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EDW354
Issue Date: 17 Mai 2010
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Edwards baut mobile, trockenlaufende Vakuumpumpstände für das Deutsche Elektronen-Synchroton DESY
CRAWLEY, UK (17. Mai 2010) - DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) ist das größte deutsche Forschungszentrum für naturwissenschaftliche Grundlagenforschung mit den Schwerpunkten Beschleuniger, Photonen-Forschung und Teilchenphysik. DESY entwickelt, baut und betreibt Beschleuniger und Detektoren für diese Bereiche.
Der bekannte PETRA-Speicherring beim DESY wurde zur dritten Generation der Synchrotronstrahlquelle PETRA III (PETRA III-Projekt) mit 14 Messplätzen ausgebaut, die unter Ultrahochvakuum (UHV) betrieben werden. Die Vakuum-Spezifikation erfordert ein kohlenwasserstofffreies Vakuum, außerdem werden nur minimale Vibrationen aus dem Pumpsystem akzeptiert. Aus diesen Gründen werden Ionen-Pumpen verwendet, um die Strahlbereiche kontinuierlich abzupumpen. Da der Eingangsdruck von Ionen-Pumpen unter 10-6 mbar liegt, werden mobile Pumpstände eingesetzt, um das UHV-System vorzupumpen. Nach Erreichen des Ultrahochvakuums werden die Ionen-Pumpen eingeschaltet und die mobilen Pumpstände abgeschaltet. Dies erforderte die Konzeption eines innovativen, mobilen und trockenverdichtenden Pumpstand mit Scroll-Pumpen von Edwards.
Das DESY-Team setzte sich mit Edwards wegen der Konzeption dieser mobilen trockenlaufenden Pumpständen für die neue Photonen-Strahlbereiche in Verbindung. Beim DESY sind bereits Scroll-Pumpen von Edwards bei zahlreichen Verfahren im Einsatz, und so wurden aufgrund dieser guten Erfahrungen das Modell XDS10 ausgewählt, das durch schnelles Abpumpen und Erreichen des Vorvakuums dazu beiträgt, die Hochvakuum-Bedingungen in den Photonen-Strahlbereiche und Experimentier-Stationen der Nutzer herzustellen.
Konzeption der mobilen Pumpstände
Da die mobilen Pumpstände eingesetzt werden, wann immer ein trockenes und reines Vakuum benötigt wird, können sie auch Nutzern der Strahlbereiche zur Verfügung gestellt werden, um deren Experimentierkammern abzupumpen. Darüber hinaus bieten sie den Anwendern weitere Optionen wie Lecksuche, Restgas-Analyse und Unterstützung ihrer Ausheiz-Systeme.
Das neue mobile trockenlaufende Pumpsystem, das vom DESY-Team entwickelt wurde, um diesen Anforderungen gerecht zu werden, verwendet zwei Pumpen, hierbei verfügt die Vorpumpe über eine Umwegleitung zum schnellen Evakuieren der angeschlossenen Kammer.
"Bei der Vorpumpe handelt es sich um einen Trockenläufer - die Edwards XDS10 Scrollpumpe", sagt Frank Wagner, Edwards Key Account Manager, Scientific Deutschland Nord. "Das war ideal für DESY’s Anforderungen, denn die Pumpe erzielt bei hohem Saugvermögen einen ausreichend niedrigen Druck, um das System schnell abzupumpen." Die XDS10 bietet ein Saugvermögen von bis zu 10m³/h und ein Endvakuum von 7 x 10-² mbar.
Abb. 2 Block-Schaltbild
Am Anfang des Pumpvorgangs arbeitet nur die Vorpumpe und das Ventil zwischen der Kammer und der Turbomolekularpumpe ist geschlossen. Wenn auf beiden Seiten Hochvakuum erreicht ist, öffnet sich das Hauptventil des Systems, die UHV-Pumpe wird eingeschaltet und die Vorpumpe ausgeschaltet. Ein Puffer-Volumen ermöglicht es dann, die Vorpumpe wieder zuzuschalten, wann immer dies erforderlich ist.
Das Puffer-Konzept erlaubt, die Betriebszeit der Vorpumpe auf weniger als fünf Prozent der gesamten Pumpzeit zu reduzieren und so deren Wartungsintervalle zu verlängern und die Lebensdauer zu erhöhen.
Die Vorteile trockenverdichtenden Pumpen
Das DESY-Team wählte Trockenläufer, da sie über eine Reihe wesentlicher Vorteile verfügen. Trockene Pumpen benötigen kein Schmiermittel im Vakuumbereich, wodurch regelmäßige Ölwechsel überflüssig werden, dies wiederum reduziert sowohl die Wartungsanforderungen als auch die Umweltbelastung. Gleichzeitig wird auch die Möglichkeit der Prozess-Kontamination ausgeschlossen - von entscheidender Bedeutung beim Einsatz in einem Synchrotron.
Edwards Scroll-Pumpen der XDS-Baureihe verwenden ein innovatives Lagerschild, um den Vakuumbereich von allen Arten von Schmiermitteln zu isolieren, so dass das Vakuum nicht nur völlig trocken, sondern auch hermetisch abgedichtet ist. Diese Abschirmung schützt zudem die Lager vor Dämpfen aus dem Prozess und verhindert so Kontaminationen in beiden Richtungen.
Der einstellbare Gasballast ermöglicht das Pumpen von Dämpfen und eröffnet damit eine Reihe weitere Einsatzmöglichkeiten, für die Scroll-Pumpen bisher nicht geeignet waren. All diese Eigenschaften machen die Pumpen ideal für den anspruchsvollen Anforderungen einer Synchrotron-Strahlungsquelle.
XDS-Scroll-Pumpen von Edwards werden in einer großen Palette von Verfahren in der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt, z. B. in Ultrahochgeschwindigkeits-Zentrifugen, analytischen Instrumenten, Lasern, Raster-Elektronenmikroskopen sowie Vakuumsystemen für Photonen-Experimente.
"Jede einzelne Komponente unserer mobilen, trockenlaufenden Pumpsysteme wurde gewählt, um höchste Leistung zu gewährleisten. Die Edwards-Pumpen spielen eine zentrale Rolle in diesen Stationen, und sie haben genau geliefert, was wir benötigten ", sagt M. Hesse vom DESY.
Die trockenlaufenden XDS-Scroll-Pumpen sind die ideal zum „Einbauen und Vergessen“, und dem Synchrotron-Wissenschaftler wird für eine äußerst anspruchsvolle Anwendung die optimale Lösung zur Verfügung gestellt.
Ende
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EDW354
Issue Date: 9 March 2010
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Des pompes sèches Edwards pour les nouveaux systèmes de pompage mobiles du synchrotron DESY
CRAWLEY, UK (9 Mars 2010) – En Allemagne, DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) est le plus grand centre dédié à la recherche fondamentale sur les sciences naturelles. L’accent est mis sur les accélérateurs, la recherche avec des photons et la physique des particules. A ce titre DESY développe et utilise des accélérateurs et des détecteurs destinés à la recherche dans ces domaines.
L’anneau de stockage PETRA de DESY a été modernisé pour donner naissance à la source de rayonnement synchrotron de troisième génération PETRA III (Projet PETRA III), dotée de 14 lignes de lumière fonctionnant sous Ultra-Vide (UHV). La spécification du système de vide impose une absence totale d’hydrocarbures et un très faible niveau de vibrations. Pour satisfaire ces exigences, des pompes ioniques sont utilisées pour assurer le pompage en continu des lignes de lumière. Comme la pression d’amorçage des pompes ioniques est inférieure à 10-6 mbar, des groupes de pompage mobiles sont utilisées pour le prévidage du système Ultra-Vide. Lorsque la pression est suffisamment basse, que l’Ultra-Vide (UHV) est atteint et que les pompes ioniques sont en service, les groupes mobiles sont arrêtés. Cette procédure a nécessité la création de groupes de pompage originaux qui soient mobiles et procurent un pompage sec. Ces groupes incorporent une pompe à spirales Edwards.
C’est dans la phase de conception de ces nouveaux systèmes de pompage secs destinés aux lignes de lumière que les spécialistes de DESY ont pris contact avec Edwards. En effet, les pompes à spirales Edwards sont déjà utilisées à DESY sur plusieurs applications. Le choix s’est donc porté sur le modèle à spirales XDS10 qui assure un prévidage rapide des lignes de lumière et des dispositifs expérimentaux associés.
Constitution du groupe de pompage mobile
Comme les groupes de pompage mobiles sont destinés à être utilisés dans tous les cas où un vide sec et exempt de particules est recherché, ils seront également mis à la disposition des utilisateurs des lignes de lumière pour pomper leurs chambres d’expériences. Ils donnent également aux utilisateurs la possibilité d’effectuer de la détection de fuites, de l’analyse de gaz résiduels ainsi que le contrôle des systèmes d’étuvage.
Les nouveaux groupes mobiles mis au point par les spécialistes de DESY pour répondre à l’ensemble de ces besoins comportent deux pompes, une pompe primaire et une pompe turbomoléculaire. Un circuit de by-pass permet à la pompe primaire d’effectuer rapidement le prévidage de l’enceinte à vide.
‘’La pompe de prévidage est une pompe sèche Edwards XDS10 à spirales’’ nous dit Frank Wagner, responsable grands comptes pour les applications scientifiques Allemagne du nord chez Edwards. ‘’C’est la pompe idéale pour les besoins de DESY car son débit et son bon vide limite permettent une mise sous vide rapide du système à pomper’’. La XDS10 atteint un vide limite de 7x10-2 mbar et un débit de 10m3 /heure.
Figure 2 – Schéma du groupe de pompage
En début de pompage, seule la pompe primaire est en service et la vanne reliant le système à la pompe turbo est fermée. Quand le vide poussé est atteint, la pompe UHV est démarrée et la pompe primaire arrêtée. Un système tampon avec interrupteur permet de remettre en route automatiquement la pompe primaire dès qu’il y en a besoin.
Ce dispositif fait que la pompe primaire est en service moins de cinq pour cent de la durée totale de pompage. Ceci réduit la fréquence des maintenances et augmente la durée de vie.
Les avantages des pompes sèches
Lors de la conception des groupes de pompage, les spécialistes de DESY ont choisi d’utiliser des pompes sèches car celles-ci présentent nombre d’avantages significatifs. En effet, dans les pompes sèches, il n’y a aucun lubrifiant dans la chambre de pompage, ce qui évite de devoir effectuer des vidanges régulières et réduit donc la maintenance et l’impact sur l’environnement. Cela signifie aussi qu’il n’y a aucun risque de pollution du procédé, ce qui est déterminant pour une utilisation sur un synchrotron.
Les pompes XDS Edwards ont une conception innovante et disposent d’un écran protecteur interne qui isole la partie sous vide de toute trace de lubrifiant. De ce fait, les pompes XDS sont, non seulement totalement sèches, mais elles sont aussi hermétiques. De la même façon, l’écran protège les paliers de toute contamination par d’éventuelles vapeurs provenant du procédé. Tout risque de contamination quelle qu’en soit l’origine est donc éliminé.
Un lest d’air réglable permet le pompage de vapeurs et ouvre aux pompes XDS tout un champ d’applications qui était précédemment fermé aux pompes à spirales. C’est grâce à cet ensemble de caractéristiques que la pompe est particulièrement bien adaptée aux strictes exigences d’une source de rayonnement synchrotron.
Outre le pompage des lignes de lumière, les pompes Edwards XDS ont de nombreuses applications dans la recherche, telles que: les centrifugeuses sous vide, les instruments d’analyse, les lasers, les microscopes électroniques.
’’Dans nos groupes de pompage secs mobiles, chaque composant a été choisi pour assurer le meilleur niveau de performance. Les pompes Edwards ont un rôle capital à y jouer et, elles nous ont fourni exactement la performance que nous en attendions’’ nous dit Monsieur Hesse de DESY.
La pompe sèche à spirales Edwards est conçue pour procurer à ses utilisateurs un pompage efficace et sans souci. C’est ce qu’elle a fait pour les scientifiques de DESY en leur fournissant une solution de pompage optimale et bien adaptée à une application exigeante.
Fin
Editorial Contact: Freshwater Technology
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EDW354
Issue Date: 9 March 2010
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Pompe Edwards all’interno delle nuove stazioni di pompaggio a secco mobili nel centro DESY
CRAWLEY, Regno Unito (9 Marzo 2010) - DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) è il più grande centro di ricerca tedesco per la ricerca di base nel campo delle scienze naturali, con particolare enfasi sugli acceleratori, la scienza dei fotoni e la fisica delle particelle. DESY sviluppa, gestisce e utilizza acceleratori e rivelatori di fotoni per la scienza e la fisica delle particelle.
L'anello di accumulazione PETRA a DESY è stato aggiornato alla terza sorgente di generazione della radiazione di sincrotrone PETRA III (PETRA III Project), con 14 beamlines in funzione in condizioni di ultra alto vuoto (UHV). Le specifiche per il vuoto richiedono un sistema esente da idrocarburi e un limite del valore delle vibrazioni derivanti dal sistema di pompaggio molto bassa. Per questi motivi vengono continuamente utilizzate per l’evacuazione sulle beamlines delle pompe ioniche. Essendo la pressione di innesco delle pompe ioniche inferiore a 10-6 mbar, vengono utilizzate stazioni mobili di pompaggio per l’evacuazione iniziale del sistema UHV. Una volta raggiunte le condizioni d UHV vengono avviate le pompe ioniche e le stazioni di pompaggio mobili spente. Questo ha richiesto la progettazione di una innovativa stazione di pompaggio a secco utilizzante pompe scroll Edwards.
ll team DESY si è rivolto a Edwards durante la progettazione di queste innovative stazioni di pompaggio a secco mobili per le beamlines. Avendo già utilizzato pompe scroll Edwards per un certo numero di applicazioni all'interno di DESY, hanno scelto pompe scroll XDS10 della stessa casa al fine di fornire una evacuazione ed un pre-vuoto rapido, realizzando così alto vuoto all'interno delle beamlines di fotoni e per le stazioni sperimentali degli utenti beamlines.
Progettazione della Stazione Mobile di Pompaggio
Le stazioni mobili di pompaggio possono essere utilizzate ogni qualvolta viene richiesto un vuoto a secco ed esente da particelle, quindi saranno utilizzate anche dagli utenti delle beamlines sulle loro camere sperimentali. Queste stazioni mobili metteranno inoltre a disposizione degli utenti funzioni di ricerca perdite, analisi dei gas residui e il controllo del degassamento dei loro sistemi.
La nuova stazione di pompaggio a secco mobile progettata dal team di DESY per soddisfare tali requisiti si avvale di due pompe e, utilizzando un by pass per la pompa turbo molecolare, si consente, con la pompa primaria, una rapida evacuazione della camera da vuoto collegata.
“La pompa primaria è una pompa scroll XDS10” dice Frank Wagner, Edwards’ key account manager, Scientific Deutschland Nord. Questa pompa è risultata la soluzione ideale per soddisfare i requisiti richiesti da DESY, in quanto è in grado di fornire una sufficiente bassa pressione combinata ad una buona velocità di pompaggio, così da garantire una veloce evacuazione del sistema”. La pompa XDS10 garantisce una alta portata fino a 10m3/hr, ed ottiene un vuoto limite pari a 7 x 10-2 mbar.
Figura 2 diagramma a blocchi
Il pompaggio inizia con la sola pompa primaria in funzione e la valvola che collega il sistema da evacuare alla pompa turbo molecolare chiusa. Quando entrambe le parti sono in alto vuoto, la valvola principale del sistema si apre, la pompa UHV viene attivata mentre quella primaria spenta. Un interruttore a buffer consente di commutare e di ripristinare il automaticamente il funzionamento della pompa primaria se questo dovesse risultare necessario.
Questa commutazione consente alla pompa primaria di funzionare solo per il 5% del tempo totale di pompaggio aumentando così gli intervalli di manutenzione e la durata operativa.
I vantaggi delle pompe a secco
Il team DESY a scelto di utilizzare le pompe a secco in questo progetto in quanto queste forniscono una serie di importanti benefici. Le pompe a secco non utilizzano lubrificanti per produrre vuoto eliminando il bisogno di ricambi d’olio regolari e, riducendo così, la manutenzione e l’impatto ambientale. Inoltre, caratteristica vitale per l’uso nel sincrotrone, non vi è possibilità di contaminazione del processo.
Le pompe Edwards XDS hanno un design innovativo e utilizzano un cuscinetto con uno schermo ermetico per isolare l'ambiente da vuoto da tutte le forme di lubrificante, il che le rende non solo completamente a secco, ma ermeticamente sigillate. Lo schermo protegge anche il cuscinetto da eventuali vapori di processo, evitando così ogni possibilità di contaminazione in qualsiasi direzione.
Un gas ballast regolabile consente la manipolazione dei vapori aumentando la gamma anche a quelle applicazioni che prima non erano idonee all’uso con le pompe scroll. Tutte queste caratteristiche rendono queste pompe ideali per i requisiti esigenti richiesti dalla sorgente di radiazione del sincrotrone.
Le pompe XDS Edwards sono utilizzate in una ampia gamma di applicazioni nel campo della ricerca scientifica incluso le centrifughe ad alta ultra velocità, strumentazione analitica, microscopi laser e a scansione elettronica, nonché sistemi da vuoto per beamlines di fotoni.
“Ogni singolo componente della nostra stazione mobile di pompaggio è stata scelto per garantire prestazioni elevate. Le pompe Edwards svolgono un ruolo chiave in queste stazioni, e loro garantiscono esattamente quanto da noi richiesto” dice M. Hesse, DESY.
La pompa XDS Edwards garantisce una soluzione “installa-e-dimentica” per i suoi utenti. Per gli scienziati del sincrotrone ha quindi fornito la soluzione ottimale per le loro esigenti richieste.
Fine
Editorial Contact: Freshwater Technology