Hochkompressions-Turbopumpen: Funktionsprinzip und Einsatz

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Ein großer Meilenstein in der Geschichte von Pfeiffer Vacuum war die Erfindung der Turbopumpe im Jahr 1955. Seither arbeiten rund 3.300 Angestellte des Unternehmens daran, die Vakuumtechnik immer weiter zu verbessern. Zuletzt gelang dies durch die Erfindung der Laser Balancing Technologie. Diese sorgt für eine noch längere Lebensdauer und deutlich geringere Vibrationen und Schallemissionen. Doch von vorne: Auf welcher Grundlage basiert das Funktionsprinzip der klassischen Turbopumpe? Und wie wählen Sie die richtige (Vor-)Pumpe für Ihre Anwendung aus?

Die Erfindung der Turbopumpe

Dr. Willi Becker, 1958 im Labor der Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik GmbH
(heute Pfeiffer Vacuum)

Im Jahr 1955 wurde die erste Turbopumpe erfunden. Dr. Willi Becker war zu diesem Zeitpunkt seit 13 Jahren Leiter des technischen Labors bei  der Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik GmbH (heute Pfeiffer Vacuum). Ihn beschäftigte die Frage, wie bei Öldiffusionspumpen die Rückströmung des Öls ins Pumpgehäuse verhindert werden konnte. Dazu verwendete er ein Baffle in Form eines rotierenden Fächerrads. Mit Hilfe dieses Aufbaus strömten Gaspartikel ohne signifikante Leitwertverluste in Richtung des Druckgradienten. In umgekehrter Richtung wurden rückströmende Ölmoleküle durch das rotierende Fächerrad reflektiert. Dadurch konnten die Moleküle nicht auf die Hochvakuumseite gelangen.

In weiteren Untersuchungen bemerkte Dr. Becker, dass dieser Aufbau nicht nur die Ölrückströmung der Diffusionspumpe verringerte, er erzeugte auch einen niedrigeren Totaldruck. Daraufhin wandte er eine Rotor-Stator-Kombination sowie mehrere hintereinandergeschaltete Pumpstufen an. Für seinen Aufbau verwendete er die doppelflutige Variante – einen Rotor, der riemengetrieben eine Drehzahl von 16.000 U/min erreichte. Mit einem Gewicht von 62 kg und einem Saugvermögen von 900 m³/h wurde die Pumpe 1956 zum Patent angemeldet und war Vorläufer aller heutigen Turbopumpen. 1958 wurde sie am internationalen Vakuumkongress in Namur, Belgien, zum ersten Mal vorgesellt. Ohne diese Erfindung wäre unser modernes Leben undenkbar – denn ohne Turbopumpen sind viele Fertigungsschritte zur Herstellung von Halbleitern sowie unzählige Beschichtungsprozesse nicht möglich.

In dem hier zum Download bereitgestellten Fachbeitrag erfahren Sie darüber hinaus Wesentliches zu folgenden Kapiteln:

  • Funktionsprinzip und Kompressionsverhältnis
  • Berechnung des Saugvermögens
  • Besonderheiten der Holweckstufe
  • Auswahl der passenden Vorpumpe
  • Laser Balancing Technologie

  Hochkompressions-Turbopumpen.pdf (699,8 KiB, 1.133 hits)

oder unter www.pfeiffer-vacuum.com

 

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