Intelligentes Temperaturmanagement von modernen Scrollpumpen: Thermische Simulation und experimentelle Überprüfung. (8th December 2021) - Becker, Jonas; Schopphoff, Andreas; Bader, Florian
Zusammenfassung: Die trockenlaufenden Scrollpumpen sind prädestiniert für Prozesse, die ölfreie Pumpvorgänge verlangen, und dort ein adäquater Ersatz für die verbreiteten Drehschieberpumpen, denen sie im Saugvermögen nicht nachstehen. Die dafür erforderliche Trockendichtung ist jedoch fortschreitendem Verschleiß ausgesetzt, für den vor allem die Temperaturverhältnisse in der Pumpe eine große Rolle spielen. Um diese zu optimieren, wurde mittels Finite‐Elemente‐Methode (FEM) das Temperaturfeld in der Pumpe für drei Betriebszustände und unterschiedliche Konstruktionsvarianten berechnet und durch Temperaturmessungen innerhalb der Pumpe validiert. Stellen mit dem höchsten thermisch bedingten Verschleiß konnten so ausgemacht und eine intelligente Lüfter‐Steuerung basierend auf den Temperaturmesswerten eines Sensors in Verbindung mit der Leistungsaufnahme des Motors erarbeitet werden. Durch um 15 % reduzierte Betriebstemperaturen werden die Wartungsintervalle verlängert und höhere Leistungen bei höheren Ansaugdrücken erzielt. Zugleich erhöht eine Redundanz der gemessenen Betriebsparameter die Betriebssicherheit. Summary: Intelligent temperature management of modern scroll pumps – Thermal simulations and experimental validation The dry‐running scroll pumps are ideal for processes that require oil‐free pumping operations and are an adequate replacement for the common rotary vane pumps with comparable pumping speeds. However, the dry seal required for this is subject to progressive wear, for which the temperature conditions in the pump play a significant role. To optimize these, the temperature field in the pump was calculated for three operating conditions and different design versions using the finite element method (FEM). The result was confirmed by temperature measurements inside the pump. Points with the highest thermally induced wear could thus be identified and an intelligent ventilation control based on the temperature readings of a sensor in conjunction with the power consumption was developed. By reducing operating temperatures by 15 %, maintenance intervals are extended, and higher performance is achieved at higher inlet pressures. At the same time, redundancy of the measured operating parameters increases operational reliability.