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01.07.2011

Energieeffiziente Vakuumsysteme für Ofenbau und Metallurgie

Trockenverdichtende Vakuumsysteme für den Ofenbau (Foto: Oerlikon Leybold Vacuum)

Die oberste Priorität bei Vakuumpumpen und -systemen hat die zuverlässige Erzeugung des geforderten Vakuumniveaus, denn ein reibungsloser Betrieb des Vakuumsystems ist unabdingbar. Die immer wichtiger werdende Anforderung Energie einzusparen, darf keine Einschränkungen in der Produktivität der Anlage verursachen.

Trotzdem sind auch Vakuumpumpen und Pumpsysteme so auszulegen, dass sie den aktuellen Normen der Energieeffizienz entsprechen. Der Kampf gegen die globale Erwärmung, der Anstieg von Treibhausgasen sowie die Begrenzung der CO2-Emissionen liegen der Einführung der europäischen Richtlinie 2005/32/EC durch die europäische Kommission zu Grunde. Diese und weitere ergänzende Richtlinien bilden den Rahmen ökologischer Konstruktionsanforderungen im Zusammenhang mit Energie verbrauchenden Produkten, für die ein höherer Wirkungsgrad gefordert wird. Etliche neue oder überarbeitete technische Regelwerke sind nun bei der Entwicklung neuer Produkte zu berücksichtigen.

Die Einflüsse dieser Entwicklungen haben sich in jüngerer Zeit natürlich auch auf die Konstruktion und das Design moderner Industrieöfen ausgewirkt. Moderne Vakuumöfen mit optimierten Vakuumsystemen arbeiten im Vergleich zu älteren Öfen wesentlich effizienter. In modernen Stahlentgasungsanlagen werden vermehrt mechanische Pumpsysteme anstelle der energiefressenden Dampfstrahlsysteme eingesetzt. Auch hier haben sich moderne Vakuumpumpen bewährt.

Im Vorvakuumbereich wird der gewohnt hohe Grad an Zuverlässigkeit heute im Wesentlichen durch den Einsatz herkömmlicher Technologien erreicht, wie zum Beispiel durch ölgedichtete Sperrschieber- oder Drehschieberpumpen. Daneben haben sich aber auch moderne und sehr zuverlässige Technologien, wie z.B. trockenverdichtende Schraubenpumpen, selbst unter rauesten Bedingungen bewährt. Den heutigen Standard bei trockenverdichtenden Pumpen stellen Schraubenpumpen mit veränderlicher Rotorsteigung dar. Die kontinuierliche Verdichtung entlang der Schraube minimiert den Energieverbrauch.

Aber selbst die Vielzahl heutiger Schraubenpumpen mit veränderlicher Steigung unterscheidet sich wesentlich voneinander. Die meisten Pumpen in der 600 m³/h-Klasse erfordern bei einem typischen Ofenbetriebsdruck unter 1 mbar eine Leistung von rund 10 kW — ein deutlich höherer Wert im Vergleich zu einer Drehschieberpumpe. Die Schraubenpumpen der Dryvac Serie von Oerlikon Leybold Vacuum erzielen hier durch die Optimierung der mechanischen Rotorkonstruktion, durch das innovative Motorkonzept und durch die Auswahl eines perfekt angepassten eingebauten Frequenzwandlers eine wesentlich niedrigere Energiebilanz bei hoher, verlässlicher Leistung.

Die Leistungsaufnahme der Dryvac 650S beträgt nur noch 6,9 kW bei 1 mbar und liegt damit sogar unterhalb der einer vergleichbaren Drehschieberpumpe. Sie setzt daher einen neuen Maßstab für den Energieverbrauch von Vorvakuumpumpen. Der eingebaute Frequenzwandler bietet dazu noch weiteres Energieeinsparpotenzial und umfangreichere Prozesssteuerungsmöglichkeiten. Viele Prozessschritte benötigen nicht das volle Saugvermögen, insbesondere beim Betrieb unter gröberen Druckverhältnissen, etwa während des Aufkohlens.

Sanftanlauf und langsamer Hochlauf lassen sich über den Frequenzwandler realisieren. Der Kammerdruck ist über die variable Drehzahl steuerbar. Der Kunde kann sogar prozessspezifische „Standby-Bedingungen“ unter Berücksichtigung bestimmter Ventilstellungen realisieren, z. B. um den Verbrauch von eingespeistem Stickstoff zu reduzieren. Neben diesen Umweltaspekten ermöglicht es die moderne Konstruktion der Dryvac zudem auf empfindliche Bauteile, wie Wellendichtungen, Motorlager oder Kupplungen zu verzichten, wodurch sich die Robustheit und Zuverlässigkeit der Pumpe deutlich erhöhen.

Neben den Energiesparmöglichkeiten durch den Einsatz moderner Schraubenvakuumpumpen bieten sich ähnliche Möglichkeiten beim Einsatz moderner Wälzkolbenpumpen oder durch optimierten Betrieb von Drehschieberpumpen oder Diffusionspumpen. Bei letzteren bieten sich bei intelligenter Steuerung sogar Einsparpotenziale von mehr als 30 Prozent.

Ein Anwender sollte heutzutage alle Optionen bewerten, die sich aufgrund der modernen Technologien ergeben. Moderne Pumpentechnologie ist robust, höchst zuverlässig, umweltfreundlicher und reduziert Betriebskosten.

Bild: Trockenverdichtende Vakuumsysteme für den Ofenbau (Foto: Oerlikon Leybold Vacuum)

Quelle: Oerlikon Leybold Vacuum

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