Væskering-vakuumpumper: klassisk, men samtidig toppmoderne vakuumteknologi

Vakuumteknologi har aldri sluttet å utvikle seg – ikke bare i det siste, men i flere tiår, har den gjort fremskritt. I dag brukes tørre skruevakuumpumper innenfor kjemisk prosessteknologi og mange andre bruksområder, mens tørre klovakuumpumper har etablert seg som standard vakuumgeneratorer i hele bransjer. De oljesmurte lamellvakuumpumpene videreutvikles stadig, og er førstevalget på mange områder. Innenfor sine bruksområder er de generelt de mest brukte vakuumpumpene.

Prinsippet bak væskering-vakuumpumpen ble utviklet så tidlig som i 1890 i form av en «vannringpumpe». Den enkle og robuste konstruksjonen gjør væskering-vakuumpumpene (fig. 1) egnet for vakuumgenerering på bruksområder der det evakueres damp eller gasser, eller der kondenseringen inne i vakuumpumpa vanligvis finner sted under kompresjonsprosessen. Ettersom de dermed er ideelle for prosesser med høy fuktighet, brukes de til å generere grovt vakuum i prosessindustrien, i kjemisk industri og ved oljeutvinning og -produksjon, til ventilasjon av dampturbinkondensatorer, og de brukes også i plastindustrien, ved papirproduksjon, innen næringsmiddelteknologi og på mange andre industrielle bruksområder.

Driftsprinsipp

Som driftsvæske bruker væskering-vakuumpumpene vann eller en væske som er kompatible med gassen eller dampen som skal evakueres. I tillegg til etylenglykol, mineraloljer eller organiske løsemidler, brukes andre væsker som allerede inngår i prosessen. Grunnprinsippet er det samme uansett størrelse og versjon.

Et eksentrisk montert impellerhjul roterer i et sylindrisk hus (fig. 2). Dette huset fylles med driftsvæske til over impellerlamellene. Impellerhjulets rotasjonsbevegelse og den resulterende sentrifugalkraften får væsken i huset til å danne den såkalte væskeringen. Gassen pumpes inn i rommet mellom de individuelle lamellene og væskeringen. Takket være impellerhjulets eksentriske lokalisering, endres volumet i disse rommene slik at gassen suges inn, komprimeres og tømmes ut igjen. Væskeringen forsegler de individuelle rommene ned til sylinderen. I stedet for driftsvæske kalles den derfor av og til for forseglingsvæske.

Mekanisme

På grunn av driftsvæsken kan denne mekanismen bare brukes i grovvakuumområdet. Årsaken er at det oppnåelige vakuumnivået avhenger av damptrykket og viskositeten til driftsvæsken som pumpes kontinuerlig gjennom vakuumpumpen. Væskering-vakuumpumper kan derfor brukes ved relativt lave temperaturer. Den fungerer også overveiende isotermisk. Det betyr at mediet som skal pumpes, nesten ikke varmes opp under kompresjonsprosessen. Dette er grunnen til at væskering-vakuumpumper så og si er laget for å pumpe damp og gasser med høy fuktighetsandel. De lave temperaturene i vakuumpumpen er gunstige for kondensering av fuktige damper og gasser. Til en viss grad betyr dette at vakuumpumpen i tillegg fungerer som kondensator. Ettersom kondenseringen allerede finner sted når gassen kommer inn i vakuumpumpen, reduseres gassens volum betraktelig. I tillegg til kondenseringseffekten gir dette en økning i den nominelle pumpehastigheten. Driftsvæsken avleder kompresjonsvarmen, en prosess som skaper kondensasjon og en økning i pumpehastigheten. Én betydelig fordel med væskering-vakuumpumper er at driftsvæsken og materialene som brukes for komponentene, kan tilpasses pumpemediet. Dette gjør det mulig å pumpe også eksplosive gasser og damper. De lave driftstemperaturene gjør det i alle tilfeller langt mindre problematisk å pumpe eksplosive materialer med disse pumpene enn med andre mekaniske vakuumpumper.

Konstruksjon

Det skilles grovt sett mellom ett- og to-trinns væskering-vakuumpumper. I ett-trinns-versjonen blir kompresjonsprosessen ovenfor utført i ett kompresjonstrinn. I to-trinns-vakuumpumpen (fig. 3) blir det forhåndskomprimerte pumpemediet fra første trinn overført til et andre kompresjonstrinn og komprimert på nytt. Ett-trinns væskering-vakuumpumper kan oppnå et sluttrykk på 130 hPa (mbar), mens to-trinns-versjoner kan klare opptil 33 hPa (mbar).

Også størrelsene varierer betraktelig. Busch Vacuum Solutions tilbyr ulike serier og versjoner av DOLPHIN væskering-vakuumpumper med pumpehastigheter fra 25 til 26 500 kubikkmeter i timen.

Varianter

Driftsvæske kan tilføres og fjernes på tre måter:

1. Ikke-resirkulerende drift
Dette er den enkleste måten å drive en væskering-vakuumpumpe på, og brukes alltid når tilstrekkelig driftsvæske er tilgjengelig. Kompresjonstrinnet tilføres driftsvæske kontinuerlig. Væsken blir deretter sluppet ut sammen med gassen og kondensatet.

2. Åpen væskekrets
I en åpen krets (fig. 4) blir driftsvæsken skilt ut i en væskeseparator sammen med gassen etter at den har forlatt vakuumpumpen. Der blir væsken og gassen adskilt. Gassen slippes ut eller overføres mens den ferske driftsvæsken føres inn i væskeseparatoren. Dette sikrer at det er nok væske i kretsen, og at temperaturen ikke stiger. Denne typen åpen krets kan gi en væskebesparelse på opptil 50 % sammenlignet med ikke-resirkulerende drift.

3. Lukket væskekrets
I tillegg er det montert en væskeseparator i en lukket krets (fig. 5) nedstrøms for pumpen. Det slippes ut gass fra separatoren mens driftsvæsken skilles ut ved hjelp av en varmeveksler før den kommer inn igjen i vakuumpumpen. Driftsvæsken avkjøles dermed konstant. Denne konfigurasjonen sparer opptil 95 prosent av driftsvæsken. Dette betyr at det kun er nødvendig å tilsette en liten mengde ny væske via væskeseparatoren. Vi anbefaler derfor bruk av lukket krets når det ikke er nok driftsvæske tilgjengelig, eller når mest mulig av driftsvæsken skal bevares.

Skreddersydde vakuumsystemer

Væskering-vakuumpumper er svært godt egnet som moduler i vakuumsystemer og installasjoner. Lavere sluttrykk kan oppnås i kombinasjon med dampstråler. Det kan utarbeides teknisk og økonomisk optimale løsninger for vakuumsystemer som er direkte skreddersydd til det spesifikke bruksområdet. Busch Vacuum Solutions har flere tiårs erfaring med å designe, konfigurere og bygge denne typen systemer, som brukes i blant annet kraftproduksjon, kjemisk prosessindustri samt oljeutvinning og -produksjon verden rundt for å sikre økonomisk og trygg drift. De enkelte DOLPHIN væskering-vakuumpumpestørrelsene fra Busch fås i ulike ATEX-sertifiserte versjoner.