Wartung und Ölwechsel der Drehschiebervakuumpumpen
Ölverbrauch, Ölverschmutzung und Ölwechsel bei Drehvakuumpumpen
Wozu dient das Vakuumpumpenöl?
Das Öl dient folgenden Zwecken:
- Schmierung beweglicher Teile
- Abdichtung beweglicher Teile gegen den atmosphärischen Druck
- Abdichtung des Ventils
- Füllung des Totraums unterhalb des Ventils
- Abdichtung der verschiedenen Arbeitsbereiche gegeneinander
Bei allen Pumpen ist es möglich, den Ölstand während des Betriebs über das eingebaute Ölstands-Schauglas zu kontrollieren. Insbesondere im Dauerbetrieb ist darauf zu achten, dass der Ölstand nie unter das Minimum fällt. Während eines Pumpvorgangs stoßen ölgedichtete Drehschieberpumpen aufgrund der hohen Betriebstemperatur Öldämpfe aus dem Auspuffstutzen aus. Dies führt zu einem Ölverlust in einem Ausmaß, das von der Menge des Gases oder Dampfes abhängt, der in die Pumpe gesaugt wird. Durch Einbau einer Grobabscheidung in die Auslassleitung werden größere Öltröpfchen zurückgehalten, sodass der Ölverlust erheblich verringert wird. Mittels eines bei einigen Pumpen integrierten Ölnebelfilters werden auch allerfeinste Öltröpfchen zurückgehalten, sodass überhaupt kein Öl den Auslass der Pumpe verlässt. Der Ölverlust wird praktisch auf Null reduziert, da das abgeschiedene Öl in die Pumpe zurückgeführt wird. Für Pumpen ohne integrierten Feinabscheider wird diese Vorrichtung als Sonderzubehör angeboten.
Aus- und Einbau des internen Nebelabscheiders bei der Leybold TRIVAC D 40–65 B
Take a look at this video for a demonstration on how to fit a de-mister on a Leybold TRIVAC D 40-65 B
Wie oft sollte das Vakuumpumpenöl gewechselt werden?
Wenn eine ölgedichtete Drehpumpe ohne Ölabscheide- und Rückführeinrichtung betrieben wird, muss mit einem gewissen Ölverbrauch gerechnet werden, dessen Umfang von der Größe der Pumpe und der Art des Prozesses abhängt. Im schlimmsten Fall kann dieser etwa 2 cm3 für jeden Kubikmeter gepumpter Luft betragen. Beim Betrieb der Pumpe mit Gasballast muss mit einem höheren Ölverlust gerechnet werden.
Wenn das Pumpenöl aufgrund von Prozessdämpfen oder Verunreinigungen unbrauchbar geworden ist, muss es ersetzt werden. Es ist nicht möglich, feste Regeln aufzustellen, wann ein Ölwechsel erforderlich ist, da die Betriebsbedingungen bestimmen, wie lange das Öl brauchbar ist. Unter sauberen Bedingungen (z. B. bei Vorpumpen für Diffusionspumpen in Teilchenbeschleunigern) können Drehschiebervakuumpumpen jahrelang ohne Ölwechsel laufen. Unter extrem schmutzigen Bedingungen (z. B. bei der Imprägnierung) kann es notwendig sein, das Öl täglich zu wechseln. Das Öl muss gewechselt werden, wenn es seine ursprüngliche hellbraune Farbe verloren hat, durch Alterung dunkelbraun oder schwarz geworden oder wenn es eingetrübt ist, weil Flüssigkeit (z. B. Wasser) in die Pumpe gelangt ist. Ein Ölwechsel ist auch notwendig, wenn sich im Korrosionsschutzöl Flocken bilden, was darauf hindeutet, dass das Korrosionsschutzmittel verbraucht ist.
Schritte für den Ölwechsel
Der Ölwechsel sollte immer bei ausgeschalteter, aber betriebswarmer Pumpe durchgeführt werden, wobei die bei jeder Pumpe angebrachte Ölablassöffnung bzw. Öleinfüllöffnung zu benutzen ist. Wenn eine Pumpe stärker verschmutzt ist, sollte sie gereinigt werden. Hierzu ist die entsprechende Betriebsanleitung zu berücksichtigen.
Auswahl des Pumpenöls beim Umgang mit aggressiven Dämpfen
Wenn korrosive Dämpfe (z. B. die Dämpfe von Säuren) gepumpt werden sollen, sollte anstelle des normalen Pumpenöls das Korrosionsschutzöl PROTELEN® verwendet werden. Solche Arten von Dämpfen reagieren mit dem basischen (alkalischen) Korrosionsschutzmittel im Öl. Durch die kontinuierlichen Neutralisierungsreaktionen wird das Korrosionsschutzmittel in einem Maße verbraucht, das von der Menge und dem Säuregehalt der Dämpfe abhängt. Entsprechend diesen Faktoren muss das Öl häufiger gewechselt werden. Korrosionsschutzöle sind entweder sehr hygroskopisch (d. h. sie adsorbieren Wasser) oder sie bilden leicht Emulsionen mit Wasser. Daher kann eine mit Korrosionsschutzöl gefüllte Pumpe Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen, wenn sie für längere Zeit außer Betrieb ist. Eine mit Korrosionsschutzöl gefüllte Pumpe darf nicht zum Pumpen von Wasserdampf verwendet werden, da die Schmier- und Korrosionsschutzeigenschaften des Öls dadurch beeinträchtigt werden würden. Sobald das Öl Wasser adsorbiert hat, können solche Pumpen ihren Enddruck nicht mehr erreichen. Ölgedichtete Pumpen sollten unter normalen Betriebsbedingungen nicht mit Korrosionsschutzöl befüllt werden. Beim Pumpen von Luft, Wasserdampf und nicht korrodierenden organischen Dämpfen wird Öl vom Typ LVO 100 bevorzugt, da es einen wirksamen Schutz gegen die Kondensation der Dämpfe in der Pumpe bietet.
Maßnahmen beim Pumpen verschiedener chemischer Substanzen
Diese Diskussion kann die vielfältigen Anwendungsbereiche für ölgedichtete Vakuumpumpen in der chemischen Industrie nicht vollständig abdecken. Unsere langjährigen Erfahrungen mit den schwierigsten chemischen Anwendungen können wir nutzen, um Ihre speziellen Probleme zu lösen. Drei Aspekte sollen jedoch kurz erwähnt werden: das Pumpen von explosiven Gasgemischen, kondensierbaren Dämpfen und korrosiven Dämpfen und Gasen.
Explosionsschutz
Bei der Planung von Vakuumsystemen sind die geltenden Sicherheits- und Umweltschutzvorschriften zu beachten. Der Bediener muss mit den Substanzen, die das System pumpen soll, vertraut sein und nicht nur normale Betriebsbedingungen, sondern auch ungewöhnliche Situationen berücksichtigen, die außerhalb der normalen Parameter liegen. Die wichtigsten Hilfsmittel zur Vermeidung explosiver Gemische sind neben der Begasung durch das Hinzufügen von Schutzgasen die Einhaltung der Explosionsgrenzwerte mithilfe von Kondensatoren, Adsorptionsfallen und Gasreinigern.
Schutz vor Kondensation
Leybold-Pumpen bieten drei Möglichkeiten, um die Kondensation von Dämpfen in den Pumpen zu vermeiden:
- Das Gasballastprinzip (siehe Abb. 2.14). Dadurch erhöht sich die Menge an Dampf, die die Pumpe tolerieren kann, erheblich.
- Erhöhte Pumpentemperatur. Dank der robusten Bauweise können unsere Pumpen bei Temperaturen von bis zu 120 °C betrieben werden. Damit erhöht sich z. B. die Verträglichkeit für reinen Wasserdampf um das fünffache gegenüber dem normalen Gasballastbetrieb.
- Verwendung von Vakuumkondensatoren. Diese dienen als selektive Pumpen und sollten so dimensioniert werden, dass die nachgeschaltete Gasballastpumpe nicht mehr Dampf erhält als die Menge, die der entsprechenden Dampfverträglichkeit entspricht.
Abb. 2.14 Diagramm des Pumpvorgangs in einer Drehschieberpumpe ohne und mit Gasballast beim Pumpen von kondensierbaren Stoffen.
a) Ohne Gasballast
- Die Pumpe ist an den Behälter angeschlossen, der bereits fast luftfrei ist (70 mbar). Es müssen daher hauptsächlich Dampfpartikel transportiert werden
- Pumpenkammer ist vom Behälter getrennt – Kompression wird gestartet
- Der Inhalt der Pumpenkammer ist bereits soweit komprimiert, dass der Dampf zu Tröpfchen kondensiert – der Ventildruck ist noch nicht erreicht
- Nur die Restluft erzeugt jetzt den erforderlichen Überdruck und öffnet das Auslassventil, aber der Dampf ist bereits zu flüssigen Tröpfchen in der Pumpe kondensiert.
b) Mit Gasballast
- Die Pumpe ist an den Behälter angeschlossen, der bereits fast luftfrei ist (70 mbar). Es müssen daher hauptsächlich Dampfpartikel transportiert werden
- Die Pumpenkammer ist vom Behälter getrennt – nun öffnet sich das Gasballastventil, durch das die Pumpenkammer von außen mit zusätzlicher Luft gefüllt wird – diese zusätzliche Luft wird als Gasballast bezeichnet
- Das Auslassventil wird aufgedrückt und Dampf- und Gaspartikel werden herausgedrückt. Der dafür erforderliche Überdruck wird durch die zusätzliche Gasballastluft sehr früh erreicht. Es kann keine Kondensation stattfinden.
- Die Pumpe lässt weitere Luft und Dampf ab
Korrosionsschutz
Ölabgedichtete Pumpen sind durch den Ölfilm, der auf allen Oberflächen der Bauteile vorhanden ist, bereits recht gut gegen Korrosion geschützt.
a) Säuren
Unsere Pumpen sind grundsätzlich für das Pumpen von Säuren geeignet. In besonderen Situationen können Probleme mit dem Öl und mit am Einlass und/oder Auslass angebrachter Zusatzausrüstung auftreten. Unsere Ingenieure in Köln helfen Ihnen gerne bei der Lösung solcher Probleme.
b) Anhydride
Kohlenmonoxid (CO) ist ein starkes Reduktionsmittel. Beim Pumpen von CO ist es daher wichtig, dass der Gasballast keine Atmosphärenluft verwendet, sondern dass möglichst Inertgase verwendet werden (z. B. Ar oder N2). Beim Pumpen von SO2, SO3 und H2S sollte ebenfalls ein inerter Gasballast verwendet werden. Beim Umgang mit diesen drei Anhydriden ist außerdem ein korrosionshemmendes Öl zu verwenden. Kohlendioxid (CO2) kann ohne besondere Vorkehrungen gepumpt werden.
c) Alkalilösungen
Zum Pumpen von alkalischen Lösungen ist normales LVO 100-Pumpenöl zu verwenden. Natriumhydroxid und Kalilauge sollten nicht in ihrer konzentrierten Form gepumpt werden. Ammoniak kann bei geschlossenem Gasballastventil gut gepumpt werden. Alkalische organische Medien wie Methylamin und Dimethylamin können ebenfalls zufriedenstellend gepumpt werden, allerdings bei geöffnetem Gasballastventil.
d) Elementargase
Das Pumpen von Stickstoff und Inertgasen erfordert keine besonderen Maßnahmen.
Beim Umgang mit Wasserstoff ist auf die Gefahr der Bildung eines explosiven Gemischs zu achten.
Das Gasballastventil darf beim Umgang mit Wasserstoff keinesfalls geöffnet werden. Die Motoren, die die Pumpen antreiben, müssen explosionsgeschützt ausgeführt sein. Es gelten ATEX-Vorschriften.
Sauerstoff: Besondere Vorsicht ist beim Pumpen von reinem Sauerstoff geboten!
Hierzu müssen speziell formulierte Pumpenöle verwendet werden. Diese können wir zusammen mit einer Zulassungsbescheinigung der Bundesmaterialprüfstelle (BAM) nach Rücksprache zur Verfügung stellen.
e) Alkane
Niedermolekulare Alkane wie Methan und Butan können bei geschlossenem Gasballastventil oder mit Inertgas als Gasballast und/oder bei erhöhter Temperatur der Pumpe gepumpt werden. Allerdings besteht dabei erhöhte Explosionsgefahr!
f) Alkohole
Nach Erreichen der Betriebstemperatur können Methanol und Ethanol ohne Gasballast (Pumpenöl LVO 100) gefördert werden. Um Alkohol mit höherem Molekulargewicht (z. B. Butanol) zu pumpen, muss das Gasballastventil geöffnet werden, oder es müssen andere Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um eine Kondensation zu verhindern.
g) Lösungsmittel
Aceton: Kann nach Erreichen der normalen Betriebstemperatur problemlos gefördert werden.
Benzol: Vorsicht – Die Dämpfe sind leicht entzündlich. Der Enddruck wird durch die Verdünnung des Pumpenöls herabgesetzt. Mischungen aus Luft und Benzol sind explosiv und entzündlich. Ohne Gasballast arbeiten. Inertgase können möglicherweise als Ballastgas verwendet werden. Es gelten die ATEX-Vorschriften.
Tetrachlorkohlenstoff und Trichlorethylen: Problemlos pumpbar; nicht brennbar und nicht explosiv, aber in Öl löslich, wodurch der Enddruck erhöht wird; Warten, bis die normale Betriebstemperatur erreicht ist. Halten Sie das Gasballastventil offen, wenn Sie Kohlenstoff-TET und andere nicht brennbare Lösungsmittel pumpen. Verwenden Sie Pumpenöl LVO 100.
Toluol: Durch die Niedertemperaturleitplatte und ohne Gasballast pumpen. Verwenden Sie als Gasballast Inertgas, keine Luft.
Betriebsfehler beim Pumpen mit Gasballast – Potenzielle Fehlerquellen, bei denen der erforderliche Enddruck nicht erreicht wird
a) Das Pumpenöl ist verunreinigt (insbesondere durch gelöste Dämpfe). Prüfen Sie die Farbe und die Eigenschaften. Abhilfe: Die Pumpe über einen längeren Zeitraum mit abgetrenntem Vakuumbehälter und geöffnetem Gasballastventil laufen lassen. Bei starker Verunreinigung ist ein Ölwechsel ratsam. Die Pumpe darf niemals längere Zeit stehen, wenn sie verunreinigtes Öl enthält.
b) Die gleitenden Teile in der Pumpe sind verschlissen oder beschädigt. Unter sauberen Bedingungen können unsere Pumpen viele Jahre ohne besonderen Wartungsaufwand betrieben werden. Wenn die Pumpe über einen längeren Zeitraum mit verschmutztem Öl betrieben wurde, können die Lager und die Schieberventile jedoch mechanische Schäden aufweisen. Dies ist immer dann anzunehmen, wenn die Pumpe trotz Ölwechsel nicht mehr den katalogmäßigen Enddruck erreicht. In diesem Fall sollte die Pumpe zur Reparatur gegeben oder unser Kundendienst in Anspruch genommen werden.
c) Das Messgerät ist verunreinigt (siehe Seite „Wartung der Messgeräte“).
Mögliche Fehlerquellen, wenn die Pumpe nicht mehr läuft
- Die Pumpe auf korrekte Stromversorgung prüfen.
- Die Pumpe wurde längere Zeit mit verunreinigtem oder verharztem Öl stehen gelassen.
- Die Pumpe ist kälter als 10 °C und das Öl ist zäh. Erwärmen Sie die Pumpe.
- Es liegt ein mechanischer Fehler vor. Bitte wenden Sie sich an unseren Kundendienst.
Öllecks an der Welle
Tritt Öl aus der Welle aus, so muss die Wellendichtung im Antriebslager nachgesehen und eventuell ausgetauscht werden. Die Konstruktion der Pumpen ermöglicht ein leichtes Auswechseln der Wellendichtung gemäß der mitgelieferten Bedienungsanleitung.
Grundlagen der Vakuumtechnik
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Referenzen
- Vakuumsymbole
- Glossar der Einheiten
- Verweise und Quellen
Vakuumsymbole
Eine Übersicht der Symbole, die in der Vakuumtechnik häufig für Diagramme mit Pumpentypen und Pumpensystemkomponenten verwendet werden
Glossar der Einheiten
Eine Übersicht der Maßeinheiten in der Vakuumtechnik, die Bedeutung der Symbole und die modernen Pendants historischer Maßeinheiten
Verweise und Quellen
Verweise, Quellen und weiterführende Literatur zu den Grundlagen der Vakuumtechnik
