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Jetzt sofort Vakuumpumpe können Vakuum sind generiert. Die Funktionsweise entspricht der eines Kompressors, jedoch erfolgt die Anwendung nicht auf der Druckseite, sondern auf der Saugseite. Der Zweck der Vakuumpumpe besteht darin, Luft oder ein anderes Gas aus einem Raum zu ziehen, um seinen Druck zu senken. Der Begriff „Vakuumpumpe“ ist daher eigentlich falsch: Es handelt sich um einen Kompressor statt einer Pumpe.
Zu den abzuführenden Gasen gehören:
- zu Beginn der Vakuumextraktion vorhanden (in der Regel Atmosphärendruck).
- natürliche Entgasung
- von eventuellen Undichtigkeiten, von der Durchlässigkeit der Dichtringe oder Wände
- freiwillige Verabreichung von Gasen zur Herstellung von Halbleitern
- Verdunstung von Fett.
Einsatz von Vakuumpumpen
Vakuumpumpen werden in vielen industriellen und wissenschaftlichen Prozessen eingesetzt. Herstellung der meisten Arten von elektrischen Lampen, Vakuumröhren. Wenn ein Gerät mit einem bestimmten Gas nachgefüllt wird oder ein Gasgemisch evakuiert werden muss. Das erzeugte Vakuum kann verwendet werden, um mechanische Geräte anzutreiben. Bei Diesel-Pkw wird zur Unterdruckerzeugung eine Pumpe verwendet, die mit der Nockenwelle des Motors verbunden ist. Bei Benzinfahrzeugen wird der Unterdruck als Nebeneffekt der Motoransaugung gewonnen, um als Servo für das Bremspedal zu wirken. In einem Flugzeug wird die Vakuumquelle verwendet, um die Gyroskope in den verschiedenen Fluginstrumenten anzutreiben. Um den vollständigen Verlust der Instrumentierung bei einem Elektrodenausfall zu verhindern, ist ein Teil des Bedienfelds mit elektrisch betriebenen Instrumenten und ein anderer Teil mit Instrumenten ausgestattet, die durch eine Vakuumquelle versorgt werden.
Geschichte
Das Deutsch PhysikerOtto von Guericke (1602-1686) erfand 1649 die Vakuumpumpe. Er hat auch studiert Leipzig, Helmstedt, Jena und te Führen Mathematik und Physik. Von Guericke war unter anderem der Erfinder der Vakuumpumpe und entdeckte den Zusammenhang zwischen den Luftdruck und der Wetter. Sein Experiment der Magdeburger Halbkugeln. Zwei Halbkugeln wurden ohne weitere Befestigung aneinander gelegt, so dass der Raum zwischen ihnen luftdicht war, und diese wurde dann vakuumgepumpt. Danach war es nicht einmal mit Hilfe einiger Pferde unmöglich, sie wieder zu trennen. Damit ist die Stärke der Luftdruck gezeigt.
Robert Boylea gab befehl Robert Hooke die Vakuumpumpe von Guericke zu verbessern, indem der Kolben mit einer Kurbel versehen wurde.
Dadurch konnte mehr Kraft aufgebracht werden, wodurch ein tieferes Vakuum entstand. Boyles Recherchen dazu führten zu dem Boyles Gesetz. Christian Huygens trug dieses Wissen, das er Englische Königliche Akademie hatte übernommen, zu den Französische Königliche Akademie, wo Mariotte Boyles Experimente bestätigte.
Im 1855 fand den deutschen Glasbläser Heinrich Geißler (1814-1879) entwickelte die Quecksilber-Vakuumpumpe, mit der ein höheres Vakuum als mit Standard-Kolbenpumpen erreicht werden konnte. Er erreichte ein Rekordvakuum von etwa 10 Pa (0,1 Torr). Ein anderer Deutscher, Hermann Sprengel, hat das Design von Geißler deutlich verbessert. 1870 wusste der englische Wissenschaftler English William Crookes ein Quecksilber-Vakuumsystem zu schaffen, mit dem er ein Vakuum von 1 Millionstel Atmosphäre erzeugen konnte.[1] Diese Entwicklungen in der Vakuumtechnik würden unter anderem zur Erfindung des Gasentladungslampe, das die Glühbirne von Edison und dem Elektronenröhre.
Arten von Vakuum
Das Maximum Vakuum oder maximaler Unterdruck oder die Vakuum ist ein Raum, in dem keine Luft oder andere Gase vorhanden sind. In diesem Raum ist die Druck daher (fast) 0 pascal. In der Technik ist Vakuum ein Raum mit einem niedrigeren Druck als der Druck der Außenluft. Ein anderes Wort dafür ist Unterdrückung. Dieser variiert dann von 0 bis 1 bar bzw. zwischen 0 und 100.000 Pa.
Je nach Größe des Vakuums wird das Vakuum in vier Klassen eingeteilt:
- niedriges oder grobes Vakuum: 105 (Atmosphärendruck) bis 102 pa
- mittleres oder feines Vakuum: 102 bis zu 10−1 pa
- Hochvakuum: 10−1 bis zu 10−5 pa
- Ultrahochvakuum: weniger als 10−5 pa
Um die Größe eines Vakuums auszudrücken, wird oft die (veraltete) Einheit verwendet torr (= mmHg) verwendet.
Pumpenarten
Selbstansaugend Kreiselpumpen
EIN selbstansaugende Kreiselpumpe ist ein Typ Turbopumpe, die mit einem rotierenden Rad eine Flüssigkeit pumpt (Rotor oder Ventilator). Kreiselpumpen fördern die Flüssigkeit mittels Zentrifugalkräfte. Das bedeutet auch, dass sich eine solche Pumpe nicht selbst ansaugen kann, wenn das Laufrad nicht von Flüssigkeit umgeben ist. Die einfachste Kreiselpumpe besteht aus einem Laufrad, das sich in einem Pumpengehäuse drehen kann. Das Saugrohr und das Druckrohr sind mit dem Pumpengehäuse verbunden. Die Schaufeln befinden sich am Laufrad. Die Klingen sind normalerweise nach hinten gebogen. Wenn sich das Laufrad zu drehen beginnt, nimmt die Flüssigkeit im Laufrad eine Tangentialgeschwindigkeit (= Geschwindigkeit in Umfangsrichtung) an. Das Zentrifugalkraft oder auch die hier auftretende Fliehkraft sorgt dafür, dass die Flüssigkeit zum Außenumfang des Laufrades gedrückt wird. Die mechanische Energie (die Drehung des Laufrades) wird in potentielle und kinetische Energie umgewandelt.
Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen
Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen sind Vakuumpumpen. Sie existieren einstufig und zweistufig. Der einfache Aufbau der Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb. Durch das Fehlen von Ventilen, Leitblechen oder anderen beweglichen Teilen tritt (fast) kein Verschleiß auf und es entsteht ein geringer Geräuschpegel. Das Laufrad ist das einzige rotierende Teil und arbeitet berührungslos. Die Pumpen eignen sich zum Fördern auch großer Dampfmengen, kondensierbarer Gase und Flüssigkeiten, ohne die Leistung oder mechanische Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Als Sperrflüssigkeit für die Pumpe kann Wasser verwendet werden, aber auch andere Flüssigkeiten wie z Öl, Glykol oder Lösungsmittel. Mit reinem Wasser als Sperrflüssigkeit wird das abzusaugende Gas oder die abzusaugende Luft in der Pumpe sozusagen sauber gewaschen. Im Gegensatz zu anderen Vakuumpumpentypen ist die Abluft somit zu 100 % ölfrei und frei von Kohle- oder Kunststoffpartikeln.
- Es kann ein Vakuum von weniger als 33 mbar(a) erreicht werden. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen in Kombination mit Ejektoren und/oder Vakuumverstärkern können ein Vakuum von weniger als 1 mbar(a) erreichen.
- Es gibt jedoch einen Nachteil, nämlich wird eine Flüssigkeit benötigt, die möglicherweise abgelassen werden muss.
Wurzelgebläse
EIN Roots-Kompressor oder Wurzelgebläse ist eine Verdrängerpumpe für Gase. Diese Vakuumpumpe wird als Vakuumverstärker, als 1. Stufe in Kombination mit einer klassischen Vakuumpumpe verwendet. Die früheren Modelle hatten zwei Lappen. Die neue Generation der Roots-Kompressoren sind alle dreilappig. Der Vorteil der drei Keulen ist eine geringere Geräuschentwicklung. Drielobs sind teurer in der Anschaffung.
Wälzkolben-Vakuumpumpen werden im Grobvakuumbereich eingesetzt. Zwischen 80 mbar und 0,01 mbar sind die Pumpen energetisch sehr gut. Geringer Energieverbrauch kombiniert mit hoher Ausbeute. Dazu werden die Pumpen mit einer weiteren Pumpe, der sogenannten Vorpumpe, in Reihe geschaltet. Oft ein ölgeschmiertes Flügelzellenpumpe oder ein Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe benutzt.
Membran-Vakuumpumpe
EIN Membrankompressor oder Membrankompressor ist eine Variante des Klassikers Kolbenkompressor mit seinen Lager- und Kolbenringen und seiner Stangendichtung. Anstelle dieses Kolbens wird die Kompression des Gas durch sanftes hin und her bewegen Membran , angetrieben durch einen Kurbel-Pleuel-Mechanismus. Nur die Membran und das Gehäuse kommen mit dem abgepumpten Gas in Kontakt, wodurch diese Konstruktion sehr vakuumtauglich ist. Eine weitere Anwendung ist die Herstellung von ölfreier Druckluft. Die verwendete Technik entspricht der des Membranpumpe.
Palettenpumpen für niedrige Vakuumniveaus
Flügelzellenpumpen oder Palettenpumpen sind Pumpen, die auch für Vakuum verwendet werden. Die Pumpen haben einen angemessenen Wirkungsgrad, können bei relativ niedrigen Drücken eingesetzt werden und sind günstig in Anschaffung und Wartung. Der angetriebene Rotor der Pumpe befindet sich exzentrisch im Gehäuse. Im Rotor sind Leitbleche angebracht, die durch Federn, hydraulischen Druck oder Fliehkraft nach außen gegen den „Stator“, das Gehäuse, gedrückt werden. Zwischen Rotor, Stator und zwei Leitblechen werden somit immer Kammern gebildet. Diese Kammern werden während der Rotation größer und kleiner und pumpen so die Luft. Das Bild zeigt zwei Flügel, aber in einer Flügelzellenpumpe wären auch mehr Flügel vorhanden.
Kolbenpumpen
EIN Kolbenkompressor ist der am häufigsten verwendete Kompressortyp. Es hat einen großen Nachteil; es entsteht Öl in der Abluft.
Wasserstrahlpumpen für höhere Vakuumniveaus
EIN Wasserstrahlpumpe ist eine sehr einfache Vakuumpumpe, mit der im Labor eine Saugwirkung erzielt werden kann. Ein Wasserstrahl spritzt aus einem Düse in einem Hohlraum zu einem etwas breiteren Abflussrohr. Beim Ausströmen wird die Luft im Hohlraum mitgezogen. Ein seitlicher Anschluss in diesem Hohlraum ermöglicht die Nutzung dieser Saugwirkung. Das Gerät verbraucht viel Wasser, da es an den Wasserhahn angeschlossen ist und das Vakuum nicht hoch ist, sodass seine Nutzung eingeschränkt ist. Anwendungen: Filter absaugen, Vakuum erreichen (z.B. in a Jet-Stream, wo sich die Luft mit dem Wasserstrahl im Whirlpool angesaugt werden) usw. Das Saugen beruht auf dem Venturi-Effekt und der Bernoullis Prinzip.
Dampfejektor
EIN Injektor, Auswerfer, Dampfejektor oder Dampfinjektor[Quelle?] ist eine Pumpe, die die Venturi-Effekt. Das Motorfluid kann eine Flüssigkeit, Dampf oder ein anderes Gas sein.
Seitenkanallüfter
Der Seitenkanalventilator arbeitet nach dem Impulsprinzip. Durch ein schnell rotierendes Laufrad wird Geschwindigkeitsenergie auf das Gas übertragen und so in eine Druckdifferenz umgewandelt. Die Luftmoleküle werden durch die Schaufeln des Laufrades immer in Bewegung gesetzt und in den sogenannten Seitenkanal geschoben. Dadurch entsteht eine spiralförmige Bewegung der Luft im Lüftergehäuse. Die Zu- und Abfuhr der Luft erfolgt über einen Schalldämpfer, bei dem der Geräuschpegel deutlich reduziert wird. Merkmale sind:
- Berührungslose Kompression
- Trockene ölfreie Verdichtung
- Vibrationsarmer Betrieb
- Kann als Vakuumpumpe und Gebläse verwendet werden
- Kapazitäten bis 2000 m3/h
- Druckdifferenzen von 0 bis 600 mbar
- Direktgekoppelter Elektromotor
- Sehr niedriger Geräuschpegel
- Aus Aluminium: geringes Gewicht und hohe Korrosionsbeständigkeit
Ionisations-Sputterpumpen
EIN Ionisations-Sputterpumpe (auch Ionengetterpumpe genannt) nutzt das Sputtern eines Metalls Getter. Unter idealen Bedingungen kann die Pumpe einen Druck von 10–11 mbar erreichen. Durch Anlegen einer Spannung an Metallen werden Gaspartikel aus dem Vakuum angezogen.
Siehe auch
Externe Links
Quellen, Anmerkungen und/oder Verweise
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