Arten von industriellen Vakuumpumpen

Arten von industriellen Vakuumpumpen

Industrielle Vakuumpumpen sind dafür ausgelegt, Gase und Flüssigkeiten aus versiegelten Behältern zu pumpen, um ein Vakuum zu erzeugen. Obwohl diese Technologie seit dem 17. Jahrhundert erforscht wird, hat sie sich erst vor kurzem auf eine Reihe von Branchen ausgeweitet. Von der Haushaltselektronik bis zur Flugzeugausrüstung werden Staubsauger in unzähligen Anwendungen benötigt.

Während Vakuumpumpen alle darauf ausgelegt sind, Vakuum zu erzeugen, erzeugen verschiedene Pumpentypen unterschiedliche Ergebnisse. Pumpen, die in einer Umgebung oder Anwendung gut funktionieren, können in einer anderen Umgebung ausfallen. Die Kenntnis des richtigen Vakuumpumpentyps für eine bestimmte Anwendung ist für den ordnungsgemäßen Betrieb von Systemen unerlässlich.

Arten von Vakuumpumpen

Alle Vakuumpumpen arbeiten nach dem gleichen Prinzip – sie entfernen Luft- und Gasmoleküle aus einer Vakuumkammer. Während alle Pumpen darauf ausgelegt sind, dieses Ziel zu erreichen, unterscheiden sich ihre Methoden.

Vakuumpumpen werden in zwei Hauptklassen unterteilt:

• Positive Verdrängerpumpen erzeugen Vakuum, indem sie auf ein konstantes Luftvolumen einwirken, und erzeugen ein hohes Vakuum mit wenig Durchfluss.
• Nonpositiv-Verdrängerpumpen Beschleunigen Sie Luft aus einem System, um ein Vakuum an einer Einlassöffnung zu erzeugen, aber erzeugen Sie wenig Vakuum mit hohem Durchfluss.

Viele Vakuumpumpen sind Verdrängerpumpen und werden weiter nach ihrer Funktion unterteilt. Einige der gebräuchlichsten Typen industrieller Vakuumpumpsysteme sind:

1. Drehschieberpumpe

Drehschieberpumpen sind Verdrängerpumpen, die durch die Verwendung von rotierenden Flügeln in einem zylindrischen Gehäuse arbeiten. Wenn diese Schaufeln um den exzentrisch montierten Rotor hinein und heraus gleiten, fängt die Pumpe Luft ein und bewegt sie von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung, wodurch ein Vakuum erzeugt wird. Insgesamt erzeugen Drehschieberpumpen typischerweise 20 bis 28 inHg, obwohl einige zweistufige Konstruktionen ein Vakuum von bis zu 29,5 inHg erzeugen können.

• Vorteile: Drehschieberpumpen sind effektiv, kompakt und kostengünstig. Obwohl diese Pumpen im Vergleich zu anderen Typen klein sind, haben sie für ihre Größe eine hohe Durchflusskapazität und sind viel kostengünstiger als Pumpen mit ähnlichen Vakuumniveaus. Darüber hinaus arbeiten sie sehr gleichmäßig und leise, ohne zu vibrieren, und erzeugen nur 45 dBA Schall.
• Nachteile: Drehschieberpumpen liegen im Mittelfeld der Vakuumpumpen – sie sind nicht so leistungsstark wie andere Typen, wie Kolbenpumpen.
• Anwendungen: Aufgrund ihrer Kompaktheit und Effizienz sind Drehschieber-Vakuumpumpen in einer Vielzahl von Branchen zu finden, insbesondere in der Umwelt-, Medizin- und Handelsindustrie. Sie werden häufig in Klimaanlagen und Belüftungssystemen verwendet, finden sich aber auch in der Lebensmittelverarbeitung, bei chirurgischen Absaugungen und sogar in Teichbelüftungsanwendungen.

2. Schaukelkolbenpumpe

Pendelkolbenpumpen sind Verdrängerpumpen, die einen starr montierten Kolben und eine exzentrische Pleuelstange verwenden. Während sich die Kurbelwelle dreht, schaukelt der Kolben hin und her und drückt und zieht Luft mit einer Elastomerschale, die als Dichtung dient. Eine einzelne Pumpe erzeugt ein Vakuum von bis zu 27,5 inHg, während ein zweistufiges Design bis zu 29 inHg erzeugen kann.

• Vorteile: Ohne den Kolbenbolzen, der in Membraneinheiten zu finden ist, sind Schwingkolben-Vakuumpumpen viel leichter und kompakter als viele andere Optionen. Sie sind auch während des Betriebs relativ leise und arbeiten mit einem Geräuschpegel von nur 50 dBA.
• Nachteile: Schaukelkolbenpumpen können nicht viel Luftstrom erzeugen – selbst die größten Modelle haben Durchflussraten unter 10 cfm.
• Anwendungen: Schwingkolbenpumpen werden häufig in Teichbelüftungssystemen verwendet, aber ihr leiser Betrieb macht sie zu einer guten Wahl für geräuschempfindliche Umgebungen wie medizinische, zahnärztliche und Laboranwendungen. Schwingkolbenpumpen werden auch in Getränkeausgabesystemen, Fahrzeugaufhängungssystemen und sogar Papierzählmaschinen eingesetzt.

3. Hubkolbenpumpe

Hubkolbenpumpen haben einen oder mehrere Kolben, die an einer rotierenden Kurbelwelle befestigt sind. Wenn sich die Kurbelwelle dreht, bewegen sich die Kolben hin und her, und die abwechselnde Kolbenbewegung bewegt Luft, um ein Vakuum zu erzeugen. Diese Verdrängerpumpen erzeugen ein relativ hohes Vakuum von 27 bis über 29 inHg.

• Vorteile: Hubkolbenpumpen erzeugen ein relativ hohes Vakuum und arbeiten gut unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen. Sie haben auch eine lange Lebensdauer.
• Nachteile: Die Hauptnachteile des Hubkolbenpumpensystems bestehen darin, dass sie schwerer und teurer als viele andere Systeme sind. Sie haben auch eine begrenzte Kapazität und arbeiten typischerweise mit höheren Geräuschpegeln als andere Systeme.
• Anwendungen: Hubkolbenpumpen eignen sich am besten für Anwendungen unter rauen Bedingungen und sind daher ideal für flüchtige Anwendungen und die petrochemische, Menthol- und Aromaindustrie.

4. Membranpumpe

Bei Membranpumpen ist die Fluidkammer gegenüber dem Pumpwerk abgedichtet. Stattdessen biegt ein exzentrisches Pleuel eine Membran in dieser Kammer, die das Vakuum erzeugt. Membranpumpen bieten ein moderates Vakuum, wobei einstufige Versionen bis zu 25,5 inHg und zweistufige Einheiten bis zu 29 inHg erreichen.

• Vorteile: Membranpumpen haben ein niedriges Kompressionsverhältnis mit geringem Durchfluss, großem Durchmesser und kurzen Hüben. Dadurch arbeiten diese Pumpentypen sehr leise. Sie sind außerdem außergewöhnlich zuverlässig und kosteneffizient.
• Nachteile: Membranpumpen erzeugen im Vergleich zu anderen Verdränger-Vakuumpumpen ein etwas geringeres Vakuum.
• Anwendungen: Diese Pumpentypen sind in der medizinischen Industrie aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und ihres leisen Betriebs sehr beliebt. Sie werden häufig für Blutdruckmessgeräte, Milchpumpen, Sterilisatoren, Absauggeräte und verschiedene Arten von mobilen Geräten verwendet. Sie sind auch häufig in der Luft- und Wasserprobenahme, Wasserreinigung und allgemeinen Laborgeräten zu finden.

5. Trockene Klauenpumpe

Diese Verdränger-Vakuumpumpen verwenden zwei klauenförmige Rotoren, die in entgegengesetzte Richtungen laufen. Diese Rotoren berühren weder einander noch die Pumpenkammer, was bedeutet, dass sie im Laufe der Zeit weniger Verschleiß unterliegen.

• Vorteile: Trockene Klauen-Vakuumpumpen haben aufgrund ihrer verschleißarmen Bauweise eine lange Lebensdauer. Sie verwenden auch keine Schmierung, wodurch eine Kontamination der verarbeiteten Substanzen vermieden wird. Sie gehören auch zu den leisesten Pumpen auf dem Markt.
• Nachteile: Trockenlaufende Klauenpumpen sind schwere Systeme, die für industrielle Anwendungen entwickelt wurden und daher nicht für kleinere Anwendungen geeignet sind. Sie funktionieren auch schlecht in höheren Lagen.
• Anwendungen: Trockene Klauenpumpen sind für industrielle Umgebungen konzipiert und werden häufig in Produktionslinien, pneumatischen Systemen und zentralen Vakuumversorgungssystemen eingesetzt.

6. Flüssigkeitsringpumpe

Flüssigkeitsringpumpen arbeiten mit einem exzentrisch gelagerten Laufrad mit mehreren Schaufeln. Wenn sich das Laufrad dreht, bewegt es Flüssigkeit in seinem Gehäuse, um einen Flüssigkeitsring zu bilden. Die Ausdehnung des Luftraums während dieser Drehung erzeugt ein Vakuum, das zum Komprimieren und Ablassen von Luft mit hoher Geschwindigkeit verwendet wird.

• Vorteile: Flüssigkeitsringpumpen absorbieren effektiv die während des Kompressionsprozesses erzeugte Wärme. Die Flüssigkeit im System dient auch dazu, Pulver oder Flüssigkeiten in der Luft einzufangen. These pumps are also known as some of the quietest in the industry, producing around 75 decibels.
• Disadvantages: Liquid ring pumps are larger in design and are best suited for large-scale industrial installations.
• Applications: These pumps are most often used in industrial applications, most often in applications that benefit from the air-purifying properties of the liquid-ring design. Some examples include the chemical, environmental, mining, petrochemical and textile industries.

7. Rotary Screw Pump

Rotary-screw vacuum pumps are positive displacement pumps. In this design, two helically-shaped rotors turn in opposite directions, trapping air and moving it through the chamber to create a vacuum. Though this design allows for high airflow, it achieves relatively low vacuums limited to about 15 inHg.

• Advantages: Unlike piston pumps, screw pumps work through a smooth, continuous motion, which means the pumps do not have the pulses often seen with piston-based designs.
• Disadvantages: Due to the size of the necessary parts, rotary screw pumps are cumbersome at smaller sizes. As a result, they are most often seen in larger installations. They also do not produce as much vacuum as piston-based designs and have lower inlet capacities. Additionally, screw pumps sometimes encounter issues with lubricant migrating into the pumping chamber over time, which can result in maintenance problems.
• Applications: These pumps are often found in large-scale industrial applications that handle clean gasses.

High vs. Low Vacuum Pumps

In addition to the various types of industrial vacuum pump systems, pumps are also split into categories by the amount of vacuum they can generate. Levels of vacuum are divided into four levels defined by the level of pressure within the vacuum chamber. These are represented below in torr units of pressure, though mmHg is also commonly used. For reference, one unit of torr is equal to 1/760 of atmospheric pressure.

The categories of vacuum are as follows:

• Low vacuum: Low vacuum is any pressure level above one torr. All vacuum pumps can achieve this level, and most mechanical vacuum pumps operate within this range. Also called a rough vacuum, the majority of industrial-level vacuum units are considered low volume vacuum pumps and generate this level of vacuum.
• Medium vacuum: A medium vacuum has a pressure level between one and 10 ^-3 torr. Most pumps providing this range are mechanical. Process application vacuum units are typically made to produce this level of vacuum — this includes vacuums made for spraying or gas removal processes.
• High vacuum: High vacuum is indicated by pressures between 10 ^-3 and 10 ^-7 torr absolute — any lower than 10-7 torr is considered very high vacuum. High vacuum is only required in specialized industrial and lab applications and is often achieved through the use of non-mechanical vacuums. Very high vacuums are even more specialized, needed mostly in laboratory applications and space simulations.

How to Choose the Right Vacuum Pump

Choosing between the different types of vacuum pumps can be difficult with so many options available. The choice often comes down to a few factors, such as:

• Level of vacuum: The level of vacuum needed is one of the primary factors to consider. These categories tell the user how much vacuum the pump can generate.
• Usage: Larger units are typically designed and rated for continuous duty, while smaller units are made for intermittent duty. Smaller units applied in a continuous manner typically encounter functional limitations that decrease their vacuum generation capabilities.
• Rate of removal: Pumps are flow rated based on the volume of air they can handle. High flow rates mean that the pumps can remove air more quickly.
• Power requirement: Vacuum pumps typically require little power input, but not all pumps are made the same. Though the power requirement for a unit doesn’t necessarily affect functionality, it does affect your business’ power usage and efficiency.
• Time: If it is essential that a certain vacuum level is achieved within a specific time frame, a high volume vacuum pump will be the best option. If time is not important, a small pump will suffice.

Common Vacuum Pump Applications

Vacuum technology is everywhere in industry, with businesses relying on vacuums for a range of processes and production methods. Some common examples are:

• Automotive: Vacuums are required in the function of vehicles and in their production and maintenance. Cable pressure and automotive suspension systems are often maintained using vacuum systems, while auto detailing and tire inflation equipment use vacuum pumps to build pressure for their systems.
• Medical: Vacuum pumps are used in a wide range of applications throughout the medical industry. Various types of ventilation equipment and oxygen concentrators use pumps for respiratory therapy applications. Surgical teams also use vacuum pumps to power various types of equipment and sterilization systems. Even medical pumps themselves, including breast pumps, and suction units, use vacuum pumps.
• Dental: The dental industry commonly uses a range of vacuum pumps in various applications. Dental compressors and portable dental equipment often use vacuum pumps to build pressure in systems, while vacuum ovens are used to mold implants.
• Environmental: Air sampling and soil aeration equipment both use vacuum pumps to power their processes. Vacuum pumps are also an essential part of any air supply system or sewage aeration system.
• Food and beverage: Food processing and water purification systems often use vacuums as part of their processes. From aeration and mixing to packaging, vacuums are used throughout this industry.
• Agricultural: TheAgriculture industry often uses vacuum pumps in the development and application of agricultural sprays. Pest control equipment and crop sprayers are often powered by vacuum pumps. Milking equipment also uses vacuum pumps.
• Electronics: Many electronics require vacuums to function. The most common example is the electric lamp — light bulbs require a vacuum in order to function, so a vacuum pump is needed to take gas from the bulb. Semiconductor production also requires the use of vacuums.
• Arts and printing: Airbrushes, ink-jet printers, framing equipment and other staples of the printing arts are powered by vacuum pumps.

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