Dolphin - vätskeringvakuumpump - traditionell vakuumteknik som fortfarande är aktuell

Maulburg, Germany Vakuumtekniken har aldrig slutat utvecklas. Det har gjorts framsteg under decennier, inte bara under den senaste tiden. Numera används torrgående skruvvakuumpumpar inom kemisk processteknik samt inom många andra tillämpningar. Torrgående klovakuumpumpar har blivit den etablerade tekniken för att producera vakuum inom många industrisektorer. Även oljesmorda vakuumpumpar med roterande lameller har blivit standard inom många användningsområden, inte minst tack vare det kontinuerliga utvecklingsarbetet. Inom sina respektive användningsområden är de vanligtvis dominerande. Men trots alla förbättringar, innovationer och nya framsteg finns det en princip för vakuumproduktion som fortfarande håller ställningen inom vissa användningsområden, nämligen vakuumpumpen med vätskering.
Bild 1: Två versioner av Dolphin vakuumpumpar med vätskering som kan fås med pumphastigheter från 25 upp till 26 800 kubikmeter per timme (Source: Busch Dienste GmbH)
Bild 1: Två versioner av Dolphin vakuumpumpar med vätskering som kan fås med pumphastigheter från 25 upp till 26 800 kubikmeter per timme (Source: Busch Dienste GmbH)

Den grundläggande principen bakom denna teknik utvecklades redan 1890 i form av "vätskeringpumpen". Med sin funktionella och robusta konstruktion passar vakuumpumpar med vätskering (bild 1) som vakuumkälla i tillämpningar där fuktig gas eller ånga evakueras eller då kondensation kan bildas i vakuumpumpen vid komprimeringen. De passar därmed perfekt för fuktiga processer och används därför bland annat för lågvakuum inom processteknik och kemisk industri, vid produktion och bearbetning av petroleum, för evakuering av kondensorer i ångturbiner samt inom plastindustrin, papperstillverkning och livsmedelsbranschen.

Driftprincip
I vakuumpumpar med vätskering används vatten eller en vätska som är lämplig för gasen eller ångan som ska evakueras som drivvätska. Dessutom används etylenglykol, mineraloljor eller organiska lösningsmedel, samt andra vätskor som redan ingår i processen. Den grundläggande principen är densamma för alla storlekar och versioner.

Bild 2: Genomskärning av kompressionskammaren i en Dolphin vakuumpump med vätskering (Source: Busch Dienste GmbH)

En excentriskt monterad impeller roterar i ett cylinderhus (bild 2). Cylinderhuset är fyllt med drivvätska så att impellerns blad är under ytan. Genom impellerns rotation och den resulterande centrifugalkraften kommer vätskan i cylindern att bilda den så kallade vätskeringen. Den pumpade gasen transporteras i utrymmena mellan bladen och vätskeringen. Impellerns excentriska placering påverkar volymen i utrymmena, vilket leder till att gas dras in, komprimeras och blåses ut. Vätskeringen förseglar utrymmena ned till cylindern. Av den anledningen kallas vätskan ibland för tätningsvätska istället för drivvätska.

Mekanism
På grund av drivvätskan kan denna mekanism endast användas i grovvakuumområdet. Anledningen är att det är ångtrycket hos drivvätskan, som ständigt pumpas genom vakuumpumpen, som avgör vilken vakuumnivå som kan uppnås. Det gör att vakuumpumpar med vätskering fungerar med relativt låga temperaturer och att temperaturstegringen hos mediet dessutom minimeras under komprimeringsprocessen. Vakuumpumpar med vätskering blir därmed perfekta för pumpning av ånga och gas med hög fukthalt. Den låga temperaturen i vakuumpumpen är gynnsam för kondensering av processånga. Det innebär att vakuumpumpen delvis även fungerar som kondensor och eftersom kondensationen sker när blandningen förs in i vakuumpumpen reduceras volymen drastiskt. Utöver kondensationen leder det även till en ökad nominell pumphastighet.
Drivvätskan absorberar värmen från kompressionen och eftersom vakuumpumpar med vätskering är praktiskt taget isotermiska har de fördelar vid pumpning av temperaturkänsliga produkter som polymerer.
En avgörande fördel med vakuumpumpar med vätskering är att drivvätskan och materialen som används för komponenterna kan anpassas för det pumpade mediet. Det blir även möjligt att pumpa frätande eller explosiv gas och ånga. Tack vare den låga drifttemperaturen är det generellt sett mycket mindre riskfyllt att pumpa explosiva material med dessa pumpar än med andra mekaniska vakuumpumpar.

Konstruktion
Det finns en grundläggande skillnad mellan vakuumpumpar med vätskering med ett och två steg. I enstegsversionen utförs kompressionsprocessen ovan i ett steg. I tvåstegsvakuumpumpen (bild 3) forslas det förkomprimerade pumpade mediet från det första steget vidare till ett andra kompressionssteg där det återigen komprimeras. Med vakuumpumpar med ett steg går det att uppnå ett sluttryck på 130 hPa (mbar) och med två steg ett sluttryck på 33 hPa (mbar).

Bild 3: Gasflöde genom en vakuumpump med vätskering med två steg (Source: Busch Dienste GmbH)

De kan också variera kraftigt storleksmässigt. Busch Vakuumpumpar och system kan erbjuda olika serier och versioner av Dolphin vakuumpumpar med vätskering, med pumphastigheter från 25 upp till 26 800 kubikmeter per timme.

Varianter
Tillförsel och avlägsnande av drivvätska kan göras på tre olika sätt:

1. Ingen återcirkulering – kontinuerligt flöde
Det här är det enklaste driftsättet för vakuumpumpar med vätskering och det används alltid om det finns tillräckligt med drivvätska. Kompressionssteget förses ständigt med drivvätska. Vätskan frigörs sedan tillsammans med gas och kondens. 

2. Öppet flöde – partiell återcirkulering
I ett öppet system (bild 4) avleds drivvätskan till en vätskeavskiljare tillsammans med gasen efter att den lämnar vakuumpumpen. Där separeras vätska och gas. Gasen frigörs eller förs vidare medan drivvätskan förs tillbaka in i vakuumpumpen. Ny drivvätska tillförs genom vätskeavskiljaren i systemet. Denna metod ser till att det finns tillräckligt med vätska i systemet och att temperaturen inte stiger. Den här typen av öppet system kan spara upp till 50 procent vätska jämfört med ett icke-återcirkulerande system.

Bild 4: Dolphin vakuumpump med vätskering med partiell återcirkulering (Source: Busch Dienste GmbH)

3. Stängt flöde – total återcirkulering
Det finns en vätskeavskiljare nedströms från vakuumpumpen även i ett stängt system (bild 5). Gasen frigörs från avskiljaren samtidigt som drivvätskan avleds med en värmeväxlare innan den förs in i vakuumpumpen igen. Drivvätskan håller därmed en konstant temperatur. Det innebär att endast små mängder ny drivvätska behöver tillföras via vätskeavskiljaren. Därför rekommenderar vi alltid ett stängt system om tillgången på drivvätska är begränsad eller om så mycket drivvätska som möjligt ska bevaras.



Bild 5: Dolphin vakuumpump med vätskering med total återcirkulering (Source: Busch Dienste GmbH)


Anpassat vakuumsystem
Vakuumpumpar med vätskering passar utmärkt som moduler i vakuumsystem och -installationer. I kombination med gas-, luft- eller ångejektorer eller boosterpumpar går det att uppnå ett lägre sluttryck. Det finns tekniskt och ekonomiskt optimerade lösningar för vakuumsystem som är skräddarsydda för den specifika tillämpningen. Busch Vakuumpumpar och system har lång erfarenhet av att designa, konfigurera och bygga ekonomiska och säkra vakuumsystem som används inom bland annat kemisk processteknik, produktion och bearbetning av petroleum och kraftproduktion över hela världen. Dolphin vakuumpumpar med vätskering från Busch finns i olika storlekar och ATEX-certifierade versioner.



Bild 6: Vakuumsystem med fem Dolphin vakuumpumpar med vätskering med ett steg för avgasning av processvätska (Source: Busch Dienste GmbH)


Kategorier
Vill du veta mer?
Kontakta oss direkt (Busch Sverige)
+46 (0)31 338 00 80 Kontakta oss