Die Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen der Serien AWS und AWD von Atlas Copco eignen sich mit ihrer ebenso einfachen wie robusten Konstruktion für Grobvakuumanwendungen in der Verfahrenstechnik, für die Chemie- und Mineralölindustrie, die Papier- und Kunststoffherstellung oder auch für die Lebensmittelindustrie. Sie versorgen Betriebe mit sehr hohem Bedarf, selbst in feuchten oder staubigen Umgebungen, zuverlässig und effizient mit dem nötigen Betriebs- oder Prozessvakuum. Mit solchen Pumpen lassen sich flüssige oder trockene Gase fördern. Zu den typischen Anwendungen zählen die folgenden:
- Dampfrückgewinnung
- Filterung
- Entwässerung von Gasen
- Destillation
- schnelle Evakuierung
- Ansaugprozesse
In der Kunststoffindustrie bieten sich Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen zum Beispiel für das Thermoformen von Kunststoffteilen (Vakuumtiefziehen) aus PVC, PET, PS, PP, ABS und anderen Materialien an, zur Entgasung der Schneckenzone von Extrudern oder auch für die Reifenvulkanisierung.
Funktion und Vorteile
Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen arbeiten mit einer zylindrischen Pumpenkammer, in der ein Flügelrad exzentrisch auf einer Achse angeordnet ist. Bei der Rotation bildet die im Gehäuse enthaltene Flüssigkeit (häufig Wasser) durch die entstehenden Zentrifugalkräfte einen Flüssigkeitsring, der die Laufradkammern abdichtet. Der Flüssigkeitsring zirkuliert konzentrisch innerhalb der Gehäuseachse. Durch die exzentrische Anordnung des Laufrades tauchen die Schaufeln unterschiedlich tief in den Flüssigkeitsring ein, wodurch dieser – ähnlich einem Kolben – abwechselnd saugt und komprimiert.
Die Prozessgase werden durch den Einlassanschluss in die Flügelradzellen gezogen, in denen das Gas verdichtet und über die Auslassöffnung ausgestoßen wird. Der Zufuhrdruck der Sperrflüssigkeit, die den Flüssigkeitsring bildet, hat den gleichen Wert wie der Auslassdruck der Pumpe. Dadurch kann die Pumpe die Flüssigkeitsmenge, die durch den Auslassanschluss mitgerissen wird, automatisch ausgleichen und so die Kompressionswärme aus der Pumpe ableiten. Die Sperrflüssigkeit übernimmt neben der Verdichtung und der Abdichtung zwischen Laufrad und Gehäuse also auch eine Kühl- und eine Kondensationsfunktion: Die Dämpfe kondensieren am Pumpeneinlass, was auch das Saugvermögen der volumetrischen Pumpe verbessert.
Vorteil dieser Technologie ist, dass Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen eine robuste, zuverlässige und wartungsarme Bauweise mit hoher Performance und leisem Lauf verbinden. Die Pumpen eignen sich auch für nasse, korrosive Prozessströme und tolerieren Flüssigkeits- und kleine Feststoffpartikel im Gasstrom. Der Anwender profitiert von kurzen Durchlaufzeiten, niedrigen Lebenszykluskosten und hoher Zuverlässigkeit. Die isotherme Verdichtung führt zu einem hohen Wirkungsgrad und erlaubt den Einsatz bei Produkten, die zur Polymerisierung neigen oder bei hoher Temperatur zerfallen.
Zwei Modelle, drei Konfigurationen
Atlas Copco stellt seine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen als einstufige, direktangetriebene Pumpen (AWS) sowie als zweistufige Pumpen (AWD) mit Riemenantrieb zur Verfügung. Die Kapazitäten reichen von 170 bis 37 500 m³/h. Die Enddrücke gehen hinunter bis auf 30 mbar (absolut). Die einstufigen AWS-Modelle sind für den Betrieb über 200 mbar absolut optimiert. Sie sind ideal für Anwendungen wie Filtration oder Nassförderung. Die einstufige Konfiguration kann feuchte, korrosive Prozessströme verarbeiten, erfordert kaum Wartung und ist bei geringer Vibration und Geräuschentwicklung tolerant gegenüber Partikeln. Mit einem maximalen Enddruck von 30 mbar sind die AWS-Pumpen darüber hinaus eine sehr gute Lösung für zyklische Abpumpprozesse, wie beispielsweise bei der Evakuierung, Imprägnierung oder Sterilisation.
Die zweistufigen AWD-Pumpen stellen bei Betriebsdrücken unter 200 mbar absolut eine gleichbleibend hohe Leistung bereit. Die beiden synchronisierten Pumpenkammern arbeiten in Serie, um eine bestmögliche Performance bei kontinuierlichen Prozessanwendungen wie Abfüllung, Entgasung und Lösemittelrückgewinnung zu ermöglichen. Sie ermöglichen die hohen Leistungen bei vergleichsweise niedrigem Saugdruck.
Beide Vakuumpumpen-Serien werden modular in drei Konfigurationen angeboten, für den Durchlaufbetrieb sowie für eine teilweise oder vollständige Umwälzung der im Gehäuse enthaltenen Sperrflüssigkeit. In den letzteren beiden Varianten sind alle Komponenten, die mit dem Medium in Berührung kommen, standardmäßig in Edelstahl ausgeführt. Alle drei Konfigurationen stehen als vorkonfektionierte Plug-and-play-Module zur Verfügung. Pumpe, Motor und Wasserkreislaufsystem werden komplett auf einem Rahmen montiert geliefert.
Flüssigkeitseinsparungen bis 95 %
Die Pumpenvariante für den Durchlaufbetrieb ist das am einfachsten aufgebaute Modul. Sie besteht aus einer Pumpe mit Elektromotor, Antrieb und Grundrahmen. Diese Systeme eignen sich für Einsatzbereiche mit ausreichender Versorgung mit Sperrflüssigkeit. Das entstehende Gemisch aus Flüssigkeit und Prozessgas wird anschließend über eine Ableitung an der Pumpe abgeführt.
Bei der teilweisen Umwälzung wird das Flüssigkeits-Prozessgas-Gemisch zunächst in einem Behälter aufgefangen und dort mit frischem Sperrfluid gemischt, um eine konstante Temperatur in der Pumpe sicherzustellen. Die überschüssige Flüssigkeit und das Gas werden abgeleitet. Dieser Modus spart im Vergleich zum Durchlaufbetrieb typischerweise 50 % des Wassers ein. Bei der kompletten Umwälzung – Total Recovery – sind Flüssigkeitseinsparungen von bis zu 95 % möglich. Diese Konfiguration arbeitet mit einem geschlossenen Flüssigkeitskreislauf und empfiehlt sich überall dort, wo die Sperrflüssigkeit knapp ist oder frisch zugeführtes Fluid Kontaminationen verursachen könnte. Die zurückgewonnene Flüssigkeit wird über einen Wärmetauscher gekühlt, bevor sie erneut in die Pumpenkammer gelangt.
Maßgeschneiderte Lösungen
Mit einem CAD-Konfigurator ermittelt Atlas Copco für jede Anwendung die am besten passende Pumpe. Sie wird dann aus vorgefertigten Modulen konfektioniert. Ein individuelles Angebot inklusive Übersichtszeichnung ist im Handumdrehen verfügbar. Für komplexere Anforderungen entwickeln Projektteams auch maßgeschneiderte, auf die jeweiligen Bedürfnisse zugeschnittene Systeme. Spezielle Materialwünsche können berücksichtigt werden, um die Pumpe bestmöglich auf das zu fördernde Medium abzustimmen. Auch mehrstufige Systeme lassen sich realisieren.
Darüber hinaus können diese Systeme auch für explosionsgefährliche Umgebungen gemäß Atex ausgelegt werden. Hier arbeitet Atlas Copco mit Materialzertifizierungen, projektbegleitenden Anbietern und verbesserter Qualitätssicherung. Außerdem steht auch das Know-how für die Planung und Montage von Steuerungssystemen für ein intelligentes Pumpenmanagement bereit.
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Autor: Stephan Völlmecke
Business-Development-Manager Vakuumtechnik, Atlas Copco
