Væskeringsvakuumpumper – klassisk vakuumteknologi og alligevel stadig topmoderne

Vakuumteknologi er i konstant udvikling – ikke bare i den seneste tid, men i flere årtier har den fortsat sin udvikling. I dag anvendes tørtløbende skruevakuumpumper i den kemiske procesteknologi og mange andre steder, ligesom tørtløbende klovakuumpumper har fået etableret sig som standarden indenfor vakuumgeneratorer i flere industrier. Oliesmurte lamelvakuumpumper er også fremragende i forbindelse med mange anvendelsesmuligheder, ikke mindst på grund af deres fortsatte udvikling. Inden for deres anvendelsesområder er de de hyppigst anvendte vakuumpumper.

Princippet bag væskeringsvakuumpumpen blev udviklet så tidligt som i 1890 i form af en "vandringspumpe". På grund af deres enkle og stærke konstruktion er væskeringsvakuumpumper (fig. 1) egnet til vakuumgenerering i anvendelser, hvor dampgasser eller dampe evakueres, eller hvor der er tendens til, at der opstår kondens i vakuumpumpen under kompressionsprocessen. De er derfor ideelle til fugtige processer og anvendes således til grov vakuumgenerering inden for procesteknologi, i den kemiske industri, til produktion og behandling af råolie, til ventilering af kondensatorer til dampturbiner, samt inden for plastindustrien, til papirproduktion, inden for levnedsmiddelteknologien og mange andre industrielle applikationer.

Driftsprincip

Væskeringsvakuumpumper anvender som driftsvæske vand eller en væske, der er kompatibel med den gas eller damp, der skal evakueres. Ethylenglycol, mineralsk olie eller organiske opløsningsmidler anvendes også ligesom andre væsker, der allerede er en del af processen. Det grundlæggende princip er det samme i alle størrelser og versioner.

Et centralt monteret løbehjul roterer inde i et cylindrisk kabinet (fig. 2). Dette kabinet er fyldt med driftsvæske til et niveau, så rotorens lameller er nedsænket i væsken. Løbehjulets rotation skaber centrifugalkraften, som får væsken i kabinettet til at danne den såkaldte væskering. Den pumpede gas transporteres i rummene mellem de enkelte lameller og væskeringen. Løbehjulets excentriske omdrejning ændrer disse rums volumen og medfører, at gas suges ind, komprimeres og udstødes igen. Væskeringen tætner de individuelle rum ned til cylinderen. Derfor kaldes væsken nogle gange for tætningsvæske i stedet for driftsvæske.

Mekanisme

På grund af den anvendte driftsvæske kan denne mekanisme kun anvendes i det grove vakuumområde. Årsagen til dette er, at det opnåelige vakuumniveau afhænger af damptrykket og driftsvæskens viskositet, som konstant pumpes gennem vakuumpumpen. Dermed kan væskeringsvakuumpumpen være i drift under relativt lave temperaturer. Den kører også hovedsageligt isotermisk. Det betyder, at det medie, der skal pumpes, næsten ikke opvarmes under kompressionsprocessen. Derfor passer væskeringsvakuumpumper perfekt til at pumpe damp og gasser med et højt fugtindhold. De lave temperaturer i vakuumpumpen er fordelagtige ved kondensering af dampe og gasser. Dette betyder i en vis grad, at vakuumpumpen også fungerer som kondensator. Da kondenseringen allerede finder sted, når gassen kommer ind i vakuumpumpen, reduceres gassens volume drastisk. Ud over kondenseringseffekten sker der også en stigning i den nominelle pumpehastighed. Driftsvæsken leder kompressionsvarmen bort, og det er en proces, som understøtter kondenseringen og øger pumpehastigheden. En væsentlig fordel ved væskeringsvakuumpumper er, at driftsvæsken og de materialer, der anvendes til komponenterne, kan tilpasses, så de passer til det pumpede medie. Det gør det også muligt at pumpe eksplosive gasser og dampe. Som følge af de lave driftstemperaturer kan det betragtes som langt mindre problematisk at pumpe eksplosive materialer, end det er tilfældet med andre mekaniske vakuumpumper.

Konstruktion

Der skelnes grundlæggende mellem et- og to-trins væskeringsvakuumpumper. I et-trinsudgaven udføres den kompressionsproces, der beskrives ovenfor, i ét kompressionstrin. I to-trins vakuumpumpen (fig. 3) transporteres det forkomprimerede, pumpede medie fra det første trin til det andet kompressionstrin og komprimeres igen. Sluttrykket på 130 hPa (mbar) kan realiseres med et-trins væskeringsvakuumpumper, mens to-trinsudgaverne kan opnå op til 33 hPa (mbar).

Selv størrelserne kan variere markant. Busch Vacuum Solutions har forskellige udgaver og versioner af DOLPHIN væskeringsvakuumpumper i porteføljen med pumpehastigheder i intervallet fra 25 til 26.500 kubikmeter i timen.

Varianter

Tilføjelse og fjernelse af driftsvæske kan foretages på tre måder:

1. Drift uden cirkulation
Dette er den mest enkle variant til drift af en væskeringsvakuumpumpe, og den anvendes, så snart der er tilstrækkelig tilgængelig driftsvæske. Kompressionstrinnet tilføres konstant driftsvæske. Væsken udledes derefter sammen med gassen og kondensen.

2. Åbent væskekredsløb
I et åbent kredsløb (fig. 4) ledes driftsvæsken ind i en væskeseparator sammen med gassen, når den forlader vakuumpumpen. Væske og gas adskilles her. Gassen udledes eller overføres, mens driftsvæsken løber til væskeseparatoren. Dette garanterer, at der er tilstrækkeligt med væske i kredsløbet, og at temperaturen ikke stiger. Denne type åbent kredsløb kan spare op til 50 procent af væsken sammenlignet med drift uden recirkulation.

3. Lukket væskekredsløb
Der er også en væskeseparator nedstrøms fra vakuumpumpen i et lukket kredsløb (fig. 5). Gassen udledes fra separatoren, mens driftsvæsken ledes videre med en varmeveksler, inden den kommer ind i vakuumpumpen igen. Driftsvæsken køles således konstant. Denne konfiguration gemmer op til 95 procent af driftsvæsken. Dette betyder, at kun små mængder frisk væske skal tilføjes via væskeseparatoren. Vi anbefaler derfor det lukkede kredsløb, når der ikke er tilstrækkelig driftsvæske til rådighed, eller når der skal gemmes så meget driftsvæske som muligt.

Skræddersyede vakuumsystemer

Væskeringsvakuumpumper passer exceptionelt godt til brug som moduler i vakuumsystemer og -installationer. Lavere sluttryk kan realiseres i kombination med dampejektorer. Der kan til vakuumsystemer findes teknisk og økonomisk optimale løsninger, som er skræddersyet direkte til en individuel anvendelse. Busch Vacuum Solutions har årtiers erfaring med at designe, konfigurere og bygge disse typer systemer, som anvendes i økonomisk og sikker drift på verdensplan i teknologi til kemiske processer, produktion og behandling af råolie, elproduktion og mange andre områder. De individuelle størrelser af DOLPHIN væskeringsvakuumpumper fra Busch fås i forskellige ATEX-certificerede udgaver.