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Vakuum-Technik - Vakuum-Komponenten

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Unter Vakuum-Komponenten werden verschiedene Komponenten für die Automatisierung zusammengefasst. Beispiele sind die Ausrüstung von Hantierungsgeräten, Industrieroboter und Verpackungsmaschinen, Befestigungselemente, Sauggreifer, Ventile, Filter, Systemüberwachungen, Vakuum-Erzeuger und komplette Greifsysteme mit Vakuum. Gemeinsam ist allen die Nutzung von Vakuum als Kraft.

Die unterschiedlichen Vakuum-Komponenten werden in den folgenden Abschnitten in ihrer Funktion erläutert und mit konkreten Beispielen aus verschiedenen Branchen illustriert.

Sauggreifer

Bei einem Sauggreifer wird das Werkstück durch den Umgebungsdruck (Atmosphärendruck) gegen den Sauggreifer gedrückt, sobald der Umgebungsdruck größer ist als der Druck zwischen Werkstück und Greifer, der Sauggreifer saugt sich also nicht selber am Werkstück fest.

Der notwendige Druckunterschied wird erreicht, indem der Sauggreifer an einen Vakuum-Erzeuger angeschlossen wird. In dem Moment, in dem der Greifer die Oberfläche des Werkstücks berührt und sie gegen den Umgebungsdruck abdichtet, erzeugt das einen Unterdruck. Die Haltekraft verhält sich dabei proportional zur Druckdifferenz von Umgebungsdruck und Druck im Sauggreifer: Je höher die Druckdifferenz, desto größer die Haltekraft.

Ejektor

Ein Ejektor stellt eine Variante der Strahlpumpe dar und erzeugt ein Vakuum nach dem Venturi-Prinzip. Druckluft wird in den Ejektor eingeleitet und strömt durch eine Düse. Direkt hinter dieser Treibdüse entsteht so ein Unterdruck, der auch Luft aus dem Vakuumanschluss ansaugt. Druckluft und angesaugte Luft werden gemeinsam durch einen Schalldämpfer abgeleitet.

Ejektoren arbeiten nicht immer mit einem einstufigen Venturi-Prinzip. Werden mehrere Venturi-Düsen hintereinandergeschaltet und zu einem sogenannten Mehrstufenejektor (SEM) verbunden, wird ein, im Vergleich zu einstufigen Ejektoren, deutlich größeres Saugvermögen erreicht.

Symbol des Ejektors für Pneumatikpläne:

Ejektor

Neue technische Maßstäbe setzen Kompaktejektoren, die über eine integrierte IO-Link-Funktion verfügen. Diese ermöglichen eine standardisierte Vernetzung der Vakuum-Komponenten und eine präventive Überwachung des Gesamtsystems.

Vakuumpumpe

Eine Vakuumpumpe wird dazu verwendet, technisch ein Vakuum zu produzieren. Unterscheidungsmerkmale von Vakuumpumpen sind sowohl das von ihnen erzeugte Vakuum als auch ihre technische Realisierung. Unter technischen Aspekten betrachtet, stellen Vakuumpumpen jedoch keine Pumpen dar, sondern Verdichter.

Symbol für Vakuumpumpen für den Pneumatikplan:

Vakuumpumpe

Sie werden nach ihrem physikalischen Wirkungsprinzip in gasbindende Vakuumpumpen und Gastransfervakuumpumpen unterschieden:

  • Gasbindende Vakuumpumpen erreichen die Pumpwirkung dadurch, dass sie Teilchen an der Oberfläche von Festkörpern binden (Sorption), wodurch sich der Druck im Rezipienten
  • Gastransfervakuumpumpen befördern Teilchen entweder in einen geschlossenen Arbeitsraum (nach diesem Prinzip arbeiten etwa Verdrängervakuumpumpen) oder durch die Impulsübertragung auf die Teilchen, etwa durch Stöße.

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Gebläse

Ein Gebläse arbeitet nach dem Impulsprinzip. Durch sich drehende Schaufeln wird Luft in das Gehäuse befördert, dort beschleunigt und gleichzeitig verdichtet. Danach erfolgt die Übertragung der kinematischen Energie vom Laufrad auf die Luft. Auf der Saugseite wird durch das Mitreißen der Luft durch die Schaufeln ein Vakuum erzeugt, die verdichtete Abluft tritt an einer Austrittsöffnung aus.
Ein Gebläse kann ein hohes Saugvermögen liefern, allerdings wird das Vakuum-Niveau von Vakuumpumpen oder Ejektoren von einem Gebläse nicht erreicht.

Saugvermögen

Als Saugvermögen wird der Volumenstrom von Vakuum-Erzeugern bezeichnet, es wird in m³/h oder l/min angegeben. Die Werte beziehen sich jeweils auf einen Umgebungsdruck von 1.000 mbar sowie auf eine Umgebungstemperatur von 20 °C.

Vakuumschalter

Bei Vakuumschaltern werden mechanische, pneumatische und elektronische Ausführungen unterschieden. Sowohl bei der pneumatischen als auch bei der mechanischen Ausführung werden das vorhandene Vakuum über eine Membran gefühlt und dann ein Ventil bzw. ein mechanischer Schalter betätigt. Anders bei der elektronischen Variante: Hier wird über einen piezoresistiven Sensor das Vakuum gemessen und dann in ein elektrisches Schaltsignal umgewandelt. Ebenso gibt es die Möglichkeit, ein proportional zum Vakuum steigendes elektrisches Analogsignal zu verarbeiten.

Mit einem Vakuumschalter lassen sich Prozesse überwachen und steuern. Bei der Mehrzahl der Vakuumschalter lassen sich Schaltpunkte einstellen, bei einigen Modellen kann auch zusätzlich die Hysterese eingestellt werden.

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