Wieso brauche ich auf einmal so lange zum Abpumpen?
Frage: Ich habe eine Drehschieberpumpe an einer Vakuumschleuse, und die Schleusenzeiten werden seit einigen Wochen länger und länger. Hält meine Pumpe noch oder muss ich sie zur Wartung schicken?
Antwort: Wahrscheinlich muss Ihre Pumpe gar nicht zur Wartung, sondern kämpft nur mit der hohen Feuchtigkeit im Sommer.
Hintergrund: In einer Vakuumschleuse wird immer wieder von Atmosphärendruck auf den Übergabedruck abgepumpt. Zu Beginn des Abpumpens hängt die Druckabnahme einfach nur vom Kammervolumen und dem Saugvermögen der eingesetzten Pumpe ab. Zeigt die eingesetzte Messröhre einen Druck zwischen 0,1 und 10 mbar (bei großen Pumpen eher bei niedrigeren Drücken, bei kleinen Pumpen eher bei höheren Drücken), kann die Druckabnahme langsamer werden. Dies ist auf Wasserdampf zurückzuführen, der von den Kammerwänden abgegeben (desorbiert) wird.
Das Wasser wird in das Vakuumsystem über die wiederkehrende Belüftung mit atmosphärischer Luft eingetragen. Wie viel Wasser eingetragen wird, hängt ab von der
- relativen Luftfeuchtigkeit
- der Belüftungsdauer und
- der Beschaffenheit der Oberfläche der Kammer.
Bei Atmosphärendruck und einer Temperatur von 10°C kann 1 Kubikmeter Luft ungefähr 9,5 Gramm Wasser aufnehmen. Bei 30°C sind dies aber schon über 30 Gramm. Wird also
- bei den hohen Temperaturen im Sommer
- über längere Zeit
- eine staubbeladene Kammer mit rauen Wänden
atmosphärischer Luft ausgesetzt, wird mehr Wasser in die Kammer eingetragen, als dies im Winter und/oder sauberen Kammerwänden geschieht.
In einem Vakuumsystem bleibt das Wasser nicht dampfförmig, sondern kondensiert an den Oberflächen. Damit muss es beim Abpumpen erst wieder von der Oberfläche abgegeben werden, bevor es abgepumpt werden kann. Dies ist ein langsamerer Prozess als der Pumpvorgang selbst und verlängert damit die Abpumpzeit.
Sie erkennen Feuchtigkeit in Ihrem Vakuumbehälter, wenn der Abpumpprozess bei einem Druck von etwa 2 bis 10 mbar (Anzeige Pirani-Meßgerät) langsamer wird oder im Ölschauglas Ihrer Drehschieberpumpe eine weißliche, milchartige Emulsion sichtbar ist.
Glossar
Desorption: bezeichnet den Vorgang, bei dem Atome oder Moleküle die Oberfläche eines festen Körpers verlassen. Das Gegenteil, also das Anhaften von Atomen oder Molekülen an der Oberfläche eines festen Körpers nennt man Adsorption.
Kondensation: Kondensation ist das Übergehen eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen Zustand.
Pirani-Vakuummeter: Das häufig nur nach dem Namen seines Erfinders benannte Vakuummeter wurde nach dem Berliner Physiker Marcello Pirani (1880-1964) benannt. Es arbeitet im Druckbereich von etwa 10-4 mbar bis 1000 mbar und nutzt die Druckabhängigkeit der Wärmeleitung als indirekte Messgröße für den Druck. Die Änderung der Wärmeleitfähigkeit wird mit Hilfe der Widerstandsänderung eines elektrisch erhitzten Drahts gemessen.