Die Vakuum-Grundlagen sollten Sie kennen

Die Vakuumtechnik findet in vielen industriellen Bereichen Anwendung. Auch in der Handhabungstechnik ist Vakuum einer der gebräuchlichsten Einrichtungen, die mit vielen Vorteilen verbunden sind. Neben der kostengünstigen und einfachen Verwirklichung technischer Lösungen sind hohe Taktzyklen und das sanfte Handling der Grund, weshalb man sich für ein Vakuumsystem entscheiden würde. Allerdings kann es unter Umständen schwierig sein, die richtigen Komponenten auszuwählen, wenn die Grundkenntnisse der Vakuumerzeugung fehlen.

Mit diesem Beitrag möchten wir die theoretischen Grundbausteine erläutern, die im Alltag häufig zu kurz kommen aber für die Auswahl der Komponenten wichtig sind.

Die Wahl der Vakuumerzeugung richtet sich je nachdem welches Endvakuum oder welches Saugvolumen man benötigt. Die Erzeugung des Vakuums erfolgt durch „Absaugen“ von Luftmolekülen. Das kann durch Membranen, Kolben, oder Flügelrädern geschehen. Jede dieser Pumpenprinzipien saugen unterschiedlich viel Luft pro Umdrehung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors. Pumpen liefern aber bauartbedingt unterschiedlich konstantes Vakuum. Dabei ist auch zu beachten, daß Luft, bzw. alle Gase allgemein stark kompressibel sind, wodurch im Vakuumbereich als auch im Überdruckbereich die Unterbrechung eines Taktzyklusses etwas verzögert ist. Dies beherrschbar zu machen ist aber mir der geeigneten Steuerungs- und Regelungstechnik und deren Steuergliedern relativ einfach umsetzbar.

Arten der Vakuumerzeugung

A) Vakuumpumpen erzeugen ein hohes Vakuum aber liefern geringere Volumenströme für sicheres Handling von kleinen und mittelschweren Werkstücken, wie z.B. Holzplatten oder metallische Objekte, Spritzgussteile etc.

B) Seitenkanalverdichter kommt in Frage, wenn das Vakuum eine weniger wichtige Rolle spielt aber hohe Volumenströme benötigt werden. Insbesondere wenn ein konstantes Vakuum erzeugt werden muss, damit diese sich die Werkstücke nicht von den Saugern lösen. Bei fragilen Werkstücken, wie z.B. Schaumküsse oder zerbrechliche Objekte aber auch bei extrem schweren Metallplatten oder- trägern kommen Seitenkanalverdichter, manchmal auch Gebläse genannt, zum Einsatz.  

C) Ejektoren, falls nur Druckluft zur Verfügung steht oder Vakuum im Vakuumkreislauf schnell zur Verfügung stehen muss. Für kleine leichte und mittlere Werkstücke ideal geeignet. Außerdem sind Ejektoren sehr kompakt, klein und leicht. Noch dazu sind sie erschwinglich. Einziger Nachteil ist der hohe Luftverbrauch und die Lautstärke. Dafür unterliegen Ejektoren im Gegensatz zu Vakuumpumpen keinerlei Verschleisses und müsse daher nicht gewartet weren.

 

Aus der physikalischen Gleichung ist zu entnehmen: Je nach Voraussetzung kann jede Größe so umgestellt und berechnet werden wie man sie benötigt:

 

Für die Hebekräfte gilt immer:

 

Formel für die Hebekraft

 

propeller-prinzip5f4e0bda59643Die Funktionsprinzipien der Vakuumerzeugung

Im Grunde gibt es zwei unterschiedliche Systeme bei der Vakuumerzeugung.

Das „Propeller-Prinzip“, ähnelt sich dem Vorgang wie beim Ventilator, d.h. Propellerflügel/Schaufeln transportieren Luft. Dabei entsteht an der Anschlussseite (A) Vakuum und auf der Auslassseite (B) Druck. Die Drehbewegung wird durch einen Elektromotor realisiert.

 

Beim Ejektor kommt das „Venturiprinzip“ zum Einsatz. Die Luftströmung (A) am Eingang einer Luftleitung hat einen größeren Druck (Staudruck) gegenüber dem Ausgang. Die Querschnittsverengung der Treibdüse, der so genannte Venturi-Düse (B) verursacht die Beschleunigung der Druckluft. Nachdem die Luftströmung in die Treibdüse hineingeht, „beruhigt“ sich die beschleunigte Luft und ein Vakuum entsteht. Am Vakuum-Anschluss (C) wird Luft in den Ejektoren „gesaugt“ und die Luft wird „ausgestoßen“ (D).  

venturi-prinzip

Ein Tipp aus der Praxis:  Die Pneumatik-Schläuche sollten sehr kurzgehalten werden, damit man nicht unnötig viel Luft(-moleküle) absaugen muss, was der Evakuierungszeit zugutekommt. Oft kombiniert man einen Vakuumspeicher mit dem Vakuumerzeuger, sodass im Falle von Druckabfällen immer genügend Vakuum im Hintergrund bereitsteht.

Sind Sauger weniger geeignet, können auch EOAT-Komponenten zum Einsatz kommen. Pneumatische Greifzangen, Greiffinger oder pneumatische Hubzylinder können in Kombination mit Vakuumsauggreifern zu einem Komplettgreifer konstruieren.

Häufig finden solche Kombinationen in der Automobil- und in der Kunststoffbranche Anwendung. Die Anwendungsmöglichkeiten sind aber schier unendlich.

Senden Sie ihre individuelle Anfrage, wir beraten und bieten Ihnen die optimale Handling-Lösungen an.

 

 

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