Vloeistofringvacuümpompen - klassieke vacuümtechniek en toch nog steeds ultramodern

Maulburg, Germany Vacuümtechniek is nooit gestopt met ontwikkelen. Dit is geen trend van de laatste paar jaren, aangezien de techniek zich al tientallen jaren gestaag ontwikkelt. Vandaag de dag worden droge schroefvacuümpompen naast de chemische processen ook voor vele andere toepassingen gebruikt, net als dat droge klauwenvacuümpompen nu de standaard vacuümgeneratoren zijn in uiteenlopende industriële processen.. Ook vormen oliegesmeerde draaischuifvacuümpompen een ultramoderne oplossing voor vele toepassingen, niet in de laatste plaats door hun constante ontwikkeling. In hun toepassingsvelden zijn ze over het algemeen de meest gebruikte vacuümpompen. Ondanks de vele verbeteringen en nieuwe ontwikkelingen is één principe van vacuümgeneratie echter tot op de dag van vandaag hetzelfde gebleven en wordt de vloeistofringvacuümpomp nog steeds met veel succes toegepast.
Afb. 1: Twee versies van de Dolphin vloeistofringvacuümpomp die beschikbaar zijn met pompsnelheden van 25 tot 26.800 kubieke meter per uur (Source: Busch Dienste GmbH)
Afb. 1: Twee versies van de Dolphin vloeistofringvacuümpomp die beschikbaar zijn met pompsnelheden van 25 tot 26.800 kubieke meter per uur (Source: Busch Dienste GmbH)

Het principe achter deze pomp was al in 1890 bekend in de vorm van een "waterringpomp". Door hun functionele en robuuste ontwerp zijn vloeistofringvacuümpompen (afb. 1) geschikt voor vacuümgeneratie in toepassingen waarin dampgassen of dampen worden geëvacueerd of waarin condensatie in de vacuümpomp plaatsvindt tijdens het compressieproces. Deze pompen zijn daarom uitermate geschikt voor vochtige processen en worden dus gebruikt voor het genereren van een grof vacuüm in de procestechnologie, de chemische industrie, tijdens petroleumproductie en -verwerking, voor het evacueren van condensors van stoomturbines, in de kunststofindustrie, papierproductie, voedseltechnologie en vele andere industriële toepassingen.

Werkingsprincipe
Vloeistofringvacuümpompen gebruiken water of een vloeistof die compatibel is met het te evacueren gas of de te evacueren damp als bedrijfsvloeistof. Ethyleenglycol, minerale oliën of organische oplosmiddelen worden ook gebruikt, net als andere vloeistoffen die al onderdeel zijn van het proces. De basis is in alle formaten en versies hetzelfde.

Afb. 2: Opengewerkte tekening van een compressiekamer van een Dolphin vloeistofringvacuümpomp (Source: Busch Dienste GmbH)

Een excentrisch gemonteerde rotor draait binnen een cilindrische behuizing (afb. 2). Deze behuizing is zo ver met bedrijfsvloeistof gevuld dat de rotorbladen zijn ondergedompeld in de vloeistof. De rotatie van de rotor en de daaruit voortvloeiende centrifugaalkracht zorgen ervoor dat de vloeistof in de behuizing de zogenaamde vloeistofring vormt. Het gepompte medium wordt getransporteerd naar de ruimten tussen de rotorbladen en de vloeistofring. De excentrische rotatie van de rotor verandert het volume van deze ruimtes, waardoor gas wordt aangezogen, gecomprimeerd en afgevoerd. De vloeistofring dicht de afzonderlijke ruimten af tot aan de cilinder. Daarom wordt het ook vaak de afdichtingsvloeistof genoemd in plaats van bedrijfsvloeistof.

Mechanisme
Door de gebruikte bedrijfsvloeistof is dit mechanisme alleen geschikt voor gebruik in het grof vacuümbereik. De reden hiervoor is dat het vacuümniveau dat bereikt kan worden afhankelijk is van de dampdruk van de bedrijfsvloeistof die continu door de vacuümpomp wordt gepompt. Dit zorgt ervoor dat de vloeistofringvacuümpomp gebruikt kan worden met relatief lage temperaturen en dat de temperatuurstijging van het medium tijdens het compressieproces tot een minimum wordt beperkt. Vloeistofringvacuümpompen zijn dus ideaal voor het pompen van dampen en gassen met een hoog vochtgehalte. De lage temperaturen in de vacuümpomp zijn gunstig voor het condenseren van procesdampen. Tot op zekere hoogte betekent dit dat de vacuümpomp ook werkt als condensor. Doordat condensatie plaatsvindt als het mengsel de vacuümpomp binnenkomt, wordt het volume ook drastisch verlaagd. Naast het condensatie-effect leidt dit ook tot een hogere nominale pompsnelheid.
De bedrijfsvloeistof absorbeert de hitte van de compressie en omdat vloeistofringvacuümpompen praktisch isothermisch zijn, bieden ze voordelen als temperatuurgevoelige producten, zoals polymeren, worden gepompt.
Een groot voordeel van vloeistofringvacuümpompen is dat de bedrijfsvloeistof en materialen voor de componenten aangepast kunnen worden aan het gepompte medium. Hierdoor is het ook mogelijk om corrosieve of explosieve gassen en dampen te pompen. Door de lage bedrijfstemperaturen wordt het pompen van explosieve materialen in ieder geval veel minder problematisch dan met andere mechanische vacuümpompen.

Ontwerp
Er wordt onderscheid gemaakt tussen een- en tweetraps vloeistofringvacuümpompen. In de eentraps versie wordt het compressieproces dat hierboven wordt beschreven uitgevoerd in één compressiestap, terwijl in de tweetraps vacuümpomp (afb. 3) het vooraf gecomprimeerde gepompte medium uit de eerste stap wordt getransporteerd naar een tweede compressiestap en opnieuw wordt gecomprimeerd. Met eentraps vloeistofringvacuümpompen kunnen einddrukken van 130 hPa (mbar) worden bereikt, terwijl de tweetraps versies 33 hPa (mbar) kunnen bereiken.

Afb. 3: Gasflow door een tweetraps vloeistofringvacuümpomp (Source: Busch Dienste GmbH)

Zelfs het formaat is wezenlijk anders. Busch Vacuümpompen en Systemen biedt verschillende series en versies van Dolphin vloeistofringvacuümpompen, met pompsnelheden van 25 tot 26.800 kubieke meter per uur.

Varianten
Het toe- en afvoeren van de bedrijfsvloeistof kan op drie manieren gebeuren:

1. Geen recirculatie – continue stromingysteem
Dit is de simpelste variant voor het gebruiken van een vloeistofringvacuümpomp en wordt gebruikt als er genoeg bedrijfsvloeistof aanwezig is. Tijdens de compressiestap wordt er continu bedrijfsvloeistof toegevoerd. De vloeistof wordt vervolgens samen met het gas en condensaat afgevoerd. 

2. Open vloeistofcircuit – gedeeltelijk recirculatiesysteem
In een open circuit (afb. 4) wordt de bedrijfsvloeistof samen met het gas naar een vloeistofafscheider geleid nadat het de vacuümpomp heeft verlaten. Daar worden vloeistof en gas van elkaar gescheiden. Het gas wordt verwijderd of verplaatst terwijl de bedrijfsvloeistof terugstroomt naar de vacuümpomp. Via de vloeistofafscheider wordt nieuwe bedrijfsvloeistof toegevoerd. Dit systeem zorgt ervoor dat er genoeg vloeistof in het circuit aanwezig is en dat de temperatuur niet toeneemt. Dit type open circuit kan tot 50 procent van de vloeistof besparen in vergelijking met systemen zonder recirculatie.

Afb. 4: Dolphin vloeistofringvacuümpomp met gedeeltelijk recirculatiesysteem (Source: Busch Dienste GmbH)

3. Gesloten vloeistofcircuit – Volledig recirculatiesysteem
Er bevindt zich ook een vloeistofafscheider stroomafwaarts van de vacuümpomp in een gesloten circuit (afb. 5). Het gas wordt verwijderd uit de afscheider, terwijl de bedrijfsvloeistof door een warmtewisselaar wordt geleid voordat het terugstroomt in de vacuümpomp. De bedrijfsvloeistof wordt zo dus op een constante temperatuur gehouden. Dat betekent dat er slechts een klein beetje nieuwe vloeistof toegevoegd hoeft te worden via de vloeistofafscheider. We raden het gesloten circuit dus aan als er niet voldoende bedrijfsvloeistof beschikbaar is of als er zoveel mogelijk bedrijfsvloeistof moet worden behouden.



Afb. 5: Dolphin vloeistofringvacuümpomp met totaal recirculatiesysteem (Source: Busch Dienste GmbH)


Vacuümsystemen op maat
Vloeistofringvacuümpompen zijn bijzonder geschikt voor modulair gebruik in vacuümsystemen en -installaties. In combinatie met gas-, lucht- of stoomejectors (stralen) of vacuümboosters kunnen lagere einddrukken worden bereikt. Vacuümsystemen die op maat zijn gemaakt voor de betreffende toepassing vormen in technisch en economisch opzicht de meest optimale oplossing. Busch Vacuümpompen en Systemen heeft tientallen jaren ervaring in het ontwerpen, samenstellen en bouwen van dit soort systemen, die over de hele wereld economisch en veilig worden gebruikt in de chemische verwerkingsindustrie, petroleumproductie en -verwerking, stroomopwekking en vele andere gebieden. De verschillende Dolphin vloeistofringvacuümpompen van Busch zijn tevens in diverse ATEX-uitvoeringen verkrijgbaar.



Afb. 6: Vacuümsysteem met vijf eentraps Dolphin vloeistofringvacuümpompen voor het ontgassen van procesvloeistoffen (Source: Busch Dienste GmbH)


Categorieën
Wilt u meer weten?
We geven u graag meer informatie. Contact Busch Nederland:
+31 (0)348 46 23 00 Neem contact met ons op