Eine einstufige Vakuumpumpe arbeitet durch wiederholtes Vergrößern und Verkleinern des Volumens einer Pumpkammer, um ein Vakuum zu erzeugen.
Dieser Vorgang wird in der Regel durch die Bewegung einer Membran oder die Drehung von Schaufeln erreicht, je nach Art der Pumpe.
Membran-Vakuumpumpen: Wie sie funktionieren
Bei Membran-Vakuumpumpen wird eine Membran zwischen einem Pumpenkopf und der Gehäusewand gespannt.
Diese Membrane wird durch eine Pleuelstange und einen Exzentermechanismus in Schwingung versetzt, wodurch sich das Volumen der Pumpkammer periodisch ändert.
Während der Expansionsphase der Kammer öffnen sich die Einlassventile und lassen Gas einströmen.
Umgekehrt öffnen sich in der Kompressionsphase die Auslassventile und geben das Gas an die Atmosphäre ab.
Die Membrane wirkt als Dichtung und sorgt dafür, dass die Pumpkammer öl- und schmiermittelfrei bleibt, was sie zu einer trocken verdichtenden Vakuumpumpe macht.
Diese Konstruktion eignet sich für die Förderung aggressiver Dämpfe und Gase und ist daher ideal für Anwendungen in Chemielabors.
Einschränkungen von Membranpumpen
Der Wirkungsgrad von Membranpumpen wird durch das Vorhandensein eines "Totraums" im oberen Totpunkt begrenzt, in dem Gase nicht in die Auslassleitung befördert werden können.
Dieser Raum bewirkt eine Verringerung der Menge an neuem Gas, das angesaugt werden kann, wenn der Ansaugdruck sinkt, was zu einer kontinuierlichen Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrads führt.
Einstufige Membran-Vakuumpumpen können aufgrund dieser Einschränkung typischerweise einen Enddruck von etwa 80 mbar erreichen.
Drehschieberpumpen: Funktionsweise und Typen
Drehschieberpumpen arbeiten mit einem rotierenden Mechanismus mit Flügeln, die durch Zentrifugalkraft angetrieben in den Schlitzen, in denen sie montiert sind, hinein- und herausgleiten.
Diese Pumpen können ein- oder zweistufig sein, wobei letztere in der Lage sind, ein Grobvakuum zu erzeugen.
Die Vakuumkammer wird mit Öl geschmiert, das auch dazu beiträgt, die Schaufeln gegen die Kammerwände abzudichten, wodurch die Vakuumwirkung verstärkt wird.
Allgemeines Prinzip der einstufigen Vakuumpumpen
Unabhängig vom spezifischen Typ besteht das Grundprinzip einer einstufigen Vakuumpumpe in der mechanischen Beeinflussung des Volumens einer Kammer, um abwechselnd Gas anzusaugen und wieder auszustoßen und so den Druck in einer abgedichteten Umgebung zu verringern und ein Vakuum zu erzeugen.
Die Einfachheit der einstufigen Konstruktion macht sie für viele Anwendungen geeignet, auch wenn sie im Vergleich zu mehrstufigen Pumpen Einschränkungen in Bezug auf die erreichbare Vakuumtiefe aufweist.
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