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Düsensystem steigert Effizienz

Vakuumpumpen zum Verpacken, Hantieren und Fördern
Düsensystem steigert Effizienz

Düsensystem steigert Effizienz
Schnitt durch eine mehrstufige Vakuumpumpe mit einer Düsenreihe
Lange galten druckluftbetriebene Strahlpumpen, sogenannte Ejektoren, zwar als einfach in der Anwendung, gleichzeitig aber auch wegen der benötigten Druckluft als teuer im Betrieb. Um dies zu ändern, hat ein westfälischer Vakuum-Spezialist Hochleistungs-Ejektoren mit größerem Ansaug-volumen bei geringerem Energiebedarf entwickelt.

Dipl.-Ing. Thilo Volkmann

Druckluftbetriebene Vakuumpumpen zeichnen sich durch eine kleine Baugröße, geringes Gewicht, einfachen Aufbau sowie verschleiß- und wartungsfreien Betrieb bei einfacher Ansteuerung und beliebiger Einbaulage aus. Daß sie auch leise arbeiten und weder Wärme noch Öldämpfe abgeben, sind weitere Vorteile dieser Systeme. Wie läßt sich aber nun erreichen, daß Vakuumpumpen bei großen Ansaugvolumen sparsam mit der eingesetzten Druckluft (bzw. Stickstoff) umgehen?
Größere Ansaugleistung bei reduziertem Vakuum
Ein klassischer Ejektor besteht aus einer Primärdüse (Injektor), einer Mischkammer und einem Diffusor. Durch die Primärdüse wird Druckluft zugeführt, die stark expandiert, in der Mischkammer Umgebungsluft mitreißt und die Pumpe über den Diffusor verläßt.
Ordnet man nun zusätzliche Düsen hinter diesem Diffusor an, werden weitere Düsenstufen gebildet. Die eingesaugte Luft, vermischt mit der Druckluft, dient so der Folgestufe als „kostenloser“ Treibstrahl. Diese Folgestufen erreichen zwar nicht mehr den hohen Unterdruck der ersten Ejektorstufe. Aufgrund des vergrößerten wirksamen Saugquerschnittes ergibt sich jedoch eine ungleich größere Ansaugleistung bei reduziertem Vakuum.
Das hohe Vakuum der ersten Ejektorstufe erreicht die gesamte Vakuumpumpe dennoch, da sich die Folgestufen durch eingesetzte Rückschlagventile von der Vakuumkammer trennen. Die genau abgestimmte Düsengeometrie mit Expansionswinkeln, Abständen und Flächenverhältnissen entscheidet letztlich über die Qualität der gesamten Pumpencharakteristik und damit über die Qualität der Vakuumpumpe des jeweiligen Anbieters.
Zahlreiche Anwendungen
Gerade für getaktete Anwendungen sind mehrstufige Ejektoren besonders geeignet. Wo elektrische Pumpen durchlaufen müssen und Vakuumventile geschaltet werden, lassen sich Ejektoren einfach bei schlagartigem Vakuumaufbau ein- und ausschalten. Energie wird nur im Saugtakt verbraucht. Sie eignen sich sehr gut zum Hantieren in Verpackungsautomaten, Vakuumverpacken, Vakuumfördern von Stäuben und Granulaten, Verdichten von Schüttgütern, oder auch zum Evakuieren von Formen. Und das bei minimalem Platzbedarf der Pumpe und unmittelbarer Montage direkt am Einsatzort ohne Wärmeabgabe im Betrieb.
Aufgrund ihres enormen Volumenstroms bei geringem Unterdruck haben sich mehrstufige Vakuumpumpen außerdem zum Vorevakuieren großer Kammern, Evakuieren und Befüllen von Reaktoren und Vakuum-Rührwerken, Mischen von Gasen etc. bewährt. Oft dienen sie dabei auch zum Herabsetzen des Siedepunktes und helfen Gaseinschlüsse in Suspensionen zu vermeiden.
Auch Flüssigkeiten lassen sich mit mehrstufigen druckluftbetriebenen Vakuumpumpen fördern, jedoch nicht durch die Vakuumpumpe hindurch, sondern indirekt. Hierzu wird der zu befüllende Behälter oder ein separater Abscheider mit entsprechenden Filtern zwischen Pumpe und Saugstelle angeordnet und unter Vakuum gesetzt. Die Flüssigkeit wird dabei direkt angesaugt und der Behälter befüllt. Zum Entleeren öffnet ein Ablauf am Behälterboden, und das Medium entleert über Schwerkraft oder druckunterstützt. Es lassen sich dünnflüssige Medien absaugen und zuführen, aber auch Schaum, zähflüssige Pasten und Schlamm mit hohem Anteil grober Feststoffe.
Erhältlich sind diese Vakuumpumpen in zahlreichen Größen und Materialien. Spezielle Ausführungen der Pumpen in verschiedenen Metallen oder Kunststoffen sind für kritische Anwendungen im Chemie-, Pharmazie- und Lebensmittelbereich erhältlich. Auch Sonderausführungen lassen sich schnell realisieren.
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