Hur fungerar en lamellpump?

En vakuumpump med roterande deplacement innehåller vanligtvis gas som sugs in, eventuellt komprimeras och sedan släpps ut av rotorer, kolvar, lameller, ventiler osv. efter behov. Pumpningen utlöses av kolvens rotationsrörelse i pumpen.
Det är nödvändigt att skilja mellan oljesmorda och torra kolvpumpar. Tätningsolja kan uppnå ett högt kompressionsförhållande på upp till cirka 105 i ett steg. Utan olja blir det ”inre läckaget” betydligt högre och det uppnåeliga kompressionsförhållandet motsvarande lägre, cirka 10.

Som framgår av klassificeringen i tabell 2,1 omfattar oljetätade kolvpumpar lamellpumpar, en- och tvåstegs kolvpumpar och enstegs trokoidpumpar, som för närvarande endast är av historiskt intresse. Alla sådana pumpar är utrustade med en gasballastanordning som först beskrevs i detalj av Gaede 1935. Gasballastutrustning gör det möjligt att pumpa ånga (särskilt vattenånga) inom angivna tekniska gränser utan att kondensera ångan i pumpen.

Lamellpumpar (se Fig. 2,6) består av ett cylindriskt hus (pumpring) (1), i vilket en excentriskt upphängd spårrotor (2) roterar i pilens riktning. Rotorn har en skovel (16) som vanligtvis trycks utåt av centrifugalkraften av en fjäder, så att skoveln glider inuti huset. Gasen som kommer in från inloppet (4) leds av lamellen och släpps slutligen ut från pumpen genom den oljetätade utloppsventilen (12)

1. Intagsanslutning
2. Smutsfälla
3. Backventiler
4. Inloppskanal
5. Lamell
6. Utloppskammare
7. Rotor
8. Hålplatta,
9. anslutning för inaktiv gasballast
10. Utblåsningskanal
11. Utblåsningsventil
12. Spring12 Defroster
13. Öppning; oljefilteranslutning

TRIVAC B-serien (fig. 2,6) har endast två lameller som är förskjutna 180°. Lamellerna trycks utåt av centrifugalkraften utan att använda fjädrar. Om omgivningstemperaturen är låg kan det krävas tunnare oljor. Pumpen har en växeloljepump för trycksmörjning. TRIVAC B-serien är utrustad med en mycket tillförlitlig backventil samt horisontell eller vertikal placering av in- och utloppsöppningar. Oljenivåglaset och gasballastställdonet sitter på samma sida av oljelådan (användarvänlig design). I kombination med TRIVAC BCS-systemet kan den utrustas med ett mycket brett sortiment av tillbehör som främst har utvecklats för halvledartillämpningar. Oljebehållare för lamellpumpar och andra oljetätade kolvpumpar används för smörjning och tätning samt för att fylla tomma utrymmen och spalter för kylningsändamål för att extrahera värme från gaskompression. Det finns en oljetätning mellan rotorn och pumpringen. Dessa delar är ”nästan” i kontakt med varandra längs en rak linje (cylindermantellinje). En så kallad tätningskanal är inbyggd i pumpringen för att öka oljetätningsytan (se Fig. 2,4). Detta ger bättre tätning och möjliggör högre kompressionsförhållanden eller lägre sluttryck.

Leybold tillverkar olika serier av lamellpumpar som är särskilt utformade för olika tillämpningar som högt intag, lågt sluttryck eller användning inom halvledarindustrin. Tabell 2,2 sammanfattar de viktigaste egenskaperna för dessa områden. TRIVAC lamellpump är tillverkad som en tvåstegspump (TRIVAC D) (se Fig. 2,7). Tvåstegs oljetätningspumpar kan användas för att uppnå lägre drift- och sluttryck jämfört med motsvarande enstegspumpar. Anledningen är att olja i en enstegspump oundvikligen kommer i kontakt med utomhusluften, från vilken gas absorberas, varav en del läcker ut till vakuumsidan, vilket begränsar det sluttryck som kan uppnås. Leybolds oljetätade tvåstegs kolvpump matar den redan avgasade oljan till vakuumsidans steg (steg 1 i Fig. 2,7). Sluttrycket är från fint till högt vakuum. Obs! Drift av det så kallade högvakuumsteget (steg 1) med lite eller ingen olja, trots det mycket låga sluttrycket, kan leda till avsevärda svårigheter och avsevärt försämra pumpens drift.

I Högvakuumsteg
II Andra främre vakuumsteget
a – Ventilstopp
b – Bladfjäder

Fig. 2,9 visar en tvärsnittsvy av en roterande kolvpump av blocktyp. Kolven (2) som drivs av excentern (3), som roterar i pilens riktning, rör sig längs kammarväggen. Den pumpade gasen flödar in i pumpen genom sugöppningen (11) och sedan in i pumpkammaren (14) genom sugkanalen på skjutventilen (12). Skjutventilen bildar en enhet med kolven och glider fram och tillbaka mellan den roterbara ventilstyrningen (stång 13). Gasen som sugs in i pumpen når slutligen kompressionskammaren (4). När kolven roterar komprimeras denna mängd gas tills den trycks ut från den oljetätade ventilen (5). Liksom lamellpumpar används oljebehållare för tätning, smörjning, fyllning av döda utrymmen och kylning. Eftersom pumpkammaren delas i två av kolven slutför varje varv en arbetscykel (se Fig. 2,10). Roterande kolvpumpar tillverkas som en- och tvåstegspumpar. För många vakuumprocesser kan kombinationen av Roots-pumpar och enstegs roterande kolvpumpar erbjuda många fördelar jämfört med enbart tvåstegs roterande kolvpumpar. Om en sådan kombination eller tvåstegspump inte är tillräcklig rekommenderas användning av en boosterpump i kombination med tvåstegspumpen. Detta gäller inte kombinationer av lamell- och boosterpumpar.

1. Övre dödpunkt
2. Sugkanalsspåret på sliden frigörs – starttid
3. Nedre dödpunkt -sugkanalspåret är helt fritt och den pumpade gasen (pil) flödar obehindrat in i pumpkammaren (skuggad)
4. Sugkanalspåret stängs igen genom att vrida gångjärnsstången – slut på sugtiden
5. ÖD – maximalt avstånd mellan roterande kolv och stator strax innan kompressionstiden startar
6. Rotationskolven frigör gasballastöppningen – start av gasballastinlopp
7. Gasballastöppningen är helt fri
8. Slut på gasballastinlopp
9. Slut på pumptid

Motorer som levereras med lamell- och kolvpumpar har en omgivningstemperatur på 53,6 °F (12 °C) och använder våra specialoljor för maximala effektkrav (ca 400 mbar). I pumpens driftområde behöver drivsystemet vid drifttemperatur endast tillföra cirka en tredjedel av den installerade motoreffekten (se Fig. 2,11).

1. Drifttemperaturkurva 1 – 32 °C (89 °F)
2. Drifttemperaturkurva 2 – 40 °C (104 °F)
3. Drifttemperaturkurva 3 – 60 °C (140 °F)
4. Drifttemperaturkurva 4-194 °F (90 °C)
5. Teoretisk kurva för adiabatisk kompression
6. Teoretisk kurva för isotermisk kompression