Druck und Vakuum

In der Thermodynamik ist der kritische Punkt ein thermodynamischer Zustand eines Stoffes, der sich durch Angleichen der Dichten von flüssiger und Gasphase kennzeichnet. Die Unterschiede zwischen beiden Aggregatszuständen hören an diesem Punkt auf zu existieren.

Verdrängerverdichter

Bei allen Verdrängerverdichtern wird ein abgeschlossenes Volumen auf ein Maximum vergrössert und danach wieder zusammengedrückt. Durch das Zusammendrücken entsteht Druck. Überschreitet der Druck im Verdichtungsraum den Gegendruck im Druckkessel oder der Druckluftleitung, so öffnet das Druckventil oder die Druckluft strömt ohne Ventile mit konstantem Druck in die Druckluftleitung.

Die Verdrängerverdichter sind unterteilt in Kolben- und Rotationsverdichter. 

Dynamische Verdichter

Bei dynamischen Verdichtern wird Bewegungsenergie in Druckenergie umgewandelt. Die Laufräder beschleunigen die Luft, die Diffusoren bremsen sie wieder ab. Dadurch wird über die beschleunigte Masse der Luft Druckenergie erzeugt. Die erzeugte Druckluftmenge hängt stark vom Gegendruck ab (Pumpgrenze) und wird auch durch unterschiedliche Aufstellungsbedingungen und Art des Medium beeinflusst (Sauerstoff, Stickstoff, usw.). Bei optimaler Auslegung eines dynamischen Verdichters sind deshalb das Verdichtungsmedium, die durchschnittliche Luftfeuchtigkeit, die Eintrittstemperatur und der Luftdruck von grosser Bedeutung.

Entwässern, Filtern und Ölen

Entwässern (Trocknung der Druckluft)

Eine Trocknung ist dann nötig, wenn die Gefahr besteht, dass der Wasserdampf in der Druckluft kondensiert. Dadurch werden Schmieröle verdünnt oder gespalten, Schmierfette ausgewaschen, Luftbohrungen durch mitgeführten Staub verstopft und Rost verursacht.

• Kältetrocknung
• Adsorbtionstrocknung
• Absorbtionstrocknung
• Sorptionstrocknung

Filtern der Druckluft

Neben den Fremdkörpern, die durch die atmosphärische Luft in die Druckluft gelangen, kommen durch die Verdichtung noch Öltropfen, Ölkohle sowie Korrosions- und Verschleissteilchen, die aber auch von den Leitungen stammen können, vor.

Als Filtersysteme werden verwendet:

• Sinterfilter mit Porenweiten 
• Textilfilter
• Mechanische Hochleistungsfilter

Ölen

Ölfreie Durckluft

• mit Öldampfadsorbern gerinigt
• Steuerungen sollten dagegen möglichst ohne Öl gefahren werden. 
• Biotechnologie und Lebensmittelindustrie Anlagen

Ölen der Druckluft

• Verringert die Reibung und verlängert die Lebensdauer der Geräte

Normgerecht wird Vakuum definiert als „der Zustand eines Gases, wenn in einem Behälter der Druck des Gases und damit die Teilchenzahldichte niedriger ist als außerhalb oder wenn der Druck des Gases niedriger ist als 300 mbar, d. h. kleiner als der niedrigste auf der Erdoberfläche vorkommende Atmosphärendruck.“

Umgangssprachlich den Zustand in einem Raum bei Drücken unterhalb des Atmosphärendrucks.

Ölgedichtete (flüssigkeitsgedichtete) Vakuumpumpe

•  Öl wird zur Reduzierung des Totvolumens verwendet
•  Öl Abdichten von Spalten 

Drehschiebervakuumpumpe 

• In der Drehschiebervakuumpumpe befindet sich immer Motorenöl
• Reibung zwischen den Drehschiebern und dem Gehäuse wird verringert.
• Die entstehenden Kammern werden gegeneinander abgedichtet
• Kompressionswärme wird aufzunehmen.

Flüssigkeitsringvakuumpumpe, Trockenlaufende Vakuumpumpe, Strahlpumpe, Wälzkolbenpumpe 

• Ölfreie Verdichtung

Drehschiebervakuumpumpe

In einem zylindrischen Gehäuse dreht sich ein exzentrisch gelagerter, geschlitzter Kolben. Im Schlitz sind radial verschiebbare Metallplatten, die Dreschschieber, eingelassen. Durch die Drehung des Kolbens und durch Federn in der Kolbenachse werden die Drehschieber gegen die Gehäusewand gedrückt und trennen den Pumpenraum in Druck- und Saugkammer. Hinter den Schiebern vergrössert sich beim Drehen der Raum, es entsteht Unterdruck wodurch Gas angesaugt wird. Gleichzeitig verkleinert sich der Raum vor den Schiebern und es entsteht Überdruck.

Flüssigkeitsringvakuumpumpe (Häufigst verwendet)

In einem zylindrischen Gehäuse dreht sich ein exzentrisch gelagertes Flügelrad in einer ständig zugeführten Betriebsflüssigkeit, meist Wasser. Durch die Drehbewegung des Flügelrades wird die Flüssigkeit so von den Schaufeln mitgenommen, dass sich an der Wandung ein Flüssigkeitsring bildet. Dadurch werden die einzelnen Teilabschnitte des Flügelrades voneinander abgetrennt und zwischen Flügelrad und Flüssigkeitsring bilden sich verschieden grosse mit Gas gefüllte Hohlräume. In den grössten Hohlräumen entsteht durch den grösseren Raum eine Saugwirkung. Beim Weiterdrehen wird dieser Raum wieder verkleinert und es entsteht ein Druckwirkung

Strahlpumpe 

In einem zylindrischen Gehäuse befindet sich die vom Treibmittel durchströmte Düse. In der Verengung kommt es zur Geschwindigkeitserhöhung des Treibmittels, hinter der Düse verringert sich die Geschwindigkeit wieder. Durch diese Geschwindigkeitsänderung entsteht im Gehäuse ein Unterdruck und dadurch die Saugwirkung. Das Fördermedium gelangt durch eine Öffnung vor der Düse in das Gehäuse und wird vom Treibmittel mitgerissen.

Wälzkolbenpumpe (Rootspumpe)

Bei der Wälzkolbenpumpe wird die Pumpwirkung durch zwei gegenläufig rotierende Flügel erzeugt, die über Zahnräder miteinader gekuppelt sind. Das Profil der Flügel hat die Form von einer „Acht“ und ist derart gestaltet, dass sich die Oberflächen während der Drehung aufeinander abwickeln, wobei jedoch wegen der Zahnradübertragung keine Berührung stattfindet. 

• Mechanische Belastung durch Druckunterschiede 
• Implosion  
  • Splitter bei Glasgefässen --> Schutzgitter
• Kältemittel bei Betrieb mit Kühlfallen
  • Belüftung
• alte Geräte mit Quecksilber Manometer
  • Giftige Dämpfe 

Federmanometer 

• Im Innenraum des manometers befindet sich eine elastisches gebogenes Hohlrohr.
• Wird der Innenraum des Rohres dem Messdruck ausgesetzt, so vergrössert sich die Krümmung, das Rohr windet sich ein wenig auf, und auch der Querschnitt des Rohres verändert sich etwas

Membranmanometer

• Dabei wird der Druck dadurch gemessen, dass der Gasdruck ein dünnes Blech verbiegt und dadurch einen Zeigerdreht. 

Modulationsmanometer

Modulation = Veränderung der Schwingung ?!?

Flüssigkeitsmanometer

Hierbei wird ein durchsichtiges gebogenes Rohr (U-Rohr), welches mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, mit dem einen Ende dem zu messenden Druck ausgesetzt. Ist der Druck an den beiden Rohrenden gleich, so steht die Flüssigkeit in den beiden Rohrenden auf gleicher Höhe