Drehschieber-Vakuumpumpen

Eine Drehschieber-Vakuumpumpe, auch häufig Flügelzellenpumpe genannt, ist eine Pumpe, die besonders dort eingesetzt wird, wo ein Vakuum bis maximal 0,0010 mbar erreicht werden muss. Sie ist eine Verdrängerpumpe für Flüssigkeiten und Gase für Druck- und Saugaufgaben. Sie gliedert sich in Rotor (Zylinder) und Stator (Hohlzylinder), wobei die Drehachse des Rotors exzentrisch zum Stator angeordnet ist. Dort, wo zwischen Einlass- und Auslassöffnung der Rotor die Innenwand des Stators berührt, befindet sich die Trennstelle zwischen Druck- und Saugraum. Der Antrieb der Pumpe erfolgt über einen integrierten Motor. Wird die Pumpe mit Gasballast gefahren, ergibt sich eine bessere Kondensatverträglichkeit. 

Funktionsprinzip Drehschieber Vakuumpumpen

Bewegliche Schieber im Rotor werden durch die Zentrifugalkraft oder Federn nach außen an die Statorwand gedrückt, an der sie entlanggleiten. Dieses Prinzip ermöglicht einen technisch einfachen Aufbau einer Drehschieberpumpe. Dabei strömt das abzusaugende Gas in das durch die Drehung vergrößerte Volumen ein. Jedoch nur so lang, bis der Raum durch den nächsten Schieber geschlossen wird. Das Volumen des Gases wird beim Weiterdrehen abermals verkleinert. Dabei wird das Gas auf circa 1050 mbar komprimiert. Dieser leichte Überdruck macht es möglich, dass das Gas aus der Pumpe ausströmen kann. Ein Rückschlagventil verhindert dabei, dass das Gas bei Stillstand der Drehschieberpumpe in die Vakuumkammer zurückströmt. 

(Schema: FU-Berlin; Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie; organisch-chemisches Grundpraktikum; Gasballast)

Besonderheiten beim Gasballastverfahren

Die Kompressionskammer ist über einen Gasballasteinlass mit einem Gasballastraum verbunden. Hier besitzt das Gas einen Druck, der höher als der Druck in der Kompressionskammer und/oder höher als der Atmosphärendruck ist. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Vakuumpumpe nicht übermäßig erwärmen kann. 

Vorteil des Gasballastbetriebs: Die saubere Luft hilft Verunreinigungen aus dem Schöpfraum zu entfernen. Durch den höheren Druck kondensieren, wenn das Ventil richtig eingestellt ist, keine Gase mehr im Schöpfraum. Das Öl wird nicht zusätzlich durch die Gase belastet und erreicht eine höhere Standzeit.

Nachteile des Gasballastbetriebes: Das Vakuum verschlechtert sich etwas. Öl wird als Aerosol aus der Pumpe geblasen. Ein Abscheider wird zwingend erforderlich, um den Ölverlust zu begrenzen. Zusätzlicher Betriebsmittelbedarf in Form von Öl und Abscheidern. Durch die zusätzliche Luft entstehen Gasblasen im Öl, die das Öl im Schauglas als trüb erscheinen lassen. Für die Funktion der Pumpe ist nur das Aussehen des Öls im Ruhezustand entscheidend. Einige Zeit nach dem Abschalten der Pumpe, wenn sich die Blasen aufgelöst haben, kann das Öl im Schauglas wieder sinnvoll kontrolliert werden.

Formen der Drehschieber-Vakuumpumpe

Trockenlaufende Drehschieberpumpe:

Diese Form der Drehschieber-Vakuumpumpe verfügt über selbstschmierende Rotorschieber, sodass die Verdichtung vollkommen trocken erfolgt. Deshalb ist hier kein Betriebsmittel notwendig. Ölfreie Drehschieber-Vakuumpumpen werden zum Beispiel zum Ansaugen von Kartons und Holzplatten sowie in der Orthopädietechnik verwendet.

Ölgeschmierte Drehschieberpumpe:

Ein angebauter Ölabscheider mit einem Abscheidesystem mit integrierter Ölrückführung sorgt für eine ölfreie Abluft. Ölgeschmierte Pumpen werden dort eingesetzt, wo feuchte Luft abgesaugt werden muss oder ein noch höheres Vakuum als bei einer trockenlaufenden Drehschieber-Vakuumpumpe notwendig ist. Typische Anwendungsbereiche sind zum Beispiel Medizintechnik, Extrusionstechnik, Vakuumverpackung, Vakuumheben und Entgasung von Vergussmassen.