Vakuumpumpen

WELCHE VAKUUMPUMPE WIRD IN DER PLASMATECHNIK AM HÄUFIGSTEN VERWENDET?

Vakuumpumpen dienen der Erzeugung von Vakuum im Rezipienten der Plasmaanlage. Die am häufigsten verwendeten Vakuumpumpen in der Plasmatechnik sind folgende:

Drehschieberpumpen

Funktion

Die Drehschieberpumpe besteht aus einem Gehäuse, in dem sich exzentrisch ein Rotor dreht. In diesem befinden sich durch Federn belastete Schieber, die gegen die Innenwand des Gehäuses gedrückt werden und dort entlang gleiten. Das auf der Saugseite eingeschlossene Gas wird soweit komprimiert, bis es den Umgebungsdruck übersteigt und sich das Auslassventil auf der Druckseite öffnet. 
Die Pumpe läuft in einem Ölbad. Dies hat folgende Vorteile:

1. Abdichtung von Saug- und Druckseite
2. Verringerung der Reibung

    Pumpengröße

    Für unsere Standardanlagen kommen insbesondere Drehschieberpumpen infrage. Je größer die Pumpe ist, desto kürzer ist die Prozesszeit.
    Die Pumpe kann je nach Kammervolumen und gewünschter Prozesszeit individuell gewählt werden.

    Manche Behandlungsgüter gasen stark aus (z.B. POM-Teile, Silikongummi oder feuchte Teile). In diesem Fall empfiehlt es sich, eine stärkere Pumpe zu verwenden. Dies muss in Vorversuchen geklärt werden.

     

    Umgang mit Sauerstoff

    Falls mit Sauerstoff gearbeitet werden soll, müssen die Pumpen dafür vorbereitet sein. Im Pumpengehäuse entsteht Ölnebel. Bei Verwendung von Mineralöl ist dieser Nebel in Verbindung mit reinem Sauerstoff explosiv.
    Es gibt zwei Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen:


    1. Die Pumpen werden mit PFPE- Öl gefüllt. Dieses Öl ist unbrennbar. Es hat aber einige gravierende Nachteile:

    • PFPE-Öl ist äußerst teuer
    • PFPE-Öl enthält Fluor. Bei Plasmaprozessen kann sich dieses Öl zersetzen und es können extrem toxische  Verbindungen (z.B. Perfluorisobutylen) entstehen. Durch diese Ölverbindungen haben sich schon gefährliche Unfälle ereignet.
    • PFPE-Öl muss als Sondermüll entsorgt werden.

     

    2. Die Pumpen werden mit Luft oder N2 gespült. Diese Lösung sollte bevorzugt werden.
    Funktionsweise:

    Arbeiten mit Korrosivgasen

    Für die Arbeit mit Korrosivgasen (CF4 / O2, SF6, …) wurden spezielle Vakuumpumpen entwickelt. Für viele Anwendungen eignen sich folgende Drehschieberpumpen.

    Bei häufigem Benutzen dieser Pumpen mit Korrosivgasen ist jedoch deren Lebensdauer begrenzt. Für den Laborbetrieb reicht eine Pumpe dieser Art in der Regel aus. Für den häufigen Gebrauch im Rahmen der Produktion raten wir jedoch zur Anschaffung einer trockenlaufenden Pumpe.
    Korrosivgas spülen mit trockener Luft oder Stickstoff.

    Trockenlaufende Pumpen für Korrosivgasprozesse

    Für Prozesse mit korrosiven Gasen können auch trockenlaufende Pumpen eingesetzt werden. Allerdings müssen diese dann speziell für diese hohe Belastung ausgelegt sein. Diese Pumpen sind für höchste Belastungen ausgelegt. Sie kommen auch mit  Partikel-, Kondens- oder Korrosionsnebenprodukten zurecht. Der Vorteil der trockenlaufenden Pumpen liegt im optimierten Betriebsmittelverbrauch. Die Pumpen benötigen keine vorbeugenden Wartungen. (Ölwechsel)

     

    Wälzkolbenpumpen (Rootspumpen)

    Der Druck, der mit einer Drehschieberpumpe erzeugt werden kann, ist begrenzt. Zur Verstärkung der Saugleistung empfiehlt sich die Kombination mit einer Wälzkolben-Vakuumpumpe. Diese bilden einen sogenannten Pumpenstand. Eine typische Kombination setzt sich wie folgt zusammen:

    1. Die erste Pumpe (z. B. eine Drehschieberpumpe) erzeugt ein Vorvakuum. Sie wird als "Vorpumpe" bezeichnet.

    2. Als zweite Pumpe verwendet man eine Wälzkolben-Vakuumpumpe.

     

    Wir beraten sie gerne, welche Pumpe bei Ihren Prozessen die geeignetste ist.

    Funktionsprinzip

    Wälzkolbenpumpen, auch Rootspumpen oder Rootsgebläse genannt, sind Drehkolben-Pumpen, bei denen sich im Fördergehäuse zwei symmetrisch gestaltete Dreh- oder Wälz-Kolben gegensinnig abwälzen. 
    Die Rotoren haben ungefähr einen 8-förmigen Querschnitt und sind durch ein Zahnrad-Getriebe so synchronisiert, dass sie sich ohne gegenseitige Berührung mit geringem Spiel aneinander und an der Gehäusewand vorbeibewegen.
    Bei Kolbenstellung I und II wird das im Ansaugflansch befindliche Volumen vergrößert. Beim Weiterdrehen der Kolben in Stellung lll wird ein Teil des Volumens von der Saugseite abgeschlossen.

    In Stellung IV wird dieses Volumen zur Ausgangsseite hin geöffnet und unter Vorvakuumdruck (höher als der Ansaugdruck) stehendes Gas strömt ein. Das einströmende Gas verdichtet das von der Saugseite her geförderte Gasvolumen. Bei weiterer Kolbendrehung wird das verdichtete Gas über den Ausgangsflansch ausgefördert.
    Dieser Vorgang wiederholt sich für jeden der zwei Kolben zweimal pro voller Umdrehung. Durch den berührungsfreien Lauf im Förderraum können Wälzkolbenpumpen mit hohen Drehzahlen betrieben werden. Dadurch erreicht man mit kleinen Pumpen ein vergleichsweise hohes Saugvermögen.
    Die Druckdifferenz und das Kompressionsverhältnis zwischen Ansaug- und Ausgangsseite sind bei Wälzkolbenpumpen begrenzt. 
    (Text u. Abbildungen mit freundlicher Genehmigung der Firma Oerlikon Vacuum GmbH)
     

    Download

    Download Schemantische Darstellung Saugleistung mit und ohne Wälzkolbenpumpe

    Aktivkohlefilter

    Zum Abreinigen von toxischen und umweltbelastenden Plasmaabgasen.

    Gaswarngerät (Dräger)

    Zusätzliche Sicherungsoption bei Verwendung von entzündlichen Gasen an Arbeitsplätzen.

    Ansaugfilter für Vakuum

    Schützt die Vakuumpumpe vor herum fliegenden Teilen, Beschichtungen und Verschmutzungen.

    Wasserkühlung

    Wasser-Luft-Kühlung mit Rollen für mobilen Einsatz. Anschluss potenzialfrei durch 2 Wechsler-Kontakte für Pumpenschutzschaltung.

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