1. Vakuumphysik und –technik: Vakuumpumpen · 2015. 10. 20. · Otto v. Guericke 1663 [ Deutsches...

1Prof. Dr. Paul Seidel

VL Vakuum- und Dünnschichtphysik WS 2014/15

1. Vakuumphysik und –technik :Vakuumpumpen

Otto v. Guericke 1663

[ Deutsches Museum]

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Kolbenpumpe

[ H. Stöcker ]

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[H.Kück]4

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Abpumpverhalten

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MembranpumpeDie Membranpumpe ist eine sehr einfach aufgebaute, mechanisch fördernde Vakuumpumpe. Sie besteht aus einem Kolben, der eine Membran betätigt. Durch je ein Ventil auf der Saug- und Druckseite wird der Volumenstrom gesteuert. Bewegt sich der Kolben abwärts, so öffnet das Saugventil und Luft kann von der Vakuumseite her einströmen. Wenn sich der Kolben wieder aufwärts bewegt, wird die Luft solange verdichtet, bis der Überdruck ausreicht, um das Auslassventil zu öffnen, dann wird die Luft ausgestoßen. Membranpumpenerzeugen ein sehr sauberes, ölfreies Vakuum von bis zu etwa 20mbar, bei zweistufigen Modellen.

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[ H. Kück ]

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[Umrath]

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[Umrath]

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Drehschieberpumpebestehet aus einem zylindrischen Gehäuse, in dem sich ein außermittig angebrachter Rotor dreht. In entsprechenden Rotorschlitzen befinden sich zwei oder mehrere (Vielschieberpumpe) durch Federn oder Fliehkraft belastete Schieber, die an der Gehäusewand entlang gleiten. Auf Grund der exzentrischen Lage wird durch die Weiterdrehung des Rotors das auf der Saugseite eingeschlossene Gas soweit komprimiert, bis es den Umgebungsdruck übersteigt und sich das Auslassventil öffnet. Zur Abdichtung von Saug- und Druckseite und zur Verringerung der Reibung läuft die Pumpe in einem Ölbad. Hierzu darf nur Öl mit einem sehr geringen Dampfdruck verwendet werden.Für die Dichtung ist es erforderlich, dass beide Schieber immer einen Ölfilm unter sich bilden. Dieser reißt an den Kanten ab und bildet feine Tröpfchen, die als Ölnebel auf der Auslassseite austreten. Daher ist für den Betrieb in geschlossenen Räumen immer ein Ölnebelfilter notwendig.

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Drehschieberpumpe

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[Umrath]

[ H. Kück ]17

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[ H. Kück ]18

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SperrschieberpumpeSaugvermögen 60 m3/h

1: 32 °C 2: 40 °C 3: 60 °C4: 90 °C

5: adiabatisch6: isotherm

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Drehschieberpumpe

a) Ohne

b) Mit

Gasballast

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Partialdruck von Wasserdampf, der bei Pumpe mit Gasballastohne Kondensationabgepumpt werden kann

PW,0 - Wasserdampf-verträglichkeit

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Drehschieberpumpe

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Wälzkolbenpumpe

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[Umrath]

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Wälzkolbenpumpe

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Wasserstrahlpumpe

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[wikipedia]

Diffusionspumpe

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[Umrath]

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[Umrath]

Ende des Arbeitsbereiches

A – Öldampfstrahlpumpe

B - Öldiffusionspumpe

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[Umrath]

Turbomolekularpumpe

verdankt ihren Namen auch dem extrem schnell laufenden Rotor. Das ist notwendig, damit die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors in den Bereich der Molekülgeschwindigkeit gelangt, um eine nennenswerte Beeinflussung zu erzielen.In der Praxis werden diese hohe Drehzahl von z.B. 60.000 U/min bei diesem Modell mit einem 2 poligen, 3phasigen Asynchronmotor erzeugt, der über einen externen Frequenzumrichter mit einer Drehspannung versorgt wird. Der Umrichter übernimmt auch die notwendigen Überwachungen von Strom und Temperatur und regelt den Hochlauf des Rotors, der nur bei vorhandenen Vorvakuum überhaupt möglich ist und selbst dann noch einige Minuten lang dauert.Eine Turbopumpe erreicht ein Endvakuum von bis zu 10^-10 mbar.

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[ H. Kück ]37

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Turbomolekularpumpe

[ H. Chmela ]39

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Turbomolekularpumpe

[ H. Chmela ]

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Saugvermögen TURBOVAC 600

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[Umrath]

Max. Kompression TURBOVAC 340 bzw. 450

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[Umrath]

Kryopumpe

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[ Umrath ]

Refrigerator-Kryopumpe

Kryopumpe

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[Umrath]

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[ KIT ]

Sorptionspumpe

Molekularsieb (Zeolith)

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Adsorptionspumpe

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[ Umrath ]

Zeolith

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WS 2014/1549

[ Umrath ]

Ionengetterpumpen(Verdampfer – oder

Ionenzerstäuberpumpen)

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[Lohninger]

Ionenzerstäuberpumpe

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[ Umrath ]

[ Pfeiffer Vakuum ]

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Auf das Saugvermögen bezogener Leistungsbedarf 1 Diffpumpe mit LN2

2 Diffpumpe ohne LN2

3 Turbomolekularpumpe4 Ionengetterpumpe5 Kryopumpe

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