Legyen az élelmiszer- vagy gyógyszeripar, vegyészet vagy folyamattervezés, fémfeldolgozás vagy autóipar: sok iparágban a legkülönbözőbb gyártási folyamatban van szükség a légkörinél jelentősen kisebb nyomásra. A -700 mbar nyomást (300 mbar abs.) negatív nyomásnak tekintjük. A 300 mbar abszolút nyomás alatt kezdődik a vákuumtartomány, amely durva, finom, erős és ultraerős vákuumra osztható (lásd ábra).
A vákuumtechnológiában abszolút nyomással dolgozunk millibarban (mbar). Az “abszolút” jelző azt jelenti, hogy az érték az abszolút tökéletes vákuumra vonatkozik. A tökéletes vákuum nyomása 0,0000 mbar. A vákuumtechnológiában az abszolút nyomást mindig jelzik, tehát általában az "abs" index elhagyható.Az üzemekben a durva, finom és erős vákuum gazdaságosan megvalósítható, ha ún. szivattyúállomást használunk. Ezek a vákuum szivattyúállomások legalább kétfokozatúak. Elővákuum-szivattyúk és térfogat kiszorításos fúvók dolgoznak együtt. Az Aerzener Maschinenfabrik GmbH 1868 óta gyárt térfogat kiszorításos fúvókat, és 1940 óta pedig speciális térfogat kiszorításos fúvókat vákuum előállítására. Így az AERZEN nem csupán a technológia egyik úttörője. Ma a cég a légkörinél kisebb nyomású és vákuumfúvók széles választékának egyik vezető gyártója. A siker alapja a műszaki hozzáértés, a nagy pontosságú gyártás, az állandó fejlesztés, a tapasztalt személyzet és a folyamatos, élénk párbeszéd a megrendelőkkel. A légkörinél kisebb nyomás előállítására 500 mbar abs. értékig. Az AERZEN szállítja a Delta Blower G5 sorozatú térfogat kiszorításos fúvókat. Az újonnan fejlesztett Delta Hybrid sorozatú forgólapátos kompresszorok képesek 300 bárnál kisebb nyomás előállítására 300 mbar abs. értékig. Ma már mind az 500 mbar abs., mind 300 mbar abs. nyomást egy lépcsőben érik el.
De 300 mbar abs. alatti nyomás csak két lépcsőben, egy ún. szivattyúállomással érhető el, elővákuum-szivattyú és térfogat kiszorításos vákuum fúvó együttes használatával. Így az üzemeltető által kívánt térfogatáram, az ún. munkapont biztonságosan elérhető. Az első fokozatban az elővákuum-szivattyú a tartályban vagy helyiségben lévő közeg nyomását lecsökkenti az elővákuumra, pl. 200 mbar abs. értékre. Majd a 2. lépcsőben a vákuum térfogat kiszorításos vákuum fúvó indul, és az elővákuum-szivattyúval folyamatos együttes üzemben eléri a kívánt végső vákuumot vagy térfogatáramot. A vákuum berendezés jövőbeni üzemeltetője (pl. egy kínai acélmű) jelzi a szivattyúállomás gyártójának (pl. egy német gyártónak) a kívánt berendezés minden lényeges paraméterét.
Ezek alapján a szivattyúállomás gyártója kiválasztja a megfelelő elővákuum-szivattyút és a megfelelő vákuum fúvót az AERZEN-nel együtt.
Az alkalmazástól függően elővákuum-szivattyúként lehetséges vízgyűrűs vákuumszivattyút, olajkenésű forgólapátos szivattyút, vagy semleges gázokhoz szabályozható körmös szivattyút használni. A különösen magas minőségi igényű alkalmazásokban a vegyiparban a technológiai gázok eltávolítására költséges csavar vákuum szivattyúra lehet szükség. Sokéves szakértői tapasztalatával az AERZEN átfogó ismeretekkel rendelkezik minden elővákuum szivattyú-rendszerről; tanácsot ad a szivattyúállomás gyártójának az optimális elővákuum szivattyú-rendszer kiválasztására, és vele szoros együttműködésben kiválasztja az optimális AERZEN térfogat kiszorításos vákuum fúvót. A szivattyúállomás üzemeltetője által kívánt paraméterek teljesítése érdekében az elővákuum-szivattyút és az AERZEN vákuumfúvókat energetikai és termikus szempontból összehangoljuk.
Az 1. ábra elméleti számítással mutatja be egy elővákuum-szivattyú (narancsszínű vonal) és egy AERZEN GMa sorozatú vákuumfúvó (zöld vonal) kölcsönhatását, mint kétlépcsős megoldást. Ugyanakkor a szivattyúzási idő csökkentésére többlépcsős megoldások is lehetségesek egy elővákuum-szivattyúval és néhány egymást követő vákuumfúvóval. Az x-tengelyen az elővákuum-szivattyú és a vákuumfúvó nyomástartományát, az y-tengelyen pedig a térfogatáramokat ábrázoljuk. Ebben a példában először az elővákuum-szivattyú önállóan indul el. A 200 mbar abs. nyomás elérésekor indul az AERZEN vákuumfúvó. Az 1 mbar-nál lévő munkapontig a zöld görbe jelentősen emelkedik. A munkapontnál a kombináció térfogatárama kb. 1750 m³/h. Az ebben az elméleti számításban először megjelenő két kritikus termikus nyomástartomány korrigálható a tervezési program módosított paramétereivel úgy, hogy az elővákuum-szivattyú és az erre a példára kiválasztott AERZEN vákuumfúvó kombinációja biztosítsa a kívánt munkapontot, ebben a példában az 1 mbar-t, és eredményesen legyen üzemeltethető ebben az összeállításban. Ezen eljárás alapján, betartva a termikus határértékeket és felhasználva az elővákuum-szivattyú és a vákuumfúvó lehetséges legjobb kombinációját, a szivattyúállomás gyártója és az AERZEN eleget tesznek a szivattyúállomás üzemeltető által előírt paramétereinek. Az AERZEN kínál ...
Az elővákuum-szivattyú és a vákuumfúvó helyes kombinációjának optimális kiválasztása a garanciája a költséghatékony szivattyúállomásnak, és a hosszú távú és gazdaságos üzemnek a legnagyobb energiahatékonysággal.
Az AERZEN szállít mHV sorozatú vákuumfúvókat bemenet előtti hűtéssel (ún. bemenet előtti fúvók) 11 méretben és 250 - 61 000 m³/h elméleti névleges bemeneti térfogatárammal. Megengedhető maximális differenciális nyomásuk függ a megfelelő termikus terheléstől. A bemenet előtti fúvók főként durva vákuumra és negatív nyomástartományra használatosak elővákuum-szivattyúként vagy negatív nyomásfokozatként az atmoszférával szemben annak érdekében, hogy nagy differenciális nyomásértékek legyenek elérhetőek egy fokozatban, illetve magas sűrítési arányok a durva vákuumtartományban a p2/p1 = 5 értékig. Az mHV sorozatú bemenet előtti fúvókat szívesen használják folyamatos üzemre túlmelegedési problémák nélkül. Erre a célra légköri levegőt vagy már visszahűtött gázt táplálnak a csomagolt egység kimenő oldalába további szelep, regulátor stb. nélkül, egy 3. bemeneti csatornán keresztül. Hűtött gázt használva azt előzőleg visszahűtik egy gáz/levegő hűtőben vagy gáz/víz hűtőben, amely az elővákuum-szivattyú és a bemenet előtti fúvó közé van telepítve. A bemenet előtti fúvók házán a peremek O-gyűrűkkel vannak ellátva, és a vákuumfúvók kenőolajos bemenet előtti hűtését szóróolajzás biztosítja. A fúvókat közvetlenül csatolt motor vagy homlokfogaskerék-áttétel hajtja meg, korlátozott differenciális nyomás esetén keskeny ékszíjjal. A szállító kamra tömítése kombinált szórógyűrű - dugattyúgyűrű labirintustömítések, a meghajtó rúd tömítése kettős radiális tömítőgyűrű olajgáttal.
A HV sorozatú léghűtéses fúvók a 200-tól 10-3 mbar vákuumtartományra 12 méretben és 180 - 97'000 m³/h elméleti névleges bemeneti térfogatárammal állnak rendelkezésre (sebesség 3000 - 3600 rpm). A GMa konstrukció függőleges áramlással működik, a GLa konstrukció pedig vízszintes áramlással, amely különösen kompakt felépítést tesz lehetővé. Mindkét konstrukció egyebek között bevonatoló eljárásokban van alkalmazva, vegyi és folyamattervezésben, fémkohászatban és csomagolóiparban, központi vákuum-berendezésekben, héliumsűrítésben és hélium szivárgásészlelő rendszerekben, lámpák, csövek és szolárberendezések gyártásában, és az autóiparban. Egyedi alkalmazásokban speciális tömítések használhatóak a léghűtéses, szóróolajzásos fúvóknál, illetve speciális anyagvariánsok pl. az öntött alkatrészeknél és a forgódugattyúknál. Standard meghajtással, IE 3 konstrukciójú motortípusokkal a fúvók energiahatékonysága nagyon magas, és sok piacon használhatóak - pl. USA, Kanada és Oroszország piacain. Ezen kívül alkalmasak frekvenciaváltóval történő üzemre. A motorok peremmel csatlakoznak közvetlenül a fúvókra. Speciális szórógyűrű - dugattyúgyűrű labirintustömítés akadályozza meg, hogy az olaj a csapágyházakból a szállító kamrába kerüljön. Továbbá egy nagyméretű, kondenzációs csatornákkal ellátott semleges kamra is be van szerelve. A fokozott tisztító hatás érdekében a semleges kamra szigetelőgázzal tisztítható. Egyedi jellemző, hogy a HV sorozatú vákuumfúvókat lehetséges az ATEX 94/9/EG előírások szerint is gyártani. Max. 13 bar nagyságú robbanási nyomáscsúcsnak képesek ellenállni, by-pass szabályzás nélkül működnek, és az egyedüli vákuumfúvók, amelyek a 0. zónára jóvá vannak hagyva (belsőleg), külsőleg pedig a T4 hőmérsékletosztályra. A fokozott folyamatbiztonság érdekében a monitoring opció 50 mbar alatt kikapcsolható.
Az AERZEN CM sorozatú (agresszív gázokra) és HM sorozatú (semleges gázokra) tokozott motoros fúvói alkalmasak az állandó üzemre és lehetővé teszik a különösen rövid szivattyúzási időket, valamint az ipari erősvákuum-technológiában használatosak a 200-tól 10-5 mbar tartományban. Ezek a fúvók hermetikus meghajtással működnek, mivel a hajtótengelyt az integrált tokozott motor tömören leszigeteli az atmoszféra felé. Mivel a sebesség közel megduplázódott a 6000 - 7200 rpm értékre azonos mérettel, a szivattyúzási ciklus nagyon rövid lett, másodpercekben mérhető, ezért az üzemeltető számára a termelési folyamatok jelentősen felgyorsultak. Még akkor is, ha a teljesítmény további növelése érdekében két elővákuum-szivattyút és egy tokozott motoros fúvót építenek össze egy szivattyúállomásba, az egész egység még mindig különösen kompakt kivitelű lesz, amely külön előny a számos szivattyúállomással dolgozó többszörös rendszerek vonatkozásában. Az AERZEN tokozott motoros fúvói elérhetőek
Ezek a rendszerek ipari vákuum előállításában használatosak, pl. vegyi és folyamattervezésben, a fólia és üvegbevonatokra, a hidrogén kivonásában, hélium szivárgásészlelő rendszerekben, és minden helyzetben, ahol a szivárgásokat teljes mértékben el kell kerülni. Továbbá ezek a fúvók használva vannak még a félvezetőiparban, mikroelektronikában, lapos képernyők gyártásában, lézer- és szolártechnológiában. A fúvók mind függőleges, mind vízszintes irányban tudnak szállítani. A standard vizes hűtés miatt képesek tiszta helyiségek körülményei között is működni. A kitűnő mechanikai ellenállás (akár 230 mbar-ig) csökkenti a szivattyúzási időket. A frekvenciaváltó alkalmazása nagy szabályzási tartományt (1:5) tesz lehetővé, és ezzel kisebb fúvóméreteket. A hálózati, ciklikus és folyamatos üzem miatt különböző motortípusok vannak, ezért még a különleges alkalmazásokra is mindig található egyedi megoldás.
Vákuum előállítására egy szivattyúállomás optimális megtervezéséhez nincsenek "kész" megoldások, mivel az elővákuum-szivattyú és térfogat kiszorításos vákuum fúvó teljesítményparamétereit optimálisan össze kell hangolni egymással. Csak ekkor fogja a szivattyúállomás az üzemeltető által kívánt paramétereket és előírt munkapontot hozni. Ezért az optimális megoldás csak az AERZEN, mint a vákuumfúvó szállítója intenzív tanácsadásával valósítható meg, együtt a szivattyúállomás gyártójával, aki a külső szállítóktól megvásárolja az elővákuum-szivattyú és a vákuumfúvót. Átfogó szoftverrel vizsgálja meg az AERZEN a szivattyúkombinációt, amely tartalmazza az elővákuum-szivattyú és az AERZEN vákuumfúvót, a szivattyúállomás gyártója által tervezett vagy előírt módon. “Különösen figyelünk rá, hogy elkerüljük a kritikus termikus nyomástartományokat és biztosítsuk az energetikailag legjobb meredekségi arányokat. Az AERZEN-nél érvényes: "mi tanácsot adunk a szivattyúállomás gyártójának nem csak a vákuum alkalmazása folyamatáról, de a teljes szivattyúállomás-kombináció felépítéséről is.
Szerző: Norbert Barlmeyer, szakújságíró, sűrítettlevegő-technológia, Bielefeld
