Was ist eine kompakte Vakuumpumpe?
Eine kompakte Vakuumpumpe ist eine kleine Pumpe, die Luft aus einem versiegelten Behälter absaugt, um im Inneren des Behälters ein Vakuum zu erzeugen.
Kompakte Vakuumpumpen haben oft ein Saugvermögen von etwa 200 l/min und erreichen Drücke zwischen 0,1 Pa und 10 Pa. Darüber hinaus werden sie häufig als Vorvakuumpumpen eingesetzt, um ein Hochvakuum zu erreichen, oder in verschiedenen analytischen und wissenschaftlichen Instrumenten, die unter Niedrigvakuumbedingungen betrieben werden können.
Es gibt verschiedene Typen, wie z. B. Ölkreiselpumpen, trockene Pumpen und Membranpumpen, die je nach Funktionsweise und Einsatzbedingungen ausgewählt werden können.
Anwendungen von kompakten Vakuumpumpen
Kompakte Vakuumpumpen werden in Analyse- und Laborgeräten eingesetzt, die ein Vakuum von etwa 0,1 Pa oder ein noch höheres Vakuum benötigen. Kompakte Vakuumpumpen eignen sich beispielsweise ideal für Elektronenmikroskope, Röntgenanalyse, Massenspektrometrie und Gaschromatographie, die eine Vakuumumgebung erfordern.
In der Halbleiterfertigung ist eine Vakuumumgebung auch für die Herstellung dünner Schichten durch Sputtern, Vakuumverdampfung oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD) erforderlich. Kompakte Vakuumpumpen werden auch in der Lebensmittelverarbeitung für die Vakuumverpackung und -abfüllung eingesetzt.
Funktionsweisen der kompakten Vakuumpumpen
Kompakte Vakuumpumpen können nach dem Pumpverfahren, dem Druckbereich und der Verwendung von Öl unterschieden werden.
1. Pumpverfahren
Vakuumpumpen lassen sich nach ihrem Pumpverfahren einteilen: gasfördernde Vakuumpumpen und gasakkumulierende Vakuumpumpen. Gasfördernde Vakuumpumpen fördern Luft von der Ansaugseite zur Auslassseite.
Eine gasakkumulierende Vakuumpumpe sammelt die abzusaugende Luft in der Pumpe und saugt die angesammelte Luft dann mit einer anderen Vakuumpumpe ab.
2. Druckbereich
Eine einzelne Vakuumpumpe kann den Druckbereich vom Atmosphärendruck bis zum Hochvakuum nicht abdecken. In der Regel wird zusätzlich zur Hauptpumpe für das Hochvakuum eine Hilfspumpe oder eine Vorvakuumpumpe eingesetzt.
3. Trocken und nass
Es gibt zwei Arten von Vakuumpumpen: trockene Vakuumpumpen, die kein Öl verwenden, und nasse Vakuumpumpen, die Öl verwenden. Die Vakuumbereiche, die von ölbetriebenen Pumpen erzeugt werden, enthalten Öl- oder Wasserdampf, der von der Pumpe selbst erzeugt wird.
Trockene Vakuumpumpen werden vor allem bei der Herstellung von Halbleitern benötigt, wo eine genaue Kontrolle erforderlich ist. Sie werden auch bei der Herstellung von Lebensmitteln und Arzneimitteln eingesetzt, wo Öl nicht bevorzugt wird.
Arten von kompakten Vakuumpumpen
1. Ölgedichtete Rotationsvakuumpumpen
Von den verschiedenen Arten von Vakuumpumpen ist die Öl-Vakuumpumpe die am häufigsten verwendete in Bezug auf Verdrängungsvolumen, erreichbaren Druck und Preis. Dieser Typ ist je nach Pumpentyp in vielen Varianten erhältlich und wird als Rotationstyp bezeichnet.
Das Öl dient zur Schmierung der Lager und zur Verbesserung der Abdichtung im Zylinder. Ölgedichtete Rotationsvakuumpumpen gibt es als Drehflügel-, Nocken- und Schwingkolbenpumpen; mit diesen Pumpen lässt sich ein mittleres Vakuum von etwa 0,1 Pa leicht erreichen.
Öl-Rotationsvakuumpumpen mit Drehflügeln
Bei der Drehschieber-Vakuumpumpe sind die Schaufeln an einem in den Innenzylinder eingebauten Rotor befestigt. Das Gas in den kleinen Kammern, die durch die Schaufeln unterteilt sind, wird bei der Drehung des Rotors ausgestoßen, wodurch der Druck reduziert wird.
Ölgedichtete Rotationsvakuumpumpen vom Nockentyp
Bei der Nockenpumpe dreht sich ein Teil des exzentrischen Rotors, der in der Mitte des zylindrischen Stators angebracht ist, in Kontakt mit dem Stator. Das Gas, das sich im Raum zwischen Stator und Rotor befindet, wird zum Druckabbau abgeleitet.
Pendelkobelpumpe
Bei der Pendelkolbenpumpe wird der Kolben durch die Drehung des exzentrischen Rotors auf und ab bewegt. Die Luft im Zylinder wird durch den Kolben komprimiert und ausgestoßen, um den Druck zu verringern.
2. Trockene Pumpen
Trockene Pumpen sind berührungslose, saubere Vakuumpumpen, die weder Öl noch Flüssigkeiten verwenden. Je nach Art der Pumpe gibt es viele verschiedene Typen:
Trockene Wälzkolben-Vakuumpumpen
Diese Pumpen verwenden einen Roots-Rotor. Sie benötigen kein Kühlwasser und zeichnen sich durch hohen Komfort aus.
Trockene Vakuumpumpen vom Typ Scroll
Diese Pumpe hat eine Struktur, bei der sich die Spirale dreht, um ein Vakuum zu erzeugen, indem sie Luft von außen nach innen verdichtet und ausstößt. Sie ist kompakt und hat die Vorteile eines hohen Vakuums, geringer Vibrationen, geringer Geräuschentwicklung und Energieeinsparung.
Trockene Klauen-Vakuumpumpen
Das Vakuum wird durch zwei klauenförmige Rotoren erzeugt, die sich in entgegengesetzter Richtung drehen.
Trockene Vakuumpumpen mit Membrane
Ein hin- und hergehender Kolben, die sogenannte Pumpenwelle, bewegt die Membran auf und ab und saugt dabei Luft an und bläst sie aus.
Andere Typen
Es gibt Typen mit rotierenden Schaufeln und oszillierenden Kolben. Diese Vakuumpumpen ähneln im Aufbau den Ölkreiselpumpen.