Vakuumtechnik

Zuverlässigkeit trifft Effizienz

Für die besonderen Anforderungen der industriellen Vakuum- und Hochvakuumtechnik bietet AERZEN gleich mehrere Antworten
Beispiel eines 4-stufigen Pumpstandes - Stufe 1 und 2 mit HV Gebläse
Beispiel eines 4-stufigen Pumpstandes - Stufe 1 und 2 mit HV Gebläse

Ob in der Nahrungsmittel- oder Pharma-Industrie, in der Chemie- und Verfahrenstechnik, der metallverarbeitenden oder der Autoindustrie: in vielen Industriezweigen erfordern die unterschiedlichsten Fertigungsprozesse Gaszustände mit einem Druck deutlich unter dem Atmosphärendruck. Bis zu einem Druck von -700 mbar (300 mbar abs.) spricht man von Unterdruck. Unterhalb dieser 300 mbar absolut beginnt der Vakuum-Bereich, aufgeteilt in Grob-, Fein-, Hoch- und Ultra-Hoch-Vakuum

Für die besonderen Anforderungen der industriellen Vakuum- und Hochvakuumtechnik bietet AERZEN gleich mehrere Antworten: spezielle Gebläsebaureihen mit Spaltrohrmotorantrieb oder energiesparenden IE3-Motoren. Vakuumdicht und luftgekühlt. In unterschiedlichsten Ausführungen für die Förderung von neutralen oder aggressiven Gasen in Kombination mit einer Vorpumpe. Einsetzbar von der Folien- und Glasbeschichtung bis zur Evakuierung von Wasserstoff – oder sogar unter Reinraumbedingungen.

Anwendungsberichte

AERZEN Maschinenfabrik Drehkolbengebläse

Vom atmosphärischen Druck zum Vakuum

Technologiebeitrag – Lösungen in der Vakuumtechnik

Als weltweit führender Hersteller von speziellen Vakuum-Drehkolbengebläsen bietet AERZEN ein breites Produktspektrum. Dazu gehören auch Gebläse zur Erzeugung von Unterdruck in einer sowie in zwei Stufen. So finden Kunden für jede Anwendung die richtige Lösung.

Aerzener Vakuumgebläse Baureihe HV in einem Stahlwerk

Stahlentgasung mit AERZEN Vakuumgebläsen

Success Story - Einsatz in der Stahlindustrie

Bei der Herstellung von hochwertigen Stählen werden AERZEN Vakuumgebläse zur Nachbehandlung der Schmelze, der sogenannten Stahlentgasung, eingesetzt.

Zentrale Rolle der Vakuumtechnik in der Industrie

Der Luftdruck spielt bei zahllosen Fertigungsmethoden in Industrie, Verfahrenstechnik und anderen Branchen eine zentrale Rolle. Sowohl in der Metallindustrie als auch in der Lebensmittelindustrie oder in Pharmabetrieben kommt man ohne eine zuverlässige Steuerung des erforderlichen Drucks nicht aus. Ganz besonders wichtig ist hierbei die Vakuumtechnik, denn ohne sie wären viele Prozesse überhaupt nicht denkbar oder würden Ergebnisse mangelhafter Qualität produzieren. Von einem Vakuum spricht man, wenn der Atmosphärendruck die Schwelle von -700 mbar unterschreitet – dies entspricht einem Wert von 300 mbar absolut. Bei einem darüber liegenden Wert spricht man hingegen nur von einem Unterdruck.

Doch Vakuum ist nicht gleich Vakuum. Tatsächlich gibt es im Bereich unterhalb von 300 mbar absolut weitere Unterteilungen, die mit dem Grobvakuum beginnen und über Fein- und Hochvakuum schließlich in das optimale Ultra-Hoch-Vakuum übergehen. Ein perfektes Vakuum wäre bei einem Druck von 0,0000 mbar absolut erreicht. Der Zusatz „absolut“ bezieht sich immer auf das perfekte Vakuum und wird in der Vakuumtechnik als Standardangabe verwendet. Ohne sogenannte Vakuumpumpstände wäre es nicht möglich, auch nur annähernd in diesen Bereich zu gelangen. AERZEN Vakuumgebläse zählen bereits seit 1940 zu den zuverlässigsten auf ihrem Gebiet.

Wie unterscheiden sich Vakuumpumpen von Kompressoren?

Prinzipiell unterscheiden sich Kompressoren und Vakuumpumpen vor allem im Ergebnis; die Erzeugung von Über- oder Unterdruck wird physikalisch auf eine ähnliche Weise erzielt. Während ein Kompressor die Luft aber von außen in einen Druckbehälter hinein verdichtet, evakuiert ein Vakuumgebläse einen geschlossenen Raum und entlässt die Gase nach außen. Natürlich ist der Einsatz von Vakuumpumpen nicht nur auf die Arbeit mit Luft beschränkt, sondern kann auf alle möglichen Gase angewendet werden. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass nicht alle Vakuumgebläse für jeden Einsatzzweck gleichermaßen geeignet sind. Aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften von Gasen und der Größe ihrer Moleküle muss die Technik auf die gewünschte Aufgabenstellung abgestimmt sein. Außerdem sind die Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen, in denen das Vakuum-Gebläse arbeiten soll. Besonders in der chemischen Industrie, der Pharmaindustrie oder in Lebensmittelanlagen können schwierige Produktionsbedingungen herrschen. Nicht zuletzt gibt es auch Gase, die ihrerseits aggressiv auf die Geräte wirken oder gesundheitsschädliche bzw. andere gefährliche Eigenschaften aufweisen, weswegen die korrekte Abscheidung der evakuierten Gase und deren sachgerechte Entsorgung nicht vernachlässigt werden darf.

Je nachdem, wie stark das gewünschte Vakuum sein soll, bieten sich verschiedene Vakuumgebläse an, welche die gewünschten Werte präzise erreichen und einhalten können. AERZEN hat hierfür eine große Bandbreite an Modellen für Vakuum-Gebläse im Programm, das für jeden Bedarf die richtige Lösung beinhaltet.


Welche Parameter sind für die Auswahl der richtigen Vakuumtechnik entscheidend?

Für die speziellen Bedürfnisse der Vakuum- und Hochvakuumtechnik ist die Einhaltung der gewünschten Parameter wichtig. Ebenso wichtig ist es, diese Rahmenbedingungen vorher zu kennen, damit das richtige Gerät eingesetzt wird. So benötigt eine Anwendung unter Reinraumbedingungen andere Vakuumgebläse als solche, die in der Stahlindustrie eingesetzt werden. Sogenannte Pumpstände arbeiten je nach Anforderungen in mehreren Stufen, in der Regel verfügen sie aber über mindestens zwei dieser Stufen. Ohne solche Pumpstände wäre eine wirtschaftlich sinnvolle Erzeugung von Grob-, Fein- und Hochvakuum nicht möglich. Das Zusammenspiel von Vorpumpen und Drehkolbengebläse kennzeichnet die zweistufigen Pumpstände. Während ein Unterdruck in Bereichen zwischen 500 mbar abs. und 300 mbar abs. bereits einstufig erreicht werden kann, ist für Vakua im Bereich unterhalb dieser Schwelle der Einsatz von Vorpumpen und Vakuum-Drehkolbengebläse in Kombination erforderlich. Dabei reduziert die Vorpumpe im ersten Schritt den Druck im jeweiligen Behälter oder Raum auf ein Vorvakuum. Erst dann wird die zweite Stufe in Form des Drehkolbengebläses zugeschaltet und kann im Zusammenspiel mit der Vorpumpe das gewünschte Endvakuum oder den Volumenstrom erzeugen, der für die jeweilige Anwendung erforderlich ist. Damit die Vakuumanlage richtig geplant werden kann, muss der Betreiber dem Hersteller die wichtigsten Parameter benennen. Dies beinhaltet neben der Größe des zu evakuierenden Raumes bzw. Behälters das maximal benötigte Vakuum (alternativ den Volumenstrom) sowie die maximal zulässige Abpumpzeit, um das Vakuum zu erzielen. Man spricht beim maximal geforderten Vakuum auch vom sogenannten Betriebspunkt. Je nach Anforderung kann dann vom Hersteller gemeinsam mit dem Kunden die geeignete Vorpumpe mit dem richtigen Vakuumgebläse ausgewählt werden.

Welche Komponenten kommen in der Vakuumtechnik zum Einsatz?

Der Großteil der Vorpumpensysteme wird anhand der gewünschten Einsatzbereiche ausgewählt. Hierfür stehen zum Beispiel Wasserringpumpen, ölgeschmierte Drehschieberpumpen oder regelbare Klauenpumpen zur Verfügung. Mit ihnen lassen sich neutrale Gase gut verarbeiten. Bei sehr hohen Anforderungen an die Evakuierung von Prozessgasen kann der Einsatz von Schraubenvakuumpumpen in Sonderanlagen sinnvoll sein. Ähnlich wie Schraubenkompressoren arbeitet eine Schraubenvakuumpumpe sehr gleichmäßig und präzise. Die höhere Energieeffizienz und verschleißarme sowie geräuscharme Vakuumerzeugung durch Schraubenvakuumpumpen ist allerdings auch teurer.

Ganz gleich, welche Lösung Sie von AERZEN für Ihre Vakuumerzeugung wählen – sämtliche Komponenten von Vorpumpe und Vakuumgebläse werden energetisch und thermisch perfekt aufeinander abgestimmt. Somit ist ein zuverlässiger und langlebiger Betrieb der Pumpen gewährleistet und die Frage der Energieeffizienz kommt ebenfalls nicht zu kurz. Für höchste Ansprüche in der industriellen Hochvakuumtechnik sind AERZEN Spaltrohrgebläse zu empfehlen. Sie sind absolut für den Langzeitbetrieb geeignet und zeichnen sich durch eine sehr kurze Abpumpzeit aus. Neben den kompakten Baumaßen, die solche Gebläse ideal für die Kombination mit weiteren Vorpumpen machen, sind sie in verschiedenen Bauformen für unterschiedliche Einsatzbereiche erhältlich. Man unterscheidet hier zwischen Bauform CM für aggressive Gase und der Bauform HM für neutrale Gase.

Individuelle Lösungen für Vakuumtechnik sind unverzichtbar

Durch die Vielzahl der unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten und der hochspezifischen Anforderungen der jeweiligen Kunden ist es nicht möglich, Komplettlösungen von der Stange anzubieten. Tatsächlich ist die Konzeptionierung und Planung eines Pumpstandes immer eine individuelle Angelegenheit. Nur so können die einzelnen Komponenten anhand der gewünschten Leistungsparameter von Vorpumpe und Vakuum-Drehkolbengebläse perfekt aufeinander abgestimmt werden. Die professionelle und kompetente Beratung durch AERZEN ist deswegen ein integraler Bestandteil des Gesamtangebots. Um sicherzustellen, dass die geforderten Parameter vom Endprodukt auch tatsächlich eingehalten werden, unterzieht AERZEN die Anlagen umfangreichen Softwaretests. Dabei steht nicht nur die eigentliche Erzeugung des Vakuums im Vordergrund, sondern auch die Dauerbelastbarkeit sowie energetische Werte. So sind beispielsweise thermisch kritische Druckbereiche nach Möglichkeit zu vermeiden, die zu Problemen im Dauerbetrieb führen könnten.

Energieeffizienz wird in der Vakuumtechnik immer wichtiger

Gerade im Dauerbetrieb ist es nicht nur wichtig, die gewünschten Parameter für das zu erzeugende Vakuum genau einzuhalten, sondern auch auf die Energieeffizienz zu achten. Nicht nur aus Umweltschutzgründen sollten Vakuumpumpen mit hocheffizienter Technik ausgestattet sein. Auch der Energieverbrauch ist vor allem in Bereichen mit generell schlechter Energiebilanz besonders wichtig. So gelten Produktionsanlagen für Stahl etwa als besonders große Energiefresser. Umso größer ist die Bedeutung von sparsamen und dennoch leistungsfähigen Komponenten bei der Konzeptionierung von Pumpständen. Alle Vakuumkomponenten von AERZEN werden nicht nur mit höchster Präzision gefertigt, sondern erfüllen auch wichtige Standards im Sinne einer optimalen Energieeffizienz. Die Einhaltung dieser Werte gewährleistet einen störungsfreien Dauerbetrieb, der weder Budget noch Umwelt unnötig belastet.