Vakuumpumpen und Verdichter

Uli Merkle

Um den effektivsten Verdichter auswählen zu können, ist es erforderlich, die aktuellen Betriebsbedingungen der Förderanlage genau zu kennen und diese Kenntnisse bei der Auswahl der geeigneten Vakuumpumpe oder des Verdichters einfließen zu lassen. Diese Parameter sind von entscheidender Wichtigkeit, um aus der Vielzahl von Verdichtungsprinzipien das geeignetste auszuwählen.

Zum einen muß natürlich das Fördergut bzw. dessen Eigenschaft bekannt sein. Weitere Einflußgrößen sind die Leitungsführung, deren Länge und Durchmesser und die Förderart ( z. B. Propfen- oder Flugförderung).

Anhand dieser Parameter läßt sich die Druckdifferenz ermitteln. Sowohl bei der Druck- als auch bei der Vakuumförderung ist die Druckdifferenz (Dp) die Haupteinflußgröße für die Auswahl des Verdichters.

Für die Wirtschaftlichkeitsberechnung müssen neben den Anschaffungskosten der Energieverbrauch, vom Verdichter abhängige, weitere Kosten (z. B. Drosselregelung, Ventile, Steuerung), die Betriebszeit (z. B. kontinuierlicher Betrieb, Batch-Betrieb) sowie der Wartungsaufwand bzw. -kosten berücksichtigt werden.

Heutzutage werden bei der Saugförderung vor allem folgende Vakuumpumpen eingesetzt:

• Seitenkanalgebläse,

• ölumlaufgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen,

• Wälzkolbenpumpen.

Für die Druckförderung werden üblicherweise benutzt:

• ein- und zweistufige Seitenkanalgebläse,

• Wälzkolbenpumpen,

• Schrauben-Verdichter.

Seitenkanalgebläse können einstufig Druckdifferenzen von max. 300 mbar bei der Vakuumförderung und max. 350 mbar bei der Druckförderung erreichen. Ihr Einsatz bietet sich bei kurzen Förderstrecken und bei der Flugförderung an, da hier kleine Druckdifferenzen ausreichen. Sie verdichten ölfrei und sind in der Anschaffung verhältnismäßig preisgünstig.

Seitenkanalgebläse weisen keine stabile Kennlinie auf, sind also nicht volumenstabil. Außerdem fällt vor allem bei mehrstufigem Betrieb der Leistungsbedarf höher aus als bei anderen Verdichtungsprinzipien.

Auf der diesjährigen Powtech wurde erstmals ein Seitenkanalgebläse vom Typ Gazelle vorgestellt, das speziell für die pneumatische Förderung entwickelt wurde und durch einen intelligenten Antrieb exakt an die spezifischen Anforderungen einer Förderanlage anpaßbar ist. Dieses Gebläse erreicht einstufig Druckdifferenzen, die sonst nur zweistufigen Gebläsen vorbehalten sind. Gazelle-Seitenkanalgebläse sind in der Lage, durch Drehzahlanpassung konstante Druckdifferenzen, auch bei sich ändernden Betriebsbedingungen, einzuhalten. Dadurch fällt in der Förderanlage eine Drosselregelung über Ventile weg.

Weitere Vorteile sind: Gazelle-Seitenkanalgebläse ziehen nur den tatsächlich gebrauchten Strom aus dem Netz und müssen bei der Planung nicht auf die maximale Saugleistung ausgelegt werden. Durch die optimale Einstellung des Gebläses läßt sich Abrieb in den Leitungen verhindern oder minimieren, dadurch wird das Schüttgut nicht verunreinigt, bzw. dessen Qualität nicht beeinflußt.

Der Einsatz von Drehschieber-Vakuumpumpen bietet sich immer dann, wenn hohe Druckdifferenzen gefördert werden oder lange Förderstrecken zu überwinden sind. Außerdem eignen sich Drehschieber-Vakuumpumpen besonders dann, wenn verschiedene Produkte langsam gefördert werden müssen. Mit Drehschieber-Vakuumpumpen sind Enddrücke von 0,5 mbar (99,5% Vakuum) erreichbar. Sie können aber auch bei wesentlich höheren Enddrücken angewandt werden, da sie einen stabilen Volumenstrom über den gesamten Druckbereich von Atmosphäre bis Enddruck garantieren. Drehschieber-Vakuumpumpen sind somit in der pneumatischen Saugförderung am vielseitigsten einsetzbar. Sie sind ölgeschmiert, was eine regelmäßige Wartung bedingt.

Wälzkolbenpumpen arbeiten berührungsfrei und somit ohne Öl im Verdichtungsraum. Sie können für Druckdifferenzen bis 400 mbar bei Vakuumbetrieb und 1 bar (ü) bei Druckbetrieb eingesetzt werden. Bedingt durch diese relativ geringe Druckdifferenz schränkt sich das Einsatzgebiet von Wälzkolbenpumpen bei der pneumatischen Förderung auf die Anwendungen ein, bei denen große Volumenströme bei kleiner Druckdifferenz benötigt werden. In diesem sehr kleinen Bereich zeichnen sich Wälzkolbenpumpen durch ihren niedrigen Leistungsbedarf aus. Dem stehen allerdings hohe Investitionskosten und eventuell Kosten für Schalldämm-Maßnahmen gegenüber.

Schrauben-Verdichter erreichen Drücke von bis zu über 10 bar (ü). Sie sollten nur dann eingesetzt werden, wenn tatsächlich Überdrücke von >2 bar( abs.) benötigt werden. Die Schrauben-Verdichter sind in der Anschaffung teuer und haben einen überdurchschnittlich hohen Leistungsbedarf. Außerdem muß der verdichteten Luft das zur Verdichtung benötigte Öl wieder entzogen werden.

Mink-Drehkolbenpumpen gibt es in mehreren Baugrößen von 60 bis 500 m3/h

• für die Saugförderung bis zu einem Enddruck von 100 mbar (abs.) oder

• für die Druckförderung bis zu einem Überdruck von 2 bar.

Sie verdichten berührungs- und ölfrei. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wälzkolbenpumpen haben sie eine innere Verdichtung, die die hohen Druckdifferenzen ermöglicht.

Der hohe Wirkungsgrad der Drehkolben-Vakuumpumpen bedingt einen reduzierten Energieverbrauch um ein Drittel. Weitere Einsparpotentiale liegen in den minimalen Wartungsarbeiten und nicht vorhandenen Verschleißteilen begründet. Mink-Drehkolbenpumpen sind mit Abstand die wirtschaftlichste Alternative in diesem Druckbereich der pneumatischen Förderung (Tab.).

Die wartungsarmen Drehkolben-Vakuumpumpen sind unanfällig gegen Störungen im Prozeßablauf.

Durch den Einsatz der trockenen Vakuumtechnologie wird der Produktionsprozeß umweltschonender: Es fallen kein verschmutztes Öl oder Emulsionen an, die entsorgt werden müssen. Außerdem kann die entstehende Abwärme der Drehkolben-Vakuumpumpen genutzt werden, indem sie wieder dem Trocknungsprozeß zugeführt wird. Früher war dies wegen des Ölgehaltes in der Abluft nicht möglich.

Mink-Drehkolbenpumpen sind standardmäßig mit Normmotor oder alternativ mit drehzahlgeregeltem Motor erhältlich. Dieser ermöglicht eine optimale Anpassung der Pumpe an den Prozeß und weitere Energieeinsparungspotentiale sowie eine Steigerung des Saugvermögens um 20%.

Weitere Informationen cav-207