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Grob- und Feinvakuum

Einführung in dieGrob- und Feinvakuum-Erzeugung

2

Grob- und Feinvakuum Erzeugung

Überblick

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3

Inhaltsverzeichnis

........................................................................................................................Seite

1 Drehschiebervakuumpumpen

1.1 Aufbau und Funktion ........................................................................ 41.2 Zubehör .............................................................................................. 9

2 Wälzkolbenvakuumpumpen

2.1 Aufbau und Funktion von Wälzkolbenvakuumpumpen .............. 122.2 Aufbau und Funktion von gasumlaufgekühlten

Wälzkolbenvakuumpumpen .......................................................... 152.3 Sondereinrichtungen und Zubehör................................................ 17

3 Flüssigkeitsringvakuumpumpen

3.1 Aufbau und Funktion ...................................................................... 203.2 Frischflüssigkeitsbetrieb ................................................................ 203.3 Kombinierter Flüssigkeitsbetrieb .................................................. 213.4 Umlaufflüssigkeitsbetrieb .............................................................. 21

4 Kondensatoren

4.1 Aufbau und Funktion ...................................................................... 224.2 Auslegung eines Kondensators...................................................... 23

5 Wärmetauscher

5.1 Aufbau und Funktion ...................................................................... 245.2 Auslegung eines Wärmetauschers ................................................ 25

6 Wahl der Vorpumpe ........................................................................ 26

7 Berechnungen

7.1 Leistungsbedarf einer Wälzkolbenvakuumpumpe ...................... 297.2 Saugvermögen eines Wälzkolbenvakuumpumpstandes ............ 307.2.1 Erstellung einer Saugvermögenskurve eines

Pumpstandes WOD 220 A .............................................................. 317.3 Volumetrischer Wirkungsgrad........................................................ 337.4 Berechnung des Leitwertes ............................................................ 337.5 Auspumpzeiten ................................................................................ 367.6 Einfluss von Undichtigkeiten auf Auspumpzeit

und Enddruck (Leckrate) ................................................................ 387.7 Trocknungsprozess.......................................................................... 397.8 Boyle-Mariottesches Gesetz .......................................................... 407.9 Auswahl eines Vakuumpumpstandes............................................ 40

8 Datensammlung

8.1 Bildzeichen ...................................................................................... 448.2 Begriffe der Vakuumtechnik............................................................ 468.3 Betriebsmittel .................................................................................. 508.4 Umrechnungstabellen .................................................................... 518.5 Verschiedene Stoffdaten ................................................................ 528.6 Desorptionsraten bei sauberen Oberflächen ................................ 548.7 Korrekturfaktor a ............................................................................ 548.8 Technische Daten Drehschiebervakuumpumpen ........................ 558.9 Technische Daten Wälzkolbenvakuumpumpen ............................ 588.10 Technische Daten Wälzkolbenvakuumpumpstände .................... 60

9 Formelsammlung ............................................................................ 62

1.1 Aufbau und Funktion

Ein typischer Vertreter der ölüberlagertenVerdrängervakuumpumpen ist die Dreh-schiebervakuumpumpe.

Die zentrale Arbeitseinheit einer Dreh-schiebervakuumpumpe ist das Pump-system. Es besteht aus dem Zylinder mitnach außen führenden Stutzen, die zumAnsaugen und Ausstoßen der zu fördern-den Gase dienen. Im Inneren des Zylin-ders befindet sich ein exzentrisch ange-ordneter Rotor. In den Schlitzen desRotors sind die Schieber eingepasst. Diean der Zylinderwand entlang gleitendenSchieber teilen den freien Innenraum inArbeitskammern. Während einer Rotor-drehung verändert sich das Kammervolu-men von Null bis zum maximalen Volu-men und verkleinert sich danach wiederkontinuierlich bis auf den Minimalwert.Hierdurch wird in den sichelförmigenKammern des Arbeitsraumes der eigentli-

che Pumpvorgang bewirkt. Mit der Ver-kleinerung des Kammervolumens erfolgtdie Kompression der eingeschlossenenGase. Die Kompression muss so starksein, dass der Gasdruck höher ist als derÖffnungsdruck des Auslassventiles. Dieserliegt etwa 200 mbar über dem Atmos-phärendruck. Drehschiebervakuumpum-pen werden in ein- und zweistufigen Ausführungen gebaut. Durch die Hinter-einan- derschaltung von zwei Pumpstufenwerden niedrigere Enddrücke als bei ein-stufigen Pumpsystemen erreicht. Derproblemlose Einsatz von Drehschieber-vakuumpumpen ergibt sich immer dann,wenn das abzupumpende Medium ein, beiBetriebstemperatur der Pumpe undAtmosphärendruck, nicht kondensierbaresGas ist. Beispielsweise in der chemischenIndustrie mit der Vielzahl von Destillatio-nen und Trocknungen müssen auchDämpfe gefördert werden, die währendder Kompressionsphase ganz oder teilwei-se in der Pumpe kondensieren können.Diese Kondensationen in der Pumpe sindimmer unerwünscht. Sie bewirken eineHerabsetzung der Schmierfähigkeit desBetriebsmittels und/oder fördern die Kor-rosion innerhalb der Pumpe. Weiterhin istdurch die Vermischung von Kondensatund Betriebsmittel eine Verschlechterungdes erreichbaren Enddruckes zu erwarten.

Dämpfe, die einen genügend hohenDampfdruck haben und das Pumpenölchemisch nicht zersetzen, können mit derDrehschiebervakuumpumpe gefördertwerden. Werden jedoch auch Stoffe geför-dert, die das Pumpenöl chemisch angrei-fen und zersetzen oder einen so niedrigenDampfdruck haben, dass trotz Gasballasteine Kondensation in der Pumpe nichtvermieden werden kann und deshalbdurch Verdünnung des Pumpöls eine Her-absetzung der Schmierfähigkeit stattfin-den würde, sollte ein anderer Vorpumpen-typ gewählt werden.

4

Drehschiebervakuumpumpen

1 Drehschiebervakuumpumpen (DSP)

Abb.1: Funktionsprinzip einer Drehschiebervakuumpumpe in ein- und zweistufiger Ausführung (Pfeiffer Vacuum GmbH).

1 Pumpenzylinder, 2 Kompressionsraum, 3 Rotor, 4 Schieber, 5 Gasballastbohrung, 6 Auspuff, 7 Ventil, 8 Ölstand, 9 Vakuum-anschluss, 10 Verbindungskanal

Ein- und zweistufige Drehschiebervakuum-pumpen mit Saugvermögen von 2,5 m3/hbis 630 m3/h, für End-Totaldrücke bis < 6 ·10-3 mbar zur Erzeugung von Grob-und Feinvakuum in Industrie, Forschungund Labor, sowie als Vorpumpe für dienicht gegen Atmosphäre verdichtendenVakuumpumpen wie Wälzkolbenvakuum-pumpen oder Turbopumpen.

5

Gasballast

Um DSP ihren Platz bei den oben beschrie-benen Applikationen in der Vakuumtechnikzu sichern, müssen diese Pumpen miteiner Vorrichtung ausgerüstet werden, diedas Fördern von bestimmten Mengen vonProzessdämpfen ermöglicht. Die technischsinnvollste Möglichkeit hierzu bietet dasGasballastprinzip. Die von Gaede angege-bene Methode des Gasballastes sieht vor,dass in den Schöpfraum der Pumpe dau-ernd eine dosierte Menge Frischgas einge-lassen und dadurch der Öffnungsdruckdes Auslassventils bereits erreicht wird,bevor der Dampf auf den der Pumpentem-peratur entsprechenden Sättigungsdampf-druck verdichtet ist und damit kondensiert.Der Frischgaseinlass, meist atmosphäri-sche Luft, aber auch speziell ausgewählteInert- oder Prozessgase, beginnt unmittel-bar, nachdem sich durch die entsprechen-de Schieberstellung der Schöpfraum vomSaugstutzen getrennt hat, wodurch einnegativer Einfluss auf die Verschlechte-rung des Enddruckes reduziert werdenkann.

Wasserdampfverträglichkeit

(nach DIN 28 426 bzw. PNEUROP)

„Die Wasserdampfverträglichkeit ist derhöchste Wasserdampfdruck, mit dem eineVakuumpumpe unter normalen Bedingun-gen (20 °C, 1013 mbar) reinen Wasser-dampf dauernd ansaugen und fördernkann. Sie wird in mbar angegeben.”

Die Wasserdampfverträglichkeit ändertsich mit:- höherer Umgebungstemperatur:

Wasserdampfverträglichkeit steigt.

- höherer Pumpentemperatur:Wasserdampfverträglichkeit steigt.

- höherem Gegendruck (auspuffseitig):Wasserdampfverträglichkeit sinkt.

- höherer Permanentgasmenge bei gleicher Wasserdampfmenge:Wasserdampfverträglichkeit steigt.

- Reduzierung der Gasballastmenge:Wasserdampfverträglichkeit sinkt.

- zunehmendem Wasserdampfanteil im Gasballast:Wasserdampfverträglichkeit sinkt.

Ausgehend von einem Verhältnis Gasbal-lastvolumen zu Saugvermögen von 10 %ergeben sich für verschiedene Betriebs-temperaturen die in der Tabelle 1 angege-benen Dampfverträglichkeiten. Der Öff-nungsdruck des Auslassventils beträgtdabei 1200 mbar. Es ist deutlich erkennbar,dass die Dampfverträglichkeit sehr starkvon der Betriebstemperatur abhängt.Hohe Dampfverträglichkeiten lassen sichnur durch Betriebstemperaturen, die deut-lich über 70 °C liegen, realisieren. Die obe-ren Grenztemperaturen werden durch diethermische Belastbarkeit des Betriebsmit-tels und der verwendeten Materialien,hauptsächlich der Elastomerdichtungen,bestimmt.

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abzupumpendes Medium ist Temperatur Kondensation Folge

im Betriebsmittel löslich TB > TS nein Ölverdünnung

TB < TS ja Ölverdünnung

im Betriebsmittel nicht löslich TB > TS nein –––––

TB < TS ja Emulsionsbildung

Tabelle 2

B 1333 (ps-pa)pWo= –––– · ––––––––––––– [mbar]S 1333 – ps

Gleichung 1

Verträglichkeiten für andere Dämpfe sindnach DIN 28 426 definiert.

Allgemein ist zu rechnen:

B pv (pSD – pAD) pSD – pLpD = –––– · –––––––––––––– + –––––––– [mbar]S pv – pSD pv – pSD

Gleichung 2

Betriebstemperatur (° C) qpv Wasserdampfverträglichkeit Styroldampfverträglichkeit

S (mbar) (mbar)

50 0,1 10 360 0,1 18 570 0,1 34 780 0,1 63 1290 0,1 134 18

Tabelle 1

Mit den Grundlagen der Thermodynamiklässt sich die Auswirkung des Gasballastesauf die Dampfverträglichkeit darstellen.Die Dampfverträglichkeit lässt sich danachfolgendermaßen berechnen:

B (m3/h)Gasballastmenge

S (m3/h)in einer Annäherung des Nennsaugvermögenseiner Pumpe

ps (mbar)Sättigungsdampfdruck des gepumpten Wasser-dampfes bei Betriebstemperatur der Pumpe

pa (mbar)Wasserdampfpartialdruck der atmosphärischenLuft (Praxiswert pa = 13 mbar)

pv (mbar)Druck im Auspuffstutzen der Pumpe

pSD (mbar)Sättigungsdruck des dampfförmigen Stoffes beiBetriebstemperatur der Pumpe

pAD (mbar)Partialdruck des dampfförmigen Stoffes in deratmosphärischen Luft

pL (mbar)Permanentgas-Partialdruck am Ansaugstutzen

pD (mbar)Dampfverträglichkeit

TB (°C)Betriebstemperatur der Pumpe

TS (°C)Siedetemperatur des abgesaugten Stoffes beimDruck am Auspuffstutzen der Pumpe

qpvS

Verhältnis von eingeströmter Gasballastmengezum Saugvermögen der Vorpumpe

pwo (mbar)Wasserdampfverträglichkeit nach PNEUROP

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Antrieb

Die Pumpen sind je nach Baugröße mitWechselstrom- oder Drehstrom-Motoren,die der speziellen Momentencharakteristikeiner Drehschiebervakuumpumpe ange-passt sind, ausgerüstet. Die Drehstrom-Motoren können sowohl mit Motoren-schutzschalter als auch mit in den Wick-lungen eingebrachten Kaltleiter-Tempera-turfühlern ausgeführt werden.

Soll ein vollwertiger Maschinenschutzerreicht werden, ist beim Betrieb der Dreh-strommotoren mit Kaltleiter-Temperatur-fühlern ein im Elektrohandel erhältlichesSteuergerät notwendig (Thermistor-schutzauslösegerät). Alle Motoren besitzendas von PNEUROP für den Kaltstart bei12 °C geforderte Anlaufmoment.

1 Öleinfüllschraube2 Kappe3 Überdruckventil4 Pumpenventil5 Aufnahmeständer6 Gassballastventil7 Ein-/Ausschalter mit Motorschutzschalter8 Hochvakuum-Sicherheitsventil9 Vakuumanschluss

10 Auspuffanschluss11 Pumpenventil12 Saugkanal13 Magnetventil14 Schieber

15 Rotor16 Arbeitsraum17 Pumpenzylinder18 Überwachungsanschluss19 Motor20 Grundplatte21 Kupplung22 Dynamo23 Radial-Wellendichtung24 Pumpstufe II25 Pumpstufe I26 Ölablass-Schraube27 Ölstandglas28 Ölniveau

Abb. 2 Schnittdarstellung einer zweistufigen Drehschiebervakuumpumpe (Pfeiffer Vacuum GmbH).

O-Ring Innerer Magnet

Äußerer Magnet

„Atmosphäre“„Atmosphäre“

Spalttopf

Rotorwelle Rotorwelle

„Vakuum“

„Vakuum“

„Vakuum“

„Vakuum“

Motorwelle Motorwelle

Schonbuchse

Kupplung

Radial-Wellendichtring

Magnetgekuppelte


Die neuen zweistufigen Drehschiebervaku-umpumpen für alle Anwendungen imGrob- und Fein-Vakuum setzen Zeichen imMarkt der Drehschiebervakuumpumpenmit Saugvermögen von 5, 10 und 20 m3/h.Das neue Antriebskonzept – die „integrier-te Magnetkupplung“ – macht die Pumpenhermetisch dicht. Die Trennung von Rotorund Motorwelle beseitigt das Problem derRadialwellendichtung. Der verschleißfreieAntrieb verhindert Leckagen (keine Ver-schmutzung durch auslaufendes Öl), mini-miert die Wartung und erhöht die MTTF(Meantime to failure) dieser Pumpenerheblich. Servicekosten und Wartungsin-tervall werden eingespart. (Abbildung 3)

Hochvakuum-Sicherheitsventil

Ein in die Pumpe eingebautes Hochvaku-um-Sicherheitsventil mit einer Leckratevon <1 · 10-5 mbar I/s trennt bei gewolltemund ungewolltem Stillstand die Pumpevom Rezipienten ohne Verzögerung undbelüftet die Pumpe. Das HV-Sicherheits-ventil spricht an, sobald die Nenndrehzahlder Pumpe um 10 % unterschritten wird;

es verhindert den Ölanstieg zum Rezipien-ten; belüftet das Pumpsystem mit demgeförderten Gas; öffnet verzögert, damitbei evakuiertem Rezipienten ein Druckaus-gleich zwischen Pumpe und Rezipienterreicht wird; ist unabhängig von derSpannung, der Frequenz und der Schutzartdes Antriebmotors und hat große Lei-tungsquerschnitte. Das Hochvakuum-Sicherheitsventil wird je nach Pumpentypdurch den Dynamo über das Magnetventiloder den Öldruck gesteuert.

Geräuschdämpfung

Die Geräuschdämpfung fördert die Laufru-he der Pumpe und verhindert den soge-nannten „Ölschlag“. Dabei wird demÖlkreislauf dauernd Gas in geringen Men-gen zugeführt. Die Geräuschdämpfung istso ausgelegt, dass nur das gepumpte Gasdem Ölkreislauf zugeführt wird. Die Verun-reinigungen von teuren bzw. empfindli-chen Gasen durch atmosphärische Luftwird dadurch verhindert. Die Geräusch-dämpfungseinrichtung ist von außenzugänglich. Im Bedarfsfall kann eine Neu-einstellung während des Betriebes derPumpe vorgenommen werden.

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Abb. 3 Herkömmliche Antriebsart Neuer verschleißfreier Antrieb mit Magnetkupplung

9

1.2 Zubehör

Abscheider

Kondensatabscheider (KAS)

In den Ansaug- und Auspuffleitungeneines Vakuumsystems können sich beimAbpumpen von Dämpfen Kondensate bil-den. Um die Pumpe vor diesen Kondensa-ten zu schützen, empfiehlt es sich, sowohlin der Ansaug- als auch in der Auspufflei-tung einen Kondensatabscheider vorzuse-hen.

Ölnebelabscheider (ONF)

Ölnebelabscheider werden auf den Aus-puffstutzen von Drehschiebervakuumpum-pen gesetzt. Sie verhindern die Luftver-schmutzung durch Ölnebel, die von denPumpen je nach Arbeitsdruck in mehr oderweniger großen Mengen ausgestoßenwerden. Der Abscheider besteht auszylindrischen Filterelementen und einemAluminiumgehäuse mit Ölsammelraum.

Ölrückführungseinrichtung (ORF)

Zum Sammeln und Zurückführen von ver-nebeltem Pumpenöl wurde die ORF ent-wickelt. Sie trägt zu einer Senkung der

Betriebskosten, vor allem bei Verwendungvon Spezialölen, wie es die Fluor- undKerntechnik fordert, bei. Dabei wird das imONF anfallende Öl in einem Behältergesammelt und beispielsweise mit einerFörderpumpe in die Vakuumpumpezurückgeführt.

Staubabscheider (STP, STR, STZ)

Wenn prozessbedingt Stäube anfallen,muss der Pumpe ein Staubabscheider vor-geschaltet werden. Entsprechend dem Ver-schmutzungsgrad der abgepumpten Gaseund Partikelgröße stehen verschiedeneAusführungen zur Verfügung.

Kristallisationskühler (KWK)

Der Kühler wird bei speziellen Verfahrender Halbleiterfabrikation z. B. beim LPCVD-Verfahren eingesetzt. Ein weiteres Anwen-dungsgebiet ist das Abkühlen von heißenGasen und Dämpfen auf Temperaturen,die auf die Lebensdauer der Drehschieber-vakuumpumpe keinen schädlichen Ein-fluss haben.

FAK

FAKONF

ONF

KAS KAS

OFC

FBL FAKSTPSTRSTZ

URB KWKZFO

ZFH

UNO/DUO

AUS EIN

ORF

ORF

BA

FFLE

KLF

Abb. 4ZubehörFAK – AktivkohlefilterFBL – BleicherdefilterKAS – KondensatabscheiderKLF – KühlfalleKWK– KristallisationskühlerONF – Ölnebelabscheider

ORF – ÖlrückführeinrichtungSTP – StaubabscheiderSTR – StaubabscheiderSTZ – StaubabscheiderURB – KatalysatorfalleZFH – HeizstabZFO – Zeolithfalle

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Adsorptionsfallen

…zur Verminderung von Ölrückströmung.Enddruck und Restgaszusammensetzungwerden durch Rückströmung von Kohlen-wasserstoffen aus Drehschiebervakuum-pumpen stark beeinflusst. Man setzt deshalb zum Erreichen eines ölfreienVakuums in der Prozesskammer auf derVorvakuumseite von HochvakuumpumpenFallen ein.

Zeolithfalle (ZFO)

Die Zeolithfalle verhindert durch Adsorpti-on die Rückströmung von Kohlenwasser-stoffen aus Drehschiebervakuumpumpenzu nachfolgenden Hochvakuum-Bauteilen.Durch Ausheizen bei 300 °C kann das Ad-sorptionsmittel regeneriert werden. DasRegenerationsintervall ist prozessabhängig.

Katalysatorfalle (URB)

Die Katalysatorfalle verhindert eine Rück-strömung von Kohlenwasserstoffen anein- oder zweistufigen Drehschiebervaku-umpumpen durch katalytische Verbren-nung zu CO2 und Wasserdampf bei einerBetriebstemperatur von 250 °C. Zur Selbst-reinigung genügt der durch die periodi-schen Belüftungen der Prozesskammerzugeführte Sauerstoff. Das Regenerations-intervall ist somit prozessunabhängig. Bei direktem Einbau der Falle auf denSaugstutzen und/oder beim Einsatz an ein-stufigen DSP ist Wasserkühlung erforder-lich.

Kühlfalle (KLF)

Die Kühlfalle verhindert durch Konden-sation die Rückströmung von Kohlenwas-serstoffen aus ein- oder zweistufigen Drehschiebervakuumpumpen. Die Kühl-falle bietet außerdem einen wirksamenSchutz für die DSP beim Pumpen vonaggressiven Medien. Sie kann mit ver-schiedenen Kühlmedien betrieben werden,z. B. LN2 oder CO2. Das Regenerations-intervall und der Kühlmittelverbrauch sindprozessabhängig.

Filter

…zum Schutz der Drehschiebervakuum-pumpe und des Betriebsmittels.

Die bei bestimmten Prozessen anfallendenDämpfe können einen negativen Einflussauf die Standzeit der Drehschiebervaku-umpumpe und der Betriebsmittel haben.Auch bei niedriger Konzentration derSchadstoffe in den Dampfgemischen kön-nen die Filter durch das hohe Adsorptions-vermögen gut eingesetzt werden.

Aktivkohlefilter (FAK)

Das Filter wird beim Anfall von H2S-, HCN-, Hg-, NH3-, SO2-Dämpfen, nitrosenGasen sowie dampfförmigen Lösungsmit-teln, Säuren und Laugen eingesetzt. DieAktivkohlefilter werden mit einer Füllunggeliefert. Ein Austausch der Aktivkohlefül-lung ist möglich. Die Standzeit der Filter-füllung ist prozessabhängig.

Bleicherdefilter (FBL)

Das Bleicherdefilter schützt die Drehschie-bervakuumpumpe sowie das Betriebsmit-tel durch Adsorption organischer Dämpfe.Ein Austausch der Bleicherdefüllung istmöglich. Die Standzeit der Filterfüllung istprozessabhängig. Das Filter wird beimAnfall von Peroxyden, Hydroperoxydenund Polykondensation in der Petro-, Kunststoff- und Harzchemie eingesetzt.

Ölfilter

Chemisches Ölfilter (OFC)

Das chemische Ölfilter wird in den Ölkreis-lauf von DSP geschaltet. Mit dem Ölfilterwerden Stäube bzw. Partikel, welche ausdem Fertigungsprozess in das Betriebsmit-tel gelangen, herausgefiltert. Außerdemwerden korrosive Substanzen aus demBetriebsmittel absorbiert. Damit wird derVerschleiß der Pumpe reduziert.

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Magnetgekuppelte Drehschiebervakuumpumpe

Drehschiebervakuumpumpen DuoLine

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Wälzkolbenvakuumpumpen

Wälzkolbenvakuumpumpe

Die Wälzkolbenvakuumpumpe stellt vomPrinzip her eine ideale, trocken arbeitendeVakuumpumpe dar. Sie ist, zusammen mitVorpumpen wie z. B. Drehschiebervaku-umpumpen und gasgekühlten Wälzkolben-vakuumpumpen, einsetzbar für alleApplikationen im Grob- und Feinvakuum-bereich, wo große Saugvermögenbenötigt werden.

Gasumlaufgekühlte


Die gasumlaufgekühlten Wälzkolbenvaku-umpumpen der Baureihe WGK unterschei-den sich von den nicht gekühlten Pumpender Baureihe WKP dadurch, dass sie ohneVorpumpen betrieben werden können. AlsEinzelpumpen können sie im Druckbereichvon 130 bis 1013 mbar eingesetzt werden.Der Verzicht auf Vorpumpen bringt denVorteil, dass das angesaugte Mediumdurch die Betriebsflüssigkeit dieser Pum-pen nicht verunreinigt wird, und dasskeine schädlichen Stoffe in das Abwassergeleitet werden. Durch Hintereinander-schalten zweier Pumpen kann der End-druck auf 20 bis 30 mbar gesenkt werden.In Kombination mit weiteren Wälzkolben-vakuumpumpen lässt sich der erreichteEnddruck bis in den Feinvakuumbereichverringern.

2.1 Aufbau und Funktion von


Die Wälzkolbenvakuumpumpe ist eine fürden Vakuumbetrieb entwickelte und abge-stimmte Verdrängerpumpe. Sie hat einhohes Kompressionsverhältnis, gepaartmit einem großen Saugvermögen imDruckbereich von 50 mbar bis 1 · 10-3 mbar.Die Arbeitsweise entspricht dem seit über100 Jahren bekannten Rootsprinzip, beidem sich zwei synchron laufende Kolbenberührungslos in einem Gehäuse drehen.

Die Pumpwirkung entsteht durch diegegenläufige Drehung der zwei achtförmi-gen Wälzkolben. Während zwischen denWälzkolben und dem Gehäuse Schöpfräu-me gebildet werden, dichten die Wälzkol-ben stetig gegeneinander ab, ohne sichselbst oder das Gehäuse zu berühren. Dergegenläufige, synchrone Ablauf der Wälz-kolben wird durch ein auf den verlänger-ten Wellenenden sitzendes Zahnradpaarbewirkt. Da im Schöpfraum keine Reibungauftritt, kann die Wälzkolbenvakuumpum-pe mit hoher Drehzahl betrieben werden(1500 – 3000 U/min) und die Schmierungim Schöpfraum entfällt. Die Schmierungbeschränkt sich auf die beiden vomSchöpfraum getrennt angeordneten Lager-und Getrieberäume. Das Fehlen hin- undhergehender Massen erlaubt zudem eineeinwandfreie dynamische Auswuchtung,so dass die Wälzkolbenvakuumpumpetrotz hoher Drehzahl sehr ruhig läuft.

Hohes Saugvermögen bei kleinen Abmes-sungen ist eines ihrer wesentlichen Merk-male.

Wird jedoch oberhalb eines bestimmtenDifferenzdruckes zwischen Ansaug- undDruckseite, der je nach Pumpengröße(Standart-Baureihe) zwischen 20 und 50 mbar und mehr liegt, ein effektivesKompressionsverhältnis von 1:2 über-schritten, kann es zu thermischer Überla-stung der Pumpe kommen. Die Folgenwären nicht nur ein Anlaufen bzw. Fest-stellen der Kolben, sondern unter Umstän-den die komplette Zerstörung der Pumpe.

Abhängig vom Verfahren kombiniert mandie trocken verdichtende Wälzkolbenvaku-umpumpe mit verschiedenen Vorpumpen,z. B. Drehschiebervakuumpumpen, Flüs-sigkeitsringvakuumpumpen, mehrstufigenWälzkolbenvakuumpumpen oder in spezi-ellen Fällen in Reihe geschaltete gasum-laufgekühlte Wälzkolbenvakuumpumpen.

2 Wälzkolbenvakuumpumpen (WKP)

13

Die Zeichnung zeigt eine Wälzkolbenvaku-umpumpe im Längsschnitt. Die Förder-richtung ist senkrecht von oben nachunten, so dass vom Saugstrom mitgeris-sene flüssige oder feste Partikel nachunten abfließen können. Die Lager derRotorwellen sind in den beiden Seitentei-len angeordnet.

Auf der einen Seite sind Lager als Festlager, auf der anderen Seite Lager mitverschiebbarem Innenring ausgeführt, umdie ungleichen Ausdehnungen zwischenGehäuse und Kolben zu ermöglichen.

Die Schmierung der Lager erfolgt durchSpritzscheiben. Zwischen Lager undSchöpfraum befindliche Einbauten wieLabyrinthabdichtsysteme, Schleuderringeund Ölrücklaufkanäle verhindern einDurchtreten des Schmieröls zumSchöpfraum. Die Durchführung derAntriebswelle nach außen wird bei denNormalausführungen mit sperrölüberla-gerten Radialwellendichtringen abgedich-tet. Zur Schonung der Welle laufen dieDichtringe auf einer Schonbuchse.

Abb. 5 Schnittdarstellung einer Wälzkolbenvakuumpumpe (WKP 500 A, Pfeiffer Vacuum GmbH).

1 Motor2 Loslager3 Sauganschluss4 Wälzkolben5 Labyrinthabdichtung

6 Getriebe7 Überströmventil8 Schöpfraum9 Ölstandsglas

10 Ölrücklauf

11 Temperieranschluss12 Druckanschluss13 Festlager

14


Überströmventil

Das Überströmventil ist durch Kanäle oderLeitungen mit der Saug- und der Drucklei-tung der Pumpe verbunden. Ein gewichts-belasteter Ventilteller, der auf die zulässigeDruckdifferenz der jeweiligen Pumpenabgestimmt ist, öffnet bei Überschreitungdieser Druckdifferenz und lässt, je nachGasanfall, einen mehr oder wenigergroßen Teil des angesaugten Gases vonder Druck- zur Saugseite zurückströmen.Durch diese Einrichtung ist es möglich, dieWälzkolbenvakuumpumpe schon beiAtmosphärendruck einzuschalten und

Motor und Pumpe vor Überlastung zuschützen. Ein weiterer Vorteil liegt darin,dass schon bei Atmosphärendruck durchdie Zusammenarbeit von Wälzkolben-vakuumpumpen und Vorpumpen einhöheres Saugvermögen als das der Vorpumpe zur Verfügung steht. Dadurchwerden die Evakuierungszeiten verkürztund die Wälzkolbenvakuumpumpen können auch ohne Schwierigkeiten beiDruckanstieg durch Gasausbrüche in kontinuierlicher Betriebsweise die anfal-lenden Gasmengen abpumpen.

➀

➁

➁ ➂

➂

➃

WKP 1000 A

UNO 120A

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102

101

10–3 10–2 10–1 100 101 102

p [mbar]103

S [

m3 /

h]

Abb. 6 1) Saugvermögenskurve der Vorpumpe2) Saugvermögenskurve der Wälzkolbenvakuumpumpe (bei 7 mbar zugeschaltet)3) Saugvermögenskurve der Wälzkolbenvakuumpumpe mit Überströmventil4) Gewinn am Saugvermögen durch 3

Serienvakuumpumpstand WOD 900 A (Pfeiffer Vacuum GmbH) bestehend aus WKP 1000 A und UNO 120.

15

Abb. 7 Schnittdarstellung einer gasumlaufgekühlten Wälzkolbenvakuumpumpe WGK(Pfeiffer Vacuum GmbH).

1 Ansaugstutzen2 Loslager3 Labyrinthabdichtung4 Getriebe5 Ölschauglas

6 Kühlgaseinlass7 Rotor8 Schöpfraum9 Gaskühler

10 Druckstutzen

11 Temperieranschluss12 Ölrücklauf13 Festlager

2.2 Aufbau und Funktion von

gasumlaufgekühlten


Für extreme Einsatzfälle wurden die gas-umlaufgekühlten Wälzkolbenvakuumpum-pen entwickelt, die sich uneingeschränktfür hohe Differenzdrücke und Kompressi-onsverhältnisse einsetzen lassen. Durcheine sinnvolle Gasumwälzung wird beidieser Pumpe die Wärme direkt am Ortihrer Entstehung, nämlich im Gas, beimDurchlaufen der Kompressionen- undAusstoßphase abgeführt. Dadurch kanndiese Pumpe unter Arbeitsbedingungeneingesetzt werden, die mit normalen Wälz-

kolbenvakuumpumpen nicht möglich sind.Wälzkolben und Gehäuse sind so gestaltet,dass eine zusätzliche Arbeitsphase einge-schaltet ist. Während der Schöpfraumgegen Saug- und Druckstutzen abge-schlossen ist, strömt abgekühltes Gas vonder Druckseite her in den Schöpfraum. Erwird bis auf Gegendruck aufgefüllt.

Die Steuerung des Kaltgaseintritts erfolgtdurch die Wälzkolben, so dass keinezusätzlichen und anfälligen Steuerelemen-te erforderlich sind. Eine Überhitzung istselbst bei Betrieb auf Enddruck, also beigeschlossener Saugleistung ausgeschlos-sen.

16


Kühlgasanschluss

Seitlich am Gehäuse der Pumpe befindensich Kühlgasanschlüsse zur Kühlung derPumpe. Die gewählte Geometrie der Kol-ben verhindert sogar ein Rückströmen vonKühlgas zur Saugseite, unabhängig vonder Druckdifferenz und der Drehzahl derPumpe. Somit wird das Saugvermögennicht beeinflusst.

Wärmetauscher und Motoren

(für gasumlaufgekühlte

Wälzkolbenvakuumpumpen)

Zum Betrieb der Pumpe wird am Gasaustrittsstutzen ein Wärmetauscher angebracht. Je nach benötigter Antriebs-leistung können Flanschmotoren bzw.

Fußmotoren mit oder ohne Getriebe ein-gesetzt werden. Die notwendigen Wärme-tauscher und Motoren werden aus wirt-schaftlichen Gründen auf den jeweiligenBedarfsfall ausgelegt.

Antriebe für WKP und WGK

Motor- und Pumpenwelle sind mit einerelastischen Kupplung verbunden. Die Wel-lendurchführung der Pumpe zur Motorsei-te ist mit Radialwellendichtringen ausgerü-stet, welche auf einer auswechselbarenSchonbuchse laufen. Der Raum zwischenden Dichtringen ist über ein Standglas(Öler) mit Sperröl gefüllt. Das Sperröl soll-te dem jeweiligen Betriebsmittel derPumpe entsprechen.

PHASE I

Raum 3 steht mit dem Saugstutzen 5 inVerbindung und saugt bei Drehung derWälzkolben 1 und 2 Gas mit dem Druck p1

an.

PHASE II

Raum 3 ist sowohl gegen den Saugstutzen5 als auch gegen den Kaltgaseinlass 4 abgeschlossen.

PHASE III

Über den Kaltgasumlauf strömt kaltes Gasin den Raum 3, bis der Gegendruck p2

erreicht wird.

PHASE IV

Raum 3 ist sowohl gegen den Kaltgasein-lass 4 als auch gegen den Druckstutzen 6 verschlossen.

PHASE V

Raum 3 steht mit Druckstutzen 6 in Verbin-dung und das am Saugstutzen 5 und amKalteinlass 4 angesaugte Gasgemisch wirdausgestoßen. Hinter dem Kühler 7 strömtein Teil – entsprechend der am Saugstut-zen 5 angesaugten Gasmenge – zur näch-sten Pumpe bzw. ins Freie.

76

4

5 p1

1 24

3

p2

76

4

5 p1

1 24

3

p2

76

4

5 p1

1 24

3

p2

76

4

5 p1

1 24

3

p2

76

4

5 p1

1 24

3

p2

Phase I Phase II Phase III Phase VPhase IV

Abb. 8 Prinzip der gasumlaufgekühlten Wälzkolbenvakuumpumpe WGK (Pfeiffer Vacuum GmbH).

17

Abb. 9 Schnittdarstellung einer Wälzkolbenvakuumpumpe WKP 500 A (Pfeiffer Vacuum GmbH).

1 Zahnräder2 Öl-Spritzscheibe3 O-Ringdichtung4 Wälzkolben5 Überströmventil

6 Anschluss für 6 Getrieberaumabsaugung7 Öler8 Radialwellendichtringe9 Motor

10 Kupplung11 Loslager12 Messanschluss13 Festlager14 Sperrgasanschluss

2.3 Sondereinrichtungen und Zubehör

18


Messanschlüsse

Bei vielen Wälzkolbenvakuumpumpenbesteht die Möglichkeit, an Saug- undDruckseite der Pumpe Messanschlüsse zunutzen. Hierzu können z. B. die vorhande-nen Verschlussschrauben durch ISO-KFEinschraub-Kleinflansche ersetzt werden.Dies ermöglicht den Anschluss von ent-sprechenden Temperatur- und Druckauf-nehmern zur Überwachung der Pumpe.

Sperrgasanschluss

Beim Fördern von Lösungsmitteln bzw.von reaktiven Gasen besteht die Gefahreiner starken Schädigung des Schmiermit-tels durch Kondensation. Reaktive Gaseoder Dämpfe können zusätzlich Teile desGetrieberaumes angreifen. Durch den Ein-lass eines Sperrgases im Bereich der Wel-lendurchführung zwischen Arbeits- undGetrieberaum kann diese Gefahr weitge-hend vermieden werden. Als Sperrgaswerden Inertgase, meist Stickstoff (N2),verwendet.

Getrieberaumabsaugung

Bei allen Prozessen, wo große Wälzkolben-vakuumpumpstände kurze Taktzeiten reali-sieren sollen (Schnellevakuierung), ist eszweckmäßig, die Getrieberäume einerWälzkolbenvakuumpumpe mit einer sepa-raten Vakuumpumpe über je einen Ölab-scheider vorzuevakuieren bzw. auszupum-pen. Das hat eine hohe Zeitersparnis zurFolge. Meist ist auch der Anschluss derGetrieberäume zur Vorvakuumseite derPumpe möglich, oder man verbindet diesedirekt mit der Saugleitung der entspre-chenden Vorpumpe.

Spaltrohrmotor

Eine besondere Antriebsart stellt der(Antrieb mit) Spaltrohrmotor dar. Dabei istder Rotor des Motors im Vakuum angeord-net. Ein dünnwandiges, nicht magneti-sches Rohr zwischen Rotor und Stator desMotors stellt die Abdichtung gegen Atmo-

sphäre dar. Der Vorteil des Spaltrohrmo-tors ist der Wegfall einer dem Verschleißunterliegenden Wellendurchführung (z. B.Radialwellen-Dichtringe). Durch seine Kon-struktion bedingt ist er nur für saubereBetriebsbedingungen zu empfehlen, dadieser Motor keine bessere Schutzart als IP 22 und keinen „Ex-Schutz“ zulässt.

Oberflächenschutz

Bei Prozessen, bei denen Gefahr besteht,dass die abzupumpenden Medien korrosivsind und dadurch alle produktberührtenTeile der Pumpe angegriffen werden, kön-nen diese mit einem beständigen Ober-flächenschutz versehen werden.

Nachfolgende Oberflächenbehandlungen,medienabhängig, sind möglich:

-vernickeln-Auftrag einer Nickelschicht auf alleproduktberührten Bauteile der Pumpe(innen).

-phosphatieren-Als kurzfristiger Oberflächenschutz, z. B.für Lagerhaltung und Transport, kann derProduktraum der Pumpe phosphatiert, mitStickstoff geflutet und vakuumdicht ver-schlossen werden.

Dichtungen

Die Wälzkolbenvakuumpumpen werdenmit O-Ringen aus VITON ausgerüstet. FürSonderanwendungen können alle Pumpenmit den für die entsprechenden Anwen-dungsfälle erforderlichen O-Ringen bzw.Dichtungswerkstoffen ausgerüstet werden.

z. B.– VITON/ PTFE-ummantelt– EPDM – KALREZ

19

Wälzkolbenvakuumpumpe WKP 500 A

PackageLineWälzkolbenvakuumpumpstand

20

Flüssigkeitsringvakuumpumpen

Dieser Pumpentyp ist vom Prinzip eineKombination aus einer „isotherm“ ver-dichtenden Vakuumpumpe mit einemMischkondensator. Die bei der Verdich-tung entstehende Wärme wird zum größ-ten Teil über die Betriebsflüssigkeit abge-führt. Die Pumpe eignet sich hervorragendzum Pumpen von zur Polymerisation nei-genden Gasen. Unter Verwendung ent-sprechender Werkstoffe, wie z. B. Edel-stahl, können korrosive Gase und Dämpfe,die bei entsprechendem Dampfdruck inder Flüssigkeitsringvakuumpumpe kondensieren, problemlos gepumpt werden.


Im Vergleich zur Drehschiebervakuum-pumpe haftet der Flüssigkeitsringvakuum-pumpe der Nachteil eines verhältnismäßigschlechten Enddruckes an, welcher durchden Dampfdruck der Betriebsflüssigkeit,meist Wasser, bestimmt ist. Bei einerBetriebstemperatur von höchstens 15 °Ckann man an der Flüssigkeitsringvakuum-pumpe einen Enddruck von ca. 20 mbarerreichen, wobei die Pumpe dann schonim Kavitationsbereich arbeitet. Eine durchLuftzugabe kavitationsfrei arbeitende Flüs-sigkeitsringvakuumpumpe wird besten-

falls ca. 25-30 mbar erreichen. Dement-sprechend erreicht eine Kombination ausWälzkolben- und Flüssigkeitsringvakuum-pumpe einen Enddruck von ca. 1 mbar. Eingroßer Vorteil der Flüssigkeitsringvakuum-pumpe besteht in der Möglichkeit, dasBetriebsmittel der Pumpe (Flüssigkeits-ring) dem abzupumpenden Medium anzu-passen, sowie in der Möglichkeit, ankom-mendes Kondensat mit abzupumpen. DieKombination von Wälzkolbenvakuumpum-pe, Gasstrahler und Flüssigkeitsringvaku-umpumpe erreicht einen Enddruck von ca. 0,2 mbar. Sollen kleinere Drücke erreichtwerden, muss eine weitere Wälzkolben-vakuumpumpe vorgeschaltet werden.

Das Laufrad sitzt exzentrisch im Gehäuse.Durch die Laufraddrehung bildet die Be-triebsflüssigkeit im Gehäuse einen mitum-laufenden Flüssigkeitsring, der sich vonder Laufradnabe abhebt. In das so entstan-dene Vakuum tritt das Fördergas durchden Saugschlitz ein. Nach fast einer Um-drehung nähert sich der Flüssigkeitsringwieder der Nabe und schiebt das verdich-tete Fördergas durch den Druckschlitz aus.

3.2 Frischflüssigkeitsbetrieb

Bei diesem Betrieb wird zur Erzeugung desFlüssigkeitsringes ständig frische Betriebs-flüssigkeit zugeführt. Hierbei ist die Tem-peratur des Flüssigkeitsringes und deszugeführten Betriebsmittels gleich.

Vorzugsweise verwendet man den Frisch-flüssigkeitsbetrieb bei nicht umweltbelas-teten Prozessen.

3 Flüssigkeitsringvakuumpumpen

6

1

2

3

4

5

Abb. 10 Schnittdarstellung einer einstufigen Flüssigkeitsring-vakuumpumpe (Siemens).

1 Rotor2 Rotorwelle3 Gehäuse4 Ansaugkanal5 Flüssigkeitsring6 Flexibler 6 Auslasskanal

21

1 3

2

4

5

6

1 „Frische Betriebsflüssigkeit“

2 Gas „Ein“3 Flüssigkeitsring-

vakuumpumpe4 Gas „Aus“5 Abscheider6 „verbrauchte“

Betriebsflüssigkeit

TA – TBKB = FB ––––––––––TA – TF

Gleichung 3

KB (m3/h)Frischflüssigkeitsbedarf im kombinierten Betrieb

FB (m3/h)Betriebsflüssigkeitsstrom

TA (°C)Temperatur der rückgeführten, „umlaufenden“Betriebsflüssigkeit = Austrittstemperatur im Pum-penstutzen

TB (°C)Temperatur der Betriebsflüssigkeit

TF (°C)Temperatur der Frischflüssigkeit

1

2

3

4

5

67

8

1 Gemischte Betriebs-flüssigkeit

2 Gas „Ein“3 Flüssigkeitsringvaku-

umpumpe4 Gas „Aus“5 Abscheider6 Kondensataustrag7 „verbrauchte“

Betriebsflüssigkeit8 „Frische“

Betriebsflüssigkeit

3.4 Umlaufflüssigkeitsbetrieb

(geschlossener Kreislauf)

Bei diesem Betrieb wird die verbrauchteBetriebsflüssigkeit im geschlossenenKreislauf kontinuierlich über einen Wärme-tauscher gekühlt. Von Zeit zu Zeit mussverdunstete Betriebsflüssigkeit nachgefülltwerden.

Vorzugsweise verwendet man denUmlaufflüssigkeitsbetrieb zum Pumpenvon gesundheitsschädlichen und umwelt-gefährdenden Gasen.

3.3 Kombinierter Flüssigkeitsbetrieb

Im Vergleich zum Frischflüssigkeitsbetriebwird hierbei die „neue“ Betriebsflüssigkeitin der Flüssigkeitsringvakuumpumpe kon-tinuierlich mit der abgeschiedenenBetriebsflüssigkeit aus dem Abscheidergemischt. Die restliche Flüssigkeit wirdaus dem Abscheider zur Entsorgung abge-führt.

1

2

3

8

7

6

5

4

10

9

1 Betriebsflüssigkeit2 Gas „Ein“3 Flüssigkeitsring-

vakuumpumpe4 Gas „Aus“5 Abscheider6 Kondensataustrag7 Wärmetauscher8 Kühlwasser „Aus“9 Kühlwasser „Ein“

10 Betriebsflüssig-keitsergänzung

Abb. 11 Frischflüssigkeitsbetrieb

Abb. 12 Kombinierter Flüssigkeitsbetrieb

Abb. 13 Umlaufflüssigkeitsbetrieb

22

Kondensatoren

4 Kondensatoren


Bei vielen Vakuumverfahren, beispielswei-se Trocknung und Destillation, fallenDämpfe (vorwiegend Wasserdampf) oft-mals in Mengen an, die die Wasserdampf-kapazität der Drehschiebervakuumpumpeüberschreiten. In diesem Falle bildet einvorgeschalteter Kondensator einen wirksa-men Schutz für die Pumpe. Das Saugver-mögen des Kondensators ist überdies fürDämpfe sehr hoch, wodurch sich Pump-bzw. Trocknungszeiten beachtlich verkür-zen lassen. Der während des Prozesses freiwerdende Dampf wird an den von demKühlmedium durchflossenen Kühlschlan-gen niedergeschlagen. Das sich bildendeflüssige Kondensat gelangt vom Konden-sationsraum über eine Rohrleitung in denKondensatsammelbehälter. Einer Rückver-dampfung des Kondensates bei Erreichendes Dampfdruckes kann durch gezielteVerwendung von Druckmessgeräten,Magnetventilen und einer geeignetenSteuerung begegnet werden.

S (m3/h)Saugvermögen des Vakuumpumpstandes

mbar · m3

R (––––––––––)kmol · KUniverselle Gaskonstante R = 83,14

TGas (K)Gaseintritts-Temperatur

p (mbar)(Arbeits-)Druck

Q·

(kg/h)Durchsatz der Stoffkomponente pro Stunde

M (kg/kmol)molare Masse

A (m2)Kühlfläche

kJQ·

w (–––)hKondensationswärme/-menge pro Stunde

kJk (––––––––––)h · m2 · KWärmeübergangskoeffizient

Tm (K)Mittlere Temperaturdifferenz

kgQ·

H2O (–––)hZu kondensierende Wasserdampfmenge pro Stunde

kJqH2O (–––)kgVerdampfungswärme

TW ein (K)Kühlwasser-Eintrittstemperatur

TW aus (K)Kühlwasser-Austrittstemperatur

∆Tgroß (K)Größte Temperaturdifferenz

∆Tklein (K)Kleinste Temperaturdifferenz

TS (K)Siedetemperatur bei Kondensationsdruck (im Beispiel 1, Seite 23, TS = TS H2O)

1 Auffanggefäß2 Kondensations-

raum3 Kühlschlange4 Absperrventil5 Belüftung6 Schauglas7 Ablassventil

Abb. 14 Kondensator (KS, Pfeiffer Vacuum GmbH)

23

4.2 Auslegung eines Kondensators

Beispiel 1:

a) Berechnung des erforderlichen Saugvermögens des Pumpstandes:

TGas Q·

1 Q·

2 Q·

nS = R · –––– ·�–– + ––– + · · · ––– � [m3/h]p M1 M2 Mn

313 100 10S = 83,14 · –––– ·�–––– + ––– � [m3/h]

100 18 29

S = 1535 m3/h

b) Berechnung der Kühlfläche des Kondensators:

QW A = ––––– [m2]k · Tm

Gleichung 5

kJQW = QH2O · qH2O�––�h

Gleichung 6

∆Tgroß + ∆Tklein Tm = ––––––––––––––– [k]2

Gleichung 7

1 Kondensator2 Kondensat-2 Sammelgefäß3 Belüftungsventil4 Schwimmer-2 schalter5 Ablassventil

6 Absperrventil7 Wälzkolben-2 vakuumpumpe8 Überströmventil9 Zwischen-2 kondensator

10 Drehschieber-2 vakuumpumpe

11 Hochvakuum-2 Sicherheitsventil

12 Ölnebelab-2 scheider

13 Ablassschraube

∆Tgroß = Ts – TW ein

∆Tklein = Ts – TW aus

W kJk ≈ 1000 –––– = 3600 ––––––––m2 K h · m2 K

∆Tgroß = 318 – 298 = 20 K

∆Tklein = 318 – 308 = 10 K

20 + 10Tm = ––––––– = 15 K

2

Q·

W = 100 · 2257 = 225700 kJ/h

225700A = ––––––––– ≈ 4,5 m2

3600 · 15ist die erforderliche Kühlfläche des Kondensators.

Abb. 15 Prinzipieller Aufbau eines Wälzkolbenvakuumpump-standes (Pfeiffer Vacuum GmbH).

Gleichung 4

Zu kondensierende Wassermenge/DampfQ·

H2O = 100 kg/hintegrierter Gasanteil (Luft) im Wasser-dampf (ca. 10 %)

Q·

L = 10 kg/h

Gaseintritts-TemperaturTGAS = 40 °C

KühlwassertemperaturTW ein = 25 °C

KühlwassertemperaturTW aus = 35 °C

ArbeitsdruckpA = 100 mbar

Molare Masse von WasserM1 = 18 kg/kmol

Molare Masse von LuftM2 = 29 kg/kmol

Achtung!

Ist TS kleiner als TW ein bzw. TW aus

ist keine Kondensation möglich.

24

Wärmetauscher


Ein Wärmetauscher ist ein Behälter, indem, durch eine möglichst dünne Wan-dung getrennt, zwei Medien so aneinandervorbeigeführt werden, dass sie bei Vor-handensein einer TemperaturdifferenzWärme gegeneinander austauschen, ohnedass sich die beiden Medien mischen. EinMedium durchströmt den Mantelraum unddas zweite Medium den Rohrraum. DerDurchfluss durch den Mantelraum wirdmittels Umlenkblechen, die in Form undAbstand dem Einsatzfall angepasst sind,so gesteuert, dass möglichst viel Querströ-mung zu den Rohren entsteht. Der Durch-fluss durch den Rohrraum wird je nachZweckmäßigkeit, Geschwindigkeit undDruckverlust ein- oder mehrwegig ausge-führt.

Wärmetauscher können sowohl innerhalbeines mehrstufigen Wälzkolbenvakuum-pumpstandes zur Zwischenkühlung alsauch zum Betrieb von gasgekühlten Wälz-kolbenvakuumpumpen eingesetzt werden.Bei gasumlaufgekühlten Wälzkolbenvaku-umpumpen wird direkt am Gasaustritts-stutzen der Pumpe ein Wärmetauschernachgeschaltet, wobei im Anschluss einTeil des gekühlten Gases als Kühlgaszurück in die Pumpe geführt wird. Der Ein-satz von Wärmetauschern ist durch dieKompression des gepumpten Gases (vonp1 auf p2) und die damit verbundene Tem-peraturerhöhung (von T1 auf T2) begrün-det. Mit Hilfe dieser Anordnung schütztman Pumpe und Pumpstand vor einerthermischen Überlastung, welche zumAusfall führen kann.

Man unterscheidet:

● Rohrbündelkühler:

für alle Anwendungen. (Faustformel)3 kW Motorleistung der Pumpe entsprechen 1 m2

Tauscherfläche des Kühlers.

● Lamellenkühler:

nur für saubere Gase, preiswerte Alternative.(Faustformel)1 kW Motorleistung der Pumpe entspricht 1 m2 Tauscherfläche des Kühlers.

Materialauswahl

Die wichtigsten Funktionen in einem Rohr-bündelwärmetauscher haben die Innen-rohre. Einmal bilden sie die Wärmeaus-tauschfläche, und zum anderen bewirkendie Rohrwandungen die absolute Tren-nung der beiden Medien gegeneinander.

Der Werkstoffauswahl der Innenrohremuss besondere Beachtung geschenktwerden, denn ein Durchbruch der Rohr-wandung hätte zwangsläufig ein Mischender Medien und damit Ausfall des Wärme-tauschers zur Folge.

A (m2)Tauscherfläche

kJQ· �–––�hAuszutauschende Wärmemenge pro Stunde

P (kW)(Errechnete) erforderliche Motorleistung

Tm (K)Mittlere Temperaturdifferenz zwischen Gasund Kühlmedium

TG ein (K)Gaseintritts-Temperatur

TG aus (K)Gasaustritts-Temperatur

TW ein (K)Kühlwasser-Eintrittstemperatur

TW aus (K)Kühlwasser-Austrittstemperatur

5 Wärmetauscher

25

5.2 Auslegung eines Wärmetauschers

Die zu installierende Motorleistung für einen bestimmten Arbeitsbereich einer gasumlaufgekühlten Wälzkolben-vakuumpumpe (WGK) wird mit P = 15 kWerrechnet.

Da die errechnete Motorleistung ein Maßfür die abzuführende Wärmemenge dergasumlaufgekühlten Wälzkolbenvakuum-pumpe ist, muss folglich die Wärmemen-ge, um eine Überhitzung der Pumpe zuvermeiden, mit Hilfe eines Wärmetau-schers abgeführt werden.

Beispiel 2

MotorleistungP = 15 kW

Gaseintritts-TemperaturTG ein = 120 °C = 393 K

Gasaustritts-TemperaturTG aus = 50 °C = 323 K(Annahme)

Kühlwassereintritts-TemperaturTW ein = 30 °C = 303 K

Kühlwasseraustritts-TemperaturTW aus = 40 °C = 313 K(Annahme)

k ≈ 50 für Lamellenkühlerk ≈ 180 für Rohrbündelkühlerk-Werte für den Druckbereich von Atmo-sphäre bis ca. 50 mbar.

Q·

A = –––––– [m2]k · Tm

Q·

= P · 3600 [kJ/h]

1 W = 1 J/s1 kW = 3600 kJ/h

(TG ein – TW aus) – (TG aus – TW ein)∆ Tm = –––––––––––––––––––––––––––– [K]TG ein – TW ausIn (––––––––––––)TG aus – TW ein

Gleichung 8

Q·

= 15 · 3600 = 54.000 kJ/h

(393 – 313) – (323 – 303) ∆Tm = ––––––––––––––––––––––– ≈ 43 K393 – 313

In (––––––––––)323 – 303für Lamellenkühler mit k ≈ 50:

54.000AL = ––––––– ≈ 25 m2 Tauscherfläche50 · 43

für Rohrbündelkühler mit k ≈ 180:

54.000AR = –––––––– ≈ 7 m2 Tauscherfläche180 · 43

26

Wahl der Vorpumpe

6 Wahl der Vorpumpe

Drehschiebervakuumpumpe

Sofern vom Verfahren her kein störenderEinfluss auf die Funktion zu befürchten ist,bietet sich die Drehschiebervakuumpumpeals wirtschaftlichste Vorpumpe für denWälzkolbenvakuumpumpstand an. Siezeichnet sich durch ein außerordentlichhohes Verdichtungvermögen bei konstan-tem Saugvermögen über einen breitenDruckbereich aus. Selbst bei geöffnetemGasballast verdichtet die einstufige Dreh-schiebervakuumpumpe noch von rund 0,5mbar auf 1000 mbar. Somit erreicht einWälzkolbenvakuumpumpstand mit dieserVorpumpe bei geöffnetem GasballastventilEnddrücke von 10-2 mbar und niedriger.

Wasserdampf, viele Lösungsmitteldämpfeund andere Dämpfe, die einen genügendhohen Dampfdruck haben und das Pum-penöl chemisch nicht zersetzen, wie z. B.Alkohole, halogenierte Kohlenwasser-stoffe, leichte Normalparaffine und vieleandere, können mit der Drehschiebervaku-umpumpe abgesaugt werden.

Flüssigkeitsringvakuumpumpe

Es müssen jedoch auch Stoffe abgesaugtwerden, die das Vorpumpenöl chemischangreifen und zersetzen, oder einen soniedrigen Dampfdruck haben, dass trotzGasballast eine Kondensation in derPumpe nicht vermieden werden kann und deshalb durch Verdünnung des Pum-penöles eine Herabsetzung der Schmier-fähigkeit stattfinden würde. In solchen Fällen stellt die Flüssigkeitsringvakuum-pumpe eine geeignete Lösung dar.

Im Vergleich zu den Drehschiebervakuum-pumpen haftet der Flüssigkeitsringvaku-umpumpe der Nachteil eines verhältnis-mäßig schlechten Enddruckes an, welcherdurch den Dampfdruck der Betriebsflüssig-keit bestimmt ist. Wird Wasser von 15 °Cverwendet, kann man an der Flüssigkeits-ringvakuumpumpe einen Enddruck vonetwa 20 mbar erwarten, wobei die Flüssig-

keitsringvakuumpumpe dann schon imKavitationsbereich arbeitet. Eine durchLuftzugabe kavitationsfrei arbeitende Flüs-sigkeitsringvakuumpumpe wird besten-falls 25–30 mbar erreichen. Dementspre-chend erreicht eine Kombination aus Wälzkolben- und Flüssigkeitsringvakuum-pumpe etwa 1 mbar Enddruck.


mit Gasstrahler

Die Kombination von Wälzkolbenvakuum-pumpe, Gasstrahler und Flüssigkeitsring-vakuumpumpe erreicht einen Enddruckvon 0,2 mbar. Sollen kleinere Drücke er-reicht werden, muss eine weitere Wälzkol-benvakuumpumpe vorgeschaltet werden.

Beim Absaugen umweltsschädigenderStoffe darf die Flüssigkeitsringvakuum-pumpe nicht mit Frischwasser betriebenwerden. Es muss dann ein geschlossenerKreislauf vorgesehen werden, bei demeine geeignete Betriebsflüssigkeit zumEntzug der Verdichtungswärme über einenWärmetauscher geleitet wird.

Gasumlaufgekühlte


Als weitere Vorpumpenvariante bietet sichdie Wälzkolbenvakuumpumpe selbst an,nämlich in der gasumlaufgekühlten Aus-führung für hohe Druckdifferenzen. DaWälzkolbenvakuumpumpen völlig trockenarbeiten, bietet ihr ausschließlicher Einsatzeine Lösung, wenn Pumpen mit flüssig-keitsgedichtetem Schöpfraum ausschei-den. Die Einsatzgebiete sind:

- Absaugen und Verdichten von Heliuman Kryostaten

- Absaugen und Verdichten von SF6

- saubere Rückgewinnung von Gasenund Dämpfen verschiedenster Art beiverfahrenstechnischen Prozessen, z. B.Destillation, Auspumpen von Molekular-sieben u. a.

27

Abb. 16 Abhängigkeit des erreichbarenEnddruckes bzw. Arbeitsdruckes von derStufenzahl beim Evakuieren mitWälzkolbenvakuumpumpen (für Luft).

p [mbar]

10-1 100 101 102 103

S [

m3 /

h]

102

103

104

105

1

4

3

2

Abb. 17 Saugvermögensverlauf eines vier-stufigen Wälzkolbenvakuumpumpstandes

1 WGK 15002 WGK 4000 – WGK 15003 WGK 8000 – WGK 4000 – WGK 15004 WGK 18000 – WGK 8000 – WGK 4000 –

WGK 1500

- Abpumpen und Fördern von giftigen Stoffen in geschlossenen Systemen

- Auspumpen von Behältern mit sehrgroßem Volumen.

Wälzkolbenvakuumpumpstände mit gas-umlaufgekühlten Wälzkolbenvakuumpum-pen lassen sich mit sehr unterschiedlicherSaugcharakteristik ausbilden. Im Extrem-fall kann man über den gesamten Druck-bereich von 1 bar bis 10-3 mbar ein nahezukonstantes Saugvermögen erreichen,wobei die einzelnen Pumpenstufen im Ver-

hältnis 2 : 1 bis 3 : 1 abgestuft sein kön-nen. Dazu müssen allerdings die Wälz-kolbenvakuumpumpen mit entsprechendstarken Motoren ausgerüstet werden undanstelle der Überströmventile müssenAuslassventile zur Atmosphäre hin vorge-sehen werden.

Abbildung 16 gibt einen Überblick über diefür einen bestimmten Betriebsdruck erfor-derliche Stufenzahl. Diese Werte gelten fürLuft und die meisten Gase und Dämpfe.Beim Absaugen von Helium und Wasser-stoff sind jedoch mehr Stufen erforderlich.

Derart ausgelegte Pumpstände dienenhauptsächlich zum raschen Evakuierengroßer Volumina. Abbildung 17 zeigt dieSaugvermögenskennlinie eines derartigenPumpstandes.

Stufe V IV III II I

Enddruck < 10-3 mbar 2·10-2 mbar 1 mbar 20-30 mbar 100-200 mbar

Arbeits- ➞ ➞ ➞ ➞ ➞1000 mbar

druck 5·10-3 mbar 5·10-2 mbar 2 mbar 30-50 mbar 300 mbar

WKP WKP WGK WGK WGK

(WKP)

28

Wahl der Vorpumpe

Maximales Kompressionsverhältnis

Durch die Spalte zwischen den Wälzkolbenund dem Pumpgehäuse strömen abge-saugte Gase und Dämpfe in RichtungSaugseite zurück. Diese Rückströmungmindert das effektive Saugvermögen derWälzkolbenvakuumpumpe und wirkt sichum so ungünstiger aus, je höher derGegendruck selbst ist und je weiterAnsaug- und Gegendruck auseinander lie-gen. Das maximale Kompressionsverhält-nis Km ist erreicht, wenn das gesamtegeförderte Gas wieder zurückströmt, alsodas effektive Saugvermögen gleich Nullwird. Der Km–Wert dient zur Beurteilungder Leistungsfähigkeit der Wälzkolbenva-kuumpumpen und wird zur rechnerischenBestimmung ihres effektiven Saugvermö-gens benötigt. In der Praxis misst man denKm–Wert bei blindgeflanschten Saugstut-zen für die gewünschten Gegendrücke.Abbildung 18 stellt das maximale Kom-pressionsverhältnis in Funktion vom Aus-stoßdruck für Wälzkolbenvakuumpumpender Baureihe WKP dar.

Man erkennt an Hand dieses Diagramms,dass die Wälzkolbenvakuumpumpe beimVerdichten gegen Atmosphäre nur eingeringes Kompressionsvermögen hat. Essteigt sodann stetig an, um bei einemGegendruck von etwa 2 mbar seinen maxi-malen Wert von 50 bis 70 zu erreichen. Der dann folgende Abfall beruht auf derim molekularen Strömungsbereich ver-stärkt auftretenden Spaltkompression mitRückförderung. Aufgrund ihres Kompres-sionsvermögens muss die Wälzkolbenva-kuumpumpe der Baureihe WKP sinnvollmit solchen Vakuumpumpen – so genann-ten Vorpumpen – kombiniert werden, diegegen Atmosphäre ein hohes Verdich-tungsvermögen haben, wie z. B. Dreh-schiebervakuumpumpen, eine Wälzkol-benvakuumpumpen der Baureihe WGK,oder es müssen entsprechend viele Wälz-kolbenvakuumpumpen hintereinandergeschaltet werden, wenn es der Prozesserfordert. So kombiniert, stellt sie eineideale Vakuumpumpe für einen weitenDruckbereich dar, der sich praktisch vomAtmosphärendruck bis etwa 0,001 mbarerstreckt.

p [mbar]10-1 100 101 102

Km

10-2

101

102

30WKP 250 A, WKP 500A

WKP 1000 A/AD, WKP 4000 A/AD, WKP 6000 A/AD

WKP 2000 A/ADWKP 8000, WLP 12000WKP 18000, WKP 25000

Abb. 18 Maximales Kompressionsverhält-nis Km

1) für Wälzkolbenvakuumpumpen(WKP) beim Absaugen von Luft2).

1) Diese Km–Werte gelten für Pumpen diemit Nenndrehzahl laufen.

2) Für Helium sind die Werte mit dem Faktor 0,66 zu multiplizieren.

29

7.1 Leistungsbedarf einer


Die Wälzkolbenvakuumpumpe ist einereine Verdrängerpumpe ohne innere Vor-verdichtung. Daher ist ihr Energiebedarfsowohl der Druckdifferenz zwischen Saug-und Druckstutzen als auch dem theoreti-schen Schöpfvolumen proportional.

Sth (m3/h)Theoretisches Saugvermögen der Wälzkolben-vakuumpumpe

∆p (mbar)Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckstutzen

ηmech

Mechanischer Wirkungsgrad der Pumpe (η � 0,85 für Wälzkolbenvakuumpumpen)

P (kW)Leistungsbedarf bzw. Motorleistung

Die mechanischen Verluste sind geringund können je nach Antriebsart mit 5 %bzw. 15 % angesetzt werden. Es empfiehltsich, im Schaltschrank Schütze fürSchweranlauf zu verwenden. Nach demHochlauf ist der Leistungsbedarf im Fein-vakuumbereich gering.

Beispiel 3

Eine Wälzkolbenvakuumpumpe WKP 8000soll Gas von 0,5 mbar auf 5 mbar verdich-ten (Sth = 8000 m3/h).Gesucht ist die Antriebsleistung P in kW.

Theoretisches Saugvermögen der Wälz-kolbenvakuumpumpe Sth = 8000 m3/h

Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckstutzen ∆ p = 4,5 mbar

Wirkungsgrad der Pumpe ηmech = 0,85

Lösung:

8000 · 4,5P = –––––––––––– = 1,18 kW Antriebsleistung36000 · 0,85

p [mbar]101 103102

Km

100

101

102

WGK 500

WGK 1500

WGK 4000, WGK 8000

Abb. 19 Maximales Kompressionsverhältnis Km1) für gasumlaufgekühlte Wälzkolbenva-

kuumpumpen (WKP) beim Absaugen von Luft2).

1) Diese Km–Werte gelten für Pumpen die mit Nenndrehzahl laufen.

2) Für Helium sind die Werte mit dem Faktor 0,66 zu multiplizieren.

Sth · ∆pP = –––––––––––– [kW]36000 · � mech

Gleichung 9

7 Berechnungen

Berechnungen

pv aS = Sth · (1 – ––– · –––) [m3/h]p Km

30

Berechnungen

7.2 Saugvermögen eines

Wälzkolbenvakuumpumpstandes

Das Saugvermögen der Wälzkolben-vakuumpumpe ist im gesamten Ansaug-bereich von Gegendruck, also auch vomSaugvermögen der Vorpumpe, abhängig.

Kombiniert man die Wälzkolbenvakuum-pumpe mit verschiedenen Vorpumpen, so bekommt man jeweils andere Saugver-mögenskurven über den gesamten Druckbereich für die gleiche Wälzkolben-vakuumpumpe. Bei einer Wälzkolbenvaku-umpumpe kann das effektive Saugvermö-gen daher nur in Beziehung zu einerbestimmten Vorpumpe angegeben wer-den. Aus diesem Grund wird bei Wälzkol-benvakuumpumpen als Kenngröße dastheoretische Saugvermögen (auch Nenn-saugvermögen genannt) angeführt.

Für eine definierte Vorpumpe errechnetsich das Saugvermögen in guter Annähe-rung zu:

S (m3/h)Saugvermögen der Wälzkolbenvakuumpumpe amSaugstutzen

Sth (m3/h)Theoretisches Saugvermögen der Wälzkolben-vakuumpumpe

Sv (m3/h)Saugvermögen der Vorpumpe beim Druck pv

KmS = Sth · ––––––––––––––– [m3/h]Sth SvKm +––– – (–––)1,5

Sv Sth

Gleichung 10

Sv · pvp = –––––– [mbar]S

Gleichung 11

und der zugeordnete Ansaugdruck zu:

pV pv3 – p3

––– � 2,5 → a =–––––––––– [mbar]p 0,963 · pv

3

PV ––– � 2,5 → a = 1p

Gleichung 13

Gleichung 12

pv (mbar)Vorvakuum (Gegendruck)

p (mbar)Ansaugdruck der Wälzkolbenvakuumpumpe

∆p (mbar)Eingestellte Druckdifferenz am Überströmventilder Wälzkolbenvakuumpumpe

Km

Maximales Kompressionsverhältnis derWälzkolbenvakuumpumpe bei pv

aKorrekturfaktor a (siehe Seite 54, Abb. 26)

ηvol

Volumetrischer Wirkungsgrad

Will man von einem ganz bestimmtenAnsaugdruck gegen einen konstantenGegendruck (z. B. Kondensationsdruck ineinem Kondensator) verdichten, errechnetsich das Saugvermögen in guter Annähe-rung zu:

Die Berechnung des Saugvermögens nachden vorstehenden Gleichungen 10 oder 12gilt nur für den Fall, dass das Überström-ventil an der Wälzkolbenvakuumpumpegeschlossen ist, also pv-p kleiner als die

31

Sv · (p + ∆p)S = –––––––––––– [m3/h]

p

Gleichung 14

am Überströmventil eingestellte Druckdif-ferenz ist. Im Ansprechbereich des Über-strömventils errechnet sich das Saugver-mögen dann zu:

In dieser Gleichung bedeutet ∆p die amÜberströmventil der Wälzkolbenvakuum-pumpe eingestellte Druckdifferenz. ImZweifelsfall muss die Berechnung überden Km-Wert (Gleichung 10 oder 12) undüber das Überströmventil (Gleichung 14)durchgeführt werden. Der niedrigste sichergebende Wert ist dann der richtige.

Beispiel 4

Eine Wälzkolbenvakuumpumpe WKP 4000(Sth= 4000 m3/h) soll von 5 mbar auf 20mbar verdichten. Gesucht ist das Saugvermögen.

Km-Werte nach Abbildung 18 für pv = 20 mbar → Km = 34

pv · aS = Sth · (1 – ––––––) [m3/h]

p · Km

pvFür ––– = 4 ergibt sich aus Gleichung 12p

→ a = 1

20 · 1S = 4000 · (1 – ––––––) = 3529 m3/h

5 · 34 bei 5 mbar.

7.2.1 Erstellung der Saugvermögenskurve

eines Wälzkolbenvakuumpumpstandes

WOD 220 A

Der Pumpstand WOD 220 A besteht auseiner einstufigen Drehschiebervakuum-pumpe UNO 35 und einer Wälzkolben-vakuumpumpe WKP 250 A.

Beispiel 5

(siehe auch Diagramm Abb. 20)

Berechnung für den Druckbereich desgeschlossenen Überströmventils an der Wälzkolbenvakuumpumpe (nach Gleichung 10 und 11).

Sau

gve

rmö

gen

[m

3 /h

]

102

103

104

101

100

10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103

Ansaugdruck p [mbar]

Sv7/pv7

Sv6/pv6

Sv5/pv5

Sv4/pv4

Sv3/pv3 Sv2/pv2 Sv1/pv1

(Sv8/pv8)

S8/p8

S7/p7

S6/p6S5/p5

S4/p4S3/p3 S2/p2 S∆6

S∆5 S∆4S∆3

S∆2 S∆1

S1/p1

Abb. 20: Saugvermögenskurve zum Beispiel 5

32

Berechnungen

Sv1 = 34 m3/hpv1 = 100 mbar

(Saugvermögen Sv1 beim Druck Pv1 derVorpumpe)

12S1 = 270 –––––––––––––––––––– = 163 m3/h

270 3412 + –––––– – (––––)

1,5

34 270

34 · 100p1 = ––––––––– = 21 mbar

163

Sv2 = 34 m3/hpv2 = 10 mbar

33S2 = 270 –––––––––––––––––––– = 218 m3/h

270 34 1,5

33 + –––––– – (––––)34 270

34 · 10p2 = ––––––––– = 1,5 mbar

218

Sv3 = 30 m3/hpv3 = 0,75 mbar

47S3 = 270 –––––––––––––––––––– = 277 m3/h

270 30 1,5

47 + –––––– – (––––)30 270

30 · 0,75p3 = ––––––––– = 0,1 mbar

227 = 1,0 x 10-1 mbar

Sv4 = 20 m3/hpv4 = 0,1 mbar

38S4 = 270 –––––––––––––––––––– = 199 m3/h

270 20 1,5

38 + –––––– – (––––)20 270

20 · 0,1p4 = ––––––––– = 0,01 mbar

199 = 1,0 · 10-2 mbar

Sv5 = 12 m3/hpv5 = 0,04 mbar

30S5 = 270 –––––––––––––––––––– = 154 m3/h

270 12 1,5

30 + –––––– – (––––)12 270

12 · 0,04p5 = ––––––––– = 0,0031 mbar

154 = 3,1 · 10-3 mbar

Sv6 = 5 m3/hpv6 = 0,02 mbar

30S6 = 270 –––––––––––––––––––– = 96 m3/h

270 12 1,5

30 + –––––– – (––––)5 270

5 · 0,02p6 = ––––––––– = 0,001 mbar

96 = 1 · 10-3 mbar

Sv7 = 1,0 m3/hpv7 = 0,012 mbar

30S7 = 270 –––––––––––––––––––– = 27 m3/h

270 1,0 1,5

30 + –––––– – (––––)1,0 270

1,0 · 0,012p7 = ––––––––––– = 0,00044 mbar

27 = 4,4 · 10-4 mbar

Sv8 = 0,1 m3/hpv8 = 0,01 mbar

30S8 = 270 –––––––––––––––––––– = 3 m3/h

270 0,1 1,5

30 + –––––– – (––––)0,1 270

0,1 · 0,01p8 = ––––––––– = 0,00033 mbar

3 = 3,3 · 10-4 mbar

Berechnung für den (Druck-) Bereich desgeöffneten Überströmventils an der Wälz-kolbenvakuumpumpe (nach Gleichung 14).

34 (1000 + 53)S∆1 = ––––––––––––––– = 36 m3/h

1000 bei 1000 mbar

34 (300 + 53)S∆2 = ––––––––––––––– = 40 m3/h

300 bei 300 mbar

34 (100 + 53)S∆3 = ––––––––––––––– = 52 m3/h

100 bei 100 mbar

34 (30 + 53)S∆4 = ––––––––––––– = 94 m3/h

30 bei 30 mbar

34 (20 + 53)S∆5 = ––––––––––––– = 124 m3/h

20 bei 20 mbar

34 (7 + 53)S∆6 = ––––––––––––– = 291 m3/h

7 bei 7 mbar

33

7.3 Volumetrischer Wirkungsgrad

Oft wird bei der Berechnung des Saugvermögens mit dem volumetrischenWirkungsgrad ηvol gearbeitet.

Sηvol = –––––Sth

Gleichung 15

Kmηvol = –––––––––––––––– ySth Sv Km + ––– – �–––�

1,5

Sv Sth

Gleichung 16

Das Saugvermögen von Wälzkolben-vakuumpumpen wird direkt vom Saug-vermögen der Vorpumpe beeinflusst. Es bieten sich daher eine Vielfalt von Kom-binationsmöglichkeiten an.

Für die Auslegung von Wälzkolbenvaku-umpumpen ist zu beachten, dass der volu-metrische Wirkungsgrad bei gleicherAbstufung mit steigendem Ansaugdruckstark abfällt. Erreicht man z. B. bei einertheoretischen Abstufung von 10:1 bis 10-1

mbar einen volumetrischen Wirkungsgradvon 0,85, so sinkt er bei 4 mbar bereits auf0,7 ab und liegt an diesem Punkt bei Dau-erbetrieb bereits außerhalb des wirtschaft-lichen Bereiches, während bei 10-1 mbar inGrenzfällen noch mit einer theoretischenAbstufung von 20:1 gearbeitet werdenkann. Zwischen 10 und 100 mbar mussdann mit einer Abstufung zwischen 5:1 bis2:1 gearbeitet werden.

7.4 Berechnung des Leitwertes

Das Saugvermögen eines Vakuumpump-standes wird durch die bis zum Rezipien-

ten zwischengeschalteten Leitungen undBauelemente, wie z. B. Ventile und Fede-rungskörper, mehr oder weniger gemin-dert. Je länger die Leitung und je engerder Querschnitt desto größer sind die Verluste.

Für die rechnerische Erfassung der Leitungswerte wird in der Praxis mit demLeitwert L gearbeitet. Außer von Längeund Durchmesser der Leitung ist er vonder Strömungsart und den Stoffdaten2) desabgepumpten Mediums abhängig. Für dieVakuumtechnik kommen hauptsächlichlaminare und molekulare Strömungen inFrage. Im Bereich der laminaren Strömungist der Leitwert druckabhängig, im moleku-laren Strömungsbereich ist er druckunab-hängig.

Universell für alle Druckbereiche in derVakuumtechnik und für alle Gasartenerrechnet sich der Leitwert für rundeRohre

L (m3/h)Leitwert

S (m3/h)Saugvermögen am Beginn der Leitung (Pumpe)

Seff (m3/h)Saugvermögen am Ende der Leitung (Rezipient)

p (mbar)Druck am Beginn der Rohrleitung

peff (mbar)Druck am Ende der Rohrleitung

pm (mbar)p + peffMittlerer Druck = –––––––2

r (cm)Rohrradius

l (cm)Rohrlänge

T (K)Temperatur des Gases

kgM ––––––

k molMolare Masse des Gases

η (Pa · s)Zähigkeit des Gases

pv · aηvol = 1– –––––––p · Km

2) Hinweis: Stoffdaten imAnhang. Kap.8.5,Seite 52

34

Berechnungen

3,6 · r3 r · pm TL = ––––– · (0,039 –––––– + 30 √

—–––––

–– )l η M

[m3/h]

Gleichung 17

oder für Luft von 20 °C:

3,6 · r3

L = –––––– (2150 · r · pm + 95) [m3/h]l

Gleichung 18

Laminarer Strömungsbereich

Im laminaren Strömungsbereich (Abbil-dung 21) kann das zweite Glied in derKlammer vernachlässigt werden, so dasssich dann für Luft vereinfacht ergibt:

r4 · pmL = 7750 ––––––– [m3/h]l

Gleichung 19

Luft laminar 20 °C

Molekularer Strömungsbereich

Im molekularen Strömungsbereich (Abbil-dung 21) kann das erste Glied der Klam-mer vernachlässigt werden, so dass sichdann für Luft ergibt:

r3

L = 340 ––– [m3/h]l

Gleichung 20

Luft molekular 20 °C

Bei der Hintereinanderschaltung von Einzelleitwerten gilt:

1L = ––––––––––– [m3/h]

1 1 1–– + –– + –– L1 L2 L3

Gleichung 21

Bei Parallelschaltungen von Leitwertengilt:

Gleichung 22

L = L1 + L2 + L3...[m3/h]

Effektives Saugvermögen

Effektiver Druck

Aus dem Leitwert L und dem Saugvermö-gen S am Anfang der zu berechnendenRohrleistungsstrecke errechnet sich daseffektive Saugvermögen Seff am Ende derRohrleitung zu:

Gleichung 23

und

1 L · SSeff = –––––– = ––––– [m3/h]

1 1 L + S–– + –– L S

Gleichung 24

S · ppeff = ––––– [mbar]

Seff

35

100

10

d [

cm

]

110-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103

p [ mbar ]

Übergangsgebiet

laminar

molekular

Abb. 21Darstellung derStrömungsbereichein Abhängigkeit vonDruck und Leitungs-durchmesser

Nennweite (mm) 10 25 40 63 100 160 200 250 350 500 1000

SchrägsitzDurchgangsventil

0,12 0,25 0,35 0,35 0,6 1,10 1,35 – – – –

Eckventil 0,1 0,2 0,25 0,3 0,35 0,60 0,85 1,0 1,2 1,6 2,9

Krümmer 90°, D = 3d 0,03 0,07 0,12 0,2 0,3 0,5 0,6 0,75 1,0 1,4 2,8

Tabelle 3Äquivalente Rohrlänge in mverschiedener Bauelemente fürVakuum

Beispiel 6

Ein an einem kontinuierlich arbeitendenTrockner einzusetzender Pumpstand wirdauf Grund der anfallenden Gasmenge amPumpstutzen einen Druck von 0,15 mbarerreichen. Das Saugvermögen beträgtdabei 3500 m3/h. Es ist eine Leitung miteinem Durchmesser von 200 mm und10 m Länge mit drei 90° Bögen und einemEckventil vorgesehen.

Gesucht sind das effektive Saugvermögenund der Druck am Trockner.

Äquivalente Rohrlänge nach Tabelle 3:Für einen Rohrbogen DN 200 � 0,6 m undfür ein Eckventil DN 200 � 0,85 m.

Einzusetzende Gesamtlänge = 10 + 3 · 0,6 + 0,85 = 12,65 m

Da sich der mittlere Druck erst aus derRechnung ergibt, wird er zunächstgeschätzt und mit 0,17 mbar eingesetzt.

Gesamtleitwert:

3,6 · 103

L = –––––––– · (2150 · 10 · 0,17 + 95)1265

L = 10670 m3/h

3500 · 10670 Seff = ––––––––––––– = 2635 m3/h

3500 + 10670

3500 · 0,15 peff = ––––––––––––– = 0,199 ≈ 0,2 mbar

2635

0,2 + 0,15 pm = ––––––––––––– = 0,175 mbar

2

Der tatsächliche mittlere Druck beträgt0,175 mbar. Er verändert aber das Ergeb-nis kaum, wie folgende Nachrechnungzeigt:

3,6 · 103

L = –––––––– · (2150 · 10 · 0,175 + 95)1265

L = 10978 m3/h

3500 · 10978 Seff = ––––––––––––– = 2655 m3/h

3500 + 10978

3500 · 0,15 peff = ––––––––––––– = 0,198 ≈ 0,2 mbar

2655

36

Berechnungen

Beispiel 7

Am Ende der Rohrleitung, die genausoausgelegt ist wie im vorhergehenden Bei-spiel, soll bei 0,2 mbar für Luft noch eineffektives Saugvermögen von 2900 m3/herreicht werden.

Für welches Saugvermögen S und fürwelchen Ansaugdruck p muss der Pump-stand ausgelegt werden?

Die Länge der rechnerischen Leitung istbereits mit 12,65 m gegeben. Da der zuerwartende Ansaugdruck gering unter 0,15 mbar liegt, wird der mittlere Ansaug-druck wieder mit 0,17 mbar geschätzt.Damit ergibt sich wieder ein Leitwert von:

L = 10670 m3/h

Durch Umstellung erhält man aus

S · L L · SeffSeff = ––––– → S = –––––––S + L L – Seff

10670 · 2900S = ––––––––––––– = 3982 m3/h

10670 – 2900

und aus

S · p peff = ––––––

Seff

Seff · peffp = –––––––– S

2900 · 0,2 p = –––––––––– = 0,146 mbar

3982

0,2 + 0,146pm = ––––––––––– = 0,173 mbar

2

Bei dieser geringen Abweichung zum ein-gesetzten Wert (0,17 mbar) erübrigt sicheine korrigierende Nachrechnung.

7.5 Auspumpzeiten

Die Auspumpzeiten werden zunächst vomSaugvermögen des Pumpstandes unddem Volumen des Rezipienten bestimmt.Weitere Einflüsse auf die Auspumpzeit

haben die Dichtheit der Gesamtvakuum-anlage, die Dimensionierung derAbsaugleitung sowie im Rezipienten vor-handene verdampfende Flüssigkeiten undentgasende Materialien wie poröse odergroßflächige Füllgüter und verschmutzteWandungen.

Ist das Saugvermögen S für den zuberechnenden Druckbereich p1 und p2

konstant, so ergibt sich die Auspumpzeitzu:

Beispiel 8

Ein Rezipient von 12 m3 soll von 1000 mbar (Atmosphärendruck) auf 15 mbar in 0,3 h evakuiert werden. Wiegroß muss das erforderliche Saugvermö-gen sein?

Durch die Umstellung der Gleichung 25erhält man:

V p1S = –– In –––t p2

12 1000S = ––– In ––––– = 168 m3/h0,3 15

V (m3)Volumen des Rezipienten

S (m3/h)Saugvermögen des Pumpstandes am Saugstutzen

Sv (m3/h)Saugvermögen der Vorpumpe

p1,2 (mbar)Druck (Druckbereich von p1 bis p2)

∆p (mbar)Eingestellter Differenzdruck am Überströmventil der Wälzkolbenvakuumpumpe

t (h)Auspumpzeit

V p1t = –– In ––– [h]

S p2

Gleichung 25

37

Nach dieser Berechnung muss mit demeinzusetzenden Vakuumpumpstand über-all zwischen 1000 mbar und 15 mbar min-destens ein Saugvermögen von 168 m3/ham Rezipienten erreicht werden. Meist hatman es jedoch mit Pumpständen zu tun,deren Saugvermögen sich in Abhängigkeitvom Ansaugdruck stark verändert, oft biszum Faktor 10 und mehr. Es gibt dannmehrere Verfahren, die Auspumpzeit zubestimmen.

Verfahren

Das im Einzelfall gebräuchlichste Verfah-ren besteht darin, den Saugvermögensver-lauf über dem Druck in mehrere Teildruck-bereiche zu zerlegen, in welchen sich dasSaugvermögen wenig verändert. Für dieseeinzelnen Teildruckbereiche sind die Teil-auspumpzeiten mit jeweiligen mittlerenSaugvermögen einzeln nach Gleichung 25zu berechnen und zur Gesamtauspumpzeitzusammenzufassen. Ein solches Berech-nungsbeispiel ist in Beispiel 9, Abbildung22, Teilbereich 2 – 5, dargestellt.

Mitunter lässt sich für einen bestimmtenDruckbereich das Saugvermögen durcheine Gleichung ausdrücken. Das ist z. B.bei Wälzkolbenvakuumpumpen mit geöff-netem Überströmventil der Fall. Je nach

Abstufung zur Vorpumpe betrifft das dannetwa den Bereich von 1000 auf 10 bis 20mbar. Hier gilt in guter Annäherung fürdas Saugvermögen:

Beispiel 9

Abbildung 22 zeigt die kombinierteBerechnung der Auspumpzeit einer dich-ten, sauberen 200 m3-Kammer von 1000 mbar auf 10-2 mbar nach gegebenerSaugvermögenskurve.

Für den Druckbereich 1000 bis 10 mbar (inAbbildung 22, Abschnitt 1), ist die Teilaus-pumpzeit t1 nach Gleichung 26 berechnet.Für den Druckbereich 10 bis 10-2 mbar istnach Gleichung 25 vorzugehen, indem dasSaugvermögen in die Druckbereiche 2 bis5 unterteilt und die einzelnen Teilaus-pumpzeiten t2 bis t5 berechnet werden.

Durch Addition aller Teilauspumpzeiten t1 bis t5 ergibt sich die Gesamtauspumpzeittges � 3,3 Stunden bei idealen Verhältnis-sen.

5000

4000

3000

2000

1000

0

S [

m3 /

h]

p [mbar]10-3 10-2 10-1 100 101 102 103

5 4 3 2 15

Auspumpzeit einer 200 m3 Kammer.

200 1000 + 70

180 10 + 70t1 = = 2,8800 hIn

200 10

1600 5t2 = = 0,0870 hIn

200 5

2800 2t3 = = 0,0654 hIn

200 2

3800 1t4 = = 0,0366 hIn

200 1

4500 0,01t5 = = 0,2050 hIn

tges = 3,2740 hvon 1000 bis 10 mbar:

180 (p + 70)

pS =

Vt =

180In

p1 + 70

p2 + 70 Abb. 22AbschnittweiseBerechnung derAuspumpzeiten

Gleichung 26

V p1 + ∆pt = –– In –––––––– = [h]S p2 + ∆p

38

Berechnungen

7.6 Einfluss von Undichtigkeiten auf

Auspumpzeit und Enddruck (Leckrate)

Bei der Dimensionierung von Vakuum-pumpständen sind auch die Undichtigkei-ten der Gesamtanlage zu berücksichtigen.Sie werden als Leckrate bezeichnet und inmbar l/s angegeben. Die Leckrate ist aufGrund bekannter Spalte von Durchführun-gen, Dichtungen etc. berechenbar odermittels Druckanstiegsmethode feststellbar.Unter Berücksichtigung der Leckrate istdas erforderliche Saugvermögen beieinem bestimmten Druck:

Serf (m3/h)Erforderliches Saugvermögen des Pumpstandes am Rezipienten

p (mbar)Arbeitsdruck

mbar lqL =(–––––––)s

Gesamt-Leckrate(der Anlage)

Beispiel 10

Gegeben: Leckrate qL = 11,68 mbar l/sGesucht: erforderliches Saugvermögen bei1 mbar, 10-1 und 10-2 mbar

3,6 · qL 3,6 · 11,68Serf = –––––––– = –––––––––– = 42 m3/h

p 1

bei 1·10-1 mbar:Serf = 420 m3/h

bei 1·10-2 mbar:Serf = 4200 m3/h

Trägt man in die nach Beispiel 9 ermittelteSaugvermögenskurve die sich unterBerücksichtigung der Leckrate ergebeneKurve zum Vergleich ein (Abbildung 23),so erkennt man:

– bei 1 mbar ist die Leckrate noch ver-nachlässigbar klein,

– bei 10-1 mbar belastet sie das Saugver-mögen bereits mit ca. 10 % und

– bei 10-2 mbar beträgt sie ca. 96 % des Saugvermögens.

Eine Nachrechnung der Auspumpzeit mitdieser Leckrate ergibt eine Verlängerungzwischen 1 und 10-2 mbar um ca. 50 % von0,205 auf 0,31 h. Der erreichbare Enddruckdes Pumpstandes nach Beispiel 9 (Abbil-dung 22) wird durch diese Leckrate auf 9,4 ·10-3 mbar begrenzt.

s [m

3 /h

]

5000

4000

3000

2000

1000

0

1

2

10-3 10-2 10-1 100 101 102 103

p [mbar]Abb. 23Einfluss der Leckrate auf das Saugvermögen eines Wälzkolben-vakuumpumpstandes.

1 Saugvermögenskurve ohne Berücksichtigung der Leckrate(nach Beispiel 9).

2 Saugvermögenskurve mit Berücksichtigung der Leckrate (nach Beispiel 10).

Gleichung 27

3,6 · qLSerf = ––––––– = [m3/h]

p

39

Erklärung:

Der Druck p wird mit 10 mbar angenom-men, da bei diesem Druck und 20 °C Was-ser verdampft (siehe Dampfdruckkurvevon Wasser, Abbildung 24).

293 40 10V = 83,14 –––– (––– + –––)10 18 29V = 6253 m3

bzw. S = 6253 m3/“Zeiteinheit“

Gleichung 28

T Q1 Q2 Q3V = R –– (–– + –– + –––) = [m3]

p M1 M2 …Mn

Temperatur [°C]

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 10010-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

102

103

Was

serd

amp

fdru

ck [

mb

ar]

GASFÖRMIG

Sublimieren

Verdampfen

FLÜSSIGFEST

Schmelzen

Tripelpunkt(0,01° C, 6,09mbar)

Abb. 24Dampfdruckkurve von Wasser (z.B. 11).

7.7 Trocknungsprozess

Bei einem Trocknungsprozess müssen 40 kg Wasser, die bei einer Temperaturvon 20 °C verdampfen sollen, abgepumptwerden. Zusätzlich strömen durch ein Leckim Rezipienten 10 kg Luft ein.

V (m3)(Gas-) Volumen

T (K)Temperatur

p (mbar)(Arbeits-) Druck

kgM = (––––––)kmolMolare Masse jeder Komponente

Q·

(kg)Durchsatz jeder Komponente

mbar · m3

R = (––––––––––)kmol · K

Universelle Gaskonstante (R = 83.14)

Beispiel 11

Berechnung des abzupumpenden Volu-mens bzw. des erforderlichen Saugvermö-gens am Saugstutzen des Pumpstandes:

Molare Masse von WasserM1 = 18 kg/kmol

Molare Masse von LuftM2 = 29 kg/kmol

Dampfdruck von WasserpD � 23 mbar (bei 20 °C)

Temperatur (TC = 20 °C)T = 293 K

Druck (gewählt gemäß Diagramm)p = 10 mbar

WasseranfallQ1 = 40 kg

LeckluftQ2 = 10 kg

40

Berechnungen

7.8 Boyle-Mariottesches Gesetz

p . V = konstant

Gleichung 29

p1. V1 = p2

. V2 bei T = konstant

p1 (mbar)(Anfangs-/Atm.-) Druck

V1 (m3)Volumen des Gases bei p1

p2 (mbar)Druck (im Vakuum)

V2 (m3)Volumen des Gases bei p2

Beispiel 12

p1 = 1000 mbarV1 = 1 m3

V2 = ?

Variables p2

a) p2 = 100 mbarb) p2 = 10 mbarc) p2 = 1 mbard) p2 = 0,1 mbar

p1 · V1→ V2 = ––––––– = [m3]p2

1000 mbar · 1 m3

a) V2 = –––––––––––––––– = 10 m3

100 mbar

1000 mbar · 1 m3

b) V2 = –––––––––––––––– = 100 m3

10 mbar

1000 mbar · 1 m3

c) V2 = –––––––––––––––– = 1000 m3

1 mbar

1000 mbar · 1 m3

d) V2 = –––––––––––––––– = 10000 m3

0,1 mbar

7.9 Auswahl eines Vakuumpumpstandes

Für einen Vakuumprozess soll ein Vakuum-pumpstand ausgelegt werden. BekannteAuslegungsbedingungen:

zu evakuierendes KesselvolumenV = 1,6 m3

erforderlicher Enddruckp = 1 · 10-3 mbar

Auspumpzeitt = 4 min � 0,06– h

Berechnung des erforderlichen

Saugvermögens

V p1t = –– · In ––– = [m3/h]S p2

t (h)Auspumpzeit


S (m3/h)Saugvermögen

p1 (mbar)(Anfangs-/Atm.-) Druck

p2 (mbar)(Arbeits-/End-) Druck

V p1S = –– · In ––– = [m3/h]t p2

1,6 1013S = ––––– · In –––––– = 332 m3/h

0,06 0,001

Auswahl des Vakuumpumpstandes

Erklärung:

S ist das konstant erforderliche Saugver-mögen des Vakuumpumpstandes überden gesamten Druckbereich von 1013mbar (Atm.) bis 1 · 10-3 mbar (Arbeits-/Enddruck). Nach vorhergehender Berech-nung wird ein WOD 412 B (Abbildung 25)gewählt.

41

Überprüfung der Auspumpzeit

V p1 + ∆pt1 = ––– · In –––––––– = [h]

Sv p2 + ∆p

t (h)Auspumpzeit


Sv (m3/h)Saugvermögen der Vorpumpe

p1 (mbar)(Anfangs-/Atm.-) Druck p1

p2 (mbar)(Verdichtet auf ) Druck p2

∆p (mbar)Differenzdruck am Überströmventil

Achtung!

Der Druck p2 (10 mbar) sollte so gewähltwerden, dass das Überströmventil derWälzkolbenvakuumpumpe (∆p = 53 mbar)beim gewählten Druck ∆p geschlossen ist.

1,6 1013 + 53t1 = ––– · In ––––––––– = 0,0665 h

68 10 + 53t1 = 0,0665 h => t1 = 4 min*

*) Gemäß Vorgabe soll die Auspumpzeit für den Kessel t = 4 min betragen, d.h. Saugvermögen der Vorpumpe (S = 68 m3/h) ist zu gering, da t1 = t.

s [m

3 /h

]

102

103

104

101

10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103

Ansaugdruck p [mbar]

D

t1

t 6 t 5 t 4 t 3

332

A

C

D

E

B

S ≈

300

m3 /

h

S ≈

350

m3 /

h

S ≈

400

m3 /

h

S ≈

300

m3 /

h

S ≈

250

m3 /

h

Sv = 68m3/ht 2

Abb. 25Diagramm zu 7.9 (Auswahl eines Vakuum-pumpstandes)

Gasballastventil der Vorpumpegeschlossen.

Gasballastventil der Vorpumpe geöffnet.Bei 60 Hz-Betrieb erhöht sich dasSaugvermögen um 20 %.

Saugvermögen

Wälzkolbenvakuumpumpen mit zweistufi-gen Drehschiebervakuumpumpen

A WOD 3000BB WOD 1800 BC WOD 900 B (WKP 1000 A/DUO 120)D WOD 412 B (WKP 500 A/DUO 65)E WOD 222 B

42

Berechnungen

V p1t1 = ––– · In ––– = [h]Sm p2

t (h)Auspumpzeit


Sm (m3/h)Mittleres Saugvermögen des Pumpstandes vonDruck p1 auf p2

p1 (mbar)(von) Druck p1

p2 (mbar)(auf ) Druck p2

1,6 10t2 = –––– · In ––– = 0,0049 h

300 4

1,6 4t3 = –––– · In –– = 0,0063 h

350 1

1,6 1t4 = –––– · In ––––– = 0,0156 h

400 0,02

1,6 0,02t5 = –––– · In –––––– = 0,0086 h

300 0,004

1,6 0,004t6 = –––– · In –––––– = 0,0089 h

250 0,001

Addition der Einzelzeiten:

tges = t1 + ... tn

(Theoretische, rechnerische Auspumpzeitmit dem Vakuumpumpstand WOD 412 B)

→ tges = 0,1108 h → tges = 6,6 min

[tges – t1 = 6,6 – 4 = 2,6 min]

Gegenüberstellung

Erforderliche Auspumpzeit / theoretische,rechnerische Auspumpzeit Geforderte Auspumpzeit: t = 4 min Errechnete Auspumpzeit: t = 6,6 min

ausgewählter Vakuumpumpstand

WOD 412 B:WKP 500 A –Nennsaugvermögen: Sth = 490 m3/h (siehe 8.9)DUO 65 –Nennsaugvermögen: Sth = 62 m3/h(siehe 8.8.3)

WOD 412 B ist zu klein!

Die Auspumpzeit ist zu lang, da das Saug-vermögen, vor allem der Vorpumpe, zugering ist (tges = 6,6 min.).

WOD 900 B:WKP 1000 A —Nennsaugvermögen: Sth = 1070 m3/hDUO 120 —Nennsaugvermögen: Sth = 128 m3/h

WOD 900 B ist richtig!

Das Saugvermögen wurde im Vergleichzum WOD 412 B (für beide Pumpen) unge-fähr verdoppelt und dadurch die Aus-pumpzeit ungefähr halbiert.

t � 3,5 min. < 4 min.

44

Datensammlung

8 Datensammlung

8.1 Bildzeichen

Vakuumpumpen

Die Bildzeichen für Vakuumpumpen sindlageunabhängig. Sie können also in jedeRichtung gedreht werden. Der höhereDruck ist an der Seite der Verengung.

Messgeräte

Abgesehen von dem Bildzeichen für dieDurchflussmessung sind die dargestelltenBildzeichen für die Messgeräte lageunab-hängig. Die Spitze des das Vakuum kenn-zeichnenden Winkels muss immer nachunten zeigen.

Vakuumpumpe, allgemein

Drehschiebervakuumpumpe



Vakuumpumpen-Zubehör

Abscheider, allgemein

Abscheider mit Wärmeaustauscher (z. B. gekühlt)

Gasfilter, allgemein

Filter, Filterapparat, allgemein

Dampfsperre, allgemein

Dampfsperre, gekühlt

Kühlfalle, allgemein

Kühlfalle mit Vorratsgefäß

Sorptionsfalle

Vakuummesszelle

Betriebs- und Anzeigegerät für Vakuummesszelle

Durchflussmessung

Behälter

Vakuumbehälter

Vakuumglocke

Absperrorgane

Die Bildzeichen für Absperrorgane sindlageunabhängig. In Fließbildern sind dieAnschlüsse von Verbindungsleitungenjeweils in der Mitte der senkrecht darge-stellten Linien einzuzeichnen. Bei demBildzeichen für Eckventile ist sinngemäßzu verfahren.

Absperrorgan, allgemein

Absperrventil

Eckventil

Betriebs- und Anzeigegerät für Vakuummesszelle, registrierend (schreibend)

45

Verbindungen und Leitungen

Dreiweghahn

Absperrhahn

Eckhahn

Absperrschieber

Absperrklappe

Rückschlagklappe

Absperrorgan mit Sicherheits-funktion

Antriebe für Absperrorgane

Antrieb von Hand

Dosierventil

Antrieb durch Elektromagnet

Fluidantrieb (hydraulisch oder pneumatisch)

Antrieb durch Elektromotor

Gewichtsbestätigt

Hinweiszeichen

Flanschverbindung

Flanschverbindung, geschraubt

Kleinflanschverbindung

Klammerflanschverbindung

Rohrschraubverbindung

Kugelschliffverbindung

Muffenverbindung

Kegelschliffverbindung

Veränderung des Rohrleitungsquer-schnittes

Kreuzung zweier Leitungen mit Verbindungsstelle

Kreuzung zweier Leitungen ohne Verbindungsstelle

Abzweigstelle

Vakuum

46

Datensammlung

Absorption

Absorption ist eine Sorption, bei der dasGas (Absorbat) in das Innere des Festkör-pers oder der Flüssigkeit (Absorbens) ein-dringt.

Abscheider an Vakuumpumpen

Abscheider an Vakuumpumpen sind Vor-richtungen an der Ein- oder Auslassseitevon Vakuumpumpen zum Auffangen vonKondensaten, die sich beim Abpumpenvon Dämpfen in den Vakuumleitungenoder in Teilen der Vakuumpumpe bildenkönnen, oder von sonstigen, auch festenSubstanzen in Vakuumleitungen undVakuumpumpen.

Adsorption

Adsorption ist eine Sorption, bei der dasGas (Adsorbat) an der Oberfläche einesFestkörpers oder einer Flüssigkeit (Adsor-bens) gebunden wird.

Dampf

Dampf ist Materie im gasförmigen Zu-stand, die entweder im thermodynami-schen Gleichgewicht mit ihrer flüssigenoder festen Phase steht (gesättigterDampf) oder bei der herrschenden Tempe-ratur durch Kompression in das thermi-sche Gleichgewicht gebracht (kondensiert)werden kann (ungesättigter Dampf). Anmerkung:In der Vakuumtechnik wird das Wort„Gas“im erweiterten Sinne sowohl für ein nichtkondensierbares Gas als auch für Dampfverwendet, wenn eine Unterscheidungnicht notwendig ist.

Dampfdruck

Dampfdruck ist der Partialdruck einesDampfes.

Desorption

Desorption ist die Abgabe von sorbiertenGasen in einem Sorbens. Die Abgabekann spontan erfolgen oder durch physi-kalische Prozesse beschleunigt werden.

Diffusion

Die Gasdiffusion ist die Bewegung einesGases infolge seines Konzentrations-gradienten in einem anderen Medium.Das Medium kann gasförmig, flüssig oderfest sein.

Druck

Der Druck eines Gases auf eine begren-zende Wand ist der Quotient aus der Nor-malkomponente der Kraft, welche durchdas Gas auf ein Flächenelement der Wandausgeübt wird, und dem Inhalt desFlächenelements.

Druckeinheiten

Die gesetzlichen Druckeinheiten sind dasPascal als SI-Einheit, Einheitenzeichen Pa,das Bar, Einheitenzeichen bar, als beson-derer Einheitenname für 105 Pa.

1Pa = 1Nm-2

1bar = 1000 mbar = 105 Nm-2 = 105 Pa

Die übliche Einheit in der Vakuumtechnikist das Millibar (mbar).

Enddruck

Enddruck ist der Wert, dem sich der Druckin einer blindgeflanschten Vakuumpumpebei üblichem Betrieb und ohne Gaseinlassasymptotisch nähert.

Entgasung

Die Entgasung ist eine Desorption, diemittels physikalischer Prozesse beschleu-nigt wird.

Falle

Eine Falle ist eine Vorrichtung, in der Partialdrücke unerwünschter Bestandteileeines Gasgemisches durch physikalischeoder chemische Mittel herabgesetzt wer-den.

Gas

Gas im engeren Sinne ist Materie im gas-förmigen Zustand, die bei der herrschen-den Temperatur durch Kompression nichtin den flüssigen oder festen Aggregatzu-stand gebracht werden kann.

8.2 Begriffe der Vakuumtechnik

A

DE

F

G

47

Gasabgabe

Die Gasabgabe ist eine spontane Desorption.

Gasballast

Einlass einer kontrollierten Menge einesGases, meist in den Kompressionsraumeiner Verdrängervakuumpumpe, damitKondensatbildung innerhalb der Pumpevermieden wird.

Gaslast

Gaslast ist der pV-Durchfluss, der zu einerVakuumpumpe gefördert wird. Die Einheitist mbar l/s oder sccm (Standardkubikzen-timeter pro Minute). Standardbedin-gungen sind 1013,25 mbar und 273,15 K(Normzustand). Bei 20°C ist 1 mbar l/s = 55,18 sccm.

Gettern

Gettern ist eine Bindung von Gas, vor-zugsweise durch chemische Reaktion.Vielfach haben Getter (Getterstoffe) großeOberflächen.

Knudsen-Zahl

Die Strömungsbereiche sind durch dasVerhältnis der mittleren freien Weglängezum Rohrdurchmesser charakterisiert.Dieses Verhältnis ist die Knudsenzahl Kn = I/d.

Kompressionsverhältnis

Kompressionsverhältnis ist das Verhältnisdes Auslassdruckes zum Einlassdruckeiner Pumpe für ein bestimmtes Gas.

Kühlfalle

Eine Kühlfalle ist eine Falle, deren Wir-kung auf der Kondensation an gekühltenOberflächen beruht.

Laminare Strömung

Die laminare Strömung (Schichten- oderFadenströmung) ist eine viskose Strö-mung ohne Mischbewegung bei kleinenReynoldszahlen.

Leck

Lecks in einer Vakuumapparatur sindUndichtigkeiten in den Wandungen oderan Verbindungsstellen, hervorgerufendurch Material- oder Bearbeitungsfehleroder falsche Handhabung der Dichtele-mente.

Leckrate

Die Leckrate ist der pV-Durchfluss einesGases durch ein Leck. Sie ist abhängigvon Gasart, Druckdifferenz und Tempera-tur. Die Einheit der Leckrate ist 1Pa · m3 · s-1 = 10 mbar · l · s-1

Massendurchfluss

Der Massendurchfluss ist der Quotient ausder Masse eines während der Zeitspannedurch einen Leitungsquerschnitt strömen-den Gases und der Zeitspanne. Er kannauch in sccm angegeben werden.

Mehrstufige Vakuumpumpe

Eine mehrstufige Vakuumpumpe bestehtaus mehreren Pumpsystemen in einemgemeinsamen Gehäuse.

Mittlere freie Weglänge

Die mittlere freie Weglänge ist der mittlereBetrag der Strecken, die ein Teilchen zwi-schen je zwei aufeinanderfolgendenZusammenstößen mit anderen Teilchendurchfliegt.

Normzustand

Normzustand ist der durch Normtempera-tur und Normdruck festgelegte Zustandeines festen, flüssigen oder gasförmigenStoffes.

Normtemperatur

Tn = 273,15 K δn = 0 °C

Normdruck

Pn = 101325 Pa = 1013,25 mbar

Okklusion

Die Okklusion ist der Einschluss von Gas-mengen in Festkörpern oder Flüssigkeiten.

K

L

M

N

O

48

Datensammlung

Ölabscheider an Vakuumpumpen

Ein Ölabscheider an Vakuumpumpen istein Abscheider an der Auslassseite vonVerdrängervakuumpumpen zum Auffan-gen und gegebenenfalls Rückführen vonVakuumpumpenöl in die Vakuumpumpe.Fällt das Öl in Tröpfchenform an, wird dieVorrichtung auch als Ölnebelabscheideroder Ölnebelfilter bezeichnet.

Partialdruck

Der Partialdruck ist der Druck einerbestimmten Gasart oder eines Dampfes ineinem Gemisch von Gasen und/oderDämpfen.

Permeation

Die Permeation ist der Transport einesGases durch einen Festkörper oder eineFlüssigkeit endlicher Dicke.

pV-Durchfluss

Der pV-Durchfluss ist der Quotient ausdem pV-Wert eines Gases, das währendeiner Zeitspanne bei der jeweils herrschenden Temperatur durch einen Leitungsquerschnitt strömt und der Zeit-spanne.

pV-Wert

Der pV-Wert ist das Produkt aus Druck undVolumen einer bestimmten Menge einesGases bei der jeweils herrschenden Tem-peratur. Soll der pV-Wert ein Maß für dieStoffmenge oder die Masse des Gasessein, so muss es sich um ein ideales Gashandeln, dessen Temperatur anzugebenist.

Reynoldszahl

Dimensionslose Zahlρ · v · l

Re = ––––––– η

ρ = Dichte des Fluidsv = Mittlere Strömungsgeschwindigkeitl = Charakteristische Länge (z. B. Rohr-

durchmesser) η = Dynamische ZähigkeitRe < 2300 : LaminarströmungRe > 4000 : Turbulente Strömung

Sättigungsdampfdruck

Der Sättigungsdampfdruck ist der Druck,der von einem Dampf ausgeübt wird, dersich bei der herrschenden Temperatur imthermodynamischen Gleichgewicht miteiner seiner kondensierenden Phasenbefindet.

Saugleistung

Die Saugleistung einer Vakuumpumpe istder pV-Durchfluss des gepumpten Gases.Die Einheiten der Saugleistung sind

Pa · l · s-1, mbar · l · s-1.

Saugvermögen

Das Saugvermögen S ist der mittlereVolumendurchfluss durch den Quer-schnitt der Ansaugöffnung einer Pumpe.Einheiten des Saugvermögens sind

m3 · s-1, l · s-1, m3 · h-1.

Schieber

Ein Schieber ist ein gleitendes Bauteil,welches den Raum (Kompressionsraum)zwischen Rotor und Stator in einigen Ver-drängervakuumpumpen in verschiedeneRäume unterteilt.

Sorption

Sorption ist die Bindung von Gas (Sor-bart) durch einen Festkörper oder eineFlüssigkeit (Sorbens). Sorbentien werdenauch Sorptionsmittel genannt.

Strömung

Vakuumanlagen werden im allgemeinenvon Atmosphärendruck an evakuiert.Dabei treten – je nach Verhältnis der inne-ren Dimensionen der Anlagenbauteile zurmittleren freien Weglänge der strömendenGasteilchen – verschiedene Strömungsar-ten auf. Durch hohe Reynoldszahlengekennzeichnete turbulente Strömungentreten dabei im allgemeinen nicht auf. Beider Evakuierung herrscht zuerst laminareStrömung, mit Absinken des DruckesKnudsen-Strömung und schliesslich Mole-kularströmung. Die verschiedenen Strö-mungsarten sind nicht scharf voneinander

P

R

S

49

abgegrenzt, sondern allmählich ineinan-der übergehend. Die sich dabei ergeben-den Erscheinungen sind mathematischerfassbar; sie führen jedoch besonders beiBehandlung der Knudsen-Strömung, demÜbergang von laminarer zu molekularerStrömung, zu relativ komplexen Formeln.

Strömungswiderstand

In den meisten Anwendungsfällen ist dieVakuumpumpe über ein Rohr mit demRezipienten verbunden. Dieses Rohr hateinen Strömungswiderstand, der durchdas Verhältnis Druckdifferenz ∆p durchGasstrom q gegeben ist. Im Hochvakuumund Ultrahochvakuum ist der Strömungs-widerstand druckunabhängig. Die Einheitist s · m-3, s · l-1.

Teilchenanzahldichte

Die Teilchenanzahldichte ist der Quotientaus der Anzahl der Teilchen, die in einemVolumenelement enthalten sind und demInhalt des Volumenelementes.

Totaldruck

Der Totaldruck ist die Summe der Partial-drücke der vorhandenen Gase oder Dämp-fe. Das Wort wird verwendet, wenn diekürzere Bezeichnung „Druck“ im gegebe-nen Zusammenhang keine klare Unter-scheidung zwischen den einzelnen Parti-aldrücken und deren Summe zulässt.

Vakuumpumpenöl

Vakuumpumpenöl ist eine Flüssigkeit, diezum Dichten, Kühlen und Schmieren in öl-gedichteten Vakuumpumpen benutzt wird.

Verdichtungsraum, Kompressionsraum

Ein Verdichtungsraum ist der Raum inner-halb des Stators einiger Verdrängervaku-umpumpen, dessen Volumen sich verklei-nert und in welchem Gas vor demAusstoß komprimiert wird.

Volumendurchfluss

Der Volumendurchfluss ist der Quotientaus dem Volumen eines Gases, daswährend einer Zeitspanne, bei demjeweils herrschenden Druck und derjeweils herrschenden Temperatur, durcheinen Leitungsquerschnitt strömt und derZeitspanne selbst.

Vorvakuumdruck

Vorvakuumdruck ist der erforderlicheDruck auf der Auslassseite einer Vakuum-pumpe, die nicht gegen Atmosphären-druck arbeiten kann.

Vorvakuumpumpe

Eine Vorvakuumpumpe ist eine Vakuum-pumpe, die in einer Vakuumpumpenkom-bination einer anderen Vakuumpumpe dasArbeiten ermöglicht, indem sie an derenAuslassseite den notwendigen niedrige-ren Druck herstellt.

Wasserdamfkapazität CWo

Die Wasserdampfkapazität ist die größteWassermenge, die eine Vakuumpumpe jeZeiteinheit unter den Umgebungsbedin-gungen von 20 °C und 1013 mbar in Formvon Wasserdampf dauernd ansaugen undfördern kann.

Wasserdampfverträglichkeit pWo

Die Wasserdampfverträglichkeit gibt an,welchen höchsten Ansaugdruck reinenWasserdampfes eine Pumpe dauerndfördern kann. Die Angabe erfolgt in mbar.

T

V W

Vakuumbereiche mbar Teilchenanzahldichte Mittlere freie

Weglänge (l)

Grobvakuum (GV) 1000 – 1 2,5 · 1025 - 2,5 · 1022 m-3 l � d

Feinvakuum (FV) 1 – 10-3 2,5 · 1022 - 2,5 · 1019 m-3 l � d

Hochvakuum (HV) 10-3 –10-7 2,5 · 1019 - 2,5 · 1015 m-3 l � d

Ultrahochvakuum (UHV) <10-7 < 2,5 · 1015 m-3 l � d

Die Teilchenanzahldichten gelten für eine Temperatur von 20 °C. d = Rohrleitungsdurchmesser

50

Datensammlung

8.3 Betriebsmittel

Bezeichnung Anwendung1) Erreichbarer Flammpunkt Dichte

Enddruck (K) (g/cm3)

(mbar)2)

P3 Mineralöl Standardapplikationen 10-3 537 0,8Viskosität ISO-VG 100. Abpumpen von z. B. Ist die Kernfraktion Luft, Inertgasen, Edel-eines parafinbasi- gasen, Ammoniak, schen Raffinates mit schwach aggressivenniedrigem Dampf- Lösungsmitteldämpfen, druck ohne Additive. Wasserstoff, Silan.

F5 Perfluorpolyäther Abpumpen von: 1 · 10-3 – 1,9Viskosität ISO-VG 100. Sauerstoff, Ozon, Halo-Ist eine polymere genen, Uranverbin-Verbindung mit nied- dungen, organischenrigem Molekular- und anorganischengewicht und der Lösungsmitteln, HCL,Struktur von perfluor- BF3, HF, PH3, Fluor.ierten Polyäthern.F5 ist biologisch inert.

A555 Syntheseöl auf Einsatz bei hohen 5 · 10-2 525 0,96Esterbasis BetriebstemperaturenViskosität ISO-VG 100. > 100°CHohe thermische,oxidative undchemische Stabilität, ausgezeichneterVerschleißschutz,hoher Korrosions-schutz

RL 68 S Polyol Ester Kältemaschinenöl 2 · 10-2 518 0,97Viskosität Zum Abpumpen von ISO-VG 68 Kühlkreisläufen in

Kältemaschinen

Tabelle 4 1) Weitere Beständigkeiten auf Anfrage.

Betriebsmittel 2) Mit 2-stufiger Drehschieberpumpe.

51

8.4 Umrechnungstabellen

8.4.1 Umrechnungstabelle für Drücke

Tabelle 5

8.4.2 Leckraten

mbar l/s-1 torr l/s-1 atm cm3 s-1 lusec atm ft3 min-1 1 kg/h Luft (20 °C)

1 mbar l/s-1 = 1 0,75 0,987 7,5 . 102 2,097 . 10-3 4,3 . 10-3

1 torr l/s-1 = 1,333 1 1,316 103 2,795 . 10-3 5,7 . 10-3

1 atm cm3 s-1 = 1,013 0,76 1 7,6 . 102 2,12 . 10-3 4,3 . 10-3

1 lusec = 1,333 . 10-3 0,001 1,32 . 10-3 1 2,79 . 10-6 5,7 . 10-6

1 atm ft3 min-1 = 4,78 . 102 3,58 . 102 4,72 . 102 3,58 . 105 1 -

1 kg/h Luft (20 °C) = 230 175 230 1,75 . 10-1 - 1

Tabelle 6

8.4.3 Saugvermögen

l/s-1 l/min-1 ft3 min-1 m3/h-1

1 l/s-1 = 1 60 2,12 3,60

1 l/min-1 = 0,0167 1 0,0353 0,06

1 ft3 min-1 = 0,472 28,32 1 1,70

1 m3/h-1 = 0,278 16,67 0,5890 1

Tabelle 7

Definition der Kurzzeichen

Pa PascalN/mm2 Newton pro Quadratmillimeterbar Barmbar Millibarat Technische Atmosphärekp/cm2 Kilopond pro Quadratzentimetermm/Ws Millimeter Wassersäuleatm Physikalische AtmosphäreTorr TorrmmQS Millimeter Quecksilbersäulepsi, ibf/in2 Englisches Pfund pro Quadratzoll

mbar bar torr Pa (Nm-2) atm Ibf in-2 PSI kgf cm-2 in Hg mm Hg in H20 mm H20

1 mbar = 1 1 . 10-3 0,75 102 9,869 . 10-4 1,45 . 10-2 1,02 . 10-3 2,953 .10-2 0,75 0,402 10,197

1 bar = 103 1 7,5 .102 1 . 103 0,987 14,5 1,02 29,53 7,5 . 102 4,015 . 102 1,02 . 104

1 torr = 1,333 1,333 . 10-3 1 1,333 . 102 1,316 . 10-3 1,934 . 10-2 1,36 . 10-3 1,36 . 10-2 1 0,535 13,59

1 Pa (Nm-2) = 0,01 1 . 10-5 7,5 . 10-3 1 9,87 . 10-6 1,45 . 10-4 1,02 . 10-5 2,953 . 10-4 7,5 . 10-3 4,015 . 10-3 0,102

1 atm = 1,013 . 103 1,013 7,6 . 102 1,013 . 105 1 14,7 1,033 29,92 7,6 . 102 4,068 . 102 1,033 . 104

1 Ibf in-2 PSI = 68,95 6,895 . 10-2 51,71 6,895 . 103 6,805 . 10-2 1 7,03 . 10-2 2,036 51,71 27,68 7,03 . 102

1 kgf cm-2 = 9,807 . 102 0,981 7,356 . 102 9,807 . 104 0,968 14,22 1 28,96 7,356 . 102 3,937 . 102 104

1 in Hg = 33,86 3,386 . 10-2 25,4 3,386 . 103 3,342 . 10-2 0,491 3,453 . 10-2 1 25,4 13,6 3,45 . 102

1 mm Hg = 1,333 1,333 . 10-3 1 1,333 . 102 1,316 . 10-3 1,934 . 10-2 1,36 . 10-3 3,937 . 10-2 1 0,535 13,59

1 in H20 = 2,491 2,491 . 10-3 1,868 2,491 . 102 2,458 . 10-3 3,613 . 10-2 2,54 . 10-3 7,356 . 10-2 1,868 1 25,4

1 mm H20 = 9,807 . 10-2 9,807 . 10-5 7,354 . 10-2 9,807 9,677 . 10-5 1,42 . 10-3 10-4 2,896 . 10-3 7,354 . 10-2 3,394 . 10-2 1

ebenso: 1 dyn cm-2 = 0,1 Pa (Nm-2) = 10-3 mbar

52

Datensammlung

8.5 Verschiedene Stoffdaten (Tabelle 8)

Mol.- Normdichte Schmelz- Schmelz- Siede- Verdampfungs Kritische Daten

Stoff Formel Gewicht punkt wärme temperatur Wärme Temperatur Druck Wichte

mol kg/m3 °C kJ/kg °C kJ/kg °C bar kg/l

Helium He 4,00 0,18 -270,7 3,52 -268,9 20,94 -267,9 2,38 0,065Neon Ne 20,18 0,90 -248,6 16,75 -246,1 104,70 -228,4 27,8 0,484Argon A 39,94 1,78 -189,3 29,31 -185,9 159,14 -117,6 52,3 0,531Luft 28,96 1,29 -213 -192,3 196,83 -140,7 38,4 0,310Wasserstoff H2 2,02 0,09 -259,2 58,63 -252,8 460,66 -239,9 13,2 0,031Stickstoff N2 28,02 1,25 -210,5 25,75 -195,7 201,01 -147,1 32,5 0,311Sauerstoff O2 32,00 1,43 -218,8 13,82 -182,9 213,58 -118,0 50,5 0,441Fluor F2 38,00 1,70 -220,0 37,69 -188,0 159,14 -129,0 55,0Chlor Cl2 70,91 3,17 -100,5 188,45 - 34,0 259,64 146,0 78,4 0,573Fluorwasserstoff HF 20,01 0,98 - 83,1 228,65 19,9 1289,84 230,2Chlorwasserstoff HCl 36,47 1,63 -111,2 56,12 -84,8 443,91 51,0 84,1 0,610Bromwasserstoff HBr 80,92 3,64 - 87,0 30,99 -66,5 217,77 91,9 86,8 0,807Jodwasserstoff HJ 127,93 5,79 - 51,0 23,03 -35,1 154,95 150,8 84,7Cyanwasserstoff HCN 27,03 (1,21) - 14,2 311,57 25,7 975,76 183,5 54,8 0,195Wasser H2O 18,02 0,77 0,00 332,51 100,00 2257,22 374,2 225,6 0,329Schwefelwasserstoff H2S 34,08 1,54 - 85,6 69,52 -60,4 548,60 99,6 95,0Ammoniak NH3 17,03 0,77 - 77,9 339,31 -33,4 1369,41 132,4 115,0 0,235Stickoxyd NO 30,01 1,34 -163,5 77,06 -151,7 460,66 -92,0 67,2 0,520Stickoxydul N2O 44,02 1,97 - 90,8 148,67 - 88,7 376,90 35,4 74,2 0,459Stickstofftetroxyd N2O4 92,02 (4,11) - 11,2 159,14 21,1 414,59 158,2 103,3 0,507Cyan C2N2 52,04 (2,32) - 27,9 156,20 -21,2 448,09 126,5 60,1Kohlenoxyd CO 28,01 1,25 -205,0 30,15 -191,6 217,77 -138,7 35,7 0,311Kohlendioxyd CO2 44,01 1,97 - 56,6 184,26 -78,21) 573,73 31,0 75,3 0,468Schwefelkohlenstoff CS2 76,13 (3,40) -111 ,5 57,79 46,3 351,78 277,7 75,5 0,441Schwefeldioxyd SO2 64,06 2,92 - 75,5 116,84 -10,0 402,03 157,6 80,4 0,524Schwefelhexafluorid SF6 146,06 (6,52) - 50,7 34,34 -63,51) 114,75Methylfluorid CH3F 34,03 1,52 -78,1 519,29 44,9 59,9Methylenfluorid CH2F2 52,03 (2,32) -52,0Fluoroform CHF3 70,02 (3,13) -160 -84,2 262,58Tetrafluormethan CF4 87,99 (3,93) -183,6 7,96 -127,7 137,36 -45,5 38,1 0,618Methylchlorid CH3CI 50,49 2,31 - 97,7 127,73 -23,7 427,16 141,5 68,0 0,353Methylenchlorid CH2CI2 84,94 (3,79) - 96,7 54,44 40,1 329,58 237,5 62,9Chloroform CHCI3 119,39 (5,33) - 63,5 79,99 61,2 253,78 260,0 55,6 0,496Difluorchlormethan CHF2CI 86,48 (3,86) -160 -40,8 247,08 96,0 50,3Fluordichlormethan CHFCI2 102,93 (4,59) -135 8,9 259,64 178,5 52,7 0,522Trifluorchlormethan CF3CI 104,47 (4,66) -181 -81,5 150,76 28,7 39,4Difluordichlormethan CF2CI2 120,92 (5,40) -155,0 34,34 -29,8 167,51 111,5 40,9 0,555Fluortrichlormethan CHFCI3 137,38 (6,13) -110,5 50,25 23,7 182,59 198,0 44,6 0,554Aethylfluorid C2H5F 48,06 (2,15) -32,0 102,2 51,2Aethylchlorid C2H5CI 64,50 (2,88) -136,4 69,10 12,4 382,35 187,2 54,3 0,330Aethylbromid C2H5Br 108,98 (4,86) -118,7 54,02 38,4 280,58 230,8 63,5 0,507Trifluortrichloraethan C3F3CI3 187,39 (8,37) - 36,5 47,6 144,06 214,1 34,8Tetrafluordichloraethan C2F4CI2 170,93 (7,63) - 94,0 4,1 127,73 146,0Trifluorchloraethylen C2F3CI 116,48 (5,20) -157,5 -27,9 195,15 107,0 40,3 0,575Vinylchlorid C2H3CI 62,50 (2,79) -159,7 -13,9 368,53 0,9111-Dichloraethylen C2H2CI2 96,95 (4,33) -122,5 31,7 272,21Trichloraethylen C2HCI3 131,40 (5,86) - 86,4 87,2 242,05Tetrachloraethylen C2CI4 165,85 (7,40) - 22,4 62,82 120,8 209,39Fluorbenzol C2H5F 96,10 (4,29) - 41,9 108,46 84,8 286,5 46,1 0,354Chlorbenzol C6H5CI 112,56 (5,02) - 45,2 85,85 132,2 324,97 359,2 46,1 0,365Benzychlorid C7H7CI 126,58 (5,65) - 39,2 179,4Methan CH4 16,04 0,72 -182,5 58,63 -161,5 510,49 -81,5 47,1 0,162Aethan C2H6 30,07 1,35 -183,3 92,97 -88,6 489,97 32,1 50,4 0,213Propan C8H8 44,09 2,01 -187,7 79,99 -42,1 426,32 95,6 43,5 0,226Butan C4H10 58,12 2,70 -138,4 77,47 -0,5 385,70 153,2 38,7 0,231Pentan C5H12 72,14 3,45 -129,7 116,42 36,1 357,64 197,2 34,1 0,232Hexan C6H14 86,17 (3,85) - 95,3 147,83 68,7 335,02 234,5 30,6 0,233Heptan C7H16 100,19 4,46 - 90,6 141,55 98,4 316,60 267,0 27,8 0,234Oktan C8H18 114,22 5,03 - 56,8 180,91 125,7 301,10 296,2 25,4 0,235Benzol C6H6 78,11 (3,49) 5,5 127,73 80,1 394,49 288,1 49,5 0,304Toluol C7H8 92,13 (4,11) - 95 72,03 110,6 355,96 319,9 41,6 0,291Aethylbenzol C8H10 106,16 (4,74) - 94,9 86,27 136,2 339,63 344,0 38,0 0,284o-Xylol C8H10 106,16 (4,74) - 25,3 129,82 144,4 347,59 358,0 36,8 0,288m-Xylol C8H10 106,16 (4,74) - 47,9 108,88 139,2 343,40 349,0 35,9 0,282p-Xylol C8H10 106,16 (4,74) 13,3 160,39 138,4 339,21 348,5 35,0 0,281Styrol (Vinylbenzol) C8H8 104,14 (4,65) - 30,6 145,21)i-Propylbenzol C9H12 120,19 (5,36) - 96,0 80,82 152,4 312,83 362,7 32,2Diphenyl C12H10 154,20 (6,88) 70,5 121,45 256,1 309,90 495,6 32,9 0,343Naphthalin C10H8 128,16 (5,72) 80,2 146,99 217,9 314,09 478,5 40,5 0,314Methanol CH4O 32,04 (1,43) - 97,6 103,02 64,7 1101,39 232,8 81,3 0,275Aethanol C2H6O 46,07 (2,06) -114,2 108,05 78,3 845,94 234,3 64,4 0,276Propanol C3H8O 60,09 (2,68) -126,1 86,69 97,2 753,80 265,8 51,8 0,273Butanol C4H10O 74,12 (3,31) - 89,8 125,22 117,9 590,48 287,1 50,0Pentanol C5H12O 88,14 (3,93) - 78,9 111,81 137,8 515,10 315,0Hexanol C8H14O 102,17 (4,56) - 47,3 150,76 157,7 636,55Heptanol C7H18O 116,19 (5,22) - 34,3 175,8 439,72 365,3Oktanol C8H18O 130,22 (5,81) - 16,7 195,2 410,40 385,5i-Propanol C3H8O 60,09 (2,68) - 89,5 89,20 82,3 670,05 273,5 54,9i-Butanol C4H10O 74,12 (3,31) -108,0 108,0 577,92 277,6 49,8i-Pentanol C5H12O 88,14 (3,93) -117,2 130,6 502,54 306,6Aethylenglykol C2H6O2 62,07 (2,77) - 12,6 188,45 197,3 812,4313-Propylenglykol C3H8O2 76,09 (3,40) 214,2Glycerin C3H8O3 92,09 (4,11) - 18,0 200,60 290,0 825,00Benzylalkohol C7H8O 108,13 (4,83) - 15,3 82,92 205,4 466,94Phenol C6H6O 94,11 (4,20) 40,9 120,61 182,20 510,91 419,2 62,5Ameisensäure CH2O2 46,03 (2,05) 8,4 276,39 100,7 494,16Essigsäure C2H4O2 60,05 (2,68) 16,6 195,15 118,1 406,22 321,5 59,0 0,351Monochloressigsäure C2H3O2CI 94,50 (4,21) 61,3 205,20 189,5 265,93Dichloressigsäure C2H2O2CI2 94,50 (4,21) 9,7 81,24 194,4 322,88Trichloressigsäure C2H2O2CI3 94,50 (4,21) 57,0 62,40 195,6Keten C2H2O 42,04 (1,88) -151,0 -56,0Aceton C3H6O 58,08 (2,59) - 94,8 96,32 56,2 523,48 235,0 48,6 0,252Formaldehyd CH2O 30,03 (1,34) - 92,0 -21,0 711,93Acetaldehyd C2H4O 44,05 (1,97) - 123,5 73,71 20,2 573,73 188,0Furfurol C5H4O2 96,08 (4,29) - 36,5 161,7 452,28

bei 1 bar

53

Spezifische Wärme der Dämpfe

Siedetemperaturen bei verschiedenen Drücken in °C bei konstantem Druck im Bereich Dynamische Viskosität der Dämpfe

von 0 - 1 bar in kJ/kg °C in 10-5 Pa·s

Formel Druck in mbar Temperatur in °C Temperatur in °C

1 5 10 20 40 100 200 500 1000 50 0 25 100 200 -50 0 25 100 200

He -271,73 -271,54 -271,38 -271,18 -270,88 -270,45 -269,97 269,35 -268,9 5,20 5,20 5,20 5,20 5,20 1,66 1,89 2,01 2,34 2,75Ne -257,53 -255,9 -255 -254 -253 -251,5 -250,2 -248,2 -246,1 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 2,64 3,05 3,18 3,72 4,34A -218,93 -214,7 -212,1 -209,2 -206,2 -202 -197,8 -191,2 -185,9 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 1,83 2,16 2,32 2,76 3,27

-192,3 1,01 1,01 1,01 1,01 1,02 1,49 1,74 1,87 2,22 2,64H2 -263,43 -262 -261,4 -260,5 -259,7 -258 -256,4 -254,5 -252,8 13,51 14,05 14,34 14,41 14,41 0,744 0,856 0,908 1,05 1,23N2 -226,83 -222,25 -220 -216,7 -215,2 -211 -207,4 -201,5 -195,7 1,04 1,04 1,04 1,04 1,05 1,44 1,69 1,81 2,12 2,51O2 -220,00 -214,5 -212 -209 -205,5 -200,4 -196 -189,2 -182,9 0,91 0,91 0,91 0,93 0,96 1,66 1,96 2,09 2,49 2,96F2 -223,93 -218,1 -215,3 -212,25 -209,7 -204,3 -200 -193,9 -188 0,80 0,82 0,82 0,86 0,90CI2 -120,00 -108,8 -103,5 - 96,7 - 88,0 - 75,5 - 64,6 - 48,1 - 34 0,46 0,47 0,48 0,49 0,51 1,25 1,37 1,71 2,14HF (ca.-96,3) - 78,5 - 69,5 - 60,0 - 49,7 - 33,5 - 19,2 1,5 19,9 1,44 1,46 1,46HCI -152,53 -142,6 -137,8 -132,4 -126,5 -117 -109 - 96,2 - 84,8 0,80 0,80 0,80 0,80 1,34 1,48 1,87 2,35HBr -140,63 -129,7 -124,2 -118 -111,2 -101 - 92,1 - 79 - 66,5 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 1,73 1,89 2,39HJ -125,23 -112,2 -105,3 - 98 - 89,5 - 76,5 - 65,4 - 49,5 - 35,1 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 1,76 1,93 2,43 2,99HCN - 73,33 - 58,2 - 50,9 - 43 - 34,5 - 22 - 10,6 9 25,7 1,23 1,29 1,33 1,41 1,52 0,67 0,76 1,00 1,33H2O - 20,00 - 2,7 6,9 17,7 29,2 45,9 60 81,8 100 1,84 1,84 1,88 1,94 0,92 1,01 1,31 1,69H2S -136,00 -124,7 -119 -112,5 -105,4 - 95 - 86,2 - 72,8 - 60,4 0,98 0,99 1,01 1,03 1,08 1,19 1,29 1,62NH3 -110,80 - 99,6 - 94,2 - 88,5 - 81,9 - 72 - 61,7 - 46,5 - 33,4 1,99 2,06 2,09 2,22 2,37 0,775 0,948 1,02 1,31 1,68NO -185,20 -181,2 -179,2 -176,5 -173,3 -167,9 -164 -157,3 -151,7 0,97 0,97 0,97 0,98 1,01 1,83 1,96 2,32 2,73N2O -144,80 -135,2 -130,7 -125,9 -120,7 -112,8 -106,3 - 96,7 - 88,7 0,82 0,86 0,88 0,95 1,02 1,39 1,52 1,87 2,29N2O4 - 57,60 - 45 - 39,2 - 33 - 26,6 - 17,5 - 8,8 7 21,1 0,82 0,86 0,95 1,05C2N2 - 97,83 - 85,5 - 79,5 - 73 - 65,8 - 55,4 - 46,4 - 33,7 - 21,2 1,07 1,10 1,17 1,17 0,948 1,02 1,29CO -222,73 -218,2 -215,9 -213,6 -211.1 -207,1 -203,2 -196,9 -191,6 1,04 1,04 1,04 1,04 1,06 1,45 1,69 1,81 2,14 2,52CO2 135,93 -126,3 -121,7 -116,5 -111,1 -102,9 - 96 - 86,4 - 78,2 0,77 0,82 0,85 0,93 1,00 1,17 1,41 1,51 1,89 2,34CS2 - 76,73 - 57,9 - 48,9 - 38,8 - 27,5 - 10,5 4,2 26,1 46,3 0,55 0,58 0,60 0,64 0,68 0,92 0,99 1,28 1,63SO2 - 97,53 - 85,4 - 79,3 - 72,7 - 64,5 - 51,3 - 40,5 - 24 - 10 0,59 0,61 0,66 0,71 0,96 1,19 1,31 1,66 2,11SF6 -134,53 -122,9 -117 -111,2 -104,5 - 94,3 - 86,3 - 73,7 - 63,5 0,50 0,60 0,64 0,75CH3F -148,93 -139,2 -133,8 -128,4 -122,1 -112,2 -103,6 - 90,4 - 78,1CH2F2 - 52 1,10 1,24 1,45CHF3 - 84,2 0,84 0,96 1,11CF4 -186,53 -176,2 -171,4 -166,7 -161,1 -153,3 -146,5 -136,2 -127,7 0,72 0,76 0,87 1,00CH3CI -102,53 - 95,4 - 88 - 80 - 67 - 56 - 39 - 23,7 0,77 0,81 0,92 1,06 0,989 1,10 1,39 1,79CH2CI2 - 72,63 - 55,5 - 47 - 37,3 - 26,7 - 11,5 2,3 22,7 40,1 0,53 0,59 0,61 0,69 0,78 0,938 1,03 1,29 1,63CHCI3 - 61,00 - 42,5 - 33,5 - 23,2 - 12 4,9 19,5 41 61,2 0,53 0,55 0,61 0,67 0,955 1,05 1,32 1,63CHF2CI -124,73 -112,6 -106,5 - 99,5 - 91,8 - 80,4 - 70,3 - 54,7 - 40,8 0,55 0,64 0,67 0,75 0,85 0,983 1,19 1,29 1,60CHFCI2 - 93,83 - 78,5 - 71 - 62,2 - 52,8 - 38,6 - 26,3 - 7,5 8,9 0,50 0,57 0,59 0,67 0,74 0,923 1,08 1,15 1,39CF3CI -151,13 -141,2 -136,2 -131 -124,7 -114,8 -106,2 - 93,5 - 81,5CF2CI2 -120,73 -107,3 -100,6 - 93,2 - 85,3 - 72,8 - 61,7 - 45 - 29,8 0,49 0,55 0,57 0,64 0,71 1,01 1,18 1,26 1,52CFCI3 - 86,83 - 70,8 - 62,5 - 53,8 - 43,8 - 28 - 14,9 5,5 23,7 0,51 0,54 0,56 0,61 0,67 0,865 1,03 1,11 1,36C2H5F -119,13 -106,5 -100,3 - 93,3 - 85,3 - 73,3 - 62,8 - 46,8 - 32C2H5CI - 92,23 - 77 - 69,5 - 60,7 - 51,2 - 36,8 - 24,5 - 5,3 12,4 1,27 1,31 1,47 0,955 1,05 1,32 1,63C2H5Br - 77,00 - 60 - 51,4 - 41,8 - 31,5 - 15 - 1,5 19,3 38,4 0,59 0,62 0,72 0,95C2F3CI3 - 70,93 - 53 - 44 - 33,9 - 23,2 - 7,5 7 28,5 47,6 0,58 0,62 0,64 0,70 0,872 0,986 1,05 1,22C2F4CI2 - 97,93 - 82,9 - 75,5 - 67 - 58 - 43,8 - 31,9 - 14 4,1 0,59 0,64 0,66 0,74 0,937 1,09 1,17 1,41C2F3CI -118,00 -105,2 - 98,7 - 91,5 - 83,3 - 71 - 60 - 43 - 27,9C2H3CI -108,00 - 93,7 - 86,5 - 79,1 - 70,7 - 57,5 - 46,3 - 29,1 - 13,9 0,81 0,86 1,00 1,16C2H2CI2 - 80 - 63,3 - 55 - 45,8 - 35,5 - 20,1 - 6,7 13,5 31,7 0,67 0,71 0,80 0,89C2HCI3 - 46,83 - 26,8 - 16,8 - 5,6 6,3 24,9 41 65,5 87,2 0,60 0,63 0,70 0,76C2CI4 - 24,00 - 2 8,8 21 34,5 54,2 72 98 120,8 0,58 0,60 0,64 0,69C6H5F - 46,53 - 26,8 - 16,8 - 6 6,2 24,5 40 63,8 84,8C6H5CI - 16,73 6 17,5 30 43,5 63,8 81,5 108,3 132,2C7H7CI - 18,00 43 55,5 69 84 106,3 125,6 154 179,4CH4 -206,93 -200,3 -197 -193,3 -189,4 -183,5 - 178 -169,4 -161,5 2,07 2,17 2,23 2,45 2,81 0,862 1,04 1,12 1,36 1,64C2H6 -161,23 -150,7 -145,2 -139,3 -132,7 -122,8 -114 -100,7 - 88,6 1,48 1,65 1,75 2,07 2,49 0,729 0,877 0,953 1,17 1,45C3H8 -130,93 -118,1 -111,5 -104,1 - 96 - 83,8 - 73,1 - 57 - 42,1 1,31 1,55 1,67 2,02 2,46 0,765 0,831 1,03 1,28C4H10 -103,93 - 88,7 - 81 - 72,7 - 63,3 - 49 - 36,5 - 17,8 - 0,5 1,26 1,60 1,70 2,03 2,45 0,703 0,759 0,969C5H12 - 78,93 - 65,1 - 55,2 - 44,3 - 33,9 - 17,7 - 4,2 16,7 36,1 1,22 1,60 1,70 2,03 2,45 0,632 0,694 0,877 1,11C6H14 - 56,23 - 38 - 29 - 18,6 - 7,3 10 25 46,8 68,7 1,19 1,61 1,70 2,03 2,44 0,601 0,663 0,838 1,06C7H18 - 37,23 - 16,7 - 6,7 4,6 16,8 35,6 51,7 76 98,4 1,17 1,61 1,70 2,03 2,44 0,731 0,938C8H16 - 17,33 6 14,7 26,5 39,5 59 76,3 102 125,7 1,15 1,61 1,71 2,03 2,44 0,689 0,862C6H6 - 39,53 - 22,8 - 14,8 - 6 3,3 20 35,5 58,7 80,1 0,95 1,05 1,34 1,68 0,714 0,826 0,970 1,22C7H6 - 30,00 - 9 1,8 13,3 26,2 45,3 61,8 87,7 110,6 1,03 1,13 1,42 1,76 0,704 0,908 1,14C8H8 - 13,53 9,3 21 33,5 46,7 67,6 85,3 111,7 136,2 1,11 1,21 1,51 2,06C8H10 - 7,53 15,6 27 39,5 53,30 74 92 120 144,4 1,16 1,26 1,52 1,86C8H10 - 10,53 12,2 23,5 35,5 49,5 70 88 114,5 139,2 1,11 1,20 1,48 1,83C8H10 - 11,63 10,5 22,2 34,7 48,2 68,7 86,8 113,7 138,4 1,11 1,20 1,47 1,81C8H8 - 10,73 13,3 25,5 38,8 53,5 75 93,5 121 145,2 1,08 1,17 1,45 1,77C8H12 - 0,63 22 33,6 46 60 81 99 127 152,4 1,16 1,26 1,57 1,93C12H12 - 65,83 96 110,5 127 144,5 171,1 194 227,2 256,1C10H8 - 49,23 70 81 95 111,5 136,5 158 190 217,9CH4O - 46,83 - 28,9 - 20 - 10,5 0,3 16 29,8 48,2 64,7 1,34 1,41 1,60 1,84 0,887 0,975 1,24 1,59C2H6O - 34,73 - 15,5 - 6,4 3,5 14 29,5 42,5 61 78,3 1,52 1,60 1,83 2,11 0,765 0,850 1,11 1,41C3H8O - 18,00 1,1 10,2 20,5 31,8 47,5 61 80,5 97,2 1,38 1,49 1,80 2,17 0,694 0,762 0,949 1,26C4H10O - 4,533 16 26 36,7 48,2 64,5 78,3 99,8 117,9C5H12O - 10,23 30,5 40,3 51 62,8 80,2 95 118,5 137,8C8H14O 20,93 42,9 53,5 65,2 78,1 96,5 112,5 136 157,7C7H18O 39 60 70 81,2 93,9 113,3 129,4 154 175,8C8H18O 50,33 72 83,3 95,9 109,3 129 145 172 195,5C3H8O - 29,13 - 10,8 - 1,4 8,2 19,1 34,7 47,3 66,4 82,3 1,43 1,52 1,82 2,17 0,714 0,772 0,970 1,28C4H10O - 12 7,1 17 27,8 39 55,6 70 90 108C5H12O 6,8 26,9 36,6 47,2 58 75 89,9 111,8 130,6C2H6O2 49,2 74,5 86,8 100 114 135 151,5 176,5 197,3C3H8O2 55 82 95 109 124,5 146 164,5 191,5 214,2C3H8O3 121,3 148,2 161,5 176 191,3 213, 231,5 261 290C7H8O 54,5 76,2 87,5 100 113,9 134,7 152 181 205,4C6H6O 36,7 58,3 69 81 94 114,5 131,5 158 182 4,44 4,50CH2O2 - 22,5 - 7,9 - 0,7 7 18,3 37,3 54 78,5 100,7C2H4O2 - 20,8 1,7 12,7 24,6 37,3 56,3 73 97 118,1 4,63 6,17 3,96 0,877 1,38C2H3O2CI 39,1 63,5 75,5 88,5 102,5 123,8 141,5 167,2 189,5C2H2O2CI2 40 64,9 77,3 90,5 105,2 127 145 171,9 194,4C2HO2CI3 47,2 71,3 83 96 110 130,5 148,1 173 195,6C2H2O (-131,8) (-120,3) (-114,3) (-108) (-101) (-90,6) (-81,8) (-68,2) - 56 1,09 1,14 1,29 1,46C3H6O - 62,2 - 44 - 35,2 - 25,1 - 14,1 2,3 16,2 37 56,2 1,24 1,32 1,56 1,84 0,673 0,739 0,949 1,23CH2O - 113,3 - 98,5 - 91,2 - 83 - 74,4 61,5 - 50,6 - 34,3 - 21 1,15 1,17 1,26 1,41C2H4O - 83,8 - 68,4 - 60,4 - 51,5 - 42 - 27,4 - 15 3,5 20,2 1,18 1,24 1,42 1,68C5H4O2 14,8 38 49,5 62 76 96,5 114 140 161,7

54

Datensammlung

8.6 Desorptionsraten bei sauberen 0berflächen

Desorptionsraten1)

qDes

Werkstoff Oberflächen- Zustand der 1h 4h 10h

beschaffenheit Oberflächen

Stahl, rostfrei blank gereinigt 2,7 . 10-7 5,4 . 10-8 2,7 . 10-8

Stahl, rostfrei poliert gereinigt 2 . 10-8 4 . 10-9 2 . 10-10

Stahl, rostfrei gebeizt ausgebeizt 1h, mit 1,4 . 10-9 2,8 . 10-10 1,4 . 10-10

Stahl, rostfrei kugelgestrahlt normaler Luft geflutet 3 . 10-10 6,5 . 10-11 4 . 10-11

Stahl, Ni-plattiert poliert gereinigt 2 . 10-7 1,5 . 10-8 5 . 10-9

Stahl, Cr-plattiert poliert gereinigt 1,3 . 10-8 2,2 . 10-9 1,2 . 10-9

Stahl verrostet 6 . 10-7 1,6 . 10-7 1 . 10-7

Stahl blank gereinigt 5 . 10-7 1 . 10-7 5 . 10-8

Stahl kugelgestrahlt gereinigt 4 . 10-7 8 . 10-8 3,8 . 10-8

Aluminium gereinigt 6 . 10-8 1,7 . 10-8 1,1 . 10-8

Messing gereinigt 1,6 . 10-6 5,6 . 10-7 4 . 10-7

Kupfer gereinigt 3,5 . 10-7 9,5 . 10-8 5,5 . 10-8

Porzellan glasiert 8,7 . 10-7 4 . 10-7 2,8 . 10-7

Glas gereinigt 4,5 . 10-9 1,1 . 10-9 5,5 . 10-10

Acrylglas 1,6 . 10-6 5,6 . 10-7 4 . 10-7

Neopren 4 . 10-5 2,2 . 10-5 1,5 . 10-5

Perbunan 4 . 10-6 1,7 . 10-6 1,3 . 10-6

Viton 1,2 . 10-6 3,6 . 10-7 2,2 . 10-7

Viton 4h ausgeheizt bei 100 °C 1,2 . 10-7 5 . 10-8 2,8 . 10-8

Viton 4h ausgeheizt bei 150 °C 1,2 . 10-9 3,3 . 10-10 2,5 . 10-10

Teflon entgast 8 . 10-7 2,3 . 10-7 1,5 . 10-7

Tabelle 9Desorptionsraten bei sauberen Oberflächen

1) Durch diverse Vorbehandlungen können die Desorptionsraten verbessert werden (z. B. Wasserstofffreiglühen).

8.7 Korrekturfaktor a

a

0,8

0,6

0,4

0,2

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4pv /p

0

Abb. 26:Korrekturfakor aBerechnung des volumetrischen Wirkungsgrades für Wälzkolbenvakuum-pumpen in Abhängigkeit vom Vorvakuum

[mbar · l]s · cm2

55

8.8 Technische Daten Drehschiebervakuumpumpen

8.8.1 Drehschiebervakuumpumpen UNO 2.5 und UNO 5

8.8.2 Drehschiebervakuumpumpen UNOLine

Einstufig UNO 35 UNO 65 UNO 120 UNO 250

Anschlussnennweite Eingang DN 40 ISO-KF DN 40 ISO-KF DN 63 ISO DN 100 ISOAusgang DN 40 ISO-KF DN 40 ISO-KF DN 63 ISO DN 100 ISO

Saugvermögen 50 Hz m3/h 35 65 128 26760 Hz m3/h 42 72 154 320

Enddrucktotal ohne Gasballast mbar <5 . 10-2 <5 . 10-2 <3 . 10-2 <3 . 10-2

total mit Gasballast mbar <1 <1 <1 <1Wasserdampfverträglichkeit mbar 30 30 33 33Wasserdampfkapazität g/h 700 1400 3650 6950Geräuschentwicklung

ohne Gasballast dB(A) 54 54 58 60mit Gasballast dB(A) 56 56 60 61

Max zulässige Betriebstemperatur1) °C 80 80 90 90Betriebsmittelmenge I 4,5 5,4 17 30Nennleistung Motor

50 Hz kW 1,1 1,1 4 7,560 Hz kW 1,3 1,3 4 7,5

Nenndrehzahl Pumpe50 Hz 1/min 1390 1390 965 96060 Hz 1/min 1660 1660 1158 1152

Gewicht mit Dreiphasenmotor kg 50 60 193 3751) Bei 25 °C Umgebungstemperatur und Betriebsmittel P3, ohne Gasballast.

Einstufig UNO 2.5 UNO 5 A

AnschlussnennweiteEingang DN 16 ISO-KF DN 16 ISO-KFAusgang DN 16 ISO-KF DN 16 ISO-KF

Saugvermögen50 Hz m3/h 2,5 4,660 Hz m3/h 2,9 5,1

Enddrucktotal ohne Gasballast mbar <5 .10-2 <5 .10-2

total mit Gasballast mbar <1 <1Wasserdampfverträglichkeit mbar 15 20Wasserdampfkapazität g/h 37 75Geräuschentwicklung

ohne Gasballast dB(A) 53 53mit Gasballast dB(A) 55 55

Max. zulässige Betriebstemperatur1) °C 80 80Betriebsmittelmenge I 0,45 0,45Drehzahl bei

50 Hz 1/min 2800 280060 Hz 1/min 3355 3355

Nennleistung kW 0,13 0,13Gewicht kg 10,2 11

56

Datensammlung

Pumpe DUO 2,5 DUO 35 DUO 65 DUO 120 DUO 250

AnschlussnennweiteEingang DN 16 ISO-KF DN 40 ISO-KF DN 40 ISO-KF DN 63 ISO-KF DN 100 ISO-KFAusgang DN 16 ISO-KF DN 40 ISO-KF DN 40 ISO-KF DN 63 ISO-KF DN 100 ISO-KF

Saugvermögen50 Hz m3/h 2,5 32 62 128 25060 Hz m3/h 2,9 38 70 154 300

Enddrucktotal ohne Gasballast mbar, <0,006 <0,003 <0,003 <0,003 <0,003mit Gasballast mbar <0,006 <0,005 <0,005 <0,006 <0,006

Wasserdampfverträglichkeit mbar 15 20 20 20 30Wasserdampfkapazität g/h 37 500 1000 2300 4800Geräuschentwicklung

ohne Gasballast dB(A) 53 61 61 58 60mit Gasballast dB(A) 64 64

Max. zulässige Betriebstemperatur °C 80 80 80 90 90Betriebsmittelmenge l 0,4 3,2 4,2 13 23Drehzahl

50 Hz 1/min 2790 1390 1390 960 97560 Hz 1/min 3280 1660 1660 1150 1175

Nennleistung Motor 50/60 Hz kW 0,13/0,13 1,1/1,25 1,5/1,8 4 7,5Gewicht kg 10,3 56 65 215 410

8.8.4 Drehschiebervakuumpumpen, magnetgekuppelt

Einstufige / Zweistufige DUO 5 DUO 10 DUO 20 UNO 30 M

AnschlussnennweiteEingang DN 16 ISO-KF DN 25 ISO-KF DN 25 ISO-KF DN 25 ISO-KFAusgang DN 16 ISO-KF DN 25 ISO-KF DN 25 ISO-KF DN 25 ISO-KF

Saugvermögen50 Hz m3/h 5 10 20 3060 Hz m3/h 6 12 24 35

Enddrucktotal ohne Gasballast mbar <0,005 <0,005 <0,005 <0,08mit Gasballast mbar <0,02 <0,01 <0,01 <1

Wasserdampfverträglichkeit mbar 36 30 30 8Wasserdampfkapazität g/h 230 230 460 190Geräuschentwicklung

ohne Gasballast dB(A) 55 55 57 60mit Gasballast dB(A)

Max. zulässige Betriebstemeperatur °C 80 80 85 80Betriebsmittelmenge l 0,75 1 1,2 1,1Drehzahl

50 Hz 1/min 1390 1400 1390 139060 Hz 1/min 1620 1680 1620 1690

Nennleistung Motor 50/60 Hz kW 0,25/0,37 0,45/0,55 0,55/0,65 0,75Gewicht kg 19 28 30 44

8.8.3 Drehschiebervakuumpumpen DuoLine

57

8.8.6 Drehschiebervakuumpumpen BA 251 und BA 501

Pumpe PAC 20 PAC 60 PAC 90 PAC 200 PAC 250 PAC 400 PAC 630

AnschlussnennweiteEingang DN 25 ISO-KF DN 40 ISO-KF DN 40 ISO-KF DN 63 ISO-F DN 63 ISO-F DN 100 ISO-F DN 100 ISO-FAusgang DN G2" DN G2" DN 63 G 21/2" DN 63 G 21/2"

Saugvermögen50 Hz m3/h 18 54 81 180 230 400 60060 Hz m3/h 64 94 210 270 460 680

Enddrucktotal ohne Gasballast mbar <2 <0,5 <0,5 <0,5 <0,5 <0,5 <0,5

Geräuschentwicklungohne Gasballast dB(A) 70 70 75 80 80 80 80

Betriebsmittelmenge l 0,5 2 2 6 6 17 17Drehzahl

50 Hz 1/min 2800 1450 1450 1450 1450 960 97560 Hz 1/min 1700 1700 1740 1740 1150 1170

Nennleistung 50/60 Hz KW 0,75 1,5/2,2 2,2/3 5,5/6,5 7,5/9 11/13,2 15/18Gewicht kg 20 58 76 170 185 420 540

8.8.5 Drehschiebervakuumpumpen PacLine

Pumpe BA 251 BA 501

AnschlussnennweiteEingang DN 63 ISO-F DN 100 ISO-FAusgang DN 63 ISO-F DN 100 ISO-F

Nennsaugvermögen m3/h 270 545Saugvermögen für 50 Hz m3/h 250 500Enddruck

total ohne Gasballast mbar <6 . 10-2 <6 . 10-3

total mit Gasballast mbar <6 . 10-1 <6 . 10-1

Wasserdampfverträglichkeit mbar 30 30Wasserdampfkapazität kg/h 7 14Geräuschentwicklung

ohne Gasballast dB(A) 63 63mit Gasballast dB(A) 65 65

Betriebstemperatur °C 80 80Kühlwasserbedarf l/h 50 90Betriebsmittelmenge I 17 45Nenndrehzahl Pumpe 1/min 490 345Nennleistung Motor kW 11 15Gewicht mit Motor kg 570 1100

58

Datensammlung

8.9 Technische Daten

8.9.1 Wälzkolbenvakuumpumpen WKP

8.9.2 Wälzkolbenvakuumpumpen mit Magnetkupplung

Pumpen WKP 250 A WKP 500 A WKP 1000 A/AD WKP 2000 A/AD

Nennsaugvermögen 50 Hz m3/h 270 490 1070 206560 Hz m3/h 324 590 1284 2478

Einschaltdruck mbar 1013 1013 1013 1013Differenzdruck am Überströmventil mbar 53 53 43 35Leckrate

Pumpe mit Radial-Wellendichtungen mbar . l/s <1 . 10-2 <1 . 10-2 <1 . 10-2 <1 . 10-2

Pumpe mit Spaltrohrmotor mbar . l/s <1 . 10-5 <1 . 10-5 <1 . 10-5 <1 . 10-5

Nenndrehzahl der Pumpe 50 Hz 1/min 3000 3000 3000 300060 Hz 1/min 3600 3600 3600 3600

Motorleistung 50 Hz kW 0,75 1,5 3 5,560 Hz kW 1,1 2,2 4 7,5

Motorleistung mit Spaltrohrmotor 50 Hz kW 1,5 1,5 5 5,560 Hz kW 1,7 1,7 5,7 5,7

Werkstoffe - Rotoren und Gehäuse GGG/GGL GGG/GGL GGL (A) GGG/GGL (A)GGG/GGG 40.3 (AD) GGG/GGG 40.3 (AD)

Ölfüllung l 1,5 1,5 3 5Gewicht mit Motor, ca. kg 95 125 250 370

A: Standardpumpe mit SpaltrohrmotorAD: Druckstoßfeste Ausführung

WKP mit Magnetkupplung 500 AM/ADM 1000 AM/ADM 2000 AM/ADM 4000 AM/ADM 6000 AM/ADM

Nennsaugvermögen 50 Hz m3/h 490 1070 2065 4050 607060 Hz m3/h 590 1284 2478 4860 7280

Einschaltdruck mbar 1013 1013 1013 1013 1013Differenzdruck am Überströmventil mbar 53 43 35 25 20Leckrate

Pumpe mit Magnetkupplung mbar · l/s < 1 · 10-5 < 1 · 10-5 < 1 · 10-5 < 1 · 10-5 < 1 · 10-5

Schalleistung nach DIN 45635 db(A) 70-75 72-75 72-75 74-79 74-79Drehzahl 50 Hz 1/min 2860 2860 2860 2900 290060 Hz 1/min 3430 3430 3430 3480 3480

Motorleistung50 Hz kW 1,5 3 5,5 11 1560 Hz kW 2,2 4 7,5 15 18,5

Betriebsmittelmenge l 1,5 3 5 6,8 6,8Gewicht, Pumpe

Standard-Normmotor ca. kg 130 250 380 630 850Pumpe ohne Motor ca. kg 110 220 320 540 750

AM: Standardpumpe mit MagnetkupplungADM: Druckstoßfeste Ausführung mit Magnetkupplung

59

WKP 4000 A/AD WKP 6000 A/AD WKP 8000 WKP 12000 WKP 18000 WKP 25000

4050 6075 8000 12000 17850 250004860 7290 9600 12000 21420 250001013 1013 1013 1013 1013 101325 20 27 18 10 7

<1 . 10-2 <1 . 10-2 <1 . 10-2 <1 . 10-2 <1 . 10-2 <1 . 10-2

– – – – – –

3000 3000 1500 2250 1500 21003600 3600 1800 2250 1800 2100

11 15 22 30 45 5515 18,5 30 30 55 55

5,55,7GGG/GGL (A) GGG/GGL (A) GGL GGL GGL GGLGGG/GGG 40.3 (AD) GGG/GGG 40.3 (AD)5 6,8 21 21 68 68380 850 1600 1950 3100 4000

8.9.3 Gasgekühlte Wälzkolbenvakuumpumpe WGK

Pumpen WGK 500 WGK 1500 WGK 4000 WGK 8000

Nennsaugvermögen 50 Hz m3/h 520 1500 4600 800060 Hz m3/h 620 1800 5500 9600

Enddruck mbar 130 130 130 130Maximale Nennleistung kw 18,5 2 x 30 132 200Drehzahl

50 Hz 1/min 3000 1500 1500 150060 Hz 1/min 3600 1800 1800 1800

Schalleistung1) dB(A) 75 - 105 75 - 105 75 - 105 75 - 105Geräuschfrequenz Hz 200 100 100 100Ölfüllung l 3 5 21 21Lagerschilde beheizbar Ja Ja Nein NeinSperrgasanschluss Ja Ja Ja JaWerkstoffe

Rotoren und Gehäuse GGG GGG GGG GGGDichtungen Viton Viton Viton Viton

Gewicht - Pumpe ohne Antrieb,Kühler und Grundrahmen kg 116 520 1100 1500

1) Werte abhängig vom gefahrenen Druckbereich bzw. von der Druckdifferenz.

60

Datensammlung

8.10 Technische Daten Wälzkolbenvakuumpumpstände

8.10.1 Baureihe WKD

WKD 220 WKD 410 WKD 900 WKD 1800 WKD 3000 WKD 3500 WKD 6500

Saugvermögen bei 10-1 mbar50 Hz m3/h 220 410 900 1800 3000 3500 650060 Hz m3/h 265 490 1080 2160 3600 3900 7000

Pumpstand-KomponentenWälzkolbenvakuumpumpe WKP 250 A WKP 500 A WKP 1000 A WKP 2000 A WKP 4000 A WKP 4000 A WKP 8000Zwischenkondensator KS 0,2 KS 0,5 KS 0,5 KS 1,5 KS 1,5 KS 3,0 KS 6,0Einst. Drehschieber-vakuumpumpe UNO 35 UNO 65 UNO 120 UNO 250 UNO 250 BA 501 BA 501

Totaldruckohne Gasballast mbar 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3

mit Gasballast mbar 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2

Wasserdampf-verträglichkeit mbar 33 33 33 33 33 30 30

Installierte Nennleistung1)

50 Hz kW 1,85 3,7 7 13 18,5 28,5 40,560 Hz kW 2,2 4,4 8 15 22,5 33,5 48,5

Kühlfläche Kondensator 0,2 0,5 0,5 1,5 1,5 3 6Wasserkühlung Vorpumpe – – – – – ja jaKühlwasserbedarf 2) l/min 4 10 10 30 30 62 122Kühlwasserwächter

in Vorpumpe – – – – – ja jaÖlfüllung, gesamt l 4,2 7,2 19 35 35 50 66Gewicht kg 260 290 570 1230 1410 2080 4000

8.10.2 Baureihe WOD-A

WOD 222 A WOD 412 A WOD 900 A WOD 1800 A WOD 3000 A WOD 3500 A WOD 6500 A

Saugvermögen bei 10-1 mbar50 Hz m3/h 220 410 900 1800 3000 3500 650060 Hz m3/h 265 490 1080 2160 3600 3900 7000

Pumpstand-KomponentenWälzkolbenvakuumpumpe WKP 250 A WKP 500 A WKP 1000 A WKP 2000 A WKP 4000 A WKP 4000 A WKP 8000Einst. Drehschieber-vakuumpumpe UNO 35 UNO 65 UNO 120 UNO 250 UNO 250 BA 501 BA 501

Totaldruckohne Gasballast mbar 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3 1 · 10-3

mit Gasballast mbar 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2 2 · 10-2

Wasserdampf-verträglichkeit mbar 33 33 33 33 33 30 30


50 Hz kW 1,85 3,7 7 13 18,5 28,5 40,560 Hz kW 2,2 4,4 8 15 22,5 33,5 48,5

Luftkühlung ja ja ja ja jaWasserkühlung – – – – ja jaKühlwasserbedarf l/min – – – – – 2 2Kühlwasserwächter

in Vorpumpe – – – – – ja jaÖlfüllung, gesamt l 4,2 7,2 19 35 35 50 66Gewicht kg 220 250 530 980 1180 1750 3650

1) Abhängig vom Betriebszustand kann die aufgenommene Leistung bis zu 70 % niedriger sein.2) Eintrittstemperatur max. 20 °C

61

8.10.3 Baureihe WOD-B

WOD 222 B WOD 412 B WOD 900 B WOD 1800 B WOD 3000 B

Saugvermögen bei 10-1 mbar50 Hz m3/h 220 410 900 1800 300060 Hz m3/h 265 490 1080 2160 3600

Pumpstand-KomponentenWälzkolbenvakuumpumpe WKP 250 A WKP 500 A WKP 1000 A WKP 2000 A WKP 4000 AZweist. Drehschieber-vakuumpumpe DUO 35 DUO 65 DUO 120 DUO 250 DUO 250

Totaldruckohne Gasballast mbar 1 · 10-4 1 · 10-4 1 · 10-4 1 · 10-4 1 · 10-4

mit Gasballast mbar 1 · 10-4 1 · 10-4 1 · 10-4 1 · 10-4 1 · 10-4

Wasserdampf-verträglichkeit mbar 20 20 20 30 30


50 Hz kW 1,85 3,7 7 13 18,560 Hz kW 2,2 4,4 8 15 22,5

Luftkühlung ja ja ja ja jaÖlfüllung, gesamt l 4,2 5,7 16 28 28Gewicht kg 220 250 530 980 1180

1) Abhängig vom Betriebszustand kann die aufgenommene Leistung bis zu 70 % niedriger sein.

62

Formelsammlung

B 1333 (ps-pa)pWo= –––– · ––––––––––––– [mbar]S 1333 – ps

Wasserdampfverträglichkeit (DSP)

TGes Q·

1 Q·

2 Q·

nS = R · –––– ·�–– + ––– + · · · ––– � [m3/h]p M1 M2 Mn

Q·

W A = ––––– [m2]k · Tm

Kühlfläche (Kondensator)

kJQ·

W = Q·

H2O · qH2O[––]h

Kondensationswärme (Kondensator)

∆Tgroß + ∆Tklein Tm = ––––––––––––––– [k]2

Mittlere Temperaturdifferenz (Kondensator)

Saugvermögen (Pumpstand)

(TG ein – TW aus) – (TG aus – TW ein)∆ Tm = –––––––––––––––––––––––––––– [K]TG ein – TW ausIn �––––––––––––�TG aus – TW ein

Mittlere Temperaturdifferenz (Wärmetauscher)

Sth · ∆pP = –––––––––––– [kW]36000 · � mech

Leistungsbedarf (WKP/WGK)

KmS = Sth · ––––––––––––––– [m3/h]Sth SvKm +––– – �–––�1,5

Sv Sth

Saugvermögen (WKP/WGK)

Sv · pvp = –––––– [mbar]S

Ansaugdruck (WKP/WGK)

Sv · (p + ∆p)S = –––––––––––– [m3/h]

p

Saugvermögen (WKP)

pv aS = Sth · �1 – ––– · –––� [m3/h]p Km

pV pv3 – p3

––– � 2,5 → a =–––––––––– [mbar]p 0,963 · pv

3

Vorvakuum/Ansaugdruck (WKP/WGK)

Saugvermögen (WKP/WGK)

Verträglichkeiten für andere Dämpfe (DSP)

Kombinierter Flüssigkeitsbetrieb (Flüssigkeitsringpumpe)

Sηvol = –––––Sth

Volumetrischer Wirkungsgrad (WKP/WGK)

Kmηvol = –––––––––––––––– ySth Sv Km + ––– – �–––�

1,5

Sv Sth

Volumetrischer Wirkungsgrad (WKP/WGK)

3,6 · r3 r · pm TL = ––––– · (0,039 –––––– + 30 √

—––––

––)l η M

[m3/h]Leitwert (universell)

3,6 · r3

L = –––––– (2150 · r · pm + 95) [m3/h]l

Leitwert (Luft von 20 °C)

1

12

8

9

10

11

13

14

15

16

17

18

9 Formelsammlung

B pv (pSD – pAD) pSD – pLpD = –––– · –––––––––––––– + –––––––– [mbar]S pv – pSD pv – pSD

TA – TBKB = FB ––––––––––TA – TF

2

3

4

5

7

6

63

r4 · pmL = 7750 ––––––– [m3/h]l

Leitwert Luft (laminarer Strömungsbereich 20 °C)

r3

L = 340 ––– [m3/h]l

Leitwert Luft (molekularer Strömungsbereich 20 °C)

1L = ––––––––––– [m3/h]

1 1 1–– + –– + –– L1 L2 L3

Leitwert (in Reihe)

Leitwert (parallel)

L = L1 + L2 + L3...[m3/h]

Saugvermögen (am Rezipient)

1 L · SSeff = –––––– = ––––– [m3/h]

1 1 L + S–– + –– L S

Druck (am Rezipient)

S · ppeff = ––––– [mbar]

Seff

V p1t = –– In ––– [h]

S p2

Auspumpzeit (DSP/WKP/WGK)

Auspumpzeit (WKP)

V p1 + ∆pt = –– In –––––––– = [h]S p2 + ∆p

Erforderliches Saugvermögen (Leckrate)

3,6 · qLSerf = ––––––– = [m3/h]

p

(Gas-) Volumen

T Q1 Q2 Q3V = R –– (–– + –– + –––) = [m3]

p M1 M2 …Mn

Boyle-Mariottesches Gesetz

p1. V1 = p2

. V2 bei T = konstant

21

19

25

28

29

26

27

20

22

23

24

64

Formelsammlung

A (m2) Kühlfläche

a Korrekturfaktor a

B (m3/h) Gasballastmenge∆p (mbar) Eingestellte Druckdifferenz

am Überströmventil der Wälzkolbenvakuumpumpe

∆Tgroß (K) Größte Temperaturdifferenz

∆Tklein (K) Kleinste Temperaturdifferenz

η (Pa · s) Zähigkeit eines Gases

ηmech Mechanischer Wirkungsgrad der Pumpe (η ≈ 0,85 für Wälzkolbenvakuumpumpen)

ηvol Volumetrischer Wirkungsgrad

FB (m3/h) Betriebsflüssigkeitsstrom

kJk (––––––––––) Wärmeübergangskoeffizienth · m2 · K

L (m3/h) Leitwert

KB (m3/h) Frischflüssigkeitsbedarf im kombinierten Betrieb

Km Maximales Kompressions-verhältnis der Wälzkolben-vakuumpumpe bei pv

l (cm) Rohrlänge

M (kg/kmol) Molare Masse

P (kW) Leistungsbedarf bzw. Motorleistung

p (mbar) (zu Gleichung 11)Ansaugdruck der Wälzkolbenvakuumpumpe

p (mbar) (zu Gleichung 24)Druck am Beginn der Rohrleitung

p (mbar) (Arbeits-)Druck

pa (mbar) Wasserdampfpartialdruck der atmosphärischen Luft (Praxiswert pa = 13 mbar)

pAD (mbar) Partialdruck des dampfför-migen Stoffes in der atmos-phärischen Luft

pD (mbar) Dampfverträglichkeit

peff (mbar) Druck am Ende der Rohrleitung

pL (mbar) Permanentgas-Partialdruck am Ansaugstutzen

p + peffpm (mbar) Mittlerer Druck = –––––––2

ps (mbar) Sättigungsdampfdruck des gepumpten Wasser-dampfes bei Betriebs-temperatur der Pumpe

pSD (mbar) Sättigungsdampfdruck bei Betriebstemperatur der Pumpe

pv (mbar) Vorvakuumdruck(Gegendruck)

p1 (mbar) (Anfangs-/Atm.-) Druckzu Gleichung 29

p2 (mbar) Druck (im Vakuum)

pwo (mbar) Wasserdampfverträglichkeitnach PNEUROP

Q·

(kg/h) Durchsatz der Stoffkompo-nente pro Stunde

Q (kg) Durchsatz jeder Komponenteje Zeiteinheit

kgQ·

H2O (–––) Zu kondensierende Wasser- h dampfmenge pro StundekJQ

·w (–––) Kondensationswärme/-

hmenge pro Stunde

kJqH2O (–––) Verdampfungswärme

kg

qL mbar l(–––––––) Gesamt-Leckrate (der Anlage) sqpv S Verhältnis von eingeströmter

Gasballastmenge zum Saug-vermögen der Vorpumpe

mbar · m3

R (––––––––––)universelle Gaskonstantekmol · K

R = 83,14

r (cm) Rohrradius

Legende zur Formelsammlung

65

S (m3/h) Saugvermögen

Seff (m3/h) Saugvermögen am Ende der Leitung (Rezipient)

Serf (m3/h) Erforderliches Saugver-mögen des Pumpstandes am Rezipienten

Sth (m3/h) Theoretisches Saug-vermögen der Wälzkolben-vakuumpumpe

Sv (m3/h) Saugvermögen der Vor-pumpe (beim Druck pv)

T (K) Temperatur des Gases

TA (°C) Temperatur der rückge-führten, „umlaufenden“ Betriebsflüssigkeit = Austritts-temperatur im Pumpenstutzen

TB (°C) Betriebstemperatur der Pumpe

TF (°C) Temperatur der Frischflüssigkeit

TGas (K) Gastemperatur

TG aus (K) Gasaustrittstemperatur

TG ein (K) Gaseintrittstemperatur

TS (°C) Siedetemperatur des abgesaugten Stoffes beim Druck am Auspuffstutzen der Pumpe

TW ein (K) Kühlwasser-Eintrittstemperatur

TW aus (K) Kühlwasser-Austrittstemperatur

Tm (K) Mittlere Temperaturdifferenzzwischen Gas und Kühlmedium

TS (K) Siedetemperatur bei Konden-sationsdruck (im Beispiel 1, Seite 22, TS = TS H2O)

t (h) Auspumpzeit

V (m3) Volumen des Rezipienten

V (m3) (Gleichung 25)(Gas-)Volumen

V1 (m3) Volumen des Gases mit dem Druck p1

V2 (m3) Volumen des Gases mit dem Druck p2

66

Formelsammlung

Raum für Notizen

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