Waarom uw zuigerpompen de gepubliceerde pompprestaties niet bereiken 1 februari 2021

Als u een roterende zuigerpomp in uw faciliteit gebruikt, zult u waarschijnlijk merken dat deze alleen zo snel pompt als de gepubliceerde specificatie wanneer de pomp nieuw is en de olie schoon is. Dit is het geval, ongeacht of het wordt gebruikt voor een metallurgische oven, dampafzettingssysteem, ruimtesimulatiekamer of droogtoepassing. Na enkele keren gebruik begint de prestatie af te nemen. Na verloop van tijd wordt dit alleen maar erger. Maar waarom gebeurt dit en wat kunt u eraan doen?

Hebt u zich ooit afgevraagd waarom de pompprestaties op vochtige dagen nog slechter zijn? Dat komt allemaal door het water dat in de pomp condenseert. Bij sterk roeren zal de olie emulgeren met water, dus soms is er zo veel water dat de olie melkachtig wordt. Op vochtige dagen kun je misschien niet onder de 100 micron komen, zelfs niet met een blazer.

Het water in kwestie wordt uit de vacuümkamer en de leidingen gepompt wanneer er vacuüm in de kamer wordt getrokken, waarbij het in de pomp condenseert wanneer de druk van de waterdamp wordt verhoogd tot atmosferische druk in de buurt van de uitlaat van de vacuümpomp. 

 Een enkele milliliter vloeibaar water verdampt tot ongeveer 1,24 liter damp bij een standaardtemperatuur en -druk (STP). Volgens de ideale gaswet neemt het door damp bezette volume toe wanneer de druk daalt. Als de druk daalt van een miljoen micron (atmosferische druk) tot één micron, verandert 1,2 liter waterdamp in 1,24 miljoen liter waterdamp. (Ter referentie: 1 ml water is ongeveer het volume van het uiteinde van uw vinger onder de nagel.) Vraag uzelf af hoeveel ml gecondenseerd water zich op een bepaald moment in uw zuigerpomp bevindt, op de bodem van het oliereservoir ligt of tijdens het gebruik in de pomp wordt gestrooid.

Telkens wanneer uw pomp een compressiecyclus doorloopt, ontstaat er een vacuüm achter de zuiger. Wanneer de druk lager wordt dan de flitsdruk, zal een deel van de vloeistof in de pomp omzetten in damp. Deze damp kan tot de helft van uw pompsnelheid verbruiken en dat is uiteindelijk wat u ervan weerhoudt om de gepubliceerde pompprestaties te bereiken. 

Zelfs als de olie wordt ververst, kunnen de prestaties van de pomp nooit meer worden gerealiseerd, omdat het onmogelijk is om al het water eruit te halen. Als uw gewenste druk laag is – bijvoorbeeld onder 20 micron – zult u dit vaak nooit bereiken zonder een Roots-blower erboven. Het is zelfs onwaarschijnlijk dat u de druk bereikt met de Roots-blower. We zien vaak gevallen waarin een pomp/blazer-combinatie uitgaat van 50 micron of meer, vooral bij vochtig weer. Dit is de reden waarom u nooit meer terugkomt op de prestaties van de zuigerpomp toen deze nieuw was, zelfs niet als u de olie ververst.

U kunt niet al het water eruit halen, tenzij u de pomp warm laat lopen met ingeschakelde gasballast om het vocht weg te drijven. Gasballast werkt op tijd, maar tijd is precies wat een productielijn niet heeft. De tijd die u wacht tot uw pomp klaar is, is tijdverlies, ook wel downtime genoemd – de duurste fout. 
 
Gerelateerd: Gasballastkleppen bieden verschillende potentiële voordelen voor gebruikers van vacuümpompen, maar worden vaak over het hoofd gezien. Lees meer over hoe deze eenvoudige, effectieve accessoires voor vacuümpompen de efficiëntie kunnen verhogen en de verontreinigingsrisico's kunnen verminderen.

Dat is het grote probleem. Net als andere gassen neemt waterdamp bij lage druk een enorme hoeveelheid volume op. Het lastige aan water is dat het gemakkelijk condenseert op oppervlakken, met name metalen oppervlakken, die kouder zijn dan 1000C (2120F) wanneer ze openstaan voor de atmosfeer. Het wordt geabsorbeerd door hygroscopische materialen zoals stof en metaalchloriden. Vervolgens wordt het door de vacuümpomp uit het systeem getrokken, waar het inwendig kan condenseren. 

Als u een droge vacuümpomp hebt die intern warm genoeg draait om water in een dampvormige toestand te houden, zoals de meeste van hen, is condensatie nooit een probleem. Met de meeste droge pompen krijgt u op dag 1000 dezelfde pompprestaties als op dag één. 

Er is nog een ernstige invloed van waterdamp op de vacuümprestaties. Water is een poolmolecuul, wat betekent dat het een elektrische polariteit van moleculaire grootte heeft. Dit maakt het veel waarschijnlijker dat het aan een oppervlak blijft kleven, zelfs als het niet condenseert, en het is beter bestand tegen desorberen van het oppervlak dan gassen zoals stikstof, zuurstof of argon. Naarmate je dieper in het vacuüm komt, wordt het watermolecuul meer geneigd om te desorberen. Dit wordt gezien als uitgassen. Waarom is dit een ernstig probleem? 

Wanneer de druk onder 100 micron daalt, is er nog steeds veel waterdamp op de oppervlakken van uw vacuümsysteem. Terugkerend naar de druk-volumeverhouding vereist een 10 keer lagere druk 10 keer meer pompsnelheid om te worden bereikt.

Over het algemeen hebben meters die werken in een grof tot gemiddeld vacuüm een hogere nauwkeurigheid dan meters die werken in een gemiddeld tot ultrahoog vacuüm. Directe meters zijn ook nauwkeuriger dan indirecte. Directe meters hebben gewoonlijk een nauwkeurigheid tussen 0,2 en 2%, waarbij hun nauwkeurigheid afneemt naarmate de druk daalt. Indirecte meters variëren over het algemeen tussen 10% en 30%, afhankelijk van het producttype, maar hebben een consistente nauwkeurigheid in hun gehele bereik.

Afhankelijk van het doel waarvoor u de meter gaat gebruiken, moet u dus de juiste balans kiezen tussen de gewenste nauwkeurigheid en de bedrijfsdruk. 
 
Gerelateerd: Ontdek het assortiment precisievacuümmeters en -regelaars van Leybold op onze productpagina. 

Ze beginnen met een steile drukval en vlakken vervolgens uit wanneer de ontgassingssnelheid bijna gelijk is aan de pompsnelheid (in het geval van de blauwe lijn is de ontgassing intern in de pomp).

Het verschil tussen de groene en oranje curve is wat u kunt verwachten als u een blower gebruikt om de prestaties van het pompsysteem te verbeteren. Zo verkort u de tijd en bereikt u een dieper vacuüm. Het verschil tussen de oranje en blauwe curve is een vergelijkbaar gat, wat aantoont dat een blower het prestatieverlies in de zuigerpomp kan beperken. Dit betekent ook dat u de voordelen van de blower grotendeels verliest door de watercondensatie in uw pomp, wat een zeer dure boete kan zijn. Als u naar de bovenstaande tijdsgrafiek kijkt, ziet u dat de pomp/aanjagercombinatie die door de lichtgroene lijn wordt weergegeven, in ongeveer 5 minuten 10 micron bereikt, terwijl de oranje curve die een pomp/aanjager met met water verontreinigde olie vertegenwoordigt, 35 minuten nodig heeft om 10 micron te bereiken. Als u een productiecyclus hebt die 2 uur duurt, worden 30 minuten van dat uur verspild door te wachten op het bereiken van vacuüm om het proces te starten. In de loop van een productiejaar van 8000 uur verspilt u 120.000 minuten productietijd, wat een productiviteitsverlies van 25% is. Het aanpassen van uw vacuümvereisten aan 20 micron is een geweldige stap als het compatibel is met uw proces, dan is het verschil 9 minuten vs. 3 minuten. Toch verspil je in een jaar van 8000 uur 72.000 minuten of 1200 uur.

Wat kunt u dus doen om de problemen in verband met waterdamp in uw vacuümsysteem tot een minimum te beperken? Nou, u kunt de roterende zuigerpomp of een ruwe pomp met olie erin elimineren. Droge vacuümpompen zoals de Leybold DRYVAC werken zeer warm van binnen (tot 1800C of 3560F), zodat ze geen water in de pomp condenseren. 

Dit elimineert het probleem van water in uw vacuümpomp. U kunt het water van de oppervlakken van uw vacuümkamer verwijderen door deze te verwarmen. De afkolfset pompt dus altijd alsof hij nieuw is en kan zo uw afkolftijd verkorten, zoals te zien is in de bovenstaande afbeelding. 

Een tweede optie is een oliedamppomp zoals de Leybold OB 6000. Een oliedamppomp heeft een vele malen hogere pompsnelheid dan mechanische blowersystemen bij een druk van minder dan 15 micron. In feite heeft een OB 6000 meer dan vier keer de pompsnelheid van de blauwe curvepomp ingesteld op een druk van minder dan 15 micron. Wilt u meer weten? Probeer de OB 12000 of OB 18000. 

U kunt het beste contact opnemen met uw lokale Leybold accountmanager om uw systeem te laten beoordelen en u te adviseren over manieren om betere prestaties te bereiken. 

Hoe belangrijk is de stilstandtijd van de pomp? Uw hele proces wordt gepauzeerd totdat aan de drukvereisten is voldaan. Pompstilstand is geldverlies, wat betekent dat er tijd verloren gaat en minder product geproduceerd wordt. Het voegt direct toe aan uw totale cyclustijd, wat betekent dat u minder cycli per week en per jaar krijgt. Dat kan een enorme impact hebben op uw productie.  

Als u al gewend bent aan lange pompstilstandtijden, kunt u uw productie een enorme boost geven door de juiste wijzigingen aan te brengen. Typische ROI bij een upgrade naar beter presterende vacuümapparatuur is minder dan zes maanden.