Was sind die Hauptprozesse einer Vakuumpumpe?

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Übersicht über die üblichen Pumpprozesse

Die Vakuumtechnik ist seit Anfang des 19. Jahrhunderts in Forschung und Industrie etabliert und entwickelt sich seitdem rasant. In der Forschung und in den meisten Industriezweigen ist sie heute unverzichtbar.
Entsprechend der vielen Anwendungsbereiche ist die Zahl der technischen Verfahren bei Vakuumprozessen außerordentlich groß. Diese können im Rahmen dieses Abschnitts nicht beschrieben werden, denn die grundlegenden Berechnungen in diesem Abschnitt beziehen sich hauptsächlich auf den Pumpvorgang, nicht auf den Prozess, der im evakuierten System stattfindet. Beispiele für wichtige Prozesse in der Vakuumtechnik und die Druckbereiche, in denen diese Prozesse hauptsächlich ablaufen, finden Sie in den Diagrammen (Abbildungen 2.71 und 2.72).

Abb. 2.71 Druckbereiche (p < 1000 mbar) von physikalischen und chemischen Analysemethoden

Abb. 2.72 Druckbereiche von industriellen Vakuumprozessen

Im Allgemeinen lässt sich der Pumpbetrieb für diese Prozesse in zwei Kategorien unterteilen: Trocken- und Nassvakuumverfahren; das heißt Prozesse, bei denen keine signifikanten Dampfmengen gepumpt werden müssen und Prozesse, bei denen Dämpfe entstehen (hauptsächlich Wasser oder andere organische Medien).
Die Unterschiede zwischen den beiden Kategorien werden kurz beschrieben:

Trockenverfahren laufen hauptsächlich in einem kleinen und begrenzten Druckbereich ab.

Das System wird in der Regel vor Beginn des eigentlichen Arbeitsprozesses auf einen geeigneten charakteristischen Druck evakuiert. Dies geschieht beispielsweise in Anlagen für Verdampfungsbeschichtungen, Elektronenstrahlschweißen und Kristallziehen, in Partikelbeschleunigern, Massenspektrometern, Elektronenmikroskopen und anderen Geräten.
Darüber hinaus gibt es trockene Prozesse, bei denen die Entgasung im Vakuum der eigentliche technische Prozess ist. Dazu gehören Arbeiten in Induktions- und Lichtbogenöfen, Stahlentgasungsanlagen sowie Anlagen zur Herstellung von Reinmetallen und Elektronenröhren.
Daneben gibt es Grobvakuumprozesse wie Vakuumspannen, Vakuumformen oder Vakuumtransport, bei denen ein bestimmter Druckbereich beibehalten wird, z. B. durch das Puffervolumen.

Nassverfahren werden in erster Linie in einem vorgeschriebenen Arbeitsvorgang durchgeführt, der einen größeren Druckbereich abdeckt.

Dies ist besonders wichtig bei der Trocknung von festen Materialien. Wird z. B. zu früh mit zu niedrigem Druck gearbeitet, trocknen die Außenflächen zu schnell aus. Dadurch wird der thermische Kontakt zur zu verdampfenden Feuchtigkeit beeinträchtigt und die Trocknungszeit verlängert sich erheblich. In diese Kategorie gehören vor allem Prozesse, die in Trocknungs-, Imprägnier- und Gefriertrocknungsanlagen durchgeführt werden.
Bei der Entfernung von Wasserdampf aus Flüssigkeiten oder bei deren Destillation, insbesondere in Entgasungskolonnen, Vakuumabfüll- und Harzgießanlagen sowie bei der Molekulardestillation, ist die Erzeugung einer möglichst großen Flüssigkeitsoberfläche wichtig. Bei allen Nassverfahren ist die Bereitstellung der notwendigen Wärme für die Verdampfung der Feuchtigkeit von großer Bedeutung.

Grundlegende Pumpverfahren werden auf den Seiten behandelt, die mit dem Abschnitt „Pumpprozesse“ verknüpft sind.
Wenn Sie spezielle Fragen haben, können Sie sich mit einer Fachabteilung von Leybold in Verbindung setzen, wo Ihnen Experten mit langjähriger Erfahrung zur Verfügung stehen.

Klassifizierungen typischer Vakuumprozesse und -anlagen nach Druckbereichen

Grobvakuum 1013 mbar bis 1 mbar
Ø Halten, Heben, Verpacken, Trocknen, Destillation und Stahlentgasung.

Mittelvakuum 1 bis 10^-3 mbar
Ø Sprühbeschichtung, Molekulardestillation, Gefriertrocknung, Imprägnierung, Schmelz- und Gießöfen sowie Lichtbogenöfen.

Hochvakuum 10^-3 bis 10^-7 mbar
Ø Verdampfungsbeschichtung, Vakuum-Hartlöten, Massenspektrometer, Rohrherstellung, Elektronenmikroskope, Elektronenstrahlanlagen und Partikelbeschleuniger.

Ultrahochvakuum < 10^-7 mbar
Ø Kernfusion, Lagerringe für Beschleuniger, Weltraumforschung und Oberflächenphysik.

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