Engineeren van vacuümsystemen in machines

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Engineeren van vacuümsystemen in machines"

Mathijs Veenstra
10 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Engineeren van vacuümsystemen in machines Jos Caarls Busch B.V.

2 Busch Worldwide 4 productielocaties, 50 vestigingen, 2100 medewerkers wereldwijd

3 Ontwerp van een systeem Proces p leiding Pomp Welke pomp en leiding?

4 Inhoud Basis vacuümtechniek (druk, gaswet, vacumeren) Geleidingsvermogen en weerstand Inlek en procesgassen Pompprincipes Duurzaamheid Samenvatting

5 Druk Druk = kracht per oppervlakte- eenheid 1 atmosfeer = N/m 2 = Pa = 1000 hpa Vacuüm = minder druk dan atmosferisch Druk is een maat voor vacuüm

6 Basis vacuümtechniek Wet van Boyle Gay-Lussac: p x V = constant p x V = (m/m) x R x T p = druk in mbar V = volume in m 3 m = massa in kg M = molecuulgewicht R = algemene gasconstante (83,14) p = (Σm/M) x R x T V

7 Evacueren van een ruimte Snelheid wordt bepaald door: S pompsnelheid in l/s of m 3 /h Een (ideale) pomp sluit per tijdseenheid t een bepaald volume V van het te evacueren systeem af en verwijdert de daarin toevallig aanwezige deeltjes.

tijdseenheid t een bepaald volume V van het te evacueren

8 Afpomptijd Drukverloop als functie van de tijd P(t) = p o e -S t / V druk (mbar) tijd (uur)

9 Afpomptijd S = (V/t). ln (p o /p e ) en ook t = (V/S). ln (p o /p e )

10 Vereiste pompcapaciteit Wordt bepaald door: -Vereiste afpomptijd -Weerstand van de leiding tussen pomp en vacuümruimte -Vrijkomende gassen uit het proces -Inlek systeem

11 Weerstand leidingwerk Proces druk p p Weerstand van de leiding veroorzaakt drukverlies. Δp vermindert de effectieve pompcapaciteit (algemene gaswet: p. V = constant) Weerstand is afhankelijk van soort stroming.

Δp vermindert de effectieve pompcapaciteit (algemene

12 geleiding Turbulente stroming p. D > 500 kenmerk: weinig weerstand Laminaire stroming p. D < 500 meer weerstand V i s k e u z e s t r o m i n g Moleculaire stroming λ > D

13 Berekening pompcapaciteit Proces p S eff p S Bij visceuze stroming: S eff = p - p p x S

14 Afpomptijd Bijvoorbeeld: Gegeven: Te evacueren volume: 20 m 3 Maximale tijd: 30 minuten Procesdruk: 4 hpa (a) Gevraagd: benodigde pompcapaciteit Antwoord: S = (20/0,5) x ln(1013/4) = 221 m 3 /h

15 Drukverlies in de leiding Pomp 250 m3/h met 10 m leiding DN50: Drukverlies als functie van de druk: P (hpa) delta P (hpa) in % % % % % % % % % % 5 0,89 18% 2 0,85 43% 1 0,84 84% delta P (hpa) in %

5% 100 6 6% 50 3 6% 20 2 10% 10 1 10% 5 0,89 18% 2 0,85 43% 1 0,84 84% 90 80 70 60 50 40

16 Capaciteitsverlies door de leiding Voor proces is nodig 220 m3/h. Stel: pomp 250 m3/h, 10 meter leiding DN 50 Bij p = 100 hpa Δp = 6 % dus 6 % verlies van pompcapaciteit: Seff = 235 m3/h Bij p = 4 hpa Δp = 22 % dus 8 % verlies van pompcapaciteit: Seff = 195 m3/h

6 % dus 6 % verlies van pompcapaciteit: Seff = 235 m3/h Bij p = 4

17 Pompcapaciteit en leidingwerk Conclusie: dat ken net (dat gaat niet goed) Oplossing: pomp 250 m3/h leiding DN65 Bij 100 hpa Δp = 2 % dus 2 % verlies van pompcapaciteit: Seff = 245 m3/h Bij p = 4 hpa, 8% verlies Seff = 230 m3/h Opgelost.

100 hpa Δp = 2 % dus 2 % verlies van pompcapaciteit: Seff

18 Vereiste pompcapaciteit Wordt bepaald door: -Vereiste afpomptijd -Weerstand van de leiding tussen pomp en vacuümruimte -Vrijkomende gassen uit het proces -Inlek systeem Met p. V = (m/m). R. T 1 kg/h lucht bij 4 hpa is 220 m 3 /h 1 kg/h waterdamp bij 4 hpa is al 340 m 3 /h!

gassen uit het proces -Inlek systeem Met p. V = (m/m). R.

19 Pompprincipes Oliegesmeerde pompen - draaischuif - vloeistofring Droge pompen - venturi - schroef - roots - klauwen - zijkanaal

20 Vacuum Pump Principles Oil recirculated rotary vane vacuum pump R 5

21 Vacuum Pump Principles Liquid ring vacuum pump Dolphin

22 Vacuum Pump Principles Venturi

23 Vacuum Pump Principles Roots pump Panda

24 Vacuum Pump Principles Rotary claw vacuum pump and compressor Mink

25 Vacuum Pump Principles Dry screw vacuum pump COBRA

26 Vacuum Pump Principles Side channel blower Samos

27 Iedere pomp heeft eigen drukbereik Karakteristieke pompcapaciteit Capaciteit (%) Druk (hpa) Rotary vane oil lubricated Rotary claw Rotary vane dry Roots blower Venturi Side channel (two stage) side channel (single stage)

28 Energieverbuik specific suction capacity specific suction capacity (m3/kw) Venturi Roots blower Rotary vane (oil lubricated) liquid ring rotary claw pump type

29 Duurzaamheid Energieverbruik oliegesmeerd: ca 2 kw per 100 m 3 /h klauwen: ca 1,6 kw per 100 m 3 /h Vervuiling Olie door oliegesmeerde pompen Oliegesmeerde pompen: bij lage druk olie in vacuüm (p < 0,001 hpa) Olie uit carter (indien aanwezig)

30 Conclusie - Grote diversiteit aan pompen met elk eigen specifieke toepassingen - De toepassing bepaalt het ontwerp van een systeem (druk, afpomptijd, proces en inlek) - Voor goed ontwerp is overleg onmisbaar

31 VRAGEN?

32 Einde

Vergelijkbare documenten

NEVAC examen Vacuümtechniek Maandag 6 april 2009, 14:00-16:30 uur

NEVAC examen Vacuümtechniek Maandag 6 april 2009, 14:00-16:30 uur Dit examen bestaat uit 4 vraagstukken en 5 pagina s Vraagstuk 1 (VT-09-1) (20 punten) a. Een moderne draaischuifpomp is voorzien van een