Wer in der Industrie mit Vakuumprozessen arbeitet, kommt an Drehschieberpumpen kaum vorbei. Sie gehören zu den meistverbreiteten Verdrängerpumpen weltweit und decken ein breites Spektrum an Anforderungen ab: von kleinen Laborgeräten mit wenigen Litern Saugvermögen pro Minute bis zu Großanlagen, die mehrere tausend Kubikmeter Luft pro Stunde fördern. Der Grund für diese Verbreitung liegt im Funktionsprinzip, das seit Jahrzehnten erprobt ist und sich als zuverlässig erwiesen hat.
Wie eine Drehschieberpumpe funktioniert
Das Herzstück jeder Drehschieberpumpe ist ein exzentrisch im Gehäuse gelagerter Rotor. In dessen Längsschlitze sind Schieber eingelassen, die durch Fliehkraft und, bei ölgeschmierten Varianten, zusätzlich durch Federdruck gegen die Gehäusewand gedrückt werden. Dreht sich der Rotor, entstehen zwischen den Schiebern Kammern mit wechselndem Volumen. Auf der Ansaugseite vergrößert sich das Kammervolumen, Luft strömt ein. Auf der Druckseite verkleinert es sich wieder, das Gas wird komprimiert und durch das Auslassventil ausgestoßen.
Zweistufige Ausführungen schalten zwei solcher Stufen hintereinander. Das erlaubt Enddrücke bis zu 0,1 Pascal, also einen Bereich, den einstufige Pumpen nicht erreichen. Für viele Anwendungen, etwa das Trocknen von Transformatoren oder das Entgasen von Gießharzen, ist dieser Tiefdruck zwingend erforderlich.
Ölgeschmiert oder trocken laufend
Die wichtigste Unterscheidung bei Drehschieberpumpen ist die zwischen ölgeschmierten und trocken laufenden Bauarten. Ölgeschmierte Pumpen nutzen das Öl gleichzeitig als Dichtelement, Schmiermittel und Kühlmedium. Sie erreichen deutlich tiefere Enddrücke, sind aber wartungsintensiver: Das Öl muss regelmäßig gewechselt werden, und bei aggressiven oder feuchten Medien besteht das Risiko einer Ölverunreinigung, die Wartungsintervalle erheblich verkürzt.
Trocken laufende Drehschieberpumpen verzichten auf Öl im Förderraum. Sie eignen sich überall dort, wo das Fördermedium absolut ölfrei sein muss, etwa in der Halbleiterfertigung oder bei bestimmten Lebensmittelanwendungen. Der Preis ist ein höherer Verschleiß an den Schiebern und ein geringerer Enddruck im Vergleich zur ölgeschmierten Variante. Übliche Enddrücke liegen hier bei 10 bis 50 Millibar, während ölgeschmierte zweistufige Pumpen bis unter 0,1 Millibar kommen können.
Verbreitung und typische Einsatzfelder
Drehschieberpumpen arbeiten in der Lebensmittelindustrie beim Vakuumverpacken, in Druckereien beim Papiertransport, in der Kunststoffverarbeitung beim Tiefziehen und in medizinischen Geräten wie Saugpumpen für Operationssäle. Die Elektro- und Elektronikindustrie setzt sie beim Testen von Bauelementen unter definierten Druckbedingungen ein. Selbst in wissenschaftlichen Instituten, etwa bei Rasterelektronenmikroskopen, finden sich ölgeschmierte Drehschieberpumpen als Vorvakuumpumpen, die zusammen mit Turbomolekularpumpen den erforderlichen Hochvakuumbereich erschließen.
Einen guten Startpunkt für den Produktvergleich bietet die Vergleichstabelle Becker Drehschiebervakuumpumpen, die technische Kenndaten wie Saugvermögen, Enddruck und Motornennleistung verschiedener Baureihen gegenüberstellt und damit die Vorauswahl deutlich erleichtert.
Worauf es bei der Auswahl ankommt
Wer eine Drehschieberpumpe beschaffen will, sollte mindestens vier Parameter klären, bevor er in Produktdatenblätter schaut:
- Benötigter Enddruck: Reichen 10 Millibar, oder wird Tiefdruck unter 1 Millibar gebraucht?
- Saugvermögen: Wie viel Volumen muss die Pumpe pro Zeiteinheit abführen? Zu kleine Pumpen verlängern den Prozess, zu große treiben Investitions- und Betriebskosten unnötig in die Höhe.
- Fördermedium: Enthält das Gas Dämpfe, Stäube oder aggressive Bestandteile? Wasserdampf ist für ölgeschmierte Pumpen ohne Gasballastventil problematisch.
- Betriebsweise: Dauerläufer oder intermittierender Betrieb? Das beeinflusst die Wahl der Motorgröße und der Schmierungsstrategie erheblich.
Ein häufiger Fehler in der Praxis: Die Pumpe wird ausschließlich nach dem Nennvolumenstrom ausgewählt, ohne den Druckverlauf im Betrieb zu berücksichtigen. Das Saugvermögen einer Drehschieberpumpe fällt mit sinkendem Ansaugdruck ab. Eine Pumpe, die bei Atmosphärendruck 100 Kubikmeter pro Stunde fördert, liefert bei 1 Millibar nur noch einen Bruchteil davon. Hersteller geben diesen Verlauf in Saugvermögenskurven an, die man unbedingt heranziehen sollte.
Wartung und Betriebssicherheit
Der Wartungsaufwand bei ölgeschmierten Drehschieberpumpen ist überschaubar, wenn die Intervalle eingehalten werden. Typisch sind Ölwechsel alle 2.000 bis 4.000 Betriebsstunden, abhängig vom Fördermedium. Bei Pumpen, die kondensierbare Dämpfe fördern, empfiehlt sich der Einsatz des Gasballastventils: Es lässt kontrolliert Außenluft in die Druckstufe einströmen, was die Kondensation im Öl verhindert. Ohne diese Maßnahme emulgiert das Öl und verliert seinen Schmierfilmaufbau schnell.
Geräusch- und Schwingungspegel sind weitere Betriebsparameter, die in der Praxis oft unterschätzt werden. Drehschieberpumpen arbeiten im Bereich von 60 bis 75 Dezibel, bei größeren Aggregaten auch darüber. Für Dauerläufer in Büronähe oder Labors empfiehlt sich eine Kapselung oder die Aufstellung in einem separaten Technikraum. Die Wikipedia-Seite zu Vakuumpumpen gibt einen nützlichen Überblick über die verschiedenen Bauarten und ihre physikalischen Grundlagen, was für das Verständnis der Einordnung von Drehschieberpumpen im Gesamtspektrum hilfreich ist.
Normen, Sicherheit und Umweltaspekte
Drehschieberpumpen unterliegen je nach Einsatzbereich verschiedenen Anforderungen. In Europa sind für elektrisch betriebene Maschinen die Maschinenrichtlinie und die Niederspannungsrichtlinie maßgeblich. Wer Pumpen in explosionsgefährdeten Bereichen einsetzt, muss zusätzlich die ATEX-Richtlinie beachten. Das bedeutet unter anderem, dass Pumpengehäuse, Motoren und Kabelverschraubungen für die jeweilige Explosionsschutzzone zugelassen sein müssen.
Beim Thema Altöl ist Sorgfalt geboten: Pumpenöl, das mit Lösemitteln oder anderen Schadstoffen kontaminiert ist, gilt als gefährlicher Abfall und muss entsprechend entsorgt werden. Das Umweltbundesamt stellt Informationen bereit, wie Altöl korrekt zu behandeln und abzugeben ist, damit es nicht in den Boden oder das Grundwasser gelangt.
Neuere Entwicklungen gehen in Richtung frequenzgeregelter Antriebe. Statt mit Nenndrehzahl durchzulaufen, passt die Pumpe ihre Leistung dem tatsächlichen Bedarf an. Das spart in vielen Prozessen 20 bis 40 Prozent Energie und reduziert gleichzeitig den mechanischen Verschleiß. Für Betriebe mit langen täglichen Laufzeiten rechnet sich die Mehrinvestition meist innerhalb von zwei bis drei Jahren.
Drehschieberpumpen sind eine ausgereifte Technologie, aber keine, bei der alle Ausführungen gleich gut für jede Aufgabe passen. Die sorgfältige Abstimmung von Enddruck, Saugvermögen, Fördermedium und Betriebsweise ist der entscheidende Schritt, der über Langlebigkeit und Prozesssicherheit entscheidet.
