klik hier - cursus vacuÃ¼mtechniek

Cursus 

Vacuümtechniek 

Week 8 

Rotatiepompen 

Cursus Vacuümtechniek 1

Voorbeeld vacuümopstelling (vacuümoven) 


Principe van een pomp 

V,m,S,q 

p 

P 

p v 

p a " 

p a 

Vermogen pomp 


Vacuümpompen 

transportpompen 

opslagpompen 

membraanpomp 

draaischuifpomp 

vloeistofringpomp 

klauwpomp 

Rootspomp 

verdringingspompen 

impulsoverdrachtpompen 

diffusiepomp 

turbomoleculairpomp 

sorptiepompen 

kryopompen 

getterpompen 

getterionenpompen 


Transportpompen 

Overzicht vacuumpompen 

‣Natte rotatiepompen 

‣vloeistofringpomp 

‣draaischuifpomp 

‣schottenpomp 

‣draaizuigerpomp 

‣Oscillatiepompen 

‣zuigerpomp 

‣membraanpomp 

‣Droge rotatiepompen 

‣droge schottenpomp 

‣scrollpomp 

‣klauwpomp 

‣slotpomp 

‣schroefpomp 

‣rootspomp 

‣Vloeistofstraalpompen 

‣Dampstroompompen 

‣stoomstraalpomp 

‣boosterpomp 

‣diffusiepomp 

‣Moleculairpompen 

‣turbomoleculairpomp 

‣moleculaire dragpomp 

‣hybride moleculairpomp 

‣Sorptiepompen 

‣geactiveerd kool 

‣silica-gel 

‣zeolieten 

(aluminiumsilicaat) 

‣titanium/barium 

‣Getter-ionenpompen 

‣verstuivingsgetterionenpomp 

‣verdampingsgetterionenpom 

p 

‣ionenbaffle 

‣Kryogeenpompen 

‣kryopomp 

Cursus Vacuümtechniek 5 

Opslagpompen

Fundamentele grootheden bij 

transportpompen 

Grootheid symbool definitie SI-eenheid formule 

druk p - Pa = N.m -2 - 

pompsnelheid S Volumestroom 

weggehaald door m 3 .s -1 S = V/t 

de pomp uit 

recipiënt bij de 

heersende druk 

capaciteit Q Hoeveelheid gas 

dat per 

tijdseenheid de 

inlaat van de 

pomp passeert 

Pa.m 3 .s -1 Q = p*S 

massastroom 

m met 

punt 

• 

m 

De massa die 

door de pomp 

getransporteerd 

wordt per 

tijdseenheid 

kg.s -1 

• 

3600 ∗ MQ 

m = 

RT 


Vloeistofringpomp 


Opdracht 1 

• Maak opgave 44 (L) 


Draaischuifpomp 

• In een cylindrische ruimte draait een excentrisch geplaatste rotor 

met een nauwe passing langs één cylinderzijde. 

• In de rotor zijn in spleten twee of meer naar buiten verende 

schuiven ondergebracht, die tegen de cylinderwand worden 

gedrukt. 

• Er zijn één- en meertraps uitvoeringen. 



Olie-inlaat 

Met dank aan Busch b.v. 


Draaischuifpomp: zonder gasballast 

8: filter 9: olieleiding 10: doorlaat 

1: schuif 

2: vacuümgedeelte 

3: oliereservoir 

4: vacuüminlaat 

5: uitlaat naar 

buitenlucht 

6: uitlaat naar 

pomphuis 

7: afsluiter en 

beluchting pomp 




Pompsnelheidskrommes draaischuifpomp 

18 to 900 cfm = 

30 to 1500 m 3 /hr 


Opdracht 2 

• Maak opgave 45 (L) 


Draaischuifpomp: gasballast 

Gasbalast: 

lucht toevoeren als 

verbinding met 

vacuum afgesloten is 

Oliecirculatie 


Uitleg gasballast 

Aanname: compressieverhouding pomp = K = V/v = 10 6 

Gasballast, zie figuur: 

extra buitenlucht in laten, 

zodat veel eerder de uitblaasdruk 

wordt bereikt, v wordt dan: 

v + B K = V/(v + B) ≅ V/B 

Aanname: B max = 0,1V 

Dus dan is K = 10 

v V 

Voor de veiligheid stelt men: 

v + B 

Kxp d = 80% x p verz 

1 

De toelaatbare dampdruk is dan: p 

d ,max 

= 0,8 × × p 

K 

Voor K = 10 wordt dit: p d,max = 0,08 x p verz 

verz 


Rekenvoorbeeld gasballast 

Waterdamp-lucht mengsel van 3 : 10 

Uitlaatklep opent bij 1300 mbar 

Aanname: compressieverhouding pomp = K = V/v = 10 6 

p min = 1300 : 10 6 = 

= 1,3x10 -3 mbar 

p damp = 3x10 -4 mbar 

Opm.: bij een pomptemperatuur 

van 20 0 C is dit nog erger: 

p verz = 22,5 mbar; 

bij een pomptemperatuur van 

80 0 C gaat het goed: 

p verz = 450 mbar 

Na compressie (x10 6 ) zou deze worden: 300 mbar 

Maar bij 60 0 C is p verz = 200 mbar, dus condensatie 


Belangrijke punten 

• Met koude pomp geen damp verpompen, zelfs niet met volledig 

geopende gasballast; eerst pomp op temperatuur laten komen 

(minimaal 70 0 C) 

• bij veel damp: condensor gebruiken, of smoorklep in 

aanzuigleiding 

• per m 3 verpompt gas verdwijnt 2 - 5 gram olie: naar 

olienevelafscheider 

• bij lange aanzuigleiding kan er al condensatie in de leiding 

optreden: gasballast helpt dan niet 

• bij tweetrapspomp kan de eindruk zo laag liggen dat het 

moleculaire gebied bereikt wordt: oliedamp richting recipiënt: 

gebruik absorptieval 

• explosief mengsel bij gasballast met lucht ? Dan met stikstof 

gasballasten 


Opdracht 3 

• Maak opgave 49 (4.3) 


RUVAC RA, 50 Hz (Leybold) 


Rootspomp RUVAC (Leybold) 


RUVAC 500 F en 2000 F 


Werking van de Rootspomp 

1. gas met de inlaatdruk p a 

stroomt de pomp binnen 

2. het volume V wordt 

afgezonderd 

3. V is geheel afgezonderd 

4. V maakt contact met de 

uitlaatzijde waar een 

hogere druk p v heerst; op 

dit moment wordt het gas 

in V gecomprimeerd. 


Compressieverhouding Rootspomp 


Pompsnelheidscurves Rootspomp 

• De lage compressie van een Rootspomp maakt dat we niet kunnen 

spreken van de pompsnelheidskarakteristiek van een Rootspomp. 

De in een specieke situatie geldende pompsnelheidscurve wordt 

in belangrijke mate bepaald door de kwaliteit van de gebruikte 

voorvacuümpomp. 

• Curve 1 - waterringpomp, 

• curve 2 - waterringpomp met 

gasstraler 

• curve 3 - eentraps draaischuifpomp 

met geopend gasballastventiel 

• curve 4 - waterringpomp met 

gasstraler en extra Rootspomp 

• curve 5 - eentraps draaischuifpomp 

met gesloten gasballastventiel 

Curves 6 t/m 10 - Rootspomp met de voorvacuümpompen 1 t/m 5 


Teruglek in Rootspomp 

1. Teruglek via gasgeleiding: 

• Als gevolg van het drukverschil over de pomp lekt gas van de uitlaatnaar 

de inlaatzijde terug via de spleten tussen de rotoren onderling en 

tussen de rotoren en het pomphuis. 

2. Teruglek via spleetcompressie: 

• Bij de overgang van situatie 2 naar 3 in sheet 14 wordt de wigvormige 

ruimte tussen de rotoren aan de uitlaatzijde zeer snel verkleind. De zich 

hier bevindende gasmoleculen krijgen niet voldoende tijd om normaal 

naar de voor-vacuümzijde af te stromen. Het gas wordt in de spleet 

tussen de rotoren gecomprimeerd en `meegesleept'. Bij verder draaien 

van de rotoren expandeert deze meegesleepte gashoeveelheid weer in de 

inlaatruimte. 


*Opdracht 4* 

• Maak opgave 4.2* 


Droge rotatiepompen 

• de droge schottenpomp 

• IPX-pomp (Bocedwards) 

• de scrollpomp 

• de klauwpomp 

• de slotpomp 

• de schroefpomp 


Droge schottenpomp (eentraps) 

1 - inlaatopening 

2 - pompruimtes tussen de schotten 

3 - uitlaatopening 


Droge pomp (IPX) 

Met dank aan 




Met dank aan 

Met dank aan



Met dank aan 

Met dank aan

Met dank aan 

Werking IPX-pomp 


Werking IPX-pomp 

Met dank aan 


IPX-pomp 

Met dank aan 


Pompsnelheidscurve IPX-pomp 

Met dank aan 


Werking scrollpomp 


Belangrijke punten (vervolg) 

• Agressieve gassen verpompen, die in combinatie met water 

metaal van pomp kunnen aantasten: 

– bij gasballast geen lucht toevoeren, maar 

droge stikstof 

– automatische terugslagklep in uitlaatleiding of 

(bij moderne pompen) extra opening op 

pomphuis waar een constante externe 

gasstroom op aangesloten kan worden 

• gassen afpompen die olie chemisch kunnen aantasten: 

filter noodzakelijk 

• toch damp gecondenseerd, dan pomp enige uren met 

gesloten uitlaat en geopende gasballast laten draaien 


Rootspomp 

• In een volume met twee halfronde cylindrische wanden draaien 

met nauwkeurige passing (ca 0,05 mm) een paar 8-vormige 

rotoren snel tegen elkaar in. 

• Rootspompen worden gecombineerd met rotatiepompen of 

vloeistofringpompen en kunnen zo het volumedebiet als het 

eindvacuüm aanzienlijk verhogen. 


Schroefpomp Cobra 

Met dank aan Busch b.v. 


Schroefpomp Cobra 


Pompsnelheidskrommes Cobra 


Klauwpomp (4-traps) 


Pompsnelheidskrommes klauwpomp 


Klauwenpomp 

vanaf 1 atm 

te gebruiken 

einddruk: 

10 -2 mbar 

capaciteit: 

100 m 3 .h -1 

bijzonderheid: 

doorgeefvolume 

daardoor 2x 

expansie: 

K =(V/v) 2 


Klauwpomp met isochore compressie 

1. rotoren 

2. inlaatopening 

3. extra opening voor 

inlaat van gekoeld gas 

4. te comprimeren 

volume V (vgl. dia 11 

stand 1) 

5. uitlaatopening 

6. inlaatruimte 

7. condensor 


Werking klauwpomp 


Uitleg klauwenpomp: aanzuigfase 


Uitleg klauwenpomp: compressiefase 


Uitleg klauwenpomp 

• Door het draaien van de beide rotoren wordt in de 

stand 1 van sheet 7 het volume v in verbinding 

gebracht met de inlaatopening, waarna het zich 

vergroot. 

• In de stand 2 komt ook de uitlaatopening vrij. 

• Op het moment 3 worden beide openingen 

afgesloten. Het inlaatvolume heeft zich dan vergroot 

tot het zgn. slagvolume V . Tot op dit moment is de 

druk in V gelijk aan de inlaatdruk p i . Bij iets verder 

draaien zal echterde afdichting tussen de rotoren 

worden verbroken en het kleine restvolume v op een 

uitlaatdruk p u als een 'doorgeefvolume' van links naar 

rechts expanderen in V . 


Uitleg klauwenpomp 

• Bij verder doordraaien ontstaat de situatie 4, waarbij 

in de geheel communicerende en naar buiten 

afgesloten ruimte V + v een tussentijdse druk p t 

heerst als gevolg van het mixenvan de 

gashoeveelheden p i V en p u v. 

• Bij de stand 5 begint voor het volume V de 

compressiefase. 

• Op het moment 6 is het compressievolume reeds 

kleiner geworden en komt de uitlaatopening vrij, 

• terwijl in de stand 7 de uitlaatopening alweer 

afgesloten is. 

• Bij verdere rotatie zal het doorgeefvolume weer 

expanderen en keren we via de communicerende 

fase 8 terug naar de stand 1. 


Overzicht transportpompen 

10 5 

A 

B 

A 

B 

membraanpomp 

Vloeistofringpomp 

p [Pa] 

10 2 

C 

D 

E 

I 

C 

D 

E 

F 

draaischuifpomp 

Rootspomp 

dampstraalpomp 

Boosterpomp 

10 -1 

F 

G diffusiepomp 

H turbomoleculairpomp 

I 

dragpomp 

G 

10 -4 

H 

10 -7 


Overzicht werkdruk vacuümpompen

klik hier - cursus vacuÃ¼mtechniek

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?