The heart of every vacuum furnace is the pumping system, and it is just as critical as the heart of the human body. To get the best performance out of your vacuum furnace, we put together the following information on the basics of pumping systems, common problems, and best practices.
Grundlagen des Pumpensystems
Vakuumofensysteme verwenden verschiedene Arten von Pumpsystemkombinationen, um den atmosphärischen Druck aus der Vakuumkammer auf die für bestimmte Prozesse erforderlichen Werte zu evakuieren. Da das Herzstück des Ofens das Vakuumsystem ist, ist es wichtig, das Pumpsystem gemäß den Angaben in der Betriebsanleitung zu warten und dabei alle besonderen Vorkehrungen zu berücksichtigen, die die Art des durchgeführten Prozesses erfordern könnte.
Jedes Vakuumpumpsystem besteht in der Regel aus drei Teilsystemen: der Vorvakuumpumpe, der Vakuumerhöhungspumpe und der Diffusionspumpe. Mechanische Pumpen und Gebläse, die oft als Vorpumpen bezeichnet werden, werden während der anfänglichen Abpumpphase des Vakuumofens von atmosphärischem Druck auf ein vorgegebenes Druckniveau eingesetzt.
Eine Diffusionspumpe wird eingesetzt, um einen niedrigeren Systemdruck zu erreichen, als dies normalerweise mit einer mechanischen Pumpe und einer Druckerhöhungsanlage allein möglich ist. Die Diffusionspumpe kann nicht unabhängig arbeiten; sie benötigt eine Haltepumpe, die im Leerlauf gleichzeitig arbeitet, um den Innendruck der Diffusionspumpe zu reduzieren. Während des Betriebs der Diffusionspumpe ist das Ventil zur Haltepumpe isoliert, und die mechanische Pumpe und das Gebläse fungieren als Vorpumpe für die Diffusionspumpe.
Kunden, die keinen so niedrigen Systemdruck benötigen, können anstelle des dreistufigen Systems ein zweistufiges System verwenden. Das zweistufige System bringt das Druckniveau des Vakuumofens von Atmosphärendruck auf ein Druckniveau von 4,5 x 10-2 Torr im Gegensatz zu 8,0 x 10-6 Torr für einen Ofen mit einer Diffusionspumpe.
Bei der Entscheidung, welches System das richtige für Ihre Anlage ist, müssen Sie Druck, Gasvolumen und gewünschte Evakuierungsraten sowie Ihre spezifischen Vakuumofenanlagen und Prozessanforderungen berücksichtigen.
Maintaining Your Vacuum Pumping System: Common Problems
Um ein effizientes Pumpsystem aufrechtzuerhalten, müssen Sie die häufigsten Probleme erkennen, die bei mechanischen und Diffusionspumpen auftreten können, und wissen, wie sie zu beheben sind.
Häufige Probleme mit mechanischen Pumpen
Ölverschmutzung ist das häufigste Problem bei mechanischen Pumpen. Dämpfe im gepumpten Gas vermischen sich oft mit Öl und können die Pumpleistung verringern. Um Verunreinigungen zu vermeiden, öffnen Sie ein Gasballastventil an der Pumpe, um Wasserdampf zu entfernen. Weitere häufige Probleme mit mechanischen Pumpen sind Schlammbildung, lockere Riemen, ein falscher Ölstand, verstopfte Ölleitungen, eine falsch eingestellte Öltemperatur und mit Partikeln beladenes Öl, das zu Ventilschäden führt.
Häufige Probleme mit Diffusionspumpen
Die Rückströmung ist eines der häufigsten Probleme bei Diffusionspumpen. Dieses Problem kann auftreten, wenn man den Ofen 24 Stunden lang kalt pumpen lässt oder wenn er aufgrund eines unzureichenden Kühlmittelflusses überhitzt. Wenn der Vakuumdruck weiter sinkt, versuchen die flüssigen Gasmoleküle, in Richtung des Vakuumbehälters zu strömen. Durch den Einsatz einer Kühlfalle wird die Fähigkeit des Öls, in den Ofen zurückzufließen, reduziert. Weitere häufige Probleme mit Diffusionspumpen sind Stromausfälle, zu hoher Druck in der Vorlaufleitung, verstopfte Ölrücklauföffnungen in der Kesselplatte, defekte Heizungen und hohe Leckraten im System während des Pumpvorgangs.
Enemy Number One – Water Vapor
Wasserdampf ist der größte Feind bei der Vakuumwärmebehandlung. Wasserdampf kann sich negativ auf einen Prozess auswirken, daher ist es wichtig, vorbeugende Maßnahmen gegen die Absorption von Luft oder Wasser zu treffen. Die Erkennung von Lecks an allen Verbindungen, Schweißnähten, Dichtungen, Ventilen und Pumpen ist entscheidend für einen erfolgreichen Pump- und Ofenbetrieb. Begrenzen Sie die Zeit, in der der Ofenraum während des Be- und Entladevorgangs atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt ist. Die Verwendung von Stickstoff oder Argon zur Füllung Ihrer Ausrüstung hilft, die Auswirkungen von Feuchtigkeit zu minimieren und verhindert, dass Wasserdampf in der heißen Zone eingeschlossen wird.
Daily Checklist for Effective Pump Operation:
- Check the oil levels on all pumps. Diffusion pump oil levels that are too high or too low can cause backstreaming.
- Check the oil consistency. Cloudy or discolored oil may indicate the presence of moisture or other contaminants.
- Make sure the operating temperature of the roughing pump is at 140 °F (60 °C).
- Check the water temperature to the diffusion pump. Inlet water supply should be at or under 85 °F (29 °C). Water outlet should be at or under 125 °F (52 °C). An overheated diffusion pump can be the result of poor water flow and leaks in the pumping system.
- Make sure the crossover setting on the diffusion pump is 60-80 microns.
- For older furnaces, make sure the vacuum level is −28 to −29 inches of mercury when the booster is activated. For newer furnaces with a VFD, the booster is activated at atmospheric pressure.
So wie die Gesundheit Ihres Körpers von der Pflege abhängt, die Sie ihm zuteil werden lassen, so spiegelt auch die Leistung Ihres Vakuumofensystems die Sorgfalt wider, die Sie in es investiert haben. Um ein reibungslos funktionierendes System mit minimalen Ausfallzeiten oder ungeplanten Wartungsarbeiten aufrechtzuerhalten, ist es wichtig zu wissen, was in das System einfließt und wie man es richtig pflegt. Behandeln Sie es richtig und es wird Sie richtig behandeln!