Vakuumpumpe

Bezeichnet eine technische Vorrichtung, welche ein Vakuum bzw. einen hohen Unterdruck erzeugt.

CNC-Bearbeitungszentren in der Holzbearbeitung benötigen meist Vakuumpumpen, um die Werkstücke durch den Unterdruck auf dem Maschinentisch fest aufzuspannen. Es existiert eine Vielzahl von Bauformen. In der Holzbearbeitung werden fast ausschließlich 2 Systeme eingesetzt: Drehschieberpumpen und Wasserringpumpen

Drehschieberpumpen

Die in der Holzbearbeitung am häufigsten eingesetzte Form von Vakuumpumpen sind Drehschieberpumpen. Dabei rotiert ein Flügelrad mit variabler Flügellänge exzentrisch in einer Röhre. Die Flügel bilden dabei in der Röhre voneinander getrennte Kammern. Durch die exzentrische Form und die variable Flügellänge verändern die Kammern permanent ihr Volumen. Auf diese Weise kann die Drehschieberpumpe je nach Anordnung von Ein- und Auslass auch als Druckerzeuger eingesetzt werden.

  • Vorteile: kostengünstige, technisch einfache Lösung
  • Nachteile: hoher Verschleiß der Flügelräder, vergleichsweise hoher Geräuschpegel, maximaler Unterdruck begrenzt

Wasserringpumpen

Seltener findet man Wasserringpumpen für die Vakuumerzeugung vor. Hier rotiert ein Flügelrad mit unveränderlichen Flügellängen exzentrisch in einer Kammer. Statt veränderlicher Schieber befindet sich in der Kammer eine Flüssigkeit. Diese wird bei Rotation des Flügelrades durch die Zentrifugalkraft an den Rand der Kammer gedrückt und bildet damit einen gleichmäßigen Ring. Durch die exzentrische Anordnung entstehen zwischen Flüssigkeitsring und Flügelrad Kammern, welche ständig ihr Volumen verändern. Durch die passende Anordnung von Saug- und Drucköffnung kann nun Unter- oder Überdruck erzeugt werden.

Dieses System arbeitet isotherm, die Luft erwärmt sich also nicht. Da die Prozesswärme an die Flüssigkeit abgeführt werden muss, ist eine Kühlung notwendig.

  • Vorteile: kein Verschleiß im Flügelrad, keine Erhitzung der Luft, geringerer Schallpegel, unempfindlich gegen kleine Feststoffe wie Holzstaub, daher sehr zuverlässiges Wirkprinzip, Flüssigkeitskühlung kann gleichzeitig als Spindelkühlung für die Maschine verwendet werden.
  • Nachteile: aufwändigere Konstruktion, Flüssigkeit notwendig, Kühlkreislauf notwendig, bei Leck im Kühlkreislauf u.U. Ausfall der Pumpe und bei angeschlossener Spindel auch der Hauptspindel, maximaler Unterdruck begrenzt, Korrosionsgefahr, Gefahr von Ablagerungen, Luft kann sich mit Flüssigkeit sättigen

Drehkolbenpumpe

Drehkolbenpumpen arbeiten mit zwei identischen Wellen, die sich im Gegenlauf wie Zahnräder drehen. Bei einfachen Drehkolbenpumpen entspricht die Wellenform einer Acht; es gibt aber auch Pumpen mit mehr als zwei Flügeln. Durch den berührungsfreien Lauf der Kolben, arbeiten sie im Trockenlauf. Die angesaugte Luft wird dabei über die äußeren Seiten der Kammer zum Auslass gefördert.

  • Vorteile: unempfindlich gegen Verunreinigungen in der angesaugten Luft

Klauenpumpen

Drehzahnpumpen bzw. Klauenpumpen haben in der Holzbearbeitung eher eine untergeordnete Bedeutung. Bei dieser Pumpenart laufen zwei Wellen mit Klauen gegenläufig synchron in einem Gehäuse. Ein- und Auslass sind stirnseitig angeordnet und werden durch die entsprechende Aussparung in der Klauenwelle gesteuert. Um einen kompletten Arbeitstakt auszuführen, müssen beide Wellen zwei volle Umdrehungen durchlaufen. Während der ersten Umdrehung wird die Luft angesaugt. In der zweiten Umdrehung wird die Luft verdichtet und am Ende ausgestoßen. Diese Pumpenart gibt es in einstufiger und mehrstufiger Ausführung.

  • Vorteile:
  • Trockenläufer, der berührungslos arbeitet und somit nahezu kein Verschleiß aufweist
  • kein zusätzliches Medium wie bei Flüssigkeitsringpumpen notwendig
  • niedriger Geräuschpegel
  • Nachteile: keine sehr hohen Volumenströme erreichbar

Schraubenpumpen

Bei Schraubenpumpen laufen zwei schraubenförmige Wellen seitlich ineinander. Um eine Förderwirkung zu erreichen, besitzt eine Welle Rechtswindungen, die andere Welle Linkswindungen. Durch diese geometrische Form bilden sich mehrere Kammern, die die Luft an der Gehäusewand kontinuierlich von Einlass- zu Auslassseite transportiert.

  • Vorteile: geringe Geräuschentwicklung und kontinuierliche Förderwirkung (geringe Pulsation)
  • Nachteile: teurer in Herstellung und Anschaffung durch die komplizierte Schraubenform

Bilder

Funktionsprinzip Drehschieberpumpe
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Vakuumpumpe, Kapazität 120 m³/h
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Wasserringpumpe
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Funktionsprinzip Wasserringpumpe
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Funktionsprinzip Drehkolben
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Klauenpumpe (Rovak)
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Schraubenpumpe (Rovak)
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