Sind ölfreie Pumpen immer besser als Ölgeschmierte?
Frage: Man hört so viel über ölfreie Pumpen. Sind ölfreie Pumpen immer besser als ölgeschmierte?
Antwort: Ölgeschmierte Vakuumpumpen sind immer noch die Arbeitspferde der Vakuumtechnik. Daran wird sich in absehbarer Zeit nichts ändern. Ölfreie Pumpen müssen immer nur dann eingesetzt werden, wenn es technische oder finanzielle Gründe gibt, Öle als Betriebsmittel zu vermeiden.
Begründung:
Das Betriebsmittel in Drehschieberpumpen erfüllt mehrere Funktionen.
- Es wirkt als Dichtmittel durch das Abdichten von Spalten zwischen Rotor und Stator sowie zwischen Schiebern und Stator der Pumpe.
- Der Enddruck der erreicht wird, ist in erster Näherung vom Dampfdruck des Öls abhängig. Ein niedriger Dampfdruck erlaubt also einen niedrigen Enddruck.
- Das Öl wirkt als Schmiermittel für Lager und Schieber.
- Das Öl führt Kompressions- und Reibungswärme ab.
- Das Öl wirkt als Verdünnungsmittel für Ausgasungen und Dämpfe aus der Vakuumkammer.
Öle können also durchaus auch Vorteile haben! Speziell, wenn restfeuchte Medien oder Spuren korrosiver Gase gepumpt werden sollen, kann bereits das Öl alleine einen wirkungsvollen Schutz der Pumpe bedeuten.
In vielen Anwendungen wird das Öl aus den Vorpumpen jedoch als gefährliche Verunreinigung für den Vakuumprozess angesehen. Die Rückdiffusion von Betriebsmitteln in den Vakuumbehälter kann unkontrollierbare Einflüsse auf den Vakuumprozess bzw. das im Vakuumprozess hergestellte Produkt haben. Weitere Gefahren des Öls sind
- Vergiftung von Oberflächen im Vakuumbehälter (Katalyse, Gettermaterialien, ...)
- Adsorption und "Zurücksaugen" von Ölnebeln durch kalte Oberflächen im Vakuumbehälter
- Belegung digitaler Kamerachips und damit optische Verluste (Astronomie, Analytik, ...)
- Öl kann nicht nur in die Vakuumkammer zurücksteigen, sondern auch aus der Pumpe ausgetragen werden. Dies geschieht meistens durch längeren Betrieb bei hohen Drücken. Der Ölauswurf aus der Vakuumpumpe kann zur Folge haben:
- Wartungskosten für Ölnebelfilter, Rückführungen, etc.
- Totzeiten in der Produktion durch Filterregeneration oder –tausch
- Im schlimmsten Fall Verölung der Produktionshalle oder des Klimasystems
Neben den technischen Gründen können noch finanzielle Rahmenbedingungen kommen. Dazu können die oben erwähnten Stillstandszeiten in Produktionsanlagen gehören. Spezielle Betriebsmittel wie "Fomblin" können bei häufigen Ölwechseln erhebliche Betriebskosten verursachen.
Für viele industrielle Prozesse sind ölgeschmierte Pumpen immer noch die beste weil robusteste und sowohl in Anschaffungskosten als auch Lebensdauerkosten billigste Lösung. Ölgeschmierte Pumpen sind nur in den seltensten Fällten 1:1 gegen ölfreie Pumpen ersetzbar. Zwischen Drehschieberpumpen und ölfreien Alternativen gibt es unabhängig vom Hersteller immer Unterschiede in der Saugvermögenskurve und damit der Prozessführung.
Wenn Sie sich nach der Lektüre dieses Tipps noch nicht sicher sind, welche Pumpe für Sie die richtige Wahl ist - sprechen Sie mit uns!
Glossar
Fomblin: Der eingetragene Markenname „Fomblin“ hat sich als Synonym für Spezialöle auf PFPE-Basis durchgesetzt. Diese Polyfluor-polyether werden als Schmiermittel in Applikationen eingesetzt, bei denen
- Hohe Chemikalienresistenz und Reaktionsträgheit
- Hohe thermische Stabilität
- Keine Selbstentzündlichkeit oder Entflammbarkeit
- Vermeidung zündfähiger Gemische und Sauerstoffverträglichkeit
gefordert sind.
Rotor: Ein Rotor ist der drehende (rotierende) Teil einer Maschine, z. B. in einer Waschmaschine, einer Uhr, einem Computer, einem Hubschrauber oder unserer Vakuumpumpe. Der Rotor einer Drehschieberpumpe ist ein geschlitzter Zylinder, in dem zwei Schieber geführt sind, die währendd er Drehung durch Feder- und Zentrifugalkraft nach außen an den Stator gedrückt werden. Dadurch entsteht ein abgeschlossenes Volumen, in dem Gase gefördert werden können.
Rückdiffusion: Wird eine ölgeschmierte Pumpe an einem Vakuumbehälter ohne Prozessgaslast über längere Zeit betrieben, stellt sich bei ein konstanter Druck ein. Ein eventuell angeschlossenes Messgerät zeigt keine Druckänderungen mehr an. Dies bedeutet aber nicht, dass nun keine Gase mehr gepumpt werden. Vielmehr stellt sich ein dynamisches Gleichgewicht ein. Der aus dem Behälter gepumpte Gasstrom ist genauso groß wie der Gasstrom, der von der ölgeschmierten Pumpe zurückdiffundiert. Aus dem Behälter werden in erster Linie noch an der Oberfläche anhaftende Gase wie Wasserdampf gepumpt, das zurückströmende Gas ist in erster Linie Ölnebel. Diese „Rückdiffusion“ tritt in erster Linie bei hohen Temperaturen und niedrigen Drücken auf. Sie kann durch den Einsatz von Kühlfallen, Molekularsieben oder Trägergasstrom vermieden werden.
Stator: Als Stator bezeichnet man den fest stehenden, nicht beweglichen Teil einer Maschine, zum Beispiel in einem Elektromotor, Generator, Hydromotor oder einer Pumpe; im Gegensatz zum rotierenden Teil der Maschine, dem Rotor.
Der Stator ist häufig das Gehäuse, z. B. des Generators, und besteht bei den meisten Vakuumpumpen aus metallischen Materialien, selten aus Kunststoffen.