Arbeiten mit Turbopumpen

Arbeiten mit Turbopumpen

Einführung in dieHoch- und Ultrahochvakuum-Erzeugung

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Arbeiten mit Turbopumpen

Als Vakuum wird der leere Raum bezeich-net, das heisst ein nicht mit Luft odereinem anderen Gas gefülltes Volumen.Ideale Vakuumbedingungen gibt es iminterstellaren Raum. Hier herrscht eineTeilchendichte von einem Atom pro cm3

vor. Im Labor oder in der Industrie wirdVakuum durch den Einsatz von verschie-denen Vakuumpumpen erzeugt. Je nachAnwendung wird an die Qualität desVakuums eine unterschiedliche Anforde-rung gestellt. Daher werden die Vakuum-anwendungen in Grob-, Fein-, Hoch- undUltrahochvakuum unterteilt.

Eines der wichtigsten Instrumente zurHochvakuumerzeugung ist die Turbomole-kularpumpe (TMP), auch Turbopumpegenannt, die 1957 von Dr. Willi Becker imHause Pfeiffer Vacuum entwickelt undpatentiert wurde. Sehr schnell setzte sichdie Turbopumpe gegen die bis dahin weitverbreitete Diffusionspumpe durch. Ihreproblemlose Handhabung, die langeLebensdauer und das von ihr erzeugteölfreie Hochvakuum sind bis heute dieGründe für den Erfolg dieser Pumpenart.

Auch heute noch, 250 000 Pumpen später,ist Pfeiffer Vacuum der innovative Welt-marktführer in diesem Segment.

„Arbeiten mit Turbopumpen“ ist eineArbeitsgrundlage für alle, die sich mitdem Einsatz von Turbopumpen zurVakuumerzeugung vertraut machen wollen.

Der Inhalt orientiert sich an den wichtigs-ten Fragen, die sich im Zusammenhangmit der Vakuumerzeugung ergeben:

Welche Begriffe werden in der Vakuumtechnik benutzt und wie sind sie definiert? (Kapitel 1)

Wie funktioniert eine Turbopumpe?(Kapitel 2)

Welche Ausführungen von Turbopumpen gibt es und wie unter-scheiden sie sich? (Kapitel 2)

Was muss ich über den Betrieb und dieBedienung wissen? (Kapitel 3)

Welches Zubehör wird wann benötigt?(Kapitel 3)

Welche Kombination Turbopumpe/Vorpumpe ist für meinen Prozess dierichtige? (Kapitel 4 und 5)

Anwendungsbeispiele (Kapitel 6) unddie Datensammlung (Kapitel 7) lassenauch spezielle Fragen nicht unbeant-wortet.

Wir hoffen, dass diese Broschüre eineinteressante und hilfreiche Lektüre für Sie ist und Sie in Ihrer täglichen Vakuum-praxis unterstützt.

Vorwort

Abbildung 1:Erste Turbopumpe,

1957 von Dr. WilliBecker im HausePfeiffer Vacuum

entwickelt undpatentiert.

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Inhaltsverzeichnis

......................................................................................................Seite

1. Grundlagen und Definitionen .......................................................... 4

1.1 Begriffe der Vakuumtechnik.............................................................. 4

2. Turbopumpen im Überblick.............................................................. 8

2.1 Prinzip ................................................................................................ 82.2 Aufbau und Wirkungsweise.............................................................. 82.2.1 Klassische Turbopumpen.................................................................. 82.2.2 Kenndaten .......................................................................................... 92.2.3 CompactTurbo ..................................................................................112.2.4 MagneticTurbo..................................................................................122.2.5 CorrosiveTurbo ................................................................................13

3. Betrieb von Turbopumpen ..............................................................14

3.1 Antriebsgeräte ..................................................................................143.1.1 TC 100, 600 und 750 für konventionelle Turbopumpen ................143.1.2 TCP 350 als separate Antriebseinheit ............................................153.1.3 TCM 1601 für magnetisch gelagerte Turbopumpen......................153.1.4 Schnittstelle ......................................................................................163.2 Stand-by-Betrieb ..............................................................................163.3 Drehzahlstellbetrieb..........................................................................163.4 Betriebsmodi bei verschiedenen Gasarten ....................................163.5 Heizung..............................................................................................173.6 Fluten ................................................................................................173.7 Schwingungen..................................................................................173.7.1 Frequenzanalysen ............................................................................173.7.2 Dämpfungskörper ............................................................................173.8 Magnetfelder ....................................................................................183.8.1 Turbopumpen in Magnetfeldern ....................................................183.8.2 Magnetfelder von Turbopumpen ....................................................183.9. Sicherheitskonzept ..........................................................................193.9.1 Betriebssicherheit der Turbopumpe ..............................................193.9.2 Sicherheit für Bedienpersonal ........................................................19

4. Anwendung und Dimensionierung von Turbopumpen ..............20

4.1 Die wichtigsten Kenngrößen ..........................................................204.2 Anwendungen ohne Prozessgas ....................................................214.2.1 Auspumpkurven ..............................................................................214.2.2 Druckbereich 10-6 bis 10-8 mbar ........................................................244.2.3 Druckbereich unter 10–8 mbar ..........................................................254.2.3.1 Ausheizen..........................................................................................254.2.3.2 Restgasspektrum ..............................................................................254.3 Anwendungen mit Prozessgas ........................................................264.3.1 Geringe Gaslasten < 0,1 mbar l/s ....................................................264.3.2 Hohe Gaslasten > 0,1 mbar · l/s ......................................................26

5. Verluste in Zu- und Ableitungen ....................................................28

5.1 Leitwerte bei molekularer Strömung..............................................285.2 Leitwerte bei laminarer Strömung..................................................30

6. Anwendungsbeispiele ....................................................................32

7. Datensammlung ..............................................................................34

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1. Grundlagen und Definitionen

In diesem Kapitel werden die in der Vakuumtechnik häufig verwendetenBegriffe erläutert sowie die grundlegen-den Zusammenhänge dargestellt. Insbesondere werden hierbei Begriffe vorgestellt, die unmittelbar mit der Nutzung von Turbomolekularpumpen inVerbindung gebracht werden. Für weiter-gehende Berechnungen siehe Kapitel„Anwendung und Dimensionierung vonTurbopumpen“ und „Verluste in Zu- undAbleitungen“.

Ansaugdruck

Der Ansaugdruck (pHV), auch Hochvaku-umdruck genannt, bezeichnet den Druck,der auf der Hochvakuumseite der Turbo-pumpe (TMP), also im Vakuumbehälter,herrscht.

Ausstoßdruck

Der Ausstoßdruck (pVV), auch Vorvakuum-druck genannt, ist der Druck auf der Vor-vakuumseite der Turbopumpen. Eine Tur-bopumpe kann nicht gegen Atmosphäreausstoßen, sondern benötigt auf der Aus-stoßseite bereits ein Vakuum (Vorvaku-um), das je nach Typ zwischen 0,01 und 20 mbar liegen muss. Zur Vorvakuum-erzeugung werden Membranpumpen,ölgedichtete Drehschieber-, Wälzkolben-oder sonstige trockene Vorpumpen verwendet.

Absorption

Absorption ist eine Sorption, bei der das Gas (Absorbat) in das Innere des Fest-körpers oder der Flüssigkeit (Absorbens)eindringt.

Adsorption

Adsorption ist eine Sorption, bei der dasGas (Adsorbat) an der Oberfläche einesFestkörpers oder einer Flüssigkeit (Adsor-bens) gebunden wird.

Desorption

Desorption ist die Abgabe von sorbiertenGasen von einer Oberfläche. Die Abgabekann spontan erfolgen oder durch physi-kalische Prozesse beschleunigt werden.

Druck

Der Druck eines Gases auf eine begren-zende Wand ist der Quotient aus der Nor-malkomponente der Kraft, welche durchdas Gas auf ein Flächenelement der Wandausgeübt wird, und dem Inhalt desFlächenelements.

1.1 Begriffe der Vakuumtechnik

A

D

Abbildung 2:TPD 011 –

die kleinste Turbo-pumpe der Welt.

Entwickelt von Pfeiffer Vacuum.

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Druckeinheiten

Die gesetzlichen Druckeinheiten sind dasPascal als Sl-Einheit, Einheitenzeichen Pa,das Bar, Einheitenzeichen bar, als besonderer Einheitenname für 105 Pa.

1 Pa = 1 Nm-2

1 bar = 1000 mbar = 105 Nm-2 = 105 Pa

Regional verschieden finden Millibar(mbar), Pascal (Pa) oder auch Torr Anwen-dung.

Enddruck

Enddruck ist der Wert, dem sich der Druckin einer blindgeflanschten Vakuumpumpebei üblichem Betrieb und ohne Gaseinlassasymptotisch nähert.

Flansche

In der Hochvakuumtechnik finden standar-disiert 3 unterschiedliche Flanschverbin-dungen Anwendung:

Die CF-Flanschverbindung ist eine symmetrische Verbindung mit einerflanschseitigen Schneidkante und einerCu-Dichtung. Sie wird wegen der geringenLeck- und Desorptionsraten sowie Aus-heizbarkeit in der UHV-Technik eingesetzt(p<10–8 mbar). Die Flansche sind genormt(PNEUROP 6606, ISO 3669).

Die ISO-Flanschverbindung ist eine sym-metrische Flanschverbindung mit Elasto-merdichtung und Stützring. Die Verbin-dung wird mit Klammerschrauben oderÜberwurfringen hergestellt. Die Flanschewerden oft für große Nennweiten imDruckbereich 1000 bis 10–7 mbar einge-setzt. Sie sind genormt (PNEUROP 6606,ISO 1609).

Die KF-Kleinflanschverbindung ist einesymmetrische Flanschverbindung mit Elastomerdichtung und Stützring. Die

mechanische Verbindung wird durchSpannringe hergestellt. Die Anwendungliegt im Grob- bis Hochvakuumbereich bei 1000 bis 10–7 mbar.

Fluten

Fluten bezeichnet den Gaseinlass in eineVakuumapparatur oder Vakuumpumpe.Wird eine Turbopumpe abgeschaltet, sokommt der Rotor zum Stillstand, die Ver-unreinigungen auf der Vorvakuumseite(Kondensat) diffundieren in den Vakuum-behälter zurück und verunreinigen Wändeund Objekte. Durch Einlass von trockenemGas in die Turbopumpe wird die Verunrei-nigung der Vakuumkammer fast ausge-schlossen. Beim Fluten sollte mindestensein Druck zwischen 10 bis 1000 mbarerreicht werden.

Gaslast

Gaslast bzw. Gasstrom (Q) ist der Durchfluss, zu einer Vakuumpumpe.Die Einheit ist mbar l/s oder sccm (Standardkubikzentimeter pro Minute).Standardbedingungen sind 1013,25 mbarund 273,15 K (Normzustand). Bei 20 °C ist1 mbar l/s = 55,18 sccm.

Holweckstufe

Eine Holweckstufe ist eine Molekular-pumpstufe mit schraubenförmigen Pumpkanälen. Um gegen hohen Druck zukomprimieren, müssen die Maße derPumpkanäle im Bereich der mittleren freien Weglänge (siehe Seite 8) der Gas-moleküle liegen. Mit den mechanischerreichbaren Spaltabmessungen werdenmaximale Ausstoßdrücke von 20 mbarund mehr erreicht.

Kompressionsverhältnis

Kompressionsverhältnis ist das Verhältnisdes Auslassdruckes zum Einlassdruckeiner Pumpe für ein bestimmtes Gas.

E

F

H

K

pend = ∑(ppart, vv/Kmax)

Gleichung 1.

Q = p · v––––-t

Gleichung 2.

G

Molekularpumpe

Eine Molekularpumpe ist eine im Bereichder molekularen Strömung (siehe Abbil-dung 3) arbeitende mechanische kineti-sche Vakuumpumpe. Den Gasteilchenwerden durch Zusammenstoß mit denOberflächen eines Rotors oder Treibmit-tels mit hoher Geschwindigkeit Impulseerteilt, die ihre Bewegung in Richtung Vor-vakuumflansch fördern.

Partialdruck

Der Partialdruck ist der Druck einerbestimmten Gasart oder eines Dampfes ineinem Gemisch von Gasen und/oderDämpfen.

Permeation

Die Permeation ist der Transport einesGases durch einen Festkörper oder eineFlüssigkeit endlicher Dicke.

Restgasspektrum

Mithilfe eines Restgasspektrums wird bei Hochvakuumsystemen u. a. die Reinheit des erzeugten Vakuums, z. B. die Öldampffreiheit bei Turbopumpen,nachgewiesen.

Saugvermögen

Das Saugvermögen S ist der mittlereVolumendurchfluss durch den Querschnittder Ansaugöffnung einer Pumpe. Einhei-ten des Saugvermögens werden je nachPumpentyp unterschiedlich dargestellt:

m3/s, l/s, m3/h

Die gesetzliche Einheit ist m3/s. Die beiTurbopumpen übliche Bezeichnung istallerdings l/s.

Sorption

Selektive Aufnahme eines Stoffes durcheinen mit ihm in Berührung stehendenanderen.

Strömung

Vakuumanlagen werden im allgemeinenvon Atmosphärendruck an evakuiert.Dabei treten – je nach dem Verhältnis derinneren Dimensionen der Anlagenbauteilezur mittleren freien Weglänge der strö-menden Gasteilchen – verschiedene Strö-mungsarten auf. Turbulente Strömungentreten dabei im allgemeinen nicht auf. Beider Evakuierung herrscht zuerst laminareStrömung, mit Absinken des DruckesKnudsen-Strömung und schließlich Molekularströmung. Die verschiedenenStrömungsarten sind nicht scharf von ein-ander abgegrenzt, sondern allmählichineinander übergehend (siehe Abbildung 3).Die sich dabei ergebenden Erscheinungensind mathematisch erfassbar; sie führenjedoch besonders bei Behandlung derKnudsen-Strömung, dem Übergang vonlaminarer zu molekularer Strömung, zurelativ komplexen Formeln.

Strömungsleitwert

Der Strömungsleitwert (C) einer Blende,einer Leitung oder eines Leitungsstückeszwischen zwei definierten Querschnittenist in Gleichung 4 definiert. Vorausgesetztwird Temperaturgleichheit im System.

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1. Grundlagen und Definitionen

QC = ––––––p1 - p2

Gleichung 4.

100

10

1

d (

cm

)

C1

5-1

83

p (mbar)

10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 10-0 101 102 103

molekular

laminar

Abbildung 3:Darstellung der Strömungsbereichein Abhängigkeit von Druck und Leitungsdurch-messer.

M

P

R

S

QS =

pHV

Gleichung 3.

Knudsen-Strömung

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p1 und p2 sind die Drücke in den beidenQuerschnitten, Q der Gasstrom. Die Ein-heiten sind m3/s oder l/s.

Strömungswiderstand

In den meisten Anwendungsfällen ist dieVakuumpumpe über ein Rohr mit demRezipienten verbunden. Dieses Rohr hateinen Strömungswiderstand, der durchdas Verhältnis Druckdifferenz ∆p durchGasstrom Q gegeben ist. Im Hoch-vakuum und Ultrahochvakuum ist derStrömungswiderstand druckunabhängig.Die Einheit ist s/m-3, s/l-1.

Totaldruck

Der Totaldruck ist die Summe der Partial-drücke der vorhandenen Gase oder Dämpfe. Das Wort wird verwendet, wenndie kürzere Bezeichnung „Druck“ im gegebenen Zusammenhang keine klareUnterscheidung zwischen den einzelnenPartialdrücken und deren Summe zulässt.

Turbopumpe

Eine Turbopumpe ist eine Molekular-pumpe, deren Rotor aus turbinenartigenScheiben mit Förderkanälen besteht.Diese Scheiben rotieren zwischen korres-pondierenden Scheiben des Stators. Die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors liegt in der Größenordnung dermittleren Teilchengeschwindigkeit bei ca. 300-400 m/sec.

Vorvakuumpumpe

Eine Vorvakuumpumpe ist eine Vakuum-pumpe, die den erforderlichen Ausstoß-druck für eine Hochvakuumpumpe erzeugtund den von ihr geförderten Gasstromgegen den Atmosphärendruck ausstößt.Eine Vorvakuumpumpe kann auch alsGrobvakuumpumpe benutzt werden.

Weglänge, freie

Als mittlere freie Weglänge bezeichnetman den Mittelwert des Weges, den ein Molekül zwischen zwei Stößen mitNachbarmolekülen zurücklegt. Sie istumgekehrt proportional zum Druck (sieheTabelle 1).

Vakuumbereiche mbar Teilchenanzahldichte Mittlere freie Weglänge (l)

Grobvakuum (GV) 1000 – 1 2,5 · 1025 - 2,5 · 1022 m-3 l � d

Feinvakuum (FV) 1 – 10-3 2,5 · 1022 - 2,5 · 1019 m-3 l ≈ d

Hochvakuum (HV) 10-3 –10-7 2,5 ·1019 - 2,5 · 1015 m-3 l � d

Ultrahochvakuum (UHV) <10-7 < 2,5 · 1015 m-3 l � d

Die Teilchenanzahldichten gelten für eine Temperatur von 20 °C. d = Rohrleitungsdurchmesser

V

T

Abbildung 4:Vorpumpe Drehschie-berpumpe DUO 10 Mvon Pfeiffer Vacuum.

Tabelle 1.

W

2.1 Prinzip

Ein Teilchen, das auf eine bewegte Wandtrifft, besitzt nach dem Verlassen dieserWand zusätzlich zu seiner eigenen thermi-schen Geschwindigkeit eine Komponente

in Richtung derWandbewegung.Aus der Überlage-rung dieser beidenGeschwindigkeitenergeben sich dieGesamtgeschwin-digkeit und die Rich-tung, in der das Teil-chen gefördert wird.Befindet sichgegenüber derersten Wand eine

zweite, so wiederholt sich dort der Vor-gang. Aus der ungerichteten thermischenBewegung der Teilchen vor den Zusam-menstößen mit den Wänden wird so einegerichtete Bewegung, also der Pumppro-zess. Während im molekularen Strö-mungsbereich die zusätzliche Gasge-schwindigkeitskomponente voll zumPumpeffekt beiträgt, geht diese im lamina-ren Strömungsbereich durch Stöße mitNachbarmolekülen verloren. Der Über-gangsbereich von der molekularen zurlaminaren Strömung liegt im Bereich 10-3

bis 10-1 mbar. Die mittleren freien Weglän-gen bei 10-2 mbar entsprechen etwa denSchaufelabständen von Turbopumpen.Wegen der kleineren Kanalquerschnittebei Holweckstufen liegt der Übergangsbe-reich zur Laminarströmung bei ca. 1 mbar.Da die Einwirkung der bewegten Wändeauf die Gasteilchen im molekularen Strö-mungsgebiet am größten ist, werdenPumpen, die nach diesem Prinzip arbeiten,Molekularpumpen genannt.

2.2 Aufbau und

Wirkungsweise

2.2.1 Klassische

TurbopumpenAufbauend auf den Erfahrungen mit denersten Molekularpumpen entwickelteBecker 1957 eine neue Molekularpumpe,die Turbopumpe genannt wurde, da ihrAufbau dem einer Turbine ähnelt.

Eine Turbopumpe besteht im Wesentli-chen aus einem Gehäuse mit Rotor undeinem Stator. Rotierende und fest stehen-de Scheiben sind abwechselnd angeord-net. Alle Scheiben besitzen schrägeKanäle, wobei die Kanäle der Rotorschei-ben spiegelbildlich zu den Kanälen derStatorscheiben angeordnet sind. EineRotorscheibe bildet zusammen mit einerStatorscheibe eine Pumpstufe, die einbestimmtes Kompressionsverhältniserzeugt, das für Luft etwa 30 beträgt.Durch Hintereinanderschaltung mehrererPumpstufen, deren Kompressionswirkun-gen sich multiplizieren, lassen sich sehrhohe Kompressionsverhältnisse erreichen(z. B. für Luft > 1012).

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2. Turbopumpen im Überblick

Teilchen

Bewegte Wand mit der

Geschwindigkeit v

v

Abbildung 5: Prinzip der Molekularpumpe.

Abbildung 6: Schema einer Turbomoleku-larpumpe nach W. Becker.

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2.2.2 KenndatenDie wesentlichen Vakuumdaten einer Turbopumpe, das Saugvermögen und dasKompressionsverhältnis, hängen von derjeweiligen Ausführung ab. Für das Saugvermögen S gilt:S ist proportional der Ansaugfläche (A)und näherungsweise proportional derUmlaufgeschwindigkeit der Schaufeln (v),also der Drehzahl.

Unter Berücksichtigung des Eintrittsleit-wertes von Messdom und Flansch sowieeinem optimalen Schaufelwinkel von 45°erhält man das effektive SaugvermögenSeff einer Turbopumpe für schwere Gase(Molekulargewicht >20) näherungsweisenach der folgenden Formel:

–u = mittlere thermische Geschwindigkeit der Moleküle

–u N2= 470 m/s (Stickstoff)

df = Anteil der offenen Fläche der Turboscheibe an der Gesamtfläche (in Abbildung 7 mit df = 0,9 berück-sichtigt)

Mithilfe der Abbildung 7 kann das Saug-vermögen einer beliebigen Turbopumpefür N2 abgeschätzt werden.a. Man bestimmt Schaufelgrundradius Ri

und Scheibenradius Ra sowie die Pumpendrehzahl f.

b. Danach berechnet man die mittlereSchaufelgeschwindigkeit –v = f · π · (Ra+Ri) und die SchaufelflächeA = π · (Ra

2- Ri2).

c. Man ermittelt an der Stelle v– aus derKurve das spezifische Saugvermögenund multipliziert dies mit der Schaufel-fläche A.

Beispiel TMH 261:Ri = 2,7 cm, Ra = 5,2 cm, f = 1000 Hz, –v = 248 m/s, A = 62 cm2, SA = 3,21 l/s, Seff = 199 l/sDie eingezeichneten Punkte sind ausMesswerten ermittelt. Die hier angegebe-ne Formel berücksichtigt nur das Saugver-mögen der ersten Pumpstufe.

Die Gasartabhängigkeit des Saugvermö-gens ist in Abbildung 8 dargestellt.

S ≈ A · v

Gleichung 5.

1 1 Seff

4A·df

≈ � + (1+ )�1–v

1–u

12

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

6

5

4

3

2

1

0

v [m/s]

Sp

ezif

isch

es S

au

gv

erm

ög

en

SA

[l/

s]

Abbildung 7: Spezifisches Saugvermögen von Turbopumpen.

spez. SaugvermögenTMH 071TMH 261TMH 521

TMH 1001TMH 1601TPH 2101

Abbildung 8: Saugvermögen S als Funktion der relativenMolekülmasse Mr.

0

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

120

100

80

60

40

20

130 140 150

He

H2

CH

4

S [

%]

N2

Ar

Mr

14

10


Das Saugvermögen ist im molekularenStrömungsbereich unabhängig vom Druckund nimmt im Übergangsbereich zur lami-naren Strömung aus den genannten Grün-den ab. Typische Saugvermögenskurvenin Abhängigkeit vom Einlassdruck sind inAbbildung 10 zu sehen.Für das Kompressionsverhältnis gilt:Kmax hängt von der mittleren Molekül-geschwindigkeit ab, die proportional derWurzel aus der relativen Molekülmasse(M) ist, sowie von der Schaufelgeschwin-digkeit (v). Die Abhängigkeit ist in diesemFalle exponentiell.

Aus der Abhängigkeit des Kompressions-verhältnisses von der Molekülmasse erge-ben sich sehr hohe Kompressionen fürschwere Gase. Beim Übergang vom molekularen in denlaminaren Strömungsbereich bricht die Kompression sehr schnell zusammen. Bei Überschreiten des kritischen Vorvaku-umdruckes erfolgt durch Rückströmung praktisch schlagartig ein Vordringen des

Vorvakuums bis in den Ansaugbereich derPumpe. Je nach der Leistungsfähigkeitbzw. Vorvakuumdruckbeständigkeit derausgewählten Turbopumpe ist eine ent-sprechende Vorpumpe auszuwählen, dieden notwendigen Druck am Vorvakuum-stutzen der Turbopumpe aufrechterhält.

Kmax ~ e��M·v

Gleichung 6.

Abbildung 10: Saugvermögen als Funktiondes Druckes bei verschiedenen Gasen.

Helium

Stickstoff

Wasserstoff

Ansaugdruck

Sau

gverm

ög

en

10-3

10-2 2

10-1

10-0

10 101

101

101

102

103

104

105

106

107

108

109

1010

1011

1012

Abbildung 9: Vergleich der Kompressionsverhältnisse: klassische Turbopumpe (TPH 520) und Turbo-Drag-Pumpe (TMH 521).

Vorvakuumdruck (mbar)

Ko

mp

ressio

nsverh

ält

nis

TPH 520 Stickstoff

TMH 521 Stickstoff

TPH 520 Wasserstoff

TMH 521 Wasserstoff

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2.2.3 CompactTurboUm den Ausstoßdruck einer Turbopumpezu verbessern, gibt es unterschiedlichetechnische Ansätze. Wir wollen die beiPfeiffer Vacuum Turbos vielfach nachge-schaltete Holweckstufe betrachten. DieseStufen bestehen aus einem stehenden Teil,in welchem Gewindegänge eingefrästsind, sowie einem rotierenden Zylinder.Die Holweckstufen arbeiten wie Turbomo-lekularstufen am effektivsten im molekula-ren Strömungsgebiet. Die typischenAbmessungen eines Pumpkanals sind beiHolweckstufen um den Faktor 10 bis 50kleiner als bei Turboscheiben. Stöße derMoleküle untereinander gewinnen deshalberst bei höheren Drücken nennenswertenEinfluss. Die molekulare Strömung bleibtdadurch bis zu einigen mbar erhalten.Das Saugvermögen von Holweckstufen ist,verglichen mit dem einer Turbomolekular-stufe, geringer, da nur eine verhältnis-mäßig geringe Eintrittsfläche genutzt wer-den kann. In Turbo-Drag-Pumpen werdendie von den Turbopumpstufen bereits ver-dichteten Gasmoleküle von den nachge-schalteten Holweckstufen mit geringeremSaugvermögen mühelos übernommen,weiter verdichtet und zur Vorpumpe geför-dert (siehe Abb. 12). Durch Parallelschal-ten von konzentrischen Holweckstufen(siehe Abbildung 9) kann das Saugvermö-gen bei hohem Druck, bei geringer Wär-meentwicklung gesteigert werden. Dies istbesonders beim Pumpen von hohen Gas-lasten vorteilhaft. Die Holweckstufen stel-len daher eine integrierte große Vorpumpedar, die gegen ca. 10 mbar ausstoßenkann.Vorteile:• Die Verwendung von trockenen

Vorpumpen, insbesondere Membran-pumpen mit einem Enddruck von 2 bis5 mbar, wird möglich.

• Die erforderlichen Vorpumpen bei Gaslastbetrieb können wesentlich kleiner sein.

Beispiel: klassische Turbopumpe mit Gaslast 1 mbar l/s, benötigter Vorvakuum-druck 0,1 mbar nach Gleichung 3:

Q 1 [mbar · l/s]SVP = =

p 0,1 [mbar]

= 10 [l/s] = 36 [m3/h]

Hier ist eine Vorpumpe mit einem Saug-vermögen von mindestens 36 m3/h nötig.

Turbo-Drag-Pumpe mit Gaslast 1 mbar l/s,benötigter Vorvakuumdruck 5 mbar nachGleichung 3:

Q 1 [mbar · l/s]SVP = =

p 5 [mbar]

= 0,2 [l/s] = 0,72 [m3/h]

In diesem Fall reicht bereits eine Vorpumpe mit 1 m3/h für den Betrieb aus.

Abbildung 11: CompactTurbo mit integriertem Antrieb.

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2.2.4 MagneticTurboUnsere Standard-Turbopumpen der Bau-reihe CompactTurbo sind normalerweiseauf der Vorvakuumseite mit einem ge-schmierten Kugellager mit Keramikkugelnund auf der Hochvakuumseite mit einempassiven, radial stabilisierend wirkendenwartungsfreien Permanentmagnetlagerausgestattet. Für spezielle Anwendungenwurden vollständig magnetisch gelagerteTurbopumpen entwickelt. Der Rotor wirddurch eine elektronische Regelung überElektromagnete in axialer Richtung in derSchwebe gehalten. Die radiale Positionie-rung kann entweder über Permanentmag-netlager oder ebenfalls elektronisch geregelt erfolgen.Extra niedrige Vibrationspegel ergebensich, da keine direkte Ankopplung desRotors an das Gehäuse mehr gegeben ist. Außerdem wird elektronisch eine Unwuchtkompensation vorgenommen, die etwaige Vibrationen weiter senkt. Sieliegen ca. eine Größenordnung tiefer als bei vergleichbaren kugelgelagertenTurbopumpen. Ein weiterer Vorteil ist, neben der auchvorvakuumseitigen Ölfreiheit, die völligeVerschleiß- und Wartungsfreiheit.Bei Stromausfall werden die Magnetlagerelektrisch aus Rotationsenergie gespeist.So werden Stromausfälle bis ca. 7 minüberbrückt. Bei länger dauernden Strom-ausfällen kommt der Rotor erst bei ca. 20 %der Nenndrehzahl über eingebaute Fang-lager sicher zum Stillstand. Auch beidefekter Elektronik, Lufteinbrüchen oderErdbeben kann der Rotor ohne Flutenmehrmals bis zum Stillstand ohne Scha-den abgebremst werden.Die Einbaulage der magnetgelagerten Turbopumpe, in Turbo-Drag und normalerTurbo-Technik ist beliebig.

Abbildung 13: MagneticTurbo 200 bis 1600 l/s.

Abbildung 12: Schnittbild einer MagneticTurbo mit Holweckstufe.

13

2.2.5 CorrosiveTurboFür das Pumpen von korrosiven Gasenmüssen Maßnahmen getroffen werden,die insbesondere den Lagerbereich undden Rotor vor Korrosion schützen. Hierzuwerden alle Oberflächen, welche mit Gasin Berührung kommen, mit einer Beschich-tung versehen oder aus Materialien gefer-tigt, die einem Angriff der korrosiven Gasewiderstehen. Das Vordringen des korrosi-ven Mediums in den Motorraum und beinicht magnetisch gelagerten Rotoren inden Lagerbereich wird durch das Einlas-sen eines Inertgases (Sperrgas) verhindert.Hierzu wird ein spezielles Sperrgasventil,das einen definierten Gasstrom in denMotorraum einlässt, an der Turbopumpeangebracht. Durch geeignete konstruktiveMaßnahmen wird eine dynamische Dich-tung erzeugt, welche die notwendige

Sperrgasmenge minimiert. Das Sperrgaswird zusammen mit dem korrosiven Gasüber die Vorpumpe aus dem System abge-pumpt. Entstehen im Prozess kondensierbareDämpfe, z. B. Aluminiumchlorid Al2Cl6, so besteht innerhalb des Pumpsystems die Gefahr der Kondensation. Um dies zuverhindern, müssen alle mit Gas inBerührung kommenden Oberflächenbeheizt werden. Dazu dient das Tempera-tur-Management-System (TMS), das dieTemperatur der inneren Oberflächen derTurbopumpe auf einen wählbaren Wertregelt. Mit Kenntnis der Dampfdruckkur-ven der kondensierbaren Gase kann dieKondensation und damit ein Zerstörenoder Zusetzen der Vakuumkanäle sicherverhindert werden.

Abbildung 14: CorrosiveTurbo mit integriertem Antrieb für die Korrosivgas- undProzesstechnik.

14

3. Betrieb von Turbopumpen

3.1 Antriebsgeräte

Der Rotor jeder Turbopumpe muss angetrieben und kontrolliert werden. Dies erfolgt mittels Antriebselektroniken, die je nach Bauart der Turbopumpe einenintegrierten Bestandteil oder eine separateEinheit bilden.

3.1.1 TC 100, 600 und 750 für

konventionelle TurbopumpenDer Antrieb von Turbopumpen erfolgt jenach Größe der Turbopumpe mittelsAntriebselektronik TC 100, 600 oder 750.Diese Geräte regeln den Motor währendder Hochlaufphase und die notwendigeAntriebsleistung nach Erreichen der Soll-drehzahl. Die TC-Reihe ist als sensorloserDC-Antrieb ausgelegt und modular aufge-baut. Die Antriebselektronik ist Bestandteilder Pumpe und kann durch weiteresZubehör je nach Bedarf ergänzt werden.

Über die reine Motorsteuerung hinaussind die Funktionen und Parameter desGerätes vielfältig. Eine kurze Aufzählungder wichtigsten Möglichkeiten wird hierangefügt, für die kompletten Funktionenwird auf die entsprechenden Bedienungs-anleitungen verwiesen.• Ein/Aus• frei wählbare Drehzahl• Flutventilsteuerung• Heizungssteuerung• Vorpumpensteuerung• Luftkühlungssteuerung• Vorwahl Stand-by-Drehzahl• Betriebsstundenzähler• Intervallbetrieb der Vorpumpe• Anzeige: Drehzahl, Leistungsaufnahme

und der Betriebsmodus bei verschie-denen Gasarten

• RS-485-Schnittstelle für PC- und Bussteuerung

• Fernbedienung etc.

1 Pumpe und Controller

2 Netzteil (TPS) mit

integriertem Bedien-

und Anzeigeteil DCU

3 Flutventil

4 Luftkühlung

5 Wasserkühlung

6 Heizung

7 Sperrgasventil

8 Relaisbox für

Vorpumpe

9 PC

7

1

8

5

6

Netzanschluss

DC-Stromversorgung

RS-485

RS-485

Messröhre

DCU-Anschluss

RS-485

Zubehör

TCS 010 Anschluss

TCS/TC-Anschluss

TCS/TC-Anschluss

TCS/TC-Anschluss

Netzanschluss

Vorpumpenanschluss

Netzanschluss

TCS/TC-Anschluss

2

3

4

9

Abbildung 15: Antriebskonzept

TC 100 mit Zubehör.

15

Bei der TC-Reihe besteht die kleinste lauf-fähige Einheit aus Turbopumpe inklusiveAntriebselektronik, alternativ sind für Pum-pen mit 24-VDC-Antrieb eine PrintkarteTCK 100 zur einfachen Integration in Anlagen erhältlich. Es ist ein Netzteil (24–140 V je nach Pumpentyp) sowie eineKühleinheit (Luft- oder Wasserkühlung)erforderlich. Umfangreiches Zubehör isterhältlich, z. B. Bedien- und Anzeigeeinheit(DCU), mit deren Hilfe alle Steuerungs-möglichkeiten der Turbopumpe genutztund alle Parameter angezeigt werden können. Flutventil, Heizung mit Schalt-relais, Relais für Vorpumpensteuerung und Sperrgasventil. DCU und Netzteil sindauch in einer Einheit als Rackeinschuberhältlich.

3.1.2 TCP 350 als separate

AntriebseinheitFür die CompactTurbo Pumpen der Größe071-521 ist alternativ ein separatesAntriebsgerät verfügbar. Für Anwendun-gen, z. B. im Forschungsbereich, wo Pum-pen hoher Strahlenintensität ausgesetztsind oder die Anlage nicht ausreichendPlatz bietet für Turbos mit integriertemAntrieb. Die Antriebseinheit TCP 350 verei-nigt Antriebsgerät, Leistungsteil, Anzeigeund Steuerung in einem kompakten Gerät.Die Parametrierung ist identisch der inte-grierten TC-Versionen und bietet erweiter-te Fernbedienungsfunktionen.

3.1.3 TCM 1601 für magnetisch

gelagerte TurbopumpenDer Antrieb von Turbopumpen mit magne-tischer Rotorlagerung erfolgt mittelsAntriebselektronik TCM 1601. Sie bestehtaus den Baugruppen Antrieb, Magnetlage-rung und integriertem Netzteil. DieAntriebselektronik ist serienmäßig aus-gerüstet mit LC-Display, Bedientasten,serieller Schnittstelle RS-485, Steckan-schluss für Fernbedienung (SPS-kompati-bel), Steckanschluss für Pumpstand-steuergerät TCS 180, Steckanschluss fürpotenzialfreie Relaiskontakte und Steckan-schluss für Batteriebox. Die Turbopumpewird über ein Kabel an die Antriebselektro-nik angeschlossen.Das Gerät regelt die Ansteuerung desMotors und die magnetische Lagerung desRotors. Magnetisch gelagerte Turbopum-pen sind mit kollektorlosen Gleichstrom-motoren mit 3-Phasen-Hall-IC-Antrieb aus-gerüstet. Die Positionserkennung des magnetischgelagerten Rotors erfolgt durch Wirbel-stromsensoren. Die an das TCM 1601anschließbaren Turbopumpen sind miteiner 3-Achsen-aktiven Magnetlagerungausgerüstet. Über die reine Motorsteue-rung und Magnetlagerung hinaus sind dieFunktionen und Parameter des Controllersähnlich denen des TC 600. Je nach Anwen-

Abbildung 17: TCM 1601.

Abbildung 16: TCP 350.

16


dung können die Betriebsparameter ange-passt und optionales Zubehör eingesetztwerden (Kapitel 3.2 ff.).An die Antriebselektronik können je nachBedarf zusätzliche Module angeschlossenwerden. Diese sind im Einzelnen:

TCS 180

Erweiterungsmodul zur Steuerung einesPumpstandes mit Vorpumpe und Vorvaku-umsicherheitsventil, Hochvakuumventilund diversen Druckmessröhren.

Batteriebox

Zur Versorgung der Magnetlager bis zumStillstand des Rotors kann eine Batterie-box (TBB) angeschlossen werden.

3.1.4 SchnittstelleDie Pfeiffer Vacuum-Antriebsgeräte sindmit einer RS-485-Schnittstelle mit PfeifferVacuum-Protokoll ausgerüstet. Feldbus-converter für Profibus und andere Syste-me können geliefert werden. Zum Betriebder Geräte mit einem PC steht ein Schnitt-stellenconverter RS-485 und RS-232 zurVerfügung.

3.2 Stand-by-Betrieb

Stand-by-Betrieb bei einer Drehzahl von 67 % der Nenndrehzahl ist dann sinn-voll, wenn nicht das volle Saugvermögenund die volle Kompression der Turbopum-pe benötigt werden. Die niedrigere Dreh-zahl führt zu einer erhöhten Lagerlebens-dauer, da der Verschleiß vermindert wird.Anwendungsfälle:• Zur Erhaltung eines Vakuums bei

längeren Messpausen, z. B. Urlaub,Wochenenden.

• Bei Versuchen und Messungen imhohen Druckbereich.

• Nach Erreichen bzw. Unterschreiten desbenötigten Endvakuums.

3.3 Drehzahlstellbetrieb

Wird bei einer bestimmten Prozessgas-menge ein zugehöriger Prozessdruckgewünscht, so kann zum Beispiel auf teureDrosselventile verzichtet werden, wenndas Saugvermögen der Turbopumpe übereine Regelung der Drehzahl verändertwird. Eine weitere Anwendung ist dieReduzierung der Drehzahl bei hohen Gas-lasten, um die Turbopumpe nicht ständigan der Leistungsgrenze zu betreiben.

3.4 Betriebsmodi bei

verschiedenen Gasarten

Durch Molekülreibung bei hohen Gaslas-ten erwärmt sich der Rotor einer Turbo-pumpe. Zum Schutz wird die vom Motorabgegebene Leistung begrenzt, z. B. fürschwere Edelgase, die alle eine geringespezifische Wärmekapazität haben undsomit wenig Wärme vom Rotor zum Pum-pengehäuse transportieren, ist die kriti-sche Rotortemperatur schon bei geringe-rer Leistung erreicht als beim Pumpenmehratomiger Gase. Für Edelgase (Ar, Xe,Kr) sind in den Antriebsgeräten TCM, TC,

D B

A

C

f0

Abbildung 18: Kennlinien für verschiedene Gasarten.

Hochlauf

Leis

tun

gsau

fnah

me

Drehzahl

C–D = Gas Mode »0«

A–B = Gas Mode »1«

17

TCK und TCP verschiedene Leistungsstu-fen (Gas Mode 0 und 1) programmiert undden jeweiligen Pumpentypen automatischzugeordnet (Abb. 18). Entsprechend derverwendeten Gasart ist der Betriebsmoduszu wählen. Im Drehzahlstellbetrieb wirdder eingestellte Modus ebenfalls mitberücksichtigt.

3.5 Heizung

Turbopumpen können zum Erreicheneines niedrigeren Enddruckes mit einerHeizung ausgestattet werden. Durch Hei-zen der Pumpe auf bis zu 120 °C werdendie Metallflächen von Rotor, Stator sowieGehäuseteilen entgast und es wird in kur-zer Zeit ein niedriger Druck erreicht. Vor-teilhaft ist eine CF-Flanschverbindung mitMetalldichtung. Die Heizung wird beiAnschluss an die Antriebselektronik nurbei einer festgelegten Drehzahl der Pumpeeingeschaltet. Die maximal zulässigeRotortemperatur der Pumpe ist 120 °C.Wird der Rezipient geheizt oder werdenTeile im Rezipienten bei hoher Temperaturbetrieben, so darf die in die Pumpe einge-strahlte Wärmeleistung den unter dentechnischen Daten angegebenen Wertnicht überschreiten! Gegebenenfalls sindgeeignete Abschirmbleche in den Rezipi-enten vor die Turbopumpe einzubauen.

3.6 Fluten

Die Turbopumpe wird nach Stillsetzenohne Belüftung durch Druckausgleich mitBestandteilen des Vorvakuumgases (Kon-densat) kontaminiert. Durch das Fluten derTurbopumpe mit trockenem Flutgas wirddie Kontamination durch die verlangsamteDiffusion weitestgehend ausgeschlossen.Um möglichst kurze Pumpzeiten zu errei-chen, sollte nach Abschalten der Turbo-pumpe oder spätestens bei Erreichen der20%igen Nenndrehzahl mit trockenemFlutgas belüftet werden. Vorzugsweise

wird zum Fluten das von der Antriebselek-tronik angesteuerte Flutventil eingesetzt.Flutfrequenz und Flutdauer können denBedürfnissen entsprechend festgelegt wer-den. Das Fluten kann auch manuell übereine Flutschraube (nur bei CompactTurbo)erfolgen. Der bei Pfeiffer Vacuum paten-tierte Flutanschluss leitet das Flutgas indie Kompressionsstufen. Das eintretendeGas verteilt sich von dort gleichmäßig aufdie Hoch- und Vorvakuumseite. Das Flut-gas darf nicht auf der Vorvakuumseite ein-gelassen werden, da sonst die im Vorvaku-umkanal befindlichen Kohlenwasserstoffemit auf die Hochvakuumseite transportiertwerden.

3.7 Schwingungen

3.7.1 FrequenzanalysenWährend der durchgängigen Qualitäts-prüfung werden für alle Turbopumpen Frequenzanalysen zur Beurteilung allerdynamischen Baugruppen herangezogenund beurteilt (siehe Datensammlung Seite 38–41).

3.7.2 DämpfungskörperWerden über die sehr niedrigen Schwin-gungsamplituden der Pfeiffer Vacuum Turbos hinaus zusätzliche Dämpfungs-maßnahmen erforderlich, sind als ZubehörDämpfungskörper erhältlich. Beim Einsatzvon Turbopumpen an vibrationsempfind-lichen Anlagen, z. B. Elektronenmikrosko-pen, Mikrosonden und verschiedenenAnalysegeräten können diese, je nachBedarf, eingesetzt werden. Bei diesenApplikationen sind direkte Ankopplungenan Komponenten mit höherer Schwin-gungsamplitude, z. B. der Vorpumpe, zu vermeiden. Die Dämpfung der Vibra-tionsamplituden ist etwa eine Dekade niedriger als die üblichen Turbopumpen-Frequenzen.

18


3.8 Magnetfelder

Bei Turbopumpen unterscheidet man: – äußere, auf die Pumpe wirkende

Magnetfelder – von der Turbopumpe ausgehende

magnetische Streufelder.

3.8.1 Turbopumpen in

MagnetfeldernStatische oder zeitlich begrenzte Magnet-felder erzeugen im Rotor einer Turbopum-pe Wirbelströme, die diesen erwärmen.Die hierfür nötige Energie wird demAntriebsgerät entnommen. Anhand derErhöhung der Strom- bzw. Leistungsauf-nahme kann ermittelt werden, ob einMagnetfeld noch zulässig ist. Die Grenz-werte liegen in der Regel bei einigen Milli-tesla. Die genauen Werte sind den Betriebs-anweisungen zu entnehmen. Wird mithöheren Magnetfeldern gearbeitet, so muss die Turbopumpe abgeschirmtwerden.Für senkrecht zur Rotorwelle gerichteteMagnetfelder kann man zylindrischeAbschirmungen aus Stahlblech, z. B. St 37(Baustahl), benutzen. Für Felder < 5 mT imInneren des Abschirmzylinders kann mandessen Wandstärke nach folgender Formelberechnen:

D = Zylinderdurchmesserd = WandstärkeBa = abzuschirmendes FeldBs = Sättigungsinduktion (für St 37: 1,6 T)

Bei gepulsten Magnetfeldern errechnetsich die maximal zulässige Feldstärke wiefolgt:

wobei Bmax die zulässige Feldstärke für dieverwendete Turbopumpe ist, t1 die Zeit, inder das Magnetfeld ansteht, und t2 dieZeit, in der das Magnetfeld ausgeschaltetist (siehe Datensammlung Seite 36).

3.8.2 Magnetfelder von

TurbopumpenDie Turbopumpen erzeugen Magnetfelder,die zum einen durch den Motor, zum ande-ren durch die verwendeten Permanent-magnetlager zustande kommen. Es gibteinen statischen Anteil sowie einen Anteileines magnetischen Wechselfeldes, das inguter Näherung ein Sinus mit der Fre-quenz der Drehzahl der Pumpe ist.

BmaxPuls = · Bmaxt1 + t2

t1√Gleichung 8.

d = D ·

Gleichung 7.

BaBs

19

3.9 SicherheitskonzeptBei Pfeiffer Vacuum wird die Sicherheits-auslegung immer nach dem neuestenStand der Technik durchgeführt und invielfältigen Crashtests nachgewiesen.

3.9.1 Betriebssicherheit der

TurbopumpeDie Turbopumpe wird durch eine Reihevon Maßnahmen vor Zerstörung durchFehlfunktion oder Fehlbedienunggeschützt. Im Einzelnen:

• Temperaturüberwachung: Turbopum-pen-Unterteile und Motoren sind mitTemperatursensoren bestückt, die bei Überschreiten der Grenzwerte dieMotorleistung reduzieren.

• Gaslastüberwachung: Bei Enddrehzahlwird nur eine bestimmte Leistung andie Turbopumpe abgegeben, um eineÜberhitzung des Rotors zu vermeiden.Da die Leistungsgrenze gasartabhängigist, besteht die Wahl zwischen verschie-denen Gasmodi für den Betrieb.

• Lufteinbruchsicherheit: Die Pumpensind mit Fanglagern ausgerüstet, die z. B. bei plötzlichem Lufteinbruch dieRotoren sicher zum Stillstand bringen.Der Verschleiß an den Fanglagern istdabei allerdings sehr hoch, weshalb sol-che Situationen nur auf Ausnahmefällebeschränkt bleiben sollten.

• Absicherung gegen Fremdkörper: AlsZubehör sind Splitterschutz und Schutz-gitter erhältlich, die auf der Hochvaku-umseite angebracht werden und Fremd-körper fern halten. Je nach Ausführungergeben sich hier allerdings Saugver-mögensverluste von 5–20 %.

3.9.2 Sicherheit für

BedienpersonalIm Falle eines Rotor-Stator-Crashs, derschlimmsten aller denkbaren Fehlfunktio-nen, wird die Rotationsenergie des Rotorsinnerhalb von Millisekunden an dasGehäuse übertragen. Hierbei entstehenhohe Drehmomente, die vom Rahmen derApparatur aufgenommen werden müssen.Gehäuse und Befestigungen der Turbo-pumpe sind so ausgelegt, dass weder Teileaus dem Inneren der Pumpe das Gehäusedurchschlagen noch die Befestigungen(bei ordnungsgemäßem Aufbau) abreißenkönnen. Dies wurde bei der Konstruktionberücksichtigt und durch entsprechendeCrashtests nachgewiesen. Bei der Installa-tion müssen die angegebenen Sicherheits-vorschriften (Anzahl Schrauben, Schrau-benqualität) genau beachtet werden!

Abbildung 19:HiMag™ 2400,

magnetgelagerteTurbopumpe

mit speziellem Sicherheitskonzept.

20

4. Anwendung und Dimensionierung von Turbop

In diesem Kapitel werden Hinweise gegeben, auf welche Einflussgrößen beibestimmten Anwendungen geachtet werden muss. Es sollen weiterhin grund-legende Kenntnisse vermittelt werden, diein die Lage versetzen, die Dimensionie-rung der Vakuumanlage für einen speziel-len Prozess zu verstehen bzw. selbst zuberechnen.Vor der Dimensionierung einer Pumpen-kombination sollten immer die Auswahl-kriterien geklärt sein und festliegen. Die nachfolgende Tabelle kann dabei helfen, die Basis für eine erfolgreicheDimensionierung zu schaffen.

In den folgenden Gleichungen und Berech-nungsbeispielen werden ausschließlich Sl-Basiseinheiten sowie mit dem Zahlen-faktor 1 abgeleitete Sl-Einheiten verwen-det. Neben dem Zahlenwert einer Mess-größe ist auch deren Einheit einzusetzen.Zur besseren Übersicht sind die Einheitenin eckige Klammern gesetzt. Es wird empfohlen, die Ergebnisse erst nach vollständiger Berechnung inandere Einheiten umzurechnen (sieheauch Seite 30).

4.1 Die wichtigsten Kenngrößen

Fragen zum System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Einheit

Volumen . . . . . . . . . . . . . . m3

Oberflächen und Materialien . . . . . . . . . . . . . . m2

Gaslast/Gasdurchsatz . . . . . . . . . mbar l/s

Gasart . . . . . . . . . . . . . . . . .

Gaskomposition . . . . . . . . . . . . . . . . .

Kondensationswahrscheinlichkeit . . . . . . . . . . .

Aggressivität . . . . . . . . . . . . . . . . .

Reaktionsprodukte . . . . . . . . . . . . . . . . .

Prozessdruck . . . . . . . . . . . . mbar

Basisdruck . . . . . . . . . . . . mbar

Weitere Einflussgrößen

Magnetfeld . . . . . . . . . . . . . . mT

Strahlung . . . . . . . . . . . . . .rad

Thermische Einflüsse . . . . . . . . . . . . . . .°K

Einbaulagen . . . . . . . . . . . . . . . . .

Bestehende periphere Sub-Systeme . . . . . . . . .

Fragen zur Turbopumpe . . . . . . . . . . .Einheit

Saugvermögen . . . . . . . . . . . . . . l/s

nominelles Saugvermögen . . . . . . . . . . . . . . l/s

effektives Saugvermögen . . . . . . . . . . . . . . l/s

Leitwertverluste . . . . . . . . . . . . . . l/s

Gasdurchsatz . . . . . . . . . mbar l/s

Leistungsgrenze . . . . . . . . . . . . . . .W

Drehzahlgrenze . . . . . . . . . . . . . . . .s-l

thermische Grenzen . . . . . . . . . . . . . . .°K

Kompression

Partialdrücke . . . . . . . . . . . . .mbar

Enddruck

Systemeinflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . .

Auspumpzeit

Vorpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . .

Hochvakuumpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2 Anwendungen

ohne Prozessgas

Grundsätzlich ist bei Arbeiten im Hoch-vakuum auf die Reinheit der Oberflächendes Vakuumbehälters und der Turbopum-pe zu achten. Ein Beispiel vorab: Ein Vaku-umbehälter enthält einen Ölfleck von 0,1 gMasse (relative Molekülmasse = 200). Welcher Gasfluss (Q) ergibt sich bei einerTemperatur von 300 K, wenn angenom-men wird, dass das Öl gleichmäßig innerhalb eines Tages (t) verdampft? Was bedeutet dies für das erreichbareEndvakuum in dieser Zeit bei Einsatz einerTurbopumpe mit 70 l/s Saugvermögen?Anzahl der Moleküle (N) in 0,1 g Öl (Masse M):

m = Masse

u = atomare Masseneinheit

mr = relative Molekülmasse

k = 1,38 ·10–23 Nm/K (Boltzmann-Konstante)

T = 300K

p · V = 3,0 · 1020 · 1,38 · 10–23 [Nm/K] · 300 [K]

= 1,24 Nm

= 1,24 __N · m3

m2

p · V = 1,24 Pa · m3

= 12,4 mbar · l

Der Gasfluss Q in mbar · l/s ist daher nachGleichung 2:

12,4 [mbar · l]Q =

86400 [s2]

= 1,43 · 10–4 mbar · l/s

Bei einer 70 l/s TMP ergibt sich der Druckzu p = Q/S = 2,1·10–6 mbar.

In diesem Beispiel kann am ersten Tagohne jeden weiteren Gasfluss kein Vakuum besser als 2,1·10–6 mbar erreichtwerden. In der Regel erfolgt aber dasAbdampfen von Verunreinigungen nichtgleichmäßig, sondern nimmt mit der Zeitab (s. u.). Dieses Beispiel zeigt, dassbereits eine kleine Verunreinigung auflange Zeit das Erreichen des gewünschtenEndvakuums verhindert.

4.2.1 Auspumpkurven Welche Zeit wird benötigt, um mit einergegebenen Konfiguration einen Vakuum-behälter auf ein bestimmtes Druckniveauzu evakuieren?

Zunächst muss mit Hilfe der Vorvakuum-pumpe ein ausreichendes Vakuum erzeugtwerden, bevor die Turbopumpe ihre volleDrehzahl und damit ihr volles Saugvermö-gen erreicht. Je nach Turbopumpen-Konzept (siehe Kapitel 2.2) kann dies zwischen 0,1 – 5 mbar liegen. Diese Zeit ist abhängig vom Saugvermögen der Vorpumpe und vom Volumen des Vakuum-behälters. Für den Druck in Abhängigkeitvon der Zeit gilt:

wobei p0 der Druck zur Zeit t = 0 ist, SV daseffektive Saugvermögen der Vorpumpe,das, bedingt durch Verluste in den Rohrlei-tungen, immer kleiner oder gleich demNennsaugvermögen ist (siehe Kapitel 5),und V das Volumen des Behälters.

21

umpen

N = mmr · u

Gleichung 9.

N = = 3,0 · 102010–4 [kg]

200 · 1,66 · 10–27 [kg]

p · V = N · k · T

Gleichung 10.

Gleichung 11.

p (t) = p0 · eSVV · t

22


Umgestellt nach der Zeit erhält man folgende Beziehung:

t1 bezeichnet hier die Zeit bis zum Einset-zen der Turbopumpe, wenn p0 der Anfangs-druck (i. d. R. Atmosphärendruck) und pv

der Startdruck für die Turbopumpe (z. B.0,1 mbar) ist. Im Anschluss an diese grobeEvakuierung beginnt die Wirkung der Turbopumpe nach der Formel:

STMP ist das effektive Saugvermögen der Turbopumpe, pe das gewünschte Endvakuum. Die Zeit vom Start bis zum Erreichen des Endvakuum ist dann:

tges = t1 + t2

Diese Formeln stellen eine Abschätzungdar, da das Saugvermögen von Vorpumpeund Turbopumpe nicht konstant über dengesamten Druckbereich ist. Weiterhin giltwegen der beschriebenen Ausgasungsef-fekte, die Berechnung nur bis zu einemEndvakuum von etwa 10–4 mbar, bei sehrsauberen Vakuumbehältern auch bis zutieferen Drücken. Dennoch kann mit Hilfedieser einfachen Beziehungen berechnetwerden, welche Saugvermögen von Vor-pumpe und Turbopumpe benötigt werden,wenn gewisse Anforderungen an die Aus-pumpzeit gestellt werden. Abbildung 20zeigt eine typische Auspumpkurve. DieBerechnung von Verlusten in den Verbin-dungsleitungen wird nötig, wenn Engstel-len (Verbindungen mit kleineren Durch-messern als den vorgesehenen Flanschenund/oder von großen Längen) vorhandensind. In diesem Fall können Nennsaugver-mögen und effektives Saugvermögendeutlich voneinander abweichen.

QLeck: Der Gasfluss bedingt durch Undich-tigkeiten des Vakuumsystems. Er ist zeit-unabhängig und verhindert dementspre-chend auf Dauer das Unterschreiten einesDruckes, der sich nach Gleichung 3 zu

pGL = QLeck / STMP

ergibt. Eine Anlage gilt als hinreichenddicht, wenn der Gleichgewichtsdruck pGL

etwa 10 % des Arbeitsdruckes beträgt. Soll beispielsweise ein Arbeitsdruck von10–6 mbar erreicht werden und hat die ver-wendete Turbopumpe ein Saugvermögenvon 100 l/s, so sollte die Leckrate nichtmehr als 10–5 mbar l/s betragen. Dies ent-spricht einem Leck von ca. 20 · 20 µm2

Größe. Leckraten <10–8 mbar l/s sind inder Regel gut erreichbar.

QDes,M: An den Innenflächen des Rezipien-ten werden durch Adsorption und Absorp-tion Gasmoleküle (vorwiegend Wasser)gebunden, die unter Vakuum nach und

Abbildung 20:Auspumpkurve

(20-Liter-Behälter) TMH 071 mit

Membran-Vorpumpe MVP 055.

0 1 2 3 4

10-5

10-6

10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

102

103m(bar)

(min)Auspumpzeit

Beh

ält

erd

ruck

Gleichung 12.

t1 = · ln SV pV

V p0

t2 = · ln STMP pe

V pV

Gleichung 13.

23

umpen

nach wieder in das Volumen gelangen. Die Desorptionsrate der Metall- und Glasoberflächen in der Vakuumanlageführt zu einem Gasanfall, der allerdingszeitabhängig ist. In guter Näherung kanndavon ausgegangen werden, dass dieAbnahme ab einem Zeitpunkt t > t0 linearmit der Zeit erfolgt. t0 wird typisch mit 1 hangenommen.

Der Gasanfall lässt sich damit beschreibenals:

Hierin ist qDes,M die flächenbezogeneDesorptionsrate des Werkstoffes (siehe Kapitel 7; Desorptionsraten), A die innere Oberfläche des Vakuumbehälters, t0 der Startzeitpunkt und t die Zeit. Mit denGleichungen 2 und 14 lässt sich nun nachUmstellung wiederum die Zeit bis zumErreichen des gewünschten Arbeits-druckes berechnen:

In der Formel wird vorausgesetzt, dass der Arbeitsdruck groß ist gegen den theoretischen Enddruck der Turbopumpe. Bei konstanten Gasströmen, wie z. B. Lecks, muss Gleichung 15 ergänzt werden:

wobei pend den theoretischen Enddruckder Turbopumpe nach Kapitel 1, Gleichung 1 bedeutet und Qconst dieSumme aller konstanten Gasströme ist.

Da freie Desorption erst nach der grobenEvakuierung des Vakuumbehälters einset-zen kann, ergibt sich die Gesamtzeit bis

zum Erreichen des Arbeitsdruckes unterBerücksichtigung der Desorption vonMetalloberflächen als

tges = t1 + t2 + t3.

Beispiel:

Ein Vakuumbehälter von 1 m3 Volumenund einer inneren Oberfläche von 6 m2 sollmithilfe einer Vorpumpe mit einem Saug-vermögen 16 m3/h und einer Turbopumpemit einem Saugvermögen von 200 l/s auf10–6 mbar evakuiert werden. Der Werkstoffder Vakuumkammer ist rostfreier Stahl,gereinigt und mit polierter Oberfläche.

Lecks seien vernachlässigbar. Mit welchenZeiten t1, t2 und t3 bzw. tges muss man rech-nen?

Nach Gleichung 12

Nach Gleichung 13

Nach Gleichung 15 mit

qDes,M = 2·10–8 mbar l––––––––s cm2 (bei t0 = 1h)

(siehe Kapitel 7; Desorptionsraten)

Die Gesamtzeit beträgt damit ca. 400 min.Die berechneten Zeiten sind in ihrem Verhältnis typisch für die Evakuierung von

t3 = S · pArb

qDes,M · A · t0

Gleichung 15.

QDes,M = qDes,M · A · tt0

Gleichung 14.

Gleichung 15a.

t3 = S · (pArb - pend) - Qconst

qDes,M · A · t0

t1 = · ln SV pV

V p0

t1 = · ln 16 [m3/h] 0,1 [mbar]1 [m3] 1013 [mbar]

= 0,58 h = 35 min

t2 = · ln STMP pe

V pV

t2 = · ln 200 [l/s] 10-4 [mbar]1000 [l] 0,1 [mbar]

= 34,5 s = 0,6 min

t3 = STMP · pArb

qDes,M · A · t0

= 6 h = 360 min

t3 = 200 [l/s] · 10–6 [mbar]2 · 10–8 [mbar · l/s · cm2] · 6 · 104 [cm2] · 1 [h]

24


Behältern. Während die Vorpumpe einemerkliche Zeit benötigt, bis sie den Startdruck für die Turbopumpe erreicht,evakuiert die Pumpe aufgrund ihres hohenSaugvermögens sehr schnell bis auf 10–4 mbar. Der längste Zeitabschnitt istjedoch für die Erzeugung des Vakuumsunter 10–4 mbar nötig. Der Verlauf ent-spricht in etwa der in Abbildung 20 gezeig-ten Auspumpkurve. Die Berechnung der Zeiten t1 und t2 ist ver-hältnismäßig genau möglich, während dieZeit t3 sehr stark von der Oberflächenbe-schaffenheit bzw. der Desorptionsrate desVakuumbehälters abhängt.

4.2.2 Druckbereich

10-6 bis 10-8 mbarUm innerhalb vertretbarer Zeiten in denDruckbereich unterhalb 10–6 mbar vorzu-stoßen, sind verschiedene Maßnahmennötig:1. Ausheizen (siehe 4.2.3.1)

2. Fluten mit trockenem Flutgas

Beim Stillsetzen der Anlage sollte diesemit einem trockenen Flutgas (z. B. Stick-stoff) belüftet werden. Auf diese Art wirdeine Belegung der Wand mit Wassermo-lekülen z. B. aus der Umgebungsluft ver-hindert, die wegen starker Adhäsionskräftenur schwer desorbieren. Das Flutgasadsorbiert an den Innenflächen und desor-biert beim erneuten Start der Anlage sehrgut, so dass die Auspumpzeiten deutlichverringert werden.Bei Betrieb unterhalb 10–6 mbar erhält dieDesorption von Kunststoffoberflächen, insbesondere der Dichtungen, größereBedeutung. Die Oberfläche der Dichtungenist verhältnismäßig klein, die zeitlicheAbnahme der Desorptionsrate jedochungünstiger als bei Metalloberflächen. InNäherung kann davon ausgegangen wer-den, dass die zeitliche Abnahme nicht line-ar mit der Zeit, sondern nur mit der Wurzelaus der Zeit erfolgt. Dieser Unterschiedergibt sich, da Kunststoffe hauptsächlich

die in ihnen gelösten Gase abgeben, diezunächst an die Oberfläche diffundierenmüssen. Nach längeren Abpumpzeitenkann daher die Desorption von Kunststof-fen über die der Metalloberflächen domi-nieren. Der Gasanfall durch Kunststoff-oberflächen lässt sich beschreiben als

wobei A die Oberfläche der Kunststoffe imVakuumbehälter und qDes,K die flächenspe-zifische Desorptionsrate für den entspre-chenden Kunststoff bezeichnet. Die Kalku-lation der entsprechenden Drücke sowieAbpumpzeiten erfolgt dann analog demauf Seite 23 gezeigten Beispiel.Ein weiterer Prozess, der zu Gasanfallführen kann, muss in diesem Druckbereichberücksichtigt werden: die Gaspermeationvon Wänden und Dichtungen. Gasmo-leküle können von außen durch das Gefü-ge, insbesondere der Dichtungen, eindrin-gen und in den Vakuumbehälter diffun-dieren. Dieser Prozess ist zeitunabhängig,führt also zu einer dauernden Erhöhungdes angestrebten Enddruckes. Der Permeationsgasstrom ist abhängig vomDruckgefälle p/x (x = Wandstärke, p = Außendruck, i. d. R. Atmosphäre), derGröße der Oberfläche des Kunststoffesund der Permeationskonstanten kPerm, alsodem verwendeten Material:

Mithilfe der im Anhang (Kapitel 7; Permeationskonstanten) gegebenen Werte kann abgeschätzt werden, ob diePermeation für eine gegebene Anordnungberücksichtigt werden muss.

QDes,K = qDes,K · A ·t0

t√Gleichung 16.

QPerm = kPerm · · Apx

Gleichung 17.

25

umpen

4.2.3 Druckbereich

unter 10–8 mbarUm in diesen Druckbereich vorzustoßen,sind folgende Voraussetzungen zu erfüllen: a) Die Turbopumpe muss für den gefor-

derten Enddruck die erforderlichenKompressionsverhältnisse aufweisen.

b) Es sind Metalldichtungen (CF-Flansch-verbindungen) erforderlich.

c) Pumpe und Apparatur müssen ausge-heizt werden.

d) Lecks müssen vermieden und vor Ein-schalten der Heizung beseitigt werden(Helium-Lecksucher verwenden!).

e) Es ist sauberes Arbeiten erforderlich, d. h., alle Flächen gründlich reinigenund zur Montage fettfreie Handschuheverwenden.

f) Zum Belüften trockenes Flutgas verwenden.

4.2.3.1 AusheizenNach der Montage wird die Apparatur ein-geschaltet und nach Erreichen der End-drehzahl werden Pumpe und Vakuumkam-mer beheizt. Während des Heizens sindalle Messröhren zu betreiben und inZeiträumen von 10 h zu entgasen. Um inden Druckbereich 10–10 mbar vorzustoßen,sind bei Edelstahlbehältern und Verwen-dung von Metalldichtungen Ausheiztem-peraturen von 120 °C und Heizzeiten vonca. 48 h ausreichend. Das Ausheizen sollso lange fortgesetzt werden, bis das100fache des erwarteten Enddruckeserreicht ist. Dann werden die Heizungenvon Pumpe und Vakuumkammer abge-schaltet. Nach dem Abkühlen wird wahr-scheinlich der gewünschte Enddruckerreicht. Bei Drücken < 5 ·10–10 mbar undgroßen inneren Oberflächen ist die Ver-wendung von Titan-Sublimationspumpenvon Vorteil, die den aus Metallen austre-tenden Wasserstoff mit hohem Saugver-mögen pumpen.

4.2.3.2 RestgasspektrumFür das Arbeiten im UHV kann es vonBedeutung sein, welche Zusammenset-zung das Restgas in der Vakuumkammeraufweist.Aufgrund der geringen relativen Molekül-masse (M = 2) von Wasserstoff ist dasDruckverhältnis der Turbopumpe für die-ses Gas am geringsten. Mit der Kenntnisdes entsprechenden Partialdrucks vonWasserstoff im Vorvakuum kann ermitteltwerden, welchen Anteil dieses Gas imRestgas haben wird. Meist ist dieser Anteilim Verhältnis zu anderen Gasen dominie-rend. Bei nicht sauberen bzw. nicht gutausgeheizten Vakuumkammern sind dieAnteile von Wasser und des FragmentesHO groß. Lecks machen sich durch Anwesenheit der Peaks von Stickstoff (M = 28) und Sauerstoff (M = 32) bemerkbar (VerhältnisN2/O2 � 4/1). Kohlenmonoxid CO erscheintebenfalls bei M = 28 und ist daher nichtohne Weiteres von Stickstoff zu trennen,Kohlendioxid bei M = 44. Schwerere Gase,wie z. B. Moleküle der Vorpumpenöle oderderen Fragmente, werden aufgrund derhohen molekularen Massen und der da-raus resultierenden hohen Kompressions-verhältnisse sehr effektiv aus der Kammerfern gehalten. Ein typisches Restgasspek-trum in einem sauberen, von einer Turbo-pumpe evakuierten Vakuumbehälter zeigtdie Abbildung 21.

Pa

rtia

ldru

ck 10-9

10-10

10-11

10-12

10-13

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

H2

C

O

OH

H2O

N2+CO

CO2

relative Molekülmasse M

Abbildung 21: Typisches Restgasspektrum einer Turbopumpe.

26


4.3 Anwendungen

mit Prozessgas

4.3.1 Geringe Gaslasten

< 0,1 mbar l/sBei Betrieb mit Prozessgasen steht nichtdie Erzeugung eines möglichst reinenVakuums im Vordergrund, sondern in derRegel die Aufrechterhaltung einesDruckes, bei dem der Prozess laufen soll(Abbildung 22). Für den Gleichgewichts-druck PGL in der Vakuumkammer ergibtsich nach Gleichung 3:

QProzesspGL =Seff

Bei den hier betrachteten geringen Gaslas-ten liegt der berechnete Gleichgewichts-druck auch bei kleinen Turbopumpen nochunterhalb weniger 10–3 mbar. Damit ist Seff

(wenn keine Verluste in den Verbindungenvorliegen, siehe Kapitel 5) das angegebeneSaugvermögen der Turbopumpe im mole-kularen Bereich. Die kleinstmöglichePumpe für den Prozess ist daher aus die-ser Gleichung, unter Verwendung des inden technischen Daten genannten Nenn-saugvermögens, zu ermitteln. Werden(zeitweise) höhere Drücke benötigt, so gibtes verschiedene Möglichkeiten:

• Einbau eines Regelventils zwischenTurbopumpe und Kammer (schnelleRegelcharakteristik – teuer).

• Reduzierung der Drehzahl der Turbo-pumpe (langsame Regelcharakteristik –keine Mehrkosten).

Für die Wahl der Vorpumpengröße ist ebenfalls Gleichung 3 zu benutzen. Der berechnete Vorvakuumdruck PVV beider im Prozess gefahrenen Gaslast solltehöchstens 50 % der maximalen Vorvaku-umverträglichkeit der Turbopumpe betra-gen. Zu beachten ist natürlich auch diegewünschte Evakuierungszeit t1

(Gleichung 11).Eine ausreichende Kühlung der Turbo-pumpe ist sicherzustellen, da durch Gas-reibung der Rotor gebremst wird. Diezusätzlich zur Aufrechterhaltung der Dreh-zahl nötige Leistung wird dem Antriebs-gerät entnommen und führt zu einer Tem-peraturerhöhung von Rotor und Pumpe.Durch Wärmestrahlung und -leitungerwärmt sich die gesamte Turbopumpe.Bei geringen Gaslasten ist meist eineZwangskühlung mittels Ventilatoren aus-reichend, um Überhitzung und damit einAbschalten der Turbopumpe zu verhin-dern.

4.3.2 Hohe Gaslasten > 0,1 mbar · l/sWie schon im Kapitel 2 erwähnt, nimmtdas Saugvermögen der Turbopumpe zuhöheren Drücken hin ab. Ist der geforder-te Gleichgewichtsdruck > 10–3 mbar, dannmuss aus den Saugvermögenskurven derTurbopumpe das zu diesem Druck gehöri-ge Saugvermögen entnommen und zurBerechnung nach Gleichung 2

QSTMP = pHV

benutzt werden. Außerdem ist zu beach-ten, ob die gewählte Turbopumpe diegewünschte Gaslast auf Dauer ohne Über-lastung pumpen kann.

PGL

PVV

SeffTurbo

QProzess

Abbildung 22: Schematischer

Aufbau einer Vakuumapparatur.

27

umpen

Bei hohen Gaslasten werden Turbopum-pen hohen Beanspruchungen ausgesetzt.Durch die Gasreibung werden die Rotorenbis zu 120 °C aufgeheizt, dazu kommenEffekte durch die unterschiedliche Wärme-dehnung der verschiedenen verwendetenMaterialien. Die maximal zulässigen Gas-lasten ergeben sich durch die Begrenzungentweder der zur Verfügung stehendenAntriebsleistung oder der maximal zulässi-gen Betriebstemperatur des Rotors (sieheauch Kapitel 3.4). Da die Gasreibungswer-te von der Molekülmasse der gepumptenGase abhängig sind, erzeugen leichteGase wie Wasserstoff und Helium kaumReibung. Hier ist die Begrenzung oftmalsauch durch die Größe der Vorpumpe gege-ben. Die Vorpumpe muss so ausgewähltwerden, dass der durch die Gaslast entste-hende Druck pvv=Q/Svv bei max. 50 % desmaximalen Vorvakuumdruckes der Turbo-pumpe liegt. Es ist darauf zu achten, dassbei Verwendung langer Vorvakuumleitun-gen am Auspuff der Turbopumpe dererforderliche Druck noch eingehalten wird.Bei Turbo-Drag-Pumpen ist die Leistungs-aufnahme und damit die Rotortemperaturweitgehend unabhängig vom Vorvakuum-druck. Da ein großer Teil der in den Rotoreingespeisten Leistung über Wärmelei-tung durch das Gas an das Pumpengehäu-se abgegeben wird, spielt auch die spezifi-sche Wärmekapazität der Gase für das sicheinstellende Temperaturniveau des Rotorseine Rolle. Schwere Edelgase führen zusehr hohen Temperaturen, da deren spezi-fische Wärmekapazität und damit der Wär-metransport zum Gehäuse gering ist.In jedem Fall muss die in die Turbopumpeeingespeiste und in Wärme umgewandelteLeistung über eine Wasserkühlung abge-führt werden. Maximal mögliche Gaslas-ten und die nötigen Kühlwassermengenund -temperaturen sind den Betriebsan-weisungen der entsprechenden Turbo-pumpe zu entnehmen.

Zur Vermeidung von Rotorüberhitzung beizu hohen Gaslasten sind Leistungskennli-nien in den Antriebsgeräten gespeichert(siehe auch Seite 16, Kapitel 3.4, Abb. 18).Es besteht die Wahl zwischen Gasart 0(schwere Edelgase, Werkseinstellung) undGasart 1 (alle anderen Gase). In Gasart 0sind die zulässigen Leistungen aufgrundder o. g. Ursachen niedriger. Für denBetrieb der Turbopumpe ist daher Folgen-des zu beachten: Je nach Gasart und Pum-pentyp wird die Drehzahl der Turbopumpereduziert, wenn die zulässige Gaslast fürdie Nenndrehzahl überschritten wird. Ent-sprechend der Leistungskennlinie, ergibtsich ein Gleichgewicht bei einer bestimm-ten Drehzahl unterhalb der Nenndrehzahl.Diese ändert sich jedoch bei Schwankun-gen der Gaslast. Um eine konstante Dreh-zahl und damit einen stabilen Prozess zugewährleisten, sollte die Gleichgewichts-drehzahl für den Prozess ermittelt unddanach über den Drehzahlstellbetrieb eineDrehzahl etwas unterhalb dieses Gleichge-wichts vorgewählt werden. Die Maßnahmen bei Betrieb mit korrosi-ven und kondensierbaren Gasen wurdenbereits in Kapitel 2.4 angesprochen. Hiersei nur noch einmal darauf hingewiesen,dass in solchen Fällen spezielle, beschich-tete Pumpen (C-Versionen) eingesetzt wer-den müssen.

28

5. Verluste in Zu- und Ableitungen

Durch Verbindungsleitungen zu Rezipien-ten werden die Saugvermögen von Vaku-umpumpen reduziert. Die Querschnittesollten daher immer möglichst groß unddie Leitungen kurz gewählt werden. Dasfolgende Kapitel liefert die Berechnungs-grundlagen für die Verluste in den Zu- undAbleitungen. In den Gleichungen des Kapi-tels 4 ist gegebenenfalls das Saugvermö-gen durch das effektive Saugvermögen zuersetzen, um die richtigen Auspumpzeitenbzw. Gleichgewichtsdrücke zu ermitteln.

Auf der Hochvakuumseite ist der Druck soniedrig, dass in der Regel molekulare Strö-mung herrscht. Die Bedingung hierfür istnäherungsweise:

p · d < 10–2 Pa · m

wobei p den Druck und d den Durchmes-ser der Verbindung bedeutet. Bei moleku-larer Strömung sind Stöße der Moleküleuntereinander sehr selten. Sie bewegensich praktisch frei von Wand zu Wand. Auf der Vorvakuumseite ist diese Bedin-gung meist nicht erfüllt; hier herrscht einelaminare Strömung, die durch die Stößeder Moleküle untereinander bestimmtwird. Für die Berechnung des effektiven Saug-vermögens ist die Kenntnis der Leitwerteder Verbindungsleitungen notwendig. Esgilt allgemein:

wobei Snenn das Nennsaugvermögen derPumpe und Lgesamt der Gesamtleitwert derVerbindungsleitung ist.

5.1 Leitwerte bei

molekularer Strömung

Die Leitwerte einzelner Bauelemente werden durch die gegebene Geometriemitbestimmt. Wir betrachten nachfolgendübliche Bauelemente für den Einsatz imVakuum. Bei einer Blende ist der Leitwertdurch die Querschnittsfläche A und durch

die mittlere Teilchengeschwindigkeit –c desGases gegeben (siehe Kapitel 7; Zusam-mensetzung der Luft).

Hierbei ist:

kg · m2

R = 8,3145 s2 · mol · K

(allgemeine Gaskonstante)

T = 293 K � 20 °C (Raumtemperatur)

M = 0,0288 kg/mol (mittlere Molmasse für Luft)

–c = 464 m/s (mittlere thermischeGeschwindigkeit für Luft bei 293 K � 20 °C)

Bei runden Rohren der Länge l (l >> d) giltfür Luft bei 293 K:

= + 1Seff

1Snenn

1Lgesamt

Gleichung 18.

Gleichung 19.

LBL = –c = –cd2 · π16

A4

8RT–c = πM

Gleichung 20.

√

Gleichung 21.

LRohr = –c = –cd3 · π12 · L

A · d3 · L

29

Bei kurzen Rohren (l ≤ d) bestimmt manden Leitwert wie folgt:

Der Gesamtleitwert einer Verbindungslei-tung aus mehreren Teilstücken wirdberechnet mit:

LBL ist der Blendenleitwert der kleinstenÖffnung (siehe Gleichung 19). Er ist nur dann zu berücksichtigen, wenn im Verlauf der Leitung eine Querschnitts-verengung auftritt, die kleiner ist als dieAnsaugöffnung der Turbopumpe. Der Leitwert der Ansaugöffnung ist bei derAngabe des Saugvermögens bereitsberücksichtigt. LRohr1, LRohr2 usw. sind dieLeitwerte der einzelnen Rohrabschnitte(siehe Gleichung 21). Ist der Pumpenflanschdurchmesser kleineroder gleich dem Durchmesser der Verbin-dungsleitung, so ist nur der Leitwert fürdie Rohrlänge zu berücksichtigen.

Beispiel:Eine TMH 521 mit Flansch DN 160 (Snenn =500 l/s) wird über ein 0,2 m langes Rohrmit Innendurchmesser 0,1 m an einenRezipienten angeflanscht. Wie groß ist daseffektive Saugvermögen an der Kammer(gemäß vorstehenden Gleichungen 18-23)?

Das effektive Saugvermögen an der Kam-mer beträgt nur noch ca. 210 l/s. Einedirekt angeflanschte TMH 261 mit 210 l/sNennsaugvermögen würde also das glei-che Ergebnis bringen. Bei Verwendungeiner Verbindung mit gleichem Durchmes-ser des Pumpenflansches (0,16 m) sinkt das effektive Saugvermögen nur auf430 l/s. Nochmals zusammengefasst ergibtsich der Gesamtleitwert einer Vakuumlei-tung aus:

• Blendenleitwert des engsten Quer-schnitts im Verlauf der Leitung, derenger ist als der Ansaugquerschnitt der Turbomolekularpumpe;

• den Leitwerten der einzelnen Leitungs-abschnitte.

= + 1L

1LBL

1LRohr

Gleichung 22.

= + + +....1Lges

1LBL

1LRohr1

1LRohr2

Gleichung 23.

= + = 2,74

= + = + = 4,74

Lges = 0,364 = 364

0,103 [m3] · π · 464 [m/s]12 · 0,2

sm3

sm3

m3

sls

Seff = 0,210 = 210m3

sls

1Seff

1Lges

10,500

10,364

1Snenn

11 1Lges 0,102 [m2] · π · 464 [m/s]

16

30

5. Verluste in Zu- und Ableitungen

Beispiel: Turbopumpe mit drei zusätzli-chen Rohrleitungselementen unterschied-licher Geometrie und der Annahme, dassLuft bei 20 ºC gepumpt werden muss:

(1) Rohrdurchmesser 0,25 m, Länge 0,5 m

LRohr1 = 121,5 [m/s] · 0,253 [m3] /0,5 [m] = 3,797 m3/s

(2) 90°-Bogen, Rohrdurchmesser 0,2 m,

gestreckte Länge 0,5 · π/2

Der Leitwert eines Rohrknies oder einesRohrbogens der Achslänge l ist bei Mole-kularströmung bis auf wenige Prozentgleich dem Leitwert eines geraden Rohresder Länge l.

LRohr2 = 121,5 [m/s] · 0,23 [m3] (π · 0,5 [m]/2) = 1,238 m3/s

(3) Rohrdurchmesser 0,16 m, Länge 0,1 m

LRohr3 = 121,5 [m/s] · 0,163 [m3]/0,1 [m] = 4,977 m3/s

Durchmesser des engsten Querschnitts im

Verlauf der Leitung 0,16 m

LBlende = 91,1 [m/s] · 0,162 [m2] = 2,333 m3/s

Der Gesamtleitwert der Leitung beträgt

1/Lges = 1/LRohr1 + 1/LRohr2 + 1/LRohr3 +

1/LBlende

= 1/3,797 [m3/s] + 1/1,238 [m3/s] +

1/4,977 [m3/s] + 1/2,333 [m3/s]

= 1,700 s/m3

Lges = 0,588 m3/s = 588 l/s

Das effektive Saugvermögen ergibt sichnach Gleichung 18.

5.2 Leitwerte bei

laminarer Strömung

Im Gegensatz zu der molekularen Strö-mung, bei der der Leitwert unabhängigvom Druck ist, steigt der Leitwert im Falleder laminaren Strömung mit dem Druckan. Für ein langes Rohr, l >> d gilt:

η ist die Viskosität des Gases (ηLuft = 18,2 · 10–6 kg/m · s), d und l sindDurchmesser und Länge des Rohres, p1 und p2 die Drücke auf beiden Seiten derVakuumleitung.

Verblockung

Ab einem gewissen Flächenleitwert trittkeine weitere Erhöhung mehr ein: DieStrömung hat Schallgeschwindigkeiterreicht und kann nicht größer werden.Dieser Fall wird Verblockung genannt undtritt bei Luft von 20 °C ab einem Leitwertvon

Gleichung 24.

3

1

0

2

LRohr,lam = · · π128 · η

d4

lp1 + p2

2

TMP

DN 200

DN 200

DN

160

DN 200

ø 0,25 m

ls= 0,785 m

l= 0,5 m

R= 0,5 m

l= 0,1 m

90°-Bogen

31

auf. A ist die Durchtrittsfläche der Strömung. Für die Berechnung ist der jeweils kleinereLeitwert der Gleichungen 24 und 25 zubenutzen. Das effektive Saugvermögenergibt sich dann aus Gleichung 18.

Beispiel:Welches effektive Saugvermögen hat eineVorpumpe mit dem Nennsaugvermögen16 m3/h, die über eine 1 m lange Vorvaku-umleitung mit 2,5 cm Durchmesser mitdem Vakuumbehälter verbunden ist, beiden Drücken 1000, 100, 1 und 0,1 mbar?

1. Verblockungsleitwert nach Gleichung 25:

Lmax = 0,0252 [m2] · π/4 · 200 [m/s]= 0,098 m3/s= 98 l/s

2. Rohrleitwert nach Gleichung 24:

LRohr, 1000 == 53 m3/s= 53000 l/s

3. Rohrleitwert bei 100 mbar, 1 mbar,

0,1 mbar

Wegen Proportionalität zu p:

LRohr, 100 = 5300 l/sLRohr, 1 = 53 l/sLRohr, 0,1 = 5,3 l/s

4. Wegen Lmax < LRohr, 1000 und

Lmax < LRohr, 100 ist nach Gleichung 18:

Seff, 1000 = Seff, 100

= 1/(1/98 [l/s] + 1/4,4 [l/s] )= 4,21 l/s

Im oberen Druckbereich entspricht daseffektive Saugvermögen nahezu demNennsaugvermögen.

Im niedrigen Druckbereich wird das effek-tive Saugvermögen durch die Leitungdeutlich verringert. Dies ist insbesonderewichtig für die Berechnung des Gleichge-wichtsdruckes bei Gaslastbetrieb.Eine weitere, für die Grobevakuierung desVakuumbehälters wichtige, aber schwerkalkulierbare Reduzierung des Saugver-mögens ergibt sich, wenn über die Turbo-pumpe evakuiert wird. Die Turbopumpestellt vor Erreichen der Betriebsdrehzahleinen Widerstand dar. Dieser innere Leit-wert kann die Auspumpzeiten verlängern.Je nach Größe liegt der Leitwert derPumpe zwischen ca. 10 und 100 l/s (Ver-blockung) und hat bei Verwendung sehrgroßer Vorpumpen merklichen Einflussauf die effektiven Saugvermögen beihöheren Drücken bzw. die Auspumpzeiten.

Gleichung 25. Seff, 1 = = 4,1 l/s+1 · [s]

53 · [l]1 · [s]

4,4 · [l]

1

Seff, 0,1 = = 2,4 l/s+1 · [s]

5,3 · [l]1 · [s]

4,4 · [l]

1

Lmax = A · 200 ms

32

6. Anwendungsbeispiele

IonenimplantationsanlagenDotierung von Halbleitern. Die zu dotierenden Atome werden ionisiert,beschleunigt und auf das Halbleitertarget geschossen. Zwei CompactTurbo521 Pumpen. Varian Semiconductor Inc., USA

Induktiv gekoppeltes PlasmamassenspektrometerFür analytische Herausforderungen, wie chemische Analysen, Trinkwasser-reinheit, Weinanalyse und biologische Probenentnahme von Korallen. SplitFlow™ Turbo 261-250. Thermo Elemental, UK

33

Vakuumkammer zur Herstellung von LC-DisplaysVakuumkammer zum Einfüllen von cholesterischenFlüssigkristallmaterialien (CLC). CompactTurboTMH 261, Drehschieberpumpe Duo 5, Duo 20 undDuo 35, Kompakt-Prozess-IonisationsvakuummeterIMR 265 und Ventil EVR 116. LC-Tech, Schweden

Halbautomatische Wafer-Bonding AnlageVollautomatische Kassette-zu-Kassette Ausrichtungs- und Bondingfunktionfür mikroelektro-mechanische Systeme und die „Silizium auf Isolator“-(SOI)-Herstellung. Moderne Spritzbeschichtungstechnologie. Turbomolekular-pumpe TMH 071 P und Membranpumpe. EVGroup, Österreich

34

6. Anwendungsbeispiele

Glasbeschichtungsanlage. Beschichtung von Architekturglas mit 15 CompactTurbo 2201 Pumpen.Von Ardenne Anlagentechnik, Dresden, Deutschland

Glas-Beschichtungsanlage mit 22 TPH 2101 UP.Alle elektrischen Bauteile, die zum Betreiben derPumpen notwendig sind, befinden sich in einemSchaltschrank der Schutzklasse IP 54. Die Pumpenwerden durch ein Profibusnetzwerk gesteuert.

Saint Gobain Glass, Frankreich

35

Brillenglas-BeschichtungsanlagenErzeugung von Anti-Reflexionsschichten auf Linsen. CompactTurbo TPH 2101,Drehschieberpumpe DUO 65 und Ventile EVB 100, EVB 040. Satis, Italien

Classic 580 Doppelpumpstation mit zwei TMH 2201 Turbomolekularpumpen, ohne Bypass. Pfeiffer Vacuum

36

7. Datensammlung

Werkstoff Oberflächen- Zustand der Desorptionsraten1) qDes

beschaffenheit Oberflächen

1 h 4 h 10 h

Stahl, rostfrei blank gereinigt 2,7 · 10-7 5,4 · 10-8 2,7 · 10-8

Stahl, rostfrei poliert gereinigt 2 · 10-8 4 · 10-9 2 · 10-10

Stahl, rostfrei gebeizt ausgeheizt 1 hmit normaler Luft geflutet 1,4 · 10-9 2,8 · 10-10 1,4 · 10-10

Stahl, rostfrei kugelgestrahlt ausgeheizt 1 hmit normaler Luft geflutet 3 · 10-10 6,5 · 10-11 4 · 10-11

Stahl, Ni-plattiert poliert gereinigt 2 · 10-7 1,5 · 10-8 5 · 10-9

Stahl, Cr-plattiert poliert gereinigt 1,3 · 10-8 2,2 · 10-9 1,2 · 10-9

Stahl verrostet 6 · 10-7 1,6 · 10-7 1 · 10-7

Stahl blank gereinigt 5 · 10-7 1 · 10-7 5 · 10-8

Stahl kugelgestrahlt gereinigt 4 · 10-7 8 · 10-8 3,8 · 10-8

Aluminium gereinigt 6 · 10-8 1,7 · 10-8 1,1 · 10-8

Messing gereinigt 1,6 · 10-6 5,6 · 10-7 4 · 10-7

Kupfer gereinigt 3,5 · 10-7 9,5 · 10-8 5,5 · 10-8

Porzellan glasiert 8,7 · 10-7 4 · 10-7 2,8 · 10-7

Glas gereinigt 4,5 · 10-9 1,1 · 10-9 5,5 · 10-10

Acrylglas 1,6 · 10-6 5,6 · 10-7 4 · 10-7

Neopren 4 · 10-5 2,2 · 10-5 1,5 · 10-5

Perbunan 4 · 10-6 1,7 · 10-6 1,3 · 10-6

Viton 1,2 · 10-6 3,6 · 10-7 2,2 · 10-7

Viton 4 h ausgeheizt bei 100 °C 1,2 · 10-7 5 · 10-8 2,8 · 10-8

Viton 4 h ausgeheizt bei 150 °C 1,2 · 10-9 3,3 · 10-10 2,5 · 10-10

Teflon entgast 8 · 10-7 2,3 · 10-7 1,5 · 10-7

1) Durch diverse Vorbehandlungen können die Desorptionsraten verbessert werden (z. B. wasserstofffrei glühen).

Desorptionsraten

Basisgröße Basiseinheit Einheitenzeichen

Länge Meter mMasse Kilogramm kgZeit Sekunde sElektrische Stromstärke Ampere AThermodyn. Temperatur Kelvin KStoffmenge Mol molLichtstärke Candela cd

Sl-Basiseinheiten

Größe Definition Formel Einheit Einheitenzeichen

Kraft Masse x Beschleunigung 1 kg · m/s2 Newton NDruck Kraft/Fläche 1 N/m2 Pascal PaArbeit Kraft x Weg 1 N · m Joule JLeistung Arbeit/Zeit 1 J/s Watt W

Abgeleitete Sl-Einheiten mit besonderen Namen

mbar · ls · cm2� �

37

Permeationskonstanten qPerm bei 20 °C

Werkstoff CO2 H2 He O2 N2 Ar

Viton A 6 · 10-12 3,5 · 10-12 7,5 · 10-12 – – –Perbunan – 7,5 · 10-12 7,5 · 10-12 6 · 10-13 – 1,3 · 10-12

Neopren 2 · 10-11 7,5 · 10-12 7,2 · 10-12 1,4 · 10-12 1,9 · 10-13 1,2 · 10-12

PTFE 1,2 · 10-13 1,8 · 10-11 5,3 · 10-10 7,5 · 10-12 2 · 10-12 4,4 · 10-12

Gummi 7 · 10-11 3,4 · 10-11 2,2 · 10-11 2 · 10-11 5,3 · 10-12 1,5 · 10-12

Vespel (Polyamide) 2 · 10-13 – 1,9 · 10-12 1 · 10-13 3 · 10-14 –Silicon 25 · 10-10 9,5 · 10-10 2,9 · 10-10 5 · 10-10 2,7 · 10-10 5,3 · 10-10

Permeationskonstanten

m2

s[ ]

Gasart Partialdruck mittlere mittlere

in mbar Geschwindigkeit c– Molekülmasse

in m/s kg/mol (20° C)

Stickstoff (N2) 791 471 28Sauerstoff (O2) 212 440 29Argon (Ar) 9,46 394 40Wasserdampf (H2O) ≤ 23 587 18Kohlendioxid (CO2) 0,32 375 44Neon (Ne) 1,8 · 10-2 557 20Helium (He) 5,3 · 10-3 1245 4Krypton (Kr) 1,1 · 10-3 272 84Wasserstoff (H2) 5,1 · 10-4 1761 2Xenon (Xe) 8,7 · 10-5 217 131Ozon (O3) 2,0 · 10-5 360 48

Zusammensetzung der atmosphärischen Luft und

mittlere thermische Geschwindigkeit

Type 011 071 261 521 1001 1601 2101

BMax 3 4 5,5 5 3 3 7∆P – 3 8 14 20 35 80

Einfluss von Magnetfeldern auf Turbopumpen

38

7. Datensammlung

Frequenzanalysen von Turbomolekularpumpen

50

40

30

20

0 500 1000

10

0

[µm

/s]

f [Hz]

axial (y-Achse)

f [Hz]

50

40

30

20

0 500 1000

10

0

[µm

/s]

radial (x-Achse)

Frequenzanalyse TMH 400 M

50

40

30

20

0 500 1000

10

0

[µm

/s]

axial (y-Achse)

f [Hz]

50

40

30

20

0 500 1000

10

0

[µm

/s]

radial (x-Achse)

f [Hz]


f [Hz]

0 2000

0[µ

m/s

]

radial (x-Achse)

500 1000 1500

50

40

30

20

10


0

[µm

/s]

f [Hz]

axial (y-Achse)

0 2000500 1000 1500

50

40

30

20

10

39

f [Hz]

50

40

30

20

0 500 1000

10

0

[µm

/s]

radial (x-Achse)


50

40

30

20

5000 1000 1500 2000

10

0

[µm

/s]

axial (y-Achse)

f [Hz]

50

40

30

20

5000 1000 1500 2000

10

0

[µm

/s]

radial (x-Achse)

f [Hz]

Frequenzanalyse TMH 071

50

40

30

20

0 500 1000

10

0

[µm

/s]

f [Hz]

axial (y-Achse)

0 1000

0

[µm

/s]

f [Hz]

axial (y-Achse)

250 500 750

20

40

50

30

10

f [Hz]

0 1000

0

[µm

/s]

radial (x-Achse)

250 500 750

20

40

50

30

10

Frequenzanalyse HiMag™ 2400

40

7. Datensammlung

50

0 1000

0

[µm

/s]

f [Hz]

axial (y-Achse)

250 500 750

10

20

30

40

f [Hz]

50

0 1000

0

[µm

/s]

radial (x-Achse)

250 500 750

10

20

30

40


50

40

30

20

2500 500 750 1000

10

0

[µm

/s]

f [Hz]

axial (y-Achse)

f [Hz]

50

40

30

20

2500 500 750 1000

10

0

[µm

/s]

radial (x-Achse)


50

40

30

20

5000 1000 1500 2000

10

0

[µm

/s]

axial (y-Achse)

f [Hz]

50

40

30

20

5000 1000 1500 2000

10

0[µ

m/s

]

radial (x-Achse)


41

50

0 1000

0

[µm

/s]

f [Hz]

axial (y-Achse)

250 500 750

10

20

30

40

f [Hz]

50

0 1000

0

[µm

/s]

radial (x-Achse)

250 500 750

10

20

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0 1000

0

[µm

/s]

f [Hz]

axial (y-Achse)

250 500 750

50

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30

20

10

f [Hz]

0 1000

0

[µm

/s]

radial (x-Achse)

250 500 750

50

40

30

20

10

Frequenzanalyse TPH 2101/2301

42

Symbole der Vakuumtechnik

Vakuumpumpen Vakuumzubehör Antriebe für

Absperrorgane

Behälter

Absperrorgane

Vakuumpumpe,allgemein

Hubkolben-Vakuumpumpe

Membran-Vakuumpumpe

Verdränger-Vakuum-pumpe, rotierend*)

Sperrschieber-Vakuumpumpe*)

Drehschieber-Vakuumpumpe*)

Kreiskolben-Vakuumpumpe*)

Wälzkolben-Vakuumpumpe*)

Turbovakuumpumpe,allgemein

Turbomolekular-pumpe

Treibmittel-Vakuumpumpe*)

Diffusionspumpe*)

Adsorptionspumpe*)

Getterpumpe

Ionenzerstäuber-pumpe

Kryopumpe

Scrollpumpe*)

Abscheider,allgemein

Abscheider mitWärmeaustausch(z. B. gekühlt)

Gasfilter, allgemein

Filter, Filterapparat,allgemein

Dampfsperre,allgemein

Dampfsperre, gekühlt

Kühlfalle, allgemein

Kühlfalle mitVorratsgefäß

Sorptionsfalle

Behälter mit gewölb-ten Böden, allgemeinVakuumbehälter

Vakuumglocke

Absperrorgan,allgemein

Absperrventil,Durchgangsventil

Eckventil

Durchgangshahn

Dreiwegehahn

Eckhahn

Absperrschieber

Absperrklappe

Absperrorgan mitSicherheitsfunktion

Verbindungen

und Leitungen

Antrieb von Hand

Dosierventil

Antrieb durchElektromagnet

Fluidantrieb(hydraulisch oderpneumatisch)

Antrieb duchElektromotor

Flanschverbindung,allgemein

Flanschverbindung,geschraubt

Kleinflansch-verbindung

Klammerflansch-verbindung

Rohrschraub-verbindung

Kugelschliff-verbindung

Muffenverbindung

Kegelschliff-verbindung

Kreuzung zweierLeitungen mitVerbindungsstelle

Kreuzung zweierLeitungen ohneVerbindungsstelle

Abzweigstelle

Bewegliche Leitung(z. B. Kompensator,Verbindungsschlauch)

Messung

und Messgeräte

Schiebedurchführungmit Flansch

Schiebedurchführungohne Flansch

Drehschiebedurch-führung

Elektrische Leitungs-durchführung

Vakuum(zur Kennzeichnungvon Vakuum)

Vakuummessung,Vakuummesszelle

Vakuummessgerät,Betriebs- und Anzeige-gerät für Messzelle

Vakuummessgerät,registrierend(schreibend)

Vakuummessgerätmit Analog-Messwert-anzeiger

Vakuumgerät mitDigital-Messwert-anzeiger

Durchflussmessung

Sämtliche Bildzeichen,mit Ausnahme der durch *) gekennzeichneten,sind lageunabhängig.

43

Notizen

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Pfeiffer Vacuum · Headquarters/GermanyTel. +49-(0) 64 41-8 02-0 · Fax +49-(0) 64 41-8 02-2 02 · [email protected] · www.pfeiffer-vacuum.net

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