4.4 Schraubenvakuumpumpen

4.4.1 Aufbau / Funktionsprinzip

Zwei parallel gelagerte, ineinandergreifende Schraubenrotoren (3) mit gegenläufigen Gewinden drehen sich gegensinnig synchron ohne gegenseitige Berührung in einem zylinderförmigen, sie eng umschließenden Gehäuse (2). Diese Anordnung bildet eine mehrstufige Pumpe. Durch den gegenseitigen Eingriff der beiden Rotoren werden in jedem Gewindegang abgeschlossene Volumina entlang der Rotoren zum Auslass (4) hin transportiert. Die Pumpe hat weder am Einlass (1) noch am Auslass Ventile. Wenn ein Fördervolumen die Auslassöffnung erreicht, findet Druckausgleich mit der Atmosphäre statt. D. h., atmosphärische Luft strömt in das Fördervolumen ein und wird dann während einer Rotorumdrehung wieder ausgestoßen. Dieser pulsierende Gasstrom erzeugt eine hohe Verlustleistung und heizt die Pumpe auf. Durch innere Verdichtung lässt sich diese Verlustleistung vermindern. Durch Reduzierung der Gewindesteigung in Richtung des Auslasses wird eine innere Verdichtung erreicht. Die Spaltweite zwischen dem Gehäuse und den Rotoren sowie zwischen den Rotoren untereinander bestimmt den erzielbaren Enddruck einer Schraubenpumpe. Großen Einfluss auf den Enddruck haben auch die Geometrie und die dadurch vorgegebene Spaltform beim Profileingriff zwischen den Rotoren.

Da die Verlustleistung, die durch den pulsierenden Gasstrom erzeugt wird, die Pumpe auf der Auslassseite aufheizt, ist dort eine Kühlung erforderlich. Die Spaltweite zwischen Gehäuse und Rotoren hängt von der Temperaturdifferenz zwischen den wärmeren Rotoren und dem gekühlten Gehäuse ab. Wärmeentwicklung und Temperatur sind vom Ansaugdruckbereich abhängig. Bei hohen Ansaugdrücken (fast atmosphärisch) sind die Temperaturen am niedrigsten, da hier kaum Verdichtungsarbeit geleistet wird und die geförderte Luft genügend Wärme aus der Pumpe transportiert. Der hohe Gasstrom verhindert darüber hinaus eine Oszillation des Gases in der letzten Stufe. Bei Betrieb im Enddruck (p < 1 hPa) kommt es durch die Oszillation der atmosphärischen Luft zu höheren Temperaturen im Auslassbereich, da kein Gas durch die Pumpe strömt und damit auch keine Wärme transportiert wird.

Die HeptaDry ist eine trockene Schraubenpumpe mit innerer Verdichtung. Die Schraubenrotoren weisen eine asymmetrische Geometrie mit variabler Steigung auf. Sie hat keine Endplatte mit Steueröffnungen, sondern stößt das Gas axial gegen den Atmosphärendruck aus. Durch die innere Verdichtung ist die pulsierende Gasmenge gering.

Dies führt zu geringer Leistungsaufnahme, ruhigem Lauf, gleichmäßiger Temperaturverteilung in der Pumpe und geringem Kühlwasserverbrauch. Damit ist diese Pumpe trotz robuster Bauart sehr wirtschaftlich.

4.4.2 Anwendungshinweise

In den letzten Jahren verdrängen wassergekühlte Schraubenpumpen und die im folgenden Abschnitt vorgestellten mehrstufigen Wälzkolbenpumpen im Bereich großer Saugvermögen (100 – 600 m³ · h^-1) vor allem ölgeschmierte Drehschieberpumpen.

Vorteile der Schraubenpumpen:

HeptaDry Schraubenpumpen sind deshalb gut geeignet für Chemieanwendungen oder Prozesse mit Staubanfall z. B. in der Kristallzucht oder bei starkem Kondensatanfall.

Bei der temperaturgeregelten Kühlung hängt die durchfließende Wassermenge von folgenden Parametern ab: Ansaugdruck, Gasart, Drehzahl und Baugröße der Pumpe. Durch die Wasserdurchlaufkühlung wird praktisch keine Wärme an die Umgebung abgegeben und somit werden eventuell vorhandene Klimaanlagen entlastet und deren Energieverbrauch gesenkt.

Haupteinsatzgebiete von Schraubenpumpen:

4.4.3 Portfolioüberblick

Die HeptaDry ist eine trockene Schraubenpumpe für Anwendungen im Grob- und Feinvakuumbereich, wo hohe Saugvermögen erforderlich sind. Die Saugvermögen der Produktreihe reichen von 100 bis 600 m³ · h^-1. Es werden Enddrücke unter 0,1 hPa erreicht. Saugvermögen und erreichbarer Enddruck sind von der Netzfrequenz abhängig.


Unabhängig vom Modell kann die HeptaDry in ihrem jeweiligen Arbeitsbereich kontinuierlich betrieben werden. Im Druckbereich p < 1 hPa sinkt das effektive Saugvermögen wegen der immer stärker werdenden Rückströmung zwischen den einzelnen abgesperrten Volumina innerhalb der Pumpe. Die Abnahme des Saugvermögens zu hohem Druck hin hat eine ähnliche Ursache, da hier das Gas durch innere Verdichtung auf Drücke größer als Atmosphärendruck verdichtet wird und deshalb die Rückströmung wegen des hohen Differenzdrucks stark zunimmt.


Zur Standardausrüstung der Pumpe zählen: Ansaugsieb, Wasserdurchlaufkühlung mit Thermostatventil und Thermometer, Schalldämpfer mit auslassseitiger Rückschlagklappe und Aufbau mit Vibrationsdämpfern auf einem Rahmen. Als Antrieb dient ein dreiphasiger Asynchronmotor mit Temperaturüberwachung für 50 und 60 Hz (3.000 bzw. 3.600 U min^-1).

4.4.4 Zubehör

Als Zubehör für die Schraubenpumpen sind Staubabscheider (SAS) erhältlich. Entsprechend dem Anschlussflansch der Pumpe stehen verschiedene Ausführungen zur Verfügung.

Als Betriebsmittel wird Diesteröl D1 eingesetzt.