Ratgeber
In vielen Bereichen der Industrie sind sie unerlässlich: Pumpen, mit deren Hilfe Vakuumbedingungen erzeugt werden können. Doch beim Blick ins Detail entstehen viele Fragen: Was sind Unterformen wie die Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe? Arbeiten die Geräte alle ölfrei und wo kommen sie überhaupt zum Einsatz? Welche Arten und Bauformen der Vakuumpumpen es gibt und worauf Sie vor dem Kauf achten sollten, fasst unser Ratgeber übersichtlich zusammen.
Eine Vakuumpumpe ist eine Vorrichtung, die Luft oder andere Gase aus einem abgeschlossenen Raum entfernt, um auf diese Weise ein Vakuum zu erzeugen. Zwar wird ein Vakuum im allgemeinen Verständnis als luftleerer Raum begriffen, doch rein physikalisch existiert kein komplett gasleerer Raum.
In der Vakuumtechnik unterscheidet man daher nach Grade der erreichten Druckverhältnisse.
| Grobvakuum | 1.000 bis 1 mbar |
| Feinvakuum | 1 bis 10-3 mbar |
| Hochvakuum | 10-3 bis 10-7 mbar |
| Ultrahochvakuum | 10-7 bis 10-11 mbar |
Streng genommen handelt es sich bei Vakuumpumpen gar nicht um Pumpen, sondern vielmehr um Verdichter. Alle Modelle funktionieren durch das Erzeugen eines niedrigeren Drucks in einem geschlossenen System, wodurch die Gase in die Pumpe gesogen und dort verdichtet werden.
Grundlegend werden hierbei zwei Funktionsprinzipen unterschieden: gasbindende und gastransferierende Pumpen.
Gasbindende Vakuumpumpe
Sie verwendet chemische oder physikalische Sorptionsprozesse, um Gasmoleküle auf einem Sorptionsmittel zu binden. Aktivkohle und Zeolithe sind die am häufigsten genutzten Sorptionsmittel. Damit die Moleküle auf dem Adsorptionsmittel verbleiben, muss eine hochwertige Abdichtung erfolgen.
Gastransferierende Vakuumpumpe
Sie nutzen den Druckunterschied zwischen einem Hochdruckgas und einem Niederdruckgas, um das Niederdruckgas abzusaugen. Ein gefülltes Hochdruckgas strömt durch eine Düse und erzeugt einen Unterdruck. Dies zieht das Niederdruckgas an und pumpt es aus dem Raum, wodurch ein Vakuum erzeugt wird.
Gastransferierende Vakuumpumpen gibt es in verschiedenen Ausführungen:
- Wälzkolbenpumpen: Durch das Verschieben von Kolben wird Luft angesaugt und komprimiert.
- Membran-Vakuumpumpen: Sie sind mit der Kolbenpumpe verwandt, trennen Antrieb und Gas jedoch durch ihre Membran. Diese Membran bewegt sich auf und ab, um das Vakuum zu erzeugen.
- Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen: Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen nutzen den Hochgeschwindigkeitsstrahl einer Flüssigkeit, um Gase aus einem System zu entfernen.
- Schrauben-Vakuumpumpen: Sie besitzen zwei ineinandergreifende Schrauben, um Luft einzufangen und sie kontinuierlich zu komprimieren und aus einem System zu befördern.
- Drehschieber-Vakuumpumpen: Drehschieberpumpen nutzen rotierende Schieber, um Luft zwischen Rotor und Stator zu verdrängen und erzeugen so einen Unterdruck in einer Kammer.
Es handelt sich zwar immer um elektrische Geräte, doch je nach Bauart treten Vakuumpumpen als nasslaufende oder trockenlaufende Pumpen auf.
Nasslaufende Modelle nutzen ein flüssiges Medium während der Verdichtung des Gases. Die Schmierung und Abdichtung nasslaufender Vakuumpumpen setzt dabei meist auf Öl, etwa bei der Drehschieberpumpe. Soll ölfrei gearbeitet werden, gibt es Möglichkeiten, auf Wasser als Medium zu setzen.
Um Verunreinigungen zu vermeiden, werden in vielen Betrieben Trockenläufer bevorzugt. Trockenlaufende Pumpen arbeiten beispielsweise als Kolbenpumpen mit elastischer Membran oder PTFE, alternativ gibt es Schraubenpumpen mit einem Luftspalt.
Wichtig beim Einsatz:
Auch bei Trockenläufern müssen bei der Wartung Getriebe und Lager geschmiert werden. Das Öl verbleibt allerdings gefahrlos auf der Verdichterseite.
Das Herstellen von Vakuumbedingungen ist in vielen industriellen Anwendungen gefragt und entscheidend für verschiedene Abläufe.
Vakuumpumpen sind im Einsatz:
- in der Verpackungsindustrie, mit dem Schwerpunkt Lebensmitteltechnik (Versiegelung durch Vakuumverpackungen)
- bei der Materialverarbeitung, etwa von Metallblechen oder Glasscheiben
- in der Klimatechnik (Instandhaltung und Wartung von Klimaanlagen im Büro, Werkräumen und kleinen Kühlhäusern)
- bei der Halbleiterfertigung (Herstellung erfordert niedrige Druckbedingungen)
- in der Medizintechnik (ermöglicht exakte Dosierungen)
- in der Forschung (konstante Umgebungsbedingungen für Experimente herstellen)
- im Zuge der Vakuumdestillation
- im Zuge der Vakuumtrocknung
Welche Vorteile bietet eine Vakuumpumpe in einer Klimaanlage?
Eine Vakuumpumpe in einer Klimaanlage bietet diverse Vorteile. Sie entfernt Luft und Feuchtigkeit aus dem Kältemittelkreislauf, was die Effizienz der Anlage verbessert. Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil: Der Energieverbrauch sinkt. Darüber hinaus verlängert die Pumpennutzung die Lebensdauer der Klimaanlage, indem sie die Gefahr für Korrosion und Verschleiß am Motor und anderen Teilen reduziert.
Wie müssen Vakuumpumpen gewartet und gepflegt werden?
Vakuumpumpen erfordern regelmäßige Wartung, um ihre Leistung und Lebensdauer zu sichern. Dies umfasst bei nasslaufenden Vakuumpumpen das Wechseln des Pumpenöls sowie ein Überwachen des Ölstands bei der Nutzung. Für alle Pumpen ist eine gewissenhafte Reinigung oder das Ersetzen von Filtern wichtig, zudem das Überprüfen von Dichtungen, Ventilen und Schläuchen. In Unternehmen sollten die Betriebsstunden der Geräte protokolliert werden. Gibt es keine interne Fachkraft für die Wartung, sollten Wartungsdienste in Anspruch genommen werden.
Was unterscheidet ein- und mehrstufige Vakuumpumpen?
Eine einstufige Vakuumpumpe besitzt nur eine Arbeitsstufe, in der Gase angesaugt und komprimiert werden. Sie eignet sich für Anwendungen, bei denen ein niedriges bis mittleres Vakuum ausreicht.
Eine 2-stufige Vakuumpumpe besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Stufen, die entsprechend Gase in zwei Schritten ansaugen, komprimieren und aus dem System entfernen. Es wird ein höheres Vakuumniveau erreicht.
Wie lange darf eine Vakuumpumpe am Stück laufen?
Profipumpen sind oft für den industriellen Dauereinsatz ausgelegt und entsprechend gekennzeichnet. Bei gasbindenden Vakuumpumpen muss lediglich das Sorptionsmittel regelmäßig erneuert werden. Die Hersteller geben die Wechselintervalle im Regelfall vor. Gastransferierende Pumpen besitzen hingegen eine begrenzte Gasaufnahmekapazität. Ist das Limit erreicht, muss eine Regeneration erfolgen. Zwischen den Wartungsfenstern ist jedes Modell, von Membran- bis Drehschieber-Vakuumpumpe, theoretisch uneingeschränkt einsatzfähig.