Motoren
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1. Version 26.08.2005
Aus der Werkstatt: Vakuum Pumpe
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Die Pumpe im unmontierten Zustand. Leider nur in schwarz/weiß |
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Die montierte Pumpe |
Mit dieser Pumpe erreicht man einen Unterdruck von 0,89 bar (400m über NN) bei einem Versorgungsdruck von 5 bar.
Die Pumpe besteht im Wesentlichen aus 2 Teilen:
Sie ist eine modifizierte Druckluft-Kupplung. Der Düsenkörper ist mit der Schnellkupplung hartverlötet. Die Düse ist eine 2,1mm Bohrung die zur Unterdruckseite hin konisch aufgeweitet ist.
Ein Drehteil (es war gerade ein 22 mm Alu-Sechskant zur Hand) besteht aus der Unterdruckkammer auf der Einblaseseite, einen Anschluß für die Unterdruckleitung und einer konischen Bohrung (Diffusor).
Hierzu gibt es einen Plan als PDF.
Die Ausgangskonstruktion war eine Skizze die mir freundlicherweise Don Forema aus news:rec.crafts.metalworking von seiner HF Pumpe angefertigt hat. Diese Skizze und einen Text dazu findet man hier.
Die Teile sind einfache Drehteile. Lediglich zur Herstellung der konischen Bohrungen muss man sich 2 Kanonenbohrer aus Silberstahl anfertigen. Um damit in Messing und einer gut spanbaren Aluminium-Legierung bohren zu können, sind die Anforderungen daran aber sehr niedrig.
Die Steigung des Düsenkonuses ist ca. 1:10, die des Diffusors ca. 1:32. Die Werte sind nicht sonderlich kritisch.
Der Anschluss für den Unterdruck ist ein Messingrohr 6 * 0,5 das in den Grundkörper eingepresst wurde. Man kann natürlich auch ein Schraubteil verwenden. Der zugehörige ø6 im Grundkörper ist unkritisch, solange er sich nicht mit dem Kegel am Bohrungsgrund des ø10 verschneidet.
Ich hatte die Pumpe mit leichten Änderungen nachgebaut und urspünglich 0,85 bar Unterdruck erreicht. Davon ausgehend hatte ich versucht sie zu optimieren und dabei auch einige Beobachtungen gemacht welche Parameter Verbesserungen bringen.
Dazu aber erst einmal eine Messreihe mit verschiedenen Eingangsdrücken (2, 4, 6 und 7 bar). Gemessen wurde mit einem Manometer der Klasse 1,6 bei ca. 400m üNN.
| Unmodifiziert | Mod. 1 | Mod. 2 | Mod. 3 | Mod. 4 | |
| 2 bar | 0,3 bar | 0,35 bar | 0,36 bar | 0,36 bar | 0,36 bar |
| 4 bar | 0,8 bar | 0,85 bar | 0,85 bar | 0,85 bar | 0,86 bar |
| 6 bar | 0,85 bar | 0,87 bar | 0,88 bar | 0,88 bar | 0,89 bar |
| 7 bar | 0,85 bar | - *)1 | - *)1 | - *)1 | - *)1 |
*)1: Der Druckminderer hatte nicht genügend Durchfluss um den eingestellten Druck halten zu können.
Man sieht, dass eine Druckerhöhung über 6 bar keine Verbesserung bringt. Die Düse im Einlaßteil drosselt hier zu stark.
Modifikation 1:
Der Einlauf auf der Druckseite (Schnellkupplung) wurde geglättet.
Modifikation 2:
Der Abstand der Düse zum Diffusor-Einlauf im Hauptkörper (zum ø 5mm) wurde optimiert. Die Einstellung ist relativ unempflindlich in einem Bereich von ca. 1,5 mm. Wird er zu klein, dann kann keine Luft mehr abgesaugt werden. Wird er zu groß, dann trifft der Strahlkegel auf die Kante des ø 5mm und wird teilweise in den Unterdruckraum umgelenkt.
Modifikation 3:
Der konische Auslauf (Diffusor) im Grundkörper wurde am Ende aufgeweitet. Keine Verbesserung feststellbar.
Modifikation 4:
Die Länge des zylindrischen Teils im Diffusor (ø 5mm) wurde von ca. 40 mm auf 20 mm verkürzt. Eine leichte Verbesserung, allerdings reagiert die richtige Einstellung des Abstandes (Mod. 2) etwas kritischer. Ich konnte ihn nicht noch weiter verkürzen, weil der Kanonenbohrer nicht lang genug war.
Zusammenfassung:
Mit einer sauberen, möglichst wirbellosen, Einströmung kann man die Pumpe verbessern. Der zylindriche Teil im Diffusor sollte nicht zu lange gewählt werden. Mit ca. 5
10mm Länge hat man wohl einen guten Wert.
Kritisch ist:
Es wurden keine Versuche mit unterschiedlichen Konuswinkeln gemacht.
Es gibt im Netz einen (englischsprachigen) guten Artikel über verschiedene Vakuum-Pumpen. Dazu im Abschnitt "Vacuum Pumps and Chucks" suchen.