Csavarszivattyú technológia - sokoldalú vákuumszivattyú a tiszta és mély vákuumhoz

A vákuumtechnológia ma már nélkülözhetetlen részévé vált a kutatási és elemzési laboratóriumoknak. Számos folyamat, mint például a szűrés, párologtatás vagy szárítás, csak vákuum segítségével végezhető el hatékonyan és kíméletesen. A vákuumberendezések konkrét követelményeit az alkalmazás határozza meg. Mit jelent ez konkrétan?

A magas terméktisztaság és a tiszta folyamatvezérlés iránti tartós igény növeli a laboratóriumi alkalmazások követelményeit. Ilyen esetekben az olajmentes és száraz szivattyútechnológiák hozzájárulnak a szennyezésmentes működéshez. Nem igényelnek működési folyadékokat (például a tömítéshez), amelyek bekerülhetnének a folyamatba. Emellett javítják a hatékonyságot és a fenntarthatóságot azáltal, hogy megszüntetik a karbantartással járó olajcseréket és kibocsátásokat, valamint az elhasznált olaj ártalmatlanítását. Az agresszív gázokat és gőzöket magában foglaló folyamatok esetén a magas kémiai ellenállás is alapvető követelmény. Ezekben az esetekben további kémiailag ellenálló szivattyútechnológiák szükségesek a zökkenőmentes és tartós működés biztosításához. 

Mely vákuumszivattyúk felelnek meg az olajmentes működés és a kémiai ellenállás követelményeinek? A száraz kémiai membránszivattyúk az 1980-as évek óta elterjedtek a laboratóriumokban. Ezek lehetővé teszik a vákuumot kb. 1 mbar-ig, ami azonban nem elegendő minden folyamathoz. Még mélyebb, tiszta vákuum eléréséhez rendelkezésre állnak a száraz csavar vákuumszivattyúk vagy rövid nevükön csavarszivattyúk. Ezek a szivattyúk akár 10-3 mbar-ig is képesek kezelni a folyamatnyomásokat, elérve a mély finom vákuumtartományt. Sokáig azonban az eredeti ipari szivattyúk nem voltak elérhetők laboratóriumi méretben vagy kémiailag ellenálló kivitelben. Ma már azonban van megoldás. A csavarszivattyúk legújabb fejlesztései lehetővé teszik ennek a vákuumtechnológiának a laboratóriumi alkalmazását is.

A csavarszivattyú működése

A vákuumgenerálásra szolgáló csavarszivattyúk a szárazon futó szivattyúk csoportjába tartoznak, és a forgó elmozdulás elvén működnek, akárcsak például a Roots szivattyúk. Ennek az elvnek az eredete az arkhimédészi csavarban rejlik, amely eredetileg egy ókori vízemelő eszköz volt, amelyben egy forgó csavar szolgált szállító és emelő egységként. A mai vákuumgenerálásra szolgáló csavarszivattyúk víz helyett gázt szállítanak, és bennük egy csavar helyett két forgó elmozdító elem, vagy rotor található. Ennek következtében a csavarszivattyú a két tengelyű forgó elmozdító szivattyúk kategóriájába tartozik. Megjelenésük miatt ezeket a rotorokat csavaroknak, spiráloknak vagy orsóknak is nevezik.

A csavarszivattyúk vákuumgenerálása résmentesen zárt kamrákban történő gázszállításon alapul. A két forgó orsó érintkezés nélkül illeszkedik egymáshoz, és az őket körülvevő sztátorral együtt több kamrát alkotnak. Ezeknek a nagyon szűk hézagai mikrométeres tartományban vannak. Miközben az orsók szinkronban, ellentétes irányban forognak, a kamrák szállítják a gázt. Egy tömegáram jön létre az orsótengely mentén a szívóoldali beömlőtől a nyomóoldali kiömlőig. Az ebben a folyamatban keletkező hő miatt a csavarszivattyúk hűtőfolyadék vagy hűtőlevegő segítségével történő hőmérséklet-szabályozást igényelnek, hogy a hézagméretek ne változzanak. Ennek oka, hogy a lehetséges végső vákuumot főként a meleg üzemi állapotban lévő hézagok mérete és a folyadék mechanikai tulajdonságai határozzák meg. A szivattyúzási sebességet viszont többek között az orsók mérete és forgási sebessége határozza meg, ami viszont a szivattyú általános méretét határozza meg. Az alábbi el érvényesül: minél nagyobb a szükséges szivattyúzási sebesség, annál nagyobb a szivattyú.

A csavarszivattyúk általános előnyei

A száraz csavarszivattyúk a vákuum előállításához már elterjedtek olyan ágazatokban, mint a vegyipar, a gyógyszeripar vagy a félvezetőgyártás. Az olaj hiánya nagy előnyt jelent. Emellett a csavarszivattyúk sokoldalúak a vákuumnyomás és a széles szivattyúzási sebességtartomány változatossága miatt.  A szivattyú modelljétől függően a vákuumnyomás a környezeti nyomás és 10-3 mbar között változik. Ezért a csavarszivattyúk elérhetők mind a durva vákuum (1 mbar-ig), mind a finom vákuum (10-3 mbar-ig) alkalmazásokhoz. Ezen kívül alkalmasak turbomolekuláris szivattyúk háttérszivattyúiként és más alkalmazásokhoz a nagy és ultramagas vákuumtechnológia terén. A csavarszivattyúk szivattyúzási sebessége több m³/h-tól több ezer m³/h-ig terjed, az alkalmazástól függően.

A csavarszivattyúkat alacsony karbantartási igény is jellemzi. Az orsók érintkezés nélkül kapcsolódnak egymáshoz, ami megakadályozza a kopást és a sérüléseket. Ezenkívül nincs tömítés a munkakamrában, amely elhasználódhatna. A csavarszivattyúk működési kamrájában nincs szükség működési folyadékra például olajra.

Ezenkívül vannak más különböző jellemzők is, mint például az orsók menetemelkedése, amely lehetővé teszi a működési viselkedés kívánt feladathoz való igazítását. Ha az összes kamra egyforma méretű, akkor állandó menetemelkedésű szivattyúról beszélünk. Változó menetemelkedésű változatok esetén a kamrák mérete a kimenet felé csökken, ami összenyomódást eredményez. A változó menetemelkedésű csavarszivattyúk javítják a termodinamikai tulajdonságokat; kevesebb hő- és zajképződés történik. Azonban az állandó menetemelkedésű csavarszivattyúk magasabb kondenzátum-toleranciával rendelkeznek, ami előnyös az oldószereket érintő folyamatoknál.

Továbbfejlesztett csavarszivattyú a VACUUBRAND-tól

Az új VACUUBRAND csavarszivattyúval lehetőség nyílt arra, hogy ennek a sokoldalú szivattyútechnológiának az általános előnyeit célzott tervezési fejlesztésekkel tovább fokozzák, különösen a laboratóriumi felhasználásra. A VACUU·PURE® 10C vegyszerálló csavar vákuumszivattyút olyan alkalmazásokhoz és folyamatokhoz tervezték, amelyekhez kémiailag ellenálló, kondenzátum-kompatibilis és teljesen olajmentes vákuumszivattyúkra van szükség.

• Vákuumszárítás
  

• Desztilláció
  

• Hőkezelés
  

• Schlenk-vonal
  

• Fagyasztva szárítás
  

• Gáztalanítás
  

• Bevonatolás
  

• és még sok más

Magas kémiai ellenálló képesség: Annak érdekében, hogy az újonnan tervezett VACUU·PURE 10C csavarszivattyú különösen ellenálló legyen az agresszív gázokkal és gőzökkel szemben, elsősorban vegyszerálló műanyagokat használnak. Ezek kiválóan ellenállnak a legtöbb vegyszerrel szemben. Védik a szivattyú belsejében lévő, a szivattyúzott vegyszerekkel közvetlenül érintkező, rendkívül sérülékeny alkatrészeket, például az orsókat és az állórészeket. Lényeges, hogy ezek nem csak vékony bevonatok, hanem vastag falú, robusztus PEEK műanyagból készült köpenyek. Ez sok esetben kiküszöböli a csavarszivattyú védelmét szolgáló hidegcsapda szükségességét.

Magas kondenzátum-kompatibilitás: A VACUU·PURE csavarszivattyú fejlesztésekor a Vacuubrand az orsók állandó osztásközét választotta. Ez nagyfokú kondenzátum-kompatibilitást eredményez, például oldószerek használatakor. Az integrált regenerációs mód azt is lehetővé teszi, hogy a vákuumszivattyú gyorsan kiszáradjon a folyamat befejezése után, ami növeli a minta áteresztőképességét.

100%-ban olajmentes: Az abszolút tiszta folyamatokhoz és tiszta termékekhez a VACUU·PURE-t konzolos orsókkal és mágneses fogaskerekekkel tervezték. A konzolos csapágynak köszönhetően, miközben az orsók nagy pontossággal vannak beállítva, nincs szükség támasztó csapágyakra a munkakamrában – és így nincs szükség kenőanyagokra, amelyek egyébként bekerülhetnének a vákuum folyamatba. A mágneses hajtómű emellett elkerüli az olajkenést, így kizárja a nemkívánatos reakciókat a folyamatközeggel vagy a munkakamrába történő visszadiffundálást.

Az új VACUU·PURE csavarszivattyú másik előnye a léghűtéses rendszere, amely szükségtelenné teszi a hűtővíz csatlakozást, és így további rugalmasságot biztosít a felhasználás helyén.