgestattet. Wenn die Membran nach innen „gesaugt“ wird, sinkt der Druck im abgedichteten Raum. Dadurch hebt sich die untere Stange – eine Kugel oder ein Ventil – und unterbricht die Gaszufuhr. Gas aus dem abgepumpten Behälter füllt den offenen Raum.Danach dehnt sich die Membran aus und beginnt, Druck auf das Gas auszuüben. Der untere Stab dichtet die Gaszufuhr ab und der obere Stab öffnet sich unter hohem Druck. Von der oberen Stange strömt Gas zum Auslassrohr. Danach wird die Membran wieder entleert, der Behälter mit Luft gefüllt, diese dehnt sich aus und drückt sie durch den oberen Stab in das Rohr. Der Zyklus wiederholt sich.

So funktionieren Schraubenvakuumpumpen

Schraubenvakuumpumpen bestehen aus einem Paar „Gewinde“-Schrauben in einem abgedichteten Gehäuse. Schraubenvakuumpumpen haben zwei Gaseinlass- und -auslassrohre. Das Gas tritt durch sie ein und gelangt in ein abgedichtetes Gehäuse, wobei zwei Schrauben fest gegen die Wände und aneinander gedrückt werden. Zwischen ihnen befindet sich ein Raum, der von Gas eingenommen wird. Dieser Raum wird durch das „Gewinde“ einer der Schrauben begrenzt. Sobald der Motor beginnt, die Schrauben zu drehen, bilden ihre „Gewinde“ eine gemeinsame Kammer/Zelle. Dieser Raum wird mit Gas gefüllt, woraufhin der „Faden“ den Eingang zur Kammer blockiert. Das Gas bewegt sich also entlang der gesamten Schnecke bis zu den Auslassrohren. Durch den „Faden“ wird es auch aus ihnen herausgedrückt. Das heißt, das Gas bewegt sich durch versiegelte Zellen zwischen den „Gewinden“ der Schrauben und wird von diesen aus der Pumpe gedrückt.