Oavsett om det rör sig om livsmedels- eller läkemedelsindustrin, kemi- eller processteknik, metallbearbetnings- eller bilindustrin: I flera industrigrenar kräver de flesta tillverkningsprocesser gasförhållanden med ett tryck som är betydligt lägre än atmosfärtrycket. Ett tryck på -700 mbar (300 mbar abs.) anses vara ett negativt tryck. Vakuumintervallet börjar under 300 mbar absolut, uppdelat i grovt, fint, högt och ultrahögt vakuum (se diagram).
Inom vakuumtekniken arbetar vi med absoluta tryck i millibar (mbar). Tillägget “absolut” innebär att värdet syftar på det absolut perfekta vakuumet. Ett perfekt vakuum har ett tryck på 0,0000 mbar absolut. Inom vakuumtekniken indikeras alltid det absoluta trycket, så i allmänhet är indexet “abs” onödigt.Vid anläggningar kan grovt, fint och högt vakuum uppnås lönsamt, om så kallade pumpstationer används. Dessa vakuumpumpstationer arbetar i åtminstone två steg. Grovvakuumpump och vridkolvsblåsmaskiner arbetar tillsammans. Aerzener Maschinenfabrik GmbH, tillverkare av vridkolvsblåsmaskiner sedan 1868, har även tillverkat speciella vridkolvsblåsmaskiner för vakuumgenerering sedan 1940. Således är AERZEN inte bara en pionjär inom denna teknik. Idag är företaget också en ledande global tillverkare av ett brett sortiment av blåsmaskiner för undertryck och vakuumblåsmaskiner. Framgången bygger på teknisk kompetens, tillverkning med hög precision, ständig utveckling, erfaren personal och en kontinuerlig, intensiv dialog med kunden. För generering av undertryck ned till 500 mbar abs. AERZEN levererar vridkolvsblåsmaskiner i serien Delta Blower G5. Den nyutvecklade serien Delta Hybrid med vridkolvskompressorer genererar undertryck ned till 300 mbar abs. Undertryck ned till 500 mbar abs. eller ned till 300 mbar abs. kan redan uppnås i ett enda steg.
Undertryck under 300 mbar abs. kan endast uppnås i dubbla steg med hjälp av en så kallad pumpstation som kombinerar användning av en förpump och vridkolvsblåsmaskin. På så sätt kan man uppnå det erforderliga volymflödet, den så kallade driftpunkten, på ett säkert sätt. I det första steget minskar förpumpen trycket i mediet, som finns tillgängligt i en behållare eller i ett rum, till ett förvakuum på t.ex. 200 mbar abs. Det andra steget utförs när vridkolvsblåsmaskinen startar och uppnår det slutliga vakuumet, eller det erforderliga volymflödet, tack vare den kontinuerliga driften ihop med förpumpen. Vakuumanläggningens framtida användare (t.ex. stålverk i Kina) meddelar tillverkaren av pumpsystemet (t.ex. en tysk anläggningsbyggare) alla nödvändiga parametrar för anläggningen:
Baserat på detta väljer tillverkaren av pumpsystemet den lämpliga förpumpen och vakuumblåsmaskinen tillsammans med AERZEN.
Som möjliga förpumpssystem, beroende på applikation, används vattenringvakuumpumpar, oljesmorda lamellpumpar eller styrbara klopumpar för neutrala gaser. För extra högkvalitativa applikationer inom den kemiska industrin för evakuering av processgaser, kan det hända att dyra skruvvakuumpumpar måste användas. Som specialist med flera års erfarenhet, har AERZEN omfattande dokumentation på prestanda för alla förpumpssystem och erbjuder tillverkaren råd gällande valet av det optimala förpumpssystemet och väljer i nära samarbete med tillverkaren, den optimala vridkolvsblåsmaskinen för vakuum från AERZEN. För att uppfylla operatörens erforderliga krav på pumpsystem, är förpumpar och vakuumblåsmaskiner från AERZEN energimässigt och termiskt optimerade för att matcha varandra.
Bild 1 visar i en teoretisk beräkning, interaktionen av en förpump (orange linje) och AERZEN-vakuumblåsmaskin i serien GMa (grön linje) som en tvåstegslösning. För att minska pumpningstiden är flerstegslösningar även möjliga med en förpump och flera arbetande vakuumblåsmaskiner. På x-axeln visas förpumpens och vakuumblåsmaskinens tryckintervall och på y-axeln visas volymflödena. I detta exempel startar förpumpen ensam. När ett vakuum på 200 mbar abs har uppnåtts, startar vakuumblåsmaskinen från AERZEN. Upp till driftpunkten på 1 mbar, stiger den gröna kurvan avsevärt. Vid driftpunkten är volymflödet av kombinationen ungefär 1 750 m³/h. De två termiskt kritiska tryckintervallen som visas först av allt i denna teoretiska beräkning, kan korrigeras med hjälp av modifierade parametrar i designprogrammet, så att kombinationen av förpumpen och vakuumblåsmaskinen från AERZEN som har valts för detta exempel säkerställer den erforderliga driftpunkten, i detta exempel 1 mbar och kombinationen fungerar utmärkt. Baserat på denna procedur, som innebär att hålla kontroll på de termiska gränserna och använda den bästa möjliga kombinationen av förpumpar och vakuumblåsmaskiner, kan tillverkaren av pumpsystemet och AERZEN uppfylla pumpsystemets parametrar som fastställts av operatörer. AERZEN erbjuder...
Det optimala valet för den rätta kombinationen av förpumpar och vakuumblåsmaskiner garanterar ett kostnadseffektivt pumpsystem och en långsiktig och ekonomisk drift med högsta energieffektivitet.
AERZEN levererar vakuumblåsmaskiner med förinsläppskylning (så kallade förinsläpps-blåsmaskiner) i serien mHV i 11 storlekar för teoretiskt nominella insugningsvolymflöden från 250 till 61 000 m³/h. Deras högsta tillåtna tryckdifferens beror på den motsvarande termiska belastningen. Blåsmaskiner med förinsläpp används vanligtvis vid grovt vakuum och som förpumpar i negativa tryckintervall eller som undertryckssteg mot atmosfär för att uppnå höga tryckdifferenser i ett steg och för höga tryckförhållanden i intervallet för grovt vakuum upp till p2/p1 = 5. Blåsmaskiner med förinsläpp i serien mHV används vanligtvis för att uppnå kontinuerlig drift utan att orsaka problem med överhettning. För detta syfte matas atmosfärisk luft eller redan förkyld gas in i aggregatet på trycksidan utan extra ventiler, regulatorer osv. via en tredje intagskanal. Vid användning av nedkyld gas, har gasen redan kylts ned i en gas/luftkylare eller gas/vattenkylare som är installerad mellan förpumpen och blåsmaskinen med förinsläpp. Flänsarna på blåsmaskinerna med förinsläpp är tätade med O-ringar och stänksmörjning gör att vakuumblåsmaskinerna med förinsläppskylning får en tillräcklig smörjning Blåsmaskinerna drivs via en direktkopplad motor eller en kuggväxel, i händelse av ett begränsat differentialtryck via kilremmar. Cylindern är tätad med kombinerade stänkring /kolvring-labyrinttätning. Drivaxeln är tätad med dubbla radialtätningar med oljespärrar.
Blåsmaskinerna med förinsläpp i serien HV för vakuumintervallet från 200 till 10-3 mbar finns tillgängliga i 12 storlekar för teoretiska nominella insugningsvolymflöden från 180 till 97 000 m³/h (hastigheter från 3 000 till 3 600 varv/min). I konstruktionstypen GMa arbetar de med en vertikal flödesriktning, i konstruktionstypen GLa arbetar de med en horisontell flödesriktning, vilket möjliggör en särskilt kompakt design. Båda konstruktionstyperna används bland annat inom beläggningsprocesser, inom kemi- och processteknik, inom metall- och förpackningsindustrin, vid centralvakuumanläggningar, inom heliumkompressions- och heliumläckagedetekteringssystem, inom lamptillverkning, inom utrustning för solenergi och inom bilindustrin. För vissa applikationer kan speciella tätningar användas för luftkylda, stänksmorda blåsmaskiner och för gjutna delar och rotorer används specialmaterial. På grund av den standardiserade drivningen med motorer av konstruktionstypen IE 3, arbetar blåsmaskinerna med största energieffektivitet och kan användas på flera olika marknader – även i USA, Kanada eller Ryssland bland andra. Dessutom är de lämpade för drift med frekvensomriktare. Motorerna är flänsade direkt på blåsmaskinerna. En speciell stänkring /kolvrings labyrinttätning hindrar olja från att tränga in i transportcylindern. Dessutom är de utrustade med s.k. neutrala rum och avrinningskanaler mot atmosfär. För att uppnå ännu högre säkerhet kan det neutrala rummet matas med en spärrgas. Som en unik funktion kan vakuumblåsmaskinerna i serien HV alternativt tillverkas i enlighet med ATEX-direktivet 94/9/EG. Vakuumblåsmaskinerna har explosionstålighet mot tryckspikar upp till 13 bar och fungerar utan bypassreglering och är de enda vakuumblåsmaskinerna som är godkända för zon 0 (internt) och externt för temperaturklass T4. För ökad processäkerhet är det möjligt att stänga av övervakningsalternativet under 50 mbar.
AERZENs blåsmaskiner med kapslad motordrift i serien CM (för aggressiva gaser) och HM (för neutrala gaser) är lämpade för permanent drift och möjliggör särskilt korta pumpningstider och används inom industriell högvakuumteknik vid vakuumintervallet 200 till 10-5 mbar. Dessa blåsmaskiner har en hermetisk drivning, eftersom drivaxeln och den integrerade inbyggda motorn är förslutna mot atmosfär. På grund av det nästan fördubblade varvtalet från 6 000 och upp till 7 200 varv/min med samma storlek, är resultatet väldigt korta pumpcykler, vilket leder till en betydande tidsvinst i tillverkningsprocesserna för operatören. Även om man, för att öka prestandan ytterligare, integrerar två förpumpar och en inbyggd motor i pumpsystemet, särskiljer sig hela systemet fortfarande med sin mycket kompakta design – en tydlig fördel när det gäller multisystem med flera pumpsystem. Blåsmaskiner med inbyggd motor från AERZEN finns tillgängliga
Dessa system används för generering av industriellt vakuum, t.ex. inom kemi- och processteknik, inom folie- och glasbeläggning, inom heliumläckagedetekteringssystem och i situationer där läckage måste undvikas. Dessutom fungerar dessa blåsmaskiner inom halvledarindustrin, inom mikroelektronik, inom tillverkningen av plattskärmar, inom laserteknik och solenergiteknik. Blåsmaskinerna fungerar i båda flödesriktningarna – vertikalt och horisontellt. Tack vare den standardiserade vattenkylningen är de lämpade för användning i rena rum. Utmärkt mekaniskt motstånd (upp till 230 mbar) minskar pumpningstiden. Användning av en frekvensomriktare möjliggör ett stort varvtalsområde (1:5) och därmed kan man använda mindre blåsmaskiner. Tack vare olika motorvarianter för nätdrift, intermittent och kontinuerlig drift, kan man hitta en individuell lösning, även för speciella tillämpningar.
För den optimala utformningen av ett pumpsystem för generering av vakuum, finns det ingen “färdig” lösning. Detta eftersom prestandan för förpumpen och vridkolvsblåsmaskinen måste matcha varandra optimalt. Det är endast då som pumpsystemet kan möta operatörens tekniska specifikation och den fastställda driftpunkten. Därför kan man endast uppnå den optimala lösningen med hjälp av intensiv rådgivning från AERZEN som tillverkare av vakuumblåsmaskiner, tillsammans med pumpsystemets tillverkare som köper in förpumpen och vakuumblåsmaskinen från externa leverantörer. Med hjälp av omfattande programvara kontrollerar AERZEN kombinationen av pumpar, bestående av förpump och vakuumblåsmaskin från AERZEN, som planerats eller specificerats av pumpsystemets tillverkare. “Vi ägnar särskild uppmärksamhet till de energimässigt bästa valmöjligheterna för att samtidigt undvika värmekritiska tryckintervall. För AERZEN gäller “vi erbjuder inte bara pumpsystemets tillverkare rådgivning gällande applikationen av processvakuum, utan även kring utformning och sammansättningen av hela pumpsystemet.”
Författare: Norbert Barlmeyer, specialiserad journalist för tryckluftsteknik, Bielefeld
