Hvordan fungerer en lamelpumpe?

En vakuumpumpe med roterende fortrængningspumpe indeholder generelt gas, der suges ind, eventuelt komprimeres og derefter udledes af rotorer, stempler, lameller, ventiler osv. efter behov. Pumpeprocessen udløses af stemplets rotationsbevægelse i pumpen.
Der skal skelnes mellem oliesmurte og tørre kompressionspumper. Tætningsolie kan opnå et højt kompressionsforhold på op til ca. 105 i ét trin. Uden olie vil den "indvendige lækage" være betydeligt højere, og det opnåelige kompressionsforhold tilsvarende lavere, ca. 10.

Som det fremgår af klassificeringen i tabel 2,1, omfatter olieforseglede fortrængningspumper lamelpumper, et- og to-trins roterende stempelpumper og et-trins trochoidpumper, som i øjeblikket kun er af historisk interesse. Alle sådanne pumper er udstyret med en gasballastenhed, der først blev beskrevet i detaljer af Gaede i 1935. Gasballastudstyr gør det muligt at pumpe damp (især vanddamp) inden for specificerede tekniske grænser uden at kondensere dampen i pumpen.

Lamelpumper (se fig. 2,6) består af et cylindrisk hus (pumpering) (1), hvori en excentrisk ophængt notrotor (2) drejer i pilens retning. Rotoren har en vinge (16), som normalt skubbes udad af centrifugalkraften af en fjeder, så vingen glider ind i huset. Gassen, der kommer ind fra indsugningen (4), ledsages af vingen og udledes til sidst fra pumpen gennem den olieforseglede udløbsventil (12)

1. Indsugningstilslutning
2. Smudsfanger
3. Tilbageslagsventil
4. Indsugningskanal
5. Lamel
6. Trykkammer
7. Rotor
8. Hulplade,
9. inaktiv gasballasttilslutning
10. Udstødningskanal
11. Udstødningsventil
12. Spring12 dugfjerner
13. Åbning; oliefiltertilslutning

TRIVAC B-serien (fig. 2,6) har kun to lameller, der er forskudt 180°. Lamellerne skubbes udad af centrifugalkraften uden brug af fjedre. Hvis omgivelsestemperaturen er lav, kan det være nødvendigt at bruge tyndere olier. Pumpen har en gearoliepumpe til tryksmøring. TRIVAC B-serien er udstyret med en meget pålidelig anti-tilbagesugsventil samt en vandret eller lodret placering af indgangs- og udgangsåbninger. Olieskueglasset og gasballastaktuatoren er placeret på samme side af olieboksen (brugervenligt design). Kombineret med TRIVAC BCS-systemet kan den udstyres med et meget bredt udvalg af tilbehør, der primært er udviklet til halvlederapplikationer. Oliebeholdere til lamelpumper og andre olieforseglede fortrængningspumper anvendes til smøring og tætning samt til fyldning af dødrum og sprækker til køleformål for at udvinde varme fra gaskompression. Der er en olietætning mellem rotoren og pumperingen. Disse dele er "næsten" i kontakt med hinanden langs en lige linje (cylinderkappelinje). Der er indbygget en såkaldt tætningskanal i pumperingen for at øge olietætningsoverfladen (se fig. 2,4). Dette giver en bedre tætning og giver mulighed for højere kompressionsforhold eller lavere sluttryk.

Leybold fremstiller forskellige serier af lamelpumper, der er specielt designet til forskellige anvendelser såsom højt indsugningstryk, lavt sluttryk eller brug i halvlederindustrien. Tabel 2,2 opsummerer de vigtigste karakteristika for disse områder. TRIVAC-lamelpumpen er fremstillet som en totrinspumpe (TRIVAC D) (se fig. 2,7). Totrins olieforseglede pumper kan anvendes til at opnå lavere drifts- og sluttryk sammenlignet med tilsvarende ettrinspumper. Årsagen er, at olien i en ettrinspumpe uundgåeligt kommer i kontakt med den omgivende luft, hvorfra der absorberes gas, hvoraf en del slipper ud til vakuumsiden, hvilket begrænser det sluttryk, der kan opnås. Leybolds olieforseglede totrins stempelpumpe leverer den allerede afgassede olie til vakuumsidetrinnet (trin 1 i fig. 2,7). Sluttrykket er fra fint til højt vakuum. Bemærk: Drift af det såkaldte højvakuumtrin (trin 1) med lidt eller ingen olie på trods af det meget lave sluttryk kan medføre betydelige vanskeligheder og forringe pumpedriften betydeligt.

I Højvakuumtrin
II Andet forreste vakuumtrin
a – Ventilstop
b – Ventilbladfjeder

Billede 2,9 viser et tværsnit af en enkeltblok-rotationsstempelpumpe. Stemplet (2), der drives af excenteren (3), som drejer i pilens retning, bevæger sig langs kammervæggen. Den pumpede gas strømmer ind i pumpen gennem sugeåbningen (11) og derefter ind i pumpekammeret (14) gennem sugekanalen på glideventilen (12). Glideventilen danner en enhed med stemplet og glider frem og tilbage mellem det roterende ventilstyr (stang 13). Den gas, der suges ind i pumpen, når til sidst kompressionskammeret (4). Når stemplet roterer, komprimeres denne mængde gas, indtil den udstødes fra den olieforseglede ventil (5). Ligesom lamelpumper anvendes oliebeholdere til tætning, smøring, fyldning af dødrum og køling. Da pumpekammeret er delt i to af stemplet, gennemfører hver omdrejning en arbejdscyklus (se fig. 2,10). Roterende stempelpumper fremstilles som enkelt- og totrinspumper. Til mange vakuumprocesser kan kombinationen af Roots-pumper og ettrins-rotationsstempelpumper tilbyde mange fordele i forhold til totrins-rotationsstempelpumper alene. Hvis en sådan kombinations- eller totrinspumpe ikke er tilstrækkelig, anbefales det at bruge en Roots-pumpe i kombination med totrinspumpen. Dette gælder ikke for kombinationer af lamel- og Roots-pumper.

1. Øverste dødpunkt
2. Sugekanalslidsen på skyderen er frigjort – starttidspunkt
3. Nederste dødpunkt – indsugningskanalens slids er helt frigjort, og den pumpede gas (pil) strømmer uhindret ind i pumpekammeret (skraveret)
4. Sugekanalslidsen lukkes igen ved at dreje hængselstangen – sugetiden er slut
5. Øverste dødpunkt – maksimal afstand mellem roterende stempel og stator lige før kompressionstidens start
6. Rotationsstempel frigør gasballaståbning – start af gasballastindløb
7. Gasballaståbningen er helt fri
8. Slut på gasballastindløb
9. Slut på pumpetid

Motorer, der leveres med lamel- og stempelpumper, har en omgivelsestemperatur på 53,6 °F (12 °C) og bruger vores specialolier til maksimale effektkrav (ca. 400 mbar). I pumpens driftsområde skal drivsystemet ved driftstemperatur kun tilføre ca. en tredjedel af den installerede motoreffekt (se fig. 2,11).

1. Driftstemperaturkurve 1 – 32 °C (89 °F)
2. Driftstemperaturkurve 2 – 40 °C (104 °F)
3. Driftstemperaturkurve 3 – 60 °C (140 °F)
4. Driftstemperaturkurve 4 – 90 °C (194 °F)
5. Teoretisk kurve for adiabatisk kompression
6. Teoretisk kurve for isotermisk kompression