Vakuumpumpen für die pneumatische Saugförderung

Im Bereich der Lebensmittelverarbeitung, der pharmazeutischen und chemischen Industrie und bei der Materialzuführung in der Kunststoffverarbeitung ist die Saugförderung nicht mehr wegzudenken, wenn es darum geht, pulver- oder granulatförmige Stoffe zu transportieren. Um die effektivste Möglichkeit der Vakuumerzeugung auswählen zu können, ist es erforderlich, die Betriebsbedingungen der Saugförderanlage genau zu kennen und diese Kenntnisse bei der Auswahl der Vakuumpumpe einfließen zu lassen. Diese Parameter sind von entscheidender Bedeutung, um aus der Vielzahl von Prinzipien zur Vakuumerzeugung das am besten geeignete auszuwählen.

Verschiedene Prinzipien derVakuumerzeugung

Zum einen muss das Fördergut bzw. dessen Eigenschaften bekannt sein. Weitere Einflussgrößen sind die Leitungsführung, deren Länge und Durchmesser sowie die Förderart. Anhand dieser Parameter lässt sich die benötigte Druckdifferenz (Dp) ermitteln. Die Druckdifferenz und der Volumenstrom sind die Haupteinflussgrößen für die technische Auswahl der Vakuumpumpe bzw. Vakuumanlage. Für die Wirtschaftlichkeitsberechnung müssen neben den Anschaffungskosten der Energieverbrauch, eventuell von der Vakuumerzeugung abhängige weitere Anschaffungskosten für Drosselregelung, Ventile oder Steuerung, die Betriebszeit – beispielsweise kontinuierlicher Betrieb, Batch-Betrieb – sowie der Wartungsaufwand bzw. -kosten berücksichtigt werden.

Bei der Saugförderung werden vor allem folgende mechanische Vakuumpumpen eingesetzt, die unterschiedliche Vakua erreichen:

• Seitenkanalgebläse,
• Drehkolbengebläse,
• Drehschieber-Vakuumpumpen und
• Mink Klauen-Vakuumpumpen.

Seitenkanalgebläse: für kurzeFörderstrecken

Konventionell angetriebene Seitenkanalgebläse erreichen meist Druckdifferenzen um 300mbar. Bei Seitenkanalgebläsen, die mit Frequenzumrichtern ausgerüstet sind, sind Druckdifferenzen bis 400mbar möglich. Seitenkanalgebläse erreichen bei kleiner Baugröße hohe Volumenströme, so dass sie für den Einsatz bei kurzen Förderstrecken und bei der Flugförderung geeignet sind, wo niedrige Druckdifferenzen und hohe Volumenströme gefordert werden. Seitenkanalgebläse verdichten ölfrei und sind in der Anschaffung verhältnismäßig preisgünstig.

Allerdings weisen Seitenkanalgebläse keine stabile Kennlinie auf, sind also nicht volumenstabil. Am Markt verfügbare Seitenkanalgebläse mit mehr als zwei Stufen erreichen höhere Druckdifferenzen von bis zu 800mbar im Dauerbetrieb. Diese Gebläse haben allerdings einen schlechten Wirkungsgrad und benötigen somit überproportional viel Energie, so dass an dieser Stelle nicht weiter auf sie eingegangen wird.

Drehkolbengebläse: Einsatzgebietebeschränkt

Drehkolbengebläse arbeiten berührungsfrei und somit ohne Öl im Verdichtungsraum. Sie können für Druckdifferenzen bis 400mbar eingesetzt werden. Bedingt durch diese relativ geringe Druckdifferenz sind die Einsatzgebiete von Drehkolbengebläsen bei der Saugförderung jedoch auf solche Anwendungen beschränkt, wo bei geringer Druckdifferenz hohe Saugvolumina benötigt werden. In diesem kleinen Bereich zeichnen sich Drehkolbengebläse durch ihren niedrigen Leistungsbedarf aus.

Drehschieber-Vakuumpumpen: für hohes Vakuum

Drehschieber-Vakuumpumpen sind die idealen Vakuumerzeuger bei der Saugförderung, wenn hohe Druckdifferenzen gefordert werden und lange Förderstrecken zu überwinden sind. Darüber hinaus eignen sich Drehschieber-Vakuumpumpen immer dann, wenn Produkte langsam gefördert werden müssen. Bei der Pfropfenförderung etwa ergibt sich aus geringer Fördergeschwindigkeit sowie kleiner Luft- und großer Materialmenge eine hohe Druckdifferenz.

Mit Drehschieber-Vakuumpumpen lassen sich Enddrücke bis 0,1mbar erreichen, dies entspricht einem Vakuum von 99,9%. Kein anderer Vakuumerzeuger in der Saugförderung erreicht ein solch hohes Vakuum und kann gleichzeitig aber auch bei niedrigeren Differenzdrücken arbeiten. Dies gewährleistet die stabile Kennlinie von Atmosphärendruck bis Enddruck. Drehschieber-Vakuumpumpen sind ölumlaufgeschmiert. Das bedeutet, dass sie einen internen Ölkreislauf haben; eine regelmäßige Wartung ist also notwendig.

Klauen-Vakuumpumpe: hoher Wirkungsgrad, geringer Energiebedarf

Mink Klauen-Vakuumpumpen stehen in verschiedenen Baugrößen mit Volumenströmen von 60 bis 500m3/h zur Verfügung. Diese Vakuumpumpen arbeiten berührungsfrei und somit ohne Öl oder einem anderen Betriebsmittel im Verdichtungsraum. Durch die spezielle Form der Klauenrotoren erreichen sie einen niedrigen Enddruck von bis zu 60mbar.

Die berührungsfreie Verdichtung der Klauen-Vakuumpumpe bewirkt, dass keinerlei Verschleißteile in der Pumpe vorhanden sind. Somit arbeitet die Pumpe völlig wartungsfrei. Lediglich ein Ölwechsel im Getriebe wird nach 20000 Betriebsstunden empfohlen. Dies entspricht beim Dauereinsatz der Vakuumpumpe im Drei-Schicht-Betrieb einem Getriebeölwechselintervall von ungefähr drei Jahren. Ansonsten entfallen alle Wartungsarbeiten und die damit verbundenen Stillstandszeiten und eventuell hohen Kosten. Ebenso entstehen keine Kosten für die Beschaffung von Verschleißteilen.

Durch den technisch bedingten sehr hohen Wirkungsgrad der Klauentechnik benötigen Mink Vakuumpumpen deutlich weniger Energie als andere Vakuumerzeuger, die in der Leistung vergleichbar sind; dies wirkt sich positiv auf die Energiekosten aus. Weiteres Energieeinsparpotenzial bietet der Einsatz von frequenzgeregelten Motoren. Durch diese kann die Leistung der Klauen-Vakuumpumpe exakt an den Prozess angepasst werden, so dass die Vakuumpumpe immer nur die tatsächlich benötigte Leistung aufbringt, die aber auch kurzzeitig die Leistung auf 120% erhöhen kann, falls dies durch den Förderprozess notwendig wäre.