Flüssigkeitsringvakuumpumpen haben im Vergleich zu anderen Vakuumpumpen eindeutige Vorteile, doch der erreichbare Vakuumdruck ist durch den Dampfdruck der Ringflüssigkeit limitiert. Ziel des Projekts war es, den Saugdruck der Pumpen durch den Einsatz ionischer Flüssigkeiten deutlich unter 1 mbar zu senken.
Bei Flüssigkeitsringvakuumpumpen (FRVP) sorgt der rotierende Flüssigkeitsring, der zusammen mit dem sternförmigen und exzentrisch gelagerten Rotor auch die Ansaug- und Verdrängerfunktion erfüllt, für eine nahezu isotherme Kompression und gewährleistet dadurch eine schonende Förderung. Allerdings ist der erreichbare Vakuumdruck durch den Dampfdruck der Ringflüssigkeit limitiert. Da FRVP meist mit Wasser als Betriebsflüssigkeit betrieben werden, können nur Ansaugdrücke bis etwa 30 mbar realisiert werden. Die noch recht junge Stoffgruppe der Ionischen Flüssigkeiten (IL) eröffnet hier aufgrund ihres vernachlässigbaren Dampfdrucks von unter 10-8 mbar neue Möglichkeiten.
rechts: Flüssigkeitsringvakuumpumpe Typ 2BV2070 (Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik)
Ziel des Projekts war es daher, durch den Einsatz von IL den erreichbaren Saugdruck von Flüssigkeitsringvakuumpumpen deutlich unter 1 mbar zu bringen. Neben möglichst hohen Wirkungsgraden und großer Betriebssicherheit soll auch die Maschinenlautstärke reduziert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen aufgrund des ähnlichen Wirkprinzips auch auf Drehschieberpumpen übertragen werden.
Um das Potenzial von Flüssigkeitsringvakuumpumpen hinsichtlich der erreichbaren Vakuumtiefe voll ausschöpfen zu können sowie die Geräuschentwicklung in der Pumpe besser verstehen und nachfolgend optimieren zu können, war eine tiefgehende Analyse der Strömungsverhältnisse anhand einer CFD-Simulation der Strömung in einer ausgewählten Baugröße vonnöten.
Die in der Simulation festgestellten Effekte wurden in einer Versuchsanlage messtechnisch verifiziert. Dabei zeigte sich, dass der Lärm von den Strömungsvorgängen in der Pumpe verursacht wird und nur der Einsatz anderer Flüssigkeiten mit höheren Viskositäten den Strömungslärm und den Lärm durch Kavitationseffekte mindern kann.
