Für Anwender, die hohe Vakuumniveaus benötigen, sind Wälzkolbenpumpen zweifellos vertraute Geräte. Diese Pumpen werden oft mit anderen mechanischen Vakuumpumpen kombiniert, um Pumpsysteme zu bilden, die Vorvakuumpumpen helfen, höhere Vakuumniveaus zu erreichen. Wälzkolbenpumpen steigern die Vakuumleistung und verfügen im Vergleich zu ihren Vorvakuumpumpen typischerweise über deutlich höhere Saugleistungen. Beispielsweise wird eine mechanische Vakuumpumpe mit einer Saugleistung von 70 Litern pro Sekunde typischerweise mit einer Wälzkolbenpumpe mit 300 Litern pro Sekunde kombiniert. Heute untersuchen wir, warum hochfeineEinlassfilterwerden im Allgemeinen nicht für Rootspumpenanwendungen empfohlen.
Um diese Empfehlung zu verstehen, müssen wir zunächst die Funktionsweise von Wälzkolbenpumpensystemen untersuchen. Das Pumpsystem beginnt mit der mechanischen Vakuumpumpe, die den Evakuierungsprozess einleitet. Sobald die mechanische Pumpe etwa 1 kPa erreicht und ihre Pumpgeschwindigkeit abnimmt, wird die Wälzkolbenpumpe aktiviert, um das endgültige Vakuumniveau weiter zu erhöhen. Dieser koordinierte Betrieb gewährleistet eine effiziente Druckreduzierung während des gesamten Vakuumzyklus.
Das grundlegende Problem bei Feinstfiltern liegt in ihren Konstruktionsmerkmalen. Diese Filter zeichnen sich durch kleinere Poren und dichtere Filtermedien aus, die einen erheblichen Widerstand gegen den Luftstrom erzeugen. Bei Wälzkolbenpumpen, die zur Erreichung ihrer Nennleistung einen hohen Gasdurchsatz benötigen, kann dieser zusätzliche Widerstand die effektive Pumpleistung erheblich reduzieren. Der Druckabfall über einem Feinstfilter kann 10–20 mbar oder mehr erreichen, was die Fähigkeit der Pumpe, das gewünschte Vakuumniveau zu erreichen, direkt beeinträchtigt.
Wenn Systementwickler auf eine Filtration zur Beseitigung von Feinstaubpartikeln bestehen, stehen alternative Lösungen zur Verfügung. Ein praktikabler Ansatz ist die Verwendung eines größeren Filters. Durch die Vergrößerung der Oberfläche des Filterelements erweitert sich der verfügbare Strömungsweg für Gasmoleküle entsprechend. Diese konstruktive Anpassung trägt dazu bei, die durch übermäßigen Strömungswiderstand verursachte Verringerung der Pumpgeschwindigkeit zu mildern. Ein Filter mit 30–50 % größerer Oberfläche kann den Druckabfall im Vergleich zu Standardeinheiten mit gleicher Filterfeinheit typischerweise um 25–40 % reduzieren.
Diese Lösung hat jedoch ihre Grenzen. Der Platz im System lässt möglicherweise keine größeren Filtergehäuse zu. Größere Filter reduzieren zwar den anfänglichen Druckabfall, behalten aber die gleiche Filterfeinheit bei, was mit der Zeit zu Verstopfungen und einem zunehmenden Widerstand führen kann. Bei Anwendungen mit hoher Staubbelastung kann dies zu häufigeren Wartungsarbeiten und potenziell höheren langfristigen Betriebskosten führen.
Der optimale Ansatzerfordert eine sorgfältige Berücksichtigung der spezifischen Anwendungsanforderungen. Bei Prozessen, bei denen sowohl hohe Vakuumwerte als auch Partikelfiltration erforderlich sind, sollten Ingenieure eine mehrstufige Filtrationsstrategie in Betracht ziehen. Dies könnte den Einsatz eines Vorfilters mit geringerer Feinheit vor der Wälzkolbenpumpe in Kombination mit einem Filter mit hoher Feinheit am Einlass der Vorpumpe beinhalten. Eine solche Konfiguration gewährleistet ausreichenden Schutz für beide Pumpentypen bei gleichbleibender Systemleistung.
Die regelmäßige Überwachung des Filterzustands ist bei diesen Anwendungen entscheidend. Durch die Installation von Differenzdruckmessgeräten im Filtergehäuse können Betreiber den Widerstandsaufbau verfolgen und Wartungsarbeiten planen, bevor der Druckabfall die Systemleistung erheblich beeinträchtigt. Moderne Filterkonstruktionen verfügen zudem über reinigbare oder wiederverwendbare Elemente, die langfristig die Betriebskosten senken und gleichzeitig einen ausreichenden Schutz des Vakuumsystems gewährleisten.
Veröffentlichungszeit: 15. Oktober 2025
