Vakuumpumpen und Systeme
Im Bereich der Labortechnik spielen Vakuumpumpen eine unverzichtbare Rolle für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen. Es existieren verschiedene Typen von Laborpumpen, die sich sowohl im Aufbau als auch in ihrer Leistungsfähigkeit stark voneinander unterscheiden.
In diesem Artikel werden wir einen Überblick über die gängigsten Modelle geben und ihre jeweiligen Eigenschaften sowie Anwendungsbereiche beleuchten.
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Drehschieberpumpen
Eine Drehschieberpumpe oder Flügelzellenpumpe ist eine Verdrängerpumpe für Gase und Flüssigkeiten für Saug- oder Druckaufgaben. Diese Stelle ist die Trennstelle zwischen Saug- und Druckraum. Vakuumpumpen nach diesem Prinzip werden in chemischen Laboratorien oft auch Ölpumpen genannt, weil sie in der Regel große Mengen Schmieröl benötigen.
Typische Anwendungen im Labor sind das Evakuieren von Exsikkatoren, das Betreiben von Gefriertrocknungsanlagen oder einer Schlenk Line.
Die Förderleistung liegt bei ca. 2 m³/h bis 9 m³/h.
Das Endvakuum liegt bei ca. 0.1 bar bis 0.002 bar.
Chemiefeste Membranpumpen
Die Labor-Membranpumpe fördert das Gas anhand der Verformung einer elastischen Membran, die an einem Pleul angebracht ist. Diese Membran trennt die Förderkammer von den restlichen mechanischen Komponenten und schütz diese vor korrosiven Gase und Dämpfe.
Pumpenköpfe, Membran und Ventile sind aus hochbeständigen Kunststoffen gefertigt wie PTFE, PVDF, TFM und FFPM. Die Pumpe ist anhand ihres Aufbaus wartungsarm, Membran und Ventile können, falls nötig unkompliziert gewechselt werden.
Typische Anwendungen im Labor sind Entgasung, Geltrocknung, Zentrifugalkonzentration oder Destillation.
Die Förderleistung liegt bei ca. 16m³/h bis 34m³/h.
Das Endvakuum liegt bei ca. 0.16 bar bis 0.002 bar.
Chemiefeste Vakuumpumpensysteme
Unter einem chemiefesten Vakuumpumpensystem versteht man eine Membranpumpe in Kombination mit einem Vakuumcontroller, Abscheider und Kondensator. Der Abscheider sitzt vor der Pumpe und erhöht deren Leistung und Lebensdauer, während der Kondensator Gase und Dämpfe kondensiert. Dank eines intelligenten Controllers und Siedepunkterkennung können
viele Anwendungen durchgeführt werden, bei denen eine präzise Vakuumregelung gefordert ist. Auch eine Siedepunktnachführung kann mittels integrierter Rampenfunktion eingestellt werden.
Typischen Anwendungen sind Rotationsverdampfer, Destillation und Mehrplatz-Vakuumsysteme.
Die Förderleistung liegt bei ca. 16m³/h bis 34m³/h.
Das Endvakuum liegt bei ca. 0.16 bar bis 0.002 bar.
Turbomolekular Vakuumpumpen
Viele analytische Messgeräte benötigen zum Betrieb Hochvakuum oder gar Ultrahochvakuum.
Realisiert wird dies bei der Turbomolekularpumpe durch mehrere Rotoren und Statorenpaare. Beim Auftreffen eines Gasmoleküls auf die extrem schnell drehende Oberfläche des Rotors, erhalten diese einen starken Impuls in Pumprichtung. Gasmoleküle mit geringer molarer Masse haben eine höhere mittlere Geschwindigkeit ihrer thermischen Bewegung. Dadurch kann die Turbomolekularpumpe deren Impuls weniger stark ändern als den von Gasen mit hoher molarer Masse. Das hat zur Folge, dass das Dekompressionsvermögen von Gasen mit niedriger molarer Masse wie Helium kleiner als für solche mit hoher molarer Masse wie Stickstoff.
Eine typische Anwendung für Turbomolekularvakuumpumpen ist z.B. die Massenspektroskopie.
Die Förderleistung liegt bei ca. 90 bis 1.450 l/s
Das Endvakuum liegt je nach physikalischen Eigenschaften des Gases bei bis zu 1×10^-13 bar.
Vakuumpumpen in der Laborplanung
Platzbedarf:
Drehschieberpumpen sind relativ laut weshalb man sie gerne in schallgedämmten Schränken verstaut werden. Wegen Wärmeentwicklung sollte auf jedenfall auf ausreichende Belüftung geachtet werden. Sollten mehrere Drehschieberpumpen in einem Schrank untergebracht werden, ist für die Wärmeabführung eine aktive Entlüftung ratsam.
Membranpumpen und Vakuumpumpensysteme dagegen habe nur ein geringe Geräuschentwicklung. Vakuumpumpensysteme haben in der Regel abnehmbare Controller, weshalb man das Grundgerät auf einem Ablageboden oder in einen Unterschrank verstauen und remote bedienen kann
Es gilt entsprechende freie Fläche vorzuhalten, und ausreichend Abstand zu den Seiten und der Rückwand einzuplanen. Die Vorgaben sind in der Regel in der Betriebsanleitung zu finden.
Medien:
- Elektro: In der Regel 1x 230V 16A Schuko, Drehstrom bei Turbomolekularpumpen.
- Wasser: Als Rückkühlung für die Kondensatoren bei einem Vakuumpumpensystem und
ggf. Kühlwasser bei Turbomolekularpumpe. - Abluft: ggf. zum Abführen von Wärme bei Drehschieberpumpen und
Turbomolekularpumpen
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