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Spaltproblematik in Schraubenspindel-Vakuumpumpen

Titel: Spaltproblematik in Schraubenspindel-Vakuumpumpen
Autor(en): Prof. Dr.-Ing. K. Kauder, Dipl.-Ing. D. Wenderott
erschienen: 1998
in: VDI-Berichte 1391, S. 77-94, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1998
Zusammenfassung: Die Schraubenmaschine-Vakuumpumpe gehört wie die Schraubenmaschine zu den Verdrängermaschinen der Drehkolbenbauart. Dabei grenzt sie sich jedoch durch charakteristische Merkmale ihrer Rotorgeometrie von der Schraubenmaschine ab. Die Schraubenspindel-Vakuumpumpe dient als Beispiel zur grundlegenden Erörterung der Probleme, die bei der Dimensionierung funktionsbedingter Spalthöhen und den daraus resultierenden Auswirkungen auf die thermodynamischen Eigenschaften und die Betriebssicherheit auftreten. Der beschriebene Lösungsansatz wiest auf die Abhängigkeit der Güte von Ergebnissen aus Finite-Elemente-Rechnungen von den zugrunde gelegten Randbedingungen hin und leitet hieraus eine Notwendigkeit zur numerischen Simulation der Prozeßführung ab. Grundlage hierfür ist ein Basisprogramm, das sich durch geringfügige Adaptionen beliebiger Verdrängergeometrien und Prozeßparameter eignet, probate Randbedingungen für Finite-Elemente-Rechnungen zu bestimmen. Der Lösungsweg zur Generierung eines derartigen Basisprogramms führt dabei von der Kategorisierung der Spaltformen über die Messung von Leitwerten an ebenen Spaltabschnitten (Untersuchung der Spaltkontur) zur Messung von Leitwerten an bewegten Spaltberandungen (Einfluß der Relativbewegungen). Die Meßwerte bilden die Basis für die Quantifizierung von Spaltmassenströmen in Programmodulen für verschiedene Strömungsarten, die in ihrer Gesamtheit das Basisprogramm bilden.
Title: Problems of clearances in spindel vacuum pumps
Abstract: The spindel vacuum pump belongs to the class of positive displacemant pumps - like the better known screw-type machine. But there are a few differences by the characteristical geometry of rotors. The spindel vacuum pump is used to describe the problem of dimensioning the height of clearances and the resulting influences to the thermodynamic process and the function-reliability. The discussed solution remembers to the functional relationship between the quality of finite-element-calculations and the thermal boundary conditions, they are based on. This leads to the need of numerical simulation of the thermodynamic process in such pumps. This is the task of a basis program, which can be easily adapted for different geometrical and thermodynamic parameters. The described approach to generate this basis program starts with the classification of clearances by aspects of form and contour. The next steps are the measurements of the conductance of plane clearances and of clearances with moving walls. On these measurements the quantifications of inner leackage in different states of flow are based and they are implemented in the basis program.