Eine clevere Einheit

Herr Stahlschmidt, lassen Sie uns mit den Dryvac-Pumpen beginnen. Wie funktionieren diese Pumpen?

Stahlschmidt: Das Wirkprinzip dieser trockenverdichtenden Schraubenvakuumpumpen ist eigentlich ganz einfach: In der Pumpe rotieren zwei Schraubenspindeln mit einer Geschwindigkeit von 7200 min-1, wobei die Spindeln zwar ineinandergreifen, sich aber nicht berühren. Auf diese Weise entstehen kleine Kammern, die sich von der Saugseite Richtung Pumpenausgang bewegen und den Gastransport bewirken. Ein Vorteil dieser Bauart ist die hohe Dampfverträglichkeit.

Welche konstruktiven Besonderheiten weisen die Pumpen auf?

Stahlschmidt: Motor, Rotor und Stator sind innerhalb der Pumpe in einem Gehäuse untergebracht, wobei Motor und Stator mit Epoxidharz vergossen sind. Diese Ausführung macht die Pumpe hermetisch dicht, ein Punkt, der sowohl unter Sicherheits- als auch Umweltschutzgesichtspunkten sehr wichtig ist. Denn selbst im Havariefall kann kein Gas nach außen treten. Zudem gibt es keine Wellendurchführungen, an denen Reibungsverluste entstehen können, was sich positiv auf die Energieeffizienz auswirkt. Eine weitere Besonderheit ist, dass die Dryvac-Pumpen nicht über ein Getriebe, sondern über einen integrierten Frequenzumrichter geregelt werden.

In welchen Ausführungen bieten Sie die Pumpen an?

Stahlschmidt: Das sind im Wesentlichen die Dryvac DV, Dryvac DV S und Dryvac C. Alle zeichnen sich durch eine hohe Robustheit und einen zuverlässigen Betrieb aus. Die Standardversion Dryvac DV sowie die Ausführung Dryvac S, wobei S für Sprinter steht, liefern eine optimierte Saugvermögensleistung auch bei Drücken 100 mbar. Beide Pumpen eignen sich sehr gut für Kurztaktzyklen, beispielsweise beim Schleusenbetrieb oder zur Evakuierung von großen Vakuumkammern. Für den Einsatz in der Produktion von Halbleitern oder Solarelementen sind die Dryvac-C-Pumpen ausgelegt. Im Unterschied zu den anderen Ausführungen besitzen die Pumpen kein internes Überstromventil, weil dieses durch Staub und aggressive Medien beschädigt werden könnte.

In welchen Leistungsbereichen sind die Dryvac-Pumpen erhältlich?

Stahlschmidt: Bezogen auf eine Netzfrequenz von 50 Hz bieten wir alle Pumpenausführungen mit einem Nennsaugvermögen von 450, 650, 1200 und 5000 m3/h an. Durch die Kombination von Dryvac-Schraubenvakuumpumpen mit Ruvac-Wälzkolbenpumpen sind auch 7000 m3/h erreichbar. Auch diese Pumpenkombination gehört zu unserem Standardprogramm.

Welche Dryvac-Pumpen sind nun am besten für den Einsatz in der chemischen und pharmazeutischen Industrie geeignet?

Stahlschmidt: In den von Ihnen genannten Branchen kommt in der Regel die Standardversion Dryvac DV zum Einsatz.

Energieeffizienz ist in der Prozessindustrie ein ganz wichtiges Thema. Was haben die Dryvac-Pumpen in diesem Punkt zu bieten?

Stahlschmidt: Obwohl es bei Einbaumotoren bisher keine gesetzlichen Festlegungen gibt, statten wir die Dryvac-Pumpen standardmäßig mit einem energieeffizienten IE-2-Motor aus. Hinzu kommt ein spezielles Design der Schraubenspindeln. Sie haben keine konstante, sondern eine variable Steigung. Dadurch verkleinern sich die Kammern, die sich zwischen den Spindeln bilden, in Richtung Pumpenausgang. Dadurch wird schon bei kleineren Drücken das zu fördernde Gas vorverdichtet – ein Umstand, der sich ebenfalls positiv auf die Energieeffizienz auswirkt. In Summe sind die Dryvac-Pumpen um 15 % effizienter als vergleichbare Wettbewerbsprodukte.

Lassen Sie uns nun über die Leyvac-Pumpen sprechen. Das sind ebenfalls Schraubenvakuumpumpen. Entsprechen sie in ihrer Funktionsweise den Dryvac-Pumpen?

Stahlschmidt: Genau. Sie funktionieren wie die Dryvac-Pumpen und sind auch ähnlich aufgebaut. Allerdings ist die Leyvac-Baureihe für einen kleineren Leistungsbereich konzipiert. Sie ergänzt unser Produktprogramm bei den Vorvakuumpumpen nach unten. Ihr Nennsaugvermögen reicht von 80 über 140 bis 250 m3/h.

In welchen Ausführungen bietet Ihr Unternehmen diese Pumpen an?

Stahlschmidt: Auch hier gibt es drei Ausführungen: Leyvac LV, Leyvac C und Leyvac CC. Die Standardversion Leyvac LV verfügt über kein Gehäuse. Sie wird auf Rollen montiert mit einer Bodenwanne und den entsprechenden Medienanschlüssen für Kühlwasser, Sperrgas und Strom ausgeliefert. Die Leyvac-C-Pumpen sind komplett eingehaust. Und die dritte Ausführung Leyvac CC weist neben dem Gehäuse auch noch eine integrierte elektronische Temperaturüberwachung auf, die kontrolliert, ob die Pumpe ausreichend mit Wasser gekühlt wird.

Ein besonderes Merkmal der Leyvac-Pumpen ist die Ein-Motor-Lösung. Was steckt hinter dieser Lösung?

Stahlschmidt: Auf der Welt gibt es verschiedene Stromnetze mit unterschiedlichen Spannungen. Der Vorteil der Ein-Motor-Lösung ist, dass unabhängig vom Stromnetz immer der gleiche Motor eingebaut wird. Im Prinzip haben wir es mit einem Weltmotor zu tun.

Ist in die Leyvac-Pumpen ebenfalls ein Frequenzumrichter zur Drehzahlregelung des Motors integriert?

Stahlschmidt: Nein, den bieten wir optional an.

In welchen Prozessen in der chemischen und pharmazeutischen Industrie werden die Dryvac- und Leyvac-Pumpen eingesetzt?

Stahlschmidt: Beispielsweise bei der Vakuum- und Gefriertrocknung. Bei beiden spielt das von unseren Pumpen erzeugte Vakuum eine zentrale Rolle. Bei der Vakuumtrocknung bewirkt es eine Herabsetzung des Siedepunktes des Lösemittels, das im aufzuarbeitenden Produkt enthalten ist. Dadurch kann die Trocknung sehr schonend bei niedrigen Temperaturen ablaufen. Bei der Gefriertrocknung kommt es im Vakuum zu einer Sublimation des Lösemittels unterhalb seines Gefrierpunktes.

Und welche Pumpen nutzt man in diesen Prozessen?

Stahlschmidt: Hauptsächlich die Dryvac DV 650 sowie die Leyvac LV 80 und 140. Zum Teil werden diese Pumpen gemeinsam mit einer Ruvac-Wälzkolbenpumpe eingesetzt.

Welche Aufgabe haben Letztere?

Stahlschmidt: Zu Beginn des Prozesses beschleunigen die Wälzkolbenpumpen die Evakuierung der Trocknungskammer und wirken wie ein Booster. Sie erhöhen das Nennsaugvermögen und reduzieren den Enddruck der Vorvakuumpumpe um den Faktor 10.

Sind die Dryvac- und Leyvac-Pumpen FDA-zertifiziert?

Stahlschmidt: Nein. Das ist auch nicht notwendig, weil die FDA-Zertifizierung in der Regel vom Hersteller der Trocknungsanlagen für das Gesamtsystem durchgeführt wird. Kommen unsere Pumpen in Pharmaanlagen zum Einsatz, sind alle produktberührten Teile aus FDA-gelisteten Werkstoffen gefertigt. Außerdem verwenden wir ausschließlich von der FDA zugelassene Öle wie Leybonol. Bei Bedarf gibt es die Pumpen auch in einer CIP-fähigen Version.

Nicht nur bei der Trocknung von sensiblen und teuren pharmazeutischen Wirkstoffen oder Feinchemikalien kommt dem störungsfreien Betrieb der Vakuumpumpen eine große Bedeutung zu. Um diesen sicherzustellen, hat Oerlikon Leybold Vacuum auf der Achema die Smartcheck-Geräte vorgestellt. Herr Knecht, was sind das für Geräte?

Knecht: Das sind Schwingungssensoren mit integrierter Auswerteeinheit und integriertem Datenspeicher. Sie ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung der Pumpe in Echtzeit. Wichtig ist, dass sich die Geräte sehr genau auf die Anwendung und die jeweiligen Pumpenparameter, beispielsweise Drehzahlen und Lagergeometrien, anpassen lassen. Das macht die Zustandsüberwachung sehr genau und zuverlässig.

Werden die Geräte direkt auf die Pumpe montiert?

Knecht: Genau. Eine Schraube fixiert das Gerät auf dem Lagerflansch. Mit einem Smartcheck lässt sich dann das gesamte Aggregat schwingungstechnisch überwachen. Die Sensoren haben eine I/O-Schnittstelle. Über sie können die Messwerte und auch entsprechende Warn- und Alarmschwellen ausgelesen und beispielsweise an eine Prozesssteuerung übertragen werden. Des Weiteren sind die Smartcheck-Geräte mit einem Webinterface ausgestattet, sodass auch eine Fernwartung der Pumpe durch unsere Techniker möglich ist.

Welche Störungen lassen sich mit den Geräten detektieren?

Knecht: Angezeigt werden sich anbahnende Schäden am Wälzlager. Die Geräte erlauben Aussagen darüber, ob es sich um Schäden am Innen- oder Außenlager oder an den Wälzkörpern handelt. Auf Basis dieser detaillierten Angaben lässt sich die Restlaufzeit der Pumpe sehr genau abschätzen und so das Ausfallrisiko minimieren. Darüber hinaus detektieren die Sensoren auch Belagbildung und Staubeintrag – zwei signifikante Applikationseinflüsse.

Welche Gefahren resultieren aus der Belagbildung?

Knecht: Wir sprechen bei den Schraubenvakuumpumpen über spaltmaßgedichtete Pumpen. Die von den Schraubenspindeln gebildeten Kammern dichten sich gegenüber dem Gehäuse über sehr dünne Spaltmaße ab. Durch Belagbildung auf der Schraubenspindel oder auf der Innenseite des Gehäuses verringert sich das Spaltmaß zwischen beiden immer mehr, bis sie sich berühren, was zu einer Störung des Pumpenbetriebs führt. Die Belagbildung durch Inhaltsstoffe der zu fördernden Gase erfolgt flächendeckend und schleichend. Im Unterschied dazu bauen sich die Beläge, die ihre Ursache im Staubeintrag haben, partiell und schnell auf.

Welche Pumpen können mit den Smartcheck-Geräten überwacht werden?

Knecht: Die Geräte sind für alle trockenverdichtenden und ölgedichteten Vorvakuumpumpen von Oerlikon Leybold verfügbar – also auch für die Dryvac- und Leyvac-Baureihen. Pumpen anderer Hersteller sind auf Anfrage möglich

www.prozesstechnik-online.deSuchwort: cav1215oerlikonleyboldvacuum

„Die Smartcheck-Geräte ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung der Pumpe in Echtzeit.“

Stellvertretender Chefredakteur,cav chemie anlagen verfahren

Oerlikon Leybold Vacuum feiert in diesem Jahr seinen 165. Geburtstag. 1850 legte Ernst Leybold mit der Gründung seines Unternehmens den Grundstein für die industrielle Vakuumnutzung. Heute entwickelt und baut der in Köln beheimatete Maschinenbauer Hoch- und Vorvakuumpumpen, die mit unterschiedlichen Dichtungskonzepten erhältlich sind. Auf Wunsch werden die Pumpen auch in kundenspezifischer Ausführung geliefert. Komplettsysteme zur Vakuumerzeugung, Vakuummesstechnik, Lecksuchgeräte und Geräte zur zustandsorientierten Pumpeninstandhaltung runden das Produktspektrum ab.

Die Pumpen des Traditionsunternehmens sind in verschiedenen Branchen erfolgreich im Einsatz, darunter in Anlagen für die chemische und pharmazeutische Industrie sowie für die Lebensmittelproduktion. Weltweit beschäftigt Oerlikon Leybold Vacuum über 1640 Mitarbeiter, davon ca. 840 in Köln und 80 in Dresden. Produktionsstätten unterhält der Pumpenbauer in Köln, Dresden, im französischen Valence sowie im chinesischen Tijanjin. Im Geschäftsjahr 2014 wurde ein Umsatz von knapp 360 Mio. Euro erwirtschaftet.

Im Rahmen des strategischen Konzernumbaus verkauft Oerlikon seine Vakuumsparte an Atlas Copco. Die Zustimmung der Wettbewerbsbehörden vorausgesetzt, wird der Verkauf von Oerlikon Leybold Vacuum Mitte 2016 abgeschlossen sein. Atlas Copco, so Konzernvertreter, sei ein idealer Eigentümer, der das Potenzial von Oerlikon Leybold Vacuum vollumfänglich ausschöpfen könne.